【摘要】：竹材的無裂紋展平技術(shù)是近些年出現(xiàn)的一種高效的竹材加工利用方式,它的出現(xiàn)可有效降低膠粘劑的使用,提高竹材利用率和產(chǎn)品附加值。本文以毛竹竹筒為研究對象,通過水煮、微波和高溫飽和蒸汽三種軟化方式對毛竹材進行處理,測量軟化后毛竹材的含水率和力學(xué)性能,對比得出竹筒展平適宜的軟化方式。再以不同特征的毛竹材為原料,經(jīng)最佳軟化方式處理后進行縱向展平,以對其工藝進行優(yōu)化。從展平竹板的使用性能出發(fā),重點研究軟化工藝、毛竹特性與展平竹板的外觀質(zhì)量、理化性能、微觀構(gòu)造及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)之間的變化關(guān)系,以完善毛竹材的軟化展平機理,進一步為企業(yè)生產(chǎn)提供理論參考。主要研究結(jié)果如下:(1)毛竹材經(jīng)水煮軟化后含水率略有上升,彈性模量和靜曲強度下降,在100℃水煮3h后,當(dāng)下的彈性模量和靜曲強度分別下降41.7%和34.4%,但軟化時間過長;毛竹材經(jīng)微波軟化后含水率迅速下降,彈性模量和靜曲強度先下降后上升,在360W軟化1min后,當(dāng)下的彈性模量和靜曲強度分別下降77.79%、68.93%;毛竹材在高溫飽和蒸汽軟化后含水率略有下降,彈性模量和靜曲強度下降,在200℃軟化6min后,濕熱狀態(tài)下的彈性模量和靜曲強度分別下降85.96%、34.4%。綜合對比軟化后毛竹材的含水率和力學(xué)強度的變化情況,最適宜的軟化方式為高溫飽和蒸汽處理。同時提高毛竹材自身溫度,可有效增加塑性,180℃、4min軟化后的毛竹材,在濕熱狀態(tài)(100℃水浴3min)下的彈性模和靜曲強度較常溫下分別下降44.9%℃、24.6%,反之也意味著毛竹材軟化后隨自身溫度的下降,其力學(xué)強度恢復(fù)較多,實際使用中的力學(xué)強度較好。(2)軟化溫度、時間,毛竹材自身溫度和去青處理對毛竹筒軟化后的槽口寬度以及展平情況的影響尤為顯著。通過提高軟化溫度和延長軟化時間可有效增大槽口寬度,提高展平成功率,降低表面裂縫的產(chǎn)生,經(jīng)180℃、8min軟化后的毛竹筒槽口寬度最大為148.2mm,較140℃、4min軟化的增長了 166.5%,經(jīng)180℃、6min軟化后的毛竹筒展平成功率100%,且基本無表面裂縫;隨著毛竹材自身溫度的下降,展平后的裂縫數(shù)量隨之增加,展平成功率下降;去青處理可有效增加槽口寬度,提高展平質(zhì)量,未去青毛竹筒經(jīng)180℃、6min軟化后的槽口寬度僅有去青毛竹筒的50.2%,且均展平失敗;毛竹筒的高度、外徑和長度變化對槽口及展平情況的影響不明顯。綜合展平板質(zhì)量得出最佳的軟化工藝:毛竹筒經(jīng)去青處理,軟化溫度為180℃,軟化時間6min,軟化處理后應(yīng)在高溫狀態(tài)下盡快展平,展平成功率可達100%,表面無明顯裂縫。(3)毛竹材在高溫飽和蒸汽處理后,其紅外吸收光譜圖和X射線掃描衍射圖表明隨著軟化溫度的升高和時間的延長,毛竹材的羥基和羰基數(shù)目降低,結(jié)晶度增加,毛竹材尺寸穩(wěn)定性相應(yīng)增加,便于后期的加工利用。180℃、4min軟化處理的毛竹材,再經(jīng)縱向展平后較展平前,其平衡含水率下降17.35%,氣干徑、弦向干縮率分別下降13.83%、6.95%,彈性模量下降18.13%,靜曲強度下降12.16%。掃描電鏡圖顯示軟化處理后毛竹材的薄壁細胞組織發(fā)生輕微形變,再經(jīng)縱向展平后,薄壁組織發(fā)生了較大的擠壓形變,并且可以觀察到毛竹板內(nèi)部存在細微的裂縫。(4)毛竹材初始(50℃時)儲能模量和損耗模量在軟化處理后均有上升,隨含水率的增加,初始儲能模量呈下降趨勢,損耗模量呈上升趨勢。Tg受含水率和軟化處理的影響尤為顯著,30%含水率時原態(tài)毛竹材Tg為105.6℃,較絕干狀態(tài)下降了47.07%,含水率在纖維飽和點以上時Tg變化不明顯。隨著軟化溫度升高和時間延長,毛竹材Tg呈下降趨勢,180℃、6min軟化后毛竹材的Tg(30%MC)下降至88.8℃,較未處理時下降了 15.91%。提高毛竹材的含水率和軟化溫度,可有效降低Tg,使塑性增加,展平質(zhì)量得以提升。
【學(xué)位授予單位】：南京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S781.9
【圖文】：

邐１００逡逑溫度／邋°ｃ逡逑圖２－３水煮軟化處理后毛竹材的靜曲強度逡逑Ｆｉｇ．２－３邋ＭＯＲ邋ｏｆ邋ｂａｍｂｏｏ邋ａｆｔｅｒ邋ｂｏｉｌｉｎｇ邋ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ逡逑２．邋４．邋２微波軟化對毛竹材含水率及力學(xué)性能的影響逡逑從表２－２中可以看出，毛竹材試件的含水率隨微波功率的增加和時間的延長而急劇下逡逑降。除１８０Ｗ處理１邋ｍｉｎ、２ｍｉｎ和３６０Ｗ處理ｌｍｉｎ的毛竹材之外，其余毛竹材的含水率逡逑較軟化前均下降５０％以上，非常不利于軟化展平的進行，并在高頻率長時間的處理下接逡逑近于絕干狀態(tài)，表明微波處理并不能很好地控制含水率的變化。逡逑１２逡逑

邐１００逡逑溫度／°Ｃ逡逑圖２－２水煮軟化處理后毛竹材的彈性模量逡逑Ｆｉｇ．２－２邋ＭＯＥ邋ｏｆ邋ｂａｍｂｏｏ邋ａｆｔｅｒ邋ｂｏｉｌｉｎｇ邋ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ逡逑１１５邋ｒ－逡逑１１０邋－邐■化逡逑—２ｈ逡逑１０５邋－邐一一邋３ｈ｜逡逑ＳＩ：逡逑ｓ：邐＼逡逑７０邋邐１邐１邐１邐１邐１邐逡逑未處理邐４０邐６０邐８０邐１００逡逑溫度／邋°ｃ逡逑圖２－３水煮軟化處理后毛竹材的靜曲強度逡逑Ｆｉｇ．２－３邋ＭＯＲ邋ｏｆ邋ｂａｍｂｏｏ邋ａｆｔｅｒ邋ｂｏｉｌｉｎｇ邋ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ逡逑２．邋４．邋２微波軟化對毛竹材含水率及力學(xué)性能的影響逡逑從表２－２中可以看出，毛竹材試件的含水率隨微波功率的增加和時間的延長而急劇下逡逑降。除１８０Ｗ處理１邋ｍｉｎ、２ｍｉｎ和３６０Ｗ處理ｌｍｉｎ的毛竹材之外，其余毛竹材的含水率逡逑較軟化前均下降５０％以上，非常不利于軟化展平的進行，并在高頻率長時間的處理下接逡逑近于絕干狀態(tài)，表明微波處理并不能很好地控制含水率的變化。逡逑１２逡逑

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本文編號：2721274