周超+單亮+李娟+劉雁

摘 要：主要對單板層積材進(jìn)行簡要闡述。首先，介紹了單板層積材的生產(chǎn)工藝流程、各種優(yōu)異的性能特點；其次，概括了單板層積材在國內(nèi)外的市場情況；最后，提出了單板層積材的應(yīng)用前景和研究方向。

關(guān)鍵詞：單板層積材；生產(chǎn)工藝；研究；前景

Laminated veneer lumber research review and prospect

Zhou Chao Shan Liang Li Juan Liu Yan

（Institute of building science and engineering， yangzhou university， yangzhou， jiangsu province， 225000）

Abstract ： Mainly to the laminated veneer lumber are briefly described. First of all， introduced the laminated veneer lumber production process， all kinds of excellent performance characteristics， Secondly， summarized the laminated veneer lumber in the domestic and foreign market conditions ； At last， the paper laminated veneer lumber of application prospect and the research direction.

Keywords ： LVL ； processing technology ； research ； prospect

隨著木結(jié)構(gòu)建筑在當(dāng)今世界使用的越來越廣泛，對木制構(gòu)件的要求也越來越高，致使推出一種新型的人造材——單板層積材[1]。單板層積材（aminated Veneer Lumber，稱LVL）為一種新型板材的研究始于70年代初，美國和加拿大研究機(jī)構(gòu)幾乎同時開發(fā)了LVL制造技術(shù)，而后芬蘭于1976年建成了第一條LVL生產(chǎn)線，目前日本的LVL生產(chǎn)線和生產(chǎn)廠已有19家之多。此外，澳大利亞、韓國、新西蘭、南非及俄羅斯等國家均有LVL工業(yè)化生產(chǎn)。中國林科院木材工業(yè)研究所1988年完成了LVL的研制，同年通過鑒定，產(chǎn)品為國內(nèi)首創(chuàng)[2]。單板層積材是以小徑材和低質(zhì)材原木為主要原料， 旋切成單板，經(jīng)順紋組坯、膠合、熱壓成型的新型人造材。這樣的生產(chǎn)方式使得LVL與實木相比具有結(jié)構(gòu)均勻、強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點，能夠滿足木結(jié)構(gòu)建筑、橋梁、家具和交通領(lǐng)域的使用要求[3]。同時，由于森林資源貧乏，大徑材越來越少，LVL的研究出現(xiàn)也緩解了我國乃至一些發(fā)達(dá)國家原木使用的緊缺情況[4]。

1.單板層積材的制造工藝

單板層積材的生產(chǎn)工藝過程與膠合板的生產(chǎn)工藝過程極為相似，這兩種工藝中的單板制備過程幾乎完全相同，最大的差別在于組坯、熱壓和產(chǎn)品的后期處理等工段。單板層積材生產(chǎn)工藝流程如下：

原木截斷→蒸煮→扒皮→單板旋切→單板剪切→單板干燥→單板斜接→單板涂膠→組坯→預(yù)壓→熱壓→劇割→堆垛→檢驗→包裝入庫。單板層積材與膠合板生產(chǎn)過程的主要區(qū)別是：單板層積材用的單旋切厚度較大，一般均在3毫米以上；單板是順紋方向組坯膠合的，而膠合板則是以單板紋理相互垂直為原則組坯的[5]。單板層積材主要是以代替鋸材為目標(biāo)的產(chǎn)品，強(qiáng)調(diào)的是產(chǎn)品的縱向力學(xué)性能的增強(qiáng)，突出的是木材的各向異性，而膠合板則是對天然木材各向異性的改造，強(qiáng)調(diào)的是各向同性[6]。

2.單板層積材的優(yōu)異性能

（1）強(qiáng)度高。單板層積材的強(qiáng)重比遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于一般建筑材料，甚至比鋼材更好[7]。單板層積材也比一般的膠合木力學(xué)強(qiáng)度要高很多。如用花旗松制成的順紋層積材力學(xué)強(qiáng)度比平行膠合木要高2～7倍[8]。因為普通的鋸材中普遍存在的樹節(jié)、蟲孔、交叉孔、裂縫、斜紋等天然缺陷被隨機(jī)分布在單板之間，使其具有強(qiáng)度均勻的工程特性，許用設(shè)計應(yīng)力高，尺寸穩(wěn)定性好[9]。

（2）規(guī)格靈活。由于其特殊的生產(chǎn)方法，這種材料的尺寸可以不受原木大小或單板規(guī)格的限制，生產(chǎn)和應(yīng)用可以實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。生產(chǎn)過程中按照一定的標(biāo)準(zhǔn)將單板分等，生產(chǎn)出不同等級質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，完全可以滿足大跨距梁和車輛及船舶的需要，并且規(guī)格尺寸靈活多變，可自由選擇。

（3）穩(wěn)定性好。單板層積材的層積結(jié)構(gòu)大大減少了發(fā)生翹曲和扭曲等變形的可能，提高了構(gòu)件的受力性能，從而使得構(gòu)件穩(wěn)定性更好。

（4）抗振減振性能良好。單板層積材具有極強(qiáng)的抗振減振性能，可抵抗周期性應(yīng)力產(chǎn)生的疲勞破壞，并可作為結(jié)構(gòu)材使用。

（5）經(jīng)濟(jì)性較高。對原料無特殊要求，可利用速生材、小徑級及短小材為原料。單板層積材的經(jīng)濟(jì)性集中表現(xiàn)在劣材優(yōu)用，小材大用的增值效應(yīng)。它可以使用不同樹種、不同質(zhì)量的木材進(jìn)行層積膠合，不需剔除節(jié)子等缺陷，與集成材相比可提高一倍以上的出材率。

（6）阻燃性和耐候性。單板層積材本身是通過熱壓而制成的，由于木材熱解過程的時間性和單板層積材的膠合結(jié)構(gòu)，使得結(jié)構(gòu)材的單板層積材耐火性比鋼材好。日本對美式木結(jié)構(gòu)房屋進(jìn)行的火災(zāi)試驗表明，其抗火災(zāi)能力不低于2小時，而重量較輕的鋼結(jié)構(gòu)會在遇火后1個小時內(nèi)喪失支撐能力[10]。而且結(jié)構(gòu)用膠是屬于防水性的膠粘劑，它比其他木質(zhì)材料有較高的耐候性。如果對單板進(jìn)行特殊處理后再膠合，也可使其具有耐腐蝕性。

3.單板層積材在國內(nèi)外市場的發(fā)展

（1）國際市場單板層積材的發(fā)展。

國際市場70年代單板層積材在北美和北歐得以迅速發(fā)展的原因在于當(dāng)時北美木材需求量迅速增長，優(yōu)質(zhì)木材產(chǎn)品日益減少且價格大幅度上升，加上石油化工技術(shù)的速度發(fā)展使得合成樹脂的價格大幅度下降，給LVL的發(fā)展提供了良機(jī)[2]。endprint

美國作為最大的建筑LVL生產(chǎn)國和消費國，目前已有多家建筑用LVL公司生產(chǎn)托梁、桁架、梁柱、枕木、承重墻[11]，其中Trus Joist MacMillan Limited公司注冊了商品名為MicrollamuALVL，主要被用作桁架和工字托梁。加拿大目前有3家公司生產(chǎn)結(jié)構(gòu)用LVL，其中Durand-Raute公司最早開發(fā)采用直接或斜接的方法生產(chǎn)大規(guī)格的LVL，并注冊商品名SELECTEM，年產(chǎn)量達(dá)19000[12] 。在亞太地區(qū)，LVL的生產(chǎn)能力以年均10%的速度增長，印尼有2條LVL生產(chǎn)線，新西蘭有1條生產(chǎn)線。日本早在1997年由中田欣作、杉本英明、井上英明[13]等人通過酚醛樹脂浸漬LVL來達(dá)到強(qiáng)化的目的。日本神戶大地震之后大量推廣木結(jié)構(gòu)房屋，將成為僅次于美國的第二大建筑用LVL生產(chǎn)國，其生產(chǎn)能力約為加拿大的2倍，共有LVL全套生產(chǎn)線4條。歐洲LVL工程協(xié)會（ELVE）及英國建筑研究協(xié)會，都研究了楊木LVL的應(yīng)用。到目前為止，在法國和芬蘭也都有用法國楊木為原料的LVL工業(yè)化生產(chǎn)。

一些發(fā)達(dá)國家也對LVL非結(jié)構(gòu)應(yīng)用進(jìn)行了多方面研究。1983年，日本W(wǎng)atanuki[14]已經(jīng)對橡樹、云杉層積材鉆框式家具上的應(yīng)用進(jìn)行了研究。1987年，Hoover[15]通過多方面的探討，表明在家具領(lǐng)域LVL不論在美觀上、經(jīng)濟(jì)效益上都完全能夠代替實木使用，同時還制定了家具零部件設(shè)計規(guī)范。

2007年根據(jù)美國工程木材協(xié)會（APA）最新的年報，北美的結(jié)構(gòu)木質(zhì)板生產(chǎn)量可望達(dá)到402億平方英尺，單板層積材的產(chǎn)量將減少近12%。主要是美國的住房開工量會降低到152萬套，2006為180萬套，新的住宅建設(shè)占單板層積材需求量的75%。但長期以來，前景是樂觀的，因為預(yù)期住房市場開始恢復(fù)，并將在其后幾年中有所增長。

（2）中國單板層積材的發(fā)展。

我國單板層積材的發(fā)展，可以說是從膠合板生產(chǎn)線上演化而來的。2000年華東地區(qū)，一些企業(yè)開始用楊木生產(chǎn)非結(jié)構(gòu)用單板層積材，用來制造家具。吉林省一些企業(yè)用落葉松為原料，生產(chǎn)單板層積材出口到日本。還有一些企業(yè)生產(chǎn)單板層積材應(yīng)用與車廂地板和集裝箱底板，總的來說規(guī)模很小。目前，浙江、江蘇、山東等地都有年產(chǎn)3萬m3的單板層積材生產(chǎn)線，全國產(chǎn)量較大的企業(yè)有上10家，主要分布在膠合板產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū)，發(fā)展的潛力很大。但是單板層積材的質(zhì)量與國際市場相比還存在著較大的差距，部分單板層積材的出口價格約為每立方米400美元，遠(yuǎn)低于每立方米700—800美元的國際價格。

據(jù)息，2000—2010年我國建設(shè)用材最大缺口將由4000萬m3上升到9000萬m3。加拿大聯(lián)邦政府官員曾宣稱，目前在中國內(nèi)地建造的木結(jié)構(gòu)房屋只有300棟，計劃再建9000棟，估計中國內(nèi)地五年內(nèi)將使每年建造的木結(jié)構(gòu)數(shù)量達(dá)到15000棟。木結(jié)構(gòu)建筑正在中國悄然興起，具有廣闊的市場前景，這將單板層積材帶來廣闊前景[16]。

但是我國發(fā)展單板層積材也面臨著多方面的困擾，如原料供應(yīng)緊張，價格上漲，近兩年國際房地產(chǎn)市場處于低迷狀態(tài)，我國木結(jié)構(gòu)房屋的發(fā)展尚需要一定時間，由于產(chǎn)業(yè)不規(guī)范和質(zhì)量等因素，我國生產(chǎn)單板層積材與馬來西亞，印尼等國家相比處于劣勢，我國膠合板產(chǎn)業(yè)存在著企業(yè)規(guī)模小，市場不規(guī)范，產(chǎn)品質(zhì)量不高等問題，從膠合板行業(yè)演變而來的單板層積材產(chǎn)業(yè)不可避免的存在著這些問題。

2006年5月份，我國根據(jù)日本的JAS 237結(jié)構(gòu)用單板層積材標(biāo)準(zhǔn)制定了GB-T20241-2006，單板層積材的生產(chǎn)和監(jiān)測有了規(guī)范，這將在一定程度上促進(jìn)我國單板層積材產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。有些國際房產(chǎn)專家預(yù)測，國際房地產(chǎn)市場將結(jié)束低迷，需求會繼續(xù)上升，因此預(yù)計對單板層積材等結(jié)構(gòu)用木制品將會再次出現(xiàn)需求高峰，因此如果我國生產(chǎn)單板層積材能夠滿足國際市場的需求，那么將會有廣闊的發(fā)展前景。

4.單板層積材存在的問題與展望

單板層積材必然也存在著一些問題，比如利用人工林樹種生產(chǎn)的單板層積材在用作室外建筑構(gòu)件、地板及車廂地板時，都會顯得表面硬度和強(qiáng)度低，尺寸穩(wěn)定性和耐腐耐候性能差等，不能滿足使用要求。盡管單板層積材的使用存在很多機(jī)遇，由于技術(shù)等諸多原因，單板層積材在國內(nèi)尚未得到大范圍應(yīng)用。隨著人們對該材料認(rèn)識的不斷加深，生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高，單板層積材領(lǐng)域必將有更廣闊的應(yīng)用前景。我國對單板層積材的制造工藝及其力學(xué)性能的研究已經(jīng)有所進(jìn)展。如2005年，中國林科院木材研究所張占寬、劉君良[17]，采用抽真空加壓方式，對楊木單板進(jìn)行酚醛樹脂浸漬處理，制成硬度、抗彎強(qiáng)度、耐水性、尺寸穩(wěn)定性等指標(biāo)均遠(yuǎn)高于普通LVL的密實型楊木LVL。同年，該所王小青以浸漬酚醛樹脂的楊木單板和竹簾為原料制備了竹木復(fù)合強(qiáng)化LVL。結(jié)果表明：該材料的MOE和MOR均達(dá)到或超過了日本農(nóng)林水產(chǎn)省告示第237號《結(jié)構(gòu)用單板層積材》中的相關(guān)規(guī)定[13]。但還不夠深入和完善，此方面的研究依然是一個重點課題。單板層積材生產(chǎn)工藝的改善和生產(chǎn)工藝的優(yōu)化則是實際生產(chǎn)中最為關(guān)注的研究課題，內(nèi)容主要包括單板材料、單板厚度、組坯方式以及工藝參數(shù)等因素對單板層積材產(chǎn)品性能的影響。此外，單板層積材在特殊場合使用時，需要特殊處理以獲得功能型的單板層積材也將是一個重要的發(fā)展方向。對于改性處理的單板層積材多數(shù)還處于研究階段，并沒有形成工業(yè)化的生產(chǎn)，主要是成本高，樹脂浸漬難以控制。因此，更加完美的單板層積材還待進(jìn)一步研究。

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【文章編號】1006-2688（2017）08-0017-03endprint