环保型单板弯曲木家具生产工艺及质量控制

    单板胶合弯曲木家具是目前世界上较为流行的家具产品之一，与实木和板式家具相比弯曲木家具在很多方面具有优势。例如，可以使用三向或多向压机方便地生产多曲面异性构件；由于构件由多层单板层积而成，可以将最好的原材料用在表面，而把有缺陷的原材料放在芯层，这样就提高了产品的品质和木材利用率；由于单板顺向层积，构件的静曲强度和弹性模量也远远好于同等树种的实木和人造板，因此，它可以以较小尺寸作为家具的承重部件，而用它制作的家具在舒适性和耐疲劳性方面也同样具有优势。随着人民生活水平的日益提高，家具制造商品牌意识的不断增强，环保型家具必将成为市场的主流。弯曲木胶合时由于采用大量的脲醛树脂胶粘剂，所以游离甲醛问题一直是制约弯曲木家具发展的重要因素。随着一些先进技术和生产工艺的引进，我国的环保型弯曲木家具得到了长足的发展，以下简要介绍低甲醛型单板弯曲木家具生产工艺及质量控制。
    1　单板弯曲木家具生产工艺流程
    2　影响产品质量（与胶合有关）的主要因素
    2.1　单板
    实木单板是构成弯曲木的基本原料，单板要求厚度均匀，误差一般控制在±0.1mm。
    原料进厂时应及时测定单板含水率，适宜的含水率为6-10%；板间含水率差不得超过±2%。生产线上每隔4小时应测量一次单板的含水率，如发现含水率大于12%，单板必须剔除。单板含水率过高，会造成树脂固化不完全、产品开胶、甲醛释放量上升、产品尺寸不稳定等问题。
    含水率对于采用高频压机的生产厂家影响更为明显,除引起上述缺陷外,还会使胶粘剂的固化速度降低,严重时还会使产品鼓泡或被击穿,从而使工厂的废品率急剧上升。所以,对于采用高频压机的生产厂家,单板含水率的控制应更加严格,建议将含水率控制在4-8%的范围以内。
    2.2　胶粘剂的选择
    单板胶合弯曲木家具采用的胶粘剂绝大部分为脲醛树脂胶粘剂。脲醛树脂胶粘剂具有胶接力好、固化速度快、没有颜色、易于调制、成本低廉等优点。胶粘剂的性能是关系到弯曲木家具内在质量的重要因素之一。胶的性能包括强度等级、耐水性、耐老化性、活性期、固化速度、可操作性等。由于尿素与甲醛反应合成脲醛树脂的过程十分复杂,不同胶的性能和品质有极大的差别,因此选择高品质的胶粘剂是保证单板胶合弯曲木质量的关键。在选择胶粘剂时首先要清楚产品的最终用途、要求的检测标准及运输、贮存、使用条件等,经过严格的测试,比较各项性能后方能确定适用的胶粘剂。
    2.3　涂胶量
    在弯曲木的生产中我们建议的涂胶量为11O士1O g/m2,对于质量差、裂隙深的单板可适当增加涂胶量。对于生产线的要求是:每班生产开始时测定涂胶量一次,四个小时后再测一次(有经验的操作工凭长期的工作经验基本可以发觉涂胶量的微小变化),如发现涂胶量和胶层均匀性变异较大,应及时调整涂胶机,恢复正确涂胶量。涂胶量过高会使产品游离甲醛释放超标,同时也会使产品发脆,生产成本提高。涂胶量过低会导致胶合强度达不到要求。
    2.4　陈化时间
    在弯曲木的生产中,陈化时间取决于混合胶液的粘度和固体含量。一定的闭合陈化时间对胶合强度是有利的,但原则上不宣过长,在高温、干燥的季节更应引起重视。建议开放陈化时间越短越好,闭合陈化时间小于15min。季节不同时均应做闭合陈化检测,如闭合陈化时间之内胶层变干,则说明胶层已预固化,会使胶合强度大大下降,应适当缩短闭合陈化时间。
    2.5　热压
    热压是弯曲木生产中的关键环节。下面根据加热方式的不同介绍有关普通热压板热压与高频热压的生产工艺及参数。
    2.5.1　热压压力
    热压之前首先要确定热压压力,热压压力取决于被粘物的密度、表面光滑度、混合胶液的粘度、厚度公差以及铺装时间。正常的压力是0.5-1.6MPa(约5-16Kg/cm2)。在一定的范围内提高热压压力会显著提高胶合强度,但过高的压力会使生产难度加大(热压时排气困难),同时也会降低木材的利用率,造成产品生产成本提高;相反,如果压力不足,则难以保证胶合时充足的压力使粘接面紧密接触,易造成产品开胶,特别是密度高的材种应采用较高的压力;胶的粘度较大时也应适当提高压力。一般低密度的树种(密度小于0.4g/cm3)压力应在0.6一1.OMPa左右,而密度高的树种(密度大于0.4g/cm3)压力应在1.0一1.6MPa左右。所以选择合适的压力是非常重要的。
    2.5.2　热压温度和热压时间
    热压温度可根据胶的热压参数决定,相反,也可根据热压机的参数调整胶粘剂的配方来适应热压机的工作参数。
    (1)热压板热压
    热压板热压的热压温度一般应不低于75°C,否则会降低生产效率。每次变更热压参数或调整压机后需检测温度的均匀性,在出板后应立即检测产品表面不同位置的温度。温度过低或不均匀会造成胶层开胶。加压时间取决于温度、胶液的固化速度、被粘物的密度等因素。热压胶合时,加压时间与胶线上的温度有关,要留出时间让热量从热压板上传递过来,热穿透时间根据木材的密度和湿度,随最远胶线的距离而变化,表1是有关低、中密度木材所需要的热压时间(仅供参考)。
    加压温度 每毫米最远胶线距离对应的附加时间（min）
    小于5mm 5-10mm 大于10mm
    90 1.1 1.3 1.5
    100 1.0 1.2 1.4
    110 0.9 1.2 1.3
    注：最远胶线距离指弯曲木表面层到中间层的距离。
    (2)高频加热热压
    高频加热取决于许多因素,诸如压机频率、电压、板坯含水率、涂胶量、环境温度和被粘物的电学性能及尺寸。弯曲木的生产中高频热压一般分为两个阶段,第一阶段为高频加热阶段,第二阶段为保压冷却阶段。高频加热一般时间较短,而保压则需较长的时间并取决于被粘体的面积和环境温度。
    高频加热时间的确定一般是根据压机参数确定胶粘剂配方后压制若干同等规格试件,在其它参数不变的情况下根据不同的高频加热时间来检测试件的性能,合格试件中高频加热时间较短的即为该规格试件的高频加热时间。高频加热时间与试件的面积和涂胶量成正比,高频功率、电压、板坯含水率、环境温度和树种发生变化时高频加热时间也应发生变化。
    保压冷却时间的确定,由于高频加热使试件升温是从内部胶线开始的,试件内部的温度要明显高于外部的温度,当内部温度高于100莺时如突然卸压,试件内部的水蒸气瞬间释放会使试件鼓泡开胶。保压时间是根据内部温度降低速度来确定的,内部温度降低至100莺以下即可结束保压,对于尺寸较小试件或水蒸气容易散失的产品则可以省去保压冷却阶段。另外,保压阶段也是使温度均衡的阶段,由于试件外部(与模具接触的部分)温度较低,热量也容易被模具吸收,试件需要一定的时间吸收内部的热量来补充散失的热量,所以试件外部的胶要固化完全,需要相对长的固化时间。生产厂家对于需要保压冷却的产品一般采用的是一套高频设备配置两套压机系统,这样可以节省能源,同时使生产效率加倍。
    2.6　甲醛释放量
    使用脲醛胶粘剂的产品甲醛释放量取决于许多因素。最重要的因素为胶液的配方、树种、涂胶量、被胶粘物的湿度、铺装时间及加压条件。另外,改性剂可以有效地减少甲醛释放量。所以选择高品质的胶粘剂和先进的生产工艺是生产环保型弯曲木家具的关键。
    在选择胶粘剂时必须注意一些问题。为了降低游离甲醛和生产成本,一些胶粘剂的供应商通常提供一些低摩尔比的脲醛树脂,摩尔比过低会使胶粘剂的强度、耐水性和耐老化性降低,使产品的使用寿命下降;同时,由于胶粘剂耐老化性降低,胶粘剂中的甲醛会从产品中逐步释放出来,使消费者利益受损;同种胶粘剂多添加改性剂虽然能使游离甲醛降低,但产品的胶合强度和耐水性也会下降,添加改性剂的原则是必须在保证产品物理力学性能的前提下进行。