单板条层积材（PSL）四面加压工艺研究开题报告

1. 研究目的与意义

psl由于定向均匀铺装，因此提高了产品的强度，它的设计应力超过了传统木材中最高结构材的设计应力，是当今世界上最强的木质建筑材料之一。定向成材产品性能均匀，纹理一致，尺寸稳定，变形小，无钝棱、翘曲、扭曲和开裂等现象。机械加工性能好，可用普通木工机械和工具进行锯、刨、钻、钉等加工。板面美观，纹理类似天然木材，便于进行防腐、阻燃、防虫等木材改性处理。

我国对psl的研究始虽起步较晚，但发展速度很快，在生产工艺和物理力学性能方面都进行了探索性的研究。由于技术不完善，目前还没有工业化生产的实例。单板条平行成材的原料,理论上讲几乎所有含木质纤维素的原料都可以制造单板条平行成材,包括所有树木和某些草本植物。由于不同树种木材的材质材性不同,其生产的产品性能也不尽相同,但原料的密度越大则产品的综合性能越好。因此,可以根据不同制品的要求来选用不同的原料。

生产单板条平行成材原料的形式可为湿单板或小径原木。用湿单板作为原料,可利用生产胶合板时产生的低等级单板,如木段旋圆时产生的低等级鱼尾形单板、带大节孔或大节子和严重开裂的单板等。这些单板在胶合板生产中一般只能用50%做为芯板,而由于这些单板的纤维质量好,用来作单板条平行成材可使利用率大大提高。在加拿大温哥华工厂利用率可达95%。利用小径原木做为原料则先要有将原木旋切成单板的过程。

2. 国内外研究现状分析

20世纪70年代，psl首次研制成功，1982年，psl首次出现在北美市场。1994年，通过摄像机和扫描电镜观察花旗松psl的微观构造发现，因psl结构中单板条的任意分布，其交叉部分的平均百分比为1.66%~2.90%。使psl具有优良的加工性能；1997年，用psl制造铁路枕木的可行性研究结果表明，用psl制造的枕木与实木枕木承载能力和加工性能相差无几；并于1999年用psl建造了世界上第一座psl桥梁，对psl进行评价，证明psl具有良好的结构和使用性能，适用于建造桥梁；2000年对lvl、psl、结构复合材（scl）和层叠木片胶合材（lsl）的刚性进行了评价，结构发现scl产品的刚性变形低于实体木材，psl的刚性小于lvl，但大于lsl；同时用3种不同的方法对花旗松psl和南方松psl的轴向剪切强度也进行了测定；2003年研究人员对不同规格的松木psl和杨木psl的物理力学性能和机械加工性能进行了测试比较，研究表明：psl比重的变异低于实木，松木psl的平均比重高于杨木psl；psl中含水率分布均匀，平均含水率值低于实木，尺寸稳定性均较实木高；近几年国外对psl的研究也已经比较完善。psl作为一种高强度的结构材，在国外的建筑领域已得以推广应用。

我国对psl的研究始于1990年，虽起步较晚，但发展速度很快，在生产工艺和物理力学性能方面都进行了探索性的研究。由于技术不完善，目前还没有工业化生产的实例。1992年宗子刚发文，对psl进行了详细的介绍；陈桂华、向仕龙等人对枫木定向成材进行了试验研究,探索了定向成材的主要工艺参数与其物理力学性能的关系;陈志林和张勤丽等人利用杨木单板条和脲醛树

脂胶进行了杨木psl热压工艺的研究，得出利用脲醛树脂胶生产杨木psl（板厚15mm）的最佳工艺参数：热压温度145℃，热压时间20min，热压压力6.76mpa，板材密度0.60g/cm3，单板条含水率（施胶前）为6%。预压压缩率为54.5%，板材终含水率为5%-7%，并建议生产psl的密度不超过0.65g/cm3;陈桂华和胡积昌等人以泡桐单板条和脲醛胶为原料,通过正交试验表明，施胶量对psl整体性能的影响较大，而单板条宽度主要影响psl的横向强度，由于泡桐木材本身强度低，生产的psl强度也不高，故不适用于制作大型结构用材；王志强、卢晓宁、沈猛等人利用碎单板压制阻燃杨木单板条层积材,研究了p-n阻燃剂与酚醛树脂胶相容性及合适的热压工艺等等，这些研究对于促进psl在我国的开发具有重要意义。

3. 研究的基本内容与计划

（1）四面加压工艺压制PSL测试其温度变化

采用两种不同单板（杨木单板和松木单板）、不同混合比例以及不同位置的搭配（表层、中层和芯层），涂胶，胶粘剂采用脲醛树脂，后利用四面加压工艺，压制不同树种的PSL，具体安排如表1。

表1不同树种PSL组坯结构

在这之后利用温度采集仪器，自动记录压制过程中试件不同位置的温度变化，评价四面加压工艺。

（2）PSL柱力学性能测试

将压制的PSL试件作为柱构件，测试试件的轴心受压性能，记录不同位置的应变，评价试件的失稳破坏时的临界应力和弹性模量。

4. 研究创新点

将两种不同树种按不同比例搭配四面加压制成PSL柱，研究其力学性能。通过此试验能够更有效的利用速生树材，并使得PSL的力学性能提高，使其能够广泛的用作承重结构用材。