[发明专利]单板表面粗糙度和可压缩性测试新方法

说明书

技术领域

本发明属于人造板、木材加工、自动化等技术领域，为单板表面粗糙度和可压缩性的快速检测提供一个全新的方法，这将有助于提高板材质量和木材出材率，减少生产成本。

背景技术

单板是生产胶合板、单板层积材(LVL)和其他复合材料的基本木材单元。粗糙度是评定木材制品表面质量的重要指标，直接影响人造板及木制件的压缩量、胶粘质量、装饰质量以及胶料与涂料的消耗量，而且对木制品表面粗糙度的要求如何，也关系到加工工艺的安排和加工余量的确定。

目前还没有广泛接受的仪器和理想的方法评定木材表面粗糙度。人们将用于均质材料(金属等)的标准化测定方法应用于木材制品表面粗糙度的测定。这主要有两种：机械触针法和激光扫描法。接触式的机械触针法精度高，广泛应用于实验室和离线检测；激光或其他光学方法广泛应用于非接触式表面粗糙度测量和过程控制。

这些方法主要是基于轮廓算术平均偏差(Ra)，轮廓均方根偏差(Rq)等参数评定表面粗糙度，是基于一个简单的线轮廓的表面幅度，并不是基于整个表面(如图1)，测得的粗糙度并不反映整个木材表面的质量。而且，这两种方法速度慢，劳动强度大，仅适合于小件试样，不适合在线检测。近年来，人们应用基于机器视觉的方法对木材的表面质量进行检测，但由于受到算法、木材振动及色差等影响，使用也受到很大限制。

本发明是一种基于面积的测定单板表面粗糙度的方法，它能满足单板粗糙度的快速检测需要，同时应用该方法可以确定单板最小压缩量和具体条件下的施胶量，为提高单板出材率和板材胶合质量和实现在线智能决策奠定基础。

发明内容

本发明通过测量阈值载荷下的位移量评估单板表面粗糙度，并以此时的位移量作为单板胶合所需的最小压缩量，从而为测量单板表面粗糙度提供一个快速检测方法，同时应用该方法可以确定单板最小压缩量和具体条件下的施胶量。

在充分考虑由于单板表面粗糙度等因素引起的渐进式压缩接触(第一阶段)对板材生产工艺、出材率和质量影响的基础上，对一定面积的单板进行径向压缩试验，确定给定温度、含水率下的载荷-位移曲线。通过对曲线的分析，确定出阈值载荷。再通过分析阈值载荷、单板与单板之间接触面积、表面粗糙度之间的关系，得到测定单板表面的粗糙度和可压缩性的方法。

作为改进，在单板压缩过程中，渐进式接触阶段揭示了单板与单板、单板与平板之间的界面接触和保证足够胶合面积和强度所需要的最小单板压缩量，它反映了木材表面粗糙度的大小，在木材制造过程中，单板所需压缩率和潜在出材率与单板粗糙度息息相关。

作为改进，粗糙度不同、密度和含水率相同的单板，阈值载荷、压缩弹性模量相同，但阈值载荷下对应的位移不同；密度和粗糙度均不同的试样，阈值载荷相同，压缩弹性模量不同；粗糙度越大，单板在阈值载荷下对应的位移也越大。无论单板温度和含水率如何，阈值载荷下的位移和表面粗糙度有直接关系。

作为改进，阈值载荷下的位移量能够很好地反映单板表面的平均粗糙度。通过测量阈值载荷下的位移量，可以评估单板表面粗糙度。

作为改进，载荷越大，胶覆盖面越大，接触面积越大，直接得到施加载荷与接触面积之间的计算公式。当载荷到达阈值载荷时，接触面积达到80％或以上，可以用此时对应的位移量作为单板胶合所需的最小压缩量。

附图说明

图1修正后的木材四阶段压缩理论

图2单板表面粗糙度对第一阶段压缩的影响

图3白杨单板粗糙度和密度对载荷-位移曲线的影响

图4粗糙度的两个参数和阈值载荷下获得的位移的相关性

图5评估单板表面粗糙度及质量的方法

图6尺寸为30×30mm的白杨单板施加不同载荷时获得的接触面积

图7单板与单板之间的接触面积与施加载荷的关系曲线(上图：多项式关系，下图：指数关系)

图8幅面为30×30×2.5mm的白杨单板平均最小压缩量与平均屈服位移与温度无关

图9幅面为30×30×2.5mm的白杨单板的最小压缩量和屈服位移与单板的含水率无关

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

1.单板的载荷-位移曲线