等离子体处理对高温干燥杨木单板表面性能的影响

单板在高温干燥条件下表面会发生钝化,表面活性下降,从而影响胶合性能。利用常压低温等离子体处理高温干燥杨木单板,以改善其表面特性,提高胶合性能。主要研究了等离子体处理功率和处理速率对高温干燥杨木单板表面特性及界面胶合性能的影响。研究结果表明:等离子体处理可明显提高单板表面的润湿性,当处理功率为4.5 k W、处理速率为2 m/min时,脲醛树脂胶和酚醛树脂胶在杨木单板表面的初始接触角和平衡接触角分别降低了18.2%,17.8%和40.4%,38.8%,脲醛树脂和酚醛树脂胶所制胶合板的胶合剪切强度分别增加了56.0%和51.5%。等离子体处理后脲醛树脂在高温干燥杨木单板所制胶合板的胶合界面中的渗透深度明显提高,胶合界面的平均渗透深度和有效渗透深度增幅分别为80.0%和61.9%。等离子体处理后,高温干燥杨木单板表面羰基数量有所增加。     

冷等离子体处理对实木复合地板基材胶合性能的影响

采用常压介质阻挡放电产生的冷等离子体对杨木、桉木和马尾松单板进行改性处理,随后将它们分别压制成多层实木复合地板用基材,研究处理功率、处理速率对不同原料基材胶合特性的影响。同时对不同基材单板分别采用对应的较优处理条件进行冷等离子体处理,研究单板表面润湿性和表面形貌变化。结果表明:常压冷等离子体处理有助于提高地板基材胶合强度,降低浸渍剥离率。其中,桉木经等离子体处理后性能提高最为明显,杨木次之,马尾松较不明显。考虑实际生产中需提高生产效率,降低能耗,对杨木可选用4.5 k W,14 m/min的处理条件;对桉木和马尾松均可选用4.5 k W,2 m/min的处理条件。     

常压等离子体处理对单板表面特性及豆胶胶合的影响

采用常压空气介质阻挡放电等离子体对杨木单板表面进行改性处理,利用自制纳米纤维素改性大豆蛋白胶黏剂制备胶合板,研究等离子体处理工艺对杨木单板表面润湿性能和杨木胶合板胶合性能的影响,以期提高胶合板性能、降低施胶量,并从等离子体处理对微观形貌和化学组分两方面的影响分析其机理。试验结果表明:常压等离子体处理后,胶液在单板表面的初始接触角和平衡角相比未处理单板最大分别下降12.4%和46.3%,润湿性能得到明显改善;在达到Ⅱ类胶合板胶合性能的前提下可降低一定的施胶量;改性单板表面粗糙度提高,含氧官能团含量增加,均有利于胶液在单板表面的润湿。综合胶合板性能与经济效益,选择较优处理工艺条件为处理功率4.5 kW、处理速率14 m/min和单面施胶量140 g/m~2。     

树脂浸渍量对杨木单板层积材性能的影响

采用低分子量酚醛树脂浸渍处理的杨木单板制备单板层积材(LVL),探讨浸渍方式对单板树脂浸渍量和LVL性能的影响.结果表明:在常温常压和加压条件下,浸渍量均随浸泡时间的延长而增加;浸渍量增大,LVL性能提高.当浸渍量为168%时,弹性模量和静曲强度分别达到日本JAS SIS-24《结构单板层积材》标准中140E级和180E级要求.     

浸渍塑化玻纤复合杨木单板对LVL力学性能的影响

将玻璃纤维以玻璃纤维线的形态植入到杨木单板中,并对其进行高温塑化处理,探究浸渍塑化后玻纤复合杨木单板对单板层积材(LVL)力学性能的影响。结果表明:浸渍塑化后的玻纤复合杨木单板能够明显提高单板层积材的弹性模量、静曲强度、表面硬度以及冲击韧性。     

单板厚度对单板层积材性能的影响

采用4~8 mm厚杨木、桉木单板,经展平处理后组坯热压制造单板层积材(LVL),分析单板厚度对LVL性能的影响。结果表明:本试验范围内,试板的各项强度指标均随单板厚度的增加而降低,但仍达到GB/T 20241-2006《单板层积材》不同等级的要求;生产同等厚度的LVL,使用厚单板的耗胶量比常规单板降低约2/3。     

施胶工艺对常压冷等离子体处理改善杨木单板胶合特性的影响

采用常压介质阻挡放电产生的冷等离子体对杨木单板进行改性处理,研究单板含水率、涂胶量和胶黏剂种类对杨木单板胶合特性的影响,结果表明:常压冷等离子体处理能显著地改善不同制板工艺条件下杨木胶合板的胶合强度,提高率可达15％～45％.含水率越低,等离子体处理后强化胶合强度的效果越好,并且对于UF、MUF、PF三种胶黏剂,常压冷等离子体处理均可在常规胶量下增强杨木单板的胶合强度,表明了常压等离子体处理可运用于工业化生产,并且是降低成本和甲醛释放量的一个有效方法.     

低温冷等离子体对不同含水率杨木单板表面改性的初步研究

笔者采用低温等离子片材表面处理机处理气干、绝干、过干三种含水率条件下的杨木单板,测量其处理前后表面润湿性和胶合性能,结果表明:冷等离子体改性后,气干、绝干、过干三种含水率下的杨木单板表面接触角分别降低13.3%、22.8%、39.3%(甘油),16.2%、35.2%、64.3%(脲醛树脂胶),且降低幅度随含水率降低呈递增趋势;冷等离子体改性能有效提高杨木单板的胶合性能,其变化规律与润湿性基本一致。     

等离子体改性热塑性树脂薄膜制备环保胶合板试验

为获得无甲醛释放的环保胶合板,将热塑性树脂薄膜(低密度聚乙烯(LLDPE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC))用作胶黏剂,并利用空气介质阻挡等离子体对热塑性树脂薄膜进行表面改性处理以提高薄膜与杨木单板的界面相容性,从而获得性能良好的环保胶合板。研究了等离子体处理对胶合板胶合性能的影响,并从等离子体处理对热塑性树脂薄膜表面化学组分及其对胶合板界面形貌的影响分析其胶合机理。结果表明:在等离子体处理功率为4.5 kW、处理时间为8 m/min的条件下处理热塑性树脂薄膜,胶合板的胶合强度得到显著提高,LLDPE/杨木胶合板的胶合强度从0.49 MPa增至0.81 MPa,PP/杨木胶合板的胶合强度从0.65 MPa提高到0.84 MPa,均达到Ⅱ类胶合板标准要求。其中用等离子体处理后PVC与杨木制备的胶合板能满足Ⅰ类胶合板的标准要求,胶合强度达到0.79 MPa。XPS分析表明,等离子体改性热塑性树脂薄膜的表面发生了氧化反应,引入了含氧官能团,提高了薄膜表面极性,有利于提高薄膜与杨木单板之间的相互作用,从而使得胶合板的界面胶合更为紧密,说明等离子体处理后树脂与杨木单板的相容性提高,树脂能在单板表面更好地附着。热塑性树脂薄膜与杨木单板制备的胶合板仅有极微量甲醛释放,其主要源于木材自身,远低于国家标准对人造板甲醛释放限量的要求。研究证明等离子体处理能明显改善热塑性树脂薄膜与杨木单板的界面相容性。     

高湿状态下单板层积材的横纹承压性能

重组加工是提高低强度木材结构性能的重要手段,以杨木重组加工的单板层积材为研究对象,从受力方式、承压方向及增强方法等方面研究了高湿状态下单板层积材的全表面、局部表面及尽端局部表面横纹承压性能。结果表明：湿环境对杨木单板层积材横纹承压性能影响较大,湿环境下其全表面横纹承压性能为干环境下的33%;杨木单板层积材横纹承压性能主要与其承压位置与承压方向有关,局部横纹承压时受到承压面周围木材纤维的支持作用显著,承压面平行于单板层时其局部承压强度最高,在干燥环境下,分别是尽端局部及全表面横纹承压强度的1.2倍和1.4倍。单板层积材结构是导致不同承压方向横纹承压性能差异的主要原因,承压面垂直于单板层时,单板层积材易过早发生分层或屈曲破坏。湿环境下单板层积材含水率较高材质较软,自攻螺钉支持作用明显,有助于改善其承压性能。杨木单板层积材横纹承压强度对环境湿度较为敏感,在工程应用时应保持环境干燥并使承压面平行于单板层。     

浸渍时间和压缩率对PF树脂浸渍马尾松LVL性能的影响

采用低分子量酚醛树脂浸渍处理小径级马尾松单板,探讨常温常压下不同浸渍时间及不同压缩率对马尾松单板层积材物理力学性能的影响。结果表明：常温常压下,马尾松单板随着浸渍时间(8 h、14 h、26 h)的延长,其干湿增重率都呈增长趋势;压缩率(10%、20%、25%)的增加均能提高LVL的密度、尺寸稳定性、MOE和MOR。参考GB/T 20241-2006《单板层积材》,3种不同浸渍时间和不同压缩率下生产的LVL,MOR都达到了180E优级,MOE最低达到120E级,最高可达180E级。     

氧冷等离子体处理对杨木胶合板甲醛释放量的影响

随着近年来家庭装饰装修要求的提高,越来越多的人造板开始进入室内环境。如何降低人造板的甲醛释放量已成为木材工业界的一个热点研究课题。笔者利用氧冷等离子体技术对杨木单板进行改性处理,并制成三层胶合板,研究氧冷等离子体处理对杨木胶合板甲醛释放量的影响。研究结果表明:采用氧冷等离子体处理的方法降低杨木胶合板甲醛释放量是可行的,产品甲醛释放量下降率可达5.66%～23.90%;随着氧冷等离子体处理时问的延长,胶合板甲醛释放量下降率呈先升后降趋势,随处理功率的增大也呈先升后降趋势。     

玻璃纤维线植入方式对单板层积材力学性能影响

为了提高速生材制造单板层积材(LVL)的强度和拓宽其在结构材领域的应用,进行了以玻璃纤维线为底线、辅助聚乙烯纤维线为面线植入杨木单板以强化LVL力学性能的试验,分别探讨了玻璃纤维线线性表面单层植入及其表面处理、植入间隔,网状植入和线性双层植入杨木单板方式对LVL力学性能的影响。结果表明:通过硅烷偶联剂表面处理、减小植入间隔、网状植入和线性表面双层植入玻璃纤维进一步提高了LVL的弹性模量、静曲强度和冲击韧性,其中线性表面双层顺纹植入玻璃纤维线的效果最好,弹性模量提高42.5%,静曲强度提高51.4%,冲击韧性提高34.8%。研究结果对高效利用速生杨木制造高强度高模量LVL具有一定的参考价值。     

自制PF树脂不同处理对马尾松LVL性能的影响

采用自制的改性酚醛树脂浸渍处理松木单板,研究浸渍方式对其增重率和LVL性能的影响。结果表明:在30%PF树脂浓度,常温常压或加压条件下,增重率随时间的延长而增加;不同的浓度条件下,采用同一浸渍工艺,湿增重率先增后减,干增重率随浓度的增加而增加;增重率对LVL物理性能有明显影响,随着增重率的增大,单板层积材的密度逐渐增加,吸水厚度膨胀率(TS)与24 h吸水率逐渐下降。     

PF树脂对二种单板浸渍改性的比较研究

为提高混凝土模板用胶合板的表面耐磨性,采用浸渍方法,在常温、常压下用PF树脂胶液对杨木和马尾松单板进行了改性处理,对胶液种类、浸渍时间与单板增重率、表面磨耗值之间的关系进行了研究,探讨了提高单板表面耐磨性的合适工艺。研究结果表明,单板经浸渍处理后,胶黏剂主要分布在单板表层,随浸渍时间延长,二种单板的增重率呈上升趋势,表面磨耗值呈下降趋势。当浸渍时间相同时,加入耐磨剂的PF树脂胶液,可显著提高单板的表面耐磨性,碳化硅的耐磨性比二氧化硅更明显,杨木单板的表面耐磨性优于马尾松单板。验证试验表明,PF树脂中加入0.4%的碳化硅、0.1%的海藻酸钠和3.5%的微晶纤维素,杨木单板浸渍3 h,马尾松单板浸渍5 h,二者的表面耐磨性可显著提高。     

密实型杨木单板层积材制造技术

介绍了单板层积材、密实型单板层积材在国内外的研究和利用概况.探讨了采用低分子量酚醛树脂浸渍处理杨木单板的方法制备杨木单板层积材的生产技术.结果表明:施胶量相当时,浸渍方式与涂胶方式生产的单板层积材相比,密度相当,吸水厚度膨胀(24hTS)降低了24%,胶合强度提高了:16%,弹性模量(MOE)和静曲强度(MOR)分别提高了20.17%和44.76%.采用浸渍树脂方式生产的密实型强化杨木单板层积材随着吸药量的增多,密度增大;24hTS减小;胶合强度随着吸药量的增加先增大而后趋于平稳;MOE和MOR先增大后减小.当吸药量为168%时,MOE、MOR达到最大,分别为15.34GPa和135.31 MPa.密实型强化单板层积材能够满足建筑和木结构等结构材要求,具有良好的发展空间.     

杨木单板的湿热处理对单板层积材性能的影响

杨木单板的湿热处理规律以及对杨木单板层积材性能影响的研究结果表明,单板湿热处理后产生了塑化,形成了一部分不可恢复的变形,密度平均增加了38.7%;对抗拉强度的影响不显著;对单板压缩率和膨胀率有着特别显著的影响,单板平均压缩了27.8%,经24h水浸泡,单板恢复膨胀仅18.7%.单板湿热处理后经过低压压制,可以得到与高压压制相同密度的板材,且板材的断面密度差异小,水平剪切强度提高了27.1%,静曲强度增加了17.8%,弹性模量没有显著变化,吸水厚度膨胀率降低了约10个百分点.     

N2和O2冷等离子体处理对木材胶合强度的影响

采用N2、O2两种等离子体气体分别处理木材,处理功率为300 W,处理时间为5 min,将处理后的木材采用MUF胶粘合起来,测试了胶合强度,并对冷等离子体处理前后的木材表面能进行了分析。实验结果表明:经N2、O2冷等离子体处理后的木材表面的接触角明显减小,表面自由能明显增大;经冷等离子体处理后的胶合板的平均干状胶合强度和湿状强度均有明显(50%以上)增大。     

木质复合门单板层积材构件的优化设计及应用

为提高意杨单板层积材(laminated veneer lumber,LVL)木质复合门的抗变形性能,设计了"竖-横-竖"方式组坯的LVL构件,并对构件和木门成品进行性能检测。结果表明:新型"竖-横-竖"LVL构件在平行、垂直板面受力时的均匀性更强,整体力学性能明显优于普通LVL构件:由其制作的木质复合门门扇的水平剪切强度、静曲强度和弹性模量,分别比普通木质复合门门扇提高28%、14%和11%。     

混合组坯对杨木单板层积材弹性常数及力学性能的影响

单板层积材具有结构均匀、强度高等优点,材料、结构、制造工艺等差异对其性能影响显著。以13层22 mm厚全顺纹、2层及3层横纹其余顺纹混合组坯的杨木单板层积材为对象,通过电测法、三点弯曲及拉伸实验,对其主要弹性常数及力学性能参数进行测试,得出以下结论:1)随着横纹层数的增加,顺纹方向的弹性模量下降,横纹方向的弹性模量增加,层积方向的弹性模量先减小后增加,单板层积材的各向异性降低;2)随着横纹层数的增加,静曲强度减小,变异性逐渐增大,进行结构设计时需更多考虑材料的性能稳定性;3)组坯方式对LVL抗拉强度的影响不大,适当增加横纹层板可提高抗拉强度;4)组坯方式对泊松比的影响较大,随着横纹层数的增加,泊松比总体降低,采用纵横混合式组坯可能有利于抵抗由拉、压载荷所造成的材料变形。