膠合板及其物理力學(xué)性能.ppt

第一章 膠合板及其物理力學(xué)性能,天然木材的特點(diǎn) 木材具有強(qiáng)重比大、易于加工、紋理美觀、有一定彈性和韌性、隔音隔熱性能較好 各向異性、輻面小、吸濕性、節(jié)子等缺陷， 為此，人們開發(fā)出了包括膠合板在內(nèi)的多種人造板，來彌補(bǔ)天然木材的不足。,本章主要內(nèi)容,第一節(jié) 膠合板及其分類 第二節(jié) 膠合板的構(gòu)成原則 第三節(jié) 膠合板的物理力學(xué)性能 第四節(jié) 膠合板的生產(chǎn)過程,第一節(jié) 膠合板及其分類,1、概念 膠合板是由不同紋理方向排列的三層或多層單板（一般為奇數(shù)層）單板通過膠粘劑膠合而成的層積材料。通常相鄰層纖維方向相互垂直,2、膠合板的需求量,1981年膠合板的需求量為60萬M3 1991年膠合板的需求量為249.4萬M3 1994年膠合板的需求量為449.5萬M3 1995年膠合板的需求量超過900萬M3。 自1992年國家每年進(jìn)口膠合板量超過200萬M 3，印度尼西亞、馬來西亞、韓國、新加坡、美國、 柬埔寨等,3、膠合板的生產(chǎn)量,1977年膠合板的生產(chǎn)量為20萬M3 1987年膠合板的生產(chǎn)量為77.6.萬M3 1997年膠合板的生產(chǎn)量為758.45萬M3 ,僅次于美國、印尼，成為世界上第三大膠合板生產(chǎn)國。 1998年膠合板的生產(chǎn)量為446.52萬M3 1999年膠合板的生產(chǎn)量為727.64萬M3 膠合板產(chǎn)量交破1000萬m3，達(dá)1135萬M3,4、膠合板的應(yīng)用,建筑裝修，約占總量的50%以上。 家具制造，約占總量的40%以上，且成下降趨勢。工業(yè)生產(chǎn)中使用，如包裝、車船制造、家電制造和生產(chǎn)維修等。,相關(guān)概念及分類,1結(jié)構(gòu)： 最外層的單板稱為表板 表板應(yīng)緊面朝外 正面的又稱為面板 反面的稱為背板。 內(nèi)部的單板稱為芯板或中板。,表層outer ply指膠合板的表層單板。 面板face膠合板外觀質(zhì)量較好的那個(gè)表板。 背面back相對于面板的另一側(cè)表板。 中心層central ply膠合板的中心層，其它各層對稱配置在它的兩側(cè)。,芯板cross band，lateral ply 紋理方向與表板紋理垂直的內(nèi)層單位。 長中板centres，longitudinal ply 紋理方向與表板紋理平行的內(nèi)層單板。 板芯core 夾芯膠板或復(fù)合膠合板的中心層。通常其厚度大于其它各層。,2分類 Plywood-Classification,按用途分； a.普通膠合板plywood for general use b.特種膠合板special plywood 按板的結(jié)構(gòu)分: a.膠合板; b.夾心膠合板; c.復(fù)合膠合板。,Plywood-Classification,等級：一般通過目測膠合板上的允許缺陷來判定其等級。等級取決于允許的材質(zhì)缺陷、加工缺陷，以及對拼接的要求等。 普通分成四個(gè)等級：特等、一等、二等、三等 一、二、三等為普通膠合板主要等級 特等 適用于作高級建筑裝飾、高級家具及其它特殊需要的制品,一等 適用于作較高級建筑裝飾、高中級家具、各種電器外殼等制品； 二等 適用于作家具，普通建筑、車輛、船舶等裝修 三等 適用于低級建筑裝修及包裝材料等。 以上四個(gè)等級的面板應(yīng)砂(刮)光，特殊需要者可不砂(刮)光或兩面砂(刮)光,Plywood-Classification,按膠粘性能分； a.室外用膠合板； b.室內(nèi)用膠合板。 按表面加工分； a.砂光膠合板；b.刮光膠合板；c .貼面膠合板；d.預(yù)飾面膠合板,Plywood-Classification,按處理情況分 a.未處理過的膠合板； b.處理過的膠合板(如浸漬防腐劑)。 按形狀分 a.平面膠合板； b.成型膠合板。,一普通膠合板,1.按樹種分 闊葉材膠合板與針葉材膠合板 2.按耐水性分： 類膠合板NQF耐氣候、耐沸水膠合板 具有耐久、機(jī)時(shí)煮沸或蒸汽處理和抗菌等性能。主要用于室外 由PF樹脂或其它性能相當(dāng)?shù)哪z粘劑膠合而成。,類膠合板NS耐水膠合板,能在冷水中浸漬，能經(jīng)受短時(shí)間熱水浸漬，并具有抗菌性能，但不耐煮沸。由UF樹脂或其它性能相當(dāng)?shù)哪z粘劑膠合而成。 類膠合板BC耐潮膠合板 適于室內(nèi)常態(tài)使用，由低樹脂含量的UF樹脂、血膠或其它性能相當(dāng)?shù)哪z粘劑膠合而成,類膠合板BNC不耐潮膠合板 以豆膠作為膠粘劑適于室內(nèi)常態(tài)使用。目前主要應(yīng)用的是類、類膠合板。,二特種膠合板,1細(xì)木工板 blockboard 結(jié)構(gòu)：由窄木條作為芯板，上下各組合兩張紋理相互垂直的單板膠合而成。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、工藝簡單、強(qiáng)度較高等 應(yīng)用：建筑、室內(nèi)裝飾、家具制造等,2空芯板,結(jié)構(gòu)：實(shí)木條作為框架，中間以蜂窩狀cellular board 、方格狀等形狀的芯層材料，最后上下各組合兩張紋理相互垂直的單板膠合而成。,3裝飾膠合板 decorative plywood,在普通膠合板表面用刨制薄木、三聚氫胺裝飾板及金屬板、各種裝飾紙等進(jìn)行覆面裝飾，或者在普通膠合板表面印刷各種天然紋理來進(jìn)行裝飾。 此外，還可以在表面鉆孔、開槽、壓花等處理，以增加立體裝飾的效果。,4塑化膠合板,將每一層單板都涂上PF樹脂，在較高的壓力下，熱壓而成的一種膠合板。因其表面有固化的樹脂層，可以防止水分滲透，且強(qiáng)度較高，可以在高濕的環(huán)境中使用。,5木材層積塑料,由浸過PF樹脂膠的單板，在高溫高壓下制成。具有較高的強(qiáng)度、電氣絕緣性能、耐水性。又稱層壓板。,6異形膠合板,根據(jù)制品的要求，在模具內(nèi)直接將板坯膠合壓制成曲面形狀的膠合板,7防火、防水、防蟲膠合板,在制品中加入 防火劑(硫酸銨等)flame-retardant p1ywood 防腐劑（五氯苯酚等）preservative treated plywood 防蟲劑（硼酸、硼砂）等 從而使制品具有特定的性能。,第二節(jié) 膠合板的構(gòu)成原則,一對稱原則 對稱中心兩側(cè)的單板，在樹種、厚度、層數(shù)、制造方法、含水率等方面均相互對稱。 =E. -應(yīng)力(Pa) E-彈性模量(Pa,與單板的樹種、含水率有關(guān)) -應(yīng)變，（與單板的樹種、纖維方向有關(guān)）,二奇數(shù)層原則,膠合板結(jié)構(gòu)是相鄰層纖維方向相互垂直，而且又要符合對稱原則，因此它的層數(shù)基本上都是奇數(shù)層。 剪應(yīng)力最大值在對稱中心平面上,在實(shí)際生產(chǎn)中也存在偶數(shù)層的膠合板，其實(shí)可以看作是一張厚芯板的三層膠合板。這種膠合板雖然為偶數(shù)層，但仍符合對稱原則。 不足之處是最大剪應(yīng)力分布在膠層上，要求膠粘劑的質(zhì)量較好。一般最好不用在彎曲變形較大，受應(yīng)力較大的場合。,第三節(jié) 膠合板的物理力學(xué)性能,一物理性能 1密度 比所構(gòu)成的單板的平均密度大，因?yàn)閱伟宓氖┠z及熱壓體積減小。 實(shí)際密度單板的平均密度膠合板密度的增加值,單板的平均密度單板層數(shù)膠合板的總厚度求出密度的增加量。 一般單板越薄、層數(shù)越多的膠合板，其密度的增加值就越大，從而使膠合板的密度越大。,2吸濕性與吸水性,1）平衡含水率 將木質(zhì)材料長期放置在大氣中，達(dá)到與所處環(huán)境溫濕度相適應(yīng)的穩(wěn)定水率，即為當(dāng)?shù)氐钠胶夂省?當(dāng)膠合板的含水率比所處環(huán)境的平衡含水率偏低時(shí)，即會吸收空氣中的水分，即吸濕。,2）影響吸濕速度的因素,外界的溫濕度、膠合板的厚度、膠粘劑的種類等。 吸水性和吸濕性一樣，具有同樣的規(guī)律和傾向。,3干縮和濕脹,木材在纖維飽和點(diǎn)以下發(fā)生干燥或吸濕的時(shí)候，隨著含水率的變化，膠合板會發(fā)生相應(yīng)的干縮和濕脹。 變形量存在各向異性，即軸向徑向弦向。 因膠合板相鄰層的單板纖維方向相互垂直，其發(fā)生干縮和濕脹時(shí)，相鄰層會相互抑制，從而使其變形量得到有效的,二熱學(xué)性能,1比熱 木材的比熱大于金屬，平均值為0.327。膠合板雖然應(yīng)考慮膠層和熱壓而密實(shí)的影響，但一般仍采用同樣的數(shù)值。 熱膨脹主要是由于水分的吸收與散失而引起的。對方材而言纖維方向與纖維垂直方向的膨脹系數(shù)是不同的。一般為10:1，對膠合板而言，由于其配坯的影響，實(shí)際上可近似認(rèn)為是纖維方向的數(shù)值。,2導(dǎo)熱性,木材是一種多孔性材料，是一種良好的保溫材料。一般來講，密度越大，內(nèi)部的孔隙就越少，導(dǎo)熱系數(shù)就越大。 木材纖維方向的導(dǎo)熱系數(shù)是纖維垂直方向的2倍。 導(dǎo)熱系數(shù)隨著絕對溫度的增加而增加。 導(dǎo)熱系數(shù)隨著含水率的增加而增加。參考公式18,三力學(xué)性能,一般性知識： 針葉材的膠合板的力學(xué)性能一般比闊葉材的膠合板的力學(xué)性能要差一些。 多層薄板膠合的效果比少層厚板的膠合效果好 優(yōu)質(zhì)、防水性好的膠粘劑膠合的膠合板力學(xué)性能要好一些。PFUF豆膠等。,膠合板的力學(xué)性能指標(biāo),1、量具和儀器 游標(biāo)卡尺，分度的讀數(shù)精度為0.01g。 恒溫水浴鍋，30100。 拉力試驗(yàn)機(jī)，載荷讀數(shù)精度為5N 空氣對流干燥箱，箱內(nèi)各點(diǎn)溫度能保持633,2膠合強(qiáng)度,膠合強(qiáng)度（膠層抗剪強(qiáng)度）是膠合質(zhì)量的重要標(biāo)志。所有膠合產(chǎn)品都要測定其膠合強(qiáng)度，MPa，根據(jù)膠合板的類型不同，國標(biāo)中有相應(yīng)的規(guī)定。 1）類膠合板：在沸水中煮4h，然后在633度的烘箱中干燥20h，再在沸水中煮4h，取出在室溫下冷卻10min,注：工廠生產(chǎn)中允許采用3h煮沸的快速檢驗(yàn)方法，測得的結(jié)果乘以系數(shù)0.9作為產(chǎn)品檢驗(yàn)的膠合強(qiáng)度值 但遇有供求雙方爭議需求對類膠合板進(jìn)行復(fù)驗(yàn)時(shí)，仍以28h煮烘循環(huán)法作為促裁方法。,2）類膠合板,在633度的溫水中浸泡3h，取出在室溫下冷卻10min。 工廠生產(chǎn)中允許采用633、浸漬1h的快速檢驗(yàn)方法，測得的結(jié)果乘以系數(shù)0.82作為產(chǎn)品檢驗(yàn)的膠合強(qiáng)度值 遇有供需雙方爭議需對類膠合板進(jìn)行復(fù)驗(yàn)時(shí)，仍以3h熱水浸漬法作為仲裁方法,3）類膠合板,在303度的溫水中浸泡2h，然后在633度的烘箱中干燥1h，取出在室溫下冷卻10min。,4）類膠合板：含水率符合要求的試件在常態(tài)下測定其膠合強(qiáng)度 注：試件含水率應(yīng)控制在8%12% 膠合強(qiáng)度的計(jì)算公式：SP/(AB) S-試件的膠合強(qiáng)度（MPa） P-試件的破壞載荷（N） A-試件斷面的實(shí)際寬度（mm） B-試件斷面的實(shí)際長度（mm）,3、計(jì)算的系數(shù),確定厚芯單板結(jié)構(gòu)的膠合強(qiáng)度換算系數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)單板的名義厚度 不同厚度比的膠合強(qiáng)度數(shù)值 芯板和表板的厚度之比系數(shù) 1.50不足2.00 2.00不足2.50 2.50以上 1.2 1.4 1.6,4、膠合強(qiáng)度指標(biāo)值,膠合板樹種 類別 膠合強(qiáng)度 1、2類 3、4類 椴木,楊木,擬赤楊 0.70 0.70 水曲柳,荷木,楓香,械木,榆木,柞木 0.80 樺 木 1.00 馬尾松、云南松、落葉松、云杉 0.80,5膠合板的強(qiáng)重比,即強(qiáng)度與密度之比。對于建筑構(gòu)件、運(yùn)動構(gòu)件等來說，是一個(gè)重要的指標(biāo)。 膠合板也具有一定的各向異性，不同于金屬。其強(qiáng)重比等于順紋的拉伸（或壓縮）強(qiáng)度加上橫紋的拉伸（或壓縮）強(qiáng)度再與其密度之比。,K(+)/ 式中： K-強(qiáng)重比 -密度 -順紋的拉伸（或壓縮）強(qiáng)度 -橫紋的拉伸（或壓縮）強(qiáng)度,第四節(jié) 膠合板的生產(chǎn)過程,一膠合板的生產(chǎn)方法 主要有濕熱法、干冷法、干熱法。 干與濕指的是單板是干燥后的單板，還是濕單板；冷與熱指的是冷壓還是熱壓。,1.濕熱法：,旋制單板不經(jīng)干燥，直接涂膠熱壓。主要用血膠。這種單板含水率高，內(nèi)應(yīng)力大，易翹曲，由于膠種的變化，現(xiàn)在很少采用。,2.干冷法：,單板干燥后涂膠，冷壓，過去豆膠常用此法，較適合小型工廠，不過目前已較少采用。,3.干熱法：,單板干燥后涂膠，熱壓，幾乎所有的膠粘劑都可彩此法。目前基本上都是采用這種方法。,二膠合板制造的主要工序,生產(chǎn)過程可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)?shù)膭h減。 原木劃線及橫鋸熱處理剝皮定中心及旋切碎單板挑選及剪裁濕單板剪裁單板干燥干單板剪裁及分選干單板修補(bǔ)加工,單板涂膠涂膠單板干燥配坯預(yù)壓加壓膠合膠合板冷卻膠合板干燥裁邊膠合板表面加工分等和修理膠合板包裝 信陽木工機(jī)械資料,本章小結(jié),第一節(jié) 膠合板及其分類 第二節(jié) 膠合板的構(gòu)成原則 第三節(jié) 膠合板的物理力學(xué)性能 第四節(jié) 膠合板的生產(chǎn)過程,T1-3,T1-4,5,6,T1-7,