刨花板生產過程中經常出現表面粗刨花、斑紋、分層鼓泡、壓痕、針孔、裂紋等表面質量缺陷,不僅影響板面外觀,而且對刨花板貼面后的應用效果也會產生不良影響,通過對刨花板表面質量缺陷產生的原因進行綜合分析,并經過大量實例驗證,從制板工藝、設備性能及調整等角度方面提出消除刨花板板面質量缺陷的解決措施,為刨花板生產企業高效處理生產過程中出現的質量缺陷、穩定刨花板質量提供參考,提升生產企業的市場競爭力。
刨花板表面質量優劣直接影響刨花板產品的實用性和美觀性。刨花板作為主流人造板材,因其性價比高、環保性好、資源利用率高等特點,廣泛應用于家具制造、裝飾裝修、建筑及包裝等領域,隨著市場對刨花板質量要求不斷提高,刨花板表面質量逐漸成為市場關注的焦點。
在刨花板實際生產過程中,經常出現一些表面質量缺陷,不僅影響板面外觀,而且對刨花板貼面后的應用效果也會產生不良影響。因此,分析刨花板表面質量缺陷,找出產生缺陷的根源,提出有效措施來改善表面質量,成為提升刨花板產品整體性能的關鍵。常見表面質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工藝、設備調整等方面對上述質量缺陷逐項分析,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露出較大的刨花顆粒,呈現不均勻分布狀態,造成刨花板局部表面粗糙且不光滑,影響后期的貼面效果,這種現象即所謂的“表面粗刨花”,如圖1所示。產生表面粗刨花的因素較多,主要來源于以下幾個方面。
1.1 篩分工段
刨花篩將干燥后的刨花按形態大小進行分離。表層篩網的網孔尺寸過大,或生產過程中篩網出現局部破損,或刨花篩網層間不密封,或篩網局部網孔堵塞,則較大刨花就會混入表層料。含有較大刨花的表層料進入下一道工序鋪裝時,就容易產生表面粗刨花的質量缺陷。
解決措施,一是應根據原料特性、刨花形態的實際情況,結合生產工藝的實際需求,配置合理的篩網網孔規格,以保證刨花篩分值的穩定;二是設備運行期間,需定期檢查維護,清理網孔以防堵料,及時更換破損篩網,減少竄料情況的發生。
1.2 鋪裝工段
控制表芯層刨花比例。刨花鋪裝過程中,表芯刨花比例應嚴格按生產工藝要求控制,保證表層刨花能夠覆蓋芯層大刨花,避免出現透底現象;同時,從刨花制備工段控制其中的細料量,避免砂光后(去除預固化層)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減少。實際生產中,在保證刨花板表面質量前提下,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性能。
控制刨花與空氣的混合濃度比。對于當前市場主流的氣流鋪裝機而言,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,鋪裝板坯表面細膩度隨著混合濃度比增加而提高,混合濃度比對平整度和細膩度作用相反。也就是說,當鋪裝刨花下料量穩定后,若風量過小,則刨花吹不散,鋪裝表面就會不平整;反之,若風量過大,表層細料易被負壓風抽走,鋪裝表面就會比較粗糙。在這兩種情況下生產的刨花板,砂光后板面都容易露出粗刨花。因此,為了防止出現表面粗刨花缺陷,應合理設置刨花與空氣的混合濃度比,兼顧表面平整度和細膩度,實現最佳鋪裝表面質量。
控制鋪裝的密封。氣流鋪裝機的刨花下料端通常設有多道篩網和鉆石輥組,用于較粗刨花的阻隔和精細鋪裝。篩網破損或網孔過大,較粗刨花會穿越篩網,產生板面粗刨花[1];鉆石輥端面與兩側壁板間隙過大,較粗刨花可能直接掉落在板坯表面,形成邊部粗刨花。因此,一是要選擇合適規格的網孔,定期檢查篩網;二是合理調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更換。
1.3 砂光工段
即使是合格的刨花鋪裝結構,砂光工藝參數調整不當,也會出現表面粗刨花缺陷。眾所周知,刨花板表層呈漸變結構,越接近表面刨花越細膩,砂光量應控制在允許范圍內,以18 mm板厚為例,單面砂光量通常取≤0.3 mm。砂光量過大,單面或單側或局部區域偏砂,都可能導致較粗刨花暴露在表面,出現表面粗刨花現象。因此,應合理選擇砂光工藝參數,正確調整砂光機各運動輥和導板的相對位置,嚴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,造成表面細膩層被去除,露出內部的粗刨花。
1.4 其他因素
鋪裝板坯邊部刨花回收、清潔等過程中,因風速較高會吸走部分表層料,導致板坯邊部細料不足,砂光后兩側表面會露出粗刨花。因此,要適當調整邊部刨花回收和清潔的風速大小,同時控制風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、運輸皮帶、壓機鋼帶之間的接縫處會有刨花脫落,其中包含一些表層細料[2]。細料脫落處,砂光后表面也會露出粗刨花。應從膠黏劑和預壓等環節,適當提高施膠刨花初黏性,減少接縫處寬度及落差,盡量減少細刨花脫落。
表面斑紋
合格刨花板砂光后,板面應平整光滑、顏色均勻一致。若局部區域出現黑斑、膠斑、粉塵斑、烏云斑等表面質量缺陷,不僅影響刨花板貼面后的外觀質量,而且對貼面材料的附著效果會產生不利影響,如圖2所示。這些表面質量缺陷,通常與刨花原料質量、工段(篩選、鋪裝、砂光)生產工藝以及設備運行狀況等因素有關。
2.1 表面黑斑
速生楊樹、桉樹、松樹等木材,因具有生長迅速、材質均勻、加工性能良好等特點,被廣泛應用于刨花板生產中。但這些刨花原料中含有較多樹皮,篩分時若沒有完全被篩凈,經鋪裝熱壓,有樹皮的區域就會產生板面色差和黑斑,經砂光后會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生。因此,應根據生產工藝實際情況,在刨片前、干燥后以及篩選段等刨花制備的多個階段設置樹皮篩除功能,并合理選擇樹皮篩除設備和合適的篩網網孔規格,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,會產生膠團;拌膠、輸送和鋪裝等環節的設備因局部刨花流通不暢,會有殘留刨花形成膠塊,并混入到表層刨花。鋪裝時,膠團和膠塊與合格刨花混合鋪裝在板坯表面,經熱壓后在刨花板表面形成膠斑。
通過優化施膠工藝和膠黏劑配方,保證膠黏劑均勻分布在刨花中,避免局部區域膠黏劑過多,刨花粘連形成膠團;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;定期清理拌膠設備、施膠刨花輸送設備及鋪裝機,減少刨花在設備內部的滯留量,從而減少膠斑的產生。
2.3 粉塵斑
施膠后的表層刨花含水率較高,施膠量過大,鋪裝箱內腔材料附著力較強,鋪裝箱局部負壓不夠,較細刨花就容易黏附在鋪裝機內壁和振動篩網等位置,長期不清理會結團、固化,直至脫落掉在板坯表面,經熱壓后形成粉塵斑。
控制刨花含水率、施膠量等工藝參數,防止因表層施膠刨花初黏性過大吸附在鋪裝室內壁;選擇光滑的內壁材料,定期清理鋪裝箱,合理利用振動源(振動電機、氣動振動器等)定時振動箱體內壁,合理控制鋪裝箱內的負壓值,減輕細刨花在壁板上的黏附程度;根據生產實際情況,合理調整鋪裝設備,例如表層鋪裝機的鉆石輥與廢料螺旋/皮帶之間的間隙調整,將刨花團排出機外。
2.4 烏云斑
受氣流鋪裝機負壓向后抽吸和成型皮帶向前輸送的雙重作用,少量細小樹皮刨花處于暫時平衡狀態,回旋在接近下表的區域,并且因吸附原因會回旋成球且越滾越大,當達到一定重量時,回旋球失去平衡,掉入下表刨花跟隨成型皮帶向前輸送,經熱壓之后,板面會呈現類似于烏云的斑塊,俗稱烏云斑。
從刨花制備入手,減少細小樹皮的含量,從源頭控制烏云斑產生的可能性;通過增加可以避免細小刨花回旋的破風裝置、優化鋪裝風量參數、調整局部風速等方式,打破負壓氣流和皮帶輸送的平衡,避免鋪裝過程中回旋球的產生。
表面鼓泡分層
刨花板表面局部有鼓泡,手摸有凸起感,嚴重時表層與芯層發生分離,如圖3所示。此類表面質量缺陷,直接導致板材使用價值降低。鼓泡通常發生在表芯層結合處,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。
3.1 刨花含水率影響
表、芯層刨花含水率過高,熱壓時板坯內部會產生大量蒸汽,如果不能在熱壓周期內及時排出,就會導致刨花板內部蒸汽壓力過高,當蒸汽壓力高于正常的膠合強度時,就會出現鼓泡,嚴重時出現分層。
一方面,應合理控制施膠后的刨花含水率,可有效避免熱壓過程中產生過多蒸汽,從而減少鼓泡甚至分層的風險,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,在出現鼓泡分層時,適當降低壓機速度以延長排氣時間,或提高壓機速度以減少蒸發量,也可有效消除鼓泡質量缺陷的產生。
3.2 膠黏劑影響
膠黏劑的性能和用量對于是否產生分層鼓泡有決定性作用。一是若膠黏劑活性較差,固化時間短,進入壓機前,膠黏劑提前固化,熱壓之后表面容易鼓泡分層,因此應合理調整膠黏劑配方,特別是物質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,也會因膠合強度低于蒸汽壓力而產生分層或鼓泡,可以先降低壓機速度,并及時增加表膠量;三是施膠不均勻,導致板坯內部黏合程度不均勻,表層局部區域膠合強度較低,從而出現鼓泡分層,應從調控膠系統及拌膠機入手,提升施膠的均勻性。
3.3 熱壓工藝影響
熱壓工藝對刨花板的成型至關重要。熱壓速度過快,熱壓溫度或熱壓壓力過低,都會導致板內膠合強度降低,由此產生分層缺陷;熱壓速度過慢,熱壓溫度或熱壓壓力過高,都會導致板內蒸汽壓力增大,由此產生鼓泡缺陷。
合理調整熱壓周期、熱壓壓力和熱壓溫度,確保熱壓工藝參數適配刨花板的實際需求,避免因板內膠合強度降低,或板內蒸汽壓力過大,引發鼓泡分層的質量缺陷。
表面壓痕
刨花板砂光后的表面應是平整光滑,觸感良好,但受生產工藝調整及設備運行狀態等因素影響,導致表面產生壓痕,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、預壓機網帶、壓機鋼帶等板坯輸送帶,其表面粘有刨花膠團、較粗顆粒等異物,與板坯表面直接接觸后,表層局部區域被擠壓形成凹陷印痕,經熱壓砂光后無法消除,通常稱表面凹坑狀壓痕。
在生產過程中應定期清理鋪裝成型帶、預壓機網帶、壓機鋼帶等輸送帶表面,防止刨花和其他雜物粘附成團,擠壓板坯表面;定期維護輸送帶清潔毛刷,清理毛刷粘附的刨花和膠團,保證輸送帶表面清潔;壓機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、平臺和輸送滾輪等,可能會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,從而在成品板面產生縱向線狀壓痕;在某些情況下,如預壓機網帶因接頭處過厚、砂光機各輥筒位置調整不當、鋸切轉運中橫向移動面有異物等,板面就會產生橫向線狀壓痕。因此,應從異物去除、設備清理和調整等多方面采取措施,消除產生表面線狀壓痕因素。
表面針孔
刨花板表面局部出現細小的凹陷孔洞,類似于針眼,如圖5所示。表面針孔通常是由于原材料質量、施膠不均和鋪裝效果不佳等因素導致的。
5.1 刨花原材料質量
含有較多砂石的木片經刨切、篩分處理后,仍有細小顆粒狀的砂石混在表層刨花中,當其鋪裝在接近板坯表面的砂光區時,在砂光過程中砂帶砂粒會把細小的砂石拔出,形成針孔。應嚴格篩選刨花原料,盡量使用質量好、純凈度高的木質材料,發揮氣流分選機重物分選功能,將細小砂粒從表層刨花中充分剔除出去,從源頭避免針孔質量缺陷的產生。
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,當其鋪裝在接近板坯表面的砂光區時,因其膠結強度不足,砂光過程中砂帶砂粒會把細小的刨花拔出,形成針孔。合理調整表層刨花施膠量,通過優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合力。
5.3 鋪裝方式
機械鋪裝機按刨花粗細分離刨花,細小顆粒狀的砂石會鋪裝在接近板坯表面的砂光區,形成針孔;氣流鋪裝機運用氣流沉降原理,可以把細小刨花更充分分離出來,鋪裝到板坯表面,而細小砂粒則因密度較大,鋪裝在未觸及砂光區的次表層,從而減少針孔質量缺陷的發生。因此,從消除針孔角度看,應優先采用氣流鋪裝方式。
表面裂紋
刨花板表面有時會產生長短不一的裂紋,如圖6所示,主要與刨花狀態、生產工藝、設備維護和存放環境等因素相關。
6.1 鋪裝刨花狀態
待鋪裝刨花的狀態直接影響板坯初強度。刨花形態差,或刨花含水率、施膠量過低,或施膠不均勻,都會導致板坯內部應力分布不均,進而產生表面裂紋。因此,應按生產工藝要求嚴格控制刨花形態、含水率和施膠量。
6.2 生產工藝
熱壓速度、熱壓壓力和熱壓溫度等工藝參數,對刨花板的內部結合程度有重要影響,若控制不當,容易在局部區域形成應力集中,從而引起表面裂紋。合理控制熱壓機的速度、溫度、壓力等關鍵工藝參數,提高刨花板的內部結合力,避免因溫度和壓力控制不當造成的內部結構損傷。
6.3 設備狀態
板坯輸送設備的運行狀態會影響到刨花板的整體質量,例如鋪裝成型帶、預壓機網帶、壓機鋼帶等輸送帶表面不平整,導致表面產生壓痕,進而在壓痕處形成裂紋;預壓機壓力過低,板坯的密實程度和強度不夠,伸縮鼻與鋼帶落差過大,板坯就容易撕裂。應定期檢查和維護運輸設備,及時解決可能影響刨花板質量的設備問題。
6.4 存放環境
砂光后的刨花板存放環境的濕度變化較大,刨花會因吸濕膨脹或失水收縮,導致表面裂紋。因此刨花板的儲存要選擇濕度穩定的環境,減少因濕度膨脹或失水收縮,避免產生表面裂紋的風險。
結論
市場對刨花板的質量要求涵蓋了多個方面,不僅關注刨花板整體美觀性,而且強調其在不同應用領域中的性能表現和應用效果,所以刨花板的表面質量直接影響產品的市場競爭力和消費者的使用體驗。刨花板制造商在生產過程中,要持續不斷優化制板工藝,嚴格控制刨花板質量,針對刨花板出現的一些表面缺陷,深入分析產生原因,采取針對性的解決措施,有效改善刨花板的表面質量,提高貼面效果,增強產品的市場競爭力,以滿足市場對刨花板更高質量的要求。
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