全 文 ：第 v{卷 第 w期
u s s u年 z 月
林 业 科 学
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∏¯ qou s s u
刨花板厚度方向变形研究
¶ q刨花板厚度方向变形模型及规律的确定
顾继友 高振华 王逢瑚 李治国 程瑞香
k东北林业大学材料科学与工程学院 哈尔滨 txsswsl
摘 要 } 对不同密度杨木刨花板 !落叶松刨花板及不同厚度杨木 !落叶松在不同方向的吸水厚度膨胀率进行
追踪测试 o然后进行回归拟合 o结果表明 o刨花板和木材的吸水厚度膨胀率方程与理论推导结果能很好的吻
合 o方程的数学形式都为 }ΤΣkτl € αp β p¨ τΠΣ ∀由此得到刨花板的粘弹变形方程和胶接点破坏引起的变形方
程的数学形式也与上式相同 o对于机械吸附蠕变方程通过数学级数变换 o也可得到相同的近似式 ∀研究还表
明用刨花板的吸水厚度膨胀率方程描述刨花板的尺寸稳定性 o可得到该刨花板的最大吸水厚度膨胀率和衡
量关于刨花板厚度膨胀速率的参数等信息 o因此它更合理和实用 ∀
关键词 } 刨花板 o厚度方向变形 o厚度膨胀率方程 o吸水厚度膨胀率
收稿日期 }usss2st2tt ∀
ΣΤΥ∆ΙΕΣ ΟΦ ΤΗΙΧΚΝΕΣΣ ΣΩΕΛΛΙΝΓ ΟΝ ΩΟΟ∆ ΧΟΜΠΟΣΙΤΕ
¶ q∞≥ׄ…Œ≥‹∞‘× ’ƒ ∞±˜„׌’‘≥ ƒ’• ⁄∞ƒ’• „׌’‘
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k ΜατεριαλΣχιενχε ανδ Ενγινεερινγ Χολλεγε oΝορτηεαστ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Ηαρβινtxsswsl
Αβστραχτ} …¼·µ¤¦®¬±ª·¨¶·²±·«¨ §¬©©¨µ¨±·§¨±¶¬·¼ ³¤µ·¬¦¯¨ ¥²¤µ§°¤§¨ ²© Ποπυλυσ υσσυριενσι󤱧 Λαριξ γ µελινι o¤±§·«¨
§¬©©¨µ¨±··«¬¦®±¨ ¶¶º²²§²© Ποπυλυσυσσυριενσι󤱧 Λαριξ γ µελινι o·«¬¶³¤³¨µ¶«²º¨ §·«¨ ·«¬¦®±¨ ¶¶¶º¨ ¯¯¬±ª¨´ ∏¤·¬²±²©³¤µ2
·¬¦¯¨ ¥²¤µ§¤±§º²²§¤µ¨ ∏´¬·¨·«¨ ¶¤°¨ ¤±§¦²¬±¦¬§¨ µ¤·«¨µº¨ ¯¯ º¬·«·«¨ ·«¨²µ¨·¬¦¤¯ §¨§∏¦·¬²±o·«¤·¬¶ ΤΣkτl € α p β
p¨ τΠΣ qŒ·¦¤± ¥¨ ¦²±¦¯∏§¨§·«¤··«¨ ¨´ ∏¤·¬²± ²©√¬¶¦²2¨¯¤¶·¬¦§¨©²µ°¤·¬²± ¤±§·«¤·²©§¨©²µ°¤·¬²±©µ²° ¥²±§¬±ª¥µ¨¤®¬±ª¤µ¨
·«¨ ¶¤°¨ °¤·«¨ °¤·¬¦¤¯ ¼¯ q׫¨ ¨´ ∏¤·¬²± ²© °¨ ¦«¤±²2¶²µ³·¬²±¦µ¨ ³¨ º¬¯¯ «¤√¨ ∏±¬©²µ° ¤³³µ²¬¬°¤·¨ ¬¨³µ¨¶¶¬²± ¥¼ ³µ²ªµ¨¶¶¬²±
·µ¤±¶©²µ°¬±ªq׫¨ ³¤³¨µ¤¯¶²³µ²√¨ §·«¤·§¨¶¦µ¬¥¬±ª§¬°¨ ±¶¬²±¤¯ ¶·¤¥¬¯¬·¼ ²©³¤µ·¬¦¯¨ ¥²¤µ§º¬·«·«¬¦®±¨ ¶¶¶º¨ ¯¯¬±ª¨´ ∏¤·¬²±
º²∏¯§¥¨ °²µ¨ µ¨¤¶²±¤¥¯¨¤±§³µ¤¦·¬¦¤¯ o©²µ¬·ª¬√¨ ·«¨ ¬±©²µ°¤·¬²± ¶∏¦«¤¶·«¨ °¤¬¬°¤¯ ×≥ ¤±§·«¨ √¨ ²¯¦¬·¼ ²©·«¬¦®±¨ ¶¶
¶º¨ ¯¯¬±ªq
Κεψ ωορδσ} °¤µ·¬¦¯¨ ¥²¤µ§o⁄¨©²µ°¤·¬²±¬±·«¬¦®±¨ ¶¶o׫¬¦®±¨ ¶¶¶º¨ ¯¯¬±ª¨´ ∏¤·¬²±o×≥
笔者曾提出刨花板厚度方向变形的模型 }ΤΣkτl € Φ kτl n φ k ΜqΧo τl n ς kτl n Αk ΜqΧo
τl o并对其各项进行释因k顾继友等 oussu¥l o但未给出模型及模型中各项的数学形式 ∀对刨花板尺寸稳
定性以定性的描述 o在实践中 o希望进行定量描述及直观地反映板的稳定性 o由此科学地指导生产 o制得
性能优异的刨花板 ∀
本研究是应用大量的数据点 o通过数学处理 o揭示刨花板厚度方向变形模型的具体数学形式及其各
组成项的定性数学式 ∀
t 实验材料及方法
111 实验材料
大青杨k Ποπυλυσ υσσυριενσισo绝干密度 }s1vx| ª#¦°pvl o购于哈尔滨木材市场 ∀
兴安落叶松kΛαριξ γ µελινι o绝干密度 }s1xzt ª#¦°pvl o购于哈尔滨木材市场 ∀
异氰酸酯杨木刨花板试件 oux °° ≅ ux °° ≅ tu °° o刨花用所购木材自制 o异氰酸酯胶粘剂自制 o热
压条件 }温度 txs ε o时间 v1x °¬±o压力 v1x °¤o施胶量 x1s h o含水率 tu1{ h o板放置 tx §后锯割 o锯割
图如图 t所示 ∀
图 t 刨花板试件切割图
ƒ¬ªqt ׫¨ ¶¤°³¯¨¦∏·¬±ª©²µ³¤µ·¬¦¯¨ ¥²¤µ§
试件 Œ p u !ŒŒ p t !ŒŒ p w !ŒŒŒp v 用于测含水率及密
度 ~试件Œp t !Œ p w !ŒŒ p u !ŒŒp w !ŒŒŒp t !ŒŒŒp w用于测吸
水厚度膨胀率 ∀ ׫¨ ¶¤°³¯ ¶¨²©Œ p u oŒŒ p t oŒŒ p w ¤±§ŒŒŒ
p v ∏¶¨§©²µ·¨¶·¬±ª§¨±¶¬·¼ ¤±§°²¬¶·∏µ¨ ¦²±·¨±·o·«¨ ¶¤°³¯ ¶¨²©Œ
p t oŒ p w oŒŒ p u oŒŒ p w oŒŒŒ p t ¤±§ŒŒŒ p w ∏¶¨§©²µ·¨¶·2
¬±ª×≥ q

异氰酸酯落叶松刨花板试件 oux °° ≅ ux °° ≅ tu
°° o刨花用所购木材自制 o异氰酸酯胶粘剂自制 o热压
条件 }温度 tzs ε o时间 x °¬±o压力 v1x °¤o施胶量
x1s h o含水率 tx1y h o板放置 tx §后锯割 o锯割图如
图 t所示 ∀杨木边材试件 oux °° ≅ ux °° ≅ tw °° o弦
向 !径向 !组合向各 x块 ∀ux °° ≅ ux °° ≅ us °° o弦
向 !径向各 y块 o试件锯割图如图 u所示 ∀落叶松试
件 oux °° ≅ ux °° ≅ tu °° o弦向 !径向 !组合向各 y块 ∀
ux °° ≅ ux °° ≅ us °° o弦向 !径向各 y块 o试件锯割图
如图 u所示 ∀
木材试件先气干 o于 wx ε 再烘干 x«o于ktsv ?
ul ε 烘干 ts «o要求选用试件在放大镜下观察无裂
纹 ∀
图 u 木材试件的切割图
ƒ¬ªqu ׫¨ ³µ¨³¤µ¬±ª²©º²²§¶¤°³¯ ¶¨
图中所画试件高度方向即为测量方向 ∀ ׫¨ «¨¬ª«·§¬µ¨¦·¬²± ²©¶¤°³¯ ¶¨¬±©¬ªqu ¬¶·«¨ ·¨¶·¬±ª§¬µ¨¦·¬²± ²©×≥

112 实验方法
在恒温恒湿室内 o调节温度到 us ε o将试件浸入水中测其厚度膨胀率 o初期约每隔 t «测一次 o实验
后期延长测量的间隔时间 ∀每个试件总测量时间 tss «左右 o数据点 }刨花板 ww个 o木材 uu个 ∀
图 v 内应力作用下刨花板体系的受力模型图
ƒ¬ªqv ׫¨ ¤¦·¬²±²©¬±·¨µ±¤¯ ©²µ¦¨ ²±³¤µ·¬¦¯¨ ¥²¤µ§¶¼¶·¨°
u 结果与讨论
热压后的刨花板是一不稳定体系 o它存在内应力 o内应力
将驱使体系向更稳定的方向转变 o若此时体系以膨胀功耗能
量释放内应力k顾继友等 oussu¤l o在宏观上就表现为厚度膨
胀 ∀而刨花板的厚度膨胀主要有 }人造板内木材的粘弹变形
恢复 !人造板内木材的吸湿膨胀 !胶接点破坏引起的变形及含
水率存在较大变化时的机械吸附蠕变k顾继友等 oussu¥l ∀木
材作为一种天然高分子材料和其它高分子材料一样 o在力作
用下 o将产生弹性变形和粘性变形 ∀刨花板是一种以木材为
主的复合高分子体系 o它所蕴涵的内应力作为一种特殊形式的力作用 o也将使刨花板产生类似的变形作
用 o如图 v所示 ∀
刨花板在内应力作用下 o体系内应力的合力为零 o但体系内的各微元却是受到一定的力作用 o即 }
6 Πιkτl € Πκoιkτl n ΠΓoιkτl € s ktl
xvt 第 w期 顾继友等 }刨花板厚度方向变形研究 ¶ q刨花板厚度方向变形模型及规律的确定
在该力作用下 o刨花板内仍会产生对应的变形 o有 }
ΠΓkτl € Γ # §υ§τ kul
Πκkτl € κυkτl kvl
则由ktl至kvl式有 }
κ# υ p Γ # §υ§τ € s kwl
将kwl式积分 o得 }
υkτl € Χ# p¨ τΠΣ kxl
kxl式中 }Χ是积分常数 oΣ€ ΓΠκ∀由此即得在任意时刻刨花板的瞬时厚度膨胀量 o形式上 o内应力与变
形恢复量无关 o将kxl代入kul或kvl及ktl中整理有 }
Πκkτl € p ΠΓkτl € Χχ # p¨ τΠΣ kyl
式中 }≤χ为常数 ∀kyl式说明 o内应力是刨花板厚度膨胀的动力 o只要它存在 o且以膨胀功耗能量释放时 o
刨花板就不免有厚度膨胀 ∀
对kxl式在kτs o τl内积分 o即得刨花板 τs 时后到 τ时的厚度膨胀总量 o将之再与板的原厚 Υs 相比 o
即得 τ时的厚度膨胀率 ΤΣkτl o此值通过追踪测试刨花板和木材的吸水厚度膨胀率可得 ∀即 }
ΤΣkτl € Χ# Σ#
p¨ τsΠΣ
Υs p
Χ# Σ # p¨ τΠΣ
Υs € α p β #
p¨ τΠΣ kzl
以kzl式为基础 o编写程序 o通过代入 Σ值使得/ ΤΣkτl ) ) ) p¨ τΠΣ0线性化 o要求所有的点按最小二乘法原
理尽量分布于直线的两边k即相关系数 Ρu 最大l o所得直线的斜率即为 β o其截距即为 αo方程得以确
定 ∀
211 刨花板的厚度膨胀率方程
将实验所测得的刨花板厚度膨胀率 ΤΣkτl进行回归 o结果如表 t !图 w所示 ∀
表 1 不同密度杨木和落叶松刨花板吸水厚度膨胀率的方程回归 ≠
Ταβ . 1 Τηε ρεγρεσσιον οφ ΤΣ εθυατιον οφ παρτιχλεβοαρδ ωιτη διφφερεντ δενσιτψ
板种
≥³¨¦¬¨¶
密度
⁄¨ ±¶¬·¼kª#¦°pvl
回归方程
• ª¨µ¨¶¶¨§¨´ ∏¤·¬²±
相关系数
• ¨¯¤·¬√¨¦²¨©©¬¦¬¨±·Ρu
由回归方程解得的 τs
τs ©µ²° ¬¨³¨µ¬° ±¨·¶
最大相对误差
ΜΡΕk h l
平均相对误差
ΑΡΕk h l
杨 木
Ποπυλυσ
s1vz ΤΣkτl € tx1tv p tt1sv p¨ τΠx1|w s1|yyz t1{z x1xv u1sz
s1yu ΤΣkτl € t{1zs p tx1ts p¨ τΠy1sv s1|yuy t1u| y1zt u1t|
s1z{ ΤΣkτl € tw1vy p tt1wy p¨ τΠut1|{ s1||yy w1|w x1xz t1uy
落叶松
Λαριξ
s1yw ΤΣkτl € ut1uu p t{1vu p¨ τΠus1us s1||v| u1|z x1zt t1|y
s1zx ΤΣkτl € uv1uu p us1|y p¨ τΠvs1zz s1||{{ v1ty v1xs s1|y
s1{v ΤΣkτl € u|1{| p uz1s{ p¨ τΠws1{u s1||zv w1sv v1wu t1vv
≠最大相对误差是将回归值与测量值的相对误差绝对值的最大者 ~平均相对误差则是将回归值与测量值的相对误差绝对值的平
均 o以下同 ∀ ΜΡΕ¬¶·«¨ °¤¬¬°∏° ²©¤¥¶²¯∏·¨ √¤¯∏¨¶²©µ¨ ¤¯·¬√¨ ¶ µ¨µ²µ¥¨·º¨¨ ± °¨ ¤¶∏µ¨§µ¨¶∏¯·¶¤±§µ¨ªµ¨¶¶¨§²±¨ ¶~ ΑΡΕ¬¶·«¨ ¤√¨ µ¤ª¨ ²©¤¥¶²¯∏·¨ √¤¯∏¨¶
²©µ¨ ¤¯·¬√¨ µ¨µ²µ¶¥¨·º¨¨ ± ° ¤¨¶∏µ¨§µ¨¶∏¯·¶¤±§µ¨ªµ¨¶¶¨§²±¨ ¶q׫¨ ¶¤°¨ ¬± ¥¨ ²¯º q
实验结果表明 }不同密度刨花板的吸水厚度膨胀率在 τs 后能很好的满足回归的方程 o其测量值与
回归值的最大相对误差在 y1zt h以内 o亦即利用方程kzl能很好的描述刨花板的吸水厚度膨胀率规律 o
并由此可预测刨花板的最大吸水厚度膨胀率 o即 }
ΤΣ°¤¬ € ΤΣk ] l € α
kzl式中的参数 Σo按kxl式可称为蠕变迟滞时间系数 o按kyl式可称为松弛时间系数 o它是一个能反映刨
花板尺寸稳定性而又具有动力学性质的参数 o由制造刨花板所使用的材料种类 !刨花状态 !胶种及热压
工艺等共同决定 ∀它的值越大 o则刨花板要达到最大厚度膨胀率的时间越长 o因此在一定时间内 o该刨
yvt 林 业 科 学 v{卷
花板的尺寸稳定性就越好 ∀但是实验结果表明 o若要获得较大的 Σ值 o刨花板的密度就要越大 o这时对
于一些密度大而又较硬的木材 o如落叶松因体系内蕴藏较大的内应力而造成最大厚度膨胀率偏大 ~但对
于密度较小材质较软的木材 o如大青杨由于较大的压缩率 o木材细胞压溃明显k王培元 ot||u¤~t||u¥l o
使得体系具有较大的 Σ值又具较小的最大厚度膨胀率 ∀
kzl式在刨花板中的应用 o强调在 τs 时后 o因为试件从浸入水中到 τs 时内 o由于起始条件变化大 o有
突越现象 ∀这也取决于目前的实验条件 o无法在实验初期取得更多更详细的数据点 ∀在 τs 时后 o实验
数据能与kzl式方程很好的吻合 ∀
上述所研究的是刨花板试件浸入水中 o受热压锁定内应力及刨花板木材吸湿膨胀时膨胀应力共同
作用下的情况 ∀
图 w 不同密度杨木和落叶松刨花板的吸水厚度膨胀率与时间关系
ƒ¬ªqw ׫¨ µ¨ ¤¯·¬²±¶²©·¬°¨ ¤±§ ΤΣ ²©³¤µ·¬¦¯¨ ¥²¤µ§º¬·«§¬©©¨µ¨±·§¨±¶¬·¼
) ) ) ΡΡ , ΤΡ q
k¤l !k¥l !k¦l为杨木 o密度分别为 }s1vz !s1yu !s1z{ ª#¦°pv ok§l !k l¨ !k©l为落叶松 o密度分别为 }s1yw !s1zx !s1{v ª#¦°pv ~ΡΡ 和
ΤΡ 分别指回归值和测量值 ∀k¤l ok¥l ¤±§k¦l ¤µ¨ Ποπυλυσ. σ º¬·«§¨±¶¬·¼²©s1vz os1yu ¤±§s1z{ª#¦°pv µ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯ ~k§l ok l¨ ¤±§k©l ¤µ¨
Λαριξ. σ º¬·«§¨±¶¬·¼ ²©s1yw os1zx ¤±§s1{vª#¦°pv µ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯ ~ ΡΡ ¤±§ ΤΡ ¬± ƒ¬ªqw µ¨©¨µ·²µ¨ªµ¨¶¶¨§µ¨¶∏¯·¶¤±§·¨¶·¬±ªµ¨¶∏¯·¶µ¨¶³¨¦·¬√¨¯¼ q

212 木材的吸水厚度膨胀率方程
考虑到刨花板主要由木材组成 o因此将实验测得的不同时间的不同厚度杨木和落叶松试件的吸水
厚度膨胀率 o也按kzl式进行回归处理 o结果如表 u !图 x所示 ∀
实验结果表明 o不同厚度 !不同取向的木材 o其吸水厚度膨胀率方程也能很好地符合kzl式规律 o其
相关系数 Ρu 都在 s1|{||以上 o回归值与测量值间的最大相对误差在 {1tw h以下 o平均相对误差的绝对
值 v1wy h以下 o因此可用kzl式方程很好的描述木材的吸水厚度膨胀率规律 o即 }
φk ΜΧoτl € α p β # p¨ τΠΣ k{l
实验结果表明 o把木材浸入水中后 o弦向和径向杨木的增重率ktv1zu °°和 tw1tt °°l在 t «内基本
上达到纤维饱和点 o分别为 vu1z h和 u{1| h o组合向ktw1su °°l则需 {1u «达 vs1| h o而厚者在 u1v «后
才达到 vt1v h ~落叶松所需时间长些 o弦向和径向ktu1xw °°和 tv1vz °°l分别在 ty1v «和 ts1x «才各
达 vs1w h和 u|1{ h o组合向ktv1t{ °°l需 t{ «达 u|1y h o对于厚者则需 uw «才达 vs1u h ∀
这说明 }当木材浸入水中 o较多的水分沿着木材相互贯通的细胞腔 !细胞间隙 !纹孔膜及细胞壁上的
微毛细管以较快的速度进入木材的细胞腔内 o这些水多为自由水 o然后自由水再渐渐地通过毛细管作
用 !水蒸气扩散移动及结合水的表面扩散移动k李坚 ot||wl o进入木材的细胞壁内 o形成结合水 ∀这样 o
zvt 第 w期 顾继友等 }刨花板厚度方向变形研究 ¶ q刨花板厚度方向变形模型及规律的确定
木材虽具有较大的表观含水率 o而其吸水厚度膨胀率却是随着结合水的慢慢增加而逐渐产生 o即木材膨
胀部分只有结合水形成之处 ∀但由于形成结合水而膨胀的区域及其程度不可能在木材整体均匀地同时
存在 o因此 o此时木材在膨胀的微小区域所产生的膨胀应力是逐渐产生 o性质类似与刨花板的内应力释
放 o因此木材的吸水厚度膨胀率规律能很好地符合kzl式的推导 ∀
表 2 不同厚度 !方向的杨木和落叶松吸水厚度膨胀率的回归方程
Ταβ . 2 Τηε ρεγρεσσιον οφ ΤΣ εθυατιον οφ ωοοδ ωιτη διφφερεντ τηιχκνεσσιν διφφερεντ διρεχτιον
树种
≥³¨¦¬¨¶
厚度
׫¬¦®±¨ ¶¶k°°l
测量方向
× ¶¨·¬±ª§¬µ¨¦·¬²±
回归方程
• ª¨µ¨¶¶¨§¨´ ∏¤·¬²±
相关系数
• ¨¯¤·¬√¨ ¦²¨©©¬¦¬¨±·k Ρul
最大相对误差
ΜΡΕk h l
平均相对误差
ΑΡΕk h l
杨木
Ποπυλασ
落叶松
Λαριξ
tv1zu 弦向 פ±ª¨ ±·¬¤¯ ΤΣkτl € ts1tv p ts1vu p¨ τΠx1s{ s1||{y x1y{ t1s{
tw1tt 径向 •¤§¬¤¯ ΤΣkτl € w1ss p v1|t p¨ τΠy1tv s1||zu w1yv t1y{
tw1su 组合向 ≤²°¥¬±¨ § ΤΣkτl € z1{z p z1zx p¨ τΠv1|{ s1||zz u1zz t1sy
ut1yy 弦向 פ±ª¨ ±·¬¤¯ ΤΣkτl € |1|z p |1|w p¨ τΠz1wy s1||y{ y1{| t1|v
ut1vy 径向 •¤§¬¤¯ ΤΣkτl € v1zw p v1yw p¨ τΠy1u| s1|{|| x1yu u1tx
tu1xw 弦向 פ±ª¨ ±·¬¤¯ ΤΣkτl € tu1us p tt1|{ p¨ τΠus1wt s1||xz {1tw u1vu
tv1vz 径向 •¤§¬¤¯ ΤΣkτl € w1z| p w1xz p¨ τΠtu1vw s1||xv z1tz u1s{
tv1t{ 组合向 ≤²°¥¬±¨ § ΤΣkτl € |1xz p |1wz p¨ τΠts1zx s1||{{ v1|x t1st
ut1xy 弦向 פ±ª¨ ±·¬¤¯ ΤΣkτl € tu1xw p tu1zt p¨ τΠuu1zv s1||yz y1sv v1wy
us1vz 径向 •¤§¬¤¯ ΤΣkτl € x1{y p x1yu p¨ τΠuy1vu s1||w| x1{z u1sw
图 x 不同厚度杨木和落叶松的厚度膨胀率与时间关系
ƒ¬ªqx ׫¨ µ¨ ¤¯·¬²±¶²©·¬°¨ ¤±§ ΤΣ ²©³¤µ·¬¦¯¨ ¥²¤µ§º¬·«§¬©©¨µ¨±··«¬¦®±¨ ¶¶
) ΤΡ ΡΡ q
图 x中只列举杨木和落叶松的弦向情况 o其径向和径弦组合向情况的规律相同 ~k¤l和k¦l分别为 tv1x °°和
ut1x °°厚的杨木 ok¥l和k§l分别为 tu1x °°和 ut1x °°厚的杨木 ~ΡΡ和 ΤΡ分别指回归值和测量值 ∀Œ·²±¯¼ ¶«²º¶
·«¤·²©·«¨ ·¤±ª¨ ±·¬¤¯ §¬µ¨¦·¬²±²© Ποπυλυ󤱧 Λαρι ƒ¬ªqx o²·«¨µ§¬µ¨¦·¬²±¶¤µ¨·«¨ ¶¤°¨ ~k¤l ¤±§k¦l ¤µ¨ ·«¨ Ποπυλυσ. σ º¬·«
·«¨ ·«¬¦®±¨ ¶¶²©tv1x °° ¤±§ut1x °° µ¨¶³¨¦·¬√¨¯¼ ~k¥l ¤±§k§l ¤µ¨ ·«¨ Λαριξ. σ º¬·«·«¨ ·«¬¦®±¨ ¶¶²©tu1x °° ¤±§ut1x °°
µ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯ ~ ΡΡ ¤±§ ΤΡ ¬± ƒ¬ªqx µ¨©¨µ·²µ¨ªµ¨¶¶¨§µ¨¶∏¯·¶¤±§·¨¶·¬±ªµ¨¶∏¯·¶µ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯ q
由表 u所得回归方程可见 o在同一方向厚度不同的木材 o其最大吸水厚度膨胀率基本上相同 o这与
客观事实相符 ~但是对于木材的/蠕变迟滞时间系数0 Σ值的差别较大 o尤其是象落叶松等这一类密度较
{vt 林 业 科 学 v{卷
大 !材质较硬的树种差别更大 o这主要是因为试件厚度不同 o水分在其中的扩散速率不同 o进而引起木材
内所形成的结合水的量与木材绝干质量比的差异 ∀
虽然素材的吸水厚度膨胀率能够说明刨花板中木材的吸水厚度膨胀率规律 o但应注意到 o刨花板内
的木材 o经过一定热压时间的热 !湿作用 o其物理化学性质有所改变 o宏观上表现出诸如刨花板的平衡含
水率低于素材的现象k王逢瑚 ot||zl o因此素材与刨花板内木材间存在一些差异 o但这不会影响素材吸
水厚度膨胀率规律在刨花板木材上的应用 ∀
213 刨花板内粘弹性变形恢复方程及胶接点破坏引起的变形方程
木质材料的粘弹变形及其方程人们通常用凯尔文模型及其对应的方程来表示k王逢瑚 ot||zl o即 }
υκ € Πsκ kλ p
p¨ τt l p¨ τΠΣ k|l
因此在形式上 o它也满足kzl式形式 o或者说 okzl也可用于描述刨花板内木材的粘弹变形 o即粘弹变形方
程形式上可写作 }
Φkτl € α p β # p¨ τΠΣ ktsl
把刨花板试件浸入水中 o将使刨花板热压时锁定于木材内的部分内应力释放 o加上木材吸湿膨胀所引起
的膨胀应力 o如果这些内应力的和大于刨花板内胶接点的最大允许应力 o将会使胶接点发生破坏 o使胶
接点所锁定内应力较彻底的释放 o同时产生变形恢复 o但由于邻近胶接点的束缚作用 o使变形未能完全
恢复 o而形成新的内应力作用在邻近的胶接点上 ∀因此其变形仍是内应力作用下的变形 o形式上也满足
kzl式形式 o即 }
ςkτl € α p β # p¨ τΠΣ kttl
214 机械吸附蠕变方程
对于机械吸附蠕变的形成本质 o目前不同的研究者kŠ¬¥¶²±ot|yx ~‹ ¤¨°²±ot|yw ~∏®∏§¤¬ot|{z ~‘¤®¤2
±²ot||y ~פ®¨ °∏µ¤ot|yyl从不同的研究角度作出不同的解释 ∀我们对机械吸附蠕变作出一定的解释k顾
继友 ousss¥l o但尚无法直接推导出机械蠕变方程 o然而 o依据kzl到kttl的方程及方程ktul }
ΤΣkτl € Φkτl n φk ΜqΧoτl n ςkτl n Αk ΜqΧoτl ktul
有 }
Αk ΜqΧoτl € ΤΣkτl p ≈ Φkτl n φk ΜqΧoτl n ςkτl 
€ 6 αι p 6 kβι # p¨ τΠΣιl ktvl
Υ αχ p βχ # p¨ τΠΣχ ktwl
式中 oαχ !βχ !Σχ为常数 ∀将机械吸附蠕变精确式 ) ) ) ktvl式中各项用麦克劳林级数展开 o取项数到测量
精度内 o然后将之合并 o再用麦克劳林级数展开的逆过程 o将之还原 o可得到机械吸附蠕变的近似式
ktwl ∀由此 o就能较好的用已有的观点对之进行解释k顾继友等 oussu¥l ∀
215 刨花板吸水厚度膨胀率方程的意义
刨花板尺寸稳定性至少包含两层含义 }t1 它最大限度地膨胀能达到什么程度 o它表征刨花板吸水
厚度膨胀率量的概念 ∀u1 它是如何达到最大膨胀 o它与时间相关 o表征刨花板吸水厚度膨胀率速率问
题 ∀但是参照有关标准 o目前人们都是使用刨花板的 u «或 uw «吸水厚度膨胀率或二者同时使用 o来衡
量刨花板的尺寸稳定性 o这样存在一些不足 o只能看到刨花板在 u «和 uw «的吸水厚度膨胀率 o用之也
只能定性描述刨花板所处时间的状态 o无法全面衡量和说明它的尺寸稳定性问题 ∀例如在图 w中 o密度
为s1vz ª#¦°pv的杨木刨花板和 s1{v ª#¦°pv的落叶松刨花板 o在 uw1x «的吸水厚度膨胀率分别为
tw1yv h和 tw1|s h o二者相近 o但不能说二者尺寸稳定性也相近 o由图 w中的 k¤l 和 k©l 及表 u可见 o落
叶松板的最大吸水厚度膨胀率ku|1{| h l要大于杨木者ktx1tv h l o但是落叶松的吸水厚度膨胀速率kΣ
€ ws1{ul要远小于杨木kΣ€ x1|wl ∀这些信息在以往标准中是无法得到 ∀因此用吸水厚度膨胀率方程
衡量刨花板的尺寸稳定性将更合理更实用 ∀由刨花板吸水厚度膨胀率方程来定义理想的刨花板k尺寸
|vt 第 w期 顾继友等 }刨花板厚度方向变形研究 ¶ q刨花板厚度方向变形模型及规律的确定
稳定性好l为 }具较小的最大吸水厚度膨胀率kα值l同时具有较大的蠕变迟滞时间系数kΣ值l ∀
v 结 论
不同密度刨花板的吸水厚度膨胀率规律可用如下方程形式描述 o由之而得的回归值与测量值的吻
合性很好 o其相关系数 Ρu 都大于 s1|y以上 o而相对误差较小 ∀
ΤΣkτl € α p β # p¨ τΠΣ
木材的吸水厚度膨胀率方程 !粘弹性变形恢复方程 !胶接点破坏引起的变形方程的形式也都符合刨花板
吸水厚度膨胀率方程形式 o对于机械吸附蠕变方程通过数学变换 o也可获得相同的数学形式 ∀对应方程
的形式可写作 }
φk ΜΧoτl € α p β # p¨ τΠΣ
Φkτl € α p β # p¨ τΠΣ
ςkτl € α p β # p¨ τΠΣ
Αk ΜqΧoτl Υ αχ p βχ # p¨ τΠΣχ
应用刨花板的吸水厚度膨胀率方程 o利用方程中的 α值能很好的预测刨花板的最大吸水厚度膨胀
率 o同时利用参数 Σ值说明刨花板尺寸稳定性 o因此利用该方程衡量刨花板的尺寸稳定性更具合理性
和实用性 ∀
利用刨花板吸水厚度膨胀率方程衡量刨花板尺寸稳定性时 o只要预先获得该板吸水厚度膨胀率的
几个点k建议取点时间在浸水后 v «开始 o点宽些 o且点的数目越多越好l o利用数学方法 o求出方程中的
α !β及 Σ值 ∀
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 ´1 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 }txu ∗ 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 µ1 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
李 坚等 q木材科学 q哈尔滨 }东北林业大学出版社 ot||w }tzx ∗ tzz
王培元 o郭继红 q刨花在压缩力下变形状态的研究 ´1 大片刨花压缩流变性能的研究 q林业科学 ot||u¤ou{ kwl }vuv ∗ vu|
王培元 o郭文莉 o郭继红等 q刨花在压缩力下变形状态的研究 µ1 杨木刨花压缩力学行为对刨花板质量影响的分析研究 q林业科学 ot||u¥o
u{ kxl }wtx ∗ wut
王逢瑚 q木质材料流变学 q哈尔滨 }东北林业大学出版社 ot||z otw ∗ tx }xz ∗ x{
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swt 林 业 科 学 v{卷