Трехслойная инженерная доска: техническое описание, плюсы и минусы

Экономия средств:

Нечетное количество слоев означает, что один слой пустой (то есть без меди), поэтому отдел CAM не должен создавать майларовую пленку для этого слоя. Это представляет собой небольшую экономию в отделе CAM, однако стоимость обработки при производстве печатной платы возрастет.Если экономия средств является основной причиной того, что вы занимаетесь необычным многослойным дизайном, вы можете получить более ощутимые результаты, просмотрев нашу статью о методах проектирования и передовых методах.

Возможные дополнительные расходы:

Многослойная плита изготавливается путем ламинирования нескольких «двухслойных плат» вместе в одну стопку. Они сжимаются вместе при высокой температуре в течение нескольких часов в специальном прессе для печатных плат, который прикладывает давление и нагрев.

После завершения процесса отверждения платам PCB дают остыть перед снятием с пресса.

Чтобы сделать печатную плату с нечетным слоем, мы обычно используем стандартный рецепт симметричного четного слоя на этом прессе, а на более позднем этапе мы полностью вытравливаем один слой меди. Мы делаем это так, потому что это самый надежный способ обеспечить склеивание печатной платы с нечетным слоем.

Различные материалы сжимаются в разной степени во время охлаждения, поэтому асимметричные конструкции будут иметь асимметричные напряжения.

Нечетное количество слоев означает, что одна из этих «двухслойных плат» становится «однослойной платой» — это означает, что на ней имеются медные следы с одной стороны, а весь медный металл протравлен с другой стороны. Это имеет несколько последствий, включая дополнительные затраты на обработку из-за дополнительного этапа травления и коробления печатной платы.

При вытравливании всей меди с одной стороны печатной платы ваша панель имеет тенденцию к деформации во время стадии охлаждения, это происходит потому, что вы получаете два разных материала на каждой стороне, которые охлаждаются с разной скоростью, и это создает асимметричную нагрузку на Печатная плата.

Деформация вызывает ряд проблем при производстве.

Ограничение коробления в любой многослойной печатной плате требует осторожности при обеспечении сбалансированного набора базовых и предварительных слоев, а это становится еще более сложной задачей при нечетном количестве слоев.Даже когда коробление можно контролировать при производстве печатных плат, вы можете обнаружить, что оно ухудшается после пайки волной или оплавлением при заполнении печатной платы компонентами.

Одной из областей дезинформации, связанной с конструкциями с нечетным количеством слоев, является их влияние на процесс травления меди. Вопреки мнению, риск чрезмерного травления отсутствует, когда одна сторона полностью вытравливается, а обратная конструкция имеет более мелкие элементы, однако конструкция с нечетным количеством слоев становится проблемой в процессе меднения.

Наличие значительно различающейся массы меди, подлежащей покрытию с каждой стороны, увеличивает риск недостаточного или избыточного покрытия. Это немного похоже на жаркое на сковороде яйцо на тяжелой чугунной сковороде и ожидание, что верхняя сторона готовится с той же скоростью, что и сторона сковороды.

Альтернативы

Если нет причин в дизайне, чтобы придерживаться нечетного количества слоев, то не делайте этого.

Используйте четное количество слоев содержимого, зная, что использование на один слой меньше никому не поможет.Если количество уровней мощности или сигнала нечетное, добавьте еще один. В идеале вы хотите, чтобы количество силовых и сигнальных плоскостей также было одинаковым.

Если у вас трехслойный дизайн, но он не обязательно должен быть трехслойным, более простой способ добиться баланса меди — просто продублировать внутренний слой.

Если по соображениям дизайна вы решили, что вы можете жить только с нечетным количеством слоев, будьте уверены, мы сможем заставить его работать на вас.

Могут быть предприняты дополнительные шаги, чтобы попытаться сохранить многослойную печатную плату в соответствии со спецификациями IPC на коробление в соответствии с вашими требованиями, но вы можете обнаружить, что это потребует дополнительных затрат и времени.

Синтез магнитной древесноволокнистой плиты и соответствующей многослойной магнитной композитной плиты, обладающей свойствами поглощения электромагнитных волн

3.1. Морфологические и компонентные характеристики магнитных древесных волокон

показывает результаты SEM наблюдений необработанных (A) и обработанных (B) древесных волокон. Вставленные изображения являются макроструктурами двух образцов. Очевидно, что волокна с пропиткой были темно-коричневыми по сравнению с необработанными.Это изменение цвета объясняется присутствием наночастиц Fe ₃ O ₄ , которые могут образовываться во время обработки. Кроме того, по сравнению с необработанными древесными волокнами обработанные древесные волокна, очевидно, демонстрируют более грубые поверхности, непрерывно покрытые скоплениями частиц. Подтвержденные изображениями картирования EDS в B (4), интенсивность и плотность сигналов Fe были выше для обработанного древесного волокна по сравнению с натуральным древесным волокном, подразумевая, что эти прикрепленные частицы и кластеры состояли из элементов железа.Массовое соотношение содержащегося Fe-элемента в магнитных древесных волокнах, полученных с различным временем пропитки, которое соответствует количеству присоединенных частиц, указано в. Как показано на фиг.1, содержание элемента Fe в магнитном волокне увеличивается со временем пропитки, что указывает на большее образование Fe ₃ O ₄ , прикрепляющегося к поверхности древесного волокна. Следует отметить, что прикрепленные кластеры частиц на поверхности древесных волокон, по наблюдениям, имели рыхлую структуру, что было благоприятным для проникновения изоцианатных адгезивов на эти поверхности и для достижения процессов склеивания и горячего прессования.Кроме того, согласно C, мы наблюдали, что сформированные частицы присутствовали как в промежутках между волокнами, так и на поверхности волокна в виде кластеров микрометрового размера.

SEM и EDS изображения ( A ) необработанных и ( B ) обработанных древесных волокон. (3), (4) являются EDS-отображениями O и Fe для отдельных древесных волокон в A, (2) и B (2), соответственно. Вставка: макроструктуры двух образцов. ( C ) — это изображение обработанных древесных волокон с помощью сканирующего электронного микроскопа в большом увеличении.Типичные частицы и кластеры в промежутках между волокнами и на поверхности волокон отмечены желтыми и зелеными стрелками соответственно.

Таблица 1

Массовая доля элемента Fe в магнитном древесном волокне, полученная при разном времени пропитки.

Время пропитки	24 часа	48 часов	72 часа
Массовая доля (%) Fe	10,3 ± 1,2	27. 0 ± 1,8	33,0 ± 1,5

Чтобы подтвердить химический состав обработанных древесных волокон, кристаллические структуры и фазовые составы обработанных и необработанных древесных волокон были изучены с помощью широкоугольной рентгеновской дифрактометрии, как показано в A. Мы заметил, что оба образца показали два основных дифракционных пика при 16,0 ° и 22,5 °, которые можно отнести к плоскостям (100) и (002) целлюлозы, соответственно [24]. Обработанные древесные волокна имели дополнительные дифракционные пики при 2θ = 30.0, 35.3, 43.0, 53.4, 56.9 и 62.5, соответствующие плоскостям (220), (311), (400), (422), (511) и (440) Fe ₃ O ₄ в кубической фазе соответственно [25]. Согласно уравнению Шеррера:

где d — средний диаметр наночастиц Fe ₃ O ₄ , K — безразмерный коэффициент формы (0,89), λ — длина волны рентгеновского излучения (0,154 нм), β — линия, расширяющаяся на половину максимальной интенсивности, соответствующая наиболее интенсивному пику (311), а θ — угол Брэгга; средний размер кристаллитов составил около 21.8 нм, что указывает на то, что присоединенные кластеры, полученные в результатах СЭМ, образованы частицами Fe ₃ O ₄ наноразмеров.

( A ) Рентгенограммы необработанных (черные) и обработанных (красных) древесных волокон. ( B ) Кривые VSM для необработанных древесных волокон (черные) и магнитных древесных волокон со временем пропитки 24 часа (зеленый), 48 часов (синий) и 72 часа (красный), соответственно.

3.2. Магнитные свойства магнитных древесных волокон

Магнитные свойства полученных магнитных древесных волокон измеряли с помощью VSM.Как видно на В, наблюдаются типичные характеристики магнитного поведения обработанных и необработанных древесных волокон. Очевидно, что значения намагниченности насыщения ( M, , _{, , ,} ) составляли 8,04, 14,10 и 20,38 emu / g для образцов, полученных с помощью пропитки в течение 24, 48 и 72 часов соответственно. Эта тенденция к увеличению значения M _s вместе с увеличением времени погружения в соль железа объясняется увеличением прикрепления Fe ₃ O ₄ к поверхности древесного волокна (как показано на рисунке). в ).Кроме того, наблюдаемые кривые также показали, что все образцы демонстрировали явное гистерезисное поведение. Пересечение петли гистерезиса на оси X представляет собой магнитную коэрцитивную силу ( H _c ) магнитных древесных волокон, и соответствующее значение отражает их способность сохранять остаточное состояние, в соответствии с которым магнитные материалы обычно делятся на твердые и магнитомягкие материалы. Из B мы можем видеть, что свежеприготовленные магнитные древесные волокна, составленные из кластеров Fe ₃ O ₄ и природных Populus spp.волокна, обладали большим значением H _c (~ 315 Э), которое резко отличалось от суперпарамагнитного поведения Fe ₃ O ₄ в наноразмерных размерах. Это может быть связано с разной дисперсностью магнитной составляющей. Согласно теории Стонера-Вольфарта [26], Ms связано с магнитокристаллической анизотропией ( K _eff ) образца:

где мкм ₀ — постоянная проницаемости.Таким образом, увеличение значений M _S среди образцов вместе с большим значением H _c следует интерпретировать как увеличение K _eff с увеличением Fe ₃ O ₄ насадка. Поверхностная анизотропия ( K _s ), который является еще одним важным параметром коэрцитивности и способствует эффективному K _eff [27]:

K _{e f f} = K _b + (6/ d ) K _s ,

(5)

где K _b — объемная анизотропия и, вероятно, не менялась в данной работе. d — диаметр наночастиц Fe ₃ O ₄ . В этом уравнении мы можем видеть, что K _s положительно коррелирует с K _eff , что указывает на то, что K _s также увеличивается с увеличением присоединения Fe ₃ O ₄ . Однако предполагается, что K _s будет максимальным для свободных поверхностей и уменьшается из-за сплошного покрытия. Это необычное увеличение K _s следует отнести к тому факту, что больше наночастиц Fe ₃ O ₄ агрегировались в виде образовавшихся кластеров на древесных волокнах, вызывая более шероховатую внешнюю поверхность и дополнительно влияя на вклад наночастиц. поверхностная анизотропия ( K _s ) (как показано в B (1)).Фактически, эта анизотропная внешняя поверхность способствовала соответствующим свойствам поглощения ЭМВ.

3.3. Поглощающие свойства EMW платы из магнитного волокна

показывает расчетные характеристики потерь на отражение для плит из магнитного волокна различной толщины, которые были получены после 24-часовой пропитки раствором железа. Как можно видеть, плита из магнитного волокна различной толщины 2 мм, 3 мм, 4 мм и 5 мм обладала аналогичной поглощающей способностью ЭМВ, которая составляла -16.31 дБ, −14,14 дБ, −16,91 дБ и −17,81 дБ с уменьшающейся частотой согласования на 13,48 ГГц, 8,64 ГГц, 6,52 ГГц и 5,16 ГГц соответственно. Как известно, | R L | > 10 дБ означает ослабление электромагнитной волны на 90%, что соответствует эффективному значению RL . А идеальный поглотитель ЭМВ должен иметь не только сильное поглощение, но и широкую полосу поглощения, где соответствующая | R L | больше 10 дБ. Эффективная ширина полосы поглощения при всех этих толщинах составляла 3.88 ГГц (от 11,88 ГГц до 15,76 ГГц), 2,16 ГГц (от 8,04 ГГц до 10,20 ГГц), 1,72 ГГц (от 5,76 ГГц до 7,48 ГГц) и 1,40 ГГц (от 4,60 ГГц до 6,00 ГГц) соответственно. Таким образом, можно сделать вывод, что с увеличением толщины сердечника магнитного волокна поглощающие свойства ЭМВ изготовленной композитной магнитной платы мало изменились, а соответствующая частота согласования и эффективный частотный диапазон поглощения уменьшились. Это явление можно объяснить законом компенсации 1/4 длины волны [28]:

t _м = n c /4 f _м ( ε _r μ _r ) ^1/2 (n = 1, 3, 5,…),

(6)

где t _м — толщина материала сердцевины платы из магнитного волокна, а f _м — частота электромагнитной волны, соответствующая максимальной интенсивности экранирования электромагнитной волны.Когда t _m и f _m удовлетворяют этому уравнению, отраженные электромагнитные микроволны как от границы раздела воздух-поглотитель, так и границы раздела поглотитель-проводящий фон смещены по фазе на 180 °, вызывая их угасание на границе раздела воздух-поглотитель, что приводит к максимальному значению RL .

Кривые потерь на отражение трехслойной композитной магнитной платы, изготовленной из магнитоволоконной сердцевины толщиной от 2 до 5 мм.

Чтобы исследовать влияние времени пропитки солью железа на свойства поглощения ЭМВ плиты из магнитного волокна, были протестированы характеристики поглощения ЭМВ плиты из магнитного волокна толщиной 3 мм. В данном случае плита из магнитного волокна была изготовлена ​​из магнитных древесных волокон, которые были получены в результате различного времени пропитки солями железа, составляющего 24 часа, 48 часов и 72 часа соответственно. показаны расчетные характеристики потерь на отражение образцов в диапазоне частот 2–18 ГГц.Как показано на фиг.2, время погружения оказало сильное влияние на поглощающую способность образцов ЭМВ. При толщине 3 мм образец с временем пропитки 24 часа демонстрирует более низкую поглощающую способность — 14,14 дБ на частоте 8,64 ГГц, в то время как образцы с временем пропитки 48 и 72 часа демонстрируют более высокую адсорбционную способность — 28,28 дБ и — 51.01 дБ соответственно. Эти результаты показали, что поглощающие свойства ЭМВ улучшались с увеличением времени пропитки солями железа, что может быть связано с осаждением магнитных частиц на поверхности древесного волокна.

Кривые потерь на отражение трехслойной композитной магнитной платы, изготовленной из магнитоволоконной сердцевины толщиной 3 мм. Время пропитки составляло 24 ч, 48 ч и 72 ч соответственно.

Основываясь на уравнениях (1) и (2), поглощающие свойства ЭМВ образцов зависели от относительной комплексной диэлектрической проницаемости и относительной комплексной проницаемости. Чтобы исследовать происхождение различных характеристик поглощения ЭМВ образцов, полученных за разное время пропитки, комплексная диэлектрическая проницаемость и проницаемость были исследованы в диапазоне частот 2.0–18,0 ГГц. A, B показывают действительную часть (ε ′) и мнимую часть (ε ′ ′) диэлектрической проницаемости, которые представляют емкость накопления и способность потерь электричества, соответственно [29]. Как показано на A, B, образец со временем пропитки 72 часа показал наивысшее значение ε ′ (от 10,89 до 6,39) и наибольшее значение ε ′ ′ (от 2,91 до 2,29), что указывает на постепенное увеличение проводимости образцов. при увеличении времени пропитки с 24 ч до 72 ч. Это привело не только к хорошему согласованию импеданса, но и к сильной способности к электромагнитному ослаблению образца, полученного после 72-часовой пропитки.Более того, значения ε ′ всех магнитоволоконных плат постепенно уменьшались с увеличением частоты, что объясняется тем, что запаздывание поляризации увеличивается по отношению к изменению электрического поля на высокой частоте [30]. На кривых ε ′ ′ наблюдалось несколько резонансных пиков, которые играют ключевую роль в затухании электромагнитной волны. Для микроволновой частоты (ГГц) эти пики в основном связаны с процессами множественной релаксации поляризации, происходящими в плате из магнитного волокна под действием переменного электромагнитного поля [31].Как мы знаем, внешняя поверхность натуральных древесных волокон имеет кислородсодержащие химические связи, такие как –OH и –CO–, которые создают электронную диполярную поляризацию. Между тем, пики также были вызваны межфазной поляризацией, исходящей в основном от границы раздела между кластерами Fe ₃ O ₄ и углеводами из древесных волокон. Как предполагалось, поляризация интерфейса и поляризация дипольной релаксации были положительными, что улучшило характеристики поглощения микроволн.

Частотные зависимости реальных частей ( A, ) и мнимых частей ( B ) комплексных диэлектрических проницаемостей, а также реальных частей ( C ) и мнимых частей ( D ) комплексных проницаемостей плит из магнитного волокна с различное время пропитки, 24 ч, 48 ч и 72 ч соответственно.

C, D показывает, что значения μ ^′ и μ ^″ образца, полученного с 72-часовой пропиткой, были значительно выше, чем у других образцов на всех тестируемых частотах, что должно вызывать лучший импеданс. подходящее поведение.Согласно следующим уравнениям [32]:

где M, — намагниченность, H, — напряженность внешнего магнитного поля, и σ — угол запаздывания фазы, повышенная тенденция проницаемости объясняется увеличением намагниченности насыщения магнитной древесины. Кроме того, несколько резонансных пиков можно наблюдать на кривых 90–160 мкм, , ^″, почти всех образцов. Обычно образование этих пиков объясняется обменным резонансом, резонансом вихревых токов и естественными резонансами [33].Как мы знаем, необходимо подавить резонанс вихревых токов, но его вряд ли можно избежать в конструкции материалов, поглощающих ЭМВ, поскольку он должен предотвращать попадание ЭМВ в поглотитель. В соответствии с критерием скин-эффекта влияние вихревых токов на магнитные потери оценивается путем анализа тенденции изменения значений C ₀ на основе следующего уравнения [34]:

C ₀ = μ ^″ ( μ ^′ ) ⁻² f ⁻¹

(9)

Уравнение (9) означает, что участки C остаются стабильными как постоянная с изменяющейся частотой, в случае магнитных потерь, вносимых только в потери на вихревые токи.Как показано на фиг. , C, , _{, 0,} , значения изменяются в зависимости от частоты, что указывает на то, что эффект вихревых токов может быть исключен, а естественный резонанс и обменный резонанс могут быть основными составляющими магнитных потерь.

Графики зависимости μ ^″ ( μ ^′ ) ⁻² f ⁻¹ от частоты для всех магнитных древесных волокон в исходном состоянии.

Тангенс угла диэлектрических потерь (тангенс угла диэлектрических потерь δ _ε = ε ^″ / ε ^′ ) и тангенс угла магнитных потерь (тангенс угла магнитных потерь δ _μ ^″ / μ ^′ ) обычно используются для оценки потери способности микроволн [35].Как показано на A, очевидно, что значения tan , δ, , _{, , ,} увеличиваются со временем пропитки с 24 часов до 72 часов. Образец, полученный при времени пропитки 72 часа, имел наивысшее значение tan δ _ε , равное 0,40 на частоте 10,32 ГГц, что означает его самую высокую способность преобразовывать ЭМВ в энергию в другие формы. Это было очень важно для свойств поглощения электромагнитных волн. Согласно результатам SEM, более высокий тангенс угла потерь с точки зрения диэлектрической проницаемости объясняется большим количеством наночастиц Fe ₃ O ₄ в качестве проводящего компонента в образце, который покрыл всю поверхность древесного волокна. И во время процессов горячего прессования изготовленные магнитные древесные волокна образовывали взаимосвязанную проводящую сеть, распространяющуюся по плате из магнитного волокна для прыжков и миграции электронов. Тангенс угла магнитных потерь также исследовался в B. Как показано на B, образец, полученный при времени пропитки 72 часа, имеет наивысшее значение tan δ _μ , равное 0,37 на частоте 14,16 ГГц. Это значение было близко к значениям tan , δ, , _{, , ε, ,} , что свидетельствует о том, что как диэлектрические потери, так и магнитные потери играли доминирующую роль во всех образцах, и полученные разные емкости RL определялись степенью согласования между диэлектрическими потерями тангенс и тангенс угла магнитных потерь.

Частотные зависимости tan δ _ε и tan δ _μ магнитной древесины: 24 часа (черный), 48 часов (синий) и 72 часа (красный).

В заключение, магнитоволоконная плита, полученная при времени пропитки солями железа 72 часа, обладает оптимальным согласованием импеданса. Энергия ЭМВ преобразовывалась в тепловую на магнитной доске. Самые сильные диэлектрические потери были вызваны взаимосвязанной проводящей сетью, распространяющейся по магнитной волокнистой плате для перескока и миграции электронов, которая была образована каркасом из древесного волокна, модифицированного наночастицами Fe ₃ O ₄ , и межфазной поляризацией между ними. магнитные кластеры и углеводы из древесных волокон.Оптимальные магнитные потери были вызваны естественным резонансом и обменным резонансом. Кроме того, поляризация дипольной релаксации, вызванная обогащенными кислородсодержащими химическими группами, была положительной для улучшения характеристик поглощения микроволн (как показано на).

Схема первичных процессов поглощения электромагнитных помех в плите из магнитного волокна (слева): межфазная поляризация (справа) на границах раздела между наночастицами Fe ₃ O ₄ наночастиц и углеводов с поверхности древесного волокна и проводящей сети (в центре) построены магнитными наночастицами. Наночастицы, прикрепленные к поверхности древесного волокна и в промежутках между этими волокнами (как показано на C), помечены черным цветом.

(PDF) Анализ характеристик передачи трехслойной гибкой печатной платы

Анализ характеристик передачи

Трехслойной гибкой печатной платы

Реферат: использовалась FPCB (гибкая печатная плата)

в различных электронных продуктах, таких как смартфоны, носимые устройства

, планшеты и т. д.В высокопроизводительных электронных устройствах

с несколькими подключаемыми модулями данные сигнала высокой скорости

обычно необходимо передавать через FPCB

между модулями. Однако из-за ламинированной структуры многослойной FPCB

может образоваться воздушный зазор

между слоями FPCB, когда он изогнут, что отклоняется от расчетного характеристического импеданса

FPCB. Для прогноза

характеристик изогнутой FPCB использовалась электромагнитная модель 3D

, но время расчета на

слишком велико, особенно из-за ячеистой земли, используемой в FPCB.

В этой статье мы предлагаем модель схемы, которая эффективно

предсказывает характеристический импеданс изогнутой FPCB с воздушным зазором

внутри слоев. Достоверность предложенной модели

подтверждена между ЭМ моделированием и результатами измерений.

Ключевые слова — FPCB; воздушный зазор между слоями; гнутый FPCB;

; сегментированная модель схемы

I.

I

NTRODUCTION

Применение многослойной платы FPCB может быть важным для

соединения двух плоских печатных плат в ограниченном узком пространстве.Чтобы сделать FPCB более гибким,

FPCB не связаны между собой

между двумя FCCL (гибкий медный ламинат

), чтобы обеспечить надежность производственного процесса. Нередко можно увидеть воздушный зазор между двумя FCCL, изогнутый на

. На рис. 1 показан изгиб в области изгиба, который

создает воздушные зазоры между слоями при изгибе FPCB. В

в этом случае несовпадение характеристического импеданса

ухудшает целостность сигнала схемы и ухудшает характеристики всего устройства

.Для анализа характеристического импеданса

обычно требуется трехмерный электромагнитный анализ,

, однако оказалось, что получение результатов занимает много времени

[1]. Из-за этих ограничений разработчики схем

использовали «методы проб и ошибок», повторяя производство и измерения

несколько раз, что требует много времени и требует затрат на

. В этой статье мы предлагаем модель схемы

для эффективного анализа характеристик передачи сигнала изогнутой платы

FPCB, которая содержит воздушный зазор.В предлагаемой модели схемы

криволинейная (изогнутая) часть FPCB сегментирована, а

аппроксимируется короткой и плоской линией передачи, а затем все

сегменты каскадируются в имитаторе схемы.

(a) (b)

Рис.1 Жесткие и гибкие участки в FPCB: (a) изогнутый FPCB без потери устойчивости;

(b) изогнутый FPCB с продольным изгибом

Количество сегментов, конечно, зависит от формы изогнутой части FPCB

: чем круче кривая, тем

больше количество сегментов должно быть.Параметры S

каждого сегмента были численно рассчитаны с использованием трехмерного ЭМ-симулятора ANSYS®

HFSS ™ (версия 18.1.0), а параметры S

в каждом сегменте были каскадированы с использованием имитатора схем

DESIGNER ™ для получения полное сопротивление

характеристики. Для проверки достоверности предложенной модели схемы

был разработан и изготовлен испытательный образец, и характеристический импеданс

был измерен с помощью рефлектометрии,

, что показывает хорошее согласие с импедансом как из

предложенной модели, так и из полной ЭМ. моделирование.

II. S

СТРУКТУРА

A

M

ULTILAYER

FPCB

A. Общая структура многослойной FPCB

На рис. 2 показан пример поперечного сечения четырехслойной печатной платы RF

( Жесткая-гибкая печатная плата), а также

иллюстрирует подробные геометрические характеристики и информацию о материалах

. Можно видеть, что гибкая часть находится между двумя жесткими частями

R-FPCB, что также описано на рис.1.

Как и на рис. 2, FPCB состоит из FCCL и покрывающей пленки

(полиимид + клей), тогда как FCCL состоит из одного слоя полиимида

(PI) с двумя слоями меди, приклеенными сверху. и

внизу. Роль покровной пленки, приклеенной к слою медной фольги

, заключается в предотвращении коррозии медной фольги и трещин

из-за посторонних предметов или изгиба. Обратите внимание, что клей

не наносится между двумя накладками в воздушном зазоре.

Du-i Kang1,2, Hosang Lee3, Jawad Yousaf3, Wansoo Nah4

1 Кафедра DMC Engineering, Университет Сунгюнкван, Сувон, Корея

[email protected]

2Mobile Communications Business, Samsung Electronics. Co., Ltd., Сувон, Корея

[email protected]

3 Кафедра электротехники и вычислительной техники, Университет Сунгюнкван, Сувон, Республика Корея

[email protected]

978-1-4673- 9698-1 / 18 / $ 31.00 © 2018 IEEE

Proc.Международного симпозиума по электромагнитной совместимости 2018 г. (EMC Europe 2018), Амстердам, Нидерланды, 27 августа

—

30 августа 2018 г.

935

Влияние частей кенафа на характеристики однослойных и трехслойных ДСП из кенафа и каучукового дерева :: BioResources

Abstract

В этом исследовании изучалось влияние частей кенафа (цельный стебель кенафа, сердцевина кенафа и луб кенафа) на механические и физические свойства однослойных и трехслойных ДСП, изготовленных из кенафа ( Hibiscus cannabinus L. ) и каучуковое дерево ( Hevea brasiliensis ). Результаты показали, что использование цельного стебля кенафа, который состоит как из сердцевины, так и из луба, положительно влияет на модуль разрыва (MOR), модуль упругости (MOE), внутреннюю связь (IB), проницаемость, набухание по толщине ( TS) и значения водопоглощения (WA) однослойных и трехслойных панелей.Однослойные панели с добавками, изготовленные из комбинации 70% каучукового дерева и 30% кенафа, обладали большей прочностью и стабильностью, чем однослойные однородные панели. Наличие частиц каучукового дерева на поверхностных слоях значительно улучшает эластичные свойства трехслойных панелей. Панели с цельным стержнем из кенафа в среднем слое имели лучшие характеристики, чем панели с сердечником из кенафа. Значения MOE панелей 35RW-30KWS-35RW составляли 56% и 79%, что было выше, чем у панелей, содержащих однослойные 100% KWS и 100% KC, соответственно.Это исследование предполагает, что цельный стебель кенафа является предпочтительным материалом для использования в производстве древесностружечных плит с добавлением каучукового дерева в качестве добавки для трехслойных панелей.

Полная статья

Влияние деталей из кенафа на характеристики однослойных и трехслойных ДСП из кенафа и каучукового дерева

Juliana Abdul Halip, ^a, * Paridah Md. Tahir, ^{a, b,} * Adrian Cheng Yong Choo ^a и Зайдон Ашаари ^b

В этом исследовании изучалось влияние частей кенафа (цельный стебель кенафа, сердцевина кенафа и луб кенафа) на механические и физические свойства однослойных и трехслойных ДСП, изготовленных из кенафа ( Hibiscus cannabinus L.) и каучуковое дерево ( Hevea brasiliensis ). Результаты показали, что использование цельного стебля кенафа, который состоит как из сердцевины, так и из луба, положительно влияет на модуль разрыва (MOR), модуль упругости (MOE), внутреннюю связь (IB), проницаемость, набухание по толщине ( TS) и значения водопоглощения (WA) однослойных и трехслойных панелей. Однослойные панели с добавками, изготовленные из комбинации 70% каучукового дерева и 30% кенафа, обладали большей прочностью и стабильностью, чем однослойные однородные панели.Наличие частиц каучукового дерева на поверхностных слоях значительно улучшает эластичные свойства трехслойных панелей. Панели с цельным стержнем из кенафа в среднем слое имели лучшие характеристики, чем панели с сердечником из кенафа. Значения MOE панелей 35RW-30KWS-35RW составляли 56% и 79%, что было выше, чем у панелей, содержащих однослойные 100% KWS и 100% KC, соответственно. Это исследование предполагает, что цельный стебель кенафа является предпочтительным материалом для использования в производстве древесностружечных плит с добавлением каучукового дерева в качестве добавки для трехслойных панелей.

Ключевые слова: стебель кенафа целиком; Ядро кенафа; Кенаф лык; Одиночный слой; Трехслойный

Контактная информация: a: Институт тропического лесного хозяйства и лесных продуктов, 43400 Университет Путра Малайзия, Серданг, Селангор Дарул Эхсан, Малайзия; b: Лесной факультет, 43400 Университет Путра Малайзии, Серданг, Селангор Дарул Эхсан, Малайзия;

* Авторы для переписки: [email protected], [email protected]

ВВЕДЕНИЕ

Недревесные растения, такие как кенаф, бамбук, жмых, пырей хосе, гигантский тростник, ствол масличной пальмы и рисовая шелуха, были оценены как сырье для производства ДСП в ответ на истощение древесных ресурсов (Grigoriou et al. 2000; Джамалудин и др. . 2001; Чжэн и др. . 2007; Хашим и др. . 2010; Гарсия-Ортуно и др. . 2011; Галехно и Назериан 2011; Квон и др. . 2013). Из всех доступных недревесных растений кенаф ( Hibiscus cannabinus ) был определен как одно из потенциальных сырьевых материалов для производства ДСП из-за его быстрой зрелости и низкой плотности основных частей (для обеспечения хорошего коэффициента уплотнения). , анатомическое сходство с деревом и лубяные детали с хорошими характеристиками модуля Юнга и растяжения.Кенаф — это двудольное растение и однолетняя культура, состоящая из двух компонентов: луба, содержащего длинные волокна, и сердцевины, расположенной во внутренней части стебля, содержащей короткие древесные волокна. Самое раннее исследование сердцевины кенафа как композитного материала было проведено Селлерсом и др. . (1993) в производстве композитов низкой плотности. Они показали, что необходимы дополнительные исследования, чтобы определить его эффективность для строительства панелей и для других целей. Исследование Grigoriou et al. (2000) обнаружил, что использование луба кенафа на поверхности значительно увеличивает модуль разрыва и снижает шероховатость поверхности (улучшенную гладкость) панелей.

Как сообщают Галехно и Назериан (2011), ДСП, изготовленные из недревесного материала, такого как стебли розеллы, могут соответствовать требованиям стандартов Европейского Союза EN 310: 1993, EN 319: 1993 и EN 317: 1993 для MOR, IB. , и TS соответственно. Недревесный материал, получаемый из кенафа и других недревесных растений, часто сочетается с деревом (Grigoriou et al. 2000; Баджва и Чоу 2003; Бектас и др. . 2005). Согласно этим исследованиям, панели, изготовленные из смешанных материалов, имеют лучший модуль разрыва (MOR), модуль упругости (MOE), внутреннее связывание (IB), набухание по толщине (TS) и водопоглощение (WA) по сравнению со 100% однородными панелями. . Обычно частицы недревесных растений смешиваются с древесными частицами в количестве до 30% для получения свойств, лучше, чем у древесностружечных плит, изготовленных из промышленных древесных частиц (Sean and Labrecque, 2006).Большинство древесных частиц более тонкие, чем недревесные частицы, что может способствовать лучшим механическим свойствам древесных частиц (Wilczyński et al .2011; Juliana et al .2012).

Обычно древесно-стружечные плиты из дерева имеют значения MOE и MOR в диапазоне от 2,76 до 4,14 ГПа и от 15,17 до 24,13 МПа, соответственно (Cai and Ross 2010). Эти значения относительно ниже, чем у других панельных продуктов, таких как древесноволокнистые плиты средней плотности (3,59 ГПа и 35,85 МПа) и ориентированно-стружечные плиты (4.От 41 до 6,28 ГПа и от 21,8 до 34,70 МПа). Поэтому предполагается, что эти древесно-стружечные плиты будут использоваться в мебели. В этом исследовании оценивалось влияние частей кенафа (цельный стебель кенафа, сердцевина кенафа и луб кенаф) на механические и физические свойства однослойных и трехслойных древесностружечных плит. Несмотря на то, что были проведены многочисленные исследования с использованием кенафа для производства ДСП (Grigoriou et al. 2000; Bajwa and Chow 2003; Bektas et al . 2005; Kalaycioglu and Nemli 2006), в этих исследованиях сообщалось в основном о MOR , IB и TS древесностружечных плит, изготовленных из сердцевины, луба или целого стебля в виде стружки и прядей, в отличие от настоящего исследования.Следовательно, необходимы дополнительные исследования, особенно в области соединения кенафа с другими породами древесины и возможности использования кенафа в производстве ДСП.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Подготовка частиц

Стебли кенафа возрастом от четырех до пяти месяцев (сорт 36) были поставлены Национальным советом по кенафу и табаку, расположенным в Келантане, Малайзия. Между тем, лык кенафа в форме сырых волокон был получен от Kenaf Natural Fiber Industry (KFI), Келантан.Целые стебли и сердцевины кенафа измельчали ​​для производства чипсов. Затем целые стебли, сердцевину и мочалку отламывали с помощью измельчителя Pallmann Ring Knives для получения мелких частиц кенафа. Между тем, частицы каучукового дерева были собраны в Институте тропического лесного хозяйства и лесной продукции (INTROP), UPM Serdang, Малайзия. Затем частицы сушили до содержания влаги 5% перед раздельным просеиванием с использованием вибрационного сита, где частицы проходили через сито 2,0 мм и осаждались на сите 0,5 мм.

Производство однослойных панелей

Однослойные панели были разделены на гомогенные (100% кенаф) и смешанные (70% каучукового дерева и 30% кенаф) типы. Были изготовлены однородные панели из 100% каучукового дерева (100RW), 100% цельного стебля кенафа (100KWS), 100% сердцевины кенафа (100KC) и 100% луба кенафа (100KB). Для каждого типа было изготовлено двенадцать панелей, каждая из которых имела длину 340 мм, ширину 340 мм и толщину 12 мм. Также были изготовлены три типа добавочных панелей: 70RW-30KWS, 70RW-30KC и 70RW-30KB.Частицы смешивали с 10% карбамидоформальдегидной (UF) смолой с содержанием твердого вещества 65%. Целевая плотность панелей составляла 0,70 г / см ³ . Однослойные панельные маты формовали вручную и предварительно прессовали при комнатной температуре перед их сжатием в горячем прессе при температуре 160 ° C и давлении 160 кг / см ² в течение 6 мин.

Производство трехслойных панелей

частиц каучукового дерева (RW) использовались для лицевых слоев панели, в то время как частицы цельного стебля кенафа (KWS) или ядра кенафа (KC) использовались для среднего слоя трехслойных ДСП (рис.1). Шесть типов трехслойных ДСП: , т.е. , 35RW-30KWS-35RW, 25RW-50KWS-25RW, 15RW-70KWS-15RW, 35RW-30KC-35RW, 25RW-50KC-25RW и 15RW-70KC-15RW, были Изготовлено, где размеры и производственные процессы были аналогичны производственным процессам однослойных панелей.

Рис. 1. (a) частицы каучукового дерева для поверхностных слоев и (b) цельный стебель кенафа или (c) частицы ядра кенафа для среднего слоя

Оценка панели

Образцы для испытаний были приготовлены в соответствии с Японским промышленным стандартом (JIS) A 5908: 2003 (E).Панели кондиционировали при температуре 20 ° C и относительной влажности 65% в течение одной недели перед приготовлением образцов для испытаний (Japanese Industrial Standard, 2003). MOR, MOE, IB, TS и WA панелей были оценены с использованием трех образцов из каждой панели. Плотность плиты, фактическое содержание влаги и газопроницаемость также определялись для всех образцов. Испытания на газопроницаемость проводились с использованием метода и аппаратуры, использованных Choo и др. . (2013).

Полученные данные были статистически проанализированы с использованием программного обеспечения системы статистического анализа (SAS). Среднее разделение проводилось с использованием метода наименьшей значимой разницы (LSD). Уровень значимости (α) был установлен для всех статистических тестов равным 0,05, так что значения вероятности менее 0,05 принимались как показательные для статистически значимой разницы. Поскольку плотность картона может значительно различаться, все данные были нормализованы до плотности картона 0,70 г / см ³ перед статистическим анализом.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Свойства однослойных ДСП

Механические и физические свойства однослойных древесностружечных плит представлены в таблице 1. Влажность однослойных древесностружечных плит составляет от 8,3 до 10,3%. Значения MOR, MOE и IB варьировались от 2,30 до 19,6 Н / мм ² , от 400 до 2712 Н / мм ² и от 0,02 до 1,52 Н / мм ² , соответственно, где минимальные требования для обычно используются 8 Н / мм ² , 2000 Н / мм ² и 0.15 Н / мм ² . Помимо панелей управления (100RW), панели 100KWS показали более высокие значения MOR, MOE и IB, чем платы, изготовленные из однородных KC и KB.

Таблица 1. Механические и физические свойства однослойной ДСП ¹

Средние значения, за которыми следуют одинаковые буквы ( ^{a, b, c, d, e, f,} ) в одном столбце, существенно не различались при p ≤ 0,05.

¹ Механические и физические свойства были скорректированы для плотности картона 0. 70 г / см ³

Панели, изготовленные из 100% KB, имели самые низкие значения MOR, MOE и IB. Предполагалось, что волокна KB, имеющие высокий удельный вес от 1,29 до 1,45 (Zimmerman and Losure, 1998), будут иметь более низкий коэффициент уплотнения. Основываясь на исследовании Мэлони (1993), древесина с низким удельным весом (от 0,30 до 0,50) будет производить древесностружечные плиты с хорошим сцеплением и другими желательными свойствами. В соответствии с этим, панели управления (100RW) с плотностью древесины от 0.От 48 до 0,65 г / см. ³ , производили панели, которые обладали более высокими механическими свойствами по сравнению с другими. Этот результат противоречит предыдущему исследованию, в котором древесностружечные плиты, изготовленные из 100% KC с 10% UF, и заданной плотности панели 0,50 г / см ³ показали превосходство как по прочности, так и по жесткости по сравнению со 100% RW с такой же плотностью панели. и уровень смолы (Paridah et al , 2009). Противоречие между результатами настоящего исследования и исследования Paridah et al .(2009) объясняется использованием в них меньшего объема частиц KC, где 10% УФ-смолы было достаточно для распыления почти на все частицы KC, в ​​результате чего образовывалась связь между частицами KC.

Все типы панелей соответствуют минимальным требованиям IB, за исключением панелей, произведенных из 100% KC и 100% KB (Таблица 1). Несмотря на то, что панели 100KC имели приемлемые значения MOR и аналогичные значения MOE для 100KWS из-за высокого коэффициента уплотнения частиц KC (низкий удельный вес от 0,27 до 0.31), они имели низкие значения IB, поскольку большая часть смолы была абсорбирована частицами KC (Lips и др. , 2009) до того, как смола смогла достаточно растекаться и переноситься. Когда к композиции KC было приложено тепло, отверждался только клей на линии клея, но предполагалось, что клей, расположенный в центре, предварительно отвержден из-за немного низкой буферной способности, характерной для материала KC. Следовательно, значения IB для древесностружечных плит KC были немного ниже в этом исследовании.Почти все панели 100KC показали расслоение в центре панели (рис. 2). Вероятно, это было вызвано высокими впитывающими свойствами KC, что могло привести к адгезивному голоданию. Следовательно, KC требует больше смолы по мере увеличения площади поверхности для обеспечения хорошего связывания между частицами KC.

Фиг.2 . Расслоение в центре панели 100КС

Между тем, в панелях 100KB толстые стенки ячеек (рис. 3) и наличие воска на слое кутикулы и первичной стенке внешней поверхности луба кенафа (Tserki et al. 2005; Сурая и Абдул Халил 2011) препятствовали проникновению УФ смолы в луб. Кроме того, Freytag и Donze (1983) сообщили, что небольшие количества остаточного воска могут образовывать тонкую пленку на поверхности волокон при нагревании выше 60-70 ° C, препятствуя проникновению водных растворов.

Рис. 3. Поперечные сечения (а) луба кенафа и (б) сердцевины кенафа при 1000-кратном увеличении с использованием SEM

При более высоком увеличении с использованием сканирующего электронного микроскопа (SEM) было обнаружено, что панели, изготовленные из 100% KWS, имеют больше сжатых клеток по сравнению с панелями, изготовленными из 100% RW (рис.4 (а) и (б)). Наблюдались очень сплющенные ячейки как следствие высокой скорости уплотнения панелей 100KWS. Клетки в панелях 100KC (рис. 4 (c)) были сдавлены, но смяты из-за мягких и губчатых тканей паренхимы. Эта особая характеристика позволяет легко сжимать KC в процессе производства (Lips et al. 2009). Следовательно, ожидалось, что присутствие жестких клеток KB позволяет удерживать и удерживать уплощенные клетки KC. Как упоминалось ранее, степень уплотнения является одним из важных факторов, влияющих на MOE древесностружечных плит (Maloney 1993; Dias et al .2005). Изгиб MOE (также известный как эластичность) — это мера сопротивления прогибу при изгибе, связанная с жесткостью (Cai and Ross 2010). Хорошо сжатый KC вместе с KB позволил образцам 100KWS иметь более высокие значения MOE, MOR и IB по сравнению с образцами 100KC.

Рис. 4. Сравнение уплотнения на (a) 100RW, (b) 100KWS, (c) 100KC и (d) 100KB панелях при 250-кратном увеличении с использованием SEM

Ссылаясь на Таблицу 1, однослойные панели с добавками, изготовленные из 70% RW и 30% KWS, обладали более высокими механическими и физическими свойствами по сравнению с другими панелями.Присутствие тонких частиц RW (обеспечивает прочность), KC (обеспечивает высокую степень уплотнения) и KB (обеспечивает прочность и заполнение зазоров), как ожидалось, даст высокие значения MOR, MOE и IB и низкие значения TS и WA для 70RW- Панели 30KWS. Как показано в таблице 1, механические и физические свойства древесностружечных плит на основе кенафа улучшились, когда частицы кенафа были смешаны с частицами RW. Это увеличение, возможно, связано с более высокой плотностью и более тонкими частицами RW по сравнению с частицами KC.Таким образом, полученные панели достигли более высоких механических свойств при включении частиц RW, независимо от типа используемых частиц кенафа (KWS, KC или KB).

Что касается физических свойств, то однослойные однородные панели из KC и KB больше набухают и впитывают больше воды после 24 часов выдержки в холодной воде. Между тем панели 100KWS и контрольные (100RW) имели самые низкие значения TS и WA, что указывает на то, что они были наиболее стабильными из однородных панелей. Самыми стабильными (как показывают самые низкие проценты TS и WA) были панели 100KWS с 28% TS и 77% WA.Эти значения были немного выше, хотя и ненамного выше, чем у контрольных панелей (100RW). Стабильность может быть обусловлена ​​лучшим уплотнением материалов в панели. В панелях 100KWS тонкие и тонкие волокна KB были достаточно малы, чтобы заполнить зазоры или пустоты между более толстыми клиновидными частицами KC, что обеспечивало гораздо лучшее уплотнение и связывание частиц с частицами. Об этом свидетельствуют гораздо более высокие значения IB для этих панелей (0,51 Н / мм ² ) по сравнению с панелями, изготовленными из KC (0.09 Н / мм ² ) и KB (0,02 Н / мм ² ). В добавочных панелях 70RW-30KWS имел самые низкие значения TS и WA, 26% и 65%, соответственно, и имел лучшую производительность среди всех панелей. Самые низкие значения проницаемости имели плиты из KWS (гомогенные и примесные). Опять же, это можно объяснить способностью частиц KB заполнять промежутки между другими частицами, тем самым уменьшая количество пор в панелях. Панели 100KWS имели самое низкое значение проницаемости 0.0013 Darcy, а максимальное значение 0,3157 Darcy было показано панелями 100 КБ. Из значений проницаемости и IB можно сделать вывод, что адгезия между частицами плохая у плит, использующих KB. Было обнаружено, что включение RW во все древесно-стружечные плиты на основе кенафа значительно улучшает их свойства. Среди материалов кенаф KWS оказался лучшим типом кенафа для использования в производстве однослойных ДСП. ДСП, изготовленные из KWS, неизменно обладали относительно высокой прочностью, жесткостью и внутренним сцеплением, а также низкими значениями TS и WA, которые были сопоставимы с показателями, достигнутыми для панелей RW.

Свойства трехслойных ДСП

При производстве было обнаружено, что однородные панели имеют немного более низкую прочность и стабильность, чем панели с добавками. Среди однородных панелей кенафа, панели, изготовленные из 100% KWS, оказались подходящими в качестве сырья для производства ДСП, за которым следует 100KC, но с некоторыми ограничениями. Кроме того, среди дополнительных панелей было обнаружено, что панели, содержащие KWS и KC, обладают более высокой жесткостью, прочностью и стабильностью, но не соответствуют стандартным требованиям для MOE.KB не использовался из-за низких механических и физических свойств однослойных панелей (Таблица 1). Поскольку панели 100RW соответствовали минимальным требованиям JIS A 5908 для MOE, они использовались для производства трехслойных древесностружечных плит с частицами RW на поверхности и KC и KWS в среднем слое (рис. 5).

Рис. 5. Частицы каучуковой древесины в поверхностных слоях и (а) весь стебель кенафа или (б) частицы ядра кенафа для среднего слоя

На рисунках 6 и 7 показано влияние частей кенафа на значения MOR и MOE гомогенных и трехслойных древесностружечных плит.Путем размещения частиц KWS в среднем слое и частиц RW на обеих поверхностях были достигнуты лучшие характеристики трехслойных панелей. Однако увеличение количества недревесных частиц, таких как кенаф, снижает механические свойства трехслойных панелей. Это согласуется с предыдущим исследованием, в котором все механические свойства (прочность на изгиб, IB и прочность крепления шурупов) снизились по мере увеличения количества частиц обрезки виноградной лозы в среднем слое с 12,5 до 100% (Ntalos and Grigoriou 2002).Кроме того, был получен аналогичный результат, когда было обнаружено, что как механические, так и физические свойства трехслойных древесностружечных плит, изготовленных из стеблей подсолнечника и древесины тополя, ухудшались с увеличением количества частиц стеблей подсолнечника в панелях (Bektas et al . 2005. ).

Рис. 6. Значения MOR различных типов гомогенных и примесных трехслойных плит. Средние значения, за которыми следуют одинаковые буквы ( ^{a, b, c, d,} ) в одном столбце, существенно не различались при p ≤ 0.05.

Было показано, что трехслойные панели из KWS превосходят панели, изготовленные из KC, с точки зрения жесткости и прочности. Панели 35RW-30KWS-35RW с 70% частиц RW в поверхностных слоях и 30% частиц KWS в средних слоях показали более высокие значения MOR (15,74 Н / мм ² ) и MOE (2438 Н / мм ² ) по сравнению с панелям с более низким содержанием частиц РАО. Было обнаружено, что MOE панелей 35RW-30KWS-35RW был выше на 39% и 56% по сравнению с панелями 70RW-30KWS и 100KWS соответственно.При размещении 30% и 70% частиц каучукового дерева на поверхности значения MOE улучшились на 3,3–56% по сравнению с однослойными гомогенными панелями и панелями с добавками. Это улучшение ожидалось из-за тонких частиц РАО в поверхностных слоях (см. Рис. 8 (а)). Однако не было значительных различий в значениях MOE трехслойных ДСП с KC в среднем слое по сравнению с панелями 70RW-30KC. Кроме того, однослойные панели с добавками (70RW-30RW) с одинаковым процентом частиц RW и KWS (70% RW и 30% KWS) имели несколько более низкие значения MOE по сравнению с трехслойными панелями (35RW-30KWS-35RW).

Рис. 7. Значения МОЭ различных типов гомогенных и примесных трехслойных плит. Средние значения, за которыми следовали те же буквы ( ^{a, b, c, d} ) в одном столбце, не имели значимых различий при p ≤ 0,05.

Результаты этого исследования показывают, что увеличение степени шелушения RW на поверхности панелей увеличивало прочность и жесткость трехслойных ДСП. ДСП с более высоким коэффициентом шелушения (70%) имели значительно лучшие свойства по сравнению с плитами с более низким коэффициентом шелушения (30%).Аналогичная тенденция наблюдалась также в механических и физических свойствах панелей, когда коэффициент шелушения увеличился с 30 до 40% (Kalaycioglu and Nemli 2006; Ghalehno and Nazerian 2011). Кроме того, увеличение коэффициента шелушения с 25 до 87,5% значительно улучшило статический изгиб, эластичность, IB и крепление шурупов трехслойных древесностружечных плит, изготовленных из обрезков виноградной лозы (Ntalos and Grigoriou 2002).

На рис. 8 (а) представлена ​​схематическая диаграмма передачи нагрузки на частицы РАО на поверхности трехслойных ДСП.Длинные и тонкие частицы RW требовали более высоких нагрузок для разрушения самых слабых мест во время изгиба, что привело к высоким свойствам изгиба этой конкретной панели. Предыдущие исследования также согласились с тем, что более длинные частицы древесины значительно улучшают изгибные свойства панелей (Rackwitz 1963; Ong 1981). Большая площадь контактной поверхности тонких частиц РАО, вероятно, способствует повышению прочности на изгиб. Исследование, проведенное Wilczyński et al . (2011) также упомянули, что использование сосновых частиц привело к более высоким свойствам изгиба, поскольку сосна имеет более длинные и тонкие частицы, чем частицы ивы ( Salix viminalis ).Напротив, твердые частицы KC уменьшили трещины на панелях, содержащих частицы KC (рис. 8 (b)). Частицы полукруглой формы с концом вызвали низкие значения прочности панелей, изготовленных с большим количеством KC (Schneider and Conway 1969). Кроме того, сообщается, что недревесные частицы короче и шире, чем древесные частицы, что способствует низким прочностным свойствам древесностружечных плит (Ntalos and Grigoriou 2002; Wilczyński et al .2011). С другой стороны, присутствие длинных частиц KB в KWS потребовало более высокой нагрузки для образования области самого слабого места по сравнению с панелями, изготовленными из KC (рис.8 (в)).

Средние значения IB трехслойных древесностружечных плит находились в диапазоне от 0,14 до 0,47 Н / мм ² . Было обнаружено, что трехслойные панели, содержащие KWS, имеют более высокие значения IB, чем панели, содержащие частицы KC в среднем слое (рис. 9). Однако однослойные панели с добавками, содержащие KWS, имели значительно более высокие значения IB по сравнению с трехслойными панелями. Согласно Джамалудину и др. . (2000), было обнаружено, что древесно-стружечные плиты, изготовленные из более крупных / более длинных частиц в центральном слое, были значительно более прочными с точки зрения прочности связи (IB) по сравнению с панелями с более мелкими центральными частицами.Этим объясняются лучшие прочностные свойства панелей с однослойными добавками и частицами РАО. Увеличение количества частиц KC в трехслойных ДСП значительно снизило значения IB. Несмотря на высокую впитывающую способность (Lips и др. , 2009), включение KC в трехслойные древесностружечные плиты снизило его значения IB. Это можно приписать низкой плотности KC, из-за которой требуется гораздо больше частиц для получения той же целевой плотности панели (0,70 г / см ³ ).В этом исследовании панели, изготовленные из 100% KC, испытали некоторые трещины в середине отдельных слоев из-за накопления внутренних напряжений, которые возникли во время горячего прессования. Однако это явление не наблюдалось в древесностружечных плитах, содержащих KWS. Баланс между более крупными частицами KC и набухшими волокнами KB позволил получить более однородную и хорошо уплотненную панель, о чем свидетельствуют высокие значения IB (0,51 Н / мм ² ).

Таблица 2 показывает физические свойства трехслойных древесностружечных плит по отношению к однородным панелям и панелям с добавками.С увеличением степени шелушения (от 30 до 70%) значения TS и WA уменьшались, что указывает на лучшую стабильность. Среди трехслойных панелей панели 35RW-30KWS-35RW имели самые низкие значения TS и WA со значениями 36% и 117% соответственно, за ними следуют панели 25RW-50KWS-25RW и 15RW-70KWS-15RW. Опять же, трехслойные панели, содержащие частицы KWS, имели лучшую стабильность размеров по сравнению с KC. Причина этого может быть связана с низкой плотностью частиц KC. Следовательно, когда образцы были погружены в воду, KC с низкой плотностью и высокой абсорбирующей способностью увеличивал набухание и водопоглощение панелей (Zaveri 2004; Lips et al .2009 г.). Подобно результатам, полученным для однородных панелей и панелей с добавками, проницаемость трехслойных древесностружечных плит ниже для панелей, содержащих частицы KWS. Как упоминалось ранее, меньшее количество пор и соединений между порами снижает доступные пути прохождения жидкостей в панелях с KWS.

Рис. 8. Схематические диаграммы, показывающие распределение нагрузки (а) каучукового дерева, (б) сердцевины кенафа и (в) цельностебельных древесно-стружечных плит кенаф

Фиг.9. Значения IB для различных типов гомогенных и смешанных трехслойных древесностружечных плит. Средние значения, за которыми следовали те же буквы ( ^{a, b, c, d} ) в одном столбце, не имели значимых различий при p ≤ 0,05.

Таблица 2. Физические свойства трехслойных древесностружечных плит в сравнении с однородными плитами и плитами с добавками ¹

¹ Физические свойства были скорректированы для плотности картона 0,70 г / см ³ .

Средние значения, за которыми следуют одинаковые буквы ( ^{a, b, c, d, e} ) в одном и том же столбце, существенно не различались при p ≤ 0,05.

Интересно, что однородные панели и панели с добавками, изготовленные из KWS и их комбинации, дали несколько более низкие значения TS и WA даже при той же доле RW и кенафа по сравнению с трехслойными панелями. Это может быть связано с наличием восковых слоев и низкой смачиваемостью частиц KB в панелях, что препятствует поглощению воды при погружении.Это могло способствовать низкому водопоглощению панелей 100KWS и 70RW-30KWS.

ВЫВОДЫ

1. Панели KWS в целом показали лучшие свойства по сравнению с панелями из KC и KB.
2. Добавление частиц каучукового дерева значительно улучшило различные свойства производимых панелей.
3. Трехслойные панели показали лучшие свойства, а затем однослойные однородные панели.

БЛАГОДАРНОСТИ

Авторы выражают признательность Отделу экономического планирования Канцелярии премьер-министра Малайзии, , за поддержку этого исследования грантом EPU Kenaf.Авторы также хотели бы поблагодарить профессора Алинаги Карими, Институт тропического лесного хозяйства и лесных продуктов (INTROP) и Universiti Putra Malaysia за предоставление авторам необходимых помещений.

ССЫЛКИ

Баджва Д. и Чоу П. (2003). «Некоторые эксплуатационные характеристики композитных плит осина-кенаф», Forest Products Journal 53 (10), 30-35.

Бектас, И., Гюлер, К., Калайджоглу, Х., Менгелоглу, Ф., и Накар, М.(2005). «Производство древесностружечных плит с использованием стеблей подсолнечника ( Helianthus annuus L.) и древесины тополя ( Populus alba L.)», Journal of Composite Materials 39 (5), 467-473.

Цай, З., и Росс, Р. Дж. (2010). Справочник по дереву: Древесина как технический материал: Глава 12: Механические свойства древесных композитных материалов. Столетнее издание . Общий технический отчет FPL; ГТР-190. Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба, Лаборатория лесных продуктов, Мэдисон, Висконсин.

Чу, А.С. Я., Паридах, М. Т., Карими, А., Бакар, Э. С., Халина, А., Азми, И., и Балкис, Ф. А. Б. (2013). «Исследование продольной проницаемости древесины масличной пальмы», Industrial Engineering Chemistry Research 52 (27), 9405-9410.

Диас, Ф. М., Насименто, М. Ф., Эспиносак, М. М., Ларб, Ф. А. Р. и Валареллид, И. Д. (2005). «Связь между скоростью уплотнения и физико-механическими свойствами древесностружечных плит», Materials Research 8 (3), 329-333.

Фрейтаг Р. и Донце Дж. (1983). Справочник по волоконной науке и технологии , Vol. 1, Часть A, М. Левин и С. Б. Селло (ред.), Марсель Деккер, Нью-Йорк.

Гарсия-Ортуно, Т., Андреу-Родригес, Х., Феррандес-Гарсия, М. Т., Феррнадес-Виллена, М., и Феррандес-Гарсия, К. Э. (2011). «Оценка физико-механических свойств ДСП из гигантского тростника ( Arundo donax L.)», BioResources 6 (1), 477-486.

Галехно, М.Д., Назерян М. (2011). «Производство розеллы ( Hibiscus sabdariffa ) из древесно-стружечных плит», Ozean Journal of Applied Science 4 (1), 1-5.

Grigoriou, A., Passialis, C., and Voulgaridis, E. (2000). «Экспериментальные ДСП с плантаций кенафа, выращенных в Греции», Holz als Roh- und Werkstoff 58 (5), 309-314.

Хашим, Р., Саари, Н., Сулейман, О., Сугимото, Т., Хизироглу, С., Сато, М., и Танака, Р. (2010). «Влияние геометрии частиц на свойства безвяжущих древесностружечных плит, изготовленных из ствола масличной пальмы», Материалы и дизайн 31 (9), 4251-4257.

Джамалудин, К., Абд-Джалил, А., Джалалудин, Х., Зайдон, А., Латиф, М., и Мохд Нор, М. Ю. (2001). «Свойства древесно-стружечных плит, изготовленных из широко используемого малазийского бамбука ( Gigantochloa scortechinii )», Pertanika Journal of Tropical Agricultural Science 24 (2), 151-157.

Японский промышленный стандарт , JIS A 5908: 2003 (E). (2003). «ДСП», Японская ассоциация стандартов, Токио.

Юлиана, А. Х., Паридах, М.Т., Рахим, С., Нор Азова, И., и Анвар, У. М. К. (2012). «Свойства ДСП из кенафа ( Hibiscus cannabinus L.) в зависимости от геометрии частиц», Материалы и дизайн 34, 406-411.

Kalaycioglu, H., and Nemli, G. (2006). «Производство композитных древесностружечных плит из стеблей кенафа ( Hibiscus cannabinus L.)», Промышленные культуры и продукты 24 (2), 177-180.

Квон, Дж. Х., Айрилмис, Н., и Хан, Т. Х. (2013). «Улучшение свойств изгиба и стабильности размеров ДСП из рисовой шелухи с использованием древесных волокон в лицевых слоях», Composites Part B 44 (1), 728-732.

Липс, С. Дж. Дж., Инигуес де Эредиа, Г. М., Оп ден Камп, Р. Г. М. и ван Дам, Дж. Э. Г. (2009). «Характеристики водопоглощения сердцевины кенафа для использования в качестве подстилки для животных», Промышленные культуры и продукты 29 (1), 73-79.

Мэлони, Т. М. (1993). Современные ДСП и ДВП сухим способом Производство. Обновленное издание. Общество лесных товаров, Мэдисон, Висконсин.

Нталос, Г. А., и Григориу, А. Х. (2002). «Характеристика и использование обрезков виноградной лозы в качестве заменителя древесины для производства ДСП», Промышленные культуры и продукты 16 (1), 59-68.

Онг, К. Л. (1981). «Влияние плотности древесины и размеров чешуек на свойства древесностружечных плит пяти пород твердых пород», The Malaysian Forester 44 (4), 508-515.

Паридах, М. Т., Нор Хафиза, А. В., Зайдон, А., Азми, И., Мохд Нор, М. Ю., и Нор Юзиа, М. Ю. (2009). «Склеивающие свойства и рабочие характеристики многослойной доски для кенафа», Journal of Tropical Forest Science 21 (2), 113-122.

Раквиц, Г. (1963). «Влияние размеров стружки на некоторые свойства древесно-стружечных плит», Holz als Roh-und Werkstoff 21 (6), 380-387.

Шнайдер Г. Дж. И Конвей Х. Д. (1969). «Влияние геометрии волокна и частичного разрыва сцепления на напряжения связи волоконной матрицы», Journal of Composite Materials 3 (1), 116-135.

Шон, С. Т., и Лабрек, М. (2006). «Использование короткооборотных клонов поросистой ивы Salix viminalis в качестве композиции при производстве панелей», Forest Products Journal 56 (9), 47-52.

Селлерс, Т. Дж., Миллер, Г. Д., Фуллер, М. Дж. (1993). «Сердцевина кенафа как сырье для картона», Forest Products Journal 43, 69-71.

Сурая, Н. Л., и Абдул Халил, Х. П. С. (2011). «Ангидридная модификация культивируемых волокон луба кенафа: морфологические, спектроскопические и термические исследования», BioResources 6 (2), 1122-1135.

Церки В., Зафейропулос Н. Э., Саймон Ф. и Панайоту К. (2005). «Исследование влияния обработки поверхности ацетилированием и пропионилированием на натуральные волокна», Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 36 (8), 1110-1118.

Вильчинский, А., Warmbier, K., Danecki, L., and Mrozek, M. (2011). «Свойства экспериментальных ДСП с внутренним слоем из ивы ( Salix viminalis )», Forestry Wood Techno logy 76, 194-198.

Завери, М. Д. (2004). Характеристики впитывающей способности частиц ядра кенафа , M.S. диссертация, Университет штата Северная Каролина, Роли, Северная Каролина.

Чжэн, Ю., Пан, З., Чжан, Р., Дженкинс, Б. М., и Бланк, С. (2007). «Качественные характеристики древесно-стружечных плит пырея и эффект химической обработки», Bioresource Technology 98 (6), 1304-1310.