家具用定向刨花板的连接力学性能

2023年4月20日发(作者：顺德龙江最大的家具城)

西北林学院学报２０１７，３２（３）：２４９～２５３

Ｊｏｕｒｎａ１ ｏｆ Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—７４６１．２０１７．０３．４６

家具用定向刨花板的连接力学性能

刘鹏刚，孙 浩，杨 颊

（宁波职业技术学院建工学院，浙江宁波３１５８００）

摘 要：利用力学加栽的试验方法，测试板材在不同孔径比（ａ）情况下的极限抗拉拔力。根据定向

刨花板与偏心连接件胀栓的连接配合关系，研究孔径比（ａ）对不同密度定向刨花板（ＯＳＢ）、中密度

纤维板（ＭＤＦ）和普通刨花板（ＰＢ）之间极限抗拉拔强度的影响。结果表明，在导向孔径从小变大的

过程中，试件的极限抗拔力会随着孔径比Ｑ值的增大而逐步增大，在达到各自某一个最大值后呈现

逐步下降的趋势，定向刨花板的最大极限抗拔力出现在ａ值为０．９１～０．９３之间；当孔径比０ｃ值在

０．９１附近时，ＭＤＦ、ＰＢ、ＯＳＢ ３种人造板材的极限抗拔力都处在相对较高的水平，极限抗拔力的大

小顺序为ＯＳＢⅡ、ＯＳＢ工、ＰＢ、ＭＤＦ。在此阶段，ＯＳＢＩＩ板材的极限抗拔力明显高于其他３种人造

板材的极限抗拔力；在同等公称尺寸的情况下，人造板材密度越高，内结合强度越强，随之极限抗拔

力则越高，结构越牢固。对于定向刨花板，ＯＳＢⅡ的极限抗拔力高于ＯＳＢ Ｉ，同时各项性能也明显

优于常用的刨花板和中密度纤维板。

关键词：定向刨花板；孔径比；抗拔力；胀栓

中图分类号：￥７８１．６４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００１—７４６１（２０１７）０３—０２４９—０５

Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｓｔｒａｎｄ Ｂｏａｒｄ ｆｏｒ Ｆｕｒｎｉｔｕｒｅ

ＬＩＵ Ｐｅｎｇ－ｇａｎｇ，ＳＵＮ Ｈａｏ，ＹＡＮＧ Ｃｈｅｎｇ

（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｉｎｇｂｏＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ，Ｎｉｎｇｂｏ， ｅｊｉａｎｇ ３１５８００，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｌｏａｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｐｕｌｌｏｕｔ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｎｅｌ ｉｎ ｔｈｅ ｃａｓｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒ—

ｅｎｔ ｈｏｌｅ—ｄｉａｍｅｔｅｒ ｒａｔｉｏｓ（ａ）ｗａｓ ｔｅｓｔｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ０ＳＢ

（ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｓｔｒａｎｄ ｂｏａｒｄ）ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｂｏｌｔ ｏｆ ｔｈｅ ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｐｉｅｃｅ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｒａ—

ｔｉｏ（０【）ｏｎ ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ １ｉｍｉｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ０ＳＢ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ，ＭＤＦ（ｍｅｄｉｕｍ ｄｅｎｓｉｔｙ ｆｉｂｒｅ—

ｂｏａｒｄ）ａｎｄ ＰＢ（ｐａｒｔｉｃｌｅ ｂｏａｒｄ）ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ａｓ ｔｈｅ ｇｕｉｄｅ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｃｈａｎｇｅｄ

ｆｒｏｍ ｓｍａｌｌ ｔｏ ｌａｒｇｅ，ｔｈｅ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｐｕｌｌｏｕｔ ｆｏｒｃｅ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ａ，ａｆｔｅｒ ｒｅａｃｈｅｄ

ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ａ ｍａｘｉｍｕｍ ｖａｌｕｅ，ｉｔ ｔｅｎｄｅｄ ｔｏ ｄｅｃｌｉｎｅ ｇｒａｄｕａｌｌｙ．ＯＳＢ ｍａｘｉｍｕｍ ｐｕｌｌｏｕｔ ｆｏｒｃｅ ａｐｐｅａｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ

ａｌｐｈａ ｖａｌｕｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ０．９１～０．９３．Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ａｌｐｈａ ｖａｌｕｅｓ ｗｅｒｅ ａｒｏｕｎｄ ０．９１，ｔｈｅ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｐｕｌｌｏｕｔ ｆｏｒｃｅｓ ｏｆ

ｔｈｒｅｅ ｗｏｏｄ—ｂａｓｅｄ ｐａｎｅｌｓ ｗｅｒｅ ｉｎ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｈｉｇｈ ｌｅｖｅ１．Ｔｈｅ ｍａｇｎｉｔｕｄｅ ｏｒｄｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｓｓ

ｗａｓ ＯＳＢ ＩＩ，ＯＳＢ Ｉ，ＰＢ，ａｎｄ ＭＤＦ．Ａｔ ｔｈｉｓ ｓｔａｇｅ，ｔｈｅ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ＯＳＢ Ｉ１ ｗａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｈｉｇｈ—

ｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｔｈｒｅｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｗｏｏｄ—ｂａｓｅｄ ｐａｎｅｌｓ．Ｉｎ ｔｈｅ ｃａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｎｏｍｉｎａｌ ｓｉｚｅ，ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｒ

ｔｈｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｂｏａｒｄ，ｔｈｅ ｓｔｒｏｎｇｅｒ ｔｈｅ ｂｏｎｄｉｎｇ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｓ，ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈｅ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ，

ｔｈｅ ｓｔｒｏｎｇｅｒ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ．Ｔｈｅ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ＯＳＢ Ｉ１ ｗａｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ＯＳＢ Ｉ，ａｎｄ ｔｈｅ

ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｗａｓ ａｌｓｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｏｆ ｃｏｍｍｏｎ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｂｏａｒｄ ａｎｄ ｍｅｄｉｕｍ ｄｅｎｓｉｔｖ ｆｉｂｅｒ

ｂｏａｒｄ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｓｔｒａｎｄ ｂｏａｒｄ；ｈｏｌｅ—ｄｉａｍｅｔｅｒ ｒａｔｉｏ；ｐｕｌｌｉｎｇ ｆｏｒｃｅ；ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｂｏｌｔ

收稿日期：２０１６—１０—１４修回日期：２０１６－１１－１４

基金项目：２０１６年浙江省教育厅科研项目（Ｙ２０１６３６７６５）。

作者简介：刘鹏刚，男，讲师，硕士，研究方向：家具工程与产品设计。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｐｇ＠１２６．ｃｏｒｎ

２５０ 西北林学院学报

定向刨花板（ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｓｔｒａｎｄ ｂｏａｒｄ，ＯＳＢ）作为

一

种力学性能优良、握钉力强的新型材料，具有良好

的锯、刨、钻、钉等加工性能和尺寸稳定等优点，是一

种理想人造板材ｌ＿】 ］。从结构方式分析，定向刨花板

兼具胶合板和刨花板的部分特征，作为木结构房用

受力构件，主要用在建筑木结构房屋建设领域。但

是长期以来产品的应用比较单一，市场开发举步维

艰，发展的速度一直比较缓慢。随着生活水平的提

高和对健康的持续关注，人们认识到定向刨花板独

特的表面肌理极具装饰性，同时使用的胶黏剂为单

一

组分的异氰酸酯，无游离甲醛释放，无毒害作

用ｌｌ４］，属于真正的无甲醛环保板材，通过对其进行各

种饰面用于家具制造与室内装修，成为木质胶合板、

实木锯材的理想替代品之一＿５］。对于家具生产制造

来说，定向刨花板连接方式和接合强度是家具生产

工艺中一个极为关键的问题，其决定了家具产品品

质和整体性能，对定向刨花板类家具与装饰领域的

应用、工艺结构实施及规模化生产制造具有深远的

意义＿６ Ｊ。本研究通过４种不同人造板材与预埋胀

栓的孔径配合关系，分析定向刨花板密度与抗拔强

度之间的关系，不同定向刨花板之间及定向刨花板

与刨花板和中密度纤维板之间抗拔性能上的差异

性，以探讨定向刨花板与预埋胀栓接合性能。

１ 材料与方法

１．１ 材料

所用板材为中密度纤维板（ＭＤＦ），普通刨花板

（ＰＢ），定向刨花板Ｉ（ＯＳＢ Ｉ）、定向刨花板Ⅱ（ＯＳＢ

１１）４种人造板材，其厚度均为１８ ｍｍ，所采用中密

度纤维板密度为０．７５ ｇ・ｅＩｎ＿ ，内结合强度为

０．３７ ＭＰａ；普通刨花板密度为０．７４ ｇ・ｃｍ一，内结

合强度为０．４１ ＭＰａ；定向刨花板工密度为０．６９ ｇ

・ｃｍ一，内结合强度为０．５１ ＭＰａ；定向刨花板Ⅱ密

度为０．７８ ｇ・ＣＦＤ＿一，内结合强度为０．５８ ＭＰａ，定向

刨花板均采用异氰酸酯胶。本试验采用的预埋胀栓

为海蒂诗公司生产的Ｒａｓｔｅｘ２５系列的３３号尼龙胀

栓，力学试验机采用上海圆派科学仪器有限公司生

产的３３系列落地式型电子万能试验机。试验速度

设定为１０ ｍｍ・ｍｉｎ，载荷测量精度为０．０１ Ｎ。

１．２拉拔试验方法

通过４种人造板材与预埋胀栓连接性能及其规

律，研究定向刨花板的连接力学性能。在预埋胀栓

规格尺寸一致、导向孔深度为１２ ｍｍ的情况下，比

较４种人造板材的与预埋胀栓接合性能，分析总结

其接合强度和最佳配合参数。在试验的过程中，主

要按照国家标准ＧＢ／１７６５７—２０１３《人造板及饰面

人造板理化性能试验方法》［ 。同时，参考马耀

驭 等预埋胀栓连接强度的测试方法，结合人造板

握钉力的持续加载过程，进行预埋胀栓抗拔力性能

测试（图１）Ｅｌ０１２］。

图１ 试件尺寸及预埋螺母极限抗拔力测试原理

Ｆｉｇ．１ Ｓｐｅｃｉｍｅｎ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｂｏｌｔ ｕｌｔｉｍａｔｅ

ｐｕ｜ｌｏｕｔ ｆｏｒｃｅ ｔｅｓｔ ｓｃｈｅｍａｔｉｃ

板材试件（图１）的尺寸为５０ ｍｍＮ ５Ｏ ｍｍ×１８

ｍｍ，在中心位置钻一个垂直于板面的导向孔，深度

１２ ｍｍ，孔壁平整无毛刺。然后，先将胀栓正确入埋

导向孔内，再将连接件螺杆按照要求拧入预埋胀栓

内，并保持与试件表面垂直，以保证试验的准确

性 。

在家具生产过程中，零部件的安装主要采用膨

胀配合、过盈配合、膨胀与过盈配合相结合等３种连

接方式。导向孔的直径与预埋胀栓的粗细决定了他

们的连接强度，其配合关系可表示为：

ｄ— ／Ｄ （１）

式中， 为安装预埋胀栓导向孔内与胀栓外径的比

值；ｄ为预埋导向孔内径；Ｄ为预埋胀栓外径。

根据安装工艺配合方式及设备规格，孔径比

相应地取０．８７、０．８９、０．９１、０．９３、０．９５。４种板材

分别进行５个级别的测试，针对每种板材的每个

级别，进行最大抗拔力重复性测试６次，准确记录下

每次数据Ｅ¨］。随后对试验数据进行数理分析，用方

差分析的方法探讨孔径比对拉拔试验的影响程度。

２ 结果与分析

２．１不同密度定向刨花板的抗拉拔形变和损伤力

学性能

当孔径比ａ一０．８９时，ＯＳＢ１Ｉ的极限抗拔力达

到最大值。同中密度纤维板和普通刨花板相比较，

不同的孔径比对应的破坏形式表现各异，定向刨花

板的表现相对稳定，除了少量导向孔周边表皮刨花

第３期 刘鹏刚等：家具用定向刨花板的连接力学性能 ２５１

产生小范围剥离的情况外，隆起程度也比较小。结

合整个试验破坏结果来观察，ＯＳＢ工试件的剥离和

隆起的程度和概率都大于ＯＳＢ ＩＩ试件。对于不同

ＯＳＢ工相比较，表面隆起程度要小些。

２．２不同密度定向刨花板的极限抗拔力

在４种人造板材在不同孔径比ａ的单因素试验

结果分析表明，不同的０ｔ值分为５组，每个ａ值做６

次试验，然后对每种板材进行３０个数据的方差分

的ａ值ＯＳＢ Ｉ的试件都会产生不同程度的隆起和

剥离，ａ的值越小，隆起程度越强。ＯＳＢＩＩ试件的随

着ａ值增大，破坏的程度越小。尤其当 一０．９５时， 析，Ｆ测验结果表明，５种不同的０ｔ值对４种不同人

ＯＳＢｌＩ的试件并没有出现明显的剥离和隆起的现

造板的抗拔力的影响极显著。不同的孔径比对普通

刨花板、定向刨花板Ｉ、定向刨花板Ⅱ３种板材的极

象。但经试验后观察，导向孔内壁有压痕和刮擦痕

迹。在密度相同的情况下，定向刨花板的内结合强 限抗拔力的影响达极显著水平，而对于中密度纤维

度都高于中密度纤维板和刨花板，拉拔隆起程度都 板的影响仅为显著水平（表１）。

相对较弱，所以表层无明显的剥离现象。ＯＳＢ ｌＩ与

表１不同孔径比对最大抗拔力影响的方差分析

Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｖａｒｉａｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｈｏｌｅ—ｄｉａｍｅｔｅｒ ｒａｔｉｏ ｏｎ ｍａｘｉｍｕｍ ｄｒａｗｉｎｇ ｓｔｒｅｎｇｔｈ

板材种类 变异 均差平方和 自由度 均方差 Ｆ值

中密度纤维板 组间 ７７ ０８４．４８ ４ １９ ２７１．１２０ ６ ３．３６

组内 １４３ ２５８．４１ ２５ ５ ７３０．３３６ ２

总变异 ２２０ ３４２．８９ ２９

普通刨花板 组间 ５９９ ５４１．２３ ４ １４９ ８８５．３０６ ６ ２１．４６～

组内 １７４ ５８５．６９ ２５ ６ ９８３．４２７ ６

总变异 ７７４ １２６．９２ ２９

定向刨花板Ｉ 组间 ６５９ ４２１．６２ ４ １６４ ８５５．４０５ ４ ２２．５２一

组内 １８３ Ｏ３７．９３ ２５ ７ ３２１．３７５ ２

总变异８４２ ４５９．５５ ２９

定向刨花板Ⅱ 组间８８１ ３１９．５６ ４ ２２０ ３２９．８８７ ９ ２６．３８一

组内 ２０８ ８ｌ１．８３ ２５ ８ ３５２．４７３ １

总变异 １ ０９０ １３１．３９ ２９

注：＊表示Ｐ一０．０５水平上的差异显著；＊＊表示Ｐ＝０．０１水平上的差异显著

根据多重比较分析，４种板材都有最佳ａ值极

限抗拔力，相差较大。对于普通尼龙预埋胀栓，中密

度纤维板的最佳ａ值为０．８９～０．９１；普通刨花板

表２不同孔径比条件下的极限抗拔力比分析

Ｔａｂｌｅ ２ Ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｄｒａｗｉｎｇ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ

ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｈｏｌｅ—ｄｉａｍｅｔｅｒ ｒａｔｉｏｓ

ＰＢ的最佳ａ值为０．８９～Ｏ．９３；当ａ值在０．９１附近

时ＯＳＢＩ的抗拉拔性表现最佳，而ＯＳＢⅡ的最佳ａ

值在０．９１～０．９３附近（表２）。

２．３ 孔径比 与不同密度定向刨花板抗拔力的关系

在试验初始阶段，４种板材试件的极限抗拔力

板材类型 ａ值 抗拔力／Ｎ 差异显著性

中密度纤维板０．８９ ８６５．６８ ａ Ａ

０．９１ ８５１．８７ ａ ＡＢ

０．９３ ８３２．１７ ａ ＡＢ

０．８７ ８０２．３１ ａｂ ＡＢ

０．９５ ７０９．６３ ｂ Ｂ

刨花板０．９１ ９５８．４２ ａ Ａ

０．８９ ９３６．２１ ａ Ａ

０．９３ ８８１．２７ ａ Ａ

随着ａ值的逐步增加而增大，当到达各自某一个最

大值后，随着ａ值的增大而迅速降低。其中，ＯＳＢⅡ

的表现都强于其他３种板材试件，同一测试区间，其

最大抗拔力表现明显，说明了人造板材的密度和内

定向刨花板１ ０．９１ １ ０３￣：．２１ ａ Ａ

０．８７ ７０１．３２ ｂ Ｂ

０．９５ ６３０．６３ ｂ Ｂ

结合强度决定了极限抗拔力的大小和适用范围。虽

然板材随着孔径比的变化，极限抗拔力变化的具有

一

定的相似性，但是从整体趋势来看ＯＳＢ的极限抗

定向刨花板Ⅱ ０．９１ １ １７０．７５

０．９３ １ ０８７．２１

０．８９ １ ０５７．４８

拔力要高于ＭＤＦ和ＰＢ，ＰＢ要高于ＭＤＦ（图２）。

当孔径比ａ＝０．９１时，ＰＢ、ＯＳＢＩ的极限抗拔力达

到最大，当孔径比ａ＞０．９１时，虽然倒刺工作正常，但

Ａ

Ａ

Ａ

０．８７ ９０３．９４

０．９５ ７６７．２６ Ｂ

ＡＢ

是胀栓的外壁与导向孔的内壁不能形成更有效的膨

胀与过盈配合，抗拔力亦不是最大。当ａ＜Ｏ．９１时，

由于倒刺被压弯，不能完全嵌入刨花（图２）。

（Ｐ＜０．０５）。

注：大写字母表示极显著水平（Ｐ＜０．０１），小写字母表示显著水平

２５２ 西北林学院学报 ３２卷

－ｏ＿中密度纤维板

＿ｏ－刨花板

＋定向刨花板Ｉ

—

ｏ一定向刨花板ＩＩ

－Ｒ

肇

图２预埋胀栓极限抗拔力与ａ值的关系

Ｆｉｇ．２ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｅｍｂｅｄ ｎｕｔ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｄｒａｗｉｎｇ

ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ａ ｖａｌｕｅ

ＭＤＦ的极限抗拔力在ａ一０．８９时达到最大。

在ａ一０．８９时，其极限抗拔力均值为８６５．６８ Ｎ（均

值），随后极限抗拔力开始平缓下降；当ａ＝０．９１

时，ＭＤＦ极限抗拔力为８５１．８７ Ｎ，极限抗拔力增加

幅度仅为１．６５ 。多重比较分析表明，当孔径比在

ａ一０．８９和ａ一０．９１之间时，其极限抗拔力差异性

不显著。所以，ＭＤＦ在ａ＝０．８９和ａ一０．９１之间

时，导向孔极限抗拔力作用效果相当。

根据板式家具生产制造的预导向孔工艺，分析

比较板材ａ一０．９１时的极限抗拔力，从高到低依次

是ＯＳＢⅡ、ＯＳＢ工 ＰＢ、ＭＤＦ，其对应的试验数据分

别为１ １７Ｏ．７５、１ ０３３．２１、９５８．４２Ｎ和８５１．８７Ｎ。相

比ＰＢ的极限抗拔力，ＯＳＢ Ｉ高出７．８ ，ＯＳＢ １Ｉ高

出２２．１ 。

３ 结论与讨论

在试验的过程中，板材试件预埋胀栓被匀速缓

慢地拔出导向孔，胀栓的倒刺在受到来自结构层阻

力，螺母外壁也承受了强大摩擦力的作用。当孔径

比ａ一０．８９时，ＯＳＢⅡ的极限抗拔力达到最大值，这

主要由于定向刨花板采用８Ｏ ａ以上的杨木为原料，

制成的刨片厚度为０．４～０．８ ｍｍ，长度为９０～１５０

ｍｍ，规格尺寸都比较统一，长度方向与木纤维方向

相同，被认为小块单板。另外，采用异氰酸酯胶黏

剂，安全无毒。它的活性基团和刨片中的纤维素、 力会随着孔径比ａ值的增大而逐步增大，在达到各

水、木质素中的羟基（一ＯＨ）发生化学反应，生成脲

基和氨基甲酸脂，具有很强的化学键胶粘。正是基 值在０．９１附近时，３种人造板材的极限抗拔力都

于以上物理和化学两方面的原因，定向刨花板材质

均匀紧密，结构稳定性好，内结合强度比较大。胀栓

的倒刺能完全嵌人结构层，增大了有效接触面积，从

而导向孔内壁与胀栓的外壁形成过盈配合，阻挡的

同时增加了摩擦力，从而形成最大抗拔力。板材孔

径比ａ值过于小时，预导孔会使胀栓的倒刺被严重

挤压而变形，很难嵌入导向孔的内壁基材里，不能形

成有效阻挡；相反，导向孔过大会使倒刺与其内壁的

摩擦作用降低。

从定向刨花板的结构看，板坯铺装时表层直接

接触热压板，温度高，干燥速度快，表层的胶黏剂先

固化，失去弹性，收缩压缩量大，单位密度随之变大；

相反由于芯层的刨花没有表层铺装的均匀，仍保持

一

定弹性，产生压缩阻力，使得单位密度随之减小。

由于受到温度和压力传递的影响，在板坯热压的过

程中形成从外到里的密度和温度梯度，表层由于温

度高、含水率高和蒸发快等特点，造成密度高、结合

力强，具有一定硬脆性。

ＯＳＢＩＩ与ＯＳＢ Ｉ相比较，表面隆起程度要小

些，主要因为前者的密度和内结合强度等物理指标

都大于后者。所以，在相同条件下，定向刨花板密度

越大，其板材的长刨花排列越紧密，材质越均匀，各

项力学性能也就越强。

在板式家具结构设计中，连接强度是关键性考

虑因素。孔径比ａ与预埋胀栓的极限抗拔力的大小

有极大的关系。当孑Ｌ径比ａ一０．９１时，ＰＢ、ＯＳＢ工

的极限抗拔力达到最大，可能由于２种板材结构类

似，虽然ＯＳＢ工的密度小于ＰＢ，但其内结合强度相

当或略大。同普通刨花板相比，ＯＳＢ的刨花长宽比

大，为薄的扁平状大刨花，在长度方向上与木材纤维

方向保持一致，由于木材纤维未被破坏，所以刨花本

身基本保留了木材的天然力学特性。当胀栓的潜入

导向孔内的时候，倒刺能够充分嵌入大的刨花与内

壁形成紧密有效的摩擦，从而获得更高的极限抗拔

力。定向刨花板极限抗拔力最大可用于制造家具和

装饰装修，应用尼龙胀栓预埋工艺完全保证结构强

度。同时，ＯＳＢ ＩＩ按照最佳的ａ值（０．９１）钻导向

孔，则比ＰＢ高出２０ 以上，使得家具的接合强度更

高，品质更加稳定。

中密度纤维板（ＭＤＦ）、普通刨花板（ＰＢ）、定向

刨花板Ｉ（ＯＳＢ Ｉ）、定向刨花板１１（ＯＳＢⅡ）４种板

材的极限抗拔力与孔径比之间的关系具有一定相似

性。试件的导向孔径从小变大的过程中，极限抗拔

自某一个最大值后呈现逐步下降的趋势。当孔径比

处在相对较高的水平，其大小顺序依次为ＯＳＢ ＩＩ、

ＯＳＢ工、ＰＢ、ＭＤＦ。同时，ＯＳＢＩＩ板材的极限抗拔力

明显高于其他３种人造板材。人造板材极限抗拔力

同密度和内结合强度存在着一定的相关关系，人造

板材密度越高，内结合强度越强，随之极限抗拔力则

第３期 刘鹏刚等：家具用定向刨花板的连接力学性能 ２５３

越高，结构越牢固，同时各项性能也优于常用的刨花

板和中密度纤维板。

定向刨花板连接预埋胀栓的强度优于普通刨花

板和中密度纤维板材，良好的连接力学性能决定了

其不仅适宜作建筑结构用材，还可用于家具制造、室

内装修包装工程和等交通运输等多个领域。利用偏

心连接胀栓预埋孔的尺寸参数和安装连接工艺，为

家具设计人员应用研究、生产厂家的技术改进提供

一

定的参考价值。

参考文献：

［１３马晓君，齐英杰，徐杨，等．定向刨花板工业化生产的前景与效

益［Ｊ］．木材加工机械，２０１５，２６（１）：５２—５４．

ＭＡ Ｘ Ｊ，ＱＩ Ｙ Ｊ，ＸＵ Ｙ，ｅｔ ａ１．Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ａｎｄ ｂｅｎｅｆｉｔ

ｆｏｒｅｃａｓｔ ｏｆ ｗｏｏｄｅｎ ｄｏｏｒ ｈａｒｄｗａｒｅ ｈｏｌｅ ｓｌｏｔ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｉｎ Ｃｈｉｎａ

口］．Ｗｏｏｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ，２０１５，２６（１）：５２—５４．（ｉｎ Ｃｈｉ—

ｎｅｓｅ）

［２］言智钢，盛振湘．定向刨花板生产工艺问题探讨［Ｊ］．林产工业，

２００９，２３（３）：３２－３３．

ＹＡＮ Ｚ Ｇ，ＳＨＥＮＧ Ｚ Ｘ．Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌ—

ｏｇｙ ｏｆ ＯＳＢ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ Ｆｏｒｅｓｔ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，２００９，２３（３）：

３２－３３．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）

［３］许斌，詹先旭，陈立衡，等．室内装修用特制定向刨花板［Ｊ］．家

具。２０１４，３５（６）：２５—２９．

ＸＵ Ｂ，ＺＨＡＮ Ｘ Ｘ，ＣＨＥＮ Ｌ Ｈ。ｅｔａ１．Ｓｐｅｃｉａｌ ＯＳＢ ｕｓｅｄ ｉｎ ｉｎｔｅ—

ｒｉｏｒ ｄｅｃｏｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｆｕｒｎｉｔｕｒｅ，２０１４，３５（６）：２５—２９．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）

［４］于文吉，张方文，吴大为，等．定向刨花板市场应用和研究现状

及新进展［Ｊ］．中国人造板，２００８（９）：１－５．

ＹＵ Ｗ Ｊ，ＺＨＡＮＧ Ｆ Ｗ，ＷＵ Ｄ Ｗ，ｅｔ ａ１．Ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｎｄ

ｎｅｗ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｓｔｒａｎｄ ｂｏａｒｄ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ Ｗｏｏｄ－ ｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｒｉｃｅ—ｓｔｒａｗ ｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ

Ｂａｓｅｄ Ｐａｎｅｌｓ，２００８（９）：１－５．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）

［５］张玉萍，吕斌．国外定向刨花板原材料选用研究进展［Ｊ］．中国

人造板，２０１６（４）：１－９．

ＺＨＡＮＧ Ｙ Ｐ．ＬＶ Ｂ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｏｆ ａｂｒｏａｄ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ＹＩＮ Ｓ Ｚ．Ａ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｏｒｉｅｎｔｅｄ

ｓｔｒａｎｄ ｂｏａｒｄｓ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｏｎ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｄｏｐｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ

Ｗｏｏｄ—Ｂａｓｅｄ Ｐａｎｅｌｓ，２０１６（４）：１－９．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）

［６］梅长彤，雍宸．我国定向刨花板工业发展历史、现状和机遇［Ｊ］．

中国人造板，２０１６（３）：６－９．

ＭＥＩ Ｃ Ｔ，ＹＯＮＧ Ｃ．Ｈｉｓｔｏｒｙ，ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｐｐｏｒｔｕｎｉ—

ｔｉｅｓ ｏｆ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｓｔｒａｎｄ ｂｏａｒｄ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ Ｃｈｉｎａ

［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ Ｗｏｏｄ—Ｂａｓｅｄ Ｐａｎｅｌｓ，２０１６（３）：６－９．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）

［７］朱云，黄琼涛，孙宏南，等．稻秸秆板与偏心连接件的结合性能

分析［Ｊ］．西北林学院学报，２０１４，２９（２）：２２１－２２５．

ＺＨＵ Ｙ，ＨＵＡＮＧ Ｑ Ｔ，ＳＵＮ Ｈ Ｎ， ａ１．Ｂｏｎｄｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ

ｒｉｃｅ－ｓｔｒａｗ ｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄ ａｎｄ ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ ｆｉｔｔｉｎｇｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ

Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１４，２９（２）：４２４—４２７．（ｉｎ Ｃｈｉ—

ｎｅｓｅ）

［８］ 申黎明，朱云，宋杰，等．稻草板与尼龙预埋螺母接合的抗拔性

能［Ｊ］．南京林业大学学报：自然科学版，２０１１，３５（４）：７９—８２．

ＳＨＥＮ Ｌ Ｍ，ＺＨＵ Ｙ，ＳＯＮＧ Ｊ，ｅｔａ１．Ｄｒａｗｉｎｇ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｎｙｌｏｎ

ｅｍｂｅｄ ｓｃｒｅｗ ｎｕｔｓ ｊｏｉｎｔｅｄ ｗｉｔｈ ｓｔｒａｗｂｏａｒｄ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎａｎ—

ｊｉｎｇ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ：Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ，２０１１，３５（４）：

７９—８２．（ｉｎ Ｃｈｉｎｃｓｅ）

［９］ＧＢ／Ｔ１７６５７—１９９９．人造板及饰面人造板理化性能试验方法

［ｓ］．北京：中国标准出版社，１９９９．

［１Ｏ］马耀驭，文玉旺．板式家具结构强度研究［Ｊ］．木材工业，１９８２

（４）：ｌ３－２２．

ＭＡ Ｙ Ｙ，ＷＥＮ Ｙ Ｗ．Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｐｌａｔｅ

ｆｕｒｎｉｔｕｒｅ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ Ｗｏｏｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，１９８２（４）：１３—２２．（ｉｎ Ｃｈｉ—

ｎｅｓｅ）

［１１］崔戌娟．板式家具偏心连接件接合性能研究［Ｄ］．南京：南京

林业大学，２００６．

［１２］袁喜生，于伸．家具质量检测技术［Ｍ］．北京：化学工业出版

社，２０ｌ４．

［１３］贾狲，张洋，王方先，等．不同优化工艺对稻草刨花板物理力学

性能的影响口］．西北林学院学报，２０１２，２７（３）：２０１—２０４．

ＪＩＡ Ｃ，ＺＨＡＮＧ Ｙ，ＷＡＮＧ Ｆ Ｘ，ｅｔ ａ１．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ

ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐ—

Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１２，２７（３）：２０１—２０４．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）

［１４］殷苏州．竹材定向刨花板工艺和性能的研究［Ｊ］．南京林业大

学学报，１９８７（３）：６５—７２．

ｂａｍｂｏｏ ｓｔｒａｎｄ ｂｏａｒｄ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎａｎｊｉｎｇ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒ—

ｓｉｔｙ，１９８７（３）：６５：７２．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）