■彭钊云¹ 李敏秀² 刘德友³ 彭 瑶⁴ Peng Zhaoyun¹ & Li Minxiu² & Liu Deyou³ & Peng Yao⁴

(1.2.3.4.中南林业科技大学家具与艺术设计学院，湖南长沙 410004）

摘 要：本文探讨两类偏心连接件在定向刨花板家具中的抗拔力学性能，并且对结果进行了分析比较，结果表明在定向刨花板中塑料预埋件的最大抗拔力随着导向孔直径的增大呈现先上升后下降的规律，金属预埋件的最大抗拔力随着导向孔直径的增大呈现不断下降的规律，同时对定向刨花板在家具中的应用提出了几点建议。

关键词：偏心连接件；定向刨花板 ；力学性能 ；导向孔

Abstract: This paper discusses the two types of Eccentric Fittings on drawing strength of OSB furniture,and draw the conclusion through the analysis and comparison that plastic embedded part of the OSB as the oriented hole diameter increases the maximum pullout force first increased and then decreased regulation, metal embedded parts of the maximum pulling force as the oriented hole diameter with the increase of the rule of declining, at the same time puts forward some suggestions for the application of Oriented Strand Board Furniture.

Key words: Eccentric fittings; Oriented strand board; Mechanical properties; Oriented hole

       定向刨花板（Oriented Strand Board，缩写为OSB）是70年代末、80年代初迅速发展起来的一种新型高强度人造板，多以小径材、木芯等为原材料，利用专用设备顺着木材纹理方向加工成长110mm左右，宽5～30mm，厚0.5mm左右的刨片，经过干燥、施胶、然后将刨片定向铺装再热压成型的一种多层结构板材^[1]。其出材率高达85%以上，是人造板中出材率最高的一种板材，并且在制作过程中较其它人造板施胶量少，是一种环保的经济板材。根据定向铺装的方式不同，定向刨花板的使用场合也不同。其中单层定向铺装刨花板以及表层定向铺装刨花板可以作为结构板材使用，在木质结构建筑中应用广泛，并且由于其易加工并且取材、制作方便，在北美地区已经成为木质结构建筑的首选材料^[2]；而芯层定向铺装刨花板表层较薄且一个方向强度较高，适用于制作家具和室内装饰^[3]。OSB板材的力学性能要优于目前家具常用板材刨花板和纤维板，并且表面也可以进行贴面以及涂饰处理。现阶段国内外很多厂家使用定向刨花板制作家具，但是目前对于定向刨花板制作家具时连接件的性能还没有具体的研究，本文主要通过对传统板式家具中常用的塑料预埋件与金属预埋件偏心连接件进行研究，以期得到一定的规律。

1 实验材料与方法

       本实验以定向刨花板为试验基材，基材的含水率控制在12%左右，密度为0.73g/ cm3，弹性模量为4356Mpa。偏心连接件规格根据市场普及率选取，塑料预埋件螺杆尺寸为Ф6*40mm，预埋件尺寸为Ф10*11mm；金属预埋件螺杆尺寸为Ф6*40mm，预埋件尺寸为Ф8*10mm。

       试件尺寸为50mm*50mm*18mm。在试件表面中心位置钻一个垂直于板面的预埋螺母安装导向孔，然后将螺杆按照正确的安装方式拧入预埋螺母中，制作成待测试试件。实验中主要从基材上预埋螺母导向孔直径的大小对极限抗拔力的影响进行研究，在这里用α=d/ D来表示导向孔直径与预埋螺母直径之间的关系。其中d表示预埋螺母直径，D表示导向孔直径^[4]。根据偏心连接件安装方法以及钻头规格，α值选取0.85、0.87、0.89、0.91、0.92、0.95、0.97七个等级。每种α等级重复进行30次实验，取平均值作为实验结果。

极限抗拔力测试参考国家标准《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》（GB/17657- 1999)，用木材和人造板动万能力学试验机（型号KHQ—002H)进行；加载速度设定为10mm/ min，数据采集精度为0.01N。制作好抗拔力学试验的夹具，将安装偏心连接件完毕的试件放置在万能力学机之上进行试验并记录实验破坏形式以及实验结果。

2 实验结果与分析

2.1 试件破坏形式分析

       每一组实验均进行30次重复实验，由于材料之间具有一定的差异性，同一组实验中的破坏形式也有一定的差异，其破坏形式的记录选取出现次数最多的进行记录。表1是塑料预埋螺母的实验结果以及破坏形式记录。

       通过实验发现随着α值的不断变化，基材的破坏形式也出现变化，当α值为0.85、0.87 时预埋螺母被拔出，并且基材表面整层出现轻微剥离现象，预埋螺母倒刺被压弯，导向孔内壁可见被螺母挤压留下的轻微痕迹；当α值为0.89、0.91、0.93、0.95、0.97时预埋螺母被拔出，基材未被破坏并且导向孔周围完整，导向孔内壁痕迹不明显，预埋螺母压弯程度逐渐减小。

表2是金属预埋螺母的实验结果以及破坏形式记录。

       当使用金属预埋件时基材破坏形式与使用塑料预埋件时基材破坏形式有一定区别，当α值为0.85、0.87时预埋螺母被拔出，基材出现严重分层现象，被严重破坏；当α值为0.89、0.91时预埋螺母被拔出，基材出现轻微分层现象；当α值为0.93、0.95、0.97时预埋螺母被拔出，基材未被明显破坏。

2.2 α值与预埋螺母极限抗拔力的关系

       预埋螺母α值与最大抗拔力的关系如表3所示，从表中我们可以看出金属预埋螺母的极限抗拔力随着α值的增大呈先上升后下降的趋势，最大抗拔力出现在α值为0.90到0.92 之间。这是因为α值比较小时，预埋螺母受到基材挤压的压力较大，由于基材的强度比预埋螺母强度小，导致基材因预埋螺母的挤压而变形，基材纤维产生破坏，导致摩擦力减小，从而使抗拔力减小；当α值增大时，基材受到预埋螺母挤压而变形的情况有所改善， 从而摩擦力增大，致使抗拔力增大；当导向孔比过大时，金属预埋螺母孔径与导向孔直径相差不多，使金属预埋螺母对基材的挤压过小， 导致摩擦力过小，使抗拔力降低。所以最佳导向孔比为0.90到0.92之间。

       而塑料预埋螺母的极限抗拔力与α值的关系与前者不同，随着α值的增大，极限抗拔力逐渐减小。但是当α值过小时，螺杆拧入费劲，并且容易导致预埋螺母和螺杆损坏，综合各方面因素考虑，应该选取α值为0.91，这时螺杆装配相对容易，并且其抗拔力也符合要求。

       根据上述分析，当α值为0.91时，预埋螺母达到极限抗拔力，金属预埋螺母的极限抗拔力为972.66N，塑料预埋螺母的极限抗拔力为454N。

2.3 实验结论

       通过上述实验数据分析可以得出以下结论：

       ①在定向刨花板中金属预埋螺母极限抗拔力要大于塑料预埋螺母；

       ②金属预埋螺母极限抗拔力随着α值的增大呈现先上升后下降的规律，塑料预埋螺母极限抗拔力随着α值的增大呈现逐渐减小的规律。

3 定向刨花板在家具中的应用

       目前由于大径材的不断减少，胶合板的成本将会不断提升，人造板的发展趋势将会转向小径材的利用，而定向刨花板正符合这一发展趋势。定向刨花板由于其优越的性能、较高的木材利用率以及环保的特点，目前在家具中的应用越来越广泛，湖北宝源木业是国内首屈一指的定向刨花板生产厂家，它生产的定向刨花板广泛应用于木质结构、家具中^[5]。由于定向刨花板的刨片是按照一定的方向铺装制成，在结构稳定向上要优于其它人造板，并且刨片较大，保留了天然木材的特性，并且摒弃了天然木材的各向异性这一缺陷，纵向抗弯强度远大于横向抗弯强度，因此适宜作为家具的结构材料。同时消费者对健康的概念需求度不断增高，这也迫使传统家具企业寻求更加环保的家具原材料^[6]，这也是定向刨花板走进家具制造的一大动力。

3.1 家具结构材料

       家具必须具备的基本特性就是稳定的结构，这对于消费者在使用家具过程中的安全性起着至关重要的作用^[7]。芯层定向刨花板表面较为光滑并且结构强度高，可以替代其它人造板制作家具结构材料。由于定向刨花板良好的力学性能，能有效解决其它人造板在使用过程中的弯曲变形的问题，同时定向刨花板的强度、防水性能都远远好于其它人造板， 在厨房、卫生间等湿度较大的家庭空间中也不易发生吸水膨胀、变形的问题^[8]，延长了家具的使用寿命，提升了消费者的使用体验。

3.2 家具面板材料

       定向刨花板具有优良的结构稳定性，已经广泛应用于木质结构、包装运输中，但是由于其采用刨片定向铺装、胶合制成，表面粗糙度的问题难以采用较低的成本解决，最初在家具中没有得到广泛的应用，目前随着木材资源的短缺，人们又把目光投向了这一性能优越的板材。目前较为普遍的解决方式主要有以下几种：在板面贴覆面材料或者薄木，遮盖住定向保护板粗糙的表面；采用气流定向铺装同时施加表面细化材料，以此来降低定向刨花板的表面粗糙度^[9]；将染色刨片在定向铺装时作为表层，制作带有颜色的定向刨花板^[10]； 在定向刨花板表面涂饰。这几种方法都为定向刨花板走进家具制造提供了一定的帮助，使定向刨花板能够用于家具柜面板、柜旁板、桌面板等家具面板中。

4 结语

       现阶段定向刨花板已经逐渐普及，其生产制作技术已经日渐成熟，本论文主要对定向刨花板中偏心连接件的结合性能进行了较为详细的探索，得出了在定向刨花板中连接件最大抗拔力与导向孔孔径之间的关系，为定向刨花板家具生产制作提供了一定的理论基 础，可以推动定向刨花板家具的发展。将定向刨花板应用于家具制作与生产中，不仅对资源利用率以及环境保护具有重要作用，并且当其大量应用于家具中时，根据其独特的力学特性以及纹理特征，对于定向刨花板家具的设计也起到了推动作用。

（责任编辑：贺 辉）

参考文献：

[1]吴娟,陈天全.我国定向刨花板的现状和开发前景[J].木材加工机械.2004,(6):38-41.

[2]黄炎.美国针叶材:绿色建筑的最佳选择材料[J].家具与室内装饰,2012,(9):94-95.

[3]胡广斌.我国定向刨花板现状及发展建议[J].人造板通讯,2003,(10):6-8.

[4]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.

[ 5 ]宝源木业:行业发展的新晋“黑马”——亚洲首条年产22万m3定向结构板(OSB)生产线正式建成投产[J].国际木业,2010,(12):15.

[6]拓璞.2015家具行业趋势发布[J].家具与室内装饰.2015,(7):100-103.

[7]罗珊,关惠元.基于防震减灾功能的家具设计研究[J].家具与室内装饰,2013,(4):23-25.

[8]张天殊,王可心.定向刨花板的特性及其在家具与室内装修中的应用[J].林业科技,2011,(1):47-49.

[9]胡育辉.定向结构刨花板表面粗糙问题的研究[J].木材加工机械,2000,(1):18-19.

[10]金菊婉,封维忠,华毓坤.彩色定向结构刨花板的研制[J].木材工业,1999,(5):14-16.

基金项目:欧派家居集团股份有限公司家具产品研发基金项目

作者简介:彭钊云(1991-),男,硕士研究生,研究方向:家具与室内设计工程,E-mail:62639125@163.com

通讯作者:李敏秀(1968-),女,博士,副教授,研究方向:设计学,E-mail:845228602@qq.com

引文格式:彭钊云,李敏秀,刘德友,等.定向刨花板家具偏心连接件抗拔性能研究[J].家具与室内装饰,2016,(5):86-87.

注：本文来源于《家具与室内装饰》