第一章 膠合板及其物理力學(xué)性能

第一章膠合板及其物理力學(xué)性能第1頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月本章主要內(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2頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(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

第3頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月2、膠合板的需求量1981年膠合板的需求量為60萬M31991年膠合板的需求量為249.4萬M31994年膠合板的需求量為449.5萬M31995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M3，印度尼西亞、馬來西亞、韓國、新加坡、美國、柬埔寨等第4頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月3、膠合板的生產(chǎn)量1977年膠合板的生產(chǎn)量為20萬M31987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

第5頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月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。第6頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月相關(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。第7頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月表層outerply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centralply膠合板的中心層，其它各層對稱配置在它的兩側(cè)。第8頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月芯板crossband，lateralply紋理方向與表板紋理垂直的內(nèi)層單位。長中板centres，longitudinalply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。第9頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月2．分類

Plywood-Classification

按用途分；a.普通膠合板plywoodforgeneraluse

b.特種膠合板specialplywood

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。第10頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月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第11頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月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)光第12頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月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)飾面膠合板第13頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月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。第14頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月一．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：Ⅰ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。

第15頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月Ⅱ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。Ⅲ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粘劑膠合而成第16頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月Ⅳ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Ⅰ類、Ⅱ類膠合板。

第17頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月二．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

第18頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月2．空芯板結(jié)構(gòu)：實(shí)木條作為框架，中間以蜂窩狀cellularboard、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。第19頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月3．裝飾膠合板

decorativeplywood

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。

第20頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月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。第21頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月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。第22頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月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第23頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月7．防火、防水、防蟲膠合板在制品中加入防火劑(硫酸銨等)flame-retardantp1ywood

防腐劑（五氯苯酚等）preservativetreatedplywood

防蟲劑（硼酸、硼砂）等從而使制品具有特定的性能。

第24頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(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。σ=E.εσ-應(yīng)力(Pa)E-彈性模量(Pa,與單板的樹種、含水率有關(guān))ε-應(yīng)變，（與單板的樹種、纖維方向有關(guān)）第25頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月二．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第26頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月在實(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27頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(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第28頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月單板的平均密度－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。第29頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月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?。?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。

第30頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月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。

第31頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月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

第32頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月二．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。第33頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月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1－8第34頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月三．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。PF＞UF＞豆膠等。

第35頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月膠合板的力學(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，30～100℃。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63±3℃

第36頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月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）Ⅰ類膠合板：在沸水中煮4h，然后在63±3度的烘箱中干燥20h，再在沸水中煮4h，取出在室溫下冷卻10min第37頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月注：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Ⅰ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。第38頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月2）Ⅱ類膠合板在63±3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63±3℃、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Ⅱ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第39頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月3）Ⅲ類膠合板在30±3度的溫水中浸泡2h，然后在63＋－3度的烘箱中干燥1h，取出在室溫下冷卻10min。第40頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月4）Ⅳ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：S＝P/(A·B)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）

第41頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月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2.002.00～不足2.502.50以上

1.21.41.6第42頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月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第43頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月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。第44頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月K＝(σ∥+σ⊥)/γ式中：K---強(qiáng)重比γ---密度σ∥---順紋的拉伸（或壓縮）強(qiáng)度σ⊥---橫紋的拉伸（或壓縮）強(qiáng)度第45頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(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