一种竹木材料开裂性能测试方法与流程

本发明属于竹木加工技术领域，具体涉及一种竹木材料开裂性能测试方法。

背景技术：

竹木材料作为一种天然材料，受到市场广泛欢迎，应用广泛。但一些竹木材料如一些阔叶树木材、重组木、重组竹、竹集成材、竹丝板等存在开裂的可能，为此，人们研发了不少防裂的专利，如PPG工业俄亥俄公司申请的中国专利CN 101098761 A披露了一种减少木制品表面开裂的方法、中国专利CN 106272774 A公布了一种抗家具木材干裂的方法、中国专利CN 102189578 A公开了一种实木木材的防裂工艺、CN 102975267 A公布了一种防止重竹地板内裂、跳丝、开裂的加工工艺、CN 105086744 A公开了一种抗裂木器油漆的配方、CN 104963481 A公开了一种防裂地暖实木复合地板及其生产方法、CN 204781810 U公开了一种防止开裂的竹地板的制造方法。然而竹木材料的开裂性能测定方法很少。GB/T 4822-2015将木材与开裂有关的性能用沿材长方向检量裂纹长度与检尺长的比例（百分率）表征，GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性格试验方法》中有表面耐龟裂性能和耐开裂性能测定方法，前者用于确定试件表面装饰层在70℃条件下处理一定时间后是否出现裂纹，采用放大镜观察开裂情况后分级；后者则时把试件固定在金属夹具上，在一定外力作用下在50℃环境中处理6h后，观察装饰面开裂情况并分级，适用于厚度不超过2mm的热固性树脂浸渍纸高层装饰层压板。上述方法主要存在如下问题：一是适用范围窄，对于实木、重组木、重组竹、竹集成材等竹木材料均不适用；二是测定方法较为粗糙，敏感性差，耐开裂性能测定方法还需对试样打孔，进一步增加了结果的变异。以上方法难以有效测定竹木材料的开裂性能，尤其是难以准确表征各种防裂处理的效果。

开裂性能是竹木材料的重要性能，一般情况下，其开裂随机性较大，有时会出现裂纹产生后又闭合等情况，以及裂纹难以观测等问题，精确测定难度较大，不利于相互比较及标准化。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种竹木材料开裂性能测试方法的技术方案。

所述的一种竹木材料开裂性能测试方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

1）试样制备：制备长方体或正方体试样，所述试样包括实木、重组木、重组竹、竹集成材、竹木复合材或其它竹木材料；

2）试样吸湿：将步骤1）得到的试样置于温湿度可控的环境中进行吸湿处理，吸湿后用胶黏剂将该试样的两侧面分别与L形件胶合在一起；

3）试样约束：将步骤2）得到的试样的L形件固定在高刚度约束底座上；

4）开裂性能测定：将步骤3）得到的试样置于高温、低湿的环境中进行解吸湿处理，解吸湿处理后观测试样如下指标的一部分或全部：裂纹数目、长度、宽度、面积、开裂率以及开裂初始时间，其中裂纹的数目、长度、宽度、面积采用读数显微镜或数字图像处理技术测定，所述数字图像处理技术采用体视显微镜拍摄试样和标尺照片，然后对试样照片进行图像转换、增强、分割实现裂纹识别和表征，开裂率为开裂面积所占百分比，通过计算得出，开裂性能选取上述指标的某些或全部来表征。

所述的一种竹木材料开裂性能测试方法，其特征在于所述步骤1）中在试样垂直观测面的两侧铣削出三角形开裂诱导槽。

所述的一种竹木材料开裂性能测试方法，其特征在于所述步骤2）中温湿度可控的环境为恒温恒湿箱或恒定温度下的饱和盐水溶液。

所述的一种竹木材料开裂性能测试方法，其特征在于所述步骤2）中胶黏剂为异氰酸酯胶、环氧树脂、热熔胶或丙烯酸AB胶。

所述的一种竹木材料开裂性能测试方法，其特征在于所述步骤2）中L形件为不锈钢或其它能保证有足够的强度和刚度材料的L形件。

所述的一种竹木材料开裂性能测试方法，其特征在于所述步骤3）中高刚度约束底座由玻璃钢、不锈钢、型钢或其它能满足刚度、强度要求的材料制成。

所述的一种竹木材料开裂性能测试方法，其特征在于所述步骤4）中高温、低湿环境由恒温恒湿箱、干燥箱或恒定温度下的饱和盐水溶液产生。

本发明采用约束法固定试样，通过控制环境变化促进裂纹的产生（在实际使用过程中，环境变化也是竹木材料开裂的重要原因之一）以提高方法的敏感性，必要时可结合诱导法进一步改进裂纹生长，裂纹采用数字图像处理技术进行量化表征，开裂性能的表征采用一定时间内的裂纹数目、长度、宽度、面积或开裂率，或开裂初始时间。本发明使得竹木材料方便了竹木材料裂纹的观察，降低了竹木材料开裂性能测试，有利于相互比较及建立标准化。

附图说明

图1为本发明中试样测试状态图；

图2为加约束测试后榉木试样端面图；

图3为未加约束测试后榉木试样端面图。

图中：1-试样；2-L形件；3-螺栓螺母；4-高刚度约束底座。

具体实施方式

以下结合实施例来进一步说明本发明。

实施例1

1、试样制备：制备长方体重组竹试样，规格为纤维方向20mm、厚度20mm、宽度40mm，根据需要可在试样垂直观测面的两侧铣削出三角形开裂诱导槽。

2、试样吸湿：将试样用丙烯酸AB胶（也可以采用异氰酸酯胶、环氧树脂或热熔胶）与3mm厚L形件2胶合，该L形件2由不锈钢制成（L形件2也可以采用其它能保证有足够的强度和刚度材料制成），胶合面为20mm*20mm的纵截面，施加压力固化24h，然后将其置于室温（20℃）下的饱和K₂SO₄溶液产生的湿度环境（相对湿度97.6%）中吸湿24h。

3、试样约束：试样吸湿完成后按图1约束试样，即通过螺栓螺母3（也可以采用其它固定方式）将与试样1胶合好的L形件2与高刚度约束底座4结合。其中高刚度约束底座4为10mm厚玻璃钢，预先根据L形件2的孔的位置钻孔，然后用螺栓螺母3固定，以保证试样1解吸时高刚度约束底座4的变形可以忽略。

4、开裂性能测定：将试样置于40℃、50%相对湿度的恒温恒湿箱中解吸湿24h，用体视显微镜拍摄重组竹试样横截面及标尺照片，然后对试样照片进行图像转换、增强、分割实现裂纹识别和表征，结果为148条裂纹，平均裂纹长度为30.73个像素（0.347mm）、宽度为5.12个像素（0.058mm）、面积为66.03平方像素（0.745mm²）。

实施例2

1、试样制备：制备长方体红榉实木试样，规格为纤维方向20mm、厚度25mm、宽度50mm。

2、试样吸湿：将试样用热熔胶与3mm厚L形件2胶合，该L形件2由不锈钢制成，胶合面为20mm*20mm的纵截面，施加压力固化24h，然后将其置于室温（20℃）下的纯水产生的湿度环境（相对湿度100%）中吸湿48h以上。

3、试样约束：试样吸湿完成后按图1约束试样，即通过螺栓螺母3将与试样1胶合好的L形件2与高刚度约束底座4结合。其中高刚度约束底座4为10mm厚玻璃钢，预先根据L形件2的孔的位置钻孔，然后用螺栓螺母3固定，以保证试样1解吸时高刚度约束底座4的变形可以忽略。

4、开裂性能测定：如图2所示，将试样置于100℃干燥箱中解吸湿24h，用读数显微镜观测裂纹数量为 11,最大长度为 12.6mm，最大宽度为 0.3mm。

当试样未经约束时，在解吸过程中，裂纹产生的数量较少，部分试样甚至难以观测到宏观裂纹（如图3所示）；裂纹先产生、增大然后随着时间延长会缩小甚至消失，采用约束法可有效强化和“固化”开裂情况。