非結(jié)構(gòu)集成材亦稱膠合木,是由剔除木材缺陷的短料接長(zhǎng)后,按木材紋理、接頭位置配板、膠合而成的材料。其產(chǎn)品外表美觀、材質(zhì)均勻,保留了木材的材質(zhì)感,克服了木材易變形、開裂的缺點(diǎn),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(jià)值。可用于室內(nèi)裝修、中、高檔家具的制做等。目前,非結(jié)構(gòu)集成材的原料主要采用水曲柳、柞木等珍貴樹種,為了擴(kuò)大使用樹種范圍,本研究采用短周期工業(yè)材落葉松樹種,進(jìn)行落葉松集成材的試驗(yàn)研究。通過對(duì)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(guó)內(nèi)發(fā)展短周期工業(yè)材的可行性。
1 集成材工藝試驗(yàn)
1. 1 試驗(yàn)材料 試材采用徑級(jí)16～24ｃｍ的落葉松,產(chǎn)地為黑龍江省林口縣,非結(jié)構(gòu)集成材用原木的徑級(jí)和材積見表1。膠粘劑采用進(jìn)口的聚醋酸乙烯脂乳液和聚氨酯膠,各種膠粘劑的主要質(zhì)量指標(biāo)見表2。
2 膠粘劑的主要質(zhì)量指標(biāo)膠
粘劑種類外觀粘度(Ｐａ·ｓ/25℃)ｐＨ值(25℃)固體含量(%)貯存期(月)產(chǎn)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(diào)膠時(shí),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(diào)制配比為100∶15,必須攪拌均勻。
1 .2 非結(jié)構(gòu)集成材的工藝要求
制材及干燥 將直徑16～24ｃｍ的原木截成長(zhǎng)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(jī)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(chǎn)Ｕ-80型常規(guī)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(gè)工序。板材加工前,將橫彎較大的板材進(jìn)行橫截,使板材全長(zhǎng)的橫彎小于2ｍｍ。另外,由于板材干燥時(shí)產(chǎn)生較大的翹彎,在雙面刨削之前,將有較大翹彎的板材進(jìn)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(jī)縱剖成寬度為38ｍｍ的木條。去除缺陷 去除缺陷是加工非結(jié)構(gòu)集成材的主要工序,去除缺陷的標(biāo)準(zhǔn)直接影響其出材率。參照日本非結(jié)構(gòu)膠合木標(biāo)準(zhǔn),本次試驗(yàn)去除缺陷的規(guī)則見表3。
表3 對(duì)板材缺陷的要求等級(jí)
板 面裂紋 長(zhǎng)度(ｍｍ) 蟲眼(ｍｍ) 樹脂邊(ｍｍ) 夾皮(ｍｍ)
一等無節(jié)子、裂紋、腐朽、變色無無無無
二等活節(jié)<10ｍｍ無死節(jié)、腐朽30以下10以下30以下10以下
三等活節(jié)<30ｍｍ無死節(jié)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(jié)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(yù)備切削,采用片銑刀,裝刀方式為刀刃相互錯(cuò)開,刀軸轉(zhuǎn)數(shù)5000ｒ/ｍｉｎ,進(jìn)料速度3ｍ/ｍｉｎ。齒形參數(shù):齒長(zhǎng)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(shí)間5ｓ,膠合溫度18℃,養(yǎng)生時(shí)間24ｈ。集成加工 集成加工包括指接材的刨削、涂膠、組拼3個(gè)工序。指接木條刨削時(shí)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(shí)間10～20ｍｉｎ,膠合壓力0 8ＭＰａ,加壓時(shí)間40ｍｉｎ,養(yǎng)生時(shí)間24ｈ。膠合木砂光 膠合木砂光是在ＳＤＭ-52Ｐ型砂光機(jī)上進(jìn)行兩面砂光,其砂光余量為2 5ｍｍ。
2 集成材的強(qiáng)度試驗(yàn)
2. 1 指接材的抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)試樣
按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ＧＢ1936-80進(jìn)行試驗(yàn),測(cè)試其抗彎強(qiáng)度和彈性模量,試驗(yàn)結(jié)果見表4。
3 集成材的膠合性能測(cè)試包括剪切強(qiáng)度和剝離率,按照日本非結(jié)構(gòu)膠合木標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn),其試驗(yàn)結(jié)果見表5。根據(jù)日本膠合木標(biāo)準(zhǔn)(農(nóng)林省告示第2035號(hào))規(guī)定,針葉材的剪切強(qiáng)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(zhǎng)度小于膠層長(zhǎng)度的1/3為合格。試驗(yàn)結(jié)果表明,剪切強(qiáng)度、木破率和剝離率均得到滿意結(jié)果。利用短周期工業(yè)材落葉松制做了家具和室內(nèi)裝修材料試樣,結(jié)果表明,產(chǎn)品外表美觀,結(jié)實(shí)耐用,而且變形、開裂少,提高了家具檔次,為利用短周期工業(yè)材制造家具和室內(nèi)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(dāng)于4ｍ3原木生產(chǎn)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(yīng)進(jìn)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(shí)易產(chǎn)生變形、開裂,特別是板材的翹彎對(duì)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(jìn)一步攻關(guān)。
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(yīng)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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