竹子在構(gòu)造上自根部至梢部的直徑和壁厚都逐漸減小,較難使用薄木旋切技術(shù)得到竹質(zhì)單板,但利用劈片和拼織技術(shù)卻可以得到完整的竹簾單板。近年開發(fā)的竹簾層積材是以竹片拼織的竹簾單板為原料,通過涂膠、組坯、熱壓等一系列工序制得的一種新型竹質(zhì)人造板產(chǎn)品,制造時,既消除了竹編膠合板繁瑣的手工編席,也避免了竹材膠合板復(fù)雜的軟化處理和加壓展平等工序,簡化了制造工藝。生產(chǎn)竹簾層積材的關(guān)鍵在竹簾單板,特點表現(xiàn)于：
(1)竹簾單板中的竹片平行排列, 編織線垂直于竹片,單板中的竹片無重疊,表面平整,故生產(chǎn)時耗膠量少,熱壓時所需的單 位壓力也較低；(2)拼織的竹簾單板可保持整體一張,實現(xiàn)了“單板整張化”,減輕了工人組坯時拼放芯板的勞動強度,提高了生產(chǎn)率；(3)竹簾單板中竹片間隙的存在,使得熱壓時板坯內(nèi)的水蒸汽易于排出,幾乎沒有鼓泡、分層等缺陷,生產(chǎn)操作容易,合格品率較高。
80年代末至今,國內(nèi)外興起了研究結(jié)構(gòu)人造板的高潮,這一過程符合材料科學(xué)發(fā)展的必然趨勢。竹材的力學(xué)性能優(yōu)于木材,若其本體強度能充分體現(xiàn),竹簾層積材可在結(jié)構(gòu)產(chǎn)品上得到廣泛的應(yīng)用,也是實現(xiàn)其產(chǎn)品增值的一條途徑。
2 材料和方法
2.1 實驗材料
竹簾單板由毛竹(Phyllostachys pubescens)縱向劈削成寬10 mm、平均厚度2 mm的竹片拼織而成。竹片平行排列無重疊,但片間有側(cè)向間隙。表１給出了厚度偏差和竹片間隙,并借此衡量竹簾單板的質(zhì)量。從表中可見,竹簾單板中單板厚度和竹片間隙都顯示出較大的變異系數(shù)和平均偏差,說明竹簾單板的質(zhì)量較差,這主要源于竹簾單板的構(gòu)造特點。由于竹節(jié)處維管束單向弧形彎曲,不僅使竹節(jié)處的厚度增大,而且竹簾單板中相鄰竹片的側(cè)向間隙也較大。
膠粘劑為脲醛樹脂,pH值6.5,固體含量62%,粘度300cp/20 ℃。此外還有固化劑和增強劑,施加量以樹脂固體含量的重量百分比計。
2.2 制造工藝
竹簾單板經(jīng)干燥至含水率3%～5％。需要說明的是：單板中未劈去竹黃的竹片,干燥后朝竹黃一側(cè)出現(xiàn)曲率較大的彎曲,破壞了單板的平面性。觀竹黃一側(cè),發(fā)現(xiàn)較多的橫向裂紋,間隔約4cm,甚至在裂紋處竹片斷裂。該現(xiàn)象起因于竹壁內(nèi)側(cè)的竹黃組織疏松,干縮率較大,力學(xué)性能較差。樹脂中加定量增強劑和固化劑,攪拌均勻后對單板單面施膠,然后按對稱原則垂直組配成板坯。閉合陳化50～60 min后送入壓機,采用一段加壓工藝壓制竹簾層積材。
2.4 性能檢測
竹簾層積材性能按日本相關(guān)標準檢測,指標以力學(xué)強度為主。其中膠層剪切強度依針對脲醛樹脂的日本普通合板標準測試,其余的力學(xué)指標,包括抗壓強度(順紋、橫紋和斜紋)、靜曲強度和彈性模量(縱向和橫向)依日本結(jié)構(gòu)合板標準測試。此外,還測試了密度和含水率。
3.3 竹材特性的影響
3.3.1 試件破損形式竹片間隙是竹簾層積材的構(gòu)成特點,試件中分散相的竹片構(gòu)成的竹簾單板非同于整體連續(xù)的木質(zhì)單板,不能連續(xù)減緩應(yīng)力,易產(chǎn)生應(yīng)力集中,由此部分試件檢測強度較低,破損也具有一定的特征。竹片較大的厚度偏差使抗剪加載時破損面有二種形式,較高的呈芯板竹片一側(cè)整體拉脫,較低的為芯板竹片兩側(cè)局部拉脫；抗壓時呈非壓潰的“燈籠”或“折斷”狀,彎曲時為單一的芯板承載,橫紋和橫向檢測表現(xiàn)得更為突出。因此,竹簾單板質(zhì)量是影響竹簾層積材各項力學(xué)性能的重要因素,劈片時應(yīng)提高竹片兩側(cè)邊的平行度和垂直度。這樣竹片拼織成單板后,竹片間隙小,膠合面積相對增大,
且還產(chǎn)生部分竹片的側(cè)向膠合,整體性好,強度性能都會得以改善。
3.3.2 變異性 竹材變異性雖較大,但竹簾層積材性能的變異性則不盡然可見通過竹簾單板重組的層積材削弱了竹材變異性。對比各指標的變異系數(shù),剪切強度最大,密度和含水率最小,其余指標適中,且順紋(縱向)的變異系數(shù)比橫紋(橫向)和斜紋的小,原因是竹簾單板的厚度偏差及竹片間隙使試件出現(xiàn)不同形式破損的影響。此外,旋轉(zhuǎn)設(shè)計選擇因子數(shù)較多數(shù),且若各因子變化間距Δj較小時,也可能產(chǎn)生誤差,并增大變異性。
3.3.3 霉變 竹簾層積材裸露于空氣中陳放４個月,表面發(fā)現(xiàn)較多暗綠色霉斑,這是竹材自身富含糖類、淀粉、含氮化合物等營養(yǎng)物質(zhì)所致,屬竹質(zhì)產(chǎn)品的共同缺陷,還有待于從竹材特性上進一步深入其防霉性。
4 結(jié)論及建議
（1）竹簾層積材是利用我國豐富的竹類資源、開發(fā)竹材工業(yè)利用的一條新途徑。它的生產(chǎn)可緩解我國木材資源的緊張局面,也是實現(xiàn)竹質(zhì)產(chǎn)品較大增值的重要途徑。
（2）竹簾層積材具有較高的力學(xué)性能,部分指標充分體現(xiàn)了竹材自身的強度優(yōu)勢。剪切強度達到日本普通合板的標準要求,抗壓強度、靜曲強度和彈性模量超過日本結(jié)構(gòu)合板的標準要求,產(chǎn)品可用于結(jié)構(gòu)板材。
（3）竹簾單板是竹簾層積材的構(gòu)成單元,具有較大的厚度偏差和竹片間隙,導(dǎo)致檢測時出現(xiàn)不同的破損形式。提高竹簾單板質(zhì)量,有助于改
|
