地板结构对变形的影响

三层实木复合地板的非完全对称结构是导致其变形的一个因素，表、芯、底三层构成的木材种类及其厚度规格一般都不一致，从而导致结构的非对称; 另外对地板进行表面涂饰时，表层会覆盖一层较厚的涂层，而底层和芯层则没有涂层或涂层较薄，这也导致结构的非对称。因此，当地板受到湿度和温度的影响时，各层所产生的应力不一致，会使对称层处于失衡状态，从而产生翘曲变形。本文主要对这种非完全对称结构对三层实木复合地板翘曲变形的影响进行初步研究。

1 材料及方法

1. 1 材料与设备

三层实木复合地板，规格为128 mm ×910 mm× 15 mm，表层实木单板树种为澳洲橡木，芯层为杉木板条，底层为杂木单板。所选取的样品在生产企业成品仓库中同一批次，同一或相邻包装内选取; 样品选取后立即用塑料薄膜密封，放置于阴凉处待用。试验设备为恒温恒湿气候箱，重庆汉瞻仪器有限公司生产，型号: WsQ －1D。

1. 2 试验方法

将试件放置于恒温恒湿箱中，为了加快试件的翘曲变形，恒温恒湿箱参数设置为高温高湿状态。在放置所设定的时间后，取出立即，按照国家标准 GB/T 18103 － 2000 《实木复合地板》中6. 1. 2. 6 的规定进行翘曲度测量。

2 结果与分析

2. 1 板坯结构对三层实木复合地板变形的影响

在实木复合地板国家标准中规定，三层实木复合地板表层的常见厚度一般为3. 5 mm 和4 mm，底层厚度为 2. 0 mm，芯层为 9 mm。在实际生产中，企业会采用减小表层珍贵木材厚度的方式，以降低成本或满足低端要求，所以同一树种同一规格的产品，会有多种板坯结构形式。本试验所选取的样品表层厚度共有 3 种规格: 2. 5、3. 0 和4. 0 mm; 底层厚度有 2 种: 2. 0 和2. 4 mm; 构成的板坯结构一共有 4 种形式，分别将其标记为 A类、B 类、C 类、D 类 ( 图 1)。每种样品各选取 3 块，置于温度 35℃、湿度90% 以上的恒温恒湿箱中，放置 7 天后取出，测量翘曲度，取平均值。由图 2 可以看出，D 类结构翘曲度最小，A 类结构翘曲度最大，D 类测定值只有 A 类的 50%左右，这说明板坯结构对三层实木复合地板变形的影响较明显。从 C 类结构和D 类结构的比较看，两者主要区别是 D 类结构的表层板材厚度比 C 类结构多 1mm，翘曲度降低了30% ; 从 B 类结构和 C 类结构的比较看，两者表层材料厚度一致，B 类结构底层单板厚度大于 C类，其翘曲度测试值略大于 C 类，但相差并不很明显。这说明，增大表层硬材厚度和减小底层单板的厚度，都有利于减小变形，其中表层板材厚度对翘曲变形的影响较为显著。这可能是因为表层被表面涂层基本封闭，相对于芯层和底层，受环境湿度影响较小，而芯层和底层由于完全暴露在潮湿的环境中，会较快吸湿膨胀使地板翘曲;试验中试件所产生的弯曲大多为凹翘曲，也说明变形是由底层膨胀所引起的。因此表层板材的厚度增加有利于整块地板保持较高的刚度，能减小由于芯层和底层变形所产生应力的影响。以上结果是在表层板材经涂饰处理和在潮湿环境中放置时间不长的情况下得出的，如果未经涂饰或长期放置在潮湿的环境中，表层板材也能充分吸收水分，结果可能不一样，这时适当地提高底层软材单板的厚度，减少表层硬材的厚度，会有利于地板形成一个相对平衡的结构。

2. 2 涂饰处理对三层实木复合地板变形的影响

从表面涂饰上看，地板的表层经过多道涂饰，表面形成一层较厚实的涂层，能够有效地隔绝水分从表面进入，而芯层板材及底层单板则一般没有或只有少量涂饰，阻碍水分进入的能力较弱。拆开包装的地板暴露在空气中后，由于表层与其他各层吸收或失去水分的速度不同，各层含水率变化不一致，就可能破坏原有的平衡导致翘曲变形。本试验对地板中的 2 层进行密封，使剩下1 层暴露在高湿度的环境中，一段时间后通过测量地板翘曲变形情况的大小，了解未被封闭层吸湿膨胀对整个地板变形的影响程度，这样在生产中对影响程度大的层进行封闭处理，就可有效减少变形。试验选取三层实木复合地板表层厚度3 mm，芯层厚度9 mm，底层厚度约 2. 4 mm，除表层外，芯层和底层均无涂饰。由于样品表层已有涂层，相当于处于密封状态，因此只对芯层或底层吸湿膨胀的影响进行试验; 同时取一组未进行处理的地板样品作为比对。试验根据密封处理方式分为3 组: ①芯层密封，用锡箔纸沿地板厚度方向将芯层外露的可见部分密封，试验底层单板吸湿膨胀对变形的影响; ②底层密封，将底层单板四周及底面用铝胶纸完全包覆，试验芯层板条吸湿膨胀对变形的影响; ③对照组，即未进行额外封闭处理的地板样品，只有表层有涂层，用于对比。每组选取 3 个试件同时置于恒温恒湿箱中，设置温度 35℃，湿度 90%以上，每隔一段时间取出进行翘曲度测量，测量后放回恒温恒湿箱，取各组试件测量数据的平均值。由( 图 3) 可以看出，封闭底层的试件其翘曲变形小于封闭芯层的试件，这说明底层单板的吸湿膨胀对整个复合地板变形的影响大于芯层的影响; 从 3 组密封方式的翘曲度变化趋势上看，底层密封试件翘曲度大小和增长趋势明显小于对照组，芯层密封试件的翘曲度在试验前期低于对照组，但后期也快速增大，最终与对照组相差并不明显。根据上述结果分析，密封底层单板能够像表层涂层一样阻止水分的吸收和释放，有利于板的结构保持对称，而且底层暴露面积大，密封底层能阻隔大部分水分的进入，因此对底层单板采取一定的密封处理能有效减少变形; 芯层板条由于暴露在环境中的面积较小，受环境影响也较小，且板条之间还存在接合缝隙，使得板条吸湿所产生的膨胀能被缝隙所吸收，所以整个芯层吸湿膨胀对整个试件变形的影响也较小。从翘曲度变化规律上看，虽然对照组最终变形最大，但在试验的前期，与芯层密封和底层密封相比，翘曲度相差并不明显，这大概是由于底层单板材质一般较软，而面层板材一般为硬材，在变形应力不大的情况下，能牵制住底层的变形，保持板坯结构稳定。因此市面上常见的只有面层涂饰的三层实木复合地板，如果不是长时间处于潮湿状态下，应该有一定的抵抗变形能力。

3 结 论

3. 1 三层实木复合地板如果只有表面进行涂饰，在板坯结构上，提高表层板材的厚度或者减小底层单板厚度，能减少变形产生，其中提高表层板材厚度效果较为显著。

3. 2 三层实木复合地板底层单板吸湿膨胀对变形影响较为明显，通过对底板进行涂饰或覆膜密封的处理方式，能有效减少地板的翘曲变形。

3. 3 三层实木复合地板采用纹理交错的组坯方式，而且通常面层采用厚度较大的硬材，能在一定程度上抵抗变形; 如果铺设地板的场所较为干燥，未对低层进行封闭处理的三层实木复合地板也能满足大部分需求。