探讨影响软木板扯断性能检测的因素

武英英 曹雪峰 许恒庭 严 杰



探讨影响软木板扯断性能检测的因素

武英英 曹雪峰 许恒庭 严 杰

（上海航天精密机械研究所，上海 201600）

通过测试不同试样规格、加载速度、测试温湿度环境等，探讨适合软木板扯断强度测试最佳条件。试验表明，试样规格和加载速度对软木板扯断强度检测结果影响显著，测试温湿度环境则影响较小，测试时应着重控制试验规格及加载速度，确保测试结果满足型号使用需求。

软木板；检测；扯断强度

1 引言

软木，俗称“软黄金”，主要用来制作瓶塞、软木地板、装饰材料等。航天产品用到的软木板制作过程为栓皮栎树皮粉碎风选后，再与胶黏剂混合粘合，施加热压压制而成，实际使用时裁切到所需厚度即可[1]。软木板性能优良，质地轻盈、防潮性好、保温性好，最重要的是传导性极低，具有良好的阻燃性，不产生热传导所以无法燃烧起来[2～4]，利用软木板这个优点，将其用作型号产品表面，可起到良好的防热作用。

根据航天型号产品使用要求，选用了两种规格的软木板，其中扯断强度测试结果较难达到产品指标要求，其余性能测试可基本满足产品需求。通过测试影响软木板扯断性能的几项主要因素，确定软木板扯断强度入厂复验合适条件，以配合航天型号产品使用。

2 材料与方法

2.1 试样材料

选用RM-1和RM-2两种规格软木板。具体信息及性能要求见表1和表2。两种软木板性能差别原因主要为密度不同而导致尺寸稳定性差异，其余性能也相应不同。

表1 航天产品用RM-1软木性能要求

表2 航天产品用RM-2软木性能要求

2.2 试验设备

电子拉力机，UJM4203S，精度0.5级；电热鼓风干燥箱，DHG-9145A；高低温湿热环境试验箱，HWD605；气动冲片机，RH-7001；游标卡尺、哑铃状裁刀等。

2.3 试验方法

软木板检测目前国内未形成较为正式的行业检测标准，故拉伸试验及试样制作参考标准ISO7322《复合软木检测方法》、GB/T528—1998《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》及软木生产厂家企业标准Q/WL01《软木复合装饰材料》（陕西万林软木有限公司提供）等方法。

扯断性能测试分别从试样尺寸规格、加载速度、温度环境、湿度环境四方面测试软木板扯断性能变化，每组制样5组，且所有试样制作完成后在相应环境中至少放置48h以上。

3 试验方案及数据分析

3.1 试样尺寸对扯断强度影响

表3 RM-1拉伸试样尺寸分布及扯断强度

表4 RM-2拉伸试样尺寸分布及扯断强度

扯断强度取各试样算术平均值，准确至0.01MPa。RM-1及RM-2软木板不同规格拉伸试样尺寸及对应测得的扯断强度见表3、表4。

编号为C-2-1的试样由于密度小且试样狭窄部分过窄，裁切时边缘受损无法制得合格制样。

拉伸试样所选用的哑铃状试样，中间平行狭窄部分为测试部分，若试验过程断在其它部分则数据无效，根据相关技术标准[5]，共制得6个规格哑铃状拉伸试样，其中狭窄部分6mm及以下的试样选用标准裁刀制得，其余2组试样采用自制工装制得。软木板的哑铃状试样裁切时边缘由于密度较小，质地松散，制样过程裁刀刮带产生碎屑及裂纹，多数为不合格试样，需多次制样已获得复合要求试样。测试数据表明，随着试样狭窄部分宽度的增加，边界效应影响减小，测试数据也逐渐趋于稳定，通过比对，建议选用狭窄部分为35mm的哑铃状试样作为今后入厂验收试样尺寸。

3.2 加载速度对扯断强度影响

测试用软木板试样选用狭窄部分为35mm的哑铃状试样。两种软木板不同加载速度下获得的扯断强度见表5。

表5 软木板加载速度分布及扯断强度

由于不同非金属材料的性能不同，选择的加载速度往往差异较大。加载速度选择不适，检测结果就失去了可比性和真实性，还可能影响到检测结论，如选择的载荷增长速度大于材料的变形速度，测试得到的数据就会偏高。上述试验中，加载速度区间设定在5～300mm/min，当加载速率过高时，试样急剧断裂，软木板本身韧性材料特质表现出向脆性材料转变的趋势，数据表明适合软木板扯断强度测定的加载速度范围为25～50mm/min之间。

由于试验数量限制，如想进一步确定软木板加载速度与力学特性之间的关系，还需做大量试验。

3.3 测试温度对软木板扯断强度影响

测试用软木板试样选用狭窄部分为35mm的哑铃状试样，加载速度设定为25mm/min，测试结果如表6所示。

表6 软木板测试温度分布及扯断强度

测试数据表明，软木板扯断强度随着测试温度增加而略有下降，由于软木板是软木经过粉碎、除杂，最后经过胶压刨切而成，粉碎后的软木粒子整体结构遭到破坏，完整的软木粒子属于多孔材料，空气占比高，热传递过程仅为细胞内空气传热及细胞壁传热，受温度影响小，而软木板另外增加了软木粒子间空气的传热，导致扯断强度出现较小幅度下降情况。总体来说，常规测试温度区间对软木板扯断性能影响不大。

3.4 测试相对湿度对软木板扯断强度影响

表7 软木板测试相对湿度分布及扯断强度

测试用软木板试样选用狭窄部分为35mm的哑铃状试样，加载速度为25mm/min，测试温度选择室温。不同相对湿度下软木板的扯断强度数据见表7。

软木化学构成中含有木质素，这是一种高聚物，在高温高湿环境中不易分解，另外1cm3体积的栓皮至少由4000万以上细胞组成，并且每个细胞中都含有空气，这种特性导致软木对空气中到水分不敏感，吸水膨胀率也较低，将软木板置于不同湿度环境中，体积变化不明显，虽然软木板制作过程中，热压切割导致一部分细胞被破坏，但整体影响不大，但测试相对湿度很高时，软木中的胶黏剂可能会受湿度影响变质导致扯断强度下降。

4 结束语

从以上试验研究可以得出，软木板扯断强度测试时，试样尺寸规格以及试验加载速度会对软木板扯断性能产生显著影响，今后在软木板入厂验收检验时，建议选用狭窄部分为35mm的哑铃状试样，加载速度控制在25～50mm/min之间，测试温湿度环境影响较小，控制在正常范围即可。另外试验中试件数量有限，要进一步证明影响软木板扯断强度性能影响因素，需进行多次重复试验。

1 赵戈，段新芳，官恬，等．世界软木加工利用现状和我国软木工业发展对策[J]．世界林业研究，2004，17(5)：25～28

2 曾新德. 我国软木工业的现状及发展策略[J]. 林业科技管理，2001(4)：46～51

3 杜子伟. 软木制品及应用[M]. 北京：中国林业出版社，1989

4 郑志峰. 软木资源及其利用[J]. 云南林业，2005，26(23)：23～24

5 GB/T528—1998. 硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定[S]. 1998

Discussion on Influence Factors of Tensile Strength of Cork Board

Wu Yingying Cao Xuefeng Xu Hengting Yan Jie

(Shanghai Aerospace Precision Machinery Research Institute，Shanghai 201600)

The influence factors including sample size, loading speed, temperature and humidity of the tensile strength of the cork board were studied. The results show that the sample size and loading speed play a significant role in the tensile test. Sample size and loading speed should be carefully controlled to meet the demands of testing for the aerospace materials.

cork board；testing；tensile strength

武英英（1986-），硕士，矿物加工工程专业；研究方向：非金属理化检测。

2016-11-17