桉树单板层积材的制造工艺和主要性能

维普资讯 http://www.cqvip.com 第４３卷第８期　２　００　７年８月　林　业　科　学　Ｖｏ１．４３．Ｎｏ．８　Ａｕｇ．，２００　７　ＳＣＩＥＮＴＩＡ　ＳＩＬＶＡＥ　ＳＩＮＩＣＡＥ　桉树单板层积材的制造工艺和主要性能　余养伦　于文吉　王　戈　（１．中国林业科学研究院木材工业研究所北京１０００９１；２．国际竹藤网络中心北京１ＯＯＬＯ２）　关键词：　桉树；单板层积材；静曲强度；弹性模量　中图分类号：ＴＳ６５３．２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—７４８８（２００７Ｉｏ８—０１５４—０５　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｍａｉｎ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｆｏｒ　Ｌａｍｉｎａｔｅｄ　Ｖｅｎｅｅｒ　Ｌｕｍｂｅｒ　ｏｆ　Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ　Ｙｕ　Ｙａｎｇｌｕｎ　Ｙｕ　Ｗｅｎｊｉ　Ｗａｎｇ　Ｇｅ　（１．Ｒｅｓｅａｒｃｈｌｍｔ￣ａｔｅ　ｏｆＷｏｏｄｌｎｄｍｔ￣，ＣＡＦ　Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００９１；２．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　ＣｅｎｔｅｒｏｆＢａｍｂｏｏ　ａｎｄＲａｔｔａｎ　Ｂｅｉｎｇ　１ＯＯＬＯ２）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｈｏｔ－ｐｒｅｓｓ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｕｒｖｅｓ　ｗｅｒｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ　ａｎｄ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｈｏｔ—ｐｒｅｓｓｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｏｆ　ｖｅｎｅｅｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｎｕｍｂｅｒｓ　ｏｆ　ｌａｙｅｒ　ｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｌａｍｉｎａｔｅｄ　ｖｅｎｅｅｒ　ｌｕｍｂｅｒ（ＬＶＬ）ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｗｉｔｈ　ｅｍｐｈａｓｉｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ．　Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅｒｅ　Ｗａｓ　ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｈｏｔ・ｐｒｅｓｓｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｍｏｄｕｌｕｓ　ｏｆ　ｅｌａｓｔｉｃ（ＭＯＥ）；ｔｈｅ　ｍｏｄｕｌｕｓ　ｏｆ　ｒｕｐｔｕｒｅ（ＭＯＲ）ｏｆ　ＬＶＬ　ｗａｓ　ｂｅｓｔ　ｗｈｅｎ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ　ａｔ　１６０　ｏＣ．Ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｏｆ　ｖｅｎｅｅｒｓ　ｗａｓ　３．２５　ｍｍ　ｔｈｅ　ＬＶＬ　ｕｓｕａｌｌｙ　ｄｅｓｔｒｏｙｅｄ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｖｅｎｅｅｒ　ｔｅａｒｉｎｇ；ｗｈｉｌｅ　ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｏｆ　ｖｅｎｅｅｒｓ　ｗａｓ　１．７０　ｍｍ　ｉｔ　ｅａｓｉｌｙ　ｓｐｌｉｔｅｄ　ｉｎ　ａｄｈｅｓｉｖｅ　ｌａｙｅｒ；ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ＬＶＬ　ｗｅｒｅ　ｂｅｓｔ　ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｏｆ　ｖｅｎｅｅｒｓ　Ｗａｓ　１．７０　ｍｍ；ｔｈｅ　３　ｍｕｈｉｎｏｍｉａｌ　ｄｅｇｒｅｅｓ　ｏｆ　ｆｉｔｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｎｕｍｂｅｒｓ　ｏｆ　ｌａｙｅｒｓ　ｗｉｔｈ　ＭＯＥ　ａｎｄ　ＭＯＲ　ｏｆ　Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ　ＬＶＬ　ｍａｔｃｈｅｄ　ｖｅｒｙ　ｗｅｌｌ，ｔｈｅ　Ｒ　ｖａｌｕｅ　ｗｅｒｅ　Ｏ．９５１　６　ａｎｄ　Ｏ．９８１　２，　ｅｓｐｒｅｃｔｉｖｅｌｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ；ｌａｍｉｎａｔｅｄ　ｖｅｎｅｅｒ　ｌｕｍｂｅｒ（ＬＶＬ）；ｍｏｄｕｌｕｓ　ｏｆ　ｒｕｐｔｕｒｅ（ＭＯＲ）；ｍｏｄｕｌｕｓ　ｏｆ　ｅｌａｓｔｉｃ（ＭＯＥ）　随着木材需求量的增加，木材资源陡减，世界木材资源正经历着从主要来自天然林到主要来自人工林的　重大转变，合理地利用人工林资源是林业研究的重要课题（江泽慧，２００２）。桉树（Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ）萌芽能力强、生　长快、干形通直，现已成为世界上最具有经济活力和市场前景的人工林树种之一。全世界桉树种植面积８００　万ｈｍ　，我国的种植面积约为１５５万ｈｒｎ２，木材蓄积量达６　０００万ｍ　（Ｔｕｒｎｂｕｌｌ，１９９１；殷亚方等，２００１）。目前，　桉树主要用于生产木片、造纸工业，也有部分用于木材加工和人造板工业。在人造板工业中，桉树主要用于　纤维板生产，也有少量用于胶合板和刨花板生产。由于桉树的生长应力大，干燥过程中易产生皱缩、开裂，板　材在锯解后易变形弯曲、开裂；木材耐腐性较弱，不易进行防腐处理；有脆心、应拉木和节疤等缺陷，极大地　限制了桉树的高附加值和高效的利用。我国除了一些小型木材加工厂利用桉树人工林木材生产包装箱板和　小工艺品以外，也有部分工厂采用桉树单板为芯板生产集装箱底板和水泥模板。　单板层积材（１ａｍｉｎａｔｅｄ　ｖｅｎｅｅｒ　ｌｕｍｂｅｒ，ＬＶＬ）是一种新型结构板材，与ＯＳＢ、ＰＳＬ、ＭＤＦ一起为２０世纪８０年　代世界各国新开发的一个人造板新品种，在美国、日本、芬兰等国家发展较为迅速（Ｇｅｎ，１９９９）。单板层积材　单向叠层复合的结构特点决定了它是人造板材料中模拟树木生长形成木材天然特性（各向异性、层状结构　等）最为逼真的一种材料（Ｂａｌｄｗｉｎ，１９９５；Ｋａｍａｌａ　ｅｔ　ａ１．，１９９９；Ｗａｎｇ　ｅｔ　ａ１．，２００５）。国内外对桉树单板化利用进　行了一系列研究：分析了用桉树代替热带雨林阔叶材生产胶合板和ＬＶＬ的可行性（Ｏｚａｒｓｋａ，１９９９；Ｊｅｓｓｉｃａ，　２００３）；研究了单板等级、树种、热压工艺和胶种对桉树单板层积材物理力学性能的影响（Ａｙｄｉｎ　ｅｔ　ａ１．，２００４；　Ｗａｎｇ　ｅｔ　ａｌ。，２００５）；用Ｂｌａｃｋ　Ｂｕｔｔ桉（Ｅｕｃａｌｐｔｙｓｕ　ｐｉｌｕｌａｒｉｓ）生产的层积材胶合性能达到了耐久性结构用材料性　能要求（Ｍａｔｈｉｅｕ　ｅｔ　ａｌ。，２００４）；用从海狸香［从大戟属（Ｅｕｐｈｏｒｂｉａ）植物中提取出的海狸香油（ｃａｓｔｏｒ　０ｉ１）］合成　的油基聚氨酯胶和桉树试验生产７层１４　ｎｌｌｎ厚胶合板，胶合强度超过欧洲人造板标准（ＥＮ３１４—２，１９９３），静　曲强度和弹性模量超过巴西胶合板标准（ＮＢＲ９５３２）（Ｆａｂｒｉｃｉｏ　ｅｔ　ａｌ。，２００４）；探讨了桉树解剖构造、收缩率、桉　树ｐＨ值、缓冲容量、热压工艺（包括压力、时间、温度）和涂胶量等对胶合性能影响，产品性能超过国家一类　胶合板胶合强度要求（赵荣军，２００２；余养伦等，２００６）。但有关用桉树生产单板层积材在国内尚未见报道。　收稿１３期：２００６—０３—１５。　基金项目：国家林业局“９４８”项目“桉树人工林木材材性与实木加工利用技术的引进”（２０００—０４—１３）。　维普资讯 http://www.cqvip.com 第８期　余养伦等：桉树单板层积材的制造工艺和主要性能　为了开发速生桉树小径材在木质结构材领域的应用，提高其利用价值，本文从单板层积材热传导性能、　热压温度、单板厚度和单板层数对层积材静曲强度和弹性模量等性能进行研究，以求为桉树单板化利用提供　一些借鉴。　１材料与方法　１．１　材料桉树单板选用尾叶桉（Ｅ．ｕｒｏｐｈｙｌｌａ），采自广东湛江，胸径１５～２０　ｃｍ，幅面尺寸１１０　ｃｍ×９０　ｃｍ，　含水率８％～９％。酚醛胶，取自太尔公司，固含量４Ｊ４％，ｐＨ值１２．５，粘度２２０　ｍＰａ・ｓ，密度１．２００　ｇ・ｃｍ～。　试验设备：ＱＤ一１００试验热压机，２０５　Ｂ４Ｃ一２０ＫＣ多端口测温仪，ＭＷＤ一１０Ｂ万能力学试验机，ＸＬ３０　ＥＳＥＭ—ＦＥＧ场发射环境扫描电子显微镜，美国ＦＥＩ公司。　１．２工艺流程将单板裁成５０　ｃｍ×４０　ｃｍ（长×宽），放入烘箱中干燥，温度控制在６０～８０　ｃＩ＝，终含水率控制　在３％～４％。按试验设定的涂胶量，采用双面涂胶法涂胶。涂胶后陈放２　ｈ再进行组坯，放入热压机中热　压，热压参数按试验设定进行。热压时采用厚度规，每组平行压制３张板，每张板各取３个试件，结果取其平　均值。热压后的胶合板存放２４　ｈ后裁边、取试件，试件的检测参照ＧＢ／Ｔ　１７６５７—１９９９和ＧＢ／Ｔ　９８４６．１—　９８４６．８—２００４进行。　工艺流程：桉树单板一裁剪一涂胶一陈放一组坯一热压一取样一检测。　１．３工艺参数采用单因素试验方法。固定工艺参数为：热压压力４　ＭＰａ；热压时间１．０　ｍｉｎ・ｍｍ～；施胶　量２５０　ｇ・ｍ～；密度０．７０　ｇ・ｃｍ～。变动工艺参数为：热压温度取１３０、１４０、１６０、１７０和１８０　ｃＩ＝５个水平，板坯１３　层，单板厚度２．２５　ｍｍ；单板厚度取１．７０、２．２５和３．２５　ｍｍ　３个水平，板坯取１９、１７和１３层，热压温度１４０　ｃＩ＝；单板层数取５、７、９、１１、１３、１５、１７、１９和２１层９个水平，单板厚度２．２５　ｍｍ，热压温度１４０　ｃＩ＝。　２结果与分析　２．１桉树单板层积材热压升温曲线　木材热传导性能是木材加工和利用的重要物理性质。热传导性能是　热压工艺制定的重要依据之一，与层积材的热压时间、板材力学性能、生产和经济效率密切关系。图１为热　压温度分别为１３０、１４０、１６０和１８０　ｃＩ＝时１３层板坯中心层温度随时间变化的曲线图。随着热压温度的升高，　升温速率增大，当热压温度为１３０　ｃＩ＝，６００　ｓ时芯层的温度仅为１１３　ｃＩ＝，胶层达不到酚醛胶第二步固化温度　１２０　ｃＩ＝（黄发荣，２００３）；随着温度的增加，芯层的温度升高，当温度为１４０、１６０和１８０　ｏＣ时，芯层达到１２０　ｏＣ的　时间分别为５４６、３９２和２６３　ｓ，随着热压温度升高，板坯内的温度梯度增大，传热速率加快；温度增加，单位时　间内板坯形成的过热蒸汽蒸发量增多和过热蒸汽的温度升高，在压力的作用下，过热蒸汽将热量传递给板坯　芯层，使芯层快速升温。图２为不同层数桉树板坯芯层升温曲线，从图２可以看出，随着层数的增加，板坯芯　层升温速率减慢，芯层的温度较低，表芯板的温差扩大，５、７、９、１１和１３层芯层到达１２０　ｏＣ的时间分别为１０８、　１６０、２５３、４０２和５４６　ｓ，板材的厚度与升温速率并非线性关系，制定热压时间时应予以考虑。　２．２温度对桉树单板层积材物理力学性能的影响从表１可以看出：在密度相当的情况下，随着热压温度　的升高，层积材的ＭＯＥ呈增加趋势，当温度从１３０　ｏＣ升到１４０　ｏＣ时，ＭＯＥ增加了１３％；当温度高于１４０　ｏＣ　时，ＭＯＥ增速减缓。板材的ＭＯＲ从１３０　ｏＣ到１６０　ｏＣ呈递增趋势，增幅为２３．５％；随着温度的再增加，ＭＯＲ开　始减小，当温度从１６０　ｏＣ升到１８０　ｏＣ时，ＭＯＲ减小了７．９％。　从胶黏剂角度考虑，在所测的温度范围内，温度升高对胶合强度是有益的。Ｈｕｈｚｓｃｈ认为酚醛树脂固化　反应分三步进行，当温度在１２０～１４０　ｏＣ，羟甲基与酚核上活泼的氢缩合，同时醚键裂解失去甲醛而转变为次　甲基键，这时脱出甲醛会与酚核上未反应的活泼氢失水缩合，形成交联结构，胶的强度大大增强（黄发荣，　２００３）。结合图１和图２，当层数为１３层时，热压温度为１４０　ｏＣ，９　ｍｉｎ左右板坯芯层温度就达到１２０　ｃＩ＝，胶能　进行第二步固化，当层数多于１３层时，为使芯层温度达到１２０　ｃＩ＝，应适当地增加热压温度，以提高胶合强度。　从木材角度考虑，温度的影响较为复杂。在持续的温度和压力作用下，木材会发生弹塑性变形，使表面　单板密实化，表层单板的力学性能提高，从而增强板材物理力学性能。但在压厚板时，当温度超过１６０℃时，　木材发生热解，表面单板有明显的炭化迹象；此外在板坯内的余热在堆放过程中会造成胶层过度固化和热　分解。这些对于板材的强度极为不利，故温度超过１６０　ｃＩ＝，强度下降。　维普资讯 http://www.cqvip.com ｌ５６　林业科学　４３卷　ｌ８０　鼍：童　６：　１２０　髀０６００　　。２０　Ｏ　ｌ００　２００　３００　４００　５００　６００　０　１００　２００　３００　４００　—５００　６００　热压时间Ｈｏｔ　ｐｒｅｓｓｉｎｇ　ｔｉｍｅ／ｓ　热压时间Ｈｏｔｐｒｅｓｓｉｎｇｔｉｍｅ／ｓ　—ｘ—ｌ３Ｏ℃＋ｌ４Ｏ℃　＋５层板５－Ｐｌｙ——７层板７—＿Ｐｌｙ　一１６０℃　十ｌ８Ｏ℃　＋９层板　ｌｙ　－－－Ｎ－－１１层板１１－Ｐｌｙ　—图ｌ　不同热压温度ｌ３层板坯芯层的升温曲线　ｌ３层板ｌ３—＿Ｐｌｙ　Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅｒｍｏ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　１３　ｌａｙｅｒｓ’ＬＶＬ　ｍｉｄ－ｌａｙｅｒ　图２不同层数板坯芯层的升温曲线　ｉｎ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｈｏｔ　ｐｒｅｓｓｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅｒｍｏ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　ｍｉｄ－ｌａｙｅｒ　ｉｎ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｌａｙｅｒ　ｎｕｍｂｅｒｓ　ｏｆ　ＬＶＬ　从水分传输角度考虑，温度越高，板内的蒸汽压力越高，而单板会阻碍水分的迁移，水气集中在胶层处，　以过热蒸汽形式存在，易产生鼓泡现象，特别是酚醛胶，在热压过程中有大量的水生成。观察试验过程，在压　厚板时，当温度超过１６０℃，板材容易鼓泡，工艺难以控制。　２．３单板厚度对桉树单板层积材物　ｐ、§首＆目　燃＿吕Ｉ　理力学性能的影响　从表２可以看　表１　温度对单板层积材物理力学性能的影响０　∞　∞∞∞柏　出：当单板厚度从１．７０　ｍｍ增加到　Ｔａｂ．１　Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｈｙｓｉｃ－ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ＬＶＬ　３．２５　ｍｍ时，单板密度从０．６１　ｇ・ｃｍ。　下降到０．４９　ｇ・ｃｍ　（厚单板裂隙大，　结构疏松，测量密度较小），单板的　ＭＯＲ和ＭＯＥ分别降低了４２％和　４４％。单板旋切应力ｄ＝ＥＳ／２ｐ，式　中：Ｐ为单板旋切的曲率半径，Ｅ为木　①括号内为变异系数，下同。Ｖａｌｕｅｓ　ｉｎ　ｐａｒｅｎｔｈｅｓｉｓ　ａｒｅ　ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔ　ｏｆ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｂｅｌｏｗ　材横纹方向的弹性模量，ｓ为单板的　表２单板厚度对单板物理力学性能的影响０　厚度（华毓坤，２００２）。从式中可以看　Ｔａｂ．２　Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｏｆ　ｖｅｎｅｅｒ　０１１　ｐｈｙｓｉｃ－ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｖｅｎｅｅｒ　出：单板厚度越厚，木段直径越小，旋　切时单板的应力越大。当单板的应力　大于木材横纹抗拉强度时，背面产生　裂隙，单板的物理力学性能降低。从　表２还可以看出：经过涂胶热压处理　后，在密度相当的情况下，原单板厚度　为１．７０和２．２５　Ｉｎｉｌｉ的单板条ＭＯＲ和　ＭＯＥ相差不大，而厚度为３．２５　ｎｉｎｌ的　①试件的制作和测试方法参照纤维增强塑料弯曲性能试验方法（ＧＢ／Ｔ　１４４９—２００５）。ａ　为来处理，单板直接加工成试件；ｂ为涂胶热压，单板经过涂胶（２５０　ｇ・ｉｎ　）、热压（１４０　ｏＣ、ｌ　单板ＭＯＲ和ＭＯＥ明显低于前２种。　ａｒｉｎ・ｔｏｎｉ＿。、４　ＭＰａ）加工成试件ｏ　Ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ　ｗｅｒｅ　ｍａｄｅ　ａｎｄ　ｔｅｓｔｅｄ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ＧＢ／Ｔ　１４４９—　从表３可以看出：单板厚度对层　２００５．ａ　ｓｔｎａｄｓ　ｆｏｒ　ａｎ．ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ　ｗｅｒｅ　ｍａｄｅ　ｄｉ￣ｃｆｌｙ　ｆｒｏｍ　ｖｅｎｅｅｒ：ｂ　ｓｔａｎｄｓ　ｆｏｒ　ｇｌｕｅ　ａｎｄ　ｈｏｔ．　ｐｒｅｓｓｉｎｇ，ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ　ｗｅｒｅ　ｍａｄｅ　ｆｒｏｍ　ｖｅｎｅｅｒ　ｔｒｅａｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｇｌｕｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ（２５０　ｇ。ｍ　）ａｎｄ　ｈｏｔ　ｐｒｅｓｓｉｎｇ　积材的ＭＯＲ和ＭＯＥ影响很明显，厚　（１４０　ｏＣ，ｌ　ｍｉｎ・ｍｉｔｔ＿。，４ＭＰａ）．　度为２．２５　ｍｍ的单板生产的桉树单板　表３单板厚度对层积材物理力学性能的影响　Ｔａｂ．３　Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｏｆ　ｖｅｎｅｅｒ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｈｙｓｉｃ－ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ＬＶＬ　维普资讯 http://www.cqvip.com 第８期　余养伦等：桉树单板层积材的制造工艺和主要性能　ｌ５７　层积材物理力学性能较其他２种效果好。厚单板的物理力学性能低，而单板　的力学性能对层积材的力学性能影响极为显著（Ｗａｎｇ　ｅｔ　ａ１．，２００５）。如图３　～６所示，厚单板增加了单板表面不平度和粗糙度，增大了比表面积，使单位　面积相对涂胶量减少，在胶合时胶层容易出现缺胶而形成裂缝，因此厚单板　生产的板材力学性能较低。在测试时，观察到厚单板层积材经常在单板间撕　裂而破坏如图７。当单板厚度较小时，容易在胶层剪切破坏如图８。在单位　图３不同厚度单板横截面特征　面积涂胶量相同时，单板越薄相对涂胶量越大，胶层的应力越大，受载时容易　Ｆｉｇ．３　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　引起胶层剪切破坏。主要原因是：首先，酚醛胶固化时要释放出水，卸压时，　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　水蒸气突然释放，产生的瞬间冲击使胶层受到破坏；其次，酚醛胶和桉树单　板的热膨胀系数和材料力学性能不同，在降温和受载时容易在胶合界面产生很大、不均匀应力，从而使板材　的性能降低；此外，薄单板相对施胶量大，胶与木材纤维胶合增强了木质纤维的强度，相对而言胶层却是薄　弱环节，因此在做静力弯曲试验时，薄单板层积材会在胶层开裂。　图４　１．７０　ｍｍ厚单板层积材胶合界面　Ｆｉｇ．４　Ｇｌｕｅ　ｌｉｎｅ　ｏｆ　ＬＶＬ　ｗｉｔｈ　１．７０　ｍｍ　ｖｅｎｅｅｒ　图５　３．２５　ｍｍ厚单板层积材胶合界面　Ｆｉｇ．５　Ｇｌｕｅ　ｌｉｎｅ　ｏｆ　ＬＶＬ　ｗｉｔｈ　３．２５　ｍｍ　ｖｅｎｅｅｒ　图６剪切和撕裂破坏的横截面　Ｆｉｇ．６　Ｆｒａｃｔｕｒｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｏｆ　图７单板问撕裂破坏　Ｆｉｇ．７　Ｆｒａｃｔｕｒｅ　Ｓｕｒｆａｃｅ　ｏｆ　图８　胶层剪切破坏　Ｆｉｇ．８　Ｆｒａｃｔｕｒｅ　Ｓｕｒｆａｃｅ　ｏｆ　ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｔｅａｒｉｎｇ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｖｅｎｅｅｒｓ　ｓｈｅａｒｉｎｇ　ｉｎ　ｇｌｕｅ　ｌａｙｅｒｓ　２．４单板层数对按树单板层积材物理力学性能的影响　由表４和图９、１０可以看出：随层积材厚度的增加，　板材的ＭＯＲ和ＭＯＥ都随着减小。当层积材的厚度从９．３１　ｍｍ增加到３８．９４　ｍｍ时，板材的ＭＯＲ和ＭＯＥ分　别减小了约４２％和２４％。对于桉树单板层积材任意层的应变按下式计算（王耀先，２００１）：ｄｅ＝１２ｓ・ｄｙｌｌ　，式　中：ｅ为应变，ｓ为试样跨距中点处的挠度，Ｙ为距层积材中性面的距离。当Ｙ＝ｈｉ２时，此时的ｅ＝６ｓ・ｈ／ｌ　表４单板层数对层积材物理力学性能的影响　Ｔａｂ．４　Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｌａｙｅｒ　ｎｕｍｂｅｒｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｈｙｓｉｃ－ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ＬＶＬ　维普资讯 http://www.cqvip.com 林业科学　４３卷　为层积材表层的应变。随着板材厚度的增大，最外层单板应　变增大，根据最大应变准则，当最外层应变达到极限应变时，　最外层开始破坏，在继续加载时，板材的刚度发生调整，整体　刚度有所下降，但该层的破坏并不意味着整个层积材的破坏，　层积材仍可以承受更大的载荷，直至所有铺层都失效后，整个　构件才算完全破坏。板坯厚度增加，层间剪切应力增大，弯曲　刚度系数减小，强度降低。通过三阶多项式拟合结果可以得　出：弹性模量与层数的回归方程为Ｙ＝一１．６０６　５　＋　６７．５３９ｘ　一１　０３９．９ｘ＋１７　２６２，　为层积材的层数，Ｒ　值为　０．９８１　２；静曲强度与层数的回归方程为Ｙ＝一０．０２６　９ｘ　＋　图９单板层数与静曲强度关系　９　Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｌａｙｅｒ　ｎｕｍｂｅｒｓ　ａｎｄ　ＭＯＲ　１．１５１　７　一１８．３９９　９　＋２１３．２６，Ｒ　值为０．９５１　６。　３结论　热压温度对板材物理力学性能的影响是一个复杂的物理　化学反应过程。在所测试的温度范围内，随着热压温度的升　高，层积材的ＭＯＥ呈增加趋势，当温度从１３０　ｏＣ升到１４０　ｏＣ　时，ＭＯＥ增加了１３％；当温度高于１Ｂｄ　０］　骥基盎　４０　ｏＣ时，ＭＯＥ增速减缓。藿　０ｌ＾Ｉ一　　幕　板材的ＭＯＲ从１３０　ｏＣ到１６０　ｏＣ增幅为２３．５％；当温度从１６０　５　７　９　ｌ１　ｌ３　ｌ５　ｌ７　ｌ９　２ｌ　ｃＩ＝升到１８０　ｏＣ时，ＭＯＲ减小了７．９％。　单板层数Ｔｈｅ　ｌａｙｅｒｎｕｍｂｅｒｓｏｆ咖翻仉ａｙ盯　当单板的厚度从１．７０　ｍｍ增加到３．２５　ｍｍ时，单板的　图１０单板层数与弹性模量关系　ＭＯＲ和ＭＯＥ分别降低了４２％和４４％。单板厚度为３．２５　ｍｍ　Ｆｉｇ．１０　Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｌａｙｅｒ　ｎｕｍｂｅｒｓ　ａｎｄ　ＭＯＥ　的层积材经常在单板间撕裂而破坏，而单板厚度为１．７０　ｍｍ　容易在胶层剪切破坏，厚度为２．２５　ｍｍ的单板生产的桉树单板层积材物理力学性能较其他２种效果好。　随着层数的增加，桉树单板层积材的弹性模量和静曲强度降低，从５层增加到２１层，层积材的ＭＯＲ和　ＭＯＥ分别减小了约４２％和２４％。弹性模量与层数的回归方程为Ｙ＝一１．６０６　５ｘ　＋６７．５３９ｘ　一１　０３９．９ｘ＋　１７　２６２，Ｒ　值为０．９８１　２；静曲强度与层数回归方程为Ｙ＝一０．０２６　９ｘ　＋１．１５１　７ｘ　一１８．３９９　９ｘ＋２１３．２６，Ｒ　值为０．９５１　６，拟合效果较佳。　参　考　文　献　华毓坤．２００２．人造板工艺学．北京：中国林业出版社　黄发荣．２００３．酚醛树脂及其应用．北京：化学工业出版社　江泽慧．２００２．中国林业工程．济南：济南出版社　王耀先．２００１．复合材料结构设计．北京：化学工业出版社　殷亚方，姜笑梅，吕建雄，等．２００１．我国桉树人工林资源和木材利用现状．木材工业，５（５）：３—５　余养伦，任丁华，周　月，等．２００６．尾叶桉单板胶合性能的初步研究，林产工业，３３（４）：２０—２３　赵荣军．２００２．桉树人工林木材居室环境学特征及木材性质与加工工艺对胶合板质量影响的研究．中国林业科学研究院博士后研究报告　Ａｙｄｉｎ　Ｓ　Ｃ，Ｃｏｌａｋｏｇｌｕ　Ｇ，Ｓａｌｉｈ　Ｅ．２００４．Ａ　ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ　ｓｔｕｄｙ　Ｏｒ／ｓｏｍｅ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ａｎｄ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆｌａｍｉｎａｔｅｄ　ｖｅｎｅｅｒｌｕｍｂｅｒ（ＬＶＬ）ｐｒｏｄｕｃｅｄｆｒｏｍ　Ｂｅｅｃｈ　ｎａｄ　Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ．Ｈｏｌｚ　Ｒｏｈ　Ｗｅｒｋｓｔｏｆｆ，６２：２１８—２２０　Ｂａｌｄｗｉｎ　Ｒ　Ｆ．１９９５．Ｐｌｙｗｏｏｄ　ａｎｄ　ｖｅｎｅｅｒ－ｂａｓｅｄ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　ｐｒａｃｔｉｃｅｓ（ｗｏｏｄ　ｔｃｅｈｎｏｌｏｇｙ　ｂｏｏｋｓ　ｓｅｒ）．ＭｉＵｅｒ　Ｆｒｅｅｍａｎ，Ｓａｎ　Ｆｒｎａｃｉｓｃｏ　Ｆａｂｒｉｃｉｏ　Ｍ　Ｄ，Ｆｒａｎｃｉｃｓｏ　Ａ　Ｒ．２００４．Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ　ｃａｓｔｏｒ　ｏｉｌ—ｂａｓｅｄ　ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ　ａｄｈｅｓｉｖｅ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｌｗｙｏｏｄ．Ｍａｔｅｆｉｌａｓ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，７（３）：４１３—４２０　Ｇｅｎ　Ｔ　Ｒ．１９９９．Ｗｏｏｄ　ｈａｎｄｂｏｏｋ　ｗｏｏｄ　ａｓ　ａｎ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉ１ａ．Ｕ　Ｓ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｆｏｒｅｓｔ　Ｓｅｒｖｉｃｅ，Ｆｏｒｅｓｔ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　Ｊｅｓｓｉｃａ　Ｌ．２００３．Ｉｍｐｏｒｔｉｎｇ　ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ—ｔｈｅ　ｐｌｗｙｏｏｄ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ．Ｉｄｏｎｅｓｉａ　Ｒｅｐｏｒｔ，１４３—１４７　Ｋａｍａｌａ　Ｂ　Ｓ，Ｋｕｍａｒ　Ｐ，Ｒａｏ　ＲＶ，ｅｔ　ａ１．１９９９．Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｔｅｓｔ　ｏｆ　ｌａｍｉｎａｔｅｄ　ｖｅｎｅｅｒ　ｌｕｍｂｅｒ（Ｉ｜ＶＬ）ｆｒｏｍ　ｒｕｂｂｅｒ　ｗｏｏｄ　ｆｏｒ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ａｎｄ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｈｏｌｚ　Ｒｏｈ—Ｗｅｒｋ—ｓｔｏｆｆ，５７：１１４—１１６　Ｍａｔｈｉｅｕ　Ｋ，Ｃａｒｒｉｃｋ　Ｊ，Ｍａｒｏｓｓｚｅｋｙ　Ｍ．２００４．Ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｃｌｅａｖａｇｅ　ｆｒａｃｔｕｒｅ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｏｆ　ｈａｒｄｗｏｏｄ　ｌａｍｉｎａｔｄｅ　ｖｅｎｅｅｒ　ｌｕｍｂｅｒ．Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ＆Ｆｒａｃｔｕｒｅ　（ＳＩＦ２００４）：１—７　Ｏｚａｒｓｋａ　Ｂ．ｉ９９９．Ａ　ｒｅｖｉｅｗ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈａｒｄｗｏｏｄｓ　ｆｏｒ　ＬＶＬ．Ｗｏｏｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，３３（４）：３４ｌ一３５１　Ｔｕｍｂｕｌｌ　Ｊ　Ｗ．１９９１．Ｆｕｔｕｒｅ　ＵＳｅ　ｏｆ　Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ　ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｉｅｓ　ａｎｄ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ．Ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ　ｆｏｒｅｓｔｒｙ．Ｔｈｅ　ｒｏｌｅ　ｏｆ　Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ．ＩＵＦＲＯ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，Ｄｕｒｂａｎ，Ｓｏｕｔｈ　Ａｆｒｉｃａ　Ｗａｎｇ　Ｂ　Ｊ，Ｄａｉ　Ｃ　Ｐ．２００５．Ｈｏｔ—ｐｒｅｓｓｉｎｇ　ｓｔｒｅｓｓ　ｇｒａｄｅｄ　ａｓｐｅｎ　ｖｅｎｅｅｒ　ｆｏｒ　ｌａｍｉｎａｔｄｅ　ｖｅｎｅｅｒ　ｌｕｍｂｅｒ．Ｈｏｌ￣ｏｒｓｃｈｕｎｇ，５９：１０—１７　（责任编辑石红青）