什么是单板层积材？

简史

单板层积材的研究始于1944，Luxford指出云杉单板层积材具有与实木材料相同的性能。其产品被用作航空零件和家具框架。但作为一种新的结构材料，研究始于20世纪60年代。P.Koch开发了一种通过层压胶合旋转切割的南方松木单板来制造高强度梁的方法。20世纪70年代初，单板层积材进入大规模工业化生产。当时北美对木材的需求迅速增加，优质木材价格大幅上涨。石油化工技术的发展使合成树脂的价格不断下降，这为小径材制造单板层积材提供了有利条件。在1972中，J.C.Bohlen讨论了制造这种材料的两种连续生产工艺的可行性，并指出生产效率的提高抵消了LVL比胶合木材消耗更多橡胶而导致的生产成本的增加。1973年，美国和加拿大的两家工厂使用中径针叶树木材制造大型结构件，年产量7万立方米。到1987，发展到4家公司，年产量约37万立方米。第二次世界大战后，日本营造了大量速生丰产人工林，70年代后进入间伐利用阶段，开始研究用小直径原木生产单板层积材。1981年，小仓隆系统论述了高频介质加热胶合法，使小径原木单板层积材的制造和性能研究进入了一个新的阶段。此时，日本有14家工厂生产单板层积材，其中JAS标准认可的4家工厂年产量为5万立方米。现在单板层积材的工业化生产已经遍布世界各地。

我国从1985开始研究单板层积材。中国林业科学研究院木材工业研究所在对小径落叶松和马尾松原木高频胶合制造单板层积材研究的基础上，于1987在江西乐安胶合板厂用50 ~ 100cm长单板压制单板层积材，取得了良好的实验效果。同年，对速生杨单板层积材也进行了研究。南京林业大学等林业院校也对单板层积材的热压工艺进行了研究。这为我国单板层积材的工业化生产奠定了良好的基础。

种类

按用途可分为结构性和非结构性单板层积材。结构单板层积材通常使用酚醛树脂或间苯二酚-苯酚-甲醛等胶粘剂；非结构单板层积材使用脲醛树脂等二级胶黏剂。按承载方向可分为平行叠片式和垂直叠片式。前者应力方向平行于层理方向，后者应力方向垂直于层理方向。

生产工艺

其工艺流程类似于胶合板生产(见图)。首先将直径为16 ~ 24cm的小径原木，根据其弯曲度和锋利度，切割成长度为60 ~ 100cm的木段。高谷典良指出，落叶松小径木在60℃软化24h，旋切刀门水平距离为单板厚度的90%时，旋出的厚单板质量最好。野崎推荐热板和滚筒干燥结合使用，既能缩短干燥时间，又能保证单板的干燥质量。当单板从滚筒干燥机转移到热板干燥机时，含水率为30%。

目前胶合工艺采用的有冷压法和热压法。其中热压法分为外加热(蒸汽加热)和内热(高频加热)。冷压法是利用单板高温干燥的余热来加速胶粘剂的固化。这种方法节省设备投资，但成本高。蒸汽加热法生产厚单板层积材，热压周期长，生产效率低。美国采用分步热压法，几台单层辊式热压机串联，连续涂胶压制长板坯。然而，这一过程是复杂的，并且单板层数仍然是有限的。高频介质加热法具有选择性加热的特点，在板坯内部形成内高外低的温度梯度，加热时间短，LVL层数不受限制。因此，高频加热胶合单板层积材在国际上受到了广泛的重视。

优点和用途

由于单板层积材由厚单板旋切而成，木材损耗小，利用率高；可以善用曲率大的原木，实现劣材优用，小材大用；单板背面的裂纹有助于浸渍防腐剂等化学处理，提高其耐久性；产品尺寸稳定性好，理化性能均匀，机械强度变化小，设计时不需要采用太高的安全系数；单板层积材垂直于层压方向(即平行于胶层方向)的抗弯强度较高，因此在使用时应力方向应垂直于层压方向。中国东北落叶松、南方马尾松和速生杨单板层积材的强度性能如下表所示。

单板层积材具有广阔的应用领域。可代替优质材料用作模板梁、搁栅、立柱、横担，也可用作家具材料、门窗材料、楼梯材料。在运输系统中，单板层积材可用于制造集装箱底板、行李箱底板和墙板。单板层积材的纵向纹理也具有天然的装饰效果。

我国木材资源少，优质大径原木日益减少，但间伐材和速生材会陆续增加。如果能利用这些原料发展单板层积材的生产，将有效缓解优质木材的短缺。