基于秸稈板的板木家具關(guān)鍵制造工藝研究

張 婷 申黎明 Zhang Ting & Shen Liming

(南京林業(yè)大學家具與工業(yè)設(shè)計學院，江蘇南京 210037）

基于秸稈板的板木家具關(guān)鍵制造工藝研究

張 婷 申黎明 Zhang Ting & Shen Liming

(南京林業(yè)大學家具與工業(yè)設(shè)計學院，江蘇南京 210037）

本文分析了秸稈板的板件性能和加工性能，同時總結(jié)了基于秸稈板的板木家具的生產(chǎn)工藝流程和所需的工藝設(shè)備。在此基礎(chǔ)上，具體研究了秸稈板表面貼面、表面涂飾和零部件接合的制造工藝，并分析了這三種工藝的影響因素，最終總結(jié)了秸稈板表面膠貼木質(zhì)貼面材時的貼面工藝、秸稈板表面硝基底漆和聚氨酯色漆涂飾的工藝和秸稈板零部件之間的接合工藝。

表面貼面；表面涂飾；零部件接合

基于秸稈板的板木家具，主要指的是采用實木制作家具的框架或主要受力構(gòu)件，用秸稈板制作其他非受力及展示部位，如家具的側(cè)板、底、頂、隔板等，并通過貼面或表面涂飾等工藝使其在外觀上能體現(xiàn)實木家具韻味的一類家具。秸稈板板木家具的最大特點在于無甲醛釋放量，屬于綠色環(huán)保家具[1]。除此之外，用秸稈人造板替代傳統(tǒng)木質(zhì)人造板，不僅節(jié)約了木材資源，而且也改善了因焚燒麥秸稈而帶來的環(huán)境污染問題，符合現(xiàn)代普遍提倡的低碳生活理念。

1 秸稈板材料的主要特性和加工性能

1.1 秸稈板材料的主要特性

麥秸刨花板（PB）和麥秸密度板（MDF）的生產(chǎn)均采用異氰酸酯樹脂膠作為膠黏劑，其各項物理性能與木材密度板、刨花板相比，能達到一級標準。秸稈板最大的優(yōu)點是不含游離甲醛，此外，秸稈板比普通刨花板加工性能好，加工性能上接近木材密度板。總的來說，秸稈板的特性可以概括為：體積小，強度高，剛性、抗震性能好，而且還有良好的保溫、隔熱、隔音效果以及防火性能,其具體物理性能如下表1所示。

表1 麥秸人造板的物理力學性能[2]

1.2 秸稈板的加工性能

秸稈板板木家具在制造過程中，家具零部件的加工主要涉及到鋸、銑、磨、鉆四種加工方式，這些加工工藝的優(yōu)劣將直接影響后續(xù)表面裝飾、膠合、貼面、封邊等工藝質(zhì)量。綜合秸稈板的機加工工藝，可以從鋸解、砂光和鉆孔三點來說明秸稈板的加工性能[3]。

首先，秸稈板經(jīng)過鋸解后，其表面粗糙度和輪廓大高度分別能達到4.4、79.3微米，遠低于鋸解后的刨花板，所以，秸稈板能夠進行板邊型面加工，而且鋸解性能良好。其次，砂光過后的麥秸稈與刨花板的表面粗糙度雖然均有所下降，但砂光后的秸稈板表面粗糙程度依然比刨花板高出17.6%，因此為了達到滿意的加工效果，秸稈板需要在進行后續(xù)工序之前進行充分砂光，并且進行表面貼面與涂飾工藝是非常有必要的。秸稈板鉆孔加工性能表現(xiàn)為：經(jīng)過鉆孔后的秸稈板，鉆孔內(nèi)表面粗糙度和輪廓最大高度為5微米和3微米，優(yōu)于刨花板，且板面孔徑偏差明顯比板邊孔徑偏差小，在垂直于板件纖維方向鉆孔，比在平行于板件纖維方向鉆孔，能獲得更強的握釘力[4]。

2 秸稈板板木家具生產(chǎn)工藝流程及主要設(shè)備

秸稈板板木家具的生產(chǎn)工藝流程與普通板木家具大致相同，均為：選材-備料-機械加工-涂裝-成品五個步驟。秸稈板作為基材之一，其生產(chǎn)流程大致包括：裁板、砂光、貼面、封邊、成型、鉆孔、涂飾七大工藝；實木料作為另一大基材，其生產(chǎn)流程大致包括：截料、銑削、刨削、成型、鉆孔、砂光、雕刻、涂飾等工藝。秸稈板板木家具制造主要設(shè)備有：推臺鋸、帶鋸機、木工鏤銑機、壓刨、冷壓機、熱壓機、拼板機等，其型號和性能參數(shù)如下表所示。除此之外，還需萬能鋸、木工車床、多軸鉆、立臥鉆、臺鉆、拼縫機、單板剪切機、寬帶砂光機、電腦裁板機、曲直線封邊機等設(shè)備，具體如表2所示。

表2 秸稈板板木家具主要生產(chǎn)設(shè)備

3 秸稈板板木家具關(guān)鍵制造工藝

3.1 秸稈板家具板件表面貼面技術(shù)[5]

目前秸稈板家具常用的飾面材料以木質(zhì)飾面材為主，如白橡、水曲柳和中密度薄板，其他材料主要包括聚氯乙烯（PVC）塑料薄膜等，所需的設(shè)備有冷壓機和熱壓機，如下圖1、圖2所示。秸稈板表面貼面的工藝流程大致可以歸納為：基材砂光→薄木拼接→涂膠→組坯→陳放→冷壓/熱壓→靜置→邊部處理，八個步驟。具體來講，基材砂光時，需用180#砂紙從左往右，手動砂光4遍，涂膠量以100g/m?為宜，板件表面需均勻布膠，組坯后到加壓膠貼前需陳放30min，目的是使膠液浸潤和水分散失，以提高膠合強度，膠壓方式可以選擇冷壓或者熱壓，具體膠壓參數(shù)如表3所示。膠壓后需檢查薄木膠貼質(zhì)量，并放置7d，一方面使膠粘劑充分固化，另一方面需要消散板件內(nèi)部的應力，增加穩(wěn)定性。

圖1 MH525冷壓機

圖2 QIULIN熱壓機

影響秸稈板表面貼面效果的因素有很多，比如熱壓工藝（壓力、溫度、時間）、秸稈板密度、飾面材料、陳化時間、陳放時間等。就熱壓工藝而言，其中壓力對貼面效果的影響最大，其次是時間，溫度對貼面效果的影響最小。當壓力適中時，就會增加膠黏劑與秸稈板的接觸面積，同時能使膠液滲透到板件內(nèi)部，提高膠合強度；當壓力過小，膠黏劑只能停留在板件表面；當壓力過大，秸稈板被過分壓縮，膠液難以滲透進密實的秸稈碎料中，不能提高膠合強度。當熱壓時間適中時，膠黏劑充分滲透進板件并形成膠釘，明顯改善膠合強度；當熱壓時間過短時，膠黏劑沒有足夠的時間產(chǎn)生膠接力；當熱壓時間過長，膠層分子量過大，膠接界面破壞，膠合強度降低。熱壓溫度對貼面效果的影響最小，一般控制在90-100℃為宜，溫度過高，膠合強度也會下降。

3.2 秸稈板家具表面涂飾技術(shù)

秸稈板家具表面涂飾的涂料品種主要有三類：硝基色漆、聚氨酯色漆和不飽和聚酯色漆。秸稈板表面涂飾硝基底漆工藝流程為：

打磨基材→ 配制底漆→ 刷涂底漆→常溫干燥→打磨→二遍底漆→靜置

秸稈板表面涂飾聚氨酯色漆工藝流程：

打磨基材→ 刮涂膩子→常溫干燥→砂磨膩子層→ 砂磨基材→配制涂料→刷涂色漆→常溫干燥→砂紙砂磨→二遍色漆→靜置

具體來講，由于基材含有蠟質(zhì)層，所以表面比較光滑，在對板件進行底漆涂飾前需要進行充分打磨。膩子以石膏粉與聚氨酯漆按質(zhì)量比3：1進行配置，其中聚氨酯漆按質(zhì)量比色漆：固化劑=1：1的比例配制。刮膩子之前需要將基材表面木毛、灰塵等清除，砂紙打磨后，可用嵌刀少量刮涂，從左往右，要求膩子層刮涂厚度均勻，表面光潔平整，待膩子干燥后可用360#砂紙打磨并再次刮涂膩子。待膩子層做好后，再進行底漆或色漆的涂飾，為了獲得理想的涂飾效果，底漆和色漆分別需要做兩遍，并進行充分打磨。在二遍底漆和色漆完畢后，需要在恒溫恒濕狀態(tài)下（溫度22℃、濕度60%～7 0%）靜置7天以上才能投放到下個工序。

影響秸稈板表面涂飾效果的因素有很多，比如基材種類、打磨次數(shù)、刮涂膩子的遍數(shù)、底漆遍數(shù)、色漆遍數(shù)、漆膜厚度等。具體來講，基材種類對秸稈板表面涂飾效果的影響主要體現(xiàn)在基材密度上。高密度的基材，表面粗糙度小，表面越光滑，無水乙醇的流動性越好，漆膜附著力越好，而且漆膜光澤度越好。密度高的基材，經(jīng)打磨后，能明顯減少基材表面的蠟質(zhì)層，使活性層顯露，降低表面吸收性，有利于涂料的流平，減少涂料的使用量；另外基材密度越高，基材孔隙率就越小，涂層越致密。增加打磨次數(shù)以及刮涂膩子的遍數(shù)、底漆、色漆的遍數(shù)，都是為了降低基材表面粗糙度，增加漆膜光澤度[6]。

3.3 秸稈板板木家具零部件接合技術(shù)

秸稈板板木家具零部件之間的接合方式概括來說主要包含榫接合、膠接合、連接件接合、釘及木螺釘接合等種類，零部件的接合形式有有L型、T型、十字型、X型和Y型等[7]。L型和T型連接如下圖3和圖4所示。

圖3 L型連接

圖4 T型連接

制造秸稈板家具時，若采用L型連接，安裝尼龍預埋螺母時，不能選用24mm的螺桿，因為板件的端部會發(fā)生破壞，而且螺桿也會歪斜，必須安裝34mm的螺桿。若采用T型連接，則可以根據(jù)需要任意選用螺桿，連接強度也比L型連接的要好。效果最好的是L型連接與34mm螺桿結(jié)合，或者是T型連接與34mm螺桿結(jié)合使用。其次，若以圓棒榫為連接件，圓棒榫榫孔深度比圓榫長度長約0.5—1.5mm，圓棒榫與圓榫孔的過盈量為0.1—0.5mm最適宜，最佳過盈量為0.2mm。若連接時采用乳白膠施膠，孔位在板件端部時強度最優(yōu)；若以三合一偏心連接件為連接件，當采用尼龍預埋螺母時，導向孔直徑與預埋螺母外經(jīng)的比值在0.91—0.93mm左右，即鉆出的導向孔要略微比預埋螺母的直徑小；當采用聚氯乙烯預埋螺母時，導向孔深度為10mm。

影響秸稈板握釘力的因素包括板件密度、鉆孔方向、孔深等。板件密度越大，結(jié)構(gòu)越細密，秸稈纖維能與釘產(chǎn)生較大的摩擦力，能夠大幅增加握釘力。當鉆孔方向垂直于板件表面時，被擠壓而分開的纖維能與釘產(chǎn)生較大摩擦力，進而大幅增加接合強度；當鉆孔方向平行于板件時，秸稈纖維與釘平行，難以產(chǎn)生足夠的摩擦力，因此接合強度較低，所以，當對秸稈板進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應盡量將鉆孔位置設(shè)計在板件表面，垂直于秸稈纖維方向，盡量避免在板件邊部鉆孔[8]。

表3 不同飾面材料表面貼面工藝

4 結(jié)論

當采用木質(zhì)飾面材進行貼面時，若采用熱壓工藝，單位壓力0.5-0.8Mpa，溫度90-100℃，加壓時間為4min；當采用聚氯乙烯薄膜等塑料貼面材料時，可采用冷壓工藝，單位壓力控制在0.6Mpa左右，時間控制在4h左右即可，涂膠量為100-120g/m2，在涂膠后膠壓前需要陳放30min，膠壓完畢后需要靜置7d。

秸稈板表面進行實色涂飾之前，需要選取密度高的板件，并對基材進行充分打磨，去掉蠟質(zhì)層。底漆和色漆均需做兩遍，每做一遍，待漆膜干燥后需要用360#砂紙進行打磨。在進行一遍色漆前，需要進行刮膩子工藝，且至少做兩遍膩子，并且將膩子層打磨至光潔平整，涂飾完畢后需要靜置7d以上才能投入下個工序。

秸稈板零部件之間的接合形式效果最好的是L型連接與34mm螺桿結(jié)合。圓棒榫與圓榫孔的過盈量為0.1—0.5mm最適宜。當采用尼龍預埋螺母時，鉆出的導向孔要略微比預埋螺母的直徑小；當采用聚氯乙烯預埋螺母時，導向孔深度為10mm。鉆孔位置宜在板面、垂直于秸稈纖維處，并盡量避免在板件端部鉆孔。

（責任編輯：賀 輝）

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[3]千一凡等.秸稈板在板木結(jié)構(gòu)美式床具中的應用[J],家具與室內(nèi)裝飾,2014(7)：18-19

[4]鐘世祿等.秸稈板的切削加工質(zhì)量和膠黏性能[J],木材工業(yè),2009(6)：39-41

[5]饒鑫.稻草板無醛家具制造技術(shù)的研究—板件貼面技術(shù)與尺寸穩(wěn)定性[D],南京林業(yè)大學,2008

[6]劉曉文.稻草板表面質(zhì)量與實色涂飾性能研究[D],南京林業(yè)大學,2010

[7]張岱遠.定制類秸稈板整體衣柜設(shè)計研究[D],南京林業(yè)大學,2013

[8]趙艷等.秸稈刨花板性能分析[J],吉林林業(yè)科技,2012(4)：21-25

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