Анализ технических стандартов и эксплуатационных характеристик мелкоструктурной ориентированной стружечной плиты (F-OSB)

Реферат
Мелкоповерхностная ориентированная стружечная плита (F-OSB) — это инновационный продукт, разработанный на основе традиционной ориентированной стружечной плиты (OSB). Её основной особенностью является использование мелких стружек в поверхностных слоях, что позволяет сохранить превосходные конструкционные характеристики OSB и одновременно обеспечить высококачественную поверхность, пригодную для непосредственной отделки. По мере роста рыночного спроса на декоративные и функциональные свойства панелей F-OSB становится ключевым продуктом, объединяющим конструкционные и отделочные материалы. Цель данной статьи — систематически рассмотреть и провести сравнительный анализ систем классификации и технических требований к F-OSB, изложенных в Национальном стандарте Китая (GB/T 41715-2022) и Групповом стандарте Китайской ассоциации лесопромышленной продукции (T/CNFPIA 3023-2022). На основе существующих исследований представлен глубокий анализ её физических и механических свойств с целью предоставления рекомендаций по производству, применение , и выбору стандартов.

1. Обзор системы стандартов, связанных с F-OSB
Стандартизация F-OSB отражает согласованные усилия национальных и отраслевых органов по содействию быстрому развитию новых материалов. В настоящее время две основные стандартизированные документа регулируют F-OSB, каждый из которых имеет различные акценты и дополняет друг друга.

(1) Национальный стандарт GB/T 41715-2022 "Oriented Strand Board": Это базовый и всеобъемлющий национальный стандарт для OSB в Китае, опубликованный в октябре 2022 года и введённый в действие в мае 2023 года. Его наиболее важным аспектом является официальное включение F-OSB в национальную систему стандартов впервые . Данный стандарт модифицирует и принимает международный стандарт ISO 16894:2009 с важными дополнениями, адаптированными к условиям Китая. Ключевые изменения включают «добавление определения ориентированной стружечной плиты с гладкой поверхностью (F-OSB)», «добавление классификации по «грубости стружки на поверхности» и «добавление классификаций и соответствующих требований к физическим/механическим характеристикам для трёх типов плит с гладкой стружечной поверхностью». Это означает официальное техническое признание и нормативное закрепление F-OSB как отдельной категории продукции на национальном уровне.
(2) Групповой стандарт T/CNFPIA 3023-2022 «Ориентированная стружечная плита с гладкой поверхностью»: Опубликован Китайской национальной ассоциацией лесопромышленной индустрии и введён в действие 31 мая 2022 года. Данный стандарт был опубликован ранее национального стандарта и демонстрирует более высокую отраслевую специализацию и роль пилотного стандарта . Он сфокусирован конкретно на продукте F-OSB, и его технические требования могут быть более подробными или строгими, отражая технический консенсус и рыночную направленность ведущих предприятий отрасли в отношении высококачественного F-OSB товары .
Вместе эти два стандарта создают экосистему для F-OSB, в которой «национальный стандарт задаёт основу, а групповой стандарт способствует премиальному качеству». На практике GB/T 41715-2022 служит базовым порогом и общим ориентиром, тогда как T/CNFPIA 3023-2022 предоставляет более специализированные рекомендации для предприятий, выпускающих высокопроизводительные и высокоценные продукты F-OSB.

2. Сравнение ключевых различий: классификация стандартов, эксплуатационные требования и позиционирование по применению

2.1 Отличия в системах классификации
GB/T 41715-2022 использует многомерный метод классификации, в то время как групповой стандарт сосредоточен на градации самого продукта. В таблице ниже наглядно показаны различия:

Основная интерпретация:
● Относительно "FOSB/L": В рамках национального стандарта "FOSB/L" является отдельной категорией, обозначающей F-OSB для ненесущих конструкций в сухих условиях (L) . Это соответствует позиционированию "OSB/1" в международных классификациях (универсальные плиты для внутренней отделки в сухих условиях). Подчеркивается основная декоративная функция , с относительно более низкими требованиями к механической прочности.
● Что касается "FOSB1, FOSB2, FOSB3": Значение цифр "1, 2, 3" в этих двух последовательностях в национальных и групповых стандартах существенно различается и их легко спутать.
○ FOSB/1, /2, /3 в Национальном стандарте: Цифры в основном связаны с " условиями эксплуатации и несущей способностью ". Например, FOSB/2, вероятно, соответствует «несущим плитам для использования в сухих условиях», а FOSB/3 — «несущим плитам для использования во влажных условиях», что следует логике классификации традиционных OSB/2 и OSB/3. Его основа структурная производительность классификация.
○ FOSB1, FOSB2, FOSB3 в групповом стандарте: Цифры, скорее всего, обозначают " комплексные категории качества ", последовательность оценки общих физико-механических характеристик, качества внешнего вида, экологических показателей и т.д. FOSB3 обычно представляет наивысший класс продукта в данной системе стандартов.

2.2 Требования к физико-механическим характеристикам и области применения
Хотя конкретные значения показателей требуют обращения к оригинальным стандартам, тенденцию требований можно вывести из структуры стандарта и сопутствующих исследований:
● FOSB/Л (Национальный стандарт): Как ненесущая плита, она имеет наименьшие требования к физико-механическим свойствам (таким как модуль разрушения, модуль упругости, прочность внутреннего соединения) среди всех типов F-OSB. Ее основная ценность заключается в обеспечении высококачественной поверхности, подходящей для вторичной обработки, например, ламинирования или покраски . Применяется в основном в неструктурных целях в сухих условиях, например, для задних стенок мебели, внутренних перегородок и декоративных панелей стен.
● FOSB/1, /2, /3 (Национальный стандарт) и FOSB1, FOSB2, FOSB3 (Групповой стандарт): Все эти категории имеют четкие требования к механическим характеристикам, но с разными акцентами.

○ Серия Национального стандарта (/1, /2, /3) по своим требованиям к характеристикам тесно связана с конструкционным применением . Например, FOSB/3 (нагрузка при повышенной влажности) будет ориентирована на оценку сохранения механических свойств (например, прочности внутреннего соединения) после воздействия влажных условий или кипячения.
○Более высокие сорта по стандарту группы (например, FOSB3), удовлетворяя или превосходя структурные требования национального стандарта, устанавливают более строгие нормы по качеству поверхности и экологическим показателям (например, выбросы ЛОС) . Соответствующие исследования показывают, что плотность поверхностного слоя F-OSB выше, чем у обычной OSB, что обеспечивает ей лучшие показатели по таким параметрам, как предел прочности при изгибе (MOR) и модуль упругости (MOE), меньшую разницу в характеристиках между продольным и поперечным направлениями и более высокую однородность.

Резюме по применению:

3. Подробный анализ технических характеристик: F-OSB против традиционного OSB
Исследования таких учреждений, как Университет лесного хозяйства Нанкина, раскрывают механизмы различий в эксплуатационных характеристиках между F-OSB и традиционным OSB на микро- и макроуровнях.
(1) Профиль плотности и механические свойства: F-OSB использует мелкие щепы для поверхностных слоёв, что приводит к значительно более высокой плотности поверхностного слоя по сравнению с обычным OSB при испытаниях на изгиб в трехточечной схеме этот высокоплотный поверхностный слой обеспечивает у F-OSB более высокий модуль прочности при изгибе (MOR) и более сбалансированный модуль упругости (MOE), а также меньшие различия в характеристиках между продольным и поперечным направлениями по сравнению с обычной OSB.
(2) Распределение деформации и характер разрушения: Исследования с использованием анализа деформации методом цифровой корреляции изображений (DIC) показали, что под нагрузкой:
○ Традиционная OSB: Внутренние деформации стремятся проникнуть в центральный слой. Разрушение может происходить случайным образом на поверхности, в сердцевине или в других местах, проявляясь как случайный излом узора.
○ F-OSB: Благодаря плотным поверхностным слоям и значительному градиенту плотности в направлении к сердцевине, деформациям трудно проникнуть в центральный слой и они склонны концентрироваться в верхнем и нижнем поверхностных слоях . Это приводит к характеру разрушения, который практически исключительно представляет собой разрушение поверхностных слоев. Данная особенность означает, что качество поверхностных слоев F-OSB имеет решающее значение для общей несущей способности.
(3) Поведение при деформации: Исследования также отмечают, что традиционная ОСП проявляет присущие древесине упругие и пластические процессы деформации под нагрузкой, тогда как F-ОСП демонстрирует менее выраженную пластическую деформацию , проявляя несколько более «хрупкий» характер разрушения. Это требует особого подхода к проектированию применения F-ОСП при длительных нагрузках.

4. Выводы и перспективы
Мелкоструктурная ориентированная стружечная плита (F-ОСП) успешно сочетает прочность конструкционных панелей с качеством поверхности декоративных панелей благодаря технологическим инновациям. Действующая система стандартов, основанная на GB/T 41715-2022 и T/CNFPIA 3023-2022, обеспечивает четкие рекомендации по стандартизации продукции F-ОСП и её рыночной классификации.
● Для производителей и покупателей: Необходимо чётко различать классификацию по «состоянию/эксплуатационным характеристикам» в национальном стандарте (например, FOSB/L, /1, /2, /3) и классификация сортов по стандарту группы (например, FOSB1, 2, 3). В договорах и технических условиях должны быть четко указаны соответствующий номер стандарта, код продукта и сорт, например: «FOSB/3 в соответствии с GB/T 41715-2022» или «сорт FOSB3 в соответствии с T/CNFPIA 3023-2022».
● Для проектировщиков и специалистов по применению: Важно понимать механические характеристики F-OSB — «высокопрочные внешние слои, концентрация деформаций». При использовании в несущих или конструкционных элементах необходимо в полной мере использовать свойства внешних слоев, учитывая несколько иной характер разрушения по сравнению с традиционной OSB. Его превосходная поверхность делает его «конструкционной плитой с отделываемой поверхностью», что значительно расширяет применение OSB в видимых зонах.
● Перспективы развития: С развитием индустриального строительства и производства индивидуальной мебели спрос на F-OSB, сочетающий высокую прочность, высокую устойчивость к атмосферным воздействиям, низкое содержание формальдегида/отсутствие добавленного формальдегида и отличную декоративную поверхность, будет продолжать расти. В будущем стандарты и научно-технические разработки, скорее всего, будут сосредоточены на более высоких экологических классах (например, отсутствие формальдегида), лучшей влагостойкости и требованиях к исходному материалу для конкретных процессов отделки (например, шпонирование тонкой древесиной, композит с металлом).

В заключение, F-OSB представляет собой важное направление в развитии композитных функциональных древесных плит. Правильное понимание и применение его стандартной системы и эксплуатационных характеристик поможет всем участникам производственной цепочки лучше разрабатывать, выбирать и использовать этот высокопроизводительный материал, способствуя его применению в более широких областях.