第２８卷第５期Ｖｏｌ〃２８Ｎｏ〃５
木材工业
ＣＨＩＮＡＷＯＯＤＩＮＤＵＳＴＲＹ
２０１４年９月
Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ２０１４
杨木定向木片层积材的制备工艺初探
刘翔１，高黎２，张双保３，袁应粮４
（１．广西林业集团有限公司，广西南宁５３００００；２．中国林科院木材工业研究所，北京１０００９１；
３．北京林业大学材料科学与技术学院，北京１０００８３；４．浙江裕华木业有限公司，浙江嘉善３１４１００）
茶叶中的提取
摘要：以杨木碎单板条为原料制备定向木片层积材（ＯＳＬ），研究了单板条长度、宽度、热压时间与 板材密度，对杨木ＯＳＬ性能的影响。结果表明：板材密度是影响ＯＳＬ性能的最主要因素；采用优化工艺生产的杨木ＯＳＬ，性能远超ＥＮ３００－２００６中ＯＳＢ／４等级板材性能要求。 关键词：杨木；定向木片层积材；制备工艺
教学磁板中图分类号：Ｓ７９２．１１；ＴＳ６５３文献标识码：Ａ文章编号：１００１－８６５４（２０１４）０５－００２０－０４
ＰｒｉｍａｒｙＳｔｕｄｙｏｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＰｏｐｌａｒＯｒｉｅｎｔｅ
ｄＳｔｒａｎｄＬｕｍｂｅｒ
ＬＩＵＸｉａｎｇ１，ＧＡＯＬｉ２，ＺＨＡＮＧＳｈｕａｎｇ－ｂａｏ３，ＹＵＡＮＹｉｎｇ－ｌｉａｎｇ４
（１．ＧｕａｎｇｘｉＦｏｒｅｓｔｒｙＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｎａｎｎｉｎｇ５３００００，Ｇｕａｎｇｘｉ，Ｃｈｉｎａ；２．ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔ
ｅｏｆＷｏｏｄＩｎｄｕｓｔｒｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９１，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ
ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＢｅｉｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ４．ＺｈｅｊｉａｎｇＹｕｈｕａＷｏｏｄＩｎｄｕｓｔｒ
ｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉａｓｈａｎ３１４１００，Ｚｈｅｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｐｕｌｕｓｅｕｒａｍｅｖｉｃａｎａｖｅｎｅｅｒｓｔｒａｎｄｓｗｅｒｅｕｓｅｄａｓｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓｔｏｍａｋｅｏｒｉｅｎｔｅｄｓｔｒａｎｄｌｕｍｂｅｒ（ＯＳＬ）．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｔｒａｎｄｌｅｎｇｔｈ，ｓｔａｎｄｗｉｄｔｈ，ｈｏｔ－ｐｒｅｓｓｉｎｇｔｉｍｅａｎｄｂｏａｒｄｄｅｎｓｉｔｙｏｎｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗａｓｅｖａｌｕａｔｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｄｅｎｓｉｔｙｗａｓｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｆａｃｔｏｒａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅＯＳＬａｎｄｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅＯＳＬｍａｄｅｕｎｄｅｒｏｐｔｉｍｕｍｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｃｏｕｌｄｆａｒｅｘｃｅｅｄｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆＯＳＢ／４ｇｒａｄｅｏｆＥｕｒｏｐｅａｎＳｔａｎｄａｒｄＥＮ３００－２００６．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｏｐｌａｒ；ｏｒｉｅｎｔｅｄｓｔｒａｎｄｌｕｍｂｅｒ；ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
结构用木基复合材料（ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｌｕｍｂｅｒ，ＳＣＬ）是具有一定承载能力的木基复合材料的统称，主要包括结构胶合板和单板层积材（ｌａｍｉｎａｔｅｄｖｅｎｅｅｒｌｕｍｂｅｒ，ＬＶＬ），另外也有多种利用
较大尺寸碎料制成的ＳＣＬ，如顺向单板条层积材（ｐａｒａｌｌｅｌｓｔｒａｎｄｌｕｍｂｅｒ，ＰＳＬ）、木条层积材
（ｌａｍｉｎａｔｅｄｓｔｒａｎｄｌｕｍｂｅｒ，ＬＳＬ）和定向木片层积材
［１］
收稿日期：２０１３－０６－２４；修改日期：２０１４－０７－２３
（ｏｒｉｅｎｔｅｄｓｔｒａｎｄｌｕｍｂｅｒ，ＯＳＬ）等。随着现代木结
基金项目：国家林业局引进国际先进林业科学技术计划（９４８计划）项目“顺向木条层积材（ＰＳＬ）制造关键技术”（２０１２－４－２９）；２０１２年北京市教育委员会共建项目“木质材料高效加工利用技术”；木竹产业技术创新战略联盟课题“模压成型ＰＳＬ装饰材制备技术与示范”（ＴＩＡＷＢＩ２０１３ＸＸ）。
作者简介：刘翔（１９８８—），男，广西林业集团有限公司助理工程师。责任作者：高黎，女，中国林科院木材工业研究所助理研究员。
·２０·构建筑在我国的逐渐兴起，ＳＣＬ的需求量也必将增加。由于原料形态不同，不同的ＳＣＬ板材性能有明显差异。如何实现ＬＶＬ、胶合板生产过程中碎单板的高附加值利用，是人造板行业的研究方向之一。
早在２０世纪６０年代末，加拿大ＭａｃＭｉｌｌａｎ
研究与开发
第２８卷第５期木材工业２０１４年９月
Ｂｌｏｅｄｅｌ公司研发出利用碎单板制备ＰＳＬ的工艺及产品，并在欧美实现了工业化生产。我国科研人员也
表１试验因素与水平
Ｔａｂ〃１Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｆａｃｔｏｒｓａｎｄｌｅｖｅｌｓ
在９０年代对ＰＳＬ进行了研究［２－５］，但因其对设备及
水平Ａ单板条
Ｂ单板条Ｃ热压时间／Ｄ板材密度／
单板条长度有较高的要求，细碎单板利用率有限，未宽度／ｍｍ长度／ｍｍ（ｓ·ｍｍ－１）（ｇ·ｃｍ－３）
定向木片层积材（ＯＳＬ）是一种适合国情的利用方案［６］。
定向木片层积材（ＯＳＬ）作为一种国外常见的结构用材，由扁平窄长的刨花制备而成。与定向刨花板（ＯＳＢ）对比，ＯＳＢ芯层一般为横向铺装，厚度通常≤２５ｍｍ，且对横向强度有一定要求；而ＯＳＬ仅沿顺向铺装，厚度＞２５ｍｍ，顺向强度及产品附加值明显优于ＯＳＢ。通过裁切破碎单板条制备的木片，形态及性能应优于大片刨花。
为此，笔者根据我国木质资源及常规加工设备特点，利用速生杨木碎单板条制备ＯＳＬ，探究工艺参数对其性能的影响，旨在为制定杨木ＯＳＬ生产工艺及开发杨木的高附加值利用新途径，提供技术依据。
１材料与方法
１〃１试验材料
１）意杨（Ｐｏｐｕｌｕｓｅｕｒａｍｅｖｉｃａｎａ）单板，购于河北冀州，密度约０．３７ｇ／ｃｍ３，含水率１０％～１２％，厚１．５～１．８ｍｍ，幅面１０００ｍｍ×９００ｍｍ。
２）浸渍用酚醛（ＰＦ）树脂，自制，固体含量５０％，黏度６０ｍＰａ·ｓ。
１〃２试验装置
万能木工圆锯机；精密裁板锯；电热恒温鼓风干燥箱；人造板试验压机；万能力学试验机等。
１〃３试验方法
１〃３〃１试验设计
３３０１５０９００．８０
１〃３〃２工艺流程
１）单板裁切；
２）筛选剔除有明显结疤和孔洞的单板条；
３）浸胶将ＰＦ树脂固体含量调整至３０％左右，依据前期试验结果，设定浸胶５ｍｉｎ，陈放３ｍｉｎ，浸胶量为单板条质量的８％～１０％；
４）干燥浸胶单板条干燥至含水率８％～９％；
便携式翻译机５）热压温度１４５～１５５℃，压力４～６ＭＰａ；板材幅面４００ｍｍ×４５０ｍｍ，利用称量法控制产品密度，采用厚度规控制板材厚度２０ｍｍ；每组试验重复３次；
６）陈化板材齐边后陈放７ｄ以上，达到平衡含水率；
７）试件锯制顺纹弹性模量和静曲强度试件规
格４４０ｍｍ×５０ｍｍ×２０ｍｍ；内结合强度和吸水厚
度膨胀率试件规格均为５０ｍｍ×５０ｍｍ×２０ｍｍ。每块试板上各检测指标制取３块试样。
１〃４性能测试
参照ＥＮ３００－２００６《ＯＳＢ－ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓ，ｃｌａｓｓｉｆ－ｉｃａｔｉｏｎａｎｄｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ》，检测顺纹静曲强度（ＭＯＲ）、顺纹弹性模量（ＭＯＥ）、内结合强度（ＩＢ）和２４ｈ吸水厚度膨胀率（２４ｈＴＳ）。
２结果与分析
杨木ＯＳＬ试样性能检测结果列于表２，方差分析如表３所示。
表２ＯＳＬ性能检测结果
Ｔａｂ〃２ＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＯＳＬｓａｍｐｌｅｓ
工业化生产ＯＳＬ的原料通常为大片刨花，与其ＭＯＲ／
编号ＡＢＣＤ
ＭＯＥ／ＩＢ／２４ｈＴＳ／
相比，本试验所用的单板条厚度大、形态规整，长度方向易定向，但端头过于齐整，铺装时可能对板坯均匀性造成不良影响。因此，需验证采用单板条生产ＯＳＬ是否能达到产品性能的要求。
在已有研究的基础上，选取单板条宽度、长度、热压时间和板材密度４个因素进行考察，各因子及水平见表１，按照正交试验法Ｌ９（３４）进行试验。
ＭＰａＧＰａＭＰａ％
１１１１１１１．１７３．７４０．１７３９．１６２１２２２７１．５９１２．４４１．６８５１３．９７３１３３３９９．７８１４．４４１．９５３９．７２４２１２３７３．３３１３．７２１．４２９１５．１８５２２３１４５．７９１０．４３０．４３５６．９０６２３１２８６．９５１７．９３０．７４４１１．７１７３１３２５９．４１１３．３６１．１３３１４．２０８３２１３１０４．４８１７．８０１．１２６９．６３９３３２１３１．１８１１．７２０．３８１１１．８１
·２１·１１０５０６００．５０
能得到推广。而根据我国单板下脚料尺寸特点，制备２２０１００７５０．６５
Ｖｏｌ〃２８ Ｎｏ〃５
ＣＨＩＮＡ ＷＯＯＤＩＮＤＵＳＴＲＹ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ２０１４
表 ３ 各因素对 ＯＳＬ 性能影响的方差分析 Ｔａｂ〃３
Ｖａｒｉａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｆａｃｔｏｒｓｏｎ
ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＯＳＬｓａｍｐ
ｌｅｓ
表３和图１显示出，单板条宽度对板材的 ＭＯＥ 和ＩＢ 有极显著的影响。随着单板条宽度增加，ＭＯＥ
增大，ＩＢ 呈 下 降 趋 势，ＭＯＲ 和 ＴＳ 有 小 幅 变 化。 原 影响 自由
性能 因子
度
ＭＯＲ 偏差 平方和 均方
Ｆ０．０５值 显著性
因是同等条件下，单 板条宽度增加，组坯单元数量减 少，板材在横向的 搭接减少，提高了板材的整体连续 性，故 ＭＯＥ 增加；但原料间搭 接减少，使 得胶合总面
ＭＯＥ Ｃ ２ １５４２．０７ ７７１．０４ ２．８３ ０．０６５６
Ｄ ２ ５６２９５．３２ ２８１４７．６６ １０３．３３ ＜
０．０００１ Ａ ２ ２８２．２２ １４１．１１ ４０．６２ ＜０．０００１ Ｂ ２ ２８４．５０ １４２．２５ ４０．９５ ＜０．０００１ Ｃ ２ ４．２０ ２．１０ ０．６１ ０．５４８６ 积减少，故ＩＢ 降低［７］。
２〃２ 单板条长度的影响（图２）
Ｄ
２
７２５．２１ ３６２．６０ １０４．３８ ＜
０．０００１
ＩＢ
２〃１ 单板条宽度的影响（图１）
图 １ 单板条宽度对 ＯＳＬ 板材性能的影响 Ｆｉｇ〃１ Ｓｔｒａｎｄｗｉｄｔｈｅｆｆｅｃｔｏｎｐｒｏｐ
ｅｒｔｉｅｓ ｏｆＯＳＬｓａｍｐｌｅｓ
图 ２ 单板条长度对 ＯＳＬ
板材性能的影响 Ｆｉｇ
〃２ ＳｔｒａｎｄｌｅｎｇｔｈｅｆｆｅｃｔｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＯＳＬｓａｍｐｌｅｓ
由表３、图２可知，单 板条长度是影响 ＯＳＬ 板材
螺旋湿喷机ＭＯＲ、ＭＯＥ 的极显著因素，亦是影响２４ｈＴＳ的显著
因素。单板条长 度 从 ５０ ｍｍ 提 高 至 １００ ｍｍ，ＭＯＲ 和 ＭＯＥ 大 幅 增 强，ＴＳ 降 低；从 １００ ｍｍ 继 续 增 至 １５０ ｍｍ，抗弯性能和 ＴＳ 变化不明显，造 成该趋势的
原因同单板条宽度的影响分析相同 。ＩＢ 在单板长度 ５０～１５０ ｍｍ 范围内，仅有小幅波动。
２〃３ 热压时间的影响（图３）
由表３及图３可知，热 压时间主要影响ＩＢ 和 ２４ ｈＴＳ。热压时间适当延长，有 利于板材中心层胶黏剂 的充分固化，提高胶合强 度和尺寸稳定性 ，减 少板坯
·２２·
Ａ ２
８３２．２２
４１６．１１
１．５３ ０．２２４０
Ｂ
２ １１５７２．２７ ５７８６．１４
２１．２４
＜０
．０００１ Ａ Ｂ ２ ２ ２．７４３０ ０．３２６１ １．３７１５ ０．１６３１ １２．５３ １．４９ ＜０．０００１ ０．２３２４ Ｃ ２
３．８７３３
１．９３６７ １７．７０ ＜０
．０００１ Ｄ ２ １５．１２２４ ７．５６１２ ６９．０９ ＜０．０００１ Ａ ２ １２．１０７ ６．０５３ ０．４６ ０．６３１５ ２４ｈ Ｂ ２ １０１．８０６
５０．９０３
３．８９ ０．０２４９ ＴＳ Ｃ ２ ２１５．５３５ １０７．７６７ ８．２４ ０．０００６
Ｄ
２
２００．７７０ １００．３８５
７．６７
０．００１０
图３热压时间对板材性能的影响
Ｆｉｇ〃３Ｈｏｔ－ｐｒｅｓｓｉｎｇｔｉｍｅｅｆｆｅｃｔｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＯＳＬｓａｍｐｌｅｓ密度梯度；但时间过长，会造成表层原料热解和胶层脆化。本试验范围内，随热压时
间延长，ＩＢ提高，ＭＯＲ和ＭＯＥ均呈先降低再提高的趋势，ＴＳ先升高后降低，其原因需进一步研究。
２〃４板材密度的影响（图４）
对于复合板材，一定范围内提高密度是提升产品性能最有效的手段［７］。在表３和图４中，板材密度对力学性能的３项指标影响均极显著，对２４ｈＴＳ影响为显著。在板坯密度０．５～０．６５ｇ／ｃｍ３范围内，随密度增加，抗弯性能和ＩＢ迅速提高，当密度＞０．６５ｇ／ｃｍ３，变化趋势减缓。密度最小时，板材的耐水性最佳，是因为该密度下虽然板材ＩＢ较低，但压缩率亦低，吸水后板材的反弹小。
２〃５验证试验
综合考虑上述试验结果，在本试验范围内，杨木ＯＳＬ的优化工艺参数：单板条宽度３０ｍｍ，单板条长度１５０ｍｍ，热压时间９０ｍｍ／ｓ，板材密度０．８ｇ／ｃｍ３。采用此工艺参数压制３块杨木ＯＳＬ板材，性能检测结果列于表４。
图４板材密度对板材性能的影响
Ｆｉｇ〃４ＰａｎｅｌｄｅｎｓｉｔｙｅｆｆｅｃｔｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＯＳＬｓａｍｐ
ｌｅｓ
表４优化工艺参数下ＯＳＬ的性能
Ｔａｂ〃４ＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＯＳＬｓａｍｐｌｅｓｕｎｄｅｒｏｐｔｉｍｉｚｅｄｐａｒａｍｅｔｅｒ
ＭＯＲ／ＭＰａＭＯＥ／ＭＰａＩＢ／ＭＰａ２ｈＩＢ／ＭＰａ２４ｈＴＳ／％检测值１０８．７０１７３８５１．４６３１．０２２８．８３
标准规定值２６．００４８０００．４０００．１３０１２．００
结果表明，以优化工艺参数压制的杨木ＯＳＬ，性能远超过ＥＮ３００－２００６中ＯＳＢ／４级板材要求。
３结论
１）在本试验范围内，杨木ＯＳＬ板材密度是影响其性能的最主要因素。密度增大，板材的３项力学性能指标均增大；单板条宽度、长度和热压时间，对试样的ＭＯＲ、ＭＯＥ、ＩＢ、２４ｈＴＳ有不同程度的影响。
２）优化工艺参数：单板条宽度３０ｍｍ，单板条长度１５０ｍｍ，热压时间９０ｍｍ／ｓ，板材密度０．８ｇ／ｃｍ３。以此工艺压制的杨木ＯＳＬ完全满足ＯＳＢ／４级板材要求。采用杨木碎单板条制备的ＯＳＬ，可用于更高强度材料的设计利用。
（下转第２７页）
·２３·
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（责任编辑向琴）
欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍（上接第１２页）
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（责任编辑向琴、孟凡丹）
欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍（上接第２３页）
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（１）：４８－５５．
（责任编辑张一萍）
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