８
杉木板条横向线拼工艺初探
李 宁１，汪长球２，张 崴１，袁全平１，黄宝勤２，程芳超１
１． 广西大学资源环境与材料学院，南宁 ５３０００４；２． 广西天峨县细木工板厂 ，广西 河池 ５４７３００
摘要：探索通过浸胶线绳连接的方式横拼杉木板条取代传统胶拼。采用单线拉伸的方式测定浸胶线绳连接的胶接性能，研究浸胶线绳连接中线绳种类、胶种、开槽宽度等因素对浸胶线绳胶接破坏载荷的影响，分析优化浸胶线绳连接方式。结果表明，市售棉线及尼龙线作为连接线绳的破坏载荷较高，同时开 槽宽度为1.5 mm时的破坏载荷优于开槽宽度为1.0 mm的破坏载荷；通过对浸胶线绳连接工艺参数的进一步优化，并结合工业化生产要求，可得最优的条件为：胶种为热熔胶，线绳为棉线，开槽深度为2.0 mm。利用该工艺制备的细木工板的横向静曲强度和表面胶合强度达到了国家标准GB/T 5849—2016《细木工板》的要求。关键词：杉木；拼板；浸胶线绳连接
中图分类号：TS653 文献标志码：B 文章编号：1673-5064（2021）02-0008-06
Study on the Optimization of the Splicing Process of
Chinese Fir Wood with the Gluing Thread
Li Ning 1, W ang Changqiu 2, Y uan Quanping 1, Huang Baoqin 2, Cheng Fangchao 1
1. School of Resources, Environment and Materials, Guangxi University, Nanning 530004, China
2. Guangxi Tian’e Blockboard Factory, Hechi, Guangxi 547300, China
Abstract: The production process of wood panels with Chinese fir wood, such as glued laminated lumber and blockboard, usually involve the panel splicing process, and the transverse splicing was mostly carried out by gluing. In order to reduce the use of adhesive and realize the transverse splicin
g of thin plates, the way of gluing tread connection was explored to replace the traditional gluing process. The bonding strength of gluing tread connection was measured by the way of single line stretching, and the influences of the thread type, the adhesive type and the slot width on the bonding strength of the gluing tread connection were studied. The results showed that the bonding strength of the sample using the commercial cotton thread and nylon thread was higher than that using other threads. The slot width of 1.5 mm led to a better bonding quality than that of 1.0 mm. The transverse static bending strength of the blockboard prepared by the present process can meet the requirements of the national standard on the blockboard (GB/T 5849-2016).Key words: Chinese fir; panel; glue line connection
基金项目：广西重点研发计划项目（桂科ＡＢ１７２９２０２０）；广西创新驱动发展专项资金项目（桂科ＡＡ１７２０４０８７－１６）
通讯作者：程芳超，讲师／博士，广西大学资源环境与材料学院。Ｅ－ｍａｉｌ： ｆａｎｇｃａｒｏｌ＠１２６．ｃｏｍ
杉木是典型亚热带树种，在我国分布面积广，广西杉木资源丰富。杉木树干形直，木材耐腐蚀，是重要的
建筑和家具原料。杉木板条已广泛应用于制造集成材、细木工板等。该类木质板材具有轻质、高强度及结构稳定等特点，常以小尺寸板条通过指接接长、横拼拼宽的方式组合成为拼板，然后用于细木工板或多层复合板生产，产品具有接近天然木材的外观特点和环境学特性。目前杉
木板条横拼工艺多采用板条侧面涂胶测压冷固化或热固
化的方式，对板条侧面平直度有较高的要求，还需要针
对杉木特性调制胶黏剂，生产中也容易出现脱胶和变形
问题。本文采用浸胶线绳连接的方式进行横向拼板，通
过单线拉伸试验评价浸胶线绳连接工艺中线绳种类、胶
种、开槽宽度等参数对浸胶线绳连接强度的影响，研究
探讨线拼的最佳方法和工艺，并将其应用于细木工板生
产进行了初步的验证试验。杉木板条采用浸胶线绳连接
横向拼板，板条侧面不需要涂胶，减少了胶黏剂的使用，
同时也降低了对板条侧面的机械加工精度要求。有利于
提高拼板的环保性和降低拼板的生产成本。
１ 材料与方法
１．１ 试验材料与设备
杉木板条（尺寸为长５００ ｍｍ×宽４０ ｍｍ×厚
１２ ｍｍ）由广西天峨县细木工板厂提供，将其锯成长
４０ ｍｍ、宽２５ ｍｍ、厚１２ ｍｍ小木块备用，含水率为
１２％。桉木单板（厚度１．７ ｍｍ）由南宁帝旺村木业有
限公司提供，含水率为１０％。两种棉线（直径均为
１．０ ｍｍ）、一种尼龙线（直径１．５ ｍｍ）、单板拼板线（直
径０．５ ｍｍ），线绳及乙烯醋酸乙烯共聚物（ＥＶＡ）热熔
胶胶棒购自广西南宁。聚醋酸乙烯酯胶黏剂（乳白胶，
燕尾槽铣刀ＳＫ－Ｂ７０５０）购自三棵树涂料股份有限公司。
主要试验设备：高精度微型台锯，Ｔ５型，三匠微型
机床厂；热压机，ＸＬＢ－１００Ｄ型，苏州康威机电有限公司；
力学试验机，ＣＭＴ５５０４型，深圳市新三思材料检测公司。
１．２ 试验方法
１．２．１ 浸胶线绳的制备
用热熔胶和乳白胶分别制备两种浸胶线绳。热熔胶
浸胶线绳，将线绳浸入熔融的热熔胶胶液中，浸渍完成后，
利用夹子去除多余胶液，冷却后得到热熔胶浸胶线绳。
乳白胶浸胶线绳则在使用时直接浸入乳白胶中取出即可
使用。
１）不同线绳类型及开槽宽度的浸胶线绳拉伸试件
的制备。
在试验设计上，首先研究线绳类型及开槽宽度对浸
胶线绳连接力学性能的影响，采用棉线１、棉线２、尼龙线、
单板拼板线等４种浸胶线绳以及１．０ ｍｍ和１．５ ｍｍ等两种
凹槽宽度制备浸胶线绳拉伸试件。其中，浸胶线绳沿杉
木块宽度（横纹）方向进行胶接，总胶接长度为５ ｃｍ，
每种工艺条件下的单线拉伸试件制备１０个，测试力学性
能，计算其平均值和标准差进行比较。试验安排如表１
所示。
表１ 线绳类型及开槽宽度比较试验安排表
试件的具体制备过程如下：通过调整台锯锯片高度
在台锯上沿杉木块表面中线位置锯出深为２ ｍｍ、宽度分
别为１ ｍｍ和１．５ ｍｍ的凹槽。取两块上述杉木块并排，
将制备的热熔胶浸胶线绳压入凹槽把两块杉木块连接起
来，利用加热辊将浸胶线绳融化并压平，待热熔胶固化
后即制得单线拉伸试件，具体流程如图１所示。
２）单因素试验中浸胶线绳拉伸试件的制备。
在前述试验的基础上，设计单因素试验验证了浸胶
线绳类型（棉线２和尼龙线）、胶种（热熔胶和乳白胶）
和槽深（０ ｍｍ和２ ｍｍ）等因素对浸胶线绳连接力学性
能的影响。因胶接长度为５ ｃｍ时，主要以浸胶线绳断裂
为主，不能很好的反映浸胶线绳与杉木的胶接质量，在
此部分中采用了较短的胶接长度，每块杉木块上的胶接
长度为１ ｃｍ，总胶接长度为２ ｃｍ，试验安排如表２所示，
每种工艺条件下的单线拉伸试件制备１０个，测试力学性
能，计算其平均值和标准差进行比较。
开槽试件（槽深２ ｍｍ）的制备方法与１）中相同，
不开槽试件（槽深为０ ｍｍ）的制备过程如下：将浸胶线
绳放在并排的两块未开槽杉木块表面中线上，利用热辊
９
１０
辊压浸胶线绳，使其粘结在杉木块表面上，实现两块杉木块的浸胶线绳连接，从而得到不开槽杉木块的单线拉伸试件。此部分的试件如图２所示。
（ａ）开槽试件（２ ｃｍ浸胶线绳）
（ｂ）未开槽试件（２ ｃｍ浸胶线绳）图２ 单因素试验中浸胶线绳拉伸试件示意图
ir测试１．２．３ 细木工板的制备
利用表１中的浸胶线绳工艺将尺寸５００ ｍｍ×４０ ｍｍ× １２ ｍｍ拼成５００ ｍｍ×５２０ ｍｍ的芯板，涂布三聚氰胺改性
脲醛树脂后，表面粘贴桉木单板（厚度为板材的层板结构线绳配置如图３所示。
１．２．４ 力学性能检测
使用微机控制电子万能试验机测定浸胶线绳连接试件的最大破坏载荷，试验过程如图４所示。参照ＧＢ／
（ａ） （ｂ） （ｃ）
（ａ）初始杉木块；（ｂ）开槽；（ｃ）施加热熔胶线图１ 不同线绳类型及开槽宽度的胶线拉伸试件的制备过程
无氰镀银
反面线绳
单板
杉木
芯板 单板
凹槽位置及
图３ 细木工板层板结构、凹槽尺寸及线绳配置图
图４ 单线拉伸试验图
绳 绳
单板
凹槽位置及尺寸
Ｔ ５８４９—２０１６《细木工板》和ＧＢ／Ｔ １７６５７—２０１３《人造板及
饰面人造板理化性能试验方法》测试细木工板的静曲强度。
２ 结果与分析
２．１ 线绳类型及开槽宽度对浸胶线绳连接力学性能的影
响
为优化浸胶线绳连接的胶合性能，首先考察了市售热转印墨水配方
线绳的种类以及开槽宽度对最大破坏载荷的影响。其中，
最大破坏载荷由力学试验机直接测得。热熔胶加热熔融，
遇冷能够迅速固化实现粘接，可操作性较强，选用其作
为浸胶线绳连接的胶黏剂。而根据线绳直径选择了１ ｍｍ
和１．５ ｍｍ两种开槽宽度。采用的４种线绳和杉木块如图
５（ａ）所示，主要试验结果如图５（ｂ）和图６所示。
由图６可知，不同线绳对最大破坏载荷的影响明
显。其中，使用棉线２和尼龙线获得的力学性能较高，
其单线最大载荷超过０．２ ｋＮ。其主要原因可能是棉线２
与热熔胶相容性较好，热熔胶能够较好地渗入线绳，
实现整体胶合；而尼龙线本身强度较高，且直径略大，
能够较好地与凹槽贴合。开槽宽度对力学性能影响也极
为明显，其中，开槽宽度为１．５ ｍｍ试件的力学性能明
显优于１．０ ｍｍ的试件，这可能是因为１．５ ｍｍ的开槽宽
度能够较好地容纳浸胶线绳，并能保证一定的热熔胶保
有量，而宽度为１．０ ｍｍ的凹槽则会将热熔胶挤出，胶
量较少。分析试件的破坏形式主要分为３类：木材破坏、
浸胶线绳脱出和浸胶线绳破坏，各自所占的百分比如
图７所示。其中，约６０％的试件以浸胶线绳破坏为主。
尼龙线连接试件因线绳自身强度较高，浸胶线绳脱出占
到约３０％。综合考虑这一情况，可以推断，试件的最
大破坏载荷可能只能反映浸胶线绳的强度，并不能准确
反映胶合界面的强度。因此，在随后的试验中采用更短
的线绳粘接长度，以更好地反应胶合情况。
图７ 单线拉伸试件的主要破坏形式所占的百分比
２．２ 槽深及胶黏剂类型对对浸胶线绳连接力学性能的影响
为进一步优化浸胶线绳胶接的工艺，选取两种不同
的胶黏剂（乳白胶和热熔胶），采用上述试验中筛选出
的棉线２和尼龙线，并设计了开槽和未开槽的对照组（槽
深２ ｍｍ），研究上述因素对浸胶线绳胶接力学性能的影
响。同时，为了更好地反映浸胶线绳的胶接质量，减少
了浸胶线绳的胶接长度，每块杉木块上的胶接长度为
１ ｃｍ，总胶接长度为
２ ｃｍ。
（ａ）试验中采用的线绳及杉木块
（ｂ）浸胶线绳连接试件的破坏形式
图５ 试验材料与试件的破坏
线绳类型
最
大
破
坏
载
荷
／
ｋ
Ｎ
图６ 线绳类型和开槽宽度对浸胶线绳连接力学性能的影响
０．３５
０．３０
０．２５
０．２０
０．１５
０．１０
０．０５
笔式绘图机０．００
破坏形式
百
分
比
／
％
６０
５０
４０
３０
２０
１０
０
１１
１２
单因素试验的结果如图８所示。结果说明，热熔胶整体上能够取得较优的最大破坏载荷，但试件６（乳白胶、棉线２、槽深２ ｍｍ）的最大破坏载荷却达到最大（单线强度达到０．０６３ ｋＮ），说明合理利用胶黏剂才是优化制备工艺的关键。就两种胶黏剂而言，热熔胶能够达到较为均衡的最大破坏载荷，同时其熔融、固化速度快，可操作性强；乳白胶的胶接破坏载荷虽然经过优化后能达到较高值，但其固化速度较慢，不利于工业化生产。因此，热熔胶可以作为浸胶线绳连接的胶黏剂。采用两种线绳制备的试件之间在力学性能上差别不明显，两种线绳在经过优化后均能达到较为理想的胶接效果。槽深对不同线绳制备的试件的影响不同，对棉线２而言，开槽试件的最大破坏载荷要明显优于未开槽试件，而对尼龙线而言，两者影响不显著。
图８ 单因素试验的力学性能结果
通过将单因素试验的力学性能结果与２．１中的结果比较可知，粘接长度对最大破坏载荷的影响明显，粘接长度越短，其制备的单线拉伸试件的最大破坏载荷越小。如图５和图７所示，浸胶线绳较长时，试件破坏多以线绳破坏的方式为主，而胶接长度较小时，所有试件的破坏形式均为线绳脱出。此时，胶接界面所能承受的最大载荷不足以使线绳破坏，因此，主要以浸胶线绳脱出为主。从实际木质板材生产的角度出发，最大破坏载荷越大对板材制造过程中各种翻板、移动、组坯等操作的容许程度越大，具有实际意义。２．３ 应用于细木工板的验证试验
为了进一步验证浸胶线绳连接在板材制备上的可行
性，选取细木工板作为目标产品，将浸胶线绳连接用于其芯板横拼。浸胶线绳连接对细木工板影响主要集中在
横向力学性能上，如横向静曲强度，而对其他性能影响有限。因此，本文仅对其横向静曲强度进行了研究。基于上述的试验结果，以棉线２、槽宽１．５ ｍｍ、槽深２ ｍｍ、热熔胶的参数组合进行了细木工板的试制试验。经力学性能测试，利用该工艺制备的细木工板横向静曲强度和弹性模量均满足国家标准ＧＢ／Ｔ ５８４９—２０１６中的要求，如
表３所示。其横向静曲强度的平均值达到３０．８ ＭＰａ，标准差为１．１ ＭＰａ，大大超过了标准中规定的横向静曲强度≥１５．０ ＭＰａ的要求；同时，热熔浸胶线绳的施加也未影响表层单板与芯板之间的胶接质量，其表面胶合强度达到１．２ ＭＰａ，超过了标准中规定的胶合强度≥０．７０ ＭＰａ的相关要求，这些结果初步说明了本工艺的可行性。
３ 结论
研究初步表明，通过浸胶线绳连接的方式横拼杉木板条具有一定的可行性，利用该工艺制备的细木工板的横向静曲强度达到了国家标准ＧＢ／Ｔ ５８４９—２０１６的要求。线绳种类、胶种、开槽宽度等因素对浸胶线绳胶接强度的影响显著，通过优化参数并考虑工业化生产的实际需求，最优的工艺条件为：胶种为热熔胶，线绳为棉线，开槽深度为２．０ ｍｍ，开槽宽度为１．５ ｍｍ。最优工艺条件下制备的细木工板的横向静曲强度和表面胶合强度达到了国家标准ＧＢ／Ｔ ５８４９—２０１６《细木工板》的要求。参考文献：
［１］ 李婷婷， 陆元昌， 庞丽峰， 等． 杉木人工林近自然经营的初步效果 ［Ｊ］． 林业科学， ２０１４， ５０（５）： ９０－１００．［２］ 朱志红， 刘岸． 适合网购的小件杉木家具产品设计分析 ［Ｊ］． 林产工业， ２０１７， ４４（１２）： ４８－５０．
［３］ 黄永平． 充分利用杉木资源 发展细木工板生产 ［Ｊ］． 中国人造板， ２００９， １６（１２）： １１－１３．
（下转第１６页 ）
表
３ 细木工板力学性能测试结果
ctcs2 序号
最大破坏载荷／ｋＮ
０．１２
０．０９０．０６
０．０３
０．００
