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实木板拼接机胶合性能及其破坏形式

添加时间:2020-09-06 12:39:02    查看:

实木拼接板包括实木侧拼板和实木指接侧拼板,通常厚度为10~45mm。其中,实木侧拼板是将长木材板条沿垂直纤维方向排列,在板条侧面平接胶合拼宽(也称侧拼)而成;实木指接侧拼板是将短木材板条先沿纤维方向指接接长,再侧拼而成。近十年来,实木拼接板在广东地区发展迅速,缓解了优质实木资源供需的不足,满足实木及其制品日益增长的市场需求。但是,我国尚无相应的实木拼接板标准,广东省《实木拼接板》地方标准尚在制订中,大多数生产企业和用户仅对实木拼接板的外观质量提出要求,而在薄木板拼接机的生产及使用过程中出现的胶层开裂、指榫断裂、指榫脱落等质量问题,缺乏检验标准和管理方法,不少企业往往采用简单修补(如抹灰)方式遮掩质量问题,影响了实木拼接板行业的发展。因此,以广东用量较大的几种实木拼接板为例,进行胶合性能分析,旨为实木拼接板的标准制定,及企业控制和提高实木拼接板产品的质量,提供理论指导。

1、材料与方法

1.1试验材料

被测实木拼接板取自广东省内生产企业。

1)试材树种:北美铁杉(Tsugaheteophylla)、橡胶木(Heveabrasiliensis)和北美核桃木(Juglansspp.);

2)胶黏剂:聚醋酸乙烯酯乳液和异氰酸酯两组份型,单面涂胶量为200~300g/m2;

3)拼接:指接形式为垂直型三角形指榫,齿长1=10mm,齿距t=4mm,宽距比q≤0.15;侧拼形式为平接,幅面2440×1220mm。

实木拼接板样板的厚度、密度、含水率列于表1。

 

1.2试验设备

万能力学试验机,位移精度0.001mm,载荷精度可控制在0.1N。

1.3测试方法

将实木拼接板放置72h之后,沿长度方向裁成两块,按表2和图1所示锯制试件。

 

1)胶层浸渍剥离,反映实木拼接板胶层的耐久性,参照GB/T21140-2007《指接材非结构用》进行测试。

2)侧拼抗剪强度,检验实木侧拼胶层的胶合性能,参照GB/T17657-1999中4.16进行测试。

试件制取方法和尺寸

 

3)指接抗弯强度,参照GB/T50329-2002《木结构试验方法标准》进行测试。试验分为垂直型和水平型,其中垂直型包括1倍指接板条宽度和1/2倍指接板条宽度的两种试件,考察指接位置及板条宽度对指接抗弯强度的影响。

2、结果与分析

2.1胶层耐久性能及破坏形式

实木拼接板的胶层浸渍剥离性能检测结果,列于表3;胶层浸渍剥离破坏形式见图2。


由表3可知,北美铁杉和橡胶木拼接板的侧拼胶层未见浸渍剥离现象,侧拼胶层的耐久性能,均能满足Ⅰ类浸渍剥离要求;核桃木拼接板的侧拼胶层存在部分剥离开裂(见图2c),其原因可能是板条四面刨切尺寸的精度低,或侧拼施胶不均匀,或相邻两块拼接的木材密度差异性大,影响到拼接板的胶合性能和质量。


北美铁杉拼接板的指接胶层耐久性能,按Ⅱ类浸渍剥离方法试验,虽胶层剥离<1/3,但边齿普遍脱落(见图2a)。其原因:一是锯制试件时损伤了边齿;二是指接板条刨切时,边部指接性能受损;三是指接时两侧面施加的压力偏低。因此,确保四面刨的加工精度,适当增加指接时的压力,减少试件制备过程对边齿胶合性能的影响,是减少边齿脱落的有效措施。

 

橡胶木拼接板试样的指接胶层耐久性能,满足Ⅱ类浸渍剥离要求;但按Ⅰ类浸渍剥离方法试验时,单条胶层剥离>1/3,且木材存在严重的开裂现象(见图2b)。

综合分析表明,企业生产中如果采用合理的工艺,可生产出胶层耐久性通过Ⅰ类浸渍剥离试验要求的实木侧拼板,及Ⅱ类浸渍剥离试验要求的实木指接侧拼板。

2.2实木侧拼板的抗剪性能及破坏形式

实木侧拼板及对照的实木板材(TW18、XW18和HW16)的抗剪强度及木破率检测结果,列于表4,破坏形式如图3所示。

从表4可见,3种实木拼接板的侧拼抗剪强度,均略低于相应对照的实木板材,相差约5%。橡胶木拼接板的木破率较高,均>60%;而北美铁杉拼接板的木破率分布范围较广,为10%~100%。

 

其原因:调制好的胶黏剂放置时间超过4h,导致胶黏剂的活性下降;另外,部分企业为了降低成本,在调胶时,加入过量的CaCO3作为填料,影响胶合面涂胶不均匀,无法形成理想的胶层粘结界面。与采用5%、10%、15%多亚甲基多苯基多异氰酸醋酯(PAPI)改性乳白胶制造的铁杉胶合木比较,胶层抗剪强度相当,但木破率存在一定的差距。

2.3实木指接侧拼板的抗弯性能及破坏形式3种木材指接侧拼板的抗弯强度检测结果,列于表5;图4所示为橡胶木的破坏形式。

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由表5可知,实木拼接板的指接抗弯强度低于相应对照木材。其中,橡胶木及核桃木拼接板(包括宽度为b和b/2两种试件)的抗弯强度,为实木对照板的45.6%~77.9%;垂直型铁杉拼接板(包括2种宽度的试件)的抗弯强度,是对照板的33.2%~44.8%;水平型铁杉拼接板的抗弯强度是对照板的26.2%~48.9%。试件的宽度尺寸对实木拼接板的指接抗弯强度影响不显著,与脲醛胶、乳白胶红松指接材抗弯强度的研究结果相似。说明指接抗弯强度的变异性较大、强度均匀性较差。指榫涂胶均匀及其拼接压力适宜,是提高实木拼接板指接抗弯强度的有效办法。

从图4可看出,指接弯曲破坏主要发生在指接胶层及指榫部位,其破坏形式包括胶层破坏、指榫折断和指接破坏引起的木材撕裂,而对照实木的弯曲破坏形式只是撕裂和折断。

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3、结论与建议

1)在GB/T17657-1999规定条件下进行试验,北美铁杉和橡胶木拼接板的侧拼胶层耐久性能,通过Ⅰ类浸渍剥离试验要求;橡胶木指接拼接板的胶层耐久性能,通过Ⅱ类浸渍剥离试验要求。由于边齿脱落,北美铁杉指接拼接板的胶层耐久性能,未能达到Ⅱ类浸渍剥离试验要求。

2)与对照实木板材的顺纹抗剪强度相比,侧拼板的抗剪强度略低5%,指接抗弯强度为相应木材抗弯强度的26.2%~77.9%。试件的宽度尺寸对其指接抗弯强度影响不显著,破坏形式有:胶层开裂、指榫折断和由指接破坏引起的木材开裂。

3)综合考虑,建议制订实木拼接板标准时,应针对不同密度的木材,提出相应的侧拼抗剪强度和指接抗弯强度等力学性能指标。

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