非结构集成材亦称胶合木,是由剔除木材缺陷的短料接长后,按木材纹理、接头位置配板、胶合而成的材料。其产品外表美观、材质均匀,保留了木材的材质感,克服了木材易变形、开裂的缺点,利用短小料可制得人造板所不能替代的板材,提高了木材的使用价值。可用于室内装修、中、高档家具的制做等。目前,非结构集成材的原料主要采用水曲柳、柞木等珍贵树种,为了扩大使用树种范围,本研究采用短周期工业材落叶松树种,进行落叶松集成材的试验研究。通过对落叶松集成材的工艺研究、出材率分析以及试做家具样品,探求国内发展短周期工业材的可行性。
1 集成材工艺试验
1. 1 试验材料 试材采用径级16～24ｃｍ的落叶松,产地为黑龙江省林口县,非结构集成材用原木的径级和材积见表1。胶粘剂采用进口的聚醋酸乙烯脂乳液和聚氨酯胶,各种胶粘剂的主要质量指标见表2。
2 胶粘剂的主要质量指标胶
粘剂种类外观粘度(Ｐａ·ｓ/25℃)ｐＨ值(25℃)固体含量(%)贮存期(月)产地聚醋酸乙烯
酯乳液白色乳状5～1575012日本聚氨酯胶微黄粘稠状707596日本 调胶时,聚醋乙烯脂乳液用适量水稀释至粘度15Ｐａ·ｓ厘泊/25℃。聚氨酯胶的固化剂采用异氰酸酯,调制配比为100∶15,必须搅拌均匀。
1 .2 非结构集成材的工艺要求
制材及干燥 将直径16～24ｃｍ的原木截成长度2ｍ的木段(其作用是减少原木的弯曲度,提
高制材出材率),然后在跑车带锯机上锯剖成板材,板材厚度为35ｍｍ,板材出材率为55 8%。板材干燥采用加拿大产Ｕ-80型常规干燥室,板材最终含水率为8 5%。板材加工 板材加工包括横截、双面刨和纵剖3个工序。板材加工前,将横弯较大的板材进行横截,使板材全长的横弯小于2ｍｍ。另外,由于板材干燥时产生较大的翘弯,在双面刨削之前,将有较大翘弯的板材进行纵剖,以减少板材的翘弯,双面刨削后的板材厚度为31ｍｍ。然后用多片圆锯机纵剖成宽度为38ｍｍ的木条。去除缺陷 去除缺陷是加工非结构集成材的主要工序,去除缺陷的标准直接影响其出材率。参照日本非结构胶合木标准,本次试验去除缺陷的规则见表3。
表3 对板材缺陷的要求等级
板 面裂纹 长度(ｍｍ) 虫眼(ｍｍ) 树脂边(ｍｍ) 夹皮(ｍｍ)
一等无节子、裂纹、腐朽、变色无无无无
二等活节<10ｍｍ无死节、腐朽30以下10以下30以下10以下
三等活节<30ｍｍ无死节100以下30以下50以下30以下
去除缺陷的比例为:24 3%(占板材的比例),其中各种缺陷所占比例为:节子43%,裂纹17 2%,夹皮、树脂边、虫眼5 8%,厚度不足13%,钝棱10 7%,腐朽6 3%,其它3%。指接加工 指接加工条件:
(1) 切削条件:有预备切削,采用片铣刀,装刀方式为刀刃相互错开,刀轴转数5000ｒ/ｍｉｎ,进料速度3ｍ/ｍｉｎ。齿形参数:齿长11 4ｍｍ,齿顶宽0 6ｍｍ,斜度6 65°。
(2) 嵌合条件:嵌合度0 1ｍｍ。
(3) 胶合条件:胶粘剂采用聚醋酸乙烯酯乳液,涂胶量0 16ｇ/ｃｍ2(单面涂胶),加压压力6ＭＰａ,加压时间5ｓ,胶合温度18℃,养生时间24ｈ。集成加工 集成加工包括指接材的刨削、涂胶、组拼3个工序。指接木条刨削时采用四面刨,其厚度和宽度的刨削余量均为2 5ｍｍ。胶合条件:胶粘剂采用聚氨酯胶,涂胶量300ｇ/ｍ2(双面涂胶),胶合温度18℃,陈放时间10～20ｍｉｎ,胶合压力0 8ＭＰａ,加压时间40ｍｉｎ,养生时间24ｈ。胶合木砂光 胶合木砂光是在ＳＤＭ-52Ｐ型砂光机上进行两面砂光,其砂光余量为2 5ｍｍ。
2 集成材的强度试验
2. 1 指接材的抗弯强度试验试样
按国家标准ＧＢ1936-80进行试验,测试其抗弯强度和弹性模量,试验结果见表4。
3 集成材的胶合性能测试包括剪切强度和剥离率,按照日本非结构胶合木标准进行试验,其试验结果见表5。根据日本胶合木标准(农林省告示第2035号)规定,针叶材的剪切强度要求大于7ＭＰａ,木破率大于50%,试样的剥离率在10%以下,而且同一胶层的剥离长度小于胶层长度的1/3为合格。试验结果表明,剪切强度、木破率和剥离率均得到满意结果。利用短周期工业材落叶松制做了家具和室内装修材料试样,结果表明,产品外表美观,结实耐用,而且变形、开裂少,提高了家具档次,为利用短周期工业材制造家具和室内装修材料开拓了广阔的前景。
4 存在问题分析
3. 1 胶合木最终出材率为24 5%,相当于4ｍ3原木生产1ｍ3集成材。因此,综合出材率还较低,加工的木材剩余物多。为提高木材利用率,应进行多层次的深加工,以便降低集成材的加工成本。
3. 2 落叶松干燥时易产生变形、开裂,特别是板材的翘弯对集成材的出材率有较大的影响。因此,在干燥工艺方面还有待进一步攻关。
3. 3 落叶松的树脂较多,给集成材的胶合和表面修饰带来困难。因此,应积极寻找落叶松的脱脂方法,以保证落叶松的有效利用。
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