胶接木材1剖析
- 格式:doc
- 大小:1.63 MB
- 文档页数:12
胶合木防火等级
摘要:
1.胶合木的定义和用途
2.胶合木的防火等级标准
3.我国胶合木的防火等级分类
4.胶合木防火等级的检测方法
5.胶合木防火等级的意义和应用
正文:
胶合木是一种将多块木板通过胶粘剂粘合而成的建筑材料,具有轻质、高强度、耐腐蚀、抗虫蛀等优点,被广泛应用于建筑、家具、装饰等领域。
胶合木的防火等级是指其在火灾条件下的燃烧性能。
根据我国《建筑材料燃烧性能分级》标准,胶合木的防火等级分为四级:难燃、易燃、燃烧和极易燃。
难燃级胶合木:在火灾中难以燃烧,火焰传播速度小于20mm/s,烟雾密度小于10%。
此类胶合木适用于防火要求较高的场所,如古建筑、高级酒店等。
易燃级胶合木:在火灾中较易燃烧,火焰传播速度在20mm/s至
60mm/s之间,烟雾密度小于10%。
此类胶合木适用于一般民用建筑、商业建筑等场所。
燃烧级胶合木:在火灾中燃烧速度较快,火焰传播速度大于60mm/s,烟雾密度小于10%。
此类胶合木适用于临时建筑、简易建筑等场所。
极易燃级胶合木:在火灾中极易燃烧,火焰传播速度快,烟雾密度大。
此类胶合木不适用于建筑领域。
胶合木防火等级的检测方法主要包括平板法、立体法、气流燃烧法等。
其中,平板法是最常用的检测方法,通过将胶合木试样放置在火焰源上,观察其燃烧性能。
胶合木防火等级对于保障人们的生命财产安全具有重要意义。
在建筑设计中,应根据建筑物的使用性质、重要程度和防火要求,选择合适的胶合木防火等级。
木材拼接工艺1. 引言木材拼接工艺是一种利用不同木材片段拼接而成的技术,用于增加木材的长度、宽度或厚度,从而满足不同尺寸要求的需求。
这项技术有助于节约木材资源,并为木材制品的生产和使用提供更多的可能性。
本文将对木材拼接工艺进行全面详细、完整深入的介绍。
2. 木材拼接的原理和方法2.1 原理木材拼接的原理是通过将不同的木材片段拼接在一起,利用胶黏剂或其他连接材料将其固定在一起形成一个完整的木材结构。
这样可以将较短、较窄或较薄的木材片段联接在一起,形成尺寸更大的木材。
2.2 方法2.2.1 接缝形式木材拼接的接缝形式主要有以下几种:•直接接缝:将两块木材片段的端面直接粘合在一起。
•榫卯接缝:通过制作榫头和榫眼,将两块木材片段连接在一起。
•钢箍接缝:在木材的两端套上钢箍,以增加连接强度。
•粘合接缝:使用胶黏剂将两块木材片段连接在一起。
2.2.2 拼接方法木材拼接的方法可以根据具体需求和材质特点选择合适的方式,包括但不限于以下几种:•端对端拼接:将两块木材片段的端面对齐,然后进行接缝连接。
•平面拼接:将多个木材片段的平面进行拼接,形成更大的木材表面。
•纵向拼接:将多个木材片段的纵向进行拼接,形成更长的木材。
3. 木材拼接的优点和应用领域3.1 优点木材拼接工艺具有以下几个优点:•节约木材资源:通过拼接较短的木材片段,可以充分利用木材资源,减少木材的浪费。
•增加木材的尺寸灵活性:通过木材拼接,可以根据具体需求灵活选择木材的尺寸,满足不同项目的要求。
•提高木材的强度和稳定性:木材拼接可以增加木材的接触面积,从而提高连接的强度和木材的整体稳定性。
3.2 应用领域木材拼接工艺广泛应用于以下领域:•家具制造:木材拼接可以实现各种家具的形状、尺寸和设计要求,为家具制造业提供更多的可能性。
•建筑和装饰:木材拼接可以用于建筑结构、室内装饰和地板等领域,满足各种尺寸和形状的需求。
•艺术和工艺品制作:木材拼接可以创建独特的艺术品和工艺品,展示木材的美感和纹理。
胶合木结构第一节胶合木构件的基本原理及其应用一、简介实木锯材虽有不同的尺寸和等级,但其截面尺寸和长度受到树木原材料本身尺寸的限制,所以对大跨度构件,实木锯材往往难以满足设计要求。
在这种情况下可以采用结构胶合木构件。
最早的胶合木的生产专利是在十九世纪90 年代由德国颁发的。
胶合木的出现,极大地提高了木材资源的利用率。
胶合木生产工业的迅猛发展是在1942 年防水酚醛树脂胶出现以后开始的。
采用这种胶生产的结构胶合木可以用在室外露天环境,而不用担心胶缝的脱胶现象。
随着生产和技术的不断发展,除了传统上用实木锯材粘接生产的结构胶合木外,现在也出现了一些复合结构胶合木。
例如,可在胶合木构件的受拉或受压边缘采用单板层积材或其他高分子材料,这样可以极大地提高构件的抗拉和抗压能力。
二、胶合木构件的基本原理胶合木是一种根据木材强度分级的工程木产品,通常是由二层或二层以上的木板叠层胶合在一起形成的构件。
制作胶合木构件所用的木板,经过干燥和分等分级,根据不同受力要求和用途,将不同等级的材料在截面方向进行组合。
强度等级高的木板被放在使用中产生应力较大的部位,例如,在受弯构件中放在构件的顶部和底部,以增强其抗弯承载力。
同样,将弹性模量较高的木板放在远离截面中和轴的位置,以增加构件的抗变形能力。
根据构件在受拉或受压区安排的木板的材质等级以及数量,构件的承载力可以得到不同程度地提高。
胶合木的生产过程有以下基本步骤(见图7.1.1):图 7.1.1 胶合木的生产过程1.将窑干处理后的锯材进行强度分级;2.根据构件设计的尺寸,对符合分级要求的锯材进行指接加工接长,并进行指接接口的养护;锯材指接接长后形成单板;3.将单板材的宽面刨光,并立即涂胶;4.涂胶后的单板按构件的形状叠合在一起,并通过加压成型以及养护,形成胶合木构件的毛截面和外形;5.当胶层达到规定的固化强度后,对初步成形的构件进行锯除棱角、刨光和砂光等处理,使构件表面达到设计要求的光洁度;6.根据需要,对构件进行最后的加工,如钻孔或安装连接件等。
胶合板是什么材料胶合板是一种由薄木片经过胶合而成的板材,它具有轻质、高强度、耐用等特点,因此在建筑、家具、包装等领域得到了广泛应用。
接下来,我们将详细介绍胶合板的材料特性、制作工艺以及应用领域。
首先,胶合板的材料主要包括原木、胶合剂和防腐剂。
原木的选择对于胶合板的质量至关重要,一般选择优质的天然木材,如松木、柳木、榉木等,这些木材具有均匀的纹理和较高的强度。
胶合剂是将木片粘合在一起的关键材料,常用的有酚醛胶、脲醛胶、三聚氰胺胶等,它们具有耐水、耐热、耐腐蚀的特点。
防腐剂则是为了延长胶合板的使用寿命,常用的有防腐剂和防腐漆等,它们能有效防止胶合板受到真菌、虫蛀等侵害。
其次,胶合板的制作工艺包括原木的切割、烘干、修整、胶合、热压等步骤。
首先,原木经过切割成薄木片,然后进行烘干处理,以减少木材的含水率,提高胶合板的稳定性。
接着,对木片进行修整,去除瑕疵和杂质,保证板材的质量。
然后,将修整后的木片涂上胶水,经过层层叠加,形成所需厚度的板材。
最后,将胶合好的木片放入热压机中进行热压,使胶水充分固化,从而形成坚固的胶合板。
最后,胶合板在建筑、家具、包装等领域有着广泛的应用。
在建筑领域,胶合板常用于地板、墙板、梁柱等结构材料,其高强度和稳定性能能够有效增强建筑结构的承载能力。
在家具制造领域,胶合板常用于制作家具的框架和面板,其质轻、耐用的特点能够满足家具的结构和美观要求。
在包装领域,胶合板常用于制作货物包装箱、托盘等,其坚固耐用的特性能够有效保护货物,减少运输损耗。
综上所述,胶合板是一种具有优良性能的建筑材料,其材料特性、制作工艺和应用领域都体现了其重要性和广泛性。
未来,随着科技的发展和工艺的提升,相信胶合板将会在更多领域得到应用,并为人们的生活带来更多便利和美好。
木材的拼接与组装技术在木材加工与建筑行业中,木材的拼接与组装技术被广泛应用,既能提高木材的利用率,又能增强木材的结构稳定性和美观性。
本文将探讨木材拼接与组装技术的原理和常见方式,并对其应用进行分析。
一、木材拼接技术木材拼接是指将两个或多个木材通过特定的技术方法连接在一起,形成较长的、较大截面的材料。
这种技术可以将短小的木材进行拼接,提高材料的长度和应用范围。
1.1 点拼接技术点拼接技术是常见的木材拼接方式之一。
它通过在两个木材的连接处进行加工,形成一定间距的孔,然后使用榫头或者螺丝等连接件将两个木材固定在一起。
这种方式适用于木材截面较小,要求较高的情况下,可以提高连接的牢固程度。
1.2 面拼接技术面拼接技术是将两块或多块木材表面精确加工成特定形状,然后通过胶水等粘合剂进行连接。
这种方式适用于木材截面较大、宽度较宽的情况下,可以形成较宽的材料,增加木材的稳定性。
1.3 空间拼接技术空间拼接技术是将两块或多块木材通过立体连接方式进行拼接。
例如,利用榫卯结构,将多个木材通过榫头和榫眼相互连接,形成稳定的结构。
这种方式适用于构建复杂结构和特殊要求的木材拼接。
二、木材组装技术木材组装技术是将多个木材单元组合在一起,形成完整的木制产品。
这种技术可以应用于家具、楼梯、门窗等木制品的生产过程中。
2.1 粘接组装技术粘接组装技术是将木材单元通过胶水等粘合剂粘接在一起,形成所需的产品。
粘接组装技术可以提高木制产品的强度和稳定性,还可以解决木材面板拼接时出现的开裂等问题。
2.2 榫卯组装技术榫卯组装技术是通过榫头和榫眼的相互咬合,将木材单元牢固连接在一起。
这种方式常用于木制结构件的组装,如楼梯、桌椅等家具。
榫卯组装技术可以增加产品的结构稳定性和整体美观性。
2.3 螺栓组装技术螺栓组装技术是通过螺栓和螺母等连接件将木材单元连接在一起。
这种方式常用于需要拆解和移动的木制产品,如展览展示架、临时木质结构等。
螺栓组装技术可以提供快速拆装和调整的便利性。
胶合板定义和特点
嘿,朋友们!今天咱就来讲讲胶合板。
啥是胶合板呢?简单来说,胶合板就是好几个薄木板用胶粘在一起的板子哟!你想想,就像一群小伙伴手牵手站成一排,紧紧地团结在一起,这就是胶合板啦!例子嘛,就好比你家里的那个漂亮的木柜子,说不定它的板子就是胶合板呢!
胶合板可有不少特点呢!首先啊,它特别结实。
哎呀,那可真是坚固得很呐!就像一个厉害的大力士,能承受好多重量呢。
比如说,你把重重的东西放在用胶合板做的桌子上,它也能稳稳地撑住,绝不会轻易被压垮,厉害吧!就好像那个大力士能扛起几百斤的东西一样。
而且它还很容易加工呢!你想啊,要把它裁剪成各种形状,那可不要太轻松哦!这就像雕刻一块软软的泥巴,想怎么弄就怎么弄。
你可以把它变成你想要的各种形状,满足你的各种需求,多棒呀!
还有哦,胶合板还很经济实惠呢!不像有些材料那么贵得让人咋舌。
咱老百姓用得起,性价比超高的!花比较少的钱,就能得到这么好用的板子,这不是很划算吗?就像花小钱买到了大宝贝一样让人开心呢!
虽然胶合板有这么多优点,但也不是完美无缺的哟。
比如说,有些质量不太好的胶合板可能不太环保。
不过只要咱在选择的时候多留个心眼,挑那些质量好又环保的,不就没问题啦?
总之呢,胶合板在我们生活中真的是很重要的存在呀!它又结实又好加工,还实惠,真是我们的好帮手!咱可得好好利用它,让它给我们的生活带来更多的便利和美好!。
胶木是什么材料胶木,又称橡胶木,是一种常见的木材材料,具有许多独特的特性和用途。
它是由橡胶树的树干所制成,因此具有一些与橡胶相似的性质。
在本文中,我们将深入探讨胶木的特性、用途和优缺点,希望能够为大家解答“胶木是什么材料”的疑惑。
首先,胶木具有优异的弹性和耐久性。
这使得它成为一种理想的材料,特别适用于制作家具、地板和其他需要承受重压和频繁使用的物品。
其次,胶木的质地坚实,不易变形和开裂,这使得它在制作木制品时更加容易加工和雕刻,能够呈现出精美的纹理和图案。
此外,胶木还具有较好的防腐性能,能够抵御虫蛀和霉菌的侵害,因此在户外和潮湿环境中也能保持稳定的性能。
胶木的用途非常广泛,除了家具和地板之外,它还被广泛应用于建筑、船舶、工艺品等领域。
由于其良好的弹性和耐久性,胶木制成的建筑材料能够有效减震和吸音,提高建筑物的安全性和舒适性。
在船舶制造领域,胶木也被用作船体材料,能够有效提高船舶的耐久性和稳定性。
此外,胶木还可以制作各种工艺品,如雕刻、雕塑等,展现出其独特的纹理和色彩。
然而,胶木也存在一些缺点。
首先,由于橡胶树的生长周期较长,胶木的资源相对稀缺,因此价格较高。
其次,胶木的质地较为坚硬,加工和雕刻时需要较大的功夫和技术。
此外,胶木在干燥过程中容易出现开裂和变形的情况,需要采取一定的防护措施。
总的来说,胶木是一种优质的木材材料,具有许多独特的特性和用途。
它的优异弹性和耐久性使得它成为家具、建筑和船舶等领域的理想选择,然而由于其资源稀缺和加工难度较大,使得其价格较高且需要谨慎使用。
希望本文能够帮助大家更好地了解胶木的特性和用途,为大家在选择材料时提供一些参考。
胶木是什么材料
胶木,又称橡胶木,是指橡胶树的木材。
橡胶树是一种生长在热带地区的植物,主要分布在东南亚、南美洲等地。
橡胶树的乳液可以提炼出天然橡胶,而橡胶树的木材也被称为胶木。
胶木是一种质地坚硬、耐腐蚀的木材,具有良好的加工性能和装饰性能。
它的
颜色呈淡黄色,纹理清晰,质地细腻。
胶木的硬度适中,密度适中,不易变形,因此在家具制作、地板铺装等领域有着广泛的应用。
胶木具有很高的耐久性和稳定性,不易受潮、变形和蛀虫侵害。
因此,在一些
潮湿环境下,比如厨房、浴室等地方,胶木制品是一种非常理想的选择。
此外,胶木还具有一定的防火性能,能够有效地阻止火灾的蔓延,因此在一些需要考虑安全性能的场所也有着广泛的应用。
在家具制作领域,胶木常常被用来制作各种家具,比如桌子、椅子、柜子等。
由于胶木的纹理清晰、质地细腻,因此制作出来的家具外观漂亮,质感好,深受消费者的喜爱。
此外,胶木还可以用来制作地板、墙板等装饰材料,能够为室内空间增添一份自然、清新的气息。
除了在家具制作领域,胶木还有着其他的应用。
比如在建筑领域,胶木可以用
来制作门窗、楼梯等建筑构件;在船舶制造领域,胶木可以用来制作船体、甲板等部件。
总的来说,胶木作为一种优质的木材材料,具有着广泛的应用前景。
总的来说,胶木是一种质地坚硬、耐腐蚀、具有良好加工性能和装饰性能的木材,具有很高的耐久性和稳定性,因此在家具制作、地板铺装、建筑装饰等领域有着广泛的应用。
作为消费者,在购买胶木制品时,可以根据自己的实际需求和预算来选择适合自己的产品。
希望本文对胶木这一材料有所帮助。
胶木是什么材料
胶木,又称橡胶木,是指橡胶树的木材,是一种质地坚硬、耐磨、耐腐蚀的木材。
橡胶树主要分布在热带地区,如东南亚、南美洲等地,因此胶木也主要产自这些地区。
胶木在家具制作、建筑材料、工艺品制作等方面有着广泛的用途,下面将就胶木的特点、用途等方面进行详细介绍。
首先,胶木的特点是质地坚硬、耐磨、耐腐蚀。
橡胶树生长缓慢,木材密度大,因此胶木的硬度和耐磨性都非常好,可以用于制作高档家具和地板。
同时,橡胶树生长环境多在热带雨林,胶木的木材含有丰富的天然油脂,使其具有很好的防腐蚀性能,可以在潮湿环境中长时间使用而不易腐烂。
其次,胶木在家具制作方面有着广泛的用途。
由于胶木的质地坚硬、纹理美观,因此非常适合用于制作家具,如桌子、椅子、柜子等。
胶木家具不仅具有很好的耐用性,还具有独特的自然木纹和色泽,深受消费者喜爱。
此外,胶木还可以用于建筑材料。
由于胶木的硬度和耐磨性都非常好,因此可
以用于地板、门窗等建筑材料的制作。
胶木地板具有很好的耐磨性和防腐蚀性,可以在家庭和商业场所长时间使用而不易损坏,因此备受青睐。
最后,胶木还可以用于工艺品制作。
胶木的质地坚硬、纹理美观,使其非常适
合用于雕刻和工艺品制作。
胶木雕刻工艺品不仅具有很好的视觉效果,还具有很好的收藏价值,因此备受人们喜爱。
综上所述,胶木是一种质地坚硬、耐磨、耐腐蚀的木材,具有广泛的用途。
在
家具制作、建筑材料、工艺品制作等方面都有着重要的地位,因此备受人们喜爱。
希望本文的介绍能够帮助大家更好地了解胶木这种材料。
木材的粘接与胶合技术木材是一种广泛应用于建筑、家具和其他制造行业的重要材料。
然而,由于木材的天然特性,例如纤维构造和含有水分等,使得其本身具有一定的局限性。
为了克服这些局限性,粘接与胶合技术被广泛应用于木材加工中,以提高其强度、稳定性和使用寿命。
本文将探讨木材的粘接与胶合技术的应用、胶水的选择以及一些常见的粘接技术。
1. 木材粘接与胶合技术的应用粘接与胶合技术在木材加工中的应用非常广泛。
首先,在家具制造中,粘接技术可以用于连接木材零件,增强家具的稳定性和强度。
其次,在建筑领域,粘接技术可以用于木结构的拼接和连接,提高建筑物的整体耐震性和安全性。
此外,粘接技术还可以用于木制品的修复和再利用,减少木材的浪费。
2. 胶水的选择选择合适的胶水对于木材的粘接至关重要。
常见的胶水类型包括聚胺酯胶、酚醛胶、环氧胶和聚氨酯胶等。
不同的胶水具有不同的特性和适用范围。
例如,聚胺酯胶适用于室内家具制造,而环氧胶则适用于需要较高强度和耐候性的木材结构。
在选择胶水时,还需要考虑到环保性和安全性的因素,选择无毒、无甲醛的环保胶水。
3. 常见的粘接技术(1)接触式粘接:接触式粘接是一种常见且简便的粘接技术。
它通过在木材表面涂覆胶水,并将两个木材零件紧密接触在一起,使胶水充分渗透到木材纤维中,形成稳固的粘接。
接触式粘接适用于大多数木材的粘接。
(2)压力粘接:压力粘接是一种利用机械力使胶水在粘接过程中获得更好渗透性和粘附性的技术。
通过使用压力设备,如胶合机或夹具,将胶水涂覆的木材零件加压在一起,由于压力的作用,胶水可以更好地渗透到木材纤维中,形成强而稳固的粘接。
(3)硬化粘接:硬化粘接是利用胶水的化学反应特性,在粘接过程中使胶水固化,从而形成强度较高的粘接。
常见的硬化粘接技术包括热固性胶水的热压粘接和紫外线固化胶水的紫外线固化粘接。
4. 粘接技术的发展趋势随着科技的不断发展和创新,木材的粘接与胶合技术也在不断改进和进化。
未来的发展趋势包括研发更环保、更高强度和更耐候的胶水,推动粘接技术的进一步提升;探索新型的粘接材料,如纳米胶或纳米纤维素材料,以提高木材粘接的效果;结合数字化技术,开发智能化的粘接设备,提高生产效率和粘接质量。
第一篇粘接基础1粘接基础随着世界木材资源的日益匮乏,合理有效地利用木材和竹材资源显得越来越重要,粘接木材和竹材是增加其使用范围提高其价值的重要方法。
为此研究木材和竹材的粘接性能和粘接技术,对于开发木质和竹质粘接材料具有重要的理论价值和现实意义。
两种相同或不同的材料A、B用介于两者之间的第三种材料C来结合成一体的现象和操作称为粘接。
材料A、B称为被粘接材,材料C就称为胶黏剂。
1.1 胶合强度的产生国内外学者把木材粘接时胶合强度的形成过程分为以下5个步骤:流动、传递、渗透、润湿和固化。
(1)流动流动指的是液体胶黏剂在基材外部表面的铺展,胶黏剂只有流动才能填满被粘接面的空隙,胶黏剂的流动性与涂胶时间、操作温度、胶黏剂的组分以及树脂分子量等因素有关。
(2)传递传递是指木材组件涂胶装配时导致的液体胶黏剂向相邻层木材表面的转移。
(3)渗透渗透指的是由于在压力的作用下,胶黏剂依靠毛细管作用而渗入木材细胞腔中的现象。
木材属于多孔性材料,增加胶层和被粘接材间的接触面积有助于提高胶合强度,而增加粘接面积可由提高胶黏剂的渗透程度来完成。
胶黏剂固化过程中施加的压力有利于胶黏剂对木材充分浸润,特别是对粘度较大的胶黏剂,固化过程中应该施加较大的压力,这样有利于胶黏剂分子对木材的渗透和浸润。
当胶黏剂渗入木材表面的凹陷处时,会象钉或锚那样产生投锚效果(投锚力),形成“机械的粘接”。
水性高分子异氰酸酯进入导管中胶黏剂胶层图1-1白桦弦切面粘接时水性高分子异氰酸酯(API)胶黏剂的渗透情况(端面切片)胶黏剂(API )粘接白桦弦切面和柞木弦切面时形成的“胶钉”情况分别见图1-1和1-2。
机械粘接是由于胶液渗入木材表面敞开的管孔中形成的,胶液渗透到木材中的程度与胶合强度有关。
粘接时,胶液应能浸润木材细胞的孔壁并排除微孔内的空气。
胶黏剂渗入木材细胞中的孔隙,固化后形成“镶嵌”、“啮合”,才可获得较高的胶合强度,胶液能够渗入木材细胞的孔隙内是木材机械粘接的关键之一。
锯、刨、砂等机械加工影响木材表面形态。
Liptakova E 在研究砂磨对木材表面化学组分变化和表面自由能变化的影响时发现,砂磨处理后的木材表面木材纤维与组织被撕裂,木材表面受到机械损伤,砂磨的粉末易堵塞木材中的孔隙,影响木材机械的粘接。
Chung-Yun Hse 认为粘接前对木材表面进行刨光加工比砂光加工对粘接强度的提高甚至更有效。
对木材表面轻微的刨光不但可移走表面污染物,同时也可以暴露出具有很强极性的细胞壁次生壁S 2层,这对粘接是非常有利的。
(4)润湿润湿可以使胶黏剂与被粘面充分接触,这样才能产生更大的粘接作用力。
润湿不仅仅发生在木材外部表面,它同时对液体胶黏剂沿细胞壁的运动也有帮助。
胶黏剂在固化过程中施加的压力有利于胶黏剂对被粘物的充分浸润,特别对粘度较大的胶黏剂固化过程中应该施加较大的压力,有利于胶黏剂分子与被粘物表面紧密接触。
胶黏剂在流动浸润的同时,产生“扩散”和“吸附”作用。
(5)固化最后发生的过程即为固化。
在固化过程中形成各种吸附作用,以此产生最主要的粘接作用。
在固化过程中的最大问题是易产生内应力。
胶黏剂在溶剂蒸发、聚合、缩合等过程中,体积收缩产生收缩应力,同时胶层与被粘物二者之间因膨胀系数不同,受热或冷却会产生热应力。
体系中的内应力可随着胶黏剂分子的蠕动而减小。
在胶层分子蠕动不足的情况下,体系内始终存在内应力。
由于内应力的存在容易引起粘接面剥离,并使胶合强度显著降低。
为使这种残留应力趋于缓和,可采取在胶黏剂中适当加入增塑剂和填料等方法。
总之,胶合强度的形成是一个复杂的过程,简单地说,胶合强度的形成主要是由胶黏剂在被粘材料表面上的浸润和粘附而连接起来的。
所谓粘附是由胶黏剂和被粘材料在界面上的机械嵌接力,分子之间的作用力和个别化学键力所形成的。
因此,如果从分子的角度来考虑木材粘接时胶合强度的形成过程,一般可简单地分为以下两个阶段:胶层进入 导管 中的胶木射线图1-2 柞木弦切面粘接时水性高分子异氰酸酯(API )胶黏剂的渗透情况(端面切片)第一阶段:液态胶黏剂分子借助布朗运动向木材表面扩散并逐渐靠近木材表面,对木材表面浸润。
压力作用或胶黏剂本身由于加热使粘度降低都有利于胶黏剂分子及其链节与木材表面的接触。
尤其在木材粘接制品的热压过程中由于热压压力和热压温度的同时作用使这种效果更加明显。
第二阶段:当胶黏剂分子非常接近木材细胞分子时产生吸附作用。
当胶黏剂分子与木材表面的分子间的距离接近至1 nm左右时,由分子间作用力引起二次结合便开始起作用,并随着胶黏剂分子与被粘物表面分子间距离的进一步减小而增至最大,当木材和胶黏剂间存在化学结合(一次结合)时又产生所谓的“比粘接”。
①范德华力Van der Waals bonds提供键能2~42 kJ/mol, 与真正化学反应能相比很低,但对于获得好的粘合已经足够。
木材是一个极性表面,所以应该使用极性胶黏剂与其粘接,如使用脲醛树脂胶黏剂,异氰酸酯胶黏剂,环氧树脂类胶黏剂,乙烯类胶黏剂等。
②氢键力Hydrogen links木材纤维素中分子含有羟基-OH,当胶黏剂中也包含羟基组分(如苯酚类,脲醛树脂 UF),粘接时形成氢键力(图1-3)。
氢键力将形成在纤维素与脲醛树脂、酚醛树脂分子之间。
木材纤维素分子氢键结合酚醛树脂图1-3 木材纤维素分子含有羟基-OH与酚醛树脂中的-OH形成的氢键结合③化学键True chemical links在木材组分和胶黏剂之间发生化学反应将得到很强的粘接。
如异氰酸酯胶黏剂(图1-4)。
木材中含有约50%~55%的纤维素,15%~25%的半纤维素及20%~30%的木质素。
无论是纤维素、半纤维素还是木质素含有大量的羟基,可以与异氰酸酯反应。
W OH +OCN R NCO W O C NH R NH C O W O O图1-4 异氰酸酯胶黏剂中异氰酸酯基与纤维素分子的羟基反应形成的化学键结合由于化学键对胶合强度有相当大的影响,所以,早就为人们所重视。
Donaldson 和Lomax 研究了胶黏剂的分布以及胶黏剂和纤维之间的相互作用;Zaporoshskaya 等利用IR 分析测试技术研究胶黏剂和基材间反应所生成的衍生物;Ball G.W.等研究证实了纤维素与4,4′—二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI )胶黏剂之间发生化学反应生成氨基甲酸酯键;Paul R.Steiner 等也研究了MDI 与木材间的反应,证明了MDI 可与木素、纤维素发生反应。
胶黏剂与被粘物分子之间产生化学反应而获得高强度的共价键结合,有利于提高胶合强度,防止裂缝扩展,也能有效地抵抗应力集中和气候环境老化等因素的影响。
用异氰酸酯类胶黏剂粘接木材时,胶黏剂中的异氰酸酯基就可与木材上的羟基发生反应,形成化学键结合,图1-5是水性高分子异氰酸酯(API )胶黏剂、API 胶黏剂与桦木的界面以及桦木的傅立叶红外光谱图。
从图1-5的三个图谱发现,在API 胶黏剂与桦木界面2的红外光谱图中波数为2270 cm -1左右的吸收峰的强度减弱。
而在波数约为2270 cm -1左右的吸收峰为异氰酸酯的累积双键(N=C=O )的不对称吸收峰,它是API 胶黏剂的最重要的特征带,异氰酸酯的累积双键(N=C=O )的反应程度可由此带的强度来判断。
对比API 胶黏剂与桦木的界面图谱中N=C=O 吸收峰与API 胶黏剂的傅立叶红外光谱图中N=C=O 吸收峰的强度可见,界面中的N=C=O 的强度减弱,由此可以推断,API 胶黏剂中的N=C=O 基在粘接的整个体系中由于与木材中的某些基团发生反应而使其强度减弱。
尽管上面我们把木材粘接时胶合强度的形成人为的分为两个过程,但实际中这两个过程不能截然分开,在胶黏剂由液体变为固体前都在进行。
1227023 0 5 10 1520 25 30 35 40 45 50%T r a n s m i t t a n c e 2000 4000 Wav enumbers (cm-1) 图1-5 API 胶黏剂、API 胶黏剂与桦木的界面以及桦木的显微镜傅立叶红外光谱图 1为API 胶黏剂; 2为木材和API 胶黏剂的界面; 3为桦木这个-NCO 可能还与其他的基团发生交联异氰酸酯胶黏剂近年来用电子显微镜(SEM )观察胶层中的胶黏剂的结果看出,对于木材这样的多孔性被粘接材来说,不同胶种的机械的粘接对提高胶合强度是不同的。
但主要决定胶合强度的是由被粘接材和胶黏剂间的化学结合而产生的“比粘接”,即胶黏剂的成分中具有能与木材中的羟基产生化学结合的成分时,其结合力最大。
这也正是用异氰酸酯类胶黏剂粘接的木材胶合强度高,特别是湿状木材胶合强度高的原因所在。
1.2 粘接的破坏及评价1.2.1 粘接接头的结构粘接接头是由胶黏剂与被粘物表面依靠粘附作用形成的,它是一个复杂的系统,根据粘接接头材料的微观结构,也就是胶黏剂与被粘材料之间物质的分布梯度,可简单划分为五层,被粘接物(木材)、被粘接物与胶黏剂的界面层、胶黏剂、被粘接物与胶黏剂的界面层、被粘接物(木材),即五节环理论(图1-6)。
若把胶黏剂渗透进木材的部分及其与木材的交界层各作为一层考虑,则可称作九环理论。
1.2.2粘接的破坏及评价粘接接头在应力-环境作用下会逐渐发生破坏。
木质材料粘接接头是由许多部分组成,它们彼此的力学性能相差很大,例如,被粘接材料木材是弹塑性体,而胶黏剂则是粘弹性体,因此,粘接接头在承受外力作用时,应力分布是非常复杂的。
另外,胶黏剂在固化过程中伴随着溶剂挥发、缩聚反应时小分子产物逸出或在加聚反应中出现的原子间距离缩短现象,因而,体积有严重的缩小,引发收缩内应力,这种在粘接接头形成使用过程中,由于胶黏剂固化过程中体积收缩而产生的应力经常被称为收缩应力。
如液体胶黏剂的固体含量一般为20%-60%,这是固化过程中体积收缩极为重要的原因。
热固性胶黏剂固化反应的体积收缩率分布范围较宽。
例如,环氧树脂胶的收缩率一般为2.5%~5%,缩聚反应有低分子产物生成,体积收缩较大。
酚醛树脂胶黏剂固化时有水生成,收缩率是环氧树脂胶黏剂的5~10倍。
收缩内应力的大小和胶层受到被粘物刚性拘束后(此时胶黏剂已失去流动性)发生的体积收缩有关,当胶黏剂处于流动状态时,体积收缩可以得到补偿,若被粘物初压力不足时,即会使被粘物相互脱离而导致粘接失败。
另外,由于被粘物、胶黏剂的热膨胀系数不同,受到环境介质的作用等,都造成接头中的内应力,图1-6 木材粘接接头的示意图木材 木材 界面 界面 胶黏剂 Z且内应力的分布也是不均匀的。
外应力和内应力的共同作用,构成粘接接头在受载时极为复杂的应力分布。
而由于粘接接头内部缺陷(如气泡、裂缝、杂质)的存在,更增加了问题的复杂性,造成了局部的应力集中。