板式部件的稳定性
家具生产中的板式部件是由复合材料组成的,即将覆面材料和芯层材料胶压制成所需规格的部件。板式部件有结 构简化,性能稳定,工艺规范,质量改善,品种多样,节省木材的特点。由各 种板式部件为主体结构组成的板式家具,有利于实现现代化工业生产,还具有产品包装、运输、装配方便等优点,因此成为当今世界各国发展家具产品的主流。
一、板式部件的分类
板式部件种类很多,按结构分为实心覆面板式部件和空心覆面板式部件两大类。这两类都由芯层材料和覆面材料两部分组成。
实心覆面板式部件芯层材料用刨花板、中密度纤维板、小木条拼板、碎料 拼接人造板、多层胶合板等制造。空,心覆面板式部件芯层通常都带有边框,内部有各种填料(方格状填料、波状单板 和蜂窝纸等)。
覆面材料有两种,一种起结构加固作用,如空心覆面板式部件所用的胶合板、纤维板或单板等,另一种主要起表面装饰作用,如饰面薄木、印刷木纹纸、PVC印刷装饰薄膜,PVE装饰薄膜、三聚氨肢装饰板(高、低压)等。
最常用的实心覆面板式部件和空心覆面板式部件列举如下:
- 细木工板
重量与拼板近似,它的特点是有较高的抗弯强度,形状稳定,不易变形,可开棒、打眼,能适应各种接合方法,应 用很广。
- 覆面刨花板
是用刨花板作为芯层材料,芯层材料可以是整块的,也可用小块刨花板按幅面拼合起来放在边框内,两面再贴上单板或其它覆面材料。其缺点是容重大,为防止板边脱落必须先制成边框或 进行封边处理等。
- 空心板
这种板件芯层材料都需要边框,框内装有若干横挡或填以各种填料,两面再胶贴覆面材料。这类部件重量轻,节约木材,尺寸稳定性好并且具有一定强度。其缺点是表面抗压强度较低,常用于制作立面部件。
板式部件有很多品种,它们各有利弊。选用何种板式部件,不仅取决于材料成本,还与劳动生产率、外观质量、使用性能等因素相关,这就需要从实际出发,因地制宜,全面考虑。
二、理论基础
板式部件的主要特征是覆面材料与芯层材料的层压组合，从而提高结构可靠性。其机理分析如次：
1.L-R模型（载荷－强度模型）
如图1所示，左侧表示载荷概率密度曲线，右侧表示材料内部结合强度概率密度曲线。作用在材料上的外力和材料本身产生的阻力都不是一成不变的。它们具有不平衡性。从图1可以看出，材料发生破坏时就是L和R的重叠部分，即L＞R时产生的。重叠部分越大，破坏发生的概率就越大；相反，如果重叠部分越小，材料可靠性越高，也就是破坏的概率越小。但图中阴影线部份的面积并不等于破坏发生概率，破坏发生的概率（Pf）可用下式计算：
由于木材的特点是R（强度）不稳定性比其它材料大，即R分布带比较宽，要得到与其它材料相同的可靠性,须设置较大的安全系数R/L,即使R向右移。基于上述模型理论,使R向右平移,L和 R重叠面积减少,结构可靠性提高。板式部件通过覆面材料与芯层材料组合加工,芯板木条纵接、芯层组框填料等都 可使R向右平移,提高结构可靠性。
此外,使R曲线的峰度比较尖锐,即 R分布带较窄,相应重叠面积也会减小。 在保证载荷试验中,一般加载高于实际 使用情况,也可提高结构可靠性。
2.构成要素层积效应 构成要素(如拼板的小木条、多层胶合板条等)层积方式有直列和平行排 l列两种。直列即构成要素在一个平面上平行排列即构成要素在空间平行排列。 在直列情况下,如果有一个要素发生破坏,就会导致整体破坏,而平行排列则不然,有一个要素发生破坏时,其它要素可承担它的作用,整体强度提高,因 而平行排列的可靠性高。板式部件加工过程中,所用木材的性质都很不稳定, 如果任意配置层积,其材料性质平均化,比单个要素的要小,所以工艺上是 把质地好的覆面材料放在表层,相邻芯 层材料长度上的接头错开,可使其结构可靠性提高。
3.复合化作用
对于不均匀性大的要素通过分等配置,可降低产品不均匀性,提高产品性能。如果把不均匀性大的和小的要素复合化,也能减少产品的不均匀性。板式部件外表采用优质单板,内层表板用质l次单板与芯层材料胶压后,因复合化作 用也能提高结构可靠性。
三、结构设计与稳定性
- 结构平衡稳定
板式部件两面结构、应力平衡是保证其稳定性的关键。由于板工部件是一种复合材料，其覆面材料和胶层中存在内应力。芯层材料两面胶贴覆面材料时，力求覆面材料种类、含水率、厚度等一致,使其结构平衡、应力平衡才能防止翘曲变形。
