全 文 ：第 v{卷 第 x期
u s s u年 | 月
林 业 科 学
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≥¨ ³qou s s u
刨花板的厚度膨胀率平行性现象
顾继友 高振华 谭海彦 李治国
k东北林业大学材料科学与工程学院 哈尔滨 txsswsl
摘 要 } 本文利用落叶松刨花和自制的异氰酸酯胶粘剂 o通过正交重复实验研究了刨花板制造工艺参数中的
密度 !热压温度 !热压时间 !刨花含水率 !施胶量和施蜡量对/ uw «吸水厚度膨胀率0与/不可逆厚度膨胀率0差的
影响 o同时通过单因素重复实验对刨花板制造常用的胶种和刨花种类对厚度膨胀率差也进行了研究 ∀结果表
明 o在上述热压参数中 o只有板的密度和刨花种类是影响刨花板/厚度膨胀率平行性0规律的显著性因素 ~结合和
分析部分学者的实验结果发现 o刨花形态和刨花预处理也是影响刨花板/厚度膨胀率平行性0规律的显著因素 ∀
研究表明前者对刨花板/厚度膨胀率平行性0规律影响的实质是不同密度刨花板在 uw «的吸湿膨胀的速率与程
度差异所致 o后者则是由于这些因素影响了木材的吸湿膨胀特性所致 ∀
关键词 } 刨花板 o厚度方向变形 o厚度膨胀率平行性 o厚度膨胀率
收稿日期 }usss2st2uw ∀
ΤΗΕ ΠΗΕΝΟΜΕΝΟΝ ΟΦ ΤΗΕ ΤΗΙΧΚΝΕΣΣ Σ ΩΕΛΛΙΝΓ ΠΑΡΑΛΛΕΛΙΤΨ
ΙΝ ΠΑΡΤΙΧΛΕΒΟΑΡ∆
Š∏¬¼²∏ Š¤² «¨ ±«∏¤ פ± ‹¤¬¼¤± ¬«¬ª∏²
k Ματεριαλσ Σχιενχε ανδ Ενγινεερινγ Χολλεγε o Νορτηεαστ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Ηαρβινtxsswsl
Αβστραχτ} ׫¬¶³¤³¨µ∏¶¨§ ¤¯µ¦«³¤µ·¬¦¯¨ ¤±§¶¨ ©¯2°¤§¨ ¬¶²¦¼¤±¤·¨ µ¨¶¬±o¶·∏§¬¨§·«¤·«²º ·«¨ ©¤¦·²µ¶²©³¤µ·¬¦¯¨ ¥²¤µ§
°¤±∏©¤¦·∏µ¬±ªoº«¬¦«¬¶·«¨ §¨±¶¬·¼o³µ¨¶¶¬±ª·¨°³¨µ¤·∏µ¨ o³µ¨¶¶¬±ª·¬°¨ o °²¬¶·∏µ¨ ¦²±·¨±·oµ¨¶¬± ¦²±¶∏°³·¬²± ¤±§º¤¬
¦²±¶∏°³·¬²± ¤©©¨¦·¨§²±·«¨ §¬©©¨µ¨±¦¨ ²©uw «ΤΣ ¤±§¬µΤΣ ²©³¤µ·¬¦¯¨ ¥²¤µ§¥¼ ²µ·«²ª²±¤¯ §²∏¥¯¨ ¬¨³¨µ¬°¨ ±·¶o¤±§¶·∏§¬¨§
·«¨ ©¨©¨¦·¶²©³¤µ·¬¦¯¨ °¤·¨µ¬¤¯¶¤±§·«¨ ¤§«¨¶¬√¨ ¶¬± ¦²°°²± ∏¶¨ ²±·«¨ §¬©©¨µ¨±¦¨ ¥¼ ²±¨ 2©¤¦·²µ§²∏¥¯¨ ¬¨³¨µ¬°¨ ±·o¬·
¶«²º¨ §²±¯¼·«¨ §¨±¶¬·¼ ²©·«¨ ¥²¤µ§¤±§·«¨ ³¤µ·¬¦¯¨ °¤·¨µ¬¤¯¶¤µ¨ ·«¨ ±²·¤¥¯¨©¤¦·²µ¶¤©©¨¦·¨§·«¨ ΤΣ °¤µ¤¯¯¨ ¬¯·¼q׫µ²∏ª«
¤±¤¯¼½¬±ª¶²°¨ µ¨¶∏¯·¶²©¶¦«²¯¤µ¶. ¬¨³¨µ¬°¨ ±·¶o¬·©²∏±§·«¤·³¤µ·¬¦¯¨ ª¨²°¨ ·µ¼¤±§³¤µ·¬¦¯¨ ³µ¨·µ¨¤°¨ ±·¤µ¨·º²¤±²·«¨µ±²2
·¤¥¯¨©¤¦·²µ¶¤©©¨¦·¨§·«¨ ΤΣ °¤µ¤¯¯¨ ¬¯·¼q׫¨ µ¨¤¶²± ²©·«¨ ©²µ°¨ µ¬¶µ¨¶∏¯·¨§©µ²°·«¨ §¬©©¨µ¨±·√¨ ²¯¦¬·¼ ¤±§ ¬¨·¨±·²©º²²§
¤¥¶²µ³·¬²±¶º¨ ¯¯¬±ªoº«¬¯¨ ·«¨ ¤¯·¨µ¤µ¨ ©µ²°·«¨ §¬©©¨µ¨±¦¨ ²©º²²§¤¥¶²µ³·¬²±¦¤∏¶¨§¥¼·«¨ ¦²±§¬·¬²±¶²© ¬¨³¨µ¬°¨ ±·¶q
Κεψ ωορδσ} °¤µ·¬¦¯¨ ¥²¤µ§o⁄¨©²µ°¤·¬²±¬±·«¬¦®o ΤΣ °¤µ¤¯¯¨ ¬¯·¼o ΤΣ
刨花板的厚度膨胀率按其特性可分为可逆厚度膨胀率和不可逆厚度膨胀率 o前者主要是来自于木
材的天然吸湿性 o而后者主要是被压缩木材的回弹性及木材碎料之间胶接点的断裂所致k李坚 ot|{| ~
t||ul ∀如果能确定二者之间及各自与相应的制板工艺的关系 o对制造尺寸稳定性好的优质刨花板 o将
具有重要意义 ∀在前文k顾继友等 oussu ¤~¥~¦l中 o阐述了刨花板在厚度方向变形的一般性规律 o本文
将应用它们的部分推导 o进一步阐述在本研究过程中发现的另一规律 ) ) ) 刨花板/厚度膨胀率平行性0
现象k顾继友等 ot|||l o把刨花板性能指标中的/ uw «吸水厚度膨胀率0和/不可逆厚度膨胀率0两项指标
进行作图 o其曲线具有相同的趋势 o即回归后得到两条平行或接近平行的曲线 o如图 t所示 ∀
t 问题的提出
图 t的单因素实验表明/ uw«吸水厚度膨胀率kuw«ΤΣl0和/不可逆厚度膨胀率k¬µΤΣl0之间存在着
一定的联系 o先将其写作 }
uw «ΤΣ p ¬µΤΣ € ∃ΤΣ ktl
式中 }uw «ΤΣ指刨花板的 uw «吸水厚度膨胀率 ~¬µΤΣ指刨花板的不可逆厚度膨胀率 ~∃ΤΣ指/ uw «吸水
厚度膨胀率0 和/不可逆厚度膨胀率0之差 o称之为相对可逆厚度膨胀率 ∀
图 t 刨花板的/厚度膨胀率平行性0现象
ƒ¬ªqt ׫¨ ³«¨ ±²°¨ ±¤²©·«¨ ΤΣ °¤µ¤¯¯¨ ¬¯·¼¬± ³¤µ·¬¦¯¨ ¥²¤µ§
/ σ 0为/ uw «吸水厚度膨胀率0实验点 ~/ υ 0为/不可逆厚度膨胀率0实验点 ~/ ) ) ) 0为厚度膨胀率的回归曲线 ∀k¤l ∗ k©l都是使用异
氰酸酯胶粘剂和杨木混杂刨花 ∀各实验的基础工艺条件为 }Πv1y °¤!Τ tzs ε !τ x °¬±!ΡΧx h和 ΩΧt h o详细工艺条件详见参考
文献k顾继友等 ot|||l ∀ ׫¨ °¤µ®¶ σ µ¨©¨µ·²·«¨ ·¨¶·¨§µ¨¶∏¯·¶²©·«¨ uw2«²∏µΤΣ¬± ³¤µ·¬¦¯¨ ¥²¤µ§o·«¨ °¤µ®¶ υ µ¨©¨µ·²·«¨ ¬µµ¨√¨ µ¶¬¥¯¨×≥ o¤±§
·«¨ °¤µ®¶) µ¨©¨µ·²·«¨ µ¨ªµ¨¶¶¨§¦∏µ√¨ ¶²©¥²·«qƒµ²° k¤l·²k©l o·«¨ µ¨¶¬±¤±§¦«¬³∏¶¨§¤µ¨ ¬¶²¦¼¤±¤·¨µ¨¶¬±¤±§°¬¬¨ § Ποπυλυσq׫¨ ¥¤¶¨ ·¨¦«±²2
²¯ª¬¦¤¯ ¦²±§¬·¬²±¶¬¶ Πv1y °¤o Τ tzs ε o τ x °¬±o ΡΧx h ¤±§ ΩΧt h o·«¨ ¨¯¶¨ ¤±§§¨·¤¬¯µ¨©¨µ¶·²·«¨ ¬¯·¨µ¤·∏µ¨kŠ∏¬¼²∏ ετ αλqot|||l q

可见 o在一定条件下 o∃ΤΣ的值接近一个常数 ∀实验使用杨木混杂刨花和异氰酸酯胶粘剂 o对含水
率 !密度 !施胶量 !施蜡量 !热压温度和热压时间进行实验 o结果表明 }其 ∃ΤΣ值的范围在 z1u h ? s1y h
内 ~如果使用杨木刨花和异氰酸酯胶粘剂 o则其 ∃ΤΣ值的范围在 |1{v h ? s1|u h内 ∀
为更进一步确定这种必然联系 o使用自制的异氰酸酯胶粘剂 !酚醛树脂胶粘剂及脲醛树脂胶粘剂 o
对落叶松刨花的热压温度 !热压时间 !刨花含水率 !板的密度 !施胶量和施蜡量进行重复正交实验 o对于
胶种和树种进行重复单因素实验 ∀采用方差分析的办法对各实验中的 uw «ΤΣ !¬µΤΣ及 ∃ΤΣ值分别进行
检验 o以确定各种被考证实验因素对相应的 ∃ΤΣ值是否存在显著性影响 ∀如果被考证实验因素对 ∃ΤΣ
无显著性影响 o则说明当改变被考证实验因素的水平k其它因素固定l o该 ∃ΤΣ值基本上是一常数 o由此
也可找到刨花板/厚度膨胀率平行性0现象的适用条件 ∀
u 实验材料及方法
211 实验材料
大青杨k Ποπυλυσ υσσυριενσισl !兴安落叶松k Λαριξ γ µελινιιl !柞木k Θυερχυσ µονγολιχυσl !红松k Πινυσ κο2
ραιενισισl和白桦k Βετυλα πλατψπηψλλαl o购于哈尔滨木材市场 ~稻秸kµ¬¦¨ ¶·µ¤ºl和麦秸kº«¨¤·¶·µ¤ºl o购于哈尔
滨阿城 ∀胶粘剂分别为 }≠±2„异氰酸酯胶粘剂 !≠±2…异氰酸酯胶粘剂 !⁄‘2y脲醛树脂胶粘剂和 ⁄°2„
酚醛树脂胶粘剂 ∀所用刨花及胶粘剂自制 ∀
212 实验方法
制板工艺中的固定因素 }板的名义厚度 tu °° o板的幅面 vws °° ≅ vys °° o热压工艺为三段加压法 o
见图 u ∀采用 |kvwl 正交表进行重复实验 o同时进行单因素重复实验 ∀实验因素水平如表 t和表 u所
示 ∀工艺流程为 }
刨花准备 施胶 铺装 预压 热压 检测
检测内容 }按 Š…Π×w{|z2|u测定板的静曲强度 !内结合强度 !密度和含水率 ~按西德 ⁄Œ‘y{zyv测定板
|ut 第 x期 顾继友等 }刨花板的厚度膨胀率平行性现象
的吸水厚度膨胀率 !湿内结合强度和不可逆厚度膨胀率 ∀
图 u 刨花板的热压工艺曲线
ƒ¬ªqu ׫¨ ·¨¦«±²¯²ª¬¦¤¯ ¦∏µ√¨ ²©³¤µ·¬¦¯¨ ¥²¤µ§°¤±∏©¤¦·∏µ¬±ª
表 1 正交实验中表头设计
Ταβ . 1 Τηε ταβλε δεσιγν ιν ορτηογοναλ εξπεριµεντ
水 平
¨√¨ ¶¯
正交实验 t ‘²qt ²µ·«²ª²±¤¯ ¬¨³¨µ¬°¨ ±· 正交实验 u ‘²qu ²µ·«²ª²±¤¯ ¬¨³¨µ¬°¨ ±·
密度 ⁄¨ ±¶¬·¼Π
k®ª#°pvl 温度 × °¨³¨µ¤·∏µ¨Πε 时间 ׬° Π¨°¬± 含水率 Μ≤Πh 施胶量 Ρ≤Πh 施蜡量 Ω≤Πh
t yss txs v qx y qyt v qx s qs
u zss tys w qx tt qsw x qs s qx
v {ss tzs x qx tx qys y qx t qs
表 2 单因素实验中的水平
Ταβ . 2 Τηελεϖελιν ονε2φαχτορ εξπεριµεντ
因素 ƒ¤¦·²µ t u v w x y z
胶种单因素实验
„§«¨¶¬√¨ ¬¨³¨µ¬° ±¨· ⁄‘2y ⁄°2„ ≠±2„ ≠±2… ) ) )
树种单因素实验
≥³¨¦¬¨¶ ¬¨³¨µ¬°¨ ±·
杨木
Ποπυλυσ
麦秸
≥·µ¤º •
红松
Πινυσ
稻秸
≥·µ¤º •
柞木
Θυερχυσ
桦木
Βετυλα
落叶松
Λαριξ
v 实验
311 密度 !热压温度和热压时间三因素的验证实验
使用 |kvwl正交表对密度 !热压温度和热压时间进行验证实验 o主要检验 uw «ΤΣ !¬µΤΣ和 ∃ΤΣ三项
指标 ∀固定因素 }落叶松刨花 o刨花含水率 tu1t h !施胶量 x h !施蜡量 t h !热压压力 v1y °¤∀正交实
验的/因素2水平0安排见表 t中的/正交实验 t0进行 o实验结果如表 v o有关方差分析见表 w ∀
实验结果表明 }在密度 !热压温度和热压时间三因素中 o只有密度是影响刨花板厚度膨胀率差的显
著性因素 o且随密度的增加 o厚度膨胀率差值越小 ∀以落叶松为例 o当密度为 yws ®ª# °pv左右时为
|1sw h ? s1yv h o密度为 zxs ®ª#°pv左右时为 {1vx h ? s1xt h o密度为 {xs ®ª#°pv左右时为 z1vz h ?
s1xy h ∀这是因为 }tl板的密度越大板越密实 o则水分在板内的扩散速度越慢 o板的蠕变推迟时间系数
越大 o致使板的应力释放和粘弹性变形恢复慢 o最终使得板的厚度膨胀率和木材的吸湿膨胀在 uw«内未
充分膨胀k顾继友等 oussu ¦l ~ul板的密度越大 o压缩率越大 o在加压初期木材细胞被压溃的越多 o致使
其与压缩率对应的内应力减少的越多 o同时使压溃处木材因吸湿而产生的内应力作用减小 o则木材的吸
水膨胀率减小 ~vl板的密度越大 o意味着单位体积板内的刨花量增加 o由于板的密度与木材本身密度及
其材性相关联 o则刨花间的交织作用增强 o使得对刨花膨胀的束缚作用增大 o因此也造成木材吸湿膨胀
在 uw«内未充分完成 o最终导致板的密度对板的厚度膨胀率差表现出显著性影响 ∀
svt 林 业 科 学 v{卷
表 3 正交实验中各异氰酸酯落叶松刨花板的厚度膨胀率
Ταβ . 3 Τηε ΤΣ οφ λαριξ παρτιχλεβοαρδ ιν ορτηογοναλ εξπεριµεντ
号次
‘²q
密度
⁄¨ ±¶¬·¼Π
k®ª#°pvl
uw «ΤΣr h ¬µΤΣr h ∃ΤΣr h
Œ ŒŒ Œ ŒŒ Œ ŒŒ
t ywu tz qyz t{ qst { qvu { qwy | qvx | qxx
u yv| tz q|u tz qwy { qxy { qwz | qvy { q||
v ywt t{ qss t{ qut | qyu ts qt{ { qv{ { qsv
w zxw tz q|s t{ qtw { qww | q|x | qwy { qt|
x zyy ty qz| ty qx| { qww z quv { qvx | qvy
y zx{ tx q|w ty q{w { qy| { quw z qux { qys
z {xv tu qv{ tv qwz x qsx y qus z qvv z quz
{ {ww tv quv tu qzu x qvy x qst z q{z z qzt
| {xz tt qy| tu qyw w qtz x qsw z qxu z qys
表 4 对刨花板的 24 η ΤΣ !ιρ ΤΣ及 ∃ ΤΣ的方差分析表
Ταβ . 4 Τηε αναλψσισ οφ ϖαριανχε ον 24 η ΤΣ ,ιρ ΤΣ ανδ ∃ ΤΣ οφ παρτιχλεβοαρδ
Φ值Π显著性 Φ √¤¯∏¨Π¤µ®¨ §±¨ ¶¶
uw « ΤΣ ¬µΤΣ ∃ΤΣ
密度 ⁄¨ ±¶¬·¼ vw1yxξ ξ
tt1sw
ξ ξ
w1u|
ξ
热压温度 × °¨³¨µ¤·∏µ¨ s1x{)
s1uv
)
t1tw
)
热压时间 ׬°¨ s1sy)
s1tw
)
s1t|
)
Φs1sxku ottl € v1|{ oƒs1stku ottl € z1ut ∀ ξ ξ 高度显著 ‹¬ª«¯¼ °¤µ®¨ § ©¨©¨¦·o
ξ 显著性 ¤µ®¨ § ©¨©¨¦·o) 不显著 ‘²·°¤µ®¨ § ©¨©¨¦·q
为此 o我们将用异氰酸酯胶
粘剂制成的不同密度杨木刨花板
和落叶松刨花板 o放于 us ?
s1x ε 的水中浸泡 ∀在前 xs «o每
«测其吸水厚度膨胀率和不可逆
厚度膨胀率 ~在 xs ∗ yz«之间 o每
v«测一次 ~在 yz ∗ |z «之间 o每
{ «测一次 o选择不同时间的测量
结果示于表 x ∀结果表明 o即使
密度为 vzv ®ª# °pv的杨木刨花
板 o在 |y «后 o仍有厚度膨胀 o但
在 vy «后 o中低密度的杨木刨花
板由于本身材性等原因 o水分扩
散快 o各种应力释放和厚度膨胀
较彻底 o因此它的吸水厚度膨胀
率和不可逆厚度膨胀率很小 ~但
是密度接近或高于 z{w ®ª#°pv的
杨木刨花板因压缩率大 o各种密
度的落叶松刨花板因其材性不利
于水分扩散 o使得板的吸水厚度
膨胀率和不可逆厚度膨胀率即使
在 |z «后 o膨胀仍较明显 ∀由此
可理解部分板在不同时间内的可
逆厚度膨胀率也会随时间延长而增大 ∀
表 5 不同时间 !不同密度杨木 !落叶松刨花板的厚度膨胀率和不可逆厚度膨胀率
Ταβ . 5 Τηε ΤΣ ανδ ιρ ΤΣ οφ παρτιχλεβοαρδ ωιτη διφφερεντ δενσιτψιν τηε διφφερεντ τιµε k®ª#°pvl
时间
׬° Π¨«
杨 o密度 vzv
° o ⁄¨ ±¶qvzv ≠
杨 o密度 yt{
° o ⁄¨ ±¶qyt{
杨 o密度 z{w
° o ⁄¨ ±¶qz{w
松 o密度 ywt
o ⁄¨ ±¶qywt
松 o密度 zwz
o ⁄¨ ±¶qzwz
松 o密度 {uy
o ⁄¨ ±¶q{uy
ΤΣ ¬µΤΣ ΤΣ ¬µΤΣ ΤΣ ¬µΤΣ ΤΣ ¬µΤΣ ΤΣ ¬µΤΣ ΤΣ ¬µΤΣ
tu qtv tu1|| v1xv tx1uw y1uw z1zw p s1vs tt1ww u1xv ts1{v u1|x ts1wv v1zv
ux1ss tw1xw v1vs tz1xy z1sv ts1xu s1{w tx1xt x1wu tx1uz z1sw tw1|v z1vt
vy1v{ tx1vz v1yu t|1sv z1tt tt1uu u1zw tz1y{ z1st tz1zw {1vz us1vt |1yv
xt1wu tx1zs v1{{ t|1yz z1ty tv1ws x1uv t|1u{ {1uz t|1y{ |1wu uw1|u tv1{{
|z1wx tx1{w v1|x t|1|y z1uy tw1ux x1uz ut1x| ts1uv ut1|x tt1tv uz1ws ty1s|
≠ ׫¨ ¯¨ ·¨µ° ¤±§µ¨©¨µ¶·²³¤µ·¬¦¯ ¥¨²¤µ§²© Ποπυλυ󤱧 Λαριξ µ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯¬± פ¥qx o¤±§·«¨ ±∏°¥¨µ¥¨«¬±§·«¨ °¤µ®²© ⁄¨ ±¶q¬¶·«¨ §¨ ±¶¬·¼
√¤¯∏¨ º¬·«∏±¬·®ª#°pv q
312 /含水率 !施胶量和施蜡量0三因素的验证实验
利用 |kvwl正交表对含水率 !施胶量和施蜡量三个因素进行验证实验 o主要检验 uw «ΤΣ !¬µΤΣ和
∃ΤΣ三项指标 ∀固定因素 }落叶松刨花 o密度 {ss ®ª#°pv o热压温度 tzs ε o热压时间 x °¬±∀正交实验的
/因素 p水平0安排见表 t中的/正交实验 u0进行 o实验结果见表 y o方差分析见表 z ∀
实验结果表明 }三个因素都不是影响 ∃ΤΣ的显著性因素 o这是/厚度膨胀率平行性0的一个有力佐
证 ∀在表 y和图 v中可看出显著的平行性 o因此含水率 !施胶量和施蜡量对/厚度膨胀率平行性0现象的
影响可从此正交实验中获得肯定和证明 ∀
tvt 第 x期 顾继友等 }刨花板的厚度膨胀率平行性现象
表 6 正交实验中各异氰酸酯落叶松刨花板的厚度膨胀率
Ταβ . 6 Τηε ΤΣ οφισοχψανατε Λαριξ παρτιχλεβοαρδ ιν ορτηογοναλ εξπεριµεντ
号次
‘²q
密度
⁄¨ ±¶¬·¼Π
k®ª#°pvl
uw «ΤΣr h ¬µΤΣr h ∃ΤΣr h
Œ ŒŒ Œ ŒŒ Œ ŒŒ
t z{u u| qxy u|1s| us1u| ut1ty |1uz z1|v
u z|v u{1wz uz1vw t{1|w t{1yy |1xv {1y{
v {ty ut1zv uu1y{ tw1vt tw1y{ z1wu {1ss
w z{{ uv1yv uv1uw ty1sw tv1uy z1x| |1|{
x {sv t{1|u t|1w{ |1{| ts1{{ |1sv {1ys
y {ut tz1xw tz1sv |1u{ z1yv {1uy |1vx
z z|z tw1xz tv1tu y1ux y1xw {1vu y1x{
{ z{s tu1|v tv1yt x1uv x1ws z1zs {1ut
| {s| tt1tw tt1ws w1t| v1wv y1|x z1|z
表 7 对刨花板的 24 η ΤΣ !ιρ ΤΣ及 ∃ ΤΣ的方差分析表
Ταβ . 7 Τηε αναλψσισ οφ ϖαριανχε ον 24 η ΤΣ ,ιρ ΤΣ ανδ ∃ ΤΣ οφ παρτιχλεβοαρδ
Φ值Π显著性 Φ √¤¯∏¨Π¤µ®¨ §±¨ ¶¶
uw « ΤΣ ¬µΤΣ ∃ΤΣ
含水率
ΜΧ
x|w1wu
ξ ξ
uxt1zz
ξ ξ
u1v|
)
施胶量
ΡΧ
{|1{w
ξ ξ
v{1ts
ξ ξ
s1yx
)
施蜡量
ΩΧ
t|1xu
ξ ξ
y1s|
ξ
s1wx
)
Φs1sxku ottl € v1|{ oΦs1stku ottl € z1ut o⁄}·²q
图 v 在/ ΜΧ2ΡΧ2ΩΧ0三因素中的
/厚度膨胀率平行性0
ƒ¬ªqv ׫¨ ΤΣ °¤µ¤¯¯¨ ¬¯·¼©²µ·«¨ ©¤¦·²µ¶
²© ΜΧo ΡΧ¤±§ ΩΧ

另外 o含水率 !施蜡量和施胶量都是
/ uw «吸水厚度膨胀率0和/不可逆厚度
膨胀率0的显著性因素 o然而含水率 !施
蜡量和施胶量对二者的差k∃ΤΣ或称可
逆厚度膨胀率l的高度显著性却抵消了 ∀
这在逻辑上说明了/厚度膨胀率平行性0
的合理性 ∀数据统计分析结果表明 }落
叶松刨花板相对于含水率 !施胶量和施
蜡量三因素的厚度膨胀率差值在
{1vs h ? s1|u h之间波动 ∀
结合/密度2热压温度2热压时间0三
因素实验结果可见 o在密度 !热压温度 !
热压时间 !刨花含水率 !施胶量和施蜡量六个主要影响因素中 o只有密度是影响/厚度膨胀率平行性0现
象的显著性因素 ∀考虑厚度膨胀率差的实质 o由方程kulk顾继友等 oussu¥l }
ΤΣkτl € Φkτl n φk ΜΧoτl n ςkτl n Αk ΜΧoτl kul
可知 uw «吸水厚度膨胀率表征了刨花板试件在 uw «内木材吸湿膨胀率 !热压中粘弹变形的释放造成的
膨胀率 !浸泡时胶接点破坏的膨胀率及机械吸附蠕变 o而由后三者引起的变形加上木材的吸湿滞后膨胀
率就是相对不可逆厚度膨胀率 o而可逆厚度膨胀率就是 uw «内木材吸湿膨胀率 ∀
表 8 胶种实验单因素重复实验中的厚度膨胀率
Ταβ . 8 Τηε ΤΣ οφ παρτιχλεβοαρδ ιν ονε2φαχτορ εξπεριµεντ οφ αδηεσιϖεσ
胶种
„§«¨¶¬√¨
代号
≤²§¨
密度 ⁄¨ ±¶¬·¼Π
k®ª#°pvl
uw «ΤΣr h ¬µΤΣΠh ∃ΤΣΠh
Œ ŒŒ Œ ŒŒ Œ ŒŒ
⁄‘2y t ztu v|1|z ws1{v vu1sw vu1yu z1|v {1ut
⁄°2„ u zsw us1yy t|1{{ tu1uw tt1ys {1wu {1u{
≠±2„ v zuy tw1w| tx1tv y1ux {1sy {1uw z1sz
≠±2… w ztv t|1st t|1xt tt1vx tt1y{ z1yy z1{v
因此凡是影响木材吸湿性的因素 o都将影响刨花板的厚度膨胀率平行性规律 ∀除密度外 o对/厚度
膨胀率平行性0现象有显著性影响的因素还应有 }tl材料 制板所用材料不同 o由于其本身特性的差异 o
会导致制成刨花板的吸湿特性 !吸湿应力释放程度及其吸湿应力作用下产生的新的变形能力的差异 o使
其成为影响/厚度膨胀率平行性0现象的一个显著性因素k见表 ts !tt o图 xl ~ul刨花形态 有研究表明
k王培元 ot|{|l }刨片越薄 o其细胞壁因切削反复受力而受损的程度越大 ~而细胞壁的受损又是伴随木材
高聚物分子的变形或断裂而产生的 o造成弹性变形及塑性变形增大 ∀这意味着不同形态的刨花因制备
工艺不同也将影响刨花板的/厚度膨
胀率平行性0规律 ∀有学者k须田久
美 ot|{zl研究了 uw种形态刨花与刨
花板性能的关系 o我们对其实验结果
中的/ uw «ΤΣ0和/¬µΤΣ0指标进行方差
分析表明 o只有刨花的宽度对 ∃ΤΣ有
显著性影响 o而刨花的长度和厚度无
显著影响 ∀
3 .3 胶种因素的验证实验
uvt 林 业 科 学 v{卷
首先自行合成了脲醛树脂胶粘剂 ⁄‘2y !酚醛树脂胶粘剂 ⁄°2„ !异氰酸酯胶粘剂 ≠±2„和异氰酸酯
胶粘剂 ≠±2…o取其代号为 t !u !v和 w ∀用杨木刨花压制密度为 zss ®ª#°pv的刨花板 o热压温度 }t{s ε o
热压时间 }y °¬±o施胶量按顺序分别为 tu1s h !|1s h !w1x h和 w1x h o施蜡量 t h ∀结果如表 {所示 ∀实
验结果表明 }胶粘剂不是影响/厚度膨胀率平行性0现象的显著性因素 o但其明显地影响板的不可逆厚
度膨胀率k表 | o图 wl ∀因为对于杨木刨花板 o木材刨花是主要成分 o胶粘剂只起胶接木材刨花作用 o所
占比例有限 o且多分布于刨花表面 o它并未对木材的物理 !化学性质有较大的改变 o因此对木材吸湿膨胀
的影响不大 ∀但是加入的胶粘剂固化后会产生胶接束缚作用 o对木材的吸湿膨胀的速率有所影响 o然而
在浸泡足够的时间后 o如经 uw «或更长时间的浸泡作用 o足以使水浸透木材使刨花板充分膨胀 ∀
表 9 对胶种的 ∃ ΤΣ的方差分析表
Ταβ . 9 Τηε αναλψσισ οφ ϖαριανχε ον ∃ ΤΣ οφ αδηεσιϖεσ
方差来源
• ¶¨²∏µ¦¨
平方和
≥≥
自由度
§©
均方
≥
Φ值
Φ √¤¯∏¨
显著性
¤µ®¨ §±¨ ¶¶
胶种 „§«¨¶¬√¨ ¶ s1vz| v s1tuy
误差 ∞µµ²µ s1s|| w s1sux x1sw
总和 ≥∏°°¤µ¼ s1wzs z )
Φs1sxkv owl € y1x| ~Φs1stkv owl € ty1y| ∀
图 w 胶种单因素实验中的/厚度膨胀率平行性0
ƒ¬ªqw ׫¨ ΤΣ °¤µ¤¯¯¨ ¬¯·¼¬± ²±¨ 2©¤¦·²µ ¬¨³¨µ¬°¨ ±·²©¤§«¨¶¬√¨ ¶
) ) )σ uw «ΤΣ o ) ) )ω ¬µΤΣ q
314 刨花材料因素的验证实验
实验条件 }刨花含水率 t{ h ∗ ut h o施胶量 x h o胶种 ≠±2„ o热压温度 tzs ε o热压时间 x °¬±o施蜡
量 s o名义密度 zss ®ª#°pv o实验结果见表 ts ∀
表 10 材料单因素重复实验中各板厚度膨胀率
Ταβ . 10 Τηε ΤΣ οφ παρτιχλεβοαρδ ιν ονε2φαχτορ εξπεριµεντ οφ µατεριαλσ
材料
•¤º °¤·¨µ¬¤¯¶
代号
≤²§¨
密度 ⁄¨ ±¶¬·¼Π
k®ª#°pvl
uw «ΤΣr h ¬µΤΣΠh ∃ΤΣΠh
Œ ŒŒ Œ ŒŒ Œ ŒŒ
杨木 Ποπυλυσ t zxt tx1zt ty1uy y1ux y1|x |1wy |1vt
麦秸 ≥·µ¤º • u y|w t{1sz tz1{w z1vy z1t| ts1zt ts1yx
红松 Πινυσ v zxt us1uv t|1y{ ts1wv ts1z| |1{s {1{|
稻秸 ≥·µ¤º • w zxy ut1xz ut1z |1|u ts1zv tt1yx ts1|z
柞木 Θυερχυσ x zu{ ut1s{ uu1xt tw1wu tw1xx y1yy z1|y
桦木 Βετυλα y zu{ uw1|w ux1vu tx1|v tx1{y |1st |1wy
落叶松 Λαριξ z zvy uy1vy u{1u t{1xv t|1xu z1{v {1y{
实验证明 o制板用材料确实是影响/厚度膨胀率平行性0现象的高度显著性因素 ∀可以理解对于同
一树种 o在不同的生长环境或不同树龄 o或即使是同一棵树 o在不同的取材部位 o其材质和吸湿膨胀特性
都有所差异 ∀因此树种因素对厚度膨胀率平行性的影响规律难以确定 ∀然而也不能否定 o不同树种间
具有相同的吸湿膨胀率值 ∀不同刨花材料之所以是影响/厚度膨胀率平行性0现象的显著性因素 o归结
于其本身结构特性 !物理性能和化学成分的差异 o这些导致它们吸湿能力 !水分对它们的作用和影响的
差异 o最终导致材料的可逆厚度膨胀率的差异 ∀
tl 靳长虹 q脲醛树脂刨花板尺寸稳定性的研究 q硕士论文 o哈尔滨 }东北林业大学 ot||{ q
ul 王逢瑚 q酚醛树脂胶接刨花板的应力释放 q博士论文 o英国 }英国威士大学 ot||u q
317 刨花预处理的影响
靳长虹tl和王逢瑚ul先后研究了/酚醛树脂刨花板的刨花在碱性条件下预先浸泡处理对板尺寸稳定
性的影响0和/脲醛树脂刨花板的刨花在酸性条件下预先浸泡处理对板的尺寸稳定性的影响0 ∀对其结
果分析表明 o刨花经碱或酸浸泡预处理对/厚度膨胀率平行性0有显著的影响 ∀是由于木材在酸或碱的
vvt 第 x期 顾继友等 }刨花板的厚度膨胀率平行性现象
作用下 o其结构和成分发生改变所致 ∀在碱液浓度较低时 o由于它对木材的润张作用 o先使可逆厚度膨
胀率有所增大k≥·¤°° ot|ywl ~在碱液浓度较高时 o使木材细胞内产生较大程度的半纤维素和木素降解 o
木材内的结构发生一定的变化 o使可逆厚度膨胀率改变k…¤¨¦«¨µot|yyl ∀一般说 o碱浓度提高 o木材的吸
湿膨胀下降 ∀在酸性条件下 o木材的细胞成分将发生降解 o结构会有所变化 o尤其是半纤维素在酸性条
件下的降解较明显 o因此改变了木材的吸湿膨胀特性 o使之对板的可逆厚度膨胀率有显著的影响 ∀随酸
液浓度的增加 o木材的可逆厚度膨胀率明显下降 ∀
另外 o将刨花进行蒸汽预处理 o由于木材的结构和物理化学性质的改变 o主要也是半纤维素的部分
水解或生成弱吸湿性物质 o降低了木材的吸湿性 o也会使木材的回弹降低k李坚 ot|{|l o而改变木材的可
逆厚度膨胀率 ∀
表 11 对刨花板的 ∃ ΤΣ的方差分析表
Ταβ . 11 Τηε αναλψσισ οφ ϖαριανχε ον ∃ ΤΣ οφ παρτιχλεβοαρδ
方差来源
• ¶¨²∏µ¦¨
平方和
≥≥
自由度
§©
均方
≥
Φ值
Φ √¤¯∏¨
显著性
¤µ®¨ §±¨ ¶¶
≥¤ ut1|zs y v1yy
≥¨ t1|yy z s1u{ tv1sw 3 3
≥· uv1|vy tv )
Φs1sxkv owl € v1{z ~Φs1stkv owl € z1t| ∀
图 x 材料单因素实验中的/厚度膨胀率平行性0
ƒ¬ªqx ׫¨ ΤΣ °¤µ¤¯¯¨ ¬¯·¼¬± ²±¨ 2©¤¦·²µ ¬¨³¨µ¬°¨ ±·²© °¤·¨µ¬¤¯¶
) ) )σ uw «ΤΣ o) ) )ω ¬µΤΣ q
w 结论
综上所述 o在刨花板各制板工艺参数中 o只有树种 !刨花形态 !刨花预处理和板的密度会显著地影响
刨花板的/厚度膨胀率平行性0 o其它参数如胶粘剂种类 !刨花含水率 !施胶量 !施蜡量 !热压温度 !热压时
间等对板的厚度膨胀率差无明显影响 o它们都满足/厚度膨胀率平行性0规律 o因此可将ktl改写成 }
uw «ΤΣ p ¬µΤΣ € ≤ kvl
式中 }≤是一常数 o表征刨花板在 us ε ? s1x ε 水中浸泡 uw «后 o材料的可逆厚度膨胀率 ∀由kvl式可见 o
要制得 uw«吸水厚度膨胀率满足一定要求的板材 o其厚度膨胀率差k≤值l o不能大于或接近 uw«吸水厚
度膨胀率的要求上限 o以异氰酸酯胶粘剂制造稻草板为例 o由于稻草的 ≤值较大 o为 tt1x h ? s1{w h o因
此在常规工艺条件下 o即使使用异氰酸酯胶粘剂 o也极难制得满足德国 ⁄Œ‘∂tss级的稻草防水板 ∀
对于一般材料 o要制得优异的防水级刨花板k如满足德国 ⁄Œ‘∂tss要求l o应首先选用适当的刨花
材料及密度 ∀当刨花材料和密度确定后制造刨花板时 o凡是能降低不可逆厚度膨胀率的措施 o如适当提
高施胶量 !选用合适的含水率 !理想的胶种 !提高胶的内聚强度 !改善界面粘接等都能改善 uw«吸水厚度
膨胀率 ∀
参 考 文 献
顾继友 o高振华 o王逢瑚等 q刨花板厚度方向变形研究 Œq人造板应力释放之化学热力学研究初步 q林业科学 oussu ¤ov{kul }xu ∗ txy
顾继友 o高振华 o王逢瑚等 q刨花板厚度方向变形研究 ŒŒq刨花板厚度方向变形模型的建立及释因 q林业科学 oussu ¥ov{kvl }tys ∗ tyy
顾继友 o高振华 o王建逢等 q刨花板厚度方向变形研究 ŒŒŒq刨花板厚度方向变形模型和规律的确定 q林业科学 oussu ¦ov{kwl }tvw ∗ tws
顾继友 o高振华 o谭海彦等 q异氰酸酯压制刨花板工艺研究 q木材工业 ot||| otvkxl }z ∗ ts ouv
李 坚 q木质人造板的尺寸稳定化 q中国木材 ot||u okwl }tw ∗ tz
李 坚编译 q蒸汽预处理改善木质基复合板体积稳定性 q北京木材工业 ot|{|kwl }uv ∗ uy ou|
王培元 q白杨刨片横纹压缩流变性能 q林业科学 ot|{| ouxkyl }xut ∗ xuz
须田久美 q低比重 ± p ƒ g r ® …p Œ Ν制造技术k第 v报l ) ) ) …p Œ Ν材质 Κ及 ∴ 9 ± p ƒ g r ® Ν形状效果 q木材学会志 ot|{z ovv
kxl }vzy ∗ v{w
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wvt 林 业 科 学 v{卷