以杉木作芯板的细木工板制作工艺

    细木工板作为一种性能较好的板材,与实木拼板相比较,具有结构稳定,不易变形,幅面大,板面美观,力学性能好,节约优质木材等特点。国内对它的需求量很大,在市场上非常畅销。现在浙江市场上细木工板主要有2种:一种是杉木Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍｉａｌａｎｃｅｏｌａｔａ芯条,一种是杨木Ｐｏｐｕｌｕｓｓｐｐ.芯条。杨木芯条细木工板主要来自江苏和山东,杉木芯条细木工板主要来自江苏和浙江。据市场调查,现在细木工板生产厂家存在的主要问题是生产出来的细木工板翘曲变形较大,强度低,主要原因是工厂生产细木工板时凭经验,没有系统地科学合理地研究和寻找较合适的工艺条件,忽视最基本的生产理论与原则。本课题结合浙江某细木工板生产厂家存在的问题,对芯条涂胶量、芯板热压温度和芯条含水率及均匀性对细木工板物理力学性能、翘曲变形和鼓泡等进行了具体的研究,旨在制定较佳的杉木芯板制作工艺,以降低成本,提高生产效率,同时又不会降低细木工板的性能[1～5]。
    1 试验材料与方法
    1． 1　试验材料芯条:芯条采用杉木,长宽厚幅面分别为450ｍｍ×40ｍｍ×17ｍｍ,平均含水率为12 5%,要求无大的树瘤,不含树皮。中板:中板采用柳安Ｐａｒａｓｈｏｒｅａｓｔｅｌｌａｔａ单板,幅面尺寸为450ｍｍ×450ｍｍ,厚度为1 60ｍｍ。表背板:采用奥古曼Ａｕｃｏｕｍｅａｋｌａｉｎｅｅａｎａ单板,幅面尺寸为450ｍｍ×450ｍｍ,厚度为0 6ｍｍ。胶粘剂:使用固体含量为460ｇ·ｋｇ-1的脲醛树脂胶粘剂,固化剂(氯化铵)用量为10ｇ·ｋｇ-1。
    2　试验方法
    2 .1　芯板的制作　经刨光的杉木芯条侧面涂脲醛树脂胶后放入一个金属框,通过螺栓施加一个侧向压力,送入100ｔ平压机,按不同的实验条件操作,热压结束后,用砂皮纸砂光,去除芯板表面污染,调整芯板厚度偏差。胶拼时注意相邻杉木条年轮方向应相反。基本工艺条件:涂胶量(单面)为80ｇ·ｍ-2,热压温度140℃,芯条含水率10%。单因素实验进行时不变条件参考基本工艺。实验重复3次。
    2 .2　细木工板制作　在组坯中,应使中板和面板正面朝外,各层的纤维方向应互相垂直。送入热压机时,热压温度为100℃,热压时间5ｍｉｎ,热压压力0 9ＭＰａ。组坯时中表板施胶量为150ｇ·ｍ-2,固化剂用量10ｇ·ｋｇ-1。1
    2. 3　试件检测　芯条检测按常规方法进行。细木工板取样时,由于试件的尺寸太小,不能按ＧＢ5849 1999规定取样,而是按如下方法进行:先裁去试验板边上2 5ｃｍ,然后依次取6个横向静曲强度的试件。横向静曲强度按ＧＢ5849 1999测定。
    2 结果与分析
    2. 1　芯条涂胶量对细木工板性能的影响从表1可以得出,随着施胶量增加,静曲强度从22 3ＭＰａ增加到25 9ＭＰａ。施胶量增大,意味着杉木条侧面单位面积上有更多的化学基团参加反应,形成胶合力越大,从而杉木条之间结合力越大。因为细木工板弯曲破坏时大多发生在杉木条与杉木条之间胶合部位,所以杉木条之间结合越大,细木工板的抗弯曲破坏性能越好,即静曲强度越大。但从表1可以看出,施胶量从80ｇ·ｍ-2增加到200ｇ·ｍ-2,静曲强度增加程度不大。从经济角度看,施胶量从80ｇ·ｍ-2增加200ｇ·ｍ-2,生产成本明显增加。所以从板的性能及经济角度综合考虑,施胶量以80ｇ·ｍ-2为宜。
    2　芯板热压温度对细木工板性能的影响从表1得出,热压温度从100℃上升到140℃,静曲强度从22 9ＭＰａ增加到27 3ＭＰａ。温度越高,胶与胶之间的基团活性上升,所以胶合力增大,杉木条之间结合力越大,静曲强度越大。但温度在180℃时,静曲强度下降,因为木材在120～150℃时,水分蒸发,性质变化不大,150～170℃时发生预炭化,强度降低,而脲醛树脂胶在180℃易产生预固化或过固化现象,最终导致静曲强度下降。在实验过程中发现,芯板热压温度180℃时,在压机张开控制不好时,芯板容易鼓泡。即使压板张开控制得好,但制得的细木工板翘曲变形较严重,这可能与热压温度过高,芯板从压机出来冷却时收缩应力过大且板内应力不平衡有关。温度过高,制得的芯板表面炭化现象较严重,如砂光质量不好,芯板贴单板时,中板易与芯板分离。总之,制作芯板时,热压温度不宜过高,以140℃较好。
    3　杉木条含水率对性能的影响从表2得出,杉木条的含水率从4%增加到12%时,静曲强度增加。杉木条的含水率过低,涂上胶后的杉木条迅速吸收胶液中的水分,杉木条放入压机后,胶液由于失去了水分,流动性差,基团活性降低,所以胶合力差,静曲强度低。随着水分的增加,当杉木条内为胶的固化创造了一个最佳的含水率范围时,胶的流动性大大增强,由于水的溶剂作用,一些基团的活性提高,胶合作用升高,胶合力增大,最终板的静曲强度增大。但是当含水率从12%增加到20%时,从表2可以看出,随着含水率的增大,细木工板的静曲强度下降。杉木条水分过高时,施胶后的杉木条的含水率过高,胶粘剂易渗入杉木条中而影响胶合强度,而且在热压时,芯板中产生较多气体,易产生鼓泡现象。在本实验过程中,当含水率在16%和20%时,由于操作不当,就发生了鼓泡现象。所以综合看,杉木条含水率在8%～12%之间为好,过低或过高都不合适。
    3 芯条含水率均匀性对性能的影响芯板总共用了18根杉木芯条。在实验时,做了3种板,其中1号板芯板的18根芯条含水率都为10%左右,2号板芯板有9根含水率平均8%,9根含水率平均12%,3号板6根含水率6%,6根10%,6根14%。结果显示,这3块板的性能差别不大。静曲强度值在26～28ＭＰａ之间,但外观有差别,1号板外观平整,翘曲度几乎为0,2号板翘曲度为0 3%,3号板翘曲度0 8%。从这些数据可以看出,芯条含水率的均匀性对细木工板的翘曲变形影响较大。一块板中,如果板的各处含不率不一致,那么在热压时,板的各处膨胀量不同,汽化的水蒸汽数量不相同,各处蒸汽压不一样,从压机出来后,板的各处收缩不一样,综合作用导致板内残余应力不一致,所以会产生板的翘曲变形。在实际生产中一定注意芯板原料含水率的均匀性。在生产同一批板的时候,原料应当来自同一批,同时干燥,同时制条。在做了以上实验后,把实验结果反馈给某厂家,某厂家针对实验结果适当调整了自己生产工艺并重视了原料含水率均匀性后,生产出来的细木工板综合性能总体有了提高,取得了一定的经济效益。
    4 结论
    制作杉木胶拼细木工板,杉木条的含水率以8%～12%为宜。而且同一块芯板中的芯条含水率要均匀,否则出来的芯板不平整,最后导致细木工板的翘曲变形。杉木条施胶量以80ｇ·ｍ-2为好。过低强度差,过高会导致成本的上升。胶拼热压时较合适的温度为140℃,温度过高导致芯板表面炭化,使得中板与芯板胶合不好,易分离剥开。