基于机器视觉的竹重组材制备用竹束单元材料
形态特征研究
一、项目研究背景及意义
竹重组材是将竹材破成竹篾或疏解成通长的、保持纤维原有排列方式的竹束或去除有机质的疏松网状竹纤维束或者纯纤维，再经处理(如炭化等)、干燥、施胶、组坯成型后压制而成的竹质型材。常用的破坏或去除纤维与纤维之间有机质的方法为机械法。机械法是将纤维与纤维之间的有机质破坏。由竹篾模压而成的竹质型材又称竹篾层积材。采用模压是现有竹重组材制造技术的共同特点，但模压限制了竹重组材的尺寸，制约了其在土木工程领域的应用。
整体上讲，竹重组材的原料来源广泛，不受原竹直径的影响，现有技术也实现了一定程度的自动化生产，制造成本相对较低，若能实现截面尺寸的任意化，其在土木工程领域的应用前景会更好。从竹重组材问世开始，科研人员围绕其加工工艺、力学性能、阻燃及防腐处等开展了大量相关研究，有力推动了其应用。还有学者围绕高强性能纤维增强竹重组材开展了研究。竹重组材不仅可以用来铺设室内外地板，建造廊亭、 房屋、厕所等，还可以应用到景观护栏、道路护栏等项目中。
竹束的上胶量随着浸胶时间的延长而增加，在较短时间内粗竹束上胶量的速度大于细竹束；当浸胶时间超过10min后，粗、细竹束的上胶量均趋于稳定，此后细竹束的上胶量总大于粗竹束，说明竹束的形状对浸胶工艺有一定的影响但不显著。竹束形状对浸胶后的干燥工艺有明显影响。随着干燥时间的延长和干燥温度的增加，粗、细竹束浸胶后的含水率均降低，细竹束含水率降低的速度大于粗竹束；在相同干燥时间内，粗竹束的含水率总大于细竹束。竹束形状对重组竹物理力学性能有不同程度的影响。其中，粗竹束重组竹的含水率和24hTS均大于细竹束重组竹，其静曲强度、弹性模量和内结合强度却都小于细竹束重组竹。
本项目通过研究不同疏解程度竹束单元材料，以及不同热处理后的竹束单元材料的断面形态进行分析，对竹重组材制备用竹束单元材料的形态特征进行总结，为制备高性能竹重组材的制备提供理论基础研究。高性能竹重组材料可被广泛应用于室内(外)地板、家具、集装箱底板、建筑梁柱、风电桨叶等领域。
二、国内外研究现状及发展动态
国家林业局竹子研究开发中心的研究表明，用粗、细 2 种竹束分别制备重组竹，测试不同竹束形状对重组竹吸水率、吸水厚度膨胀率、吸水宽度膨胀 率以及重组竹水平剪切强度的影响。实验结果表明，在 10 min 浸胶时间下，细竹束的上胶量约为粗竹束上胶量的 142.3%；在相同的时间下，粗竹束重组竹的吸水率、吸水厚度膨胀率以及吸水宽度膨胀率为细竹束重组竹的 114.0%，131.1%和 115.0%；粗竹束制备的重组竹的水平剪切强度小于细竹束重组竹。试验显示，竹束细化后，浸 胶更加均匀，越容易压密实，改善了重组竹的胶合性能。
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