刨花板生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)表面粗刨花、斑紋、分層鼓泡、壓痕、針孔、裂紋等表面質(zhì)量缺陷,不僅影響板面外觀,而且對(duì)刨花板貼面后的應(yīng)用效果也會(huì)產(chǎn)生不良影響,通過對(duì)刨花板表面質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的原因進(jìn)行綜合分析,并經(jīng)過大量實(shí)例驗(yàn)證,從制板工藝、設(shè)備性能及調(diào)整等角度方面提出消除刨花板板面質(zhì)量缺陷的解決措施,為刨花板生產(chǎn)企業(yè)高效處理生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷、穩(wěn)定刨花板質(zhì)量提供參考,提升生產(chǎn)企業(yè)的市場競爭力。
刨花板表面質(zhì)量優(yōu)劣直接影響刨花板產(chǎn)品的實(shí)用性和美觀性。刨花板作為主流人造板材,因其性價(jià)比高、環(huán)保性好、資源利用率高等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于家具制造、裝飾裝修、建筑及包裝等領(lǐng)域,隨著市場對(duì)刨花板質(zhì)量要求不斷提高,刨花板表面質(zhì)量逐漸成為市場關(guān)注的焦點(diǎn)。
在刨花板實(shí)際生產(chǎn)過程中,經(jīng)常出現(xiàn)一些表面質(zhì)量缺陷,不僅影響板面外觀,而且對(duì)刨花板貼面后的應(yīng)用效果也會(huì)產(chǎn)生不良影響。因此,分析刨花板表面質(zhì)量缺陷,找出產(chǎn)生缺陷的根源,提出有效措施來改善表面質(zhì)量,成為提升刨花板產(chǎn)品整體性能的關(guān)鍵。常見表面質(zhì)量缺陷主要有表面粗刨花、斑紋、分層鼓泡、壓痕、針孔、裂紋等,筆者將從刨花板生產(chǎn)工藝、設(shè)備調(diào)整等方面對(duì)上述質(zhì)量缺陷逐項(xiàng)分析,并提出解決措施。
表面粗刨花
合格刨花板的表層刨花大小及比例適中,表面細(xì)膩光滑。如果表層混入粗刨花或部分較粗刨花,砂光后的成品板表面就會(huì)露出較大的刨花顆粒,呈現(xiàn)不均勻分布狀態(tài),造成刨花板局部表面粗糙且不光滑,影響后期的貼面效果,這種現(xiàn)象即所謂的“表面粗刨花”,如圖1所示。產(chǎn)生表面粗刨花的因素較多,主要來源于以下幾個(gè)方面。
1.1 篩分工段
刨花篩將干燥后的刨花按形態(tài)大小進(jìn)行分離。表層篩網(wǎng)的網(wǎng)孔尺寸過大,或生產(chǎn)過程中篩網(wǎng)出現(xiàn)局部破損,或刨花篩網(wǎng)層間不密封,或篩網(wǎng)局部網(wǎng)孔堵塞,則較大刨花就會(huì)混入表層料。含有較大刨花的表層料進(jìn)入下一道工序鋪裝時(shí),就容易產(chǎn)生表面粗刨花的質(zhì)量缺陷。
解決措施,一是應(yīng)根據(jù)原料特性、刨花形態(tài)的實(shí)際情況,結(jié)合生產(chǎn)工藝的實(shí)際需求,配置合理的篩網(wǎng)網(wǎng)孔規(guī)格,以保證刨花篩分值的穩(wěn)定;二是設(shè)備運(yùn)行期間,需定期檢查維護(hù),清理網(wǎng)孔以防堵料,及時(shí)更換破損篩網(wǎng),減少竄料情況的發(fā)生。
1.2 鋪裝工段
控制表芯層刨花比例。刨花鋪裝過程中,表芯刨花比例應(yīng)嚴(yán)格按生產(chǎn)工藝要求控制,保證表層刨花能夠覆蓋芯層大刨花,避免出現(xiàn)透底現(xiàn)象;同時(shí),從刨花制備工段控制其中的細(xì)料量,避免砂光后(去除預(yù)固化層)較粗刨花露出表面。通常情況下,表芯刨花比例隨板厚增大而減小,板厚增大,表層刨花比例可適當(dāng)減少。實(shí)際生產(chǎn)中,在保證刨花板表面質(zhì)量前提下,盡量不增加表層刨花量,表層刨花過多,既增加刨花制備和膠黏劑的成本,又影響刨花板的物理力學(xué)性能。
控制刨花與空氣的混合濃度比。對(duì)于當(dāng)前市場主流的氣流鋪裝機(jī)而言,刨花與空氣的混合濃度比直接影響鋪裝效果。大量試驗(yàn)證明,鋪裝板坯平整度隨著混合濃度比增加而降低,鋪裝板坯表面細(xì)膩度隨著混合濃度比增加而提高,混合濃度比對(duì)平整度和細(xì)膩度作用相反。也就是說,當(dāng)鋪裝刨花下料量穩(wěn)定后,若風(fēng)量過小,則刨花吹不散,鋪裝表面就會(huì)不平整;反之,若風(fēng)量過大,表層細(xì)料易被負(fù)壓風(fēng)抽走,鋪裝表面就會(huì)比較粗糙。在這兩種情況下生產(chǎn)的刨花板,砂光后板面都容易露出粗刨花。因此,為了防止出現(xiàn)表面粗刨花缺陷,應(yīng)合理設(shè)置刨花與空氣的混合濃度比,兼顧表面平整度和細(xì)膩度,實(shí)現(xiàn)最佳鋪裝表面質(zhì)量。
控制鋪裝的密封。氣流鋪裝機(jī)的刨花下料端通常設(shè)有多道篩網(wǎng)和鉆石輥組,用于較粗刨花的阻隔和精細(xì)鋪裝。篩網(wǎng)破損或網(wǎng)孔過大,較粗刨花會(huì)穿越篩網(wǎng),產(chǎn)生板面粗刨花[1];鉆石輥端面與兩側(cè)壁板間隙過大,較粗刨花可能直接掉落在板坯表面,形成邊部粗刨花。因此,一是要選擇合適規(guī)格的網(wǎng)孔,定期檢查篩網(wǎng);二是合理調(diào)整鉆石輥端面與密封板之間的間隙,密封板磨損到一定程度需及時(shí)更換。
1.3 砂光工段
即使是合格的刨花鋪裝結(jié)構(gòu),砂光工藝參數(shù)調(diào)整不當(dāng),也會(huì)出現(xiàn)表面粗刨花缺陷。眾所周知,刨花板表層呈漸變結(jié)構(gòu),越接近表面刨花越細(xì)膩,砂光量應(yīng)控制在允許范圍內(nèi),以18 mm板厚為例,單面砂光量通常取≤0.3 mm。砂光量過大,單面或單側(cè)或局部區(qū)域偏砂,都可能導(dǎo)致較粗刨花暴露在表面,出現(xiàn)表面粗刨花現(xiàn)象。因此,應(yīng)合理選擇砂光工藝參數(shù),正確調(diào)整砂光機(jī)各運(yùn)動(dòng)輥和導(dǎo)板的相對(duì)位置,嚴(yán)格控制刨花板上下表面的砂光量,定期檢查砂輥及砂帶的磨損情況,避免因過度砂光,造成表面細(xì)膩層被去除,露出內(nèi)部的粗刨花。
1.4 其他因素
鋪裝板坯邊部刨花回收、清潔等過程中,因風(fēng)速較高會(huì)吸走部分表層料,導(dǎo)致板坯邊部細(xì)料不足,砂光后兩側(cè)表面會(huì)露出粗刨花。因此,要適當(dāng)調(diào)整邊部刨花回收和清潔的風(fēng)速大小,同時(shí)控制風(fēng)管與板坯邊部之間的距離,防止邊部刨花被抽走。
鋪裝板坯輸送過程中,成型皮帶、運(yùn)輸皮帶、壓機(jī)鋼帶之間的接縫處會(huì)有刨花脫落,其中包含一些表層細(xì)料[2]。細(xì)料脫落處,砂光后表面也會(huì)露出粗刨花。應(yīng)從膠黏劑和預(yù)壓等環(huán)節(jié),適當(dāng)提高施膠刨花初黏性,減少接縫處寬度及落差,盡量減少細(xì)刨花脫落。
表面斑紋
合格刨花板砂光后,板面應(yīng)平整光滑、顏色均勻一致。若局部區(qū)域出現(xiàn)黑斑、膠斑、粉塵斑、烏云斑等表面質(zhì)量缺陷,不僅影響刨花板貼面后的外觀質(zhì)量,而且對(duì)貼面材料的附著效果會(huì)產(chǎn)生不利影響,如圖2所示。這些表面質(zhì)量缺陷,通常與刨花原料質(zhì)量、工段(篩選、鋪裝、砂光)生產(chǎn)工藝以及設(shè)備運(yùn)行狀況等因素有關(guān)。
2.1 表面黑斑
速生楊樹、桉樹、松樹等木材,因具有生長迅速、材質(zhì)均勻、加工性能良好等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于刨花板生產(chǎn)中。但這些刨花原料中含有較多樹皮,篩分時(shí)若沒有完全被篩凈,經(jīng)鋪裝熱壓,有樹皮的區(qū)域就會(huì)產(chǎn)生板面色差和黑斑,經(jīng)砂光后會(huì)留有難以去除的斑紋。
通過控制刨花中的樹皮含量,可以有效減少表面黑斑的產(chǎn)生。因此,應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝實(shí)際情況,在刨片前、干燥后以及篩選段等刨花制備的多個(gè)階段設(shè)置樹皮篩除功能,并合理選擇樹皮篩除設(shè)備和合適的篩網(wǎng)網(wǎng)孔規(guī)格,以篩除絕大部分樹皮,降低刨花中的樹皮含量。
2.2 膠斑
表層刨花因受干燥后含水率過高或施膠不均等因素影響,會(huì)產(chǎn)生膠團(tuán);拌膠、輸送和鋪裝等環(huán)節(jié)的設(shè)備因局部刨花流通不暢,會(huì)有殘留刨花形成膠塊,并混入到表層刨花。鋪裝時(shí),膠團(tuán)和膠塊與合格刨花混合鋪裝在板坯表面,經(jīng)熱壓后在刨花板表面形成膠斑。
通過優(yōu)化施膠工藝和膠黏劑配方,保證膠黏劑均勻分布在刨花中,避免局部區(qū)域膠黏劑過多,刨花粘連形成膠團(tuán);控制干燥后刨花的含水率在2%~3%,控制表層刨花的施膠量,保證施膠后表層刨花含水率控制在合理范圍之內(nèi);定期清理拌膠設(shè)備、施膠刨花輸送設(shè)備及鋪裝機(jī),減少刨花在設(shè)備內(nèi)部的滯留量,從而減少膠斑的產(chǎn)生。
2.3 粉塵斑
施膠后的表層刨花含水率較高,施膠量過大,鋪裝箱內(nèi)腔材料附著力較強(qiáng),鋪裝箱局部負(fù)壓不夠,較細(xì)刨花就容易黏附在鋪裝機(jī)內(nèi)壁和振動(dòng)篩網(wǎng)等位置,長期不清理會(huì)結(jié)團(tuán)、固化,直至脫落掉在板坯表面,經(jīng)熱壓后形成粉塵斑。
控制刨花含水率、施膠量等工藝參數(shù),防止因表層施膠刨花初黏性過大吸附在鋪裝室內(nèi)壁;選擇光滑的內(nèi)壁材料,定期清理鋪裝箱,合理利用振動(dòng)源(振動(dòng)電機(jī)、氣動(dòng)振動(dòng)器等)定時(shí)振動(dòng)箱體內(nèi)壁,合理控制鋪裝箱內(nèi)的負(fù)壓值,減輕細(xì)刨花在壁板上的黏附程度;根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況,合理調(diào)整鋪裝設(shè)備,例如表層鋪裝機(jī)的鉆石輥與廢料螺旋/皮帶之間的間隙調(diào)整,將刨花團(tuán)排出機(jī)外。
2.4 烏云斑
受氣流鋪裝機(jī)負(fù)壓向后抽吸和成型皮帶向前輸送的雙重作用,少量細(xì)小樹皮刨花處于暫時(shí)平衡狀態(tài),回旋在接近下表的區(qū)域,并且因吸附原因會(huì)回旋成球且越滾越大,當(dāng)達(dá)到一定重量時(shí),回旋球失去平衡,掉入下表刨花跟隨成型皮帶向前輸送,經(jīng)熱壓之后,板面會(huì)呈現(xiàn)類似于烏云的斑塊,俗稱烏云斑。
從刨花制備入手,減少細(xì)小樹皮的含量,從源頭控制烏云斑產(chǎn)生的可能性;通過增加可以避免細(xì)小刨花回旋的破風(fēng)裝置、優(yōu)化鋪裝風(fēng)量參數(shù)、調(diào)整局部風(fēng)速等方式,打破負(fù)壓氣流和皮帶輸送的平衡,避免鋪裝過程中回旋球的產(chǎn)生。
表面鼓泡分層
刨花板表面局部有鼓泡,手摸有凸起感,嚴(yán)重時(shí)表層與芯層發(fā)生分離,如圖3所示。此類表面質(zhì)量缺陷,直接導(dǎo)致板材使用價(jià)值降低。鼓泡通常發(fā)生在表芯層結(jié)合處,與刨花干燥含水率過高、施膠量不均勻、熱壓工藝控制不佳等因素有關(guān)。
3.1 刨花含水率影響
表、芯層刨花含水率過高,熱壓時(shí)板坯內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生大量蒸汽,如果不能在熱壓周期內(nèi)及時(shí)排出,就會(huì)導(dǎo)致刨花板內(nèi)部蒸汽壓力過高,當(dāng)蒸汽壓力高于正常的膠合強(qiáng)度時(shí),就會(huì)出現(xiàn)鼓泡,嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)分層。
一方面,應(yīng)合理控制施膠后的刨花含水率,可有效避免熱壓過程中產(chǎn)生過多蒸汽,從而減少鼓泡甚至分層的風(fēng)險(xiǎn),通常表層刨花含水率控制在10%左右,芯層刨花含水率控制在6.5%左右;另一方面,在出現(xiàn)鼓泡分層時(shí),適當(dāng)降低壓機(jī)速度以延長排氣時(shí)間,或提高壓機(jī)速度以減少蒸發(fā)量,也可有效消除鼓泡質(zhì)量缺陷的產(chǎn)生。
3.2 膠黏劑影響
膠黏劑的性能和用量對(duì)于是否產(chǎn)生分層鼓泡有決定性作用。一是若膠黏劑活性較差,固化時(shí)間短,進(jìn)入壓機(jī)前,膠黏劑提前固化,熱壓之后表面容易鼓泡分層,因此應(yīng)合理調(diào)整膠黏劑配方,特別是物質(zhì)的量比和固化劑濃度;二是膠黏劑用量過少,即使膠黏劑完全固化,也會(huì)因膠合強(qiáng)度低于蒸汽壓力而產(chǎn)生分層或鼓泡,可以先降低壓機(jī)速度,并及時(shí)增加表膠量;三是施膠不均勻,導(dǎo)致板坯內(nèi)部黏合程度不均勻,表層局部區(qū)域膠合強(qiáng)度較低,從而出現(xiàn)鼓泡分層,應(yīng)從調(diào)控膠系統(tǒng)及拌膠機(jī)入手,提升施膠的均勻性。
3.3 熱壓工藝影響
熱壓工藝對(duì)刨花板的成型至關(guān)重要。熱壓速度過快,熱壓溫度或熱壓壓力過低,都會(huì)導(dǎo)致板內(nèi)膠合強(qiáng)度降低,由此產(chǎn)生分層缺陷;熱壓速度過慢,熱壓溫度或熱壓壓力過高,都會(huì)導(dǎo)致板內(nèi)蒸汽壓力增大,由此產(chǎn)生鼓泡缺陷。
合理調(diào)整熱壓周期、熱壓壓力和熱壓溫度,確保熱壓工藝參數(shù)適配刨花板的實(shí)際需求,避免因板內(nèi)膠合強(qiáng)度降低,或板內(nèi)蒸汽壓力過大,引發(fā)鼓泡分層的質(zhì)量缺陷。
表面壓痕
刨花板砂光后的表面應(yīng)是平整光滑,觸感良好,但受生產(chǎn)工藝調(diào)整及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等因素影響,導(dǎo)致表面產(chǎn)生壓痕,如圖4所示,按壓痕形狀分線狀壓痕和凹坑狀壓痕2種。
4.1 表面凹坑狀壓痕
鋪裝成型帶、預(yù)壓機(jī)網(wǎng)帶、壓機(jī)鋼帶等板坯輸送帶,其表面粘有刨花膠團(tuán)、較粗顆粒等異物,與板坯表面直接接觸后,表層局部區(qū)域被擠壓形成凹陷印痕,經(jīng)熱壓砂光后無法消除,通常稱表面凹坑狀壓痕。
在生產(chǎn)過程中應(yīng)定期清理鋪裝成型帶、預(yù)壓機(jī)網(wǎng)帶、壓機(jī)鋼帶等輸送帶表面,防止刨花和其他雜物粘附成團(tuán),擠壓板坯表面;定期維護(hù)輸送帶清潔毛刷,清理毛刷粘附的刨花和膠團(tuán),保證輸送帶表面清潔;壓機(jī)鋼帶可適量使用鋼帶脫模劑,使鋼帶表面光滑清潔,減少粘料。
4.2 表面線狀壓痕
表面線狀壓痕又可分為縱向線狀壓痕和橫向線狀壓痕兩種。后處理工段的壓輪、平臺(tái)和輸送滾輪等,可能會(huì)損傷未完全固化的刨花板,砂鋸線在上垛、推板、輸送、砂光、鋸切、堆垛等工作過程中,也可能損傷板面,從而在成品板面產(chǎn)生縱向線狀壓痕;在某些情況下,如預(yù)壓機(jī)網(wǎng)帶因接頭處過厚、砂光機(jī)各輥筒位置調(diào)整不當(dāng)、鋸切轉(zhuǎn)運(yùn)中橫向移動(dòng)面有異物等,板面就會(huì)產(chǎn)生橫向線狀壓痕。因此,應(yīng)從異物去除、設(shè)備清理和調(diào)整等多方面采取措施,消除產(chǎn)生表面線狀壓痕因素。
表面針孔
刨花板表面局部出現(xiàn)細(xì)小的凹陷孔洞,類似于針眼,如圖5所示。表面針孔通常是由于原材料質(zhì)量、施膠不均和鋪裝效果不佳等因素導(dǎo)致的。
5.1 刨花原材料質(zhì)量
含有較多砂石的木片經(jīng)刨切、篩分處理后,仍有細(xì)小顆粒狀的砂石混在表層刨花中,當(dāng)其鋪裝在接近板坯表面的砂光區(qū)時(shí),在砂光過程中砂帶砂粒會(huì)把細(xì)小的砂石拔出,形成針孔。應(yīng)嚴(yán)格篩選刨花原料,盡量使用質(zhì)量好、純凈度高的木質(zhì)材料,發(fā)揮氣流分選機(jī)重物分選功能,將細(xì)小砂粒從表層刨花中充分剔除出去,從源頭避免針孔質(zhì)量缺陷的產(chǎn)生。
5.2 施膠均勻性
施膠量不足或未接觸到膠黏劑的表層刨花,當(dāng)其鋪裝在接近板坯表面的砂光區(qū)時(shí),因其膠結(jié)強(qiáng)度不足,砂光過程中砂帶砂粒會(huì)把細(xì)小的刨花拔出,形成針孔。合理調(diào)整表層刨花施膠量,通過優(yōu)化噴膠的霧化效果提高刨花與膠黏劑的接觸面積,從而提高刨花與膠黏劑的結(jié)合力。
5.3 鋪裝方式
機(jī)械鋪裝機(jī)按刨花粗細(xì)分離刨花,細(xì)小顆粒狀的砂石會(huì)鋪裝在接近板坯表面的砂光區(qū),形成針孔;氣流鋪裝機(jī)運(yùn)用氣流沉降原理,可以把細(xì)小刨花更充分分離出來,鋪裝到板坯表面,而細(xì)小砂粒則因密度較大,鋪裝在未觸及砂光區(qū)的次表層,從而減少針孔質(zhì)量缺陷的發(fā)生。因此,從消除針孔角度看,應(yīng)優(yōu)先采用氣流鋪裝方式。
表面裂紋
刨花板表面有時(shí)會(huì)產(chǎn)生長短不一的裂紋,如圖6所示,主要與刨花狀態(tài)、生產(chǎn)工藝、設(shè)備維護(hù)和存放環(huán)境等因素相關(guān)。
6.1 鋪裝刨花狀態(tài)
待鋪裝刨花的狀態(tài)直接影響板坯初強(qiáng)度。刨花形態(tài)差,或刨花含水率、施膠量過低,或施膠不均勻,都會(huì)導(dǎo)致板坯內(nèi)部應(yīng)力分布不均,進(jìn)而產(chǎn)生表面裂紋。因此,應(yīng)按生產(chǎn)工藝要求嚴(yán)格控制刨花形態(tài)、含水率和施膠量。
6.2 生產(chǎn)工藝
熱壓速度、熱壓壓力和熱壓溫度等工藝參數(shù),對(duì)刨花板的內(nèi)部結(jié)合程度有重要影響,若控制不當(dāng),容易在局部區(qū)域形成應(yīng)力集中,從而引起表面裂紋。合理控制熱壓機(jī)的速度、溫度、壓力等關(guān)鍵工藝參數(shù),提高刨花板的內(nèi)部結(jié)合力,避免因溫度和壓力控制不當(dāng)造成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷。
6.3 設(shè)備狀態(tài)
板坯輸送設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)會(huì)影響到刨花板的整體質(zhì)量,例如鋪裝成型帶、預(yù)壓機(jī)網(wǎng)帶、壓機(jī)鋼帶等輸送帶表面不平整,導(dǎo)致表面產(chǎn)生壓痕,進(jìn)而在壓痕處形成裂紋;預(yù)壓機(jī)壓力過低,板坯的密實(shí)程度和強(qiáng)度不夠,伸縮鼻與鋼帶落差過大,板坯就容易撕裂。應(yīng)定期檢查和維護(hù)運(yùn)輸設(shè)備,及時(shí)解決可能影響刨花板質(zhì)量的設(shè)備問題。
6.4 存放環(huán)境
砂光后的刨花板存放環(huán)境的濕度變化較大,刨花會(huì)因吸濕膨脹或失水收縮,導(dǎo)致表面裂紋。因此刨花板的儲(chǔ)存要選擇濕度穩(wěn)定的環(huán)境,減少因濕度膨脹或失水收縮,避免產(chǎn)生表面裂紋的風(fēng)險(xiǎn)。
結(jié)論
市場對(duì)刨花板的質(zhì)量要求涵蓋了多個(gè)方面,不僅關(guān)注刨花板整體美觀性,而且強(qiáng)調(diào)其在不同應(yīng)用領(lǐng)域中的性能表現(xiàn)和應(yīng)用效果,所以刨花板的表面質(zhì)量直接影響產(chǎn)品的市場競爭力和消費(fèi)者的使用體驗(yàn)。刨花板制造商在生產(chǎn)過程中,要持續(xù)不斷優(yōu)化制板工藝,嚴(yán)格控制刨花板質(zhì)量,針對(duì)刨花板出現(xiàn)的一些表面缺陷,深入分析產(chǎn)生原因,采取針對(duì)性的解決措施,有效改善刨花板的表面質(zhì)量,提高貼面效果,增強(qiáng)產(chǎn)品的市場競爭力,以滿足市場對(duì)刨花板更高質(zhì)量的要求。
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