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我国竹类植物资源十分十富,无论是竹子的种类、面积蓄积量和年采伐量均居世界之首。但是在竹材加工过程中会产生大量加工剩余物,在我国竹材工业化生产中,竹材利用率低于40％。因此,利用竹材加工的剩余物,研究一种以竹材加工剩余物为主要原料的复合型竹材人造板--竹织物增强碎料板,成为解决我国木材资源紧缺、竹材加工利用率低的一种切实可行的方法。
本文主要研究了竹织物增强竹碎料板这种新型复合材料的生产工艺和产品的相关力学特性。在进行正交试验设计之前,首先对预压板坯的力学强度进行初步的研究。设计一个三因素三水平的试验,对预压板坯的静曲强度和弹性模量进行分析。试验表明,经过低温预压后的板坯可以抵抗搬运和碰撞所造成的损害,在实际生产中是可行的。
为了考察和研究竹织物增强竹碎料板的生产工艺,本文在前人的研究基础之上,采用正交试验法,设计了两组正交试验,第一组是前期准备过程中的四因素三水平正交试验,第二组是热压工艺中选取的四因素三水平正交试验。通过对产品静曲强度、弹性模量、内结合强度和2h吸水厚度膨胀率的检测和分析,优化出最佳的生产工艺。从试验结果分析可以看出,竹碎料筛分值为1.0～3.0mm、施胶量为10％、竹织物采用Ⅰ型竹席、竹碎料为5层、当热压温度为130～140℃、热压时间为70s/mm、预压温度为60℃、预压时间为6min、目标密度为0.75g/cm3时,竹织物增强竹碎料板的各方面物理力学性能可以达到理想的效果。按照优选出的生产工艺,研制出的竹织物增强竹碎料板的静曲强度达到38.6MPa,弹性模量达到2908MPa,内结合强度达到1.25MPa,2h吸水厚度膨胀率达到1.04％,是一种性能优良的竹织物增强型竹碎料板,既能充分利用竹材加工剩余物,节约了森林资源,又具有较好的物理力学性能。
对研制的竹织物增强竹碎料板的相关力学性能进行研究,采用动态电阻应变仪,检测分析产品的应力应变关系。从试验结果的分析可以看出,在小变形的范围内,随着载荷的增加,应力、挠度和应变都随之呈线性增加,线性关系非常明显。当载荷达到一定值后,随着载荷的增加,应力、挠度和应变随之呈非线性增加。