超高强度微米长纤维定向高密度板的原料形成机理及试验验证·.pdfVIP

第33卷 第3期 林 业 科 技 Vo1．33 No．3 2008年 5月 FoRESTRY SCIENCE ＆ TECHNoLoGY M8v 2008 文章编号：1oo1-9499 (2oo8)03一OWl一03 超高强度微米长纤维定向高密度板的 原料形成机理及试验验证 · 杨春梅 (东北林业大学林业与木工机械工程技术中心，黑龙江 哈尔滨 150040) 摘要 ：根据微米纤维形成工艺和木材 细胞学理论 ，提 出了一种利用微米木 纤维重组加工超高密度人造板 (MHFB)的理论和方法。这种最近似于木材的新型MHFB制版的关键是利用细胞的合理裂解方法，依靠微米木 纤维的重组结构构造高密度 ，且在相 同密度下保证最高的强度 。本文给 出了实验室样 品的研究成果，压 出的 MHFB的弹性模量可 以达到 5171MPa。握钉力可以达到 1933N。 关键词 ：细胞 ；纤维；重组 ；高强度 ；MHFB 中图分类号 ：TS653．6 文献标识码 ：A 木材细胞的六棱形空心形状对材料的弹性模 量和强度 的影响降低了人造板的强度。在木材纤 1 原料形成机理 维加工技术的研究 中，当木纤维 的加工厚度低 于 几十微米时，木材细胞结构的形态可能发生变化 ， 1．1 原料形成机理 通过机械加工方法使木材纤维细胞结构发生有利 在微米长薄片木纤维加工过程 中，细胞管基 于增加强度方 向的细胞排列调整过程，剔除木材 本被剖分，管胞 内杂质被尽量排 出。本文定义： 的天然缺陷，改变影响其强度的纤维组织排列方 木纤维的切削厚度在 10—80 m，切下 的纤维长 式，是高密度人造板强度提高 的途径之一。即将 度在3—8cm、宽度在3—10mm范围内的纤维单 木材细胞的空腔结构消除，空腔 内影响强度和木 元 (相对于人造板 中纤维分离工序 中的纤维而 材颜色的胶液体得以有效地排 除，在近似纯木纤 言)为微米长薄片木纤维 。 维的条件下，获得完全没有天然缺陷的微米长薄 微米长薄片木纤维是靠木材的纵向切削来实 片木纤维高强度板用材料——微米长薄片木纤维。 现的。切削时，切削层木材受前刀面的压力 ，刀 木材细胞壁物质密度一般为 1．53g／cm ，通过改 具的作用在纤维细胞管胞之间平面内产生剪切应 变木材细胞的裂解方式来获得完全没有缺陷的木 力，木材细胞单体在剪切应力作用下沿细胞纵 向 纤维 ，使人造板的密度达到 0．9—1．1~g／mm 的 不断的劈裂、变形和破坏。当相应 的剪切应力依 水平 ，这在理论上应该是不 困难 的。本研究利用 次变为临界值时，塑性变形的木纤维沿前刀面向 微米厚度纤维的细胞重构理论 ，提 出了一种新 型 上劈裂，剪切应力也以不断形成的形式传递到刀 的高密度人造板 “微米长纤维定向高密度人造 具前 尚未变形的木材纤维上。这种形式的切削形 板” (MHFB)…。这种板材的很多性能完全超出 成过程特点是木材的连续顺纹劈裂，所以形成的 传统木材 的概念，这是 MHFB形成 的基本构思。 纤维为光滑 的条状 (图 1)，切削力可 以达到最 在 MHFB的构成机理 中，微米长薄片木纤维的形 小。微米纤维的厚度极薄，柔性极好 ，对前刀面 成是其关键的工序。 压力几乎可以忽略，细胞纤维顺纹劈裂的力和木 ● 国家 自然科学基金项 目 30571455)、引进国际先进林业