胶合板物理力学性能是什么

由3层或多层（一般为奇数）单板组合并使相邻单板的纤维方向垂直胶合而成的一种木质人造板。特殊情况下也有制成4、6层等偶数层的。胶合板由于具有幅面大、变形小、不易翘曲、横纹抗拉强度大、施工应用方便等优点，因此在建筑、家具、车厢、造船、军工、包装及其他工业部门获得了广泛应用。

简史

约在公元前3000年以前，埃及首次用手工锯切木材方法制成单板。600多年后，他们开始用单板作贴面材料来装饰宫廷家具。公元前1世纪初，罗马人已掌握单板制造技术与胶合板制造原理。1812年，法国首先发明了单板旋切机，10年后，经过改进的旋切机已在工业生产中正式使用，性能日益完善，从而促进了胶合板工业的发展。19世纪中叶，德国建成了第一家胶合板工厂，开始大批量的工业化生产。1914年以后，胶合板已成为一种商品。第二次世界大战后，世界胶合板生产发展极为迅速，设备不断更新，产品品种增多，应用范围也日益扩大，产量大幅度提高。

中国胶合板工业始于20世纪20年代初，但工厂规模很小，设备简陋。50年代扩建和新建了一批胶合板工厂。1956年前后开始合成树脂生产，促进了胶合板工业的发展。到了70年代，开始改进生产工艺，首先着眼于中板整张化技术与设备的研究，并取得了初步成效；喷气式单板干燥机也在生产中迅速得到推广应用；合板热压开始采用无热板工艺。至80年代，出现了“涂胶—配板—垫压”半连续化生产，随着合板预压工艺的应用，适应预压工艺、具有初粘性的脲醛树脂胶也得到了开发与应用。

胶合板树种

中国胶合板工业使用的树种，可分为用于旋切单板和刨切薄木两大类。①生产旋切单板的主要树种有水曲柳、椴木、黄波罗、柞木、荷木、杨木、楸木、桢楠、桦木、枫香、枫杨、丝栗、桤木、槭木、云杉、马尾松、云南松等。②生产刨切薄木的主要树种有水曲柳、黄波罗、柞木、核桃木、梓木等。此外，胶合板生产中还采用一些南洋木材和非洲木材，其中主要树种有柳安、阿必东、克隆等。

胶合板使用的胶粘剂

胶合板工业中常用的胶粘剂有蛋白质胶和合成树脂胶。也有使用少量橡胶类胶粘剂，一般制成压敏胶粘带使用。蛋白质胶中，皮骨胶用于制造修补单板用的胶纸带，其他蛋白质胶用于胶合板制造。合成树脂胶的种类很多，但用于胶合板生产的主要有脲醛树脂胶和酚醛树脂胶，中国以脲醛树脂胶应用最多。（见木材胶粘剂）

胶合板的性质

胶合板的物理力学性质可用含水率、密度、胶合强度等说明。国际标准化组织（ISO）对普通胶合板的结构、含水率、质量三方面作出规定。结构：相邻层单板的纹理应互成直角；相对于中心层互相对称。含水率：应在12～14%之间。质量：成品应用矩形直边和明显的棱角；对于每一名义厚度，单板的最少层数应遵照有关规定。

中国胶合板国家标准规定：①含水率。Ⅰ、Ⅱ类胶合板含水率6～14%；Ⅲ、Ⅳ类胶合板8～16%。②密度。胶合板的密度大于同树种的木材；胶合时的单位压力越大，则胶合板的密度也越大；木材在高温下易产生塑性变形，热压胶合比冷压胶合压缩率越大，胶合板密度也越大。③胶合强度。Ⅰ、Ⅱ类胶合板，椴木、杨木、赤杨≥0.70兆帕；水曲柳、荷木、枫香、槭木、榆木、柞木≥0.80兆帕；桦木≥1.00兆帕；马尾松、云南松、落叶松、云杉≥0.80兆帕。Ⅲ、Ⅳ类胶合板≥0.70兆帕。

如果测定胶合强度试件的平均木材破坏率超过80%时，则其胶合强度指标值可比上面规定的指标值低0.20兆帕。符合胶合强度指标值规定的试件数等于或大于有效试件总数的80%时，该批胶合板的胶合强度判为合格品。

胶合板的用途

由于胶合板具有很多优点，因此，胶合板的应用范围十分广泛。Ⅰ类胶合板主要用于航空、船舶、车厢、混凝土模板、包装以及其他要求耐水性、耐气候性好的场所；Ⅱ类胶合板主要用于车厢、船舶、家具、包装及建筑内部装修等方面；Ⅲ类胶合板主要用于家具、包装及一般建筑用途；Ⅳ类胶合板主要用于包装及一般用途。根据工业、建筑、交通运输、纺织、电气等工业部门的特殊要求，还可生产一些供专门用途的胶合板等。

生产工艺

胶合板的表层单板称为表板，外观质量较好的那个表板称为面板，相对于面板的另一侧表板称为背板。纹理方向与表板纹理垂直的内层单板称为芯板，而纹理方向与表板纹理平行的内层单板称长中板。单板是用旋切、刨切、锯切方法制成的薄板。

胶合板的主要生产工序有：原木截断；原木水热处理；剥皮与木段定心；单板切削加工；单板干燥；单板剪切与修整加工；涂胶与组坯；预压与热压；裁边；刮光或磨光；检验、分等及包装等。

趋势

①胶合板工业现在面临木材资源短缺、材质下降等问题。因此，今后胶合板生产势必大量利用小径材和低质材，大力开发利用速生树种，在工艺技术及设备上要有较大改革，才能适应这种变化。为实现高效利用小径材、短材、低质材，生产大幅面胶合板的目的，对单板纵接及合板纵接技术将有待进一步的改进。②以单板制成的产品主要将向装饰性方向发展。装饰贴面用的薄型单板，花色繁多的组合单板，势必将成为单板生产的主要方向，使数量有限的珍贵木材得到更高的使用价值，提高珍贵木材的出材率。

阻燃胶合板的阻燃原理主要在于阻燃剂遇热后溶化，在木材表面上形成隔火层。隔断氧气和木材接触，使燃烧不易继续进行。并分解出大量的不燃气体排挤木材表面的空气，冲淡木材分解出来的可燃性气体，使木材不再燃烧，有效地阻滞火势蔓延。阻燃胶合板具有生产、工艺简单、阻燃性能好等优点。外观与普通胶合板相同，保持木材原有无毒、无特殊气味，其阻燃性能、物理机械性能符合标准要求。易于进行各种装饰，涂饰和加工。阻燃板主要用于宾馆、影剧院、展览馆等建筑物内装修材料和展览馆的展板，作火车、轮船等大型交通工具内受高温辐射较强部位的装板，防火门的门扇板及各种内部设施。主要性能指标是产品规格、产品厚度、外观、含水率、胶合强度、氧指数、倾斜燃烧法炭化长度、倾斜燃烧法炭化面积、倾斜燃烧法残焰、倾斜燃烧法残烬、发烟密度、难燃等级。

阻燃胶合板应在室内使用，应防晒防潮、避免撞击。表面如有磕碰伤，可用腻子填补或用挖补方法维修。如：将碰伤部位用利器挖掉，取大小、形状、色泽相同的木材单片用的胶或冷压胶胶压。如有部分脱胶现象，可用注射器将冷压胶注射进板内，并加压待胶干后取出，也可将板面纵向用利器划一道缝隙，将胶液灌入，并加压。阻燃胶合板的优点。优点：以刨花板为基材，用三聚氰胺浸渍纸作为饰面，与传统的贴纸家具相比，三聚氰胺板具有耐高温、耐酸碱、耐潮湿、防火等特性，表面不易变色、起皮，且容易加工成风格各异、质感强烈的贴面，自诞生以来该板材就迅速应用于家具、地板及室内装饰等方面。

借助胶粘剂，使两块或两块以上木材或木质人造板材牢固地接合在一起的加工过程。

胶合种类

按被胶合材料的种类和规格，可分为方材胶合、薄板胶合、覆面胶合和封边胶合。

方材胶合

包括方材的宽度胶合（拼宽）、厚度胶合（加厚）和长度胶合（接长）。用小方材胶合而成的板方材，其形状和尺寸稳定。凡对形状与尺寸稳定性要求高的板方材，往往先将原木锯解、加工成小尺寸方材后再按一定的规律与要求胶合而成。为提高木材利用率，应尽量利用制造其他木制品时剩余的小规格材料拼接成大尺寸零部件。用方材或窄板在宽度上胶拼所得到的板材称为拼板。宽度胶合常采用动物胶，也可以采用聚醋酸乙烯酯乳液、冷固化脲醛树脂胶等合成胶粘剂。在大批量生产时，可以采用各种胶拼机械设备。还可以采用高频电加热设备以加速胶液的固化。方材的长度胶合有斜面接合、指形（齿形）接合等形式。

薄板胶合

包括单板与单板、胶合板与胶合板、纤维板与纤维板之间的胶合等。

覆面胶合

其特点是芯层材料（或基材）较厚而表层材料（覆面材料）则较薄，所得覆面板有空心板与实心板两大类。空心板用木框作周边，再在木框中分别加入木条、胶合板条、纤维板条、蜂窝纸等作为填料。木框可以用实木制作，也可以用刨花板条、中密度纤维板条等制作。表层材料通常为薄胶合板、纤维板或薄型刨花板。如果填料较为密集，表层材料也可是两层单板。实心板的芯层材料通常为刨花板、中密度纤维板、厚胶合板或密集的小木条。覆面材料为单板、薄木或其他覆面材料，如合成树脂浸渍纸、装饰纸、塑料薄膜等。厚度在1毫米左右，以装饰作用为主的表层材料又称为“饰面材料”。它可以直接胶合到刨花板等芯材表面，制成实心饰面板，也可以胶合在空心覆面板表面，制成空心饰面板。这种在厚材料（基材）表面胶合一层饰面材料的覆面过程又称为贴面。覆面胶合时，可以采用冷压或热压胶合两种方式。冷压覆面时常采用聚醋酸乙烯酯乳胶、冷固化脲醛树脂胶等胶粘剂。为使胶合面紧密接触，运用冷压机施以适当的压力，一般为0.6兆帕左右，并保持压力至胶液固化，一般需6～12小时。冷压胶合的劳动生产率低，但不消耗热能。热压覆面时通常采用脲醛树脂胶，涂胶量为100～180克/平方米（单面）。热压温度为100～130℃。热压时间决定于热压温度、覆面材料厚度和胶粘剂性质等。采用一般热压机时约为1～5分钟，如采用高频电加热压机，热压时间可更短。用单板贴面，尤其用微薄木贴面时，为了防止胶液渗透到覆面材料表面，常在胶液中加入面粉等填料，以提高胶的粘度。用塑料薄膜贴面时，必须采用EVA乳液等与塑料及木材均有良好粘着力的胶粘剂。

封边胶合

贴面的一种特殊形式。贴面材料所覆盖的是宽覆面板的侧面（仅有几毫米至几十毫米宽），常规的压机不适用，只有采用专门设计的各种型号的封边机。广泛采用的是热熔胶封边机，可一次完成涂胶、封边以及切除已封边板材上多余的封边材料（齐端、齐边）和对封边材料进行表面磨光等多道工序。

胶合质量的影响因素

起主导作用的因素是木材的性质、胶粘剂的种类与性能、木材胶合工艺等。①不同树种的木材，由于内聚力的差异，所制得胶合木的胶合强度有很大差异。一般硬阔叶树材的胶合强度大于软阔叶树材和针叶树材。胶合面的木材纤维方向对胶合强度的影响极大。径切面或弦切面在正常胶合条件下都能获得较好的胶合强度，但端面胶合的强度极低。因此在木材接长时要采用斜面接合或指形接合，以保证必要的胶接合力。胶合时的木材含水率以100%左右较为合适，过高或过低都不利于胶合。胶合面的加工精度也是影响胶合质量的因素之一。但在适当的粗糙度范围内，只要胶合工艺合适，就可以获得符合工艺要求的强度。②胶粘剂的种类及其粘度、固体含量、活性期、硬化剂的加入量、pH值大小等都对胶合质量有很大影响。③胶合时所要控制的工艺条件主要有涂胶量、温度、压力和胶压时间。这些工艺参数的确定又与胶粘剂种类和压机种类（热压或冷压、单层压机或多层压机等），木材的表面性质、厚度，以及操作场所的空气温湿度条件等密切相关。为加速胶粘剂的固化，可以采用高频电加热、低压电加热等多种形式。

胶合质量检验

衡量胶合质量的主要参数是胶合强度及板材平整度。常检验的胶合强度是剪切胶合强度。在日常生活中，覆面板很容易受到剥离载荷的作用，这时将产生不均匀的应力分布（应力主要集中于正在被扯开的胶层处，所以剥离又称为不均匀扯离），胶接合比较容易破坏，因此还有必要检验覆面板的剥离胶合强度。

面板类型:竹胶合板；面板厚度(mm):15.00；

面板弹性模量(N/mm2):6750.00；

面板抗弯强度设计值fc(N/mm2):14.84；

面板抗剪强度设计值(N/mm2):1.50；

夹板又称胶合板，是把原木刨成每层1毫米左右厚的刨片。充分风干后，加入胶，通过专用机械设备压实，双面再贴装饰纹理和材质好的面层，并切割成一定规格的装饰用板材。装修中最常用的夹板规格是1220毫米×2440毫米。

夹板的硬度一般较高，由于在胶合过程中已把材质、纹理相互垂直交错，所以强度大、不易变形。

夹板根据分层的多少可分为三夹板、五夹板、九夹板、十二夹板、十八夹板等多个品种，装修中最常用的是三夹板和五夹板，也就是大家通常所说的三合板和五合板。夹板的层次越多，厚度越大，强度越高，承重力越强，越不易弯曲。夹板多用于高档装饰基层结构中。适宜安装、固定负重较大的装饰部件。

当然，夹板也有自身的不足，就是一般造价较高；如果材料没有充分干燥或生产工艺存在问题，导致板材变形时，外力很难调整；另外，夹板不如密度板面层光洁，用夹板做基层，表面上再粘合防火板、铝塑板等饰面板材时，不如中密度板做基层牢固。

一、结构缺陷

结构缺陷是指胶合板内外结构的内容完整性、排布合理性不能满足要求，主要包括胶合板翘曲、叠芯、离缝和边角缺损。

1、翘曲

翘曲是胶合板两端上翘或中间拱起而形成的一种凹面。

胶合板翘曲主要是由于胶合板结构和加工工艺不符合对称原则，使得胶合板内应力较大引起的。

因此应对胶合板翘曲的措施就是严格按照对称性原则生产胶合板：

（1）遵循奇数层原则，合理搭配树种材质，对称位置单板的材质、厚度、纤维方向和含水率都相同。

（2）提高干燥质量，单板先自然干燥到一定程度再送入干燥机，控制其在干燥过程中不会扭曲变形。

（3）在进行热压工序时，热压机上下压板的温度要相同，保证上下板面受热一致。

2、叠芯、离缝

叠芯是指胶合板同一层内相邻两芯单板（或一张开裂单板的两部分）互相重叠。离缝也称离芯，是指胶合板中同一层内芯板或相邻两拼接芯板间产生分离。

叠芯、离缝产生的原因主要有：

（1）组坯时，芯板重叠、错位或预留缝隙不合适。

（2）装板或板坯搬动时芯板产生移动或错位。

（3）芯板翘曲变形严重或芯板边缘不够平直。

针对前两种原因，只要操作人员在组坯和移动时多加小心，就可以很大程度地避免缺陷的发生，或者在单板施胶后先陈放一段时间，再进行组坯并预压，使单板初步粘连，防止在搬运过程中的移动错位。

针对第三种情况，可以先对翘曲变形的芯板进行柔化整平处理，并进行二次齐边，使表面平整、边部平直，再使用处理后的单板排芯组坯。

3、边角缺损

边角缺损是指因机械或人为操作不当所造成的产品四角或边缘部分缺失或损伤。

造成边角缺损的因素有很多：

（1）原材料有缺陷：芯板质量不好，长度不足；表板边缘缺损。

（2）操作过程不合规：组坯时未严格遵照“一边一齐头”的原则；板坯装入热压机时上下板坯边角未对齐、板坯装歪受压不均匀。

（3）设备故障：热压设备传热不好、边角温度低。

应对边角缺损的问题，首先要管控外购单板原材的质量，其次在操作时严格按照操作规程，另外，定期对设备的检修维护也是必不可少的。

二、胶合缺陷

胶合缺陷是指由于胶黏剂本身的瑕疵或者在施胶工艺过程中操作不合规等原因造成的胶黏不牢、鼓泡、开胶的缺陷。

1、胶合强度低

胶合强度是指胶合板中各单板之间胶合的牢固程度。胶合强度是衡量胶合板质量好坏的重要指标之一。

分析胶合强度低或胶层脱胶产生的原因同样可以从原材料、工艺过程和设备三方面来分析：

（1）原材料有缺陷：外购单板存在质量问题，如旋切质量差或毛刺沟痕深；单板含水率不合适；胶黏剂质量差、变质或浓度太低。

（2）操作过程不合规：涂胶工艺不过关，施胶量太少或涂胶不均；涂胶单板陈放时间过长或过短；热压参数设置不合适，如热压压力不足、热压温度过低或热压时间短。

（3）设备故障：如压力增加不上去、温度传递不到位等。

解决方法同样从这三个方面着手，管控原材料质量，严把工艺质量关，定期检修保养设备。

2、鼓泡开胶

鼓泡是指降压时板坯内蒸汽破坏胶合板的结构，在板面上形成隆起的气泡，有时伴随震耳的响声。如果板坯破坏完全是在胶层，可看作是开胶。

鼓泡的产生大多与单板含水率有关，单板的含水率在很大程度上影响着胶合板的质量，过高、过低均不利于胶合板生产，含水率过高，则容易鼓泡开胶；施胶工艺和热压工艺的不规范也会导致鼓泡开胶。

应对此缺陷的措施有：

（1）将干燥后的单板含水率严格控制在8%～14%范围内。

（2）涂胶时注意均匀涂抹，既不能留空白点，也不能有胶堆积，同时要清理干净单板表面的杂物。

（3）合理设置热压的时间和温度，包括热压完毕后降压降温的速度。

3、边角开胶

边角开胶是指胶合板边角部未胶合在一起，出现开胶现象。

造成这种缺陷的原因有：

（1）材料缺陷：胶黏剂质量差；单板厚度不均。

（2）工艺缺陷：边角缺胶；涂胶单板陈化时间过长，边角部干涸并失去活性；板坯边角未对齐，装板时板坯歪斜，受压不均。

（3）设备缺陷：压板变形；压板板面温度不均等。

为避免边角开胶缺陷，首先要使用质量过硬的单板和胶黏剂；

其次，为保证涂胶质量，涂胶量要均匀，没有涂到胶的部位要手工补刷，涂胶时要注意边角部位，防止边角缺胶、涂胶量少或胶水过早干涸；

最后，热压前检查设备，排除故障。

三、外观缺陷

外观缺陷指在胶合板表面通过眼观手触的方式可以感知的缺陷，包括透胶、不平整、有压痕和变色的缺陷。

1、透胶

透胶是指胶黏剂通过表板渗透到胶合板表面造成板面污染的缺陷。

透胶产生的原因有：

（1）胶黏剂问题：胶液太稀；施胶量过大。

（2）表板问题：表板太薄；表板裂隙太大。

（3）热压工艺问题：热压压力太大，将胶黏剂挤出透到胶合板表面。

针对以上原因，要合理调胶，控制胶液稀稠程度；检查表板质量；选择合适的热压压力。

2、胶合板不平整

胶合板不平整即板面厚薄不一，容易引起胶合板厚度超过允许的公差范围。

胶合板厚薄不一产生的原因可能是：

（1）单板厚薄不一；

（2）一次热压的单板张数过多；

（3）压板倾斜；

（4）热压压力计算不正确。

应对措施是，挑选高质量单板，采取“一张一压”的热压工艺，将压机安装校正成水平，正确计算和调节热压压力。

3、板面压痕

压痕是指由于外部因素造成的胶合板表面的局部凹痕。

板面压痕的产生主要发生在热压工序，一是热压垫板表面凹凸不平，或表面粘有胶块等杂物。二是胶合板合面后表板上粘有胶块等杂物。

应对此缺陷只要在合面及热压装板时，仔细检查热压垫板及表板上有无杂物，若发现杂物，及时清理。

4、板面变色

胶合板板面变色是指板面因遭受污染而出现不正常的颜色。

胶合板如果保存不当就会出现变色的情况，直接影响板材的质量和使用寿命，板面颜色污染一直是生产厂家和技术人员关注的问题之一。

板面颜色污染的方式多种多样，基本上可以归结为真菌变色和化学变色，化学变色又以铁离子污染最为常见。

真菌变色主要是胶合板的刨切原木在贮存过程中，受到真菌污染。

真菌在合适的温度和湿度环境下，沿着原木的导管纵向深入生长、发育，而受到真菌深度污染的原木会出现变色、腐朽。

铁离子污染则是由于原木中所含的单宁遇到铁离子时会发生颜色反应，在木材的表面形成蓝黑色的污染。

针对真菌污染，只要破坏真菌生长环境，就可以有效预防。

适宜真菌生长的环境是：

（1）温度：22~25℃；

（2）湿度：原木含水率20%~60%；

（3）氧气：真菌是好气性菌类，适宜生长在含有空气的管孔中；

（4）养料：木材中的木质素、纤维素、单糖、淀粉，都是真菌的营养物质；

（5）酸碱性：真菌适宜在弱酸性介质中，pH4.5~5.5。

纵观以上五个条件，最容易控制和破坏的就是湿度条件，因此控制单板含水率是最经济的防治真菌污染的方式。

针对铁离子污染，则是要控制胶合板在生产、贮存、运输、使用过程中与铁离子的接触：

（1）生产过程中使用软化处理过的水；

（2）避免胶合板与水泥长时间接触，水泥中含有大量铁离子；

（3）及时清理加工刀具表面的细微铁屑；

（4）避免使用被铁离子污染的胶黏剂。

四、甲醛释放超标

甲醛释放超标，是指胶合板中释放的游离醛超过国家标准的限值。这是胶合板生产中非常让人头疼的问题，一旦发生了甲醛释放超标的情况，就很难补救。

使用以脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂为代表的“三醛树脂”系列胶黏剂生产的胶合板，在制造、堆放和使用过程中会不断向外界挥发游离醛。

甲醛释放超标一般有两个原因：

（1）所用胶黏剂甲醛含量超标；

（2）施胶量过大，涂胶不均匀。

针对第一种原因，生产厂家要严格把控所购买的胶黏剂，对每一批新胶黏剂进行严格的检测，拒绝使用不合格胶黏剂；

针对第二种原因，则要加强对操作人员的培训，提高操作工的技术水平和责任心。