非结构集成材(以下简称集成材)是一种家具和室内装饰用材,是由剔除木材缺陷(节子、树脂、腐朽等)的短小木方指接成一定长度后,再横向拼宽(或拼厚)胶合而成。由于集成材剔除了木材缺陷,但并未改变木材本身的结构和特性,因此仍然是一种天然木材,它不仅具有天然木材的质感,外表美观,材质均匀,而且克服了天然木材易翘曲、变形、开裂的缺陷人,其抗拉、抗压强度也优于天然木材,是一种人造板不可替代的新型板材。更重要的是真正做到了小材大用,次材优用,充分利用工厂加剩余废料和速生小径材,提高了木材的综合利用率和附加值,可有效的缓解木材资源的供需矛盾,是一种绿色环保用材。
集成材主要用于家具、楼梯、扶手、门窗和室内装修构件,国际上非常流行。用集成材物高档家具,不仅外表美观,而且坚固耐用,深受消费者欢迎。因而集成材出口具有广阔的市场前景。 我国集成材技术的应用始于20世纪60年代初,但发展缓慢,至今仍停留在只利用加工剩余废料小批量生产的水平上,目前全国集成材年产量仅有4-5万m3,远远不能满足使用需要,与发达国家相比也存在很大差距,生产集成材的主要原材料小径材在我国一直未能有效开发利用。我国森林覆盖率低,木材蓄积量少,大径级的优质木材供需矛盾十分突出,所以大规模生产材质优良的集成材,是充分利用加工剩余废料、提高小径木综合利用与附加值的一条有效途径。
为了保证集成材生产的规模、效率、指接长度、精度和胶拼强度,必须引进先进的、机械化自动化程度高的集成材生产设备。我国已有企业引进了一些先进的集成材生产线,但大多未能得到充分利用,没有形成一定的生产规模,加工技术不成熟,加工质量不稳定。本文提出集成材加工的一些工艺技术,供集成材生产厂家参考。
1 质量标准
1.1 材种
落叶松、水曲柳、榆木、柞木、杨木、杉木、云杉、橡木、橡胶木等。
1.2 材质
集成材材质如要求过高,则会影响出材率,过低则影响产品质量,根据国内实际生产情况,参照国外相关标准制定下表供参考。
注:①节子、腐朽、树脂等缺陷可修补、修补后最大间隙±0.2mm,修补个数5个/m2。
②产品规格尺寸按需确定,尺寸公差:厚度1.0mm,长度正公差不限,负公差为0。
1.3 含水率
木材含水率是影响集成材开胶,端裂、翘曲等缺陷的主要因素之一。含水率过高,胶合强度低;而含水率过低,胶粘剂中的水份很快被木材吸收,粘接性亦不良。一般要求木材含水率8%-12%为宜,且相邻木条间含水率差不能超过±2%。所以木材必须通过高质量的干燥处理,并要求在干板库陈放半个月以上,消除干燥应力,使含量水率均匀一致。
1.4 耐水性
将集成材试样在水中常温浸泡6h,置于40°C的恒温干燥箱中干燥18h,胶缝剥离率应小于10%,且同一胶缝剥离长度应小于胶缝总长的1/3。
2 工艺技术
2.1 生产工艺流程
制材→干燥→毛板双面刨光纵剖→剔除缺陷→指接→板条刨光涂胶→拼宽→板面刨平(涂胶、拼厚,最后加工)。
2.2 木材干燥
用加工剩余废料生产集成材,应严格控制废料的含水率,使之符合含水率的要求。若采用小径材生产,由于小径材干缩、湿胀、开裂、变形比较严重,在干燥时极易产生开裂和变形,所以锯剖后的毛边板可采用“煮沸→自然干燥→低温人工干燥”的处理工艺,先在90°C热水中煮2h,使其边、心材含水率均匀,消除内应力,浸出树脂成分等。然后自然干燥到含水率40%以下,再在55°C温度下窑干48-72h,使之达到8%-12%的含水率即可。
2.3 集成材加工
2.3.1 指接加工 指接包括齿榫加工、涂胶、加压胶合和定长截断四个工序。根据一台机床上完成工序数不同,指接加工机械有单机和自动化机械二种加工方式。图1所示为指接自动化机械中的一种结构形式。其加工次序是:1由进料辊将木料送入机内;2用压盘分别将木料压紧;3水平刀轴下降,进行齿榫加工;4刀轴返回;5由涂胶装置涂胶(喷胶或刷胶);6活动工作台移动,将齿榫加压;7压盘上升;8工作台返回;9移动指接后的木料;10定长截断。
2.3.2 拼宽 拼宽是将指接好的板条经刨削、涂胶、加压胶合三个工序加工成板状集成材。拼宽的专用机械有多层热压机和拼板机(拼板机又可分为热压板式拼板机和旋转式拼板机,而热压板拼板机按板条进入方式有纵向进料和横向进料两种形式)。多层热压机如图2所示,其加工次序为:1将涂胶的板条放在工作台上配板坯,再由装板机送入热压机之间;2热压板闭合,压力为1-2kg/cm2;3由液压缸施加7-8kg/cm2的横向压力;4由热压板的热传导使胶液固化;5解除横向压力,热压板下降;6由卸板机取出产品。
旋转式拼板机是由传送链上带有许多金属夹紧器组成,胶拼版
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