胶合板及其物理力学性能.ppt

第一章 胶合板及其物理力学性能,天然木材的特点 木材具有强重比大、易于加工、纹理美观、有一定弹性和韧性、隔音隔热性能较好 各向异性、辐面小、吸湿性、节子等缺陷， 为此，人们开发出了包括胶合板在内的多种人造板，来弥补天然木材的不足。,本章主要内容,第一节 胶合板及其分类 第二节 胶合板的构成原则 第三节 胶合板的物理力学性能 第四节 胶合板的生产过程,第一节 胶合板及其分类,1、概念 胶合板是由不同纹理方向排列的三层或多层单板（一般为奇数层）单板通过胶粘剂胶合而成的层积材料。通常相邻层纤维方向相互垂直,2、胶合板的需求量,1981年胶合板的需求量为60万M3 1991年胶合板的需求量为249.4万M3 1994年胶合板的需求量为449.5万M3 1995年胶合板的需求量超过900万M3。 自1992年国家每年进口胶合板量超过200万M 3，印度尼西亚、马来西亚、韩国、新加坡、美国、 柬埔寨等,3、胶合板的生产量,1977年胶合板的生产量为20万M3 1987年胶合板的生产量为77.6.万M3 1997年胶合板的生产量为758.45万M3 ,仅次于美国、印尼，成为世界上第三大胶合板生产国。 1998年胶合板的生产量为446.52万M3 1999年胶合板的生产量为727.64万M3 胶合板产量交破1000万m3，达1135万M3,4、胶合板的应用,建筑装修，约占总量的50%以上。 家具制造，约占总量的40%以上，且成下降趋势。工业生产中使用，如包装、车船制造、家电制造和生产维修等。,相关概念及分类,1结构： 最外层的单板称为表板 表板应紧面朝外 正面的又称为面板 反面的称为背板。 内部的单板称为芯板或中板。,表层outer ply指胶合板的表层单板。 面板face胶合板外观质量较好的那个表板。 背面back相对于面板的另一侧表板。 中心层central ply胶合板的中心层，其它各层对称配置在它的两侧。,芯板cross band，lateral ply 纹理方向与表板纹理垂直的内层单位。 长中板centres，longitudinal ply 纹理方向与表板纹理平行的内层单板。 板芯core 夹芯胶板或复合胶合板的中心层。通常其厚度大于其它各层。,2分类 Plywood-Classification,按用途分； a.普通胶合板plywood for general use b.特种胶合板special plywood 按板的结构分: a.胶合板; b.夹心胶合板; c.复合胶合板。,Plywood-Classification,等级：一般通过目测胶合板上的允许缺陷来判定其等级。等级取决于允许的材质缺陷、加工缺陷，以及对拼接的要求等。 普通分成四个等级：特等、一等、二等、三等 一、二、三等为普通胶合板主要等级 特等 适用于作高级建筑装饰、高级家具及其它特殊需要的制品,一等 适用于作较高级建筑装饰、高中级家具、各种电器外壳等制品； 二等 适用于作家具，普通建筑、车辆、船舶等装修 三等 适用于低级建筑装修及包装材料等。 以上四个等级的面板应砂(刮)光，特殊需要者可不砂(刮)光或两面砂(刮)光,Plywood-Classification,按胶粘性能分； a.室外用胶合板； b.室内用胶合板。 按表面加工分； a.砂光胶合板；b.刮光胶合板；c .贴面胶合板；d.预饰面胶合板,Plywood-Classification,按处理情况分 a.未处理过的胶合板； b.处理过的胶合板(如浸渍防腐剂)。 按形状分 a.平面胶合板； b.成型胶合板。,一普通胶合板,1.按树种分 阔叶材胶合板与针叶材胶合板 2.按耐水性分： 类胶合板NQF耐气候、耐沸水胶合板 具有耐久、机时煮沸或蒸汽处理和抗菌等性能。主要用于室外 由PF树脂或其它性能相当的胶粘剂胶合而成。,类胶合板NS耐水胶合板,能在冷水中浸渍，能经受短时间热水浸渍，并具有抗菌性能，但不耐煮沸。由UF树脂或其它性能相当的胶粘剂胶合而成。 类胶合板BC耐潮胶合板 适于室内常态使用，由低树脂含量的UF树脂、血胶或其它性能相当的胶粘剂胶合而成,类胶合板BNC不耐潮胶合板 以豆胶作为胶粘剂适于室内常态使用。目前主要应用的是类、类胶合板。,二特种胶合板,1细木工板 blockboard 结构：由窄木条作为芯板，上下各组合两张纹理相互垂直的单板胶合而成。 特点：结构稳定、工艺简单、强度较高等 应用：建筑、室内装饰、家具制造等,2空芯板,结构：实木条作为框架，中间以蜂窝状cellular board 、方格状等形状的芯层材料，最后上下各组合两张纹理相互垂直的单板胶合而成。,3装饰胶合板 decorative plywood,在普通胶合板表面用刨制薄木、三聚氢胺装饰板及金属板、各种装饰纸等进行覆面装饰，或者在普通胶合板表面印刷各种天然纹理来进行装饰。 此外，还可以在表面钻孔、开槽、压花等处理，以增加立体装饰的效果。,4塑化胶合板,将每一层单板都涂上PF树脂，在较高的压力下，热压而成的一种胶合板。因其表面有固化的树脂层，可以防止水分渗透，且强度较高，可以在高湿的环境中使用。,5木材层积塑料,由浸过PF树脂胶的单板，在高温高压下制成。具有较高的强度、电气绝缘性能、耐水性。又称层压板。,6异形胶合板,根据制品的要求，在模具内直接将板坯胶合压制成曲面形状的胶合板,7防火、防水、防虫胶合板,在制品中加入 防火剂(硫酸铵等)flame-retardant p1ywood 防腐剂（五氯苯酚等）preservative treated plywood 防虫剂（硼酸、硼砂）等 从而使制品具有特定的性能。,第二节 胶合板的构成原则,一对称原则 对称中心两侧的单板，在树种、厚度、层数、制造方法、含水率等方面均相互对称。 =E. -应力(Pa) E-弹性模量(Pa,与单板的树种、含水率有关) -应变，（与单板的树种、纤维方向有关）,二奇数层原则,胶合板结构是相邻层纤维方向相互垂直，而且又要符合对称原则，因此它的层数基本上都是奇数层。 剪应力最大值在对称中心平面上,在实际生产中也存在偶数层的胶合板，其实可以看作是一张厚芯板的三层胶合板。这种胶合板虽然为偶数层，但仍符合对称原则。 不足之处是最大剪应力分布在胶层上，要求胶粘剂的质量较好。一般最好不用在弯曲变形较大，受应力较大的场合。,第三节 胶合板的物理力学性能,一物理性能 1密度 比所构成的单板的平均密度大，因为单板的施胶及热压体积减小。 实际密度单板的平均密度胶合板密度的增加值,单板的平均密度单板层数胶合板的总厚度求出密度的增加量。 一般单板越薄、层数越多的胶合板，其密度的增加值就越大，从而使胶合板的密度越大。,2吸湿性与吸水性,1）平衡含水率 将木质材料长期放置在大气中，达到与所处环境温湿度相适应的稳定水率，即为当地的平衡含水率。 当胶合板的含水率比所处环境的平衡含水率偏低时，即会吸收空气中的水分，即吸湿。,2）影响吸湿速度的因素,外界的温湿度、胶合板的厚度、胶粘剂的种类等。 吸水性和吸湿性一样，具有同样的规律和倾向。,3干缩和湿胀,木材在纤维饱和点以下发生干燥或吸湿的时候，随着含水率的变化，胶合板会发生相应的干缩和湿胀。 变形量存在各向异性，即轴向径向弦向。 因胶合板相邻层的单板纤维方向相互垂直，其发生干缩和湿胀时，相邻层会相互抑制，从而使其变形量得到有效的,二热学性能,1比热 木材的比热大于金属，平均值为0.327。胶合板虽然应考虑胶层和热压而密实的影响，但一般仍采用同样的数值。 热膨胀主要是由于水分的吸收与散失而引起的。对方材而言纤维方向与纤维垂直方向的膨胀系数是不同的。一般为10:1，对胶合板而言，由于其配坯的影响，实际上可近似认为是纤维方向的数值。,2导热性,木材是一种多孔性材料，是一种良好的保温材料。一般来讲，密度越大，内部的孔隙就越少，导热系数就越大。 木材纤维方向的导热系数是纤维垂直方向的2倍。 导热系数随着绝对温度的增加而增加。 导热系数随着含水率的增加而增加。参考公式18,三力学性能,一般性知识： 针叶材的胶合板的力学性能一般比阔叶材的胶合板的力学性能要差一些。 多层薄板胶合的效果比少层厚板的胶合效果好 优质、防水性好的胶粘剂胶合的胶合板力学性能要好一些。PFUF豆胶等。,胶合板的力学性能指标,1、量具和仪器 游标卡尺，分度的读数精度为0.01g。 恒温水浴锅，30100。 拉力试验机，载荷读数精度为5N 空气对流干燥箱，箱内各点温度能保持633,2胶合强度,胶合强度（胶层抗剪强度）是胶合质量的重要标志。所有胶合产品都要测定其胶合强度，MPa，根据胶合板的类型不同，国标中有相应的规定。 1）类胶合板：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，取出在室温下冷却10min,注：工厂生产中允许采用3h煮沸的快速检验方法，测得的结果乘以系数0.9作为产品检验的胶合强度值 但遇有供求双方争议需求对类胶合板进行复验时，仍以28h煮烘循环法作为促裁方法。,2）类胶合板,在633度的温水中浸泡3h，取出在室温下冷却10min。 工厂生产中允许采用633、浸渍1h的快速检验方法，测得的结果乘以系数0.82作为产品检验的胶合强度值 遇有供需双方争议需对类胶合板进行复验时，仍以3h热水浸渍法作为仲裁方法,3）类胶合板,在303度的温水中浸泡2h，然后在633度的烘箱中干燥1h，取出在室温下冷却10min。,4）类胶合板：含水率符合要求的试件在常态下测定其胶合强度 注：试件含水率应控制在8%12% 胶合强度的计算公式：SP/(AB) S-试件的胶合强度（MPa） P-试件的破坏载荷（N） A-试件断面的实际宽度（mm） B-试件断面的实际长度（mm）,3、计算的系数,确定厚芯单板结构的胶合强度换算系数时，应根据单板的名义厚度 不同厚度比的胶合强度数值 芯板和表板的厚度之比系数 1.50不足2.00 2.00不足2.50 2.50以上 1.2 1.4 1.6,4、胶合强度指标值,胶合板树种 类别 胶合强度 1、2类 3、4类 椴木,杨木,拟赤杨 0.70 0.70 水曲柳,荷木,枫香,械木,榆木,柞木 0.80 桦 木 1.00 马尾松、云南松、落叶松、云杉 0.80,5胶合板的强重比,即强度与密度之比。对于建筑构件、运动构件等来说，是一个重要的指标。 胶合板也具有一定的各向异性，不同于金属。其强重比等于顺纹的拉伸（或压缩）强度加上横纹的拉伸（或压缩）强度再与其密度之比。,K(+)/ 式中： K-强重比 -密度 -顺纹的拉伸（或压缩）强度 -横纹的拉伸（或压缩）强度,第四节 胶合板的生产过程,一胶合板的生产方法 主要有湿热法、干冷法、干热法。 干与湿指的是单板是干燥后的单板，还是湿单板；冷与热指的是冷压还是热压。,1.湿热法：,旋制单板不经干燥，直接涂胶热压。主要用血胶。这种单板含水率高，内应力大，易翘曲，由于胶种的变化，现在很少采用。,2.干冷法：,单板干燥后涂胶，冷压，过去豆胶常用此法，较适合小型工厂，不过目前已较少采用。,3.干热法：,单板干燥后涂胶，热压，几乎