非結構集成材亦稱膠合木,是由剔除木材缺陷的短料接長后,按木材紋理、接頭位置配板、膠合而成的材料。其產品外表美觀、材質均勻,保留了木材的材質感,克服了木材易變形、開裂的缺點,利用短小料可制得人造板所不能替代的板材,提高了木材的使用價值。可用于室內裝修、中、高檔家具的制做等。目前,非結構集成材的原料主要采用水曲柳、柞木等珍貴樹種,為了擴大使用樹種范圍,本研究采用短周期工業材落葉松樹種,進行落葉松集成材的試驗研究。通過對落葉松集成材的工藝研究、出材率分析以及試做家具樣品,探求國內發展短周期工業材的可行性。
1 集成材工藝試驗
1. 1 試驗材料 試材采用徑級16～24ｃｍ的落葉松,產地為黑龍江省林口縣,非結構集成材用原木的徑級和材積見表1。膠粘劑采用進口的聚醋酸乙烯脂乳液和聚氨酯膠,各種膠粘劑的主要質量指標見表2。
2 膠粘劑的主要質量指標膠
粘劑種類外觀粘度(Ｐａ·ｓ/25℃)ｐＨ值(25℃)固體含量(%)貯存期(月)產地聚醋酸乙烯
酯乳液白色乳狀5～1575012日本聚氨酯膠微黃粘稠狀707596日本 調膠時,聚醋乙烯脂乳液用適量水稀釋至粘度15Ｐａ·ｓ厘泊/25℃。聚氨酯膠的固化劑采用異氰酸酯,調制配比為100∶15,必須攪拌均勻。
1 .2 非結構集成材的工藝要求
制材及干燥 將直徑16～24ｃｍ的原木截成長度2ｍ的木段(其作用是減少原木的彎曲度,提
高制材出材率),然后在跑車帶鋸機上鋸剖成板材,板材厚度為35ｍｍ,板材出材率為55 8%。板材干燥采用加拿大產Ｕ-80型常規干燥室,板材最終含水率為8 5%。板材加工 板材加工包括橫截、雙面刨和縱剖3個工序。板材加工前,將橫彎較大的板材進行橫截,使板材全長的橫彎小于2ｍｍ。另外,由于板材干燥時產生較大的翹彎,在雙面刨削之前,將有較大翹彎的板材進行縱剖,以減少板材的翹彎,雙面刨削后的板材厚度為31ｍｍ。然后用多片圓鋸機縱剖成寬度為38ｍｍ的木條。去除缺陷 去除缺陷是加工非結構集成材的主要工序,去除缺陷的標準直接影響其出材率。參照日本非結構膠合木標準,本次試驗去除缺陷的規則見表3。
表3 對板材缺陷的要求等級
板 面裂紋 長度(ｍｍ) 蟲眼(ｍｍ) 樹脂邊(ｍｍ) 夾皮(ｍｍ)
一等無節子、裂紋、腐朽、變色無無無無
二等活節<10ｍｍ無死節、腐朽30以下10以下30以下10以下
三等活節<30ｍｍ無死節100以下30以下50以下30以下
去除缺陷的比例為:24 3%(占板材的比例),其中各種缺陷所占比例為:節子43%,裂紋17 2%,夾皮、樹脂邊、蟲眼5 8%,厚度不足13%,鈍棱10 7%,腐朽6 3%,其它3%。指接加工 指接加工條件:
(1) 切削條件:有預備切削,采用片銑刀,裝刀方式為刀刃相互錯開,刀軸轉數5000ｒ/ｍｉｎ,進料速度3ｍ/ｍｉｎ。齒形參數:齒長11 4ｍｍ,齒頂寬0 6ｍｍ,斜度6 65°。
(2) 嵌合條件:嵌合度0 1ｍｍ。
(3) 膠合條件:膠粘劑采用聚醋酸乙烯酯乳液,涂膠量0 16ｇ/ｃｍ2(單面涂膠),加壓壓力6ＭＰａ,加壓時間5ｓ,膠合溫度18℃,養生時間24ｈ。集成加工 集成加工包括指接材的刨削、涂膠、組拼3個工序。指接木條刨削時采用四面刨,其厚度和寬度的刨削余量均為2 5ｍｍ。膠合條件:膠粘劑采用聚氨酯膠,涂膠量300ｇ/ｍ2(雙面涂膠),膠合溫度18℃,陳放時間10～20ｍｉｎ,膠合壓力0 8ＭＰａ,加壓時間40ｍｉｎ,養生時間24ｈ。膠合木砂光 膠合木砂光是在ＳＤＭ-52Ｐ型砂光機上進行兩面砂光,其砂光余量為2 5ｍｍ。
2 集成材的強度試驗
2. 1 指接材的抗彎強度試驗試樣
按國家標準ＧＢ1936-80進行試驗,測試其抗彎強度和彈性模量,試驗結果見表4。
3 集成材的膠合性能測試包括剪切強度和剝離率,按照日本非結構膠合木標準進行試驗,其試驗結果見表5。根據日本膠合木標準(農林省告示第2035號)規定,針葉材的剪切強度要求大于7ＭＰａ,木破率大于50%,試樣的剝離率在10%以下,而且同一膠層的剝離長度小于膠層長度的1/3為合格。試驗結果表明,剪切強度、木破率和剝離率均得到滿意結果。利用短周期工業材落葉松制做了家具和室內裝修材料試樣,結果表明,產品外表美觀,結實耐用,而且變形、開裂少,提高了家具檔次,為利用短周期工業材制造家具和室內裝修材料開拓了廣闊的前景。
4 存在問題分析
3. 1 膠合木最終出材率為24 5%,相當于4ｍ3原木生產1ｍ3集成材。因此,綜合出材率還較低,加工的木材剩余物多。為提高木材利用率,應進行多層次的深加工,以便降低集成材的加工成本。
3. 2 落葉松干燥時易產生變形、開裂,特別是板材的翹彎對集成材的出材率有較大的影響。因此,在干燥工藝方面還有待進一步攻關。
3. 3 落葉松的樹脂較多,給集成材的膠合和表面修飾帶來困難。因此,應積極尋找落葉松的脫脂方法,以保證落葉松的有效利用。
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