■龍彩鳳，宋小川，張義偉 Long Caifeng & Song Xiaochuan & Zhang Yiwei

(1.中南林業(yè)科技大學(xué)涉外學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 ；2.中南林業(yè)科技大學(xué)家具與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙；3.中南林業(yè)科技大學(xué)材料與工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 ）

雙包鑲空心板是指一種在芯層材料兩面用同種復(fù)合材料（常用薄型人造板）包覆的空心復(fù)合結(jié)構(gòu)板材；可用于高柜旁板或門板、桌面板、室內(nèi)木質(zhì)門等大幅面板件。這類雙包鑲板由芯框、芯板（填充材料）、覆面板和表面裝飾層四部分組成。相對(duì)于實(shí)心板雙包鑲結(jié)構(gòu)空心板有質(zhì)量輕、節(jié)省材料和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)代板式家具多使用三聚氰胺飾面刨花板，其密度在0.6至0.8之間，家具重量較大，移動(dòng)不方便，對(duì)五金件的要求較高，且五金件連接部位容易損壞，雙包鑲空心板結(jié)構(gòu)能很好地解決這些問題[1]。

雙包鑲空心板結(jié)構(gòu)因使用的材料和內(nèi)部的結(jié)構(gòu)不同，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性相差較大，對(duì)其使用有很大的影響。目前對(duì)雙包鑲空心板結(jié)構(gòu)的研究較多，但這些研究大多是以蜂窩紙為填充料雙包鑲空心板，而對(duì)以其它輕質(zhì)材料為填充料的空心板研究不多，特別是形變影響的具體因素研究很少，也沒有較有說服力的結(jié)論[2-3]。

本文通過實(shí)驗(yàn)從三個(gè)方面探討了雙包鑲空心板件形變影響因素。一是空心板件結(jié)構(gòu)（填充料的排列方式及尺寸）對(duì)形變的影響，二是以空心刨花板、定向刨花板（OSB）板和柵格板三種板材為填充料對(duì)形變的影響，三是以楊木、松木和杉木為芯框（龍骨）對(duì)空心板件形變的影響[4-5]。

1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備

實(shí)驗(yàn)材料：空心刨花板；材料尺寸：2040 mm×750mm×28mm ；

■圖1 9種空心刨花板為芯板的排列圖

■圖2 翹曲度及尺寸測(cè)量位置示意圖

■圖3 三種芯板結(jié)構(gòu)圖

■圖4 三種材料芯框結(jié)構(gòu)圖

■圖5 步入式冷熱循環(huán)房

■圖6 測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)

設(shè)備：恒溫恒濕試驗(yàn)箱（TEMI880，艾默生科技）；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（DGG-9203A，上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）；普通鋼尺、塞尺（厚薄規(guī)）等。

1.2 結(jié)構(gòu)形式

根據(jù)相關(guān)資料及某定制家具企業(yè)的具體情況，共設(shè)計(jì)了9種木門小樣結(jié)構(gòu)類型，每種結(jié)構(gòu)4個(gè)樣品。木門小樣都以單板層積材（ LVL）為龍骨、以空芯刨花板為填充料，覆面材料采用單貼面中纖板。每種小樣其填充料大小及孔洞排列形式有所不同。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中的線條方向?yàn)樗{(lán)色線條是空心板刨花板的方向，黑色線條為芯框。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法及測(cè)量方法：

實(shí)驗(yàn)方法：采用干濕循環(huán)3周期、室內(nèi)通風(fēng)放置3種方式進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。每個(gè)循環(huán)的相關(guān)參數(shù)和方法為：溫度36±2℃、濕度99±5%的恒溫恒濕箱中豎立放置16h，測(cè)量其翹曲度、尺寸、質(zhì)量和含水率；然后放置在45℃的電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱4h，再次測(cè)量其翹曲度、尺寸、質(zhì)量和含水率；共計(jì)測(cè)量7次。具體測(cè)量位置如圖2所示。

測(cè)量方法：為了提升測(cè)量效率和精度，使用自研的“數(shù)顯便攜式木制產(chǎn)品形位公差檢測(cè)裝置”進(jìn)行測(cè)量，裝置由2100mm通用鋁合金導(dǎo)軌以及數(shù)顯百分表和專用數(shù)據(jù)采集器構(gòu)成，數(shù)顯百分表與滑動(dòng)裝置固定連接，并可沿導(dǎo)軌上表面直線滑動(dòng)。將導(dǎo)軌通過標(biāo)準(zhǔn)墊板放置于工件表面c-c和d-d位置，數(shù)顯百分表通過滑動(dòng)裝置沿導(dǎo)軌上表面直線滑動(dòng)，然后檢測(cè)工件各點(diǎn)間隙值，得到相應(yīng)的不平度和翹曲度。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集器導(dǎo)入電腦，由“Excel”表格記錄數(shù)據(jù)保存（表1）。

表1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

1.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)論

分析與結(jié)論：由于加工工藝誤差不一樣，各樣品的翹曲度是不一樣的，采用對(duì)翹曲度變化值的比值較為合理。見表2，c-c和d-d位置最大差值與均值比分別為131%<156%<157%<162%<178%<191%<228%<241%<293%，可以知道：結(jié)構(gòu)F、B、E、D門扇隨著環(huán)境的變化其翹曲度穩(wěn)定性較優(yōu)于其他結(jié)構(gòu)。其中E、F板其中間芯板橋洞方向都是中間豎向，兩端橫向的三塊芯板門型。B、C、H、I板為五塊門芯板，翹曲度穩(wěn)定性較優(yōu)占25%，而5塊三塊門芯板樣品中翹曲度穩(wěn)定性較優(yōu)占60%，可得知三塊門芯板比五塊門芯板的平面度變化率更穩(wěn)定。

表2 c-c和d-d位置最大差值與均值比

2 內(nèi)部材料實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備

根據(jù)前期對(duì)雙包鑲空心板填充芯板的研究和目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)企業(yè)的調(diào)查，主要采用空芯刨花板（橋洞板）、OSB板、柵格板和蜂窩板。因?yàn)榉涓C板重量太輕，用戶接受度較低；本次實(shí)驗(yàn)只采用前三種。為了更精確地測(cè)量翹曲度，樣品和實(shí)際使用的門尺寸一樣，每種結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)件為4個(gè)樣品，按標(biāo)準(zhǔn)門尺寸加工。設(shè)備為步入式冷熱循環(huán)房，型號(hào)LT-HW-S06。

2.2 結(jié)構(gòu)形式

由于實(shí)驗(yàn)小樣E、F為三塊芯板結(jié)構(gòu)，其翹曲度穩(wěn)定性較優(yōu)，所以采用三種材料的芯板結(jié)構(gòu)另外和某企業(yè)生產(chǎn)線上的結(jié)構(gòu)對(duì)比（圖3）。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法及測(cè)量方法

實(shí)驗(yàn)方法的周期干濕循環(huán)試驗(yàn)條件為：溫度35±2°、濕度95%±5%狀態(tài)下處理12小時(shí)，再在溫度20±2°、濕度35%±5%狀態(tài)下處理12小時(shí)為一個(gè)循環(huán)周期；共進(jìn)行十個(gè)周期，每個(gè)周期檢測(cè)一次最大間隙值（翹曲度）。檢測(cè)方法及檢測(cè)裝置與“1.3”實(shí)驗(yàn)相同。

2.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)論

分析與結(jié)論：因?yàn)榧庸すに囌`差，樣品的初始最大間隙值區(qū)別較大，而工廠大量生產(chǎn)的產(chǎn)品因?yàn)楣に嚦墒熳畲箝g隙值最小，通過干濕循環(huán)前后的增加幅度來檢測(cè)翹曲度穩(wěn)定性比較合理。四組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為：34.18%<55.17%<86.44%<101.21%，即B、C、A三種材料相對(duì)其他材料的翹曲度穩(wěn)定性較優(yōu)，是較好的芯板用料；柵格板最好、OSB板次之（表3）。

表3 三種材料芯板形變值

3 芯框（龍骨）實(shí)驗(yàn)

3.1 實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備

實(shí)木龍骨和單板層積材（LVL）龍骨對(duì)比后者更優(yōu)，LVL也是目前工廠使用最多的材料。本次實(shí)驗(yàn)龍骨分別是：楊木、松木和杉木，規(guī)格為28mmx50mm，長(zhǎng)度按圖開料，芯板使用厚度28mm的空心刨花板；每種結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)件為4個(gè)樣品，按標(biāo)準(zhǔn)門尺寸加工。設(shè)備為步入式冷熱循環(huán)房，型號(hào)LTHW-S06。

3.2 結(jié)構(gòu)形式和實(shí)驗(yàn)方法與2.2和2.3相同

3.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)論

164.46 %、148.41%、143.%三個(gè)數(shù)據(jù)比較接近，分別相差不到10%，說明三種材料的芯框形變量比較接近，對(duì)雙包鑲空心板結(jié)構(gòu)影響不大（表4）。

圖4為結(jié)構(gòu)圖，圖5、圖6為實(shí)驗(yàn)情景。

4 結(jié)語

通過實(shí)驗(yàn)得出：1、采用人造板為基材的雙包鑲空心板結(jié)構(gòu)其芯板的排列和結(jié)構(gòu)形式是其形變的主要影響因素；較好的結(jié)構(gòu)為采用三塊芯板的結(jié)構(gòu)、上下橫向、中間縱向的排列形式，即芯框形式為圖1中的“F”結(jié)構(gòu)。2、芯板的材料對(duì)形變量的影響也比較明顯，柵格板最好。3、單板層積材（LVL）芯框材料的影響最小，在同類型單板層積材（LVL）中可以不考慮他對(duì)形變量的影響。