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非结构集成材的加工技术

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，胶拼版坯放入夹紧器中夹紧（夹紧装置由电机或液压缸驱动），传送链由电机带动旋转，每转一周后，拼板中的胶液固化，即可从夹紧器中卸下，更换另一块拼板，为了加快胶合速度，传送链下可增设加热器。采用旋转式拼板机拼宽，生产效率高，可拼大幅面板，采用如水溶性乙烯聚胺脂胶等快速固化胶可进一步提高生产效率。
2.3.3　拼厚　有时根据需要加工好的集成材板材还需要进行厚度胶拼。拼厚包括板材刨平、涂胶和加压胶合等工序，板材刨平可用双面刨，拼厚多采用螺旋加压装置、液压加压装置和冷压机胶压。
2.4　指接工艺参数
2.4.1　齿长10—40mm，力学性能随齿长加大而增强，斜度为1/8—1/10。
2.4.2　胶种　非结构集成材用胶有脲醛胶、乳白胶、水性聚胺脂胶等。涂胶量：200—300g/m2。
2.4.3　齿榫胶合温度　常温，胶合压力：8Mpa，胶合时间：5S，陈放时间：24h.
2.4.4　刨光　指接成木条后进行四面刨光刨平，不许有刨削波纹或啃头等缺陷。
2.4.5　拼宽胶合　拼宽时可采用上述胶种，涂胶量200—300g/m2，胶压温度：常温，压力：0.7—1.0Mpa，保压时间1—2h，陈放48h以上。
　　最后将拼好的宽板经平、压刨刨光刨平（有时还需进行拼厚加工）即为指接集成材成品，可做为桌、台面板等高档家具零部件用材和室内装饰用材。