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单板层积材

作者:汇感农业百科  阅读:次  类别:森林工业卷

    由旋切厚单板顺纹层积胶合而制成的一种结构材料。简称LVL。

    简史 单板层积材的研究开始于1944年,勒克斯福德(R.F.Luxford)指出西加云杉单板层积产品具有与?#30340;?#26448;料相同的?#38405;堋?#20854;产品用作航空部件及家具框架。但作为新型结构材料的研究开始于60年代。科克(P.Koch)研究出用南方松旋切单板层积胶合来制造高强度的梁。70年代初单板层积材才进入大规模工业化生产。当时北美?#38405;?#26448;需要量迅速增长,优质木材价格大幅度上升,而石油化工技术的发展使合成树脂价格不断下降,这就为利用小?#23545;?#26408;制造单板层积材提供了有利条件。1972年鲍伦(J.C.Bohlen)论述了两种连续制造该材料的生产工艺的可行性,指出生产效率的提高抵消LVL消耗胶料多于胶合木所增加的生产成本。1973年美国、加拿大已有两个工厂用中径级针叶树材,制造大型结构件,年产量为7万立方米。到1987年已发展到4个公司,年产量达37万立方米左右。日本在第二次世界大?#33014;螅?#33829;造了大量的人工速生丰产林,到70年代后陆续进入间伐利用阶段,开始对小?#23545;?#26408;生产单板层积材进行研究。1981年小?#25351;?#35268;系统地论述了高?#21040;櫓始?#28909;胶合法,使小?#23545;?#26408;LVL的制造与?#38405;?#30740;究进入一个新的阶段,此时日本已有14个工厂生产单板层积材,其中JAS标准认可的生产厂家有4个,年产量5万立方米。现在单板层积材的工业化生产已遍布世界各地。

    中国从1985年开始对单板层积材进行研究。中国林业科学研究院木材工业研究所在研究小径落叶松、马?#33756;?#21407;木高频胶合制造LVL的基础上,1987年在江西乐安胶合板厂用50~100厘米长的单板压制2米长的LVL,获得了良好的试验结果。同年又对速生杨木LVL进行了研究。南京林业大学等林业院校也对LVL的热压工艺作了研究。这就为LVL在中国的工业化生产打下了良好的基础。

    种类 按用?#31350;?#20998;为结构用和非结构用两种单板层积材。结构用单板层积材通常使用酚醛树脂或间苯二酚—苯酚—甲醛等一类胶粘剂;非结构用单板层积材使用脲醛树脂等二类胶粘剂。按?#24615;?#26041;向又可分为平行层积型和垂直层积型。前者受力方向与层积方向平行,后者受力方向与层积方向垂直。

    生产工艺 其工艺流程与胶合板生产类似(见图)。先将直径16~24厘米的小?#23545;?#26408;根据其弯曲度和尖削度截成60~100厘米长的木段。高谷典良指出,落叶松小?#23545;?#26408;经过60℃、24小时的软化处理和旋切机刀门的水平距离为单板厚度的90%时,旋出的厚单板质量最好。野崎兼?#23601;?#33616;热板、辊筒干燥联合使用,既能缩短干燥时间,又能保证单板干燥质量,单板从辊筒干燥机移到热板干燥机时含水率为30%。

    

LVL生产工艺流程图

    目前应用的胶合工艺有冷压法和热压法。其中热压法又分为外部加热(蒸汽加热)和内部加热(高频加热)两种。冷压法用单板高温干燥的余?#22756;?#21152;速胶粘剂的固化,该法设备投资省,但成本较高。蒸汽加热法生产厚LVL,热压周期长,生产效?#23454;汀?#32654;国采用?#26893;?#28909;压法,用多台单层辊筒热压机串联起来连续胶压长大板方材。但这种工艺比较繁琐,单板层数仍然受到限制。高?#21040;櫓始?#28909;法具有选择加热的特点,在板坯内部形成内高外低的温度梯度,加热时间短,压制LVL层数不受限制。因此,高频加热胶合LVL在世界上得到广泛重视。

    优点和用途 单板层积材由于用旋切厚单板制成,木材损失小,利用率高;可?#38498;?#22909;地利用弯曲度大的原木,实现劣材优用、小材大用;单板的背面裂隙有助于浸渍防腐剂等进行化学处理,以提高其?#36884;?#24615;;产品尺寸稳定性好,物理、化学?#38405;?#22343;匀,力学强度变异小,设计时不需采用过高的安全系数;单板层积材垂直于层积方向(即平行于胶层方向)的抗弯强度高,使用中应使受力方向与层积方向垂直。中国东北落叶松、南方马?#33756;?#21644;速生杨木LVL的强度?#38405;?#22914;下表所示。

    单板层积材具有广阔的应用领域。可代替优质材用作模板梁、托梁、柱材和横担木等,?#37096;?#20316;为家具材、门窗材及楼梯用材。在运输系统,可用单板层积材制作集装箱底板、车箱底板和壁板等。单板层积材的纵向纹理还具有天然的装饰效果。

    中国木材?#35797;?#29978;少,优质大径?#23545;?#26408;日减,但间伐材、速生材将相继增加,如能利用这些原料发展单板层积材的生产,将会有效地?#33322;?#20248;质木材供应不足的情况。

单板层积材的强度?#38405;?/p>

    

    括号内为变异系数。

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