一种连续检测胶合板层间含水率的方法与流程

本发明属于木质材料性能检测技术领域，具体地说，涉及一种连续检测胶合板层间含水率的方法。

背景技术：

胶合板是一类由木质单板按相邻层木纹方向互相组坯、胶压而成的人造板材。具有结构均匀、不易翘曲、幅面大等优点，可以替代实木类产品应用于建筑领域。胶合板的发展与利用对于缓解木材供需矛盾、保护森林资源具有重要的现实意义。作为一种生物质材料，易吸湿，以及吸湿后易发生力学强度下降、防腐能力降低是限制胶合板使用寿命的重要原因。为更科学的评价胶合板的物理力学性能和更精确的预测胶合板的使用寿命，检测胶合板的含水率显得尤为重要。

电阻法含水率检测方法是根据木材的导电性与含水率的关系而制成的，属于间接法测定木材含水率。绝干木材具有良好的绝缘性，木材的导电能力随木材中含水率变化而变化，当木材的含水率增加时，则导电能力也增加；木材含水率减小时，则导电能力也减小(walkeretal.primarywoodprocessingchapman&hall2006)。电阻法测量木材含水率具有精度较高、测量速度快、设备要求低等特点，该方法目前被广泛应用于木材加工、销售等领域以快速测量含水率。但迄今为止，使用电阻法测量木质材料原位含水率的报道仍然较少，还未有基于电阻法开发连续检测胶合板层间含水率的报道。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有胶合板户外使用过程中存在内部含水率分布不均匀、难预测的问题，本发明公开了一种设备简单、成本低且对胶合板破坏小的连续检测胶合板层间含水率的方法。通过在目标板层安装电线丝并检测电线丝间电阻的方法，实现胶合板层间含水率的检测；电线丝安装过程中，确保打孔和小孔的深度精确；使导电胶黏剂充满小孔以固定电线丝，实现木材吸胀干缩时电线丝可与木材有效接触，使不导电胶黏剂充满打孔以固定电线丝，避免电线丝与其它板层木材接触；连续记录两根电线丝间电阻可实现目标板层含水率的连续检测；该胶合板层间含水率检测方法可实现，户外环境下胶合板内不同板层含水率分布的长时间、连续检测。

为解决上述技术问题，本发明提供一种连续检测胶合板层间含水率的方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)根据目标板层位置，在胶合板上打两个孔；

(2)制备固定电线丝用的导电和不导电两种胶黏剂；

(3)分别在打好的两个孔内装配电线丝并用胶黏剂固定；

(4)连续记录两根电线丝间的电阻，并记录实时板层温度，基于电阻与木材含水率之间的关系计算含水率，并根据板层温度对含水率校准，所得含水率即为目标板层实时含水率。

优选地，所述步骤(1)中，所述两个孔中心距离为30mm，两个孔中心线与目标板层纹理方向垂直。

优选地，所述步骤(1)中，打孔的具体方法为：首先，使用直径为3～5mm钻头打孔，孔深大于胶合板表面至目标板层上胶层距离；其次，使用直径为1～2mm钻头在预先打好的直径为3～5mm孔内打孔，孔深小于直径为3～5mm孔底面至下一胶层距离。

优选地，所述步骤(2)中，依据以下重量比例制备固定电线丝用胶黏剂，不导电胶黏剂的制备原料：环氧树脂60％，固化剂18％，小麦面粉22％；导电胶黏剂的制备原料：环氧树脂18％，固化剂7％，酒精39％，石墨粉36％。

优选地，步骤(3)中，装配电线丝的具体操作方法为：选用带有塑料保护套的直径为0.2±0.05mm的电线丝，将电线丝置入预先制备的孔中，向直径为1～2mm的小孔内注入导电胶黏剂，室温状态下放置24h，向直径为3～5mm的大孔内注入不导电胶黏剂，室温状态下放置24h。

优选地，所述室温为20±5℃。

优选地，使用注射用针管向孔内注入胶黏剂。

优选地，所述步骤(4)中，使用materialfoxmini电阻测量仪每5分钟测量一次两根电线丝间电阻。

优选地，所述步骤(4)中，基于以下公式实现电阻与含水率之间的换算：

tc＝0.000002×(10lgr)³+0.0005×(10lgr)²-0.0569×(10lgr)+2.39

mc＝205374.625×(10lgr)^-1.899652-1041.795×(10lgr)^-0.327715+213.668+(t-20)×tc

其中tc为补偿温度系数，mc为目标板层含水率，r为两根电线丝间电阻，单位为ω，t为目标板层温度，单位为℃。

本发明所达到的有益效果：

(1)本发明可以实现胶合板内层间含水率的原位检测，相较于传统的平均含水率，层间含水率分布可更好的掌握胶合板内含水率分布，这有助于更加科学的评价胶合板的物理力学性能及使用寿命预测；

(2)本发明可以实现胶合板内层间含水率的连续检测，可实时监控胶合板使用过程中含水率分布，这有助于做到胶合板使用过程中风险防控；

(3)本发明使用传统的电阻法实现胶合板内层间含水率的连续检测，该方法不需对胶合板进行破坏、准确性高、价格便宜、安装方便、且不受环境温、湿度条件的限制，可实现大规模推广和使用；

(4)本发明使用导电和不导电两种胶黏剂固定电线丝，该方法有效解决了木材实际使用过程因发生干缩湿胀而造成电阻丝与木材分离的问题。

附图说明

图1为本发明电线丝装配示意图；

图2所示为胶合板第二和第三板层在户外放置31天的含水率。

图中各主要附图标记的含义为：1.电线丝，2.不导电胶黏剂，3.导电胶黏剂，4.胶层，5.板层，6.下表面，7.上表面，8.第三层，9.第二层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

连续检测杨木胶合板第三层8含水率，具体步骤如下:

(1)选用杨木制7层胶合板为试验材料，板子厚度为15.0mm，各板层厚度为(1.0mm/2.6mm/2.6mm/2.6mm/2.6mm/2.6mm/1.0mm)，制作表面积为100×100mm²的试件。

(2)在试件下表面6定位a、b两点，两点之间距离为30mm，两点之间连线与试件表面纹理垂直；自试件下表面6的a点钻孔，使用3mm钻头，孔深9mm，自孔底部钻孔，使用1.5mm钻头，孔深1.5mm；自试件下表面6的b点钻孔，使用3mm钻头，孔深9mm，自孔底部钻孔，使用1.5mm钻头，孔深1.5mm(图1)。

(3)依据以下重量比例制备固定电线丝用胶黏剂。不导电胶黏剂的制备原料：环氧树脂60％，固化剂18％，小麦面粉22％；导电胶黏剂的制备原料：环氧树脂18％，固化剂7％，酒精39％，石墨粉36％。

(4)选用带有塑料保护套的直径为0.2mm的电线丝1，将电线丝1端部塑料保护套移去1.0mm，将电线丝1放入孔内，确保移去塑料保护套一端放入直径为1.5mm孔内。使用针头直径为1.2mm的注射用针管向直径为1.5mm孔内注导电胶黏剂3，控制注入2.5ml导电胶黏剂体积。将胶合板放置在室温(20±5℃)状态下24h，使导电胶黏剂3固化。使用针头直径为1.5mm的注射用针管向直径为3mm孔内注64ml不导电胶黏剂2。将胶合板放置在室温(20±5℃)状态下24h，使不导电胶黏剂2固化。

(5)将试件放置于户外支架上31天，其中上表面7朝上，期间使用materialfoxmini电阻测量仪每5分钟测量一次两根电线丝间电阻，并记录目标板层温度，基于以下公式实现电阻与含水率之间的换算：

tc＝0.000002×(10lgr)³+0.0005×(10lgr)²-0.0569×(10lgr)+2.39

mc＝205374.625×(10lgr)^-1.899652-1041.795×(10lgr)^-0.327715+213.668+(t-20)×tc

其中tc为补偿温度系数，mc为目标板层含水率(％)，r为两根电线丝间电阻(ω)，t为目标板层温度(℃)。

将每5分钟的含水率汇总后计算出每天的平均含水率(图2)。图2所示为胶合板第三板层在户外放置31天的含水率。

(6)试件在户外放置期间能够持续监测目标板层含水率，期间下雨、刮风天气情况下，均未出现电线丝脱落或所测数据大幅变化现象，该方法可以实现连续检测胶合板目标板层含水率。

实施例2

连续检测杨木胶合板第二层9含水率，具体步骤如下:

(1)选用杨木制7层胶合板为试验材料，板子厚度为15.0mm，各板层厚度为(1.0mm/2.6mm/2.6mm/2.6mm/2.6mm/2.6mm/1.0mm)，制作表面积为100×100mm²的试件。

(2)在试件下表面定位a、b两点，两点之间距离为30mm，两点之间连线与试件表面纹理平行；自试件下表面a点钻孔，使用3mm钻头，孔深11.6mm，自孔底部钻孔，使用1.5mm钻头，孔深1.5mm；自试件下表面b点钻孔，使用3mm钻头，孔深11.6mm，自孔底部钻孔，使用1.5mm钻头，孔深1.5mm。

(3)依据以下重量比例制备固定电线丝用胶黏剂。不导电胶黏剂的制备原料：环氧树脂60％，固化剂18％，小麦面粉22％；导电胶黏剂的制备原料：环氧树脂18％，固化剂7％，酒精39％，石墨粉36％。

(4)选用带有塑料保护套的直径为0.2mm的电线丝，将电线丝端部塑料保护套移去1.0mm，将电线丝放入孔内，确保移去塑料保护套一端放入直径为1.5mm孔内。使用针头直径为1.2mm的注射用针管向直径为1.5mm孔内注导电胶黏剂，控制注入2.5ml导电胶黏剂体积。将胶合板放置在室温(20±5℃)状态下24h，使导电胶黏剂固化。使用针头直径为1.5mm的注射用针管向直径为3mm孔内注82ml不导电胶黏剂。将胶合板放置在室温(20±5℃)状态下24h，使不导电胶黏剂固化。

(5)将试件放置于户外支架上31天，其中上表面朝上，期间使用materialfoxmini电阻测量仪每5分钟测量一次两根电线丝间电阻，并记录目标板层温度，基于以下公式实现电阻与含水率之间的换算：

tc＝0.000002×(10lgr)³+0.0005×(10lgr)²-0.0569×(10lgr)+2.39

mc＝205374.625×(10lgr)^-1.899652-1041.795×(10lgr)^-0.327715+213.668+(t-20)×tc

其中tc为补偿温度系数，mc为目标板层含水率(％)，r为两根电线丝间电阻(ω)，t为目标板层温度(℃)。

将每5分钟的含水率汇总后计算出每天的平均含水率(图2)。图2所示为胶合板第二板层在户外放置31天的含水率。

(6)试件在户外放置期间能够持续监测目标板层含水率，期间下雨、刮风天气情况下，均未出现电线丝脱落或所测数据大幅变化现象，该方法可以实现连续检测胶合板目标板层含水率。

实施例3

连续检测黑胡桃木胶合板第二层9含水率，具体步骤如下:

(1)选用黑胡桃木制7层胶合板为试验材料，板子厚度为15.1mm，各板层厚度为(1.1mm/2.5mm/2.7mm/2.5mm/2.7mm/2.5mm/1.1mm)，制作表面积为100×100mm²的试件。

(2)在试件下表面定位a、b两点，两点之间距离为30mm，两点之间连线与试件表面纹理平行；自试件下表面a点钻孔，使用3mm钻头，孔深11.8mm，自孔底部钻孔，使用1.5mm钻头，孔深1.5mm；自试件下表面b点钻孔，使用3mm钻头，孔深11.8mm，自孔底部钻孔，使用1.5mm钻头，孔深1.5mm。

(3)依据以下重量比例制备固定电线丝用胶黏剂。不导电胶黏剂的制备原料：环氧树脂60％，固化剂18％，小麦面粉22％；导电胶黏剂的制备原料：环氧树脂18％，固化剂7％，酒精39％，石墨粉36％。

(4)选用带有塑料保护套的直径为0.2mm的电线丝，将电线丝端部塑料保护套移去1.0mm，将电线丝放入孔内，确保移去塑料保护套一端放入直径为1.5mm孔内。使用针头直径为1.2mm的注射用针管向直径为1.5mm孔内注导电胶黏剂，控制注入2.5ml导电胶黏剂体积。将胶合板放置在室温(20±5℃)状态下24h，使导电胶黏剂固化。使用针头直径为1.5mm的注射用针管向直径为3mm孔内注84ml不导电胶黏剂。将胶合板放置在室温(20±5℃)状态下24h，使不导电胶黏剂固化。

(5)将试件放置于户外支架上31天，其中上表面朝上，期间使用materialfoxmini电阻测量仪每5分钟测量一次两根电线丝间电阻，并记录目标板层温度，基于以下公式实现电阻与含水率之间的换算：

tc＝0.000002×(10lgr)³+0.0005×(10lgr)²-0.0569×(10lgr)+2.39

mc＝205374.625×(10lgr)^-1.899652-1041.795×(10lgr)^-0.327715+213.668+(t-20)×tc

其中tc为补偿温度系数，mc为目标板层含水率(％)，r为两根电线丝间电阻(ω)，t为目标板层温度(℃)。

将每5分钟的含水率汇总后计算出每天的平均含水率(图2)。图2所示为胶合板第二板层在户外放置31天的含水率。

(6)试件在户外放置期间能够持续监测目标板层含水率，期间下雨、刮风天气情况下，均未出现电线丝脱落或所测数据大幅变化现象，该方法可以实现连续检测胶合板目标板层含水率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。