全 文 ：。研究与分析 ·
用水杉和池杉材作芯板生产细木工板的研究
吴智慧 刘 忠传
t摘萝〕 在实验室条件下 , 采用水衫 材和池杉 材为
琢 料 , 脉 酷树脂胶为胶粘荆 , 高频介质加热为热派 , 研究
了速生树种工业利用的新途径— 细木工板生产技术 。 研倪结果表 明 , 以水杉材和池杉材为芯板原料生产细木工板
提完全 可行的 , 所采用的高频加热工艺是合理 的 , 细木工
板的物理力学性能超过 国家标准规定的指标值 。
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q u r e m e n t s o f n a t i o n a l s t a n d a r d s
.
主缸词 : 速生树种 细木工板 工艺 性能
水 杉 ( M e t a s e q u o i a g l y P t o s t r o b o i d e s )
和池杉 ( T a x o d i a n a s e a n d a n s ) 是我国南方主
要的速生针叶树种 。 水杉和池杉的外观和材性相近 ,
树皮均呈灰褐色, 粗厚纵裂 , 薄片脱落 , 材表平滑 .
心 、 边材区别较 明显 , 心材呈浅红色或红揭色 , 边
材呈白色或黄色 , 年轮明晰偏宽 , 早 、 晚材略急变 ,
早材比例大 , 木射线细而少 , 纹理直而不匀 , 结构
粗松 , 材质轻软 , 易变形开裂 , 不耐腐 , 易干燥和
切削加工 , 油漆和胶合性能良好 。 但由于这两 种速生
树种受木材木身结构 、 材性与径级 的限制 , 使用范
围不很广 , 而且在工业应用 方面的研究也很少 , 致
使大量可用立木有待开发利用 。 为了开拓水杉和池
杉 的工业用途 , 我们利用水衫和池杉材作芯板 . 压
制成细木工板。 这对有水杉 、 池杉木材资源地 区的
中小型木材加工企业 , 是合理利 用木材 、 提高木材
利用率 、 增加工业效益的一种有效方法 。
1 材料与方法
1
。
1 试验材科
芯材 采用苏北产水衫和池杉 。 毛板规格 (厚
x 宽 x 长 ) 为 ( 2 0一2 5 ) 又 ( 1 0 0一 1 5 0 ) x ( 1 0 0 0一
1 2 0 0 ) m l n
。 其中气干材含水率在 15 %一 18 % , 湿
材含水率在 30 %一 40 % 。
夜面材料 选用厚度为 1 . 20 m m 的马尾松旋切
单板作中板 , 厚度为 0 . s m m 的 山核桃刨切薄木作
表板 , 含水率都在 8%一 12 % 。
胶粘剂 采用脉醛树脂胶 , 其固体含量为67 士
: %
, 粘度为 7 0 5 (涂一 4 杯 ) 。 固化 剂 为 N H ` C I ,
施加量 为 0 . 5 % 。 填充剂为面粉 , 加入量 为 8 %左
右 。
1
.
2 试验过程
原木一 制材一 千操一芯条创备 , 芯条侧边涂胶一 l
旋切单板 (中板 ) 一 干澡一剪拼一双 面涂胶一 1,
刨切薄木 (表板 ) 一干澡一剪拼— ’手工组坯一 闭合陈化一 高频热压 (侧拼与胶压 ) 一冷却陈放一 纵横齐边或试件加工一性能位洲一结果分析
1
.
3 试验方法
1
.
3
.
1 毛板干操 水杉和池杉原木 经带锯机制成
板材后 , 首先进行大气干澡 , 然后再经人工蒸汽窑
干到含水率为 8 %一 12 % 。
1
.
3
.
2 芯条制备 干板材经机 械加工制成芯条 . 其
工艺为 : 干板材一 - 争 (横截锯 ) - 今平刨一 压刨一 纵解锯一今横截锯一芯条 。 其规格为 (厚 x宽 x 长 ) ( m m ) : 水 杉 1 2 x 3 0 x 7 5 0 、 1 9 x SO x
7 5 0
、
2 9 x 5 0 x 7 5 0
、
1 9 x 5 0 x 2 5 0 , 池杉 1 9 x 4 0 x
6 0 0
、
2 2 x 魂。 、 6 0 0、 2 2 x 峨0 x 2 5 0 。 芯条的 厚 度加
工精度最大误差一 般 为 士 O。 Zm m , 反映在宽度上
的弯曲度不超过 l m m 。
1
.
3
.
3 搜面材料准备 旋切单板 (中板 ) 和刨切薄
木 (表板 ) 经干燥后 , 要求含水率达到 8%一 12 % ,
然后按夜面规格要求进行剪切和拼缝 。
1
。
3
.
4 涂胶组坯 芯条侧边的涂胶量为 150 一 1 60
g / m
盆 (手工单面 ) , 中板的涂胶量为 20 。一 2 0 9 / m .
用木杉和池衫材作芯板生产细木工板 的研究— 吴智 , 刘忠传
( 手工双面) 。 按试验细木工板规格 (表 1 ) 的要求
进行组坯 。
裹 1 细木工板规裕 (厚 x 宽 x 长) m m
树种 不砚面 扭 面 压缩率 ( % )
水杉
1 3x 0 0 3x 7 5 0
1 9 x 30 0试 7 5 0
0 3只 30 0x 7 5 0
1 6 x 30 0x 7 5 0
2 2 X 3 U0x 7 5 0
32 x 0O 3x 7 5 0
5
。
9
4
.
4
5
。
9
池杉 1 9 x 2 0 3x 6 0 0
2 2 又 2 0 3又 6 0 0
2 2 x 32 0x 6 0 0
2 5 x 2 0 3x 6 0 0 ::
细木工板是将厚度相同的木条 , 顺着一个方向
平行排列 , 拼合成芯板 , 再按相邻层纤维方向互相
垂直 、 结构对称的原则 , 在它的两面各胶贴上一层
或两层单板 (薄木 ) , 再经胶压而制成的板材 。 本次
试验采用覆面和不覆面两种结构 。 覆面结构有五层 .
最外层的刨切薄木为表板 , 内层单板为中板 , 中间
是水杉或池杉板材制成的芯条拼成的芯板 , 其中芯
板厚度占细木工板总厚度的 80 % 一 90 % , 以保证板
材有足够的厚度和 强度。 试 验时 , 将芯条木 纹方向
当作板子的纵向 , 以保证板材有足够的强度私稳定
性 , 将中板木纹方向与芯条木纹方向垂直 , 使芯板
横向联系起来 , 并具有足够的横向强度 , 降低板面
的不平度 , 将表板木纹方向与芯条木纹方向平行 ,
既能装饰板面 , 使板面美观 , 又能增加板材的纵向
强度。 如图 1 。
化时间可短一些 , 一般为 10 一 15 m i .n
1
.
3
.
6 高频热压 热压设备为 G P S 一 1 3 。 56 C型高狈
发生器和D C Y 一A型多向压机 。 热压曲线为一 段加
压 。 采用低温低压工艺和厚度规 , 以保证细木工板
(夜面 ) 的压缩率一般在 4%一 6 %左右 。
芯条和覆面材料在组坯台上经手工组坯并陈化
后 , 送入高频加热胶合压机上的上 、 下两个电极板
之 间进行加压加热 。 加压时 ,先进行侧向水平加压 ,
然后 闭合上 、 下压板进行垂直加压 。侧向压力为 6一
s k g / c m
Z , 垂 直压力在不覆面时为 1一 Zk g c/ m 之 ,
覆 面时为 10 一 1 2 k g c/ m ’ 。 高频加热 时 , 电参数中
阳极电压为 4 k V , 阳极电 流 为 2一 3A , 栅极电流
为 0 . 3一。 . S A , 频率 1 3 . 56 M I i z 。 加热温度为 9 0一
1 1 0
“
C
。
高频热压的工作电容器配置形式如图 2 。
不援面
粗面
图 2 高频热压未惫图
面 板
中板
芯板
中板
背板
细木工
图 1 细木工板的结构
1
.
3
.
5 闭合陈化 陈化是为了使胶 液 中的水分能
够挥发或渗入木材中去 , 胶液粘度增加 ,避免胶液在
加压时被挤走 , 造成缺胶或透胶。 陈化时间不宜过
长 , 否则胶液过干 , 流动性不好 , 会造成胶层厚薄
不均或脱胶 , 从而影响胶合质量 。 用芯条直接组坯
时 , 因为 要一 根一根的排列 , 组坯时间 一长 , 所 以陈
1
.
3
.
7 性能检测 根据国标G B 5 8 4 g 一 5 8 5 5 ~ 8 6进行
性能测试。 测试指标主要是 : 含水率 、 厚度 、 横向
静曲强度 、 胶层剪切强度 、 外形翘曲度 、 波纹度和
握钉力 。 其中握钉力 按 G B 峨9 0 4 一 8 5 刨花板握钉力
测试方法进行测定 ,木螺钉规格为沉头螺钉 4 m m x
4 om m
、 圆钉为小Zm m \ 4 o m m 。 将圆订垂直钉入
(木螺钉垂直拧入 ) 试件表西 , 钉入深 度 为 s m m
左右 , 而后以 10 m m / m in 的速度拔出 钉 子 , 并浴
出最大载荷 , 即为握钉力 。
热压后的细木工板经陈放冷却一段时间后 , 按
产品规格对部分 板材进行纵横齐边 , 以用于测试翘
曲度 , 对 厂一 部分板材则按有关标准加工成试件 ,
以用于测试其 余的什能指标 。 我们应用木材万能试
验机 月一 4 。权 \ 和入 G 一 1 0 T A 测试 了板材的性能 。
2 结果与分析
2
.
1 工弃的奴定
2 ,
,
; 对 1 一艺 流科含理性的分析 在细木工板生 产
中 , 人 _ 补_ 采用 的胶拼胶压工 艺 是 : 芯 条 恻边涂胶
林产工业 1 9 9 4年第 21 卷第 1 勿
一芯条侧向胶拼一芯板冷却 一一》 陈放 - -争芯板砂光或刨光一 芯板覆面胶压一今扭面细木工板 。本研究则采用 “ 芯条胶拼与覆面胶压 ” 同时进行的
工艺生产覆面细木工板 。 其最大优点是 , 简化了生
产工艺 ; 减少了生产面积 , 缩短了生产周期 , 降低
了设备投资 , 提高了劳动生产率。 对水杉和池杉细
木工板的性能测试结果表明 , 其各项性能指标均符
合国标规定 。
表 2 高频热压工艺参数
种 类 单位压力 加热温度 加热时间( k g / e m ! ) (℃ ) ( m i n )
水 杉
不覆面
13 其 3 0 0 x 7 50
1 9 x 3 0 0 x 7 50
30 x 3 0 0 x 7 5 0
侧向 O一 8
10 0一 1 1 0垂直 1 . 5一 2
艳 杉不搜面
水 杉
砚 面
19 x 3 2 0 x 6 0 0
2 2 x 3 2 0 入 6 0 0
1 6 x 3 0 0 x 7 5 0
2 2 x 3 0 0 x 7 5 0
3 2 x 3 0 0 x 7 50
侧向 6一 8 , s一 1 1 0
垂直 1 . 5一 1 . 8
侧 向 6一 8
9 0一 1 1 0垂直 11一 12
l 0
1 2
1 5
2 2 x 3 2 0 x 6 0 0
2 5 x 3 2 0 x 6 0 0
侧向 6一 8
垂直 10一 1 1
90一 1 1 0 ::
2
.
1
.
2热压参数的选择 在本研究确 定 的试验方法
和实验室条件允许的前提下 , 选用的高频热压工艺
参数见表 2 。
试验结果表明 : ①不覆面细木工板 (芯板 ) 的
高频加热时间一般比夜面细木工板的要短些 , 这是
因为不覆面时芯条胶缝与电极板垂直 , 能实现胶层
选择性加热 , 加速了胶粘剂的固化 , ②芯条宽度越
窄 , 同幅面的芯板胶缝就越多 , 需要的加热时间就
越长 , ③芯板厚度越大 , 同幅面的芯板胶缝面积就
越大 , 所需要的加热时间相对也就长些 , ④木材的
含水率越高 , 消耗的电能越大 , 升温就越慢 , 胶料
所需的固化时间就越长 ,所以木材含水率不宜太高 ,
一般要求在 8 %一 12 % 。
2
.
2 性能的测试
性能测试结果见表 3 、 a4
试验结果表明 : ①池杉细木工板的物理力学性
能高于水杉细木工板的性能 , 因为池杉材比水杉材
结构细密 、 韧性和胶合性能好 , ②池杉和水杉细木
工板的各项性能指标基本上 都 高 于 国标规定的数
值 , ③池杉和水杉可以作为生产细木工板的芯板原
料 。
杉面池筱
表 3 性能指标测试结果及其比较
种 类 含水率
( % )
横向静曲强
度 (M P a )
胶层剪切强 翘曲度 波纹度 厚度公差度 ( M P a ) (% ) (% ) ( m m )
G B 5 8 5 0一 8 6
水杉细木工板
池杉细木工板
10 土 3 ) 22 ` O。 3 蕊 O。 5
13
。
2 2 4
。
2
) l
2
。
03
2
。
1 1
0
、
26 0
。
4 8
士 1。 O
+ 0
。
8
一 1。 O
12
。
8 2 4
。
0
。
12 0
。
4 6 绘 ;
不砂光 , 芯条胶拼 , 板厚大于 16 m m
不砂光 , 芯条胶拼 , 板厚为2 m m
不砂光 , 芯条胶拼 , 板厚为2 m m
表 4 握钉力测试结果及其比较
握木螺钉力 ( k N 》 握圈钉力 ( k N )种 类 — ,— — 备 注板 面 侧 面 板 面 侧 面G B 盛5 07一 5 5 ) 1 、 三。 ) 0 . 7 0 平压刨花板 (一级品 )G B l l 了25 . 2一 5 9 》 1 . ` s ) 0 . 9 0 中密度纤维板 ( 0 . 8 9 / e m , ) ( (特级品 )水杉细木工板 1 . 6 2 0 . 5 4 0 . 5 2 0 . 33 板厚 22 m m池杉细木工板 2 。 1魂 0 . 9 5 0 . 7 0 0 . 3 9 板厚 22 m m石 结论 ( 3) 本试验证实 , 水杉和池衫细木工板的物
( 户 生产细木工板时可采用速生树种水杉和 理力学性能超过国家标准规定的指标值 。
池杉材做芯板原料 。 ( 4 ) 在有水杉和池杉资源的地区可 以筹建中
( 2) 在试验范围内 , 应用水杉和池杉材作芯 小型细木工板厂 , 产品可作为结构装饰材料广泛地
板原料 , 采用 “ 芯条胶拼与覆 面胶压 ” 同时进行的 应用于家具 、 台板 、 乐器 、 箱盒 、 车辆 、 船舶 、 建
生产工艺及其参数是 合理的。 筑壁板和门板的生产 , 以及室内装修等 。
(责任编辑 何文津 )
佣木衫和池衫材作芯板生产细木工板的研兜— 共韧 , 刘忠传