（材料学专业论文）制定国家标准《结构用竹木复合人造板》的研究.pdf

摘要 本文对结构用竹木复合人造板的研究开发历程及产品分类等作了详细的介 绍，指出结构用竹木复合人造板作为结构材料，具有高强、轻质和环保等优点， 并阐述了制定结构用竹木复合人造板标准对实现结构用竹木复合人造板产业化， 促使其在结构、建筑用材领域推广应用的重要意义和必要性。 制定结构用竹木复合人造板产品标准，是开展标准化工作的重要内容，是一 项科学理论与生产实践相结合的综合课题。本文针对结构用竹木复合人造板产品 的生产、使用情况，经过调研及资料的收集分析，对其产品的规格尺寸、外观质 量以及物理力学性能等进行了测试方法的研究和指标值的统计分析，确定了标准 的基本框架和主要内容。 结构用竹木复合人造板标准最重要的是技术要求，它包括规格尺寸、外观质 量以及理化性能指标要求。参考国内外相关标准，规定了产品的规格尺寸。通过 分析结构用竹木复合人造板的表面材料( 木材或竹材) ，其外观质量要求对表面为 木材和表面为竹材分别做了规定。通过资料的统计分析及研究，确定了本标准中 理化性能指标项目为含水率、弹性模量、静曲强度、水平剪切强度、浸滞剥离、 甲醛释放量，并且经过大量的验证试验确定了各项理化性能指标值。其中含水率 指标值应小于1 4 ；弹性模量和静曲强度的顺纹指标值分级设制，分为a 、b 、 c 三级，横纹指标值规定了最小值；水平剪切强度应3 m p a ；甲醛释放量将直 接室内用的和饰面室内用的结构用竹木复合人造板分别规定为e 1 级和e 2 级。 通过正交实验，研究试件宽度、跨距对其水平剪切强度及破坏形式的影响， 确定结构用竹木复合人造板水平剪切强度的测试方法采用短梁法的三点式加载 方式，其试件的尺寸为：宽度b = 5 0 m m ，板的长度仁4 板的厚度+ 5 0 m m 。对 国内外三种浸滞剥离实验的比较分析表明，国家标准g b t1 7 6 5 7 一1 9 9 9 中i 类 浸渍剥离测试方法的要求较为严格。 另外，结构用竹木复合人造板的其他性能( 尺寸稳定性、吸水率、耐磨性能) ， 由于产品的结构形式、使用领域的差异性，不适合作统一的规定，暂时不列为标 准的内容。 本文的研究成果是制定了结构用竹木复合人造板标准，对结构用竹木复合人 造板实现产业化，促使其在结构、建筑用材领域推广应用具有重要意义和必要性。 关键词：结构用竹木复合人造板；国家标准；规格尺寸：外观质量；理化性能 t h es t u d yo ne s t a b l i s h i n gt h en a t i o n a ls t a n d a r do f s t r u c t u r a lb a m b o o & w o o d c o m p o s i t eb o a r d a b s t r a c t t h i sp a p e rh a si n t r o d u c e dt h ed e v e l o p m e n ta n dp r o d u c tc l a s s i f i c a t i o no f s t r u c t u r a lb a m b o o & w o o dc o m p o s i t eb o a r di nd e t a i l a sak i n do fs t r u c t u r a lm a t e r i a l t h es t r u c t u r a lb a m b o o w o o dc o m p o s i t eb o a r dm a i n t a i n st h ec h a r a c t e r i s t i co fh i g h s t r e n g t h ，l i g h ta n d e n v i r o n m e n t a l t h e s i g n i f i c a n c e a n dn e c e s s i t yh a sb e e n e l a b o r a t e dt oe s t a b l i s ht h es t a n d a r do fs t r u c t u r a lb a m b o o & w o o dc o m p o s i t eb o a r d w h i c hc a nr e a l i z et h ei n d u s t r i a l i s ma n dc a ni m p r o v et h ed e v e l o p m e n t t oe s t a b l i s ht h es t a n d a r do fp r o d u c ti sa ni m p o r t a n tc o n t e n to fc a r r y i n go u tt h e s t a n d a r d i z a t i o n i ti sac o m p r e h e n s i v et o p i ct h a tc o m b i n e ds c i e n t i f i et h e o r yw i t h p r a c t i c e t h i sp a p e rr e s e a r c h e st h et e s tm e t h o da n dt h ei n d e xo fd i m e n s i o n ，s u r f a c e q u a l i t ya n dp h y s i c a lc h a r a c t e r i s t i co fs t r u c t u r a lb a m b o o & w o o dc o m p o s i t eb o a r d a c c o r d i n gt ot h ei n f o r m a t i o no fp r o d u c i n g ，u s i n ga n da n a l y s i n gd a t a t h em a j o r c o n t e n ta n db a s i cf r a m eo fs t a n d a r di sd e t e r m i n e d t h em a j o rc o n t e n to fs t r u c t u r a lb a m b o o & w o o dc o m p o s i t eb o a r ds t a n d a r di s t e c h n i c a l r e q u i r e m e n t i t i n c l u d e s d i m e n s i o n ，s u r f a c eq u a l i t ya n dp h y s i c a l c h a r a c t e r i s t i c r e f e rt oi n t e r n a la n do v e r s e a ss t a n d a r d w es t i p u l a t et h ep r o d u c ts i z e t h r o u g ha n a l y s i n g t h es u r f a c em a t e r i a lo fs t r u c t u r a lb a m b o o & w o o d c o m p o s i t e b o a r d ，t h e s u r f a c e q u a l i t yr e q u i r e m e n ti j d i f f e r e n e ea b o u tw o o ds u r f a c ea n d b a m b o os u r f a c e t h r o u g ht h es t a t i s t i c a l a n a l y s i sa n dr e s e a r c ho fd o c u m e n t s ，w e d e t e r m i n e dt h ei n d e xi t e r n s t h e r ea r e m o i s t u r e ，m o d u l u so fe l a s t i c i t y ( m o e ) 。 m o d u l u so fr u p t u r e ( m o r ) ，l e v e ls h e a r i n gs t r e n g t h ，i m m e r s i o nt e s to fa d h e s i v eb o n d ， f o r m a l d e h y d ee m i s s i o nc o n t e n t a n dt h ei n d e xr e q u i r e m e n ti sd e c i d e db yp l e n t yo f t e s t s t h em o i s t u r ei sl e s st h a n14 l o n g i t u d i n a lg r a i nm o ea n dm o ra r ed i v i d e d i n t oa ，ba n dc ，b u tt r a n s v e r s eg r a i nm o ea n dm o ra r es t i p u l a t e dt h em i n i m u m l e v e ls h e a r i n gs t r e n g t hs h o u l db em o r et h a n3m p a t h ef o r m a l d e h y d ee m i s s i o n c o n t e n ts h o u l db es a t i s f i e de 1o re 2 t h et e s tm e t h o do fl e v e ls h e a r i n gs t r e n g t hi sd e t e r m i n e dt h r o u g ho r t h o g o n a l d e s i g n t h er e s u l t i sa sf o l l o w s ，t h ew i d t ho fs p e c i m e ni s50m m ，t h el e n g t ho f s p e c i m e ni s f o n rt i m e st h i c k n e s sa n d5 0m m t h ec o n t r a s to ft h ed i f f e r e n tm e t h o d s h o w e dt h a tt h ed e m a n d o fik i n di m m e r s i o nt e s to fa d h e s i v eb o n di nn a t i o n a l s t a n d a r dg b t 1 7 6 5 7 一1 9 9 9i sm o s ts t r i c t s ot h i ss t a n d a r da d o p t sik i n di m m e r s i o n t e s to fa d h e s i v eb o n d a d d i t i o n a l l y s t r u c t u r a lb a m b o o w o o dc o m p o s i t eb o a r dh a st h ed i v e r s i t yo f s t r u c t u r ea n du s e ，s ot h ed i m e n s i o n a ls t a b i l i t y ，w a t e ra b s o r p t i o na n da b r a s i o n r e s i s t a n c ea r en o ts u i tt ou n i t ea n dn o tw r o t ei nt h i ss t a n d a r d t h er e s e a r c ha c c o m p l i s h m e n to ft h i sp a p e ri st h a tt h en a t i o n a ls t a n d a r do f s t r u c t u r a lb a m b o o & w o o dc o m p o s i t eb o a r di se s t a b l i s h e d i th a si m p o r t a n tm e a n i n g a n dn e c e s s a r yt or e a l i z ei n d u s t r i a l i z a t i o no fs t r u c t u r a lb a m b o o & w o o dc o m p o s i t e b o a r da n dm a k ei ti ns t r u c t u r ea n db u i l d i n gf i e l dp o p u l a r i z ea p p l i c a t i o n k e y w o r d ：s t r u c t u r a lb a m b o o & w o o dc o m p o s i t eb o a r d ：n a t i o n a ls t a n d a r d ； d i m e n s i o n ；s u r f a c eq u a l i t y ；p h y s i c a lc h a r a c t e r i s t i c 致谢 y9 0 6 19 0 本课题是在朱一辛副教授和关明杰讲师的悉心指导下完成的。学习期间，两 位导师从严治学的_ t - 作作风，孜孜不倦的敬业精神，富于创新的科学理念和朴实 谦逊的人格修养使学生终身受益。值此论文完成之际，谨向两位导师表示深深的 敬意和真诚的感谢。 在此特别感谢竹材工程研究中心张晓东老师在为期两年的硕士学习生活中 所给予的指导、关心和帮助。 感谢竹材工程研究中心张齐生院士，蒋身学、孙丰文、许斌、秦柃老师在我 论文试验期问及论文撰写期间给予无私的支持、指导和帮助。感谢研究生院的领 导和老师给予的关系和帮助。 同时感谢我的师兄张心安，同学郑秀华、范玉凯、林龙生、班磊，以及师弟 师妹在论文试验过程中给予的帮助 研究生期间，宿舍良好的生活习惯和学习氛围使得我的研究生生活充实、快 乐。室友周蕊、马丽、贾向琳在生活上给予了莫大的帮助。在此特向他们表示最 真诚的感谢 感谢我的父母和家人给予无微不至的关怀和支持。 最后，谨以此论文献给给予我关心、帮助和支持的所有老师、同学、家人和 朋友们，感谢他们对成长的关心、帮助、支持和鼓励。 程丽美 20 0 6 年于南京林业大学 1 绪论 1 1 竹木复合人造板研究的背景及现状 1 1 1 竹木复合人造板研究的背景 随着国民经济和社会的快速发展，人们对生态环境改善的要求更加迫切，对 森林的生态要求日益增长，国民经济和社会的发展对林木制品的要求不断加大 。然而，随着世界范围内人类无节制的乱砍乱伐，木材资源日益减少、质量不 断下降，主要表现在大径级天然林、成熟林逐步消失，取而代之的是人工速生中 幼林。这些人工林多为速生林树种，具有加工容易，生产效率高等优点，但同时 也存在机械强度差，表面硬度低，残余应力大，不宜做工程结构用材等缺点。而 车辆、造船、集装箱、建筑等工业部门由于种种特殊技术要求，仍需要大量使用 以木质材料为主的工程结构材料。可见，开发一种以木质材料为主，强度高的复 合工程结构材料具有重要的意义。 我国竹类植物资源十分丰富，无论是竹子的种类、面积、蓄积量和年采伐量 均居世界之首【2 l 。据统计，全国有竹类植物4 0 多属，5 0 0 余种，竹林面积4 2 1 万公顷，占全国森林面积的2 8 ，每年可砍伐毛竹5 亿多根、杂竹3 0 0 多万吨， 相当于l0 0 0 余万立方米木材，约占中国年木材采伐量的l ，5 以上。在中国竹林 素有“第二森林”之美称1 3 1 。 竹材具有强度大、韧性好、耐磨等特点，作为工程结构材料具有广阔的应用 前景。竹材加工利用真正在我国大规模发展始于八十年代，至九十年代达到高峰 状态。竹材大规模工业化利用技术渐趋成熟，竹材人造板生产技术已经形成了成 熟的工业化生产技术和成套设备制造技术。但是使用单的竹材人造板在工业生 产中同样存在很多问题，如竹材料利用率低，竹材人造板组成原料单一，从而使 得材质优势发挥不充分，板材原料组成单一不能产生良好的复合效应等1 4 j 。并且 竹子具有径级小、壁薄中空、易腐蚀、易开裂等缺陷，存在加工困难的问题。 竹木复合人造板是一种竹材与木材的复合材料，它可有效地发挥竹材和木材 各自的优良特性。通过科学地确定组合形式和胶合工艺，能够获得既降低成本， 又保证产品内在和外观质量的双重效果【5 】。因而竹木复合人造板的开发有利于竹 材、木材的合理高效地加工利用。 1 1 2 竹木复合人造板的研究现状 竹木复合人造板是指竹材与木材以相同或不同的结构单元形式进行组合及 胶接而成的复合板，产品具有多种形式，目前主要有以下几种：竹木复合胶合板； 竹木复合刨花板及中密度纤维板( m d f ) ；竹木复合层积材：竹贴面装饰板；竹 木条定向成材；竹木复合空心板：竹木复合竹管蜂窝板等6 】【7 】【8 】。从材料分类的 角度，可以分为：( 1 ) 结构用竹木复合人造板，主要用作工程结构件使用，如竹 木复合层积材，竹木复合结构用胶合板，竹木条定向成材等，可以用来生产水泥 模板，集装箱底板；( 2 ) 功能性竹木复合人造板，主要用于装饰和家具材料，如 竹木复合空心板，竹木复合刨花板，竹贴面装饰板等。一般地，结构用竹木复合 人造板主要利用大径级的竹材作为原料，目的是依靠竹材本身的实体强度，发挥 其出材率高的特点，一般采用竹条和木质单板或木条进行复合。而功能性竹木复 合人造板主要利用小径级竹材，有效地利用资源，提高附加值，般采用竹刨花 ( 或纤维) 与木材或木刨花复合的形式。这类产品可以根据不同的使用要求，灵活 地进行结构设计，使其中的各个单元都能充分发挥自己的特长。竹木复合的研究 与开发越来越受到人们的重视。 1 1 2 1 国内竹木复合人造板的研究现状 在国内，竹材的加工利用研究始于2 0 世纪5 0 年代末到6 0 年代初，到2 0 世纪8 0 年代以后，研究开发的多种竹材产品大批量投入工业化生产。无论竹木 复合材料研究的广度，还是深度，我国一直处于世界的领先地位。 南京林业大学竹材工程研究中心自二十世纪八十年代开始，一直从事竹材 材性、结构、物理力学性能等应用基础研究，已研究开发了多种竹材及竹木复合 人造板产品，其中有以毛竹和马尾松为主要原料的竹木复合集装箱底板【9 】【1 0 】【l l l 。 通过对竹木复合集装箱底板的结构和性能进行了理论设计和实验验证，系统地研 究了压缩率和成型工艺对竹木复合集装箱底板性能的影响。研究表明：采用合理 的结构工艺制造的竹木复合人造板，其综合性能不低于阿必东胶合板底板。另外， 湖南人造板厂的鲍逸培等人也曾对开发年产2 万立方米竹木复合集装箱底板的 生产工艺及设备，材料质量，原材料消耗，成本及其经济效益作了介绍【l ”。并 提出利用胶合板生产设备及本地丰富的竹木资源开发竹木复合集装箱底板，具有 一定的社会效益和经济效益。 南京林业大学竹材中心还进行了竹木复合汽车底板、竹木复合层积材、竹 木复合空心板研究开发i l 叫【l ”。其中汽车车厢底板用竹木复合人造板采用马尾松 作芯板，竹片作表板，酚醛树脂作胶粘剂。在确定的涂胶量，热压温度，热压时 问条件下，研究了不同的热压压力与竹木复合性能的关系，得出了适宜的热压工 艺条件。研究结果表明：竹木复合人造板的物理力学性能达到林业行业标准 l y l 0 5 5 - - 2 0 0 2 汽车车厢底板用竹材胶合板规定的指标，为充分、合理、经济、 有效地利用竹木资源提供了依据。同时指出：竹木复合人造板的结构功能合理， 有显著的经济效益，可替代竹材胶合板用作汽车车厢底板。现有的竹材胶合板厂 无需设备改造，即可投产。另外南京林业大学竹材工程研究中心的许斌等人研究 了竹木复合层积材( l v l ) 横纹静摩擦系数【i5 1 。通过测定竹木复合层积材与钢材及 橡胶之间的横纹静摩擦系数，并与红松相对应的横纹静摩擦系数对比。结果表明： 竹木复合层积材的横纹静摩擦系数大于红松，可以作为火车平车底板使用，为竹 木复合层积材进行装车实验以及了解竹材人造板的物理力学性能提供理论依据。 南京林业大学的王思群等人曾对竹木复合定向刨花板( o s b ) 的强度性能进 2 行了深入的研究和探索i l “。就胶种，刨花厚度，竹材所占比率，板密度，板坯 结构，施胶量等诸因子对板材强度性能的影响进行了探讨。他们还对改善竹木胶 合进行了研究1 17 1 。使用低浓度硝酸，氢氧化钠处理竹材和木材刨花。结果表明： 经过氢氧化钠处理，提高了原料p h 值，显著改善了杨木之间、毛竹之间以及杨 木毛竹二者之间的胶合，同时提高了竹木混合材o s b 质量。该校研究人员用竹 席和竹帘对o s b 基材进行覆面处理并测试了覆面o s b 的主要物理力学性能，分 析了覆面材料，组坯方式和施胶方法对覆面o s b 性能的影响da l 。实验结果表明： 竹材覆面o s b 的物理力学性能和耐老化性能比基材有很大程度的提高和改善。 在实验确定的涂胶量和热压工艺条件下，覆面材料与o s b 之间的胶合强度大于 基材的内结合强度，覆面o s b 的吸水厚度膨胀率仅为基材o s b 的1 3 左右。 浙江林学院的科研人员进行过速生杉木板与竹黄篾片生产复合板的试验，探 索了热压三要素对复合板力学性能的影响【i9 1 。另外，钱俊等也曾研究了杉木厚 度变化对竹杉复合板性能的影响【2 ”。通过竹黄篾与杉木的胶合实验探索了不同 的竹黄蔑与杉木厚度比对胶合后复合板性能的影响。结果表明：不同的竹黄篾与 杉木厚度对复合板的密度、纵向和横向静曲强度、横向弹性模量有极显著的影响， 对纵向弹性模量有显著影响。 西南林学院的科研人员对竹木复合中密度纤维板的生产工艺进行了研究 2 1 1 。探讨了竹木纤维混合比，压缩比和纤维筛分值等工艺条件对竹木复合中密 度纤维板性能的影响。结果表明：在合适的工艺条件下，可以生产出具有优良性 能的竹木复合中密度纤维板。竹木复合中密度纤维板的静曲强度，弹性模量和吸 水厚度膨胀率随竹木纤维混合比的增大而增大，当混合比为1 l 时，平面抗拉强 度( i b ) 最小。板的静曲强度、弹性模量、平面抗拉强度和吸水厚度膨胀率随压 缩率的增大而增大。以粗长纤维制备的竹木复合中密度纤维板的静曲性能优于细 纤维制备的板材，但i b 低，吸水厚度膨胀率增大。 福建林学院的科研人员在实验室利用马尾松单板条与毛竹竹黄篾片复合研 制了平行定向成材 2 2 1 ，研究旨在充分利用胶合板生产中产生的碎单板，以提高 资源利用率。该研究采用二次回归正交设计数学模型，系统研究热压三要素和浸 渍量对碎单板一竹片平行定向成材的物理力学性能的非线性影响。福建省尤溪县 林业科技推广中心的余昌茂介绍了竹杉复合装饰板的研制【23 1 。材料是以优质竹 材作面板，以杉木间伐材作底板通过特定的工艺胶合而成的新型室内天然高级装 饰材料。材料经福建省建筑工程质量检测中心检测，各项技术指标优于国内同类 材料标准值。并详细分析了该材料的经济效益，生态效益和社会效益。 中南林学院的赵仁杰也曾介绍了长条竹木复合地板的结构与性能及其生产 工艺流程与工艺要点1 2 4 j 。 1 1 2 2 国外竹木复合人造板的研究现状 在国外，竹材加工及竹木复合人造板的研究主要集中于亚洲一些国家。印度 尼西亚国家科学院( l i p i ) 的有关人员对竹木复合胶合板和刨花板进行过初步的 探索1 2 5 】1 2 “，认为其制造工艺是可行的，板子的性能可以达到和超过木材同种人 造板的要求。 印尼与日本的研究人员合作，对柳木与竹条复合制造高强度材料进行研究 旺”，结果表明：竹材除去竹青和竹黄，将其与柳木条复合，使用酚醛树脂胶或 异氰酸酯胶，可以制造具有很高力学强度的板材。m a t s u d a 等人利用竹材与速生 树种的木材混合制造m d f ，探讨竹木混合比与m d f 性能之间的关系，认为采用 恰当的竹木纤维混合比制造出的m d f 的性能优于纯木材m d f l 2 8 】。 日本京都大学木质科学研究所的科研人员对竹木纤维复合材料的性能以及 加工设备进行了研究【2 9 1 。研究采用异氰酸酯胶粘剂，探讨竹纤维和木纤维的不 同混合比对复合材料板材的物理力学性能的影响。结果表明：随着竹纤维比例的 提高，板材的静曲强度、弹性模量和线性膨胀率都有所改善。 日本三重县科学技术振兴中心林业技术中心为开发木材的新用途和有效利 用人工林间伐小径材、竹材，开发出竹木复合建筑材【3 。该中心还在探讨最佳 加工方法、降低成本，开发更多的新产品及在实用化方面开展深入的研究。 美国c l e m s o n 大学的a n d yw c l e e 等人对竹材增强南方松( p i n u ss p p 】o s b 的力学性能进行了深入的研究p ”。研究结果表明：利用毛竹片增强o s b 柱材表 面，使其静曲强度和弹性模量均得到提高。 1 2 结构用竹木复合人造板概述 通过查阅国内外有关竹木复合材料的研究文献可知，我国对竹木复合材料的 研究相对多，技术水平高，成果显著，处于世界领先水平，特别是对竹木复合结 构用材方面的研究。 所谓结构用材是指这种材料在使用过程中主要承受外力作用，因此，要求它 具有足够的强度、刚度和耐久性。目前，结构用竹木复合板一般以竹片或竹篾和 木单板或锯制木板进行复合。 结构用竹木复合人造板是我国自主开发研究的产品。自2 0 世纪9 0 年代中期， 各种结构用竹木复合人造板在国内涌现。其中已有近1 0 种结构用竹木复合人造 板已申请专利。产品也已开始用作汽车及火车车厢底板、集装箱底板、建筑模板、 造船用脚手板等工程结构材料，代替木质材料，具有广阔的发展前景。 1 2 1 结构用竹木复合人造板构成单元 结构用竹木复合人造板的构成单元包括竹片、竹蔑、木单板、锯制木板。 其中竹片、竹篾主要由生长于山区的毛竹制备而成；木单板、锯制木板则主要由 廉价量多的人工林树种制各。目前，用于生产结构用竹木复合人造板的人工林树 种主要有杉木、马尾松、杨木、思茅松等。 1 2 2 结构用竹木复合人造板用胶粘剂 目前，胶粘剂的种类繁多、用途广泛，应用于社会生产生活中的各行各业。 4 用于木材工业的胶粘剂称为木材胶粘荆，它的用量非常大。例如，前苏联约有 8 0 的胶粘剂用于木材加工业，日本约为7 6 ，我国大约也在5 0 以上。我国木 材加工业在五十年代初期大量使用的是天然胶粘剂( 各种动、植物蛋白系胶粘 剂) ，但由于其本身的特性，一般不能用于较苛刻的环境条件。目前，酚醛和脲 醛树脂是木材行业中常用的胶粘剂。结构用竹木复合人造板作为结构用工程材 料，主要承受外力作用，其使用的胶粘剂要求有较高的胶接强度。为此，我国生 产结构用竹木复合人造板主要用酚醛树脂胶粘剂( p f ) 。 酚醛树脂胶粘剂( p f ) 的胶接强度较高，且在温度高、湿度大的情况下， 其劣化程度比脲醛树脂胶粘剂也轻得多。使用酚醛树脂胶粘剂的产品不存在甲醛 释放量问题，且具有良好的耐候性，故多用于室外或强度性能要求高的环境中， 对环境的污染也相对较小，不过其价格较贵。酚醛树脂胶粘剂以后研究的主要方 向应该是提高固化速度，降低固化温度。 1 2 3 产品介绍 目前，我国生产的结构用竹木复合人造板主要有以下几种。 汽车、火车车厢底扳要求进行防滑处理【3 2 】，要求强度高、自重轻、耐冲 击、耐磨损、使用寿命长、外观美观、成本低廉、装配方便，而竹材“软化一展 开”为核心工艺制成的竹木复合胶合板，是一种强度高、韧性好、强重比很高的 工程结构材，是一种代替木材、塑料和薄钢板用于制造汽车车厢底板的理想材料。 集装箱底板 集装箱运输是国际远洋运输的重要工具，作为集装箱有用负 荷的主要承载部件一一底板应具有在复杂环境及复杂应力的状态下的安全性及 必要的使用寿命，目前国内外造箱业所使用的底板有7 5 为木底板，而这些木底 板几乎全部是热带硬木阿必东制成的胶合板底板，而南京林业大学竹材工程中心 研制的竹木复合集装箱底板在装载强度、耐老化性能、疲劳强度及滚压破坏强度 方面与阿必东胶合底板相同甚至更高【3 3 】。 混凝土模板 大量用作混凝土模板的木竹复合人造板要求有足够的强度、 刚度大而不易变形、密度小、周转次数多和厚度公差小等特点，特别是要求模板 板面平整、光滑、防水、耐磨损【34 1 。 建筑用板由于建筑及建筑艺术所特有的对物质功能一一坚固、适用和精 神功能一一美学形象( 造型、色彩、质地等视觉感观) 的要求【35 1 ，传统的单一建筑 材料开始显示出存在的缺点，复合材料开始在建筑业受到关注。其中木质复合材 料由于固有的可再生性、环保性、隔声良好、隔热良好等优点 3 6 1 ，使其在建筑 业得到广泛的应用。结构用竹木复合人造板是一种典型的木质复合材料，其产品 即具有一定的装饰性又具有较高的力学性能，是一种理想的建筑材料，在建筑业 将会有很大的发展潜力。 5 1 2 4 研究结构用竹木复合人造板的意义 1 2 4 1 经济效益 结构用竹木复合人造板主要是利用量多廉价的人工林木材与竹材进行复合 的，这样不仅为人工林木材和竹材的工业化利用开辟了新的途径，而且可缓解我 国木材，木材制品的供需矛盾，同时可减少天然林采伐，大量减少我国的木材进 口量，为国家节约大量外汇开支。 我国竹材人造板材料的竹材利用率、利用效率不高。据统计，各种竹材人造 板的竹材利用率为：竹材层压板5 0 左右；竹席，竹帘胶合板4 5 5 0 ；竹材 胶合板3 5 4 0 ：竹地板生产中竹材的直接利用率仅为2 0 2 5 。竹材利用 率低的原因，一方面是由于竹杆自身结构所决定，另一方面与加工工艺和技术密 切相关。竹材资源尤其是毛竹资源的区域性强，且收购价格逐年上升，全竹结构 的人造板生产规模受到限制。 竹木复合只要材料结构设计合理，结合科学的工艺措旋，可以充分发挥竹材 的优点，在保证材料性能的基础上提高竹材的综合利用率，降低材料的生产成本， 增强材料的市场竞争力和提高企业的经济效益。 根据复合材料结构力学的原理，材料在受外力作用下，两表面层受力最大， 中间层受力最小。所以竹木复合在结构设计上，以强度高，韧性大，耐磨性好的 竹材作表层，中间层采用加工较方便，价格较低廉，来源较广泛，强度较低的木 质材料，采用科学的胶合工艺，制成竹木复合结构的胶合板，则既获得了竹材胶 合板的强度，又大幅度降低了生产成本，而其使用性能不受影响。 1 2 4 2 生态效益和社会效益 中国是个缺林的发展中国家，又是世界上经济发展最快和人口最多、潜在市 场最大的国家，木材需求逐年上升，而多年来我国优质天然森林资源严重过伐， 引发了环境破坏的恶劣后果。 人工林木材、竹材是我国两大重要的可再生资源。充分利用这些来源广泛， 价格低廉的人工林木材与竹材复合生产竹木复合人造板，不仅可以代替大量木 材，满足市场对木材需求的不断增加，同时对维护自然生态环境，保障天然林保 护工程的顺利实施，促进林业的可持续性发展起到了积极的作用。 竹材资源的区域性很强，主要以山区的毛竹为主。生产竹木复合人造板，为 了降低成本，提高效益，一般就地取材，就地加工。如此，不仅为山区资源的综 合利用和深度加工开辟了新的途径，同时为广大山区人民提供了就业机会，开辟 新的创收渠道，有利于发展农村经济。 6 1 3 制定结构用竹木复合人造板标准的意义 1 3 1 标准化的目的和意义 标准是对重复性事物或概念所作的统一规定。它以科学、技术和实践经验的 综合成果为基础，经有关方面协商一致起草的，由国家、地区或国际一级被承认 的机构批准，以特定形式发布，作为共同遵守的准则和依据。标准规定了产品性 能、工艺规程、标志和定义等t 3 7 1 。 标准化是指在经济、技术、科学及管理等社会实践中，对重复性事物和概念 通过制订、发布和实施标准，达到统一，以获得最佳秩序和社会效益。 在i s o 指南2 1 9 9 l 中指出：标准目的是“促进最大社会效益”，标准化目的 是“在一定范围内获得最佳秩序”。标准化的意义或称标准化作用是指“改进产品、 过程和服务的适用性，防止贸易壁垒，并便利技术合作。”换句话说，标准化工 作对产业的发展、改造，加强产业及产品的国际竞争力，规范市场经济秩序，促 进国际贸易都具有重要意义。此外，还可以实现品种控制、兼容互换、安全健康、 环境保护、相互理解和提高经济效益等目的 3 8 1 。 1 3 2 结构用人造板标准现状 1 3 2 1 国外结构用人造板标准现状 在国外，结构人造板主要有胶合木( 又称集成材) 、单板层积材 ( l a m i n a t e d v e n e e r l u m b e r ，l v l ) 、空心圆柱l v l 、平行单板条层积木、平行长大 片刨花层积木( l a m i n a t e d s t r a n d s l u m b e r ，l s l ) 、工字梁( t t s w o o d i s e c t i o n ) 、厚 胶合板、定向刨花板( 0 r i e n t e d s t r a n d b o a r d ，o s b ) 等【3 9 。 目前，关于胶合木的标准有： 日本j a s 集成材标准，j a s 单板层积材，j a s 结构用胶合板； 美国a n s i a1 9 0 1 结构胶合木，a n s i o5 2 用于公共事业建筑用结构胶合木， 美国a s t m d3 7 3 7 评定胶合木应力的标准方法等； 加拿大标准协会c s a 标准0 1 2 2 结构胶合木； 欧共体标准e n3 8 6 胶合层积木。 有关o s b 的标准有： 美国的a n s i a2 0 8 1 ； 加拿大标准c a n3 一0 4 3 7 0 一m 8 5 ： 欧盟标准e n3 0 0 9 7 。 欧盟标准系1 9 9 7 年颁布实施，代表了当代世界水平，产品分为室外型及室 内型，标准的内容也适合我国国情，因此，我国o s b 的行业标准基本上采用e n 3 0 0 9 7 标准。 1 3 2 2 国内结构用人造板标准现状 在国内，结构用人造板包括结构用木质、竹材和竹木复合人造板三大类。截 至2 0 0 5 年1 1 月为底【4 们，我国只有结构用木质或竹材人造板的行业标准和国家 标准。 有关结构用木质人造板的标准有： g b t1 9 5 3 6 - - 2 0 0 4 集装箱底板用胶合板； g b t1 7 6 5 6 1 9 9 9 混凝土模板用胶合板； l y t1 6 0 0 - - 2 0 0 2 混凝土模板用浸渍胶膜纸贴面胶合板；， l y f1 6 1 4 2 0 0 4 实木集成地板等。 有关结构用竹材人造板的标准有： g b t1 3 1 2 3 2 0 0 3 竹编胶合板； l y ，t1 0 5 5 - - 2 0 0 2 汽车车厢底板用竹材胶合板；， l y t1 0 7 2 - - 2 0 0 2 竹篾层积材： l y t1 5 7 4 - - 2 0 0 0 混凝土模板用竹材胶合板； l y ，t1 5 7 5 2 0 0 0 汽车车厢底板用竹篾胶合板： j g t1 5 6 - - 2 0 0 4 竹胶合板模板等。 1 3 - 3 结构用竹木复合人造板国家标准制定的必要性 对于人造板生产企业来说，企业生产管理中的质量控制管理是一个很重要的 环节。近年来，随着市场竞争的日益激烈，生产企业越来越重视自己的管理水平 和产品质量。大部分企业制订了自己的企业标准和质量监控体系来保证自身产品 的质量。这对企业的长远发展和迎接更加激烈的市场竞争是非常必要的，只有能 够保证产品质量的生产管理才具有发展壮大的希望。企业要转变观念，从自身找 原因努力提高自身的竞争实力，要具有品牌意识，努力打造同行业中的旗舰品牌， 把企业做大，做强。对于人造板来说，国家也有专门的检测机构对其进行各项相 关理化性能的检测，既监督企业的生产，又保护消费者的利益。质量控制与质量 监督无论何时对企业的生存和发展都起着决定性的作用。 结构用竹木复合人造板是我国自主开发研究的产品。到至今为止，国内外仅 有结构用竹材或木质结构用人造板的国家标准和行业标准。由于结构用竹木复合 人造板同时包含了竹材和木材的特性，现有的国内外结构用人造板标准不适合使 用于结构用竹木复合人造板。为此，在生产结构用竹木复合人造板过程中的质量 控制和质量监督存在一定的问题，如此会损害消费者的利益。而制定产品标准的 目的是反应社会需求，作为企业质量管理的目标”。可见，尽快制定与结构用 竹木复合人造板相适应的产品标准，这个问题迫在眉睫。 产品标准是规定一个产品或一类产品应符合的要求以保证其适用性的标准， 是一种有效的规范手段。制定产品标准是为了促进技术进步，改进产品质量，提 高经济效益，并维护国家和人民的利益1 4 “。结构用竹木复合人造板作为一大类 新开发研究的产品，也必须有统一的标准。特别是加入w t o 以后，很多专家呼 吁加强标准化工作，有的专家甚至提出“得标准者，得天下”的论断。因为我们通 过参与国际市场的竞争，发现当前国际贸易的竞争很大反映在标准的竞争，世界 各国都非常重视标准的作用1 4 3 1 。 通过制定标准，不仅可以规范国内结构用竹木复合人造板的市场标准，而且 有利于结构用竹木复合人造板走向国际市场。呵见，制定结构用竹木复合人造 板国家标准具有重要的意义。 9 2 结构用竹木复合人造板国家标准制定的原则、依 据和程序 根据中华人民共和国标准化法、中华人民共和国产品质量法及 w t o t b t 、w t o s p s 有关规定，按标准化工作作导则来制定。在制定质量 评价体系时遵循科学性、针对性、可操作性等，应与国际接轨。 2 1 结构用竹木复合人造板国家标准制定原则 2 1 1 科学性与先导性 标准是综合技术成果的结晶，是最新科研生产经验的总结。因此，应尽可能 收集国内外先进的科研成果和相关标准，分析比较，将孤立的科技成果进行再创 造，制定成共同的和重复使用的人造板技术标准和管理标准，对人造板产品质量 及其生产技术进行科学的规范。 2 1 2 可操作性与通用性 制定的标准不能过高，要求过高不利于我国结构用竹木复合人造板产品与世 界接轨，过低则使得制定标准的意义不大，因此在标准的起草时，要把握标准要 求的度，以实现可操作性。能量化的指标尽可能量化，减少判定时的主观性，不 能量化的指标描述简化，做到言简意赅。只有量化的指标占的比例越大，操作性 就越强。 结构用竹木复合人造板是一种复台材料，其结构种类繁多，用途广泛，制定 标准时要充分考虑到不同产品、用途的差异，保证制定的标准适用于任何的一种 结构用竹木复合人造板产品。 2 1 3 实事求是与采用国际标准 我国加入w t o 及经济全球化进程的加快，要求我们采用“国际标准”。 但 标准的制定要符合我国结构用竹木复合人造板生产的现状，不能太超前，也不能 落后于结构用竹木复合人造板发展的进程。因此，从实际出发，根据我国结构用 竹木复合人造板生产实际状况，制订的产品标准，应是我国人造板生产企业通过 努力可以达到的指标。既要适应我国人造板产业的发展现状。又要考虑与国际接 轨。 2 1 4 发展的观点 国家标准的制定还要有预见性，对于加入世界贸易组织以后，考虑到我国 人造板产品所需要采取的应对措施，其中的内容要考虑到以后结构用竹木复合人 造板科技发展的基本方向，留有修订的余地。 1 0 结构用竹术复台人造擞标准，应肖利于人造板产业的发展，不断提高产品质 激。睦鹰器瀣帮育其除段燕窝局限瞧，痉蔽豢实繇遥敲变更秘掺订。孛圭鍪入琵共 和国标准化滋实施条钢嚣二十条规定：标准实藏瑟，制定标准的部门应当根据科 举技术的发殿和经济建设的需要适时进行复审。标准复审的周期一般不超过5 雄。 蠡壤起零过程孛盛懿握鞋 上各个方瑟豹嚣粼，裁定戆拣准才篷较辩瓣燕范 我国的结构阚竹木复合人造板行业，从总体上增加我国结构阁竹木复合人造板的 质量，增加其国际竞争力，从而使得我国结构用竹木复合人造板得到进步的发 展。 2 2 结构厢竹木复台人造板国家标准制定的裱据 本标准的制定程序严格按照我国标准化法规定的标准的制定程序与要求，标 准的编写严掇按照我国融商标准g b t i 1 2 0 0 0 标准化工作馨则第l 鼯分：标 准麓结梅弱缡写巍刘 4 4 1 豹藏定采滋季亍裁定，嘏据其中对繇准起革与表述规爨 和标准编写的基本规定，按应有的内铎来编写前言、范围、规范性引用文件、术 语和定义以及相关的技术骚求，标准使用的语言也按照标凇化工作导则的要 求进孝 编写。 籀定产赫标准静孩。各蠲题是产菇凌量。生产众监透过执行标准可澄键进产品 质量的提高。质量监督管理部门可以依据标准对产品质量进行检验，使产黼质量 得以保证。产品质量是其所具有的满足用户对该产品使用要求的特性。不同产品 阑尾途不嗣，嚣两对它的使用要求也不完全稆固，邸产晶痿爨鲍表现不尽籀犀。 辩结构蠲入造投产品两誉，入稻一般静要求铡重予箕强度、剐度、耐久毪等方面， 熊够满足这贱要求的结构用人造板产品，就是质徽好的产品。我们制定产晶标准， 荫要的工作怒对该产品的质量特性进行剖析，确定出与这些崴接质量特性肖密切 关系的闻接餍量特性，霹矮关麴技零攘振。铡如缀适分援可默礁定结构殿久造蔽 酌弹往模量、静曲强度、水平剪切强浚等与强菠、耐久性相关，面这些特征是客 观的，可以量化、容易检验的。因此产品标准中可以把这些特征作为对结构用竹 术复合人造板产品的要求，定出它所皮该达到的程度和水平，即该产品的技术要 袋。 产品的技术要求主凝是指技术措标。技术指标是科学原理与生产实践相结 合的产物，成县有先进性，能够保证产品质量达到较高水平，同时也要具有可行 性，有利于生产企业组织生产。技术指标的项目遇过检索文献、统计分析及特殊 熬能魏震要考虑寒确定。 确定了对产品的技术要求项