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木质人造板吸水过程中内部单元体尺寸及相对位置的变化

更新时间:2009-03-28

易吸湿性会显著影响木材物理力学性能[1],吸湿后的木质产品尺寸不稳定。木材的尺寸变化主要取决于微毛细管系统内的吸着水,吸着水的增减变化,不仅使木材发生膨胀和收缩,同时也对木材力学性质有显著影响[2-4]。相比实木,吸湿导致木质人造板尺寸变化的机理更复杂。一方面,吸着水的增加易使木质单元尺寸增加;另一方面,木质单元尺寸增加易引发木质单元间相对位置的变化。由于组坯方式和胶黏剂类型不同,各类人造板吸湿后的内部结构变化规律也各不相同。陈秀兰等[5]发现密度和施胶量是影响定向刨花板(OSB)防潮性能的主要因素。另有研究[6-7]表明,添加剂及胶黏剂对各类人造板的耐水性均有显著影响。Li等[8-9]使用中子扫描仪和X射线断层扫描仪实现了胶合板(PW),中密度纤维板(MDF)和OSB内部水分分布的可视化和量化。作为一种传统的木材含水率检测方法,电阻法被用来连续检测PW内各层单板的水分分布[10]。研究表明,单板的纹理方向、刨花尺寸及铺装方向、纤维尺寸和胶黏剂等均会对人造板内水分分布有显著影响。目前,针对吸湿时内部单元体尺寸及相对位置变化机理的研究仍较少,而阐明以上变化机理,可为提高木质人造板产品的物理力学性能提供理论依据。

笔者对7种具有不同耐水性的MDF、OSB和PW产品进行研究,通过记录吸水过程中试件在厚度方向和截面方向的尺寸变化,研究各类人造板的宏观尺寸变化。此外,在吸水前后分别对试件进行X射线断层扫描,并对扫描结果进行三维重建,实现试件吸水前后内部三维结构的可视化。通过对比吸水前后板材内部结构的变化,阐明吸水引发不同类型人造板内部单元体尺寸和相对位置变化的机理,以期为优化人造板的加工过程和应用环境提供一定的理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设备

选用7种人造板(特征属性见表1)作为试验对象,可分别代表不耐水、较耐水和耐水人造板产品。试验用人造板使用4种主要的工业用胶黏剂,可代表亲水型、耐候型和疏水胶黏剂,以探索吸水过程中胶黏剂对人造板内部胶联结构稳定性的影响。每种人造板制备4个截面尺寸为9 mm×9 mm的试件,分别用作X射线断层扫描测试(1个)和检测宏观尺寸变化(3个)。采用丙烯酸聚氨酯涂饰胶合板试件侧边,以保证水分仅从试件上下2个表面进入,其他6种人造板试件不做任何处理。

 

表1 7种人造板的特征属性Table 1 Characteristics of seven wood-based panels

  

试件类型密度/(kg·m-3)树种厚度/mm胶黏剂添加剂改性方式MDF-A567-18.0UFMDF-B606-17.9MUF石蜡MDF-C612-16.0MUF石蜡MDF-D684-14.5MDI纤维乙酰化OSB-A605杨木+松木18.0MDIOSB-B567杨木+松木8.9PFPW497杨木14.5PF

注:UF为脲醛树脂;MUF为三聚氰胺改性脲醛树脂;MDI为二苯基甲烷二异氰酸酯;PF为酚醛树脂。

采用X射线断层扫描仪观测记录试件内部的三维结构。扫描仪型号为Environmental Micro-CT Scanner (EMCT),扫描完成后采用Octopus Reconstruction软件完成二维图片的三维重建[11-12]。单次扫描时长为2 min,所得图像的像素约为18 μm。

1.2 试验方法

试件在恒温恒湿环境(相对湿度65%、温度20℃)中放置14 d以平衡含水率。使用低浓度氯化铯水溶液代替蒸馏水可以增加水对X射线的吸收度,从而强化水与木材在图像中的对比度。研究表明,低浓度氯化铯水溶液和蒸馏水在木材内的迁移过程相似[13]。因此,将试件置于2.5%质量分数的氯化铯水溶液(20℃)中浸泡,每种人造板重复3次。期间,周期性测量试件在截面方向和厚度方向上的宏观尺寸变化并计算平均值,具体测试时间见表2。同时,每种人造板取1个试件置于含盖塑料容器中以海绵固定,使用X射线断层扫描仪扫描试件,扫描完成后向塑料容器中注入质量分数为2.5% 的氯化铯水溶液,并对试件进行周期性扫描(表2)。

以绘本为例,家长普遍认为其图画多、文字少,对于成人来说没有太大的阅读价值,这其实是对绘本缺乏了解而产生的误解。美国绘本作家莫里斯·桑达克是一位有着卓越成就的绘本大师,他是美国第一个国际安徒生奖获得者,被称为“童画界的毕加索”“绘本创始以来最伟大的创作者”。他有一本很特别的绘本——《在那遥远的地方》,从画面到文字,复杂又晦涩难懂,被誉为“迷一般的书”“挑战所有人阅读智慧的一本书”。它从故事的主题意蕴、绘画的风格,到细节的隐喻暗示以及作家创作的背景,都有丰富的阐释性,不仅适合儿童阅读,也适合家长阅读。

操作平台搭成后,将脚手板之间用木条钉到一起,形成整体。当砌完一步后,在下一步再放置同样的横杆,按同样的方法将下层脚手板移上来,进行下一步施工,直至到顶。同时,在操作平台下搭设安全网,防止平台坠物。插钢管留下的脚手眼用C30细石混凝土浇灌。

1.3 数据分析

目前,随着生活、工作压力的不断增加,我国首发精神分裂症人数越来越多,大部分学者认为其发生、发展与环境、遗传等因素有关[1]。该类疾病临床主要表现为思维及情感等方面障碍,且与附近环境发生冲突的行为异常症状。该疾病具有病程长、进展缓慢以及病情迁延难愈等特点[2-3]。因此及时治疗、护理该疾病意义重大[4]。本研究选择70例首发精神分裂症患者,观察延续性护理对首发精神分裂症患者出院后康复的效果,现报道如下。

 

表2 试件浸泡期间的测试时间Table 2 Measuring schedule during water uptake of different specimens

  

试件类型测试间隔时间/min用于X射线断层扫描测试试件用于宏观尺寸变化检测试件MDF-A605, 10, 30, 60MDF-B1 44060, 240, 480, 1 440MDF-C1 44060, 240, 480, 1 440MDF-D1 44060, 240, 480, 1 440OSB-A605, 10, 30, 60OSB-B605, 10, 30, 60PW1 44060, 240, 480, 1 440

2 结果与分析

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试验结果显示,试验用7类人造板试件在截面方向上的尺寸变化均小于0.4%。因此,吸水导致的人造板尺寸变化主要集中在厚度方向。这主要是因为:一方面,人造板的成型方式为厚度方向上的热压成型,吸水容易使其厚度方向上的压力释放,由此导致内部单元体间的孔隙增大;另一方面,人造板的厚度方向一般都垂直于木质单元的纤维方向,而吸湿时木质单元的润胀主要集中在垂直于纤维方向。因此,木质单元的吸水润胀主要表现为人造板在厚度方向上的尺寸增加。

  

图1 试件厚度与吸水时间的关系Fig. 1 Relationship between thickness of specimens and water uptake time

2.1 MDF吸水后内部单元体间的相对位置变化

相比吸水前,MDF吸水后出现的白色区域为水分分布(图2a)。吸水1 h后,MDF-A内部单元体间相对位置变化明显,具体表现为纤维间的胶联结构不再完整,这会导致受力时应力集中,并降低纤维板的力学强度。MDF-B、MDF-C和MDF-D试件在吸水1 h后内部单元体间相对位置未见变化,吸水24 h后,试件内部单元体间相对位置变化仍不明显。由图1可知,吸水24 h后,MDF-B和MDF-C在厚度方向上的尺寸分别增加3.8%和2.1%,这主要是由于纤维的吸湿润胀所致,并非纤维间胶联结构的破坏(图2b)。MDF-C中胶黏剂和疏水添加剂的使用量相比MDF-B分别多11%和20%。因此,适量增加胶黏剂和疏水添加剂可提高MDF的尺寸稳定性。相比MDF-A,MDF-B和MDF-C在厚度方向上的尺寸更加稳定,内部单元体间的胶联结构更加完整。主要原因是MDF-B和MDF-C使用了耐水性较好的MUF胶黏剂及石蜡添加剂,而MDF-A使用耐水性较差的UF胶黏剂制成。由图1可知,吸水24 h后MDF-D在厚度方向上的尺寸变化仅为0.3%。这是因为纤维乙酰化后,羟基被体积较大、疏水性较好的乙酰基取代,从而使纤维随含水率变化而导致的尺寸变化有所减小[14]

吸水24 h后,水分仍主要集中在MDF-B和MDF-C试件的边缘区域(图2a),难以随吸水时间的增加进入试件内部。这与MDF-B和MDF-C的尺寸变化规律一致,吸水1 h后,吸水时间的增加对试件尺寸变化无法造成显著影响(图1)。

一般地,MDF的尺寸稳定性随密度增加而下降,其原因是密度越大,由内应力释放产生的回弹力越大,而这种回弹力是不可逆的[15]。虽然MDF-A的密度小于MDF-B、MDF-C和MDF-D,但吸水后MDF-A的尺寸变化最大。因此,相比于降低MDF密度,使用耐水性好的胶黏剂、疏水添加剂及乙酰化纤维生产MDF可以更有效地提高产品的尺寸稳定性。

这是我国开展可持续城市实践早期的主要方式,在社会财富积累不是很高的情况下,主要关注环境、卫生、健康等生存型问题,符合当时的经济社会发展特征,也为后续发展奠定了基础。

  

图2 MDF吸水前后的X射线扫描图Fig. 2 The X-ray scanning diagram of MDF before and after water uptake

2.2 OSB吸水后内部单元体间的相对位置变化

水分可沿刨花或刨花间孔隙扩散进入试件内部,如图3所示。对比吸水前,吸水后额外的白色区域为水分分布,吸水后OSB-A内部孔隙的尺寸并未明显增大,孔隙和刨花的相对位置也无明显位移,刨花间的胶联结构仍然较完整(图3a)。因此,刨花吸水润胀是OSB-A尺寸增加的主要原因。

第三,就是主动攻击。主动攻击和被动攻击是相互对立的,此种类型的攻击主要是相关的网络系统攻击者故意越过安全防护墙的保护措施,进入计算机网络系统的内部,毁坏原有的代码并添加恶意代码,最后使得计算机系统中原有的数据资料的完整性遭到大面积的破坏。

  

图3 OSB吸水前后纵截面的X射线扫描图Fig. 3 The X-ray scanning diagram of longitudinal section of OSB before and after water uptake

吸水1 h后,OSB-A和OSB-B在厚度方向上的尺寸分别增加1.04%和2.3%(图1)。OSB-B在厚度方向上尺寸增加较大的原因是内部结构的变化,吸水后,OSB-B内部孔隙尺寸增加,刨花间胶层分离现象明显,内部结构完整性的破坏会极大降低刨花板力学强度和尺寸稳定性。OSB-A和OSB-B在加工过程中分别使用MDI和PF作为胶黏剂。PF因其较好的耐水性,被大量用于生产户外用人造板产品。本研究证明,较长时间浸泡时,PF的胶联稳定性会变差,而MDI仍然可以较好地保持试件内部胶联结构的完整。

2.3 PW吸水后内部单元体间的相对位置变化

  

图4 PW吸水前后纵截面的X射线扫描图Fig. 4 The X-ray scanning diagram of longitudinal section of PW before and after water uptake

[5]陈秀兰, 王俊伟, 王丽. 工艺参数对防潮刨花板性能的影响[J]. 木材工业, 2016, 30(4): 43-45.

[2]WALKER J C F. Primary wood processing: principles and practice[M]. London: Chapman & Hall, 2006.

吸水24 h后,PW在厚度方向上的尺寸增加仅为0.5%(图1),吸水前后PW的内部结构无明显变化(图4)。虽然表层单板及相邻单板大量吸水,但以上单板间的胶联结构仍较为完整,未出现单板间孔隙尺寸明显增加。OSB-B和PW均由杨木木制单元和PF胶黏剂制成,但吸水后2种板材内部结构的完整程度差异明显,这说明PW的内部结构更有利于实现人造板在吸水状态下的结构稳定。

3 结 论

使用X射线断层扫描仪探讨木质人造板吸水与内部结构变化的交互影响机制。木质人造板吸水后在厚度方向上的尺寸增加与胶黏剂类型、木质单元形态及内部组成结构相关。针对不同种类木质人造板,研究发现:

1)MUF胶黏剂和石蜡添加剂、MDI胶黏剂,能有效防止吸水时MDF内单元体间胶联结构的破坏,保持纤维间胶联结构的稳定可有效降低MDF吸水后的尺寸变化。

2)相比于PF胶黏剂,MDI胶黏剂可更好地保持OSB吸水后内部胶联结构的完整,刨花吸湿润胀和刨花间孔隙增大是OSB吸水后尺寸增加的主要原因。

3)PW的内部组成结构可有效保持试件的尺寸稳定性和内部单元体间胶联结构的完整。

参考文献(References):

到底是“雨加雪”还是“雨夹雪”,老福始终没搞清楚,但他讨厌这种天气,到处都是冰冷的,湿漉漉的,路上的行人都皱着眉,眯着眼,仿佛从眉头到心头都被打湿了。

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完善审计相关法律法规条款可以从立法角度出发,也能从结果公示角度出发。例如人民代表在投票有关离任审计法律时,可以选择“先审后离”的离任审计制度,这样的法律制度能够使得审计工作更加贴合实际。审计工作与行业实际、企业内部发展状况相结合,力度更大、错误率更低、参考价值更高。不仅如此,确定相应法律法规内容时,有关人员可以适当加大审核内容的范围,虽然会加大审核人员的工作,却也能保证工作结论的有效性。此外,审计结果可以采取公示的方式以落实权责统一的原则,离任审计工作公示还能加强单位法人的守法意识,避免腐败现象的滋生,与我国当前防腐败工作要点相吻合。

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对比试件吸水前后在截面方向和厚度方向的尺寸,得出吸水导致的人造板尺寸变化规律(图1)。浸泡1 h后,MDF-A、OSB-A和OSB-B在厚度方向上的尺寸增加明显,分别为2.4%,2.3%和1.0%,同时,吸水时间对以上3种人造板的尺寸稳定性影响明显。浸泡吸水24 h后,MDF-B、MDF-C、MDF-D和PW厚度方向上的尺寸分别增加3.8%,2.2%,0.3%和0.5%,同时,吸水时间对这4种人造板的尺寸稳定性影响不明显。

相比于MDF和OSB,PW的组坯方式更规则,单板垂直交错的组坯方式较好地保证了PW物理性能的各向同性。由于水分仅从试件的上下2个表面进入,吸水24 h后,大部分水分仍集中于表层单板和相邻单板(图4)。一方面,水分穿过单板时的移动方向为垂直于纤维纹理方向,这会造成水分移动速度较慢[2];另一方面,单板间胶层的存在有效阻隔了水分移动。由图4可知,涂饰处理无法完全阻隔水分进入,导致少量水分集中于试件侧边,但并未对试验结果造成明显影响。

使用X射线断层扫描仪获得试件内部的三维图像后,应用ImageJ软件对所得图像的亮度进行优化调整,最后人工筛选出吸水前后试件在同一截面上的扫描图像,计算吸水前后的尺寸变化。

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在两个先天本能的基础上,人又具有两种特殊的能力[3],这就是抽象能力和想象能力.因此,对于人而言,就可以借助两个特殊的能力把两个先天本能延伸到对事物的某些指标进行量化,以及对量化顺序的感知,这就触及到了度量的本质.

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提供商业贿赂的线索来源途径少也是“葛兰素史克事件”所暴露出的另一问题。司法实践中,司法机关侦办商业贿赂案件的线索主要来源于群众举报、当事人自首以及有关部门办理其他案件的移送。当事人之所以实施商业贿赂行为,是因为双方都从商业贿赂中获得利益,出于该考虑,往往会形成稳固的利益联盟,因此依靠当事人自首来发现商业贿赂的线索,可能会影响查处商业贿赂的效率。

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2.1比较标准计量组与低剂量组两组患者ICU天数、住院天数、器官支持天数,具体情况(见表1),两组患者ICU天数、住院天数、器官支持天数数据差异不明显,不存在明显统计学差异,P>0.05.

 
李万兆,詹先旭,杨勇,梅长彤
《林业工程学报》 2018年第03期
《林业工程学报》2018年第03期文献

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