竹材弧形重组材高频热压成型机理研究

ORAB is a new efficient utilization way which bionics is used in the field of bamboo processing. ORAB refers to the materials which is processed into arc bamboo unit after subdivision, removing bamboo green and inside bamboo, hot-pressing glue into planks with its same bending direction, then for secondary to restructure the large thickness of the material.The conventional method of forming cannot meet the heat transfer molding requirement of large size ORAB, applicant of the project was first developed high-frequency machine which is used for producing ORAB in domestic. But for the reason that bamboo high frequency hot pressing mechanism has not been grasped, it restrains high-frequency technology’s promotion and application in the field of bamboo processing.This project focuses on the dielectric properties of ORAB, it analysis and explores its high frequency’s absorption power. At the same time, it studies the heat transfer characteristics of slab under the effect of high frequency medium, reveals the micro structure of bamboo influences the dielectric properties and heat transfer mechanism of ORAB,then realizes the bonding property characterization of large size ORAB under the effect of high frequency medium to apply to optimization design of ORAB’s high-frequency hot press molding.The research results can provide theoretical basis for the application of high frequency technology in the production of large size ORAB,it has great significance to the promotion and application of bamboo high-frequency hot press molding technology.

竹材弧形重组是仿生学运用在竹材加工领域中的一种新的高效利用方式。竹材弧形重组材料是指将圆竹经剖分、去青、去黄，加工成弧形竹单元，以其弧形相同的朝向并列排放热压胶合成板材，再进行二次重组而成的大厚度材料。采用常规热压无法满足大规格竹材弧形重组材传热成型需要，项目申请人在国内首次开发出高频拼板机用于竹材弧形重组材的生产，但因还未掌握竹材高频热压成型机理，制约了高频技术在竹材加工领域的理论发展及推广应用。本项目重点研究竹材弧形重组材介电性质，分析探索竹材弧形重组材高频吸收功率，同时研究高频介质作用下竹材弧形重组材板坯的传热特性，揭示竹材微观结构影响竹材弧形重组材介电性质和传热特性机制，进而实现高频介质作用下大规格竹材弧形重组材胶合性能表征，以适用于竹材弧形重组材高频热压成型的优化设计。研究成果可为高频技术在竹材重组材的生产应用提供理论基础，对竹材高频热压成型技术的推广和利用具有重要意义。

竹材弧形重组是仿生学运用在竹材加工领域中的一种新的高效利用方式。项目主持人在国内首次开发出高频拼板机用于竹材弧形重组材生产。本项目系统研究了竹材高频热压传热特性及重组成型机理，实现了高频热压成型技术在竹材加工领域深入发展及产业化推广应用的关键性突破。项目探明了竹材弧形重组材制备产业化工艺流程，研究了弧形竹材高频热压优化工艺参数，深入研究分析了弧形竹材不同频率和含水率的介电特性参数，得出穿透深度等高频热压关键因子，探明了竹材含水率、频率与弧形竹材介电常数、介质损耗角正切值之间的关联性质。深入研究了竹材弧形重组高频热压传热特性及影响因素，获得了竹材含水率、板坯厚度、高频功率与高频热压升温速率的相互关系。基于竹材弧形重组材相关介电特性，得出竹材含水率、高频频率、高频功率、板坯厚度、涂胶量等因素均对高频热压胶合速度和强度有显著影响。构建了竹材弧形重组材高频加热的模型并进行验证，在相同功率条件下，加热时间随着弧形板坯厚度的增加而增加，研究了板坯厚度与加热时间之间的相关性。研究了竹材弧形重组材高频热压作用下胶合界面的微观形态，从胶黏剂的渗透性、胶合面断裂的平滑度及竹细胞的清晰度对比分析了不同因素对弧形重组单元胶合性能的影响。研制出竹材弧形重组材高频热压设备，并进行了试验验证和优化，为竹材弧形重组材高频热压技术产业化应用及高频设备开发推广奠定了科学基础。. 在项目的资助下，已在Chemical Engineering Science、Drying Technology、木材加工机械等杂志发表或在审稿学术论文7篇，申请中国专利5件（已授权3件），颁布实施林业行业标准1项，参加国内学术会议累计15人次，与加拿大、巴西等国开展了竹材弧形重组材高频热压成型技术学术交流2次。项目主持人以“竹材弧形重组材高频热压技术研究”为主要内容在2018年林业科技支撑乡村振兴工作学术等研讨会上作特邀报告4次，受到广泛关注和青睐。以本研究成果为主要内容之一，项目主持人获得2018年福建省引才“百人计划”奖、2017年中国林科院重大科技成果奖、2016年湖南省益阳市科技进步二等奖。项目培养硕士研究生2名。课题组成员1人晋升副研究员、2人晋升助理研究员。项目所形成的竹材高频热压成型技术及装备，已在湖南省海利宏竹业有限公司、青岛国森机械有限公司进行推广应用，市场前景良好。