结构复合木材是采用单板、单板条或刨花等沿构件长度方向排列组坯叠层胶合而成的复合材料。以单板条或刨花为构成单元的SCL主要包括单板条层积材(PSL)、定向木片层积材(LSL)、定向刨花层积材(OSL)等。
这些材料以小径材为主要原材料,利用率高,且材质均匀、变异系数低,有效避免了由木材天然缺陷如节子、斜纹理、腐朽等引起的强度弱等问题,近年来被广泛应用于建筑、电力输送、家具和装饰装修等行业,在国内外得到大力推广,发展前景广阔。
01 SCL种类及应用
单板条层积材PSL
目前,国外PSL已规模化生产使用,而国内尚处于试验开发阶段。PSL,商品名称Parallam®,其构成单元是以旋切或刨切单板为主所切割出的单板条。
原料包括花旗松、冷杉、南方松、西部铁杉、北美乔柏以及热带阔叶材等。结构用PSL尺寸通常与胶合木或锯材相同,具有纹理美观、力学性能高、机械加工性能好等优点,主要用作承重建筑构件。作为装饰用材,主要用作室内门框窗框和楼梯扶手等部件。
定向木片层积材LSL
LSL,商品名称TimberStrand®,其刨花制备工艺与OSB的刨花类似,刨花长度通常为厚度的150倍,长度一般为200~300 mm,大于OSL和OSB所用刨花长度,宽度为20~30 mm,厚度为0.8~1.2 mm。
LSL原料为直径小、中低密度的成熟材或幼龄材,如云杉(、欧洲白杉、白杨等,枝丫材,森林残余物,以及生产锯材或单板产生的废料等。
通常LSL比OSB需要更大程度的刨花定向排列和更大的热压压力,并且LSL成板厚度一般大于OSB。LSL和OSL的强度和刚度以及尺寸稳定性一般略低于LVL和PSL。
定向刨花层积材OSL
OSL外观类似于LSL,但其使用的刨花比LSL的更短。用于制造OSL的刨花长度至少为厚度的75 倍,长度一般为78~150 mm,宽度为12.7~25.4 mm,厚度为0.55~0.8 mm[8-9]。OSL的原料来源与LSL类似。与LSL相比,OSL 是一种相对较新的SCL产品,其市场仍在开发中。
02 SCL性能的影响因素
原料对性能的影响
不同原料质量和性能不同,对SCL性能影响显著。利用质量好、密度合适、缺陷少原料制备的PSL强度较优。
构成单元尺寸对性能的影响
构成单元的尺寸大小会影响施胶,机械加工与定向铺装等,是影响SCL性能的重要因素之一。
热压工艺对性能的影响
SCL属于重组型复合材料,需要通过调整热压工艺参数实现材料重组。调整温度和时间使胶黏剂发生化学反应,最终固化;调整压力使胶黏剂产生流动,板坯压实,使木质单元材料之间紧密接触。
胶种与施胶量对性能的影响
胶黏剂通过粘附作用使用木质单元粘合成一体,是使SCL的性能指标和经济效果达到最佳的关键因素。
03 写在最后
以单板条或刨花为构成单元的SCL提供了一种利用小径级和低质量木材制备结构材的方法。随着市场对结构材需求增加以及优质木质资源的不断减少,未来SCL的开发和应用将不断增加。
但目前SCL存在如下问题,如OSL和LSL外观斑驳,没有木材纹理图案,限制了其在对外观有严格要求的领域中应用。今后,需加强LSL和OSL改性技术研究,解决尺寸稳定性能差和外观问题。
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