杉木细木工板的生产技术
1 、开发生产杉木细木工板的意义
我国森林资源匮乏,森林覆盖率仅为16 55%。在我国实行天然林保护工程以后,致使我国木材供需矛盾十分突出。因而,国家制订了合理和综合利用木材,发展速生丰产林、高效开发利用人工速生材的一系列政策和措施,以缓解当前的木材供需矛盾。在我国南方地区,人工杉木林源发展迅速,生长速度快,现已普遍成材,而且蓄积量大。人工速生杉木具有颜色浅、密度低、无气味、易加工、胶合性能好等特点。但长期以来,由于杉木树种和材性的原因,在杉木加工利用、开发杉木工业化板材产品等方面的工作力度不够,这已成为全国性的问题。在加工方面,有“两少两多”问题,即规模大的杉木加工企业少、科技含量高的杉木制品少、杉木总体加工层次低、杉木综合利用率低等;在流通方面,没有形成自己的工业产品和品牌,市场竞争力不强。这些既影响了杉木产区的林业经济发展,也有碍于我国杉木资源木材综合利用率的提高。通过我们大量的实验研究,证明杉木作为细木工板用材是可行的,而且其细木工板的质量、性能和价格都优于或高于速生意杨加工成的细木工板。目前,市场上质量较好的“手拼”杨木芯细木工板的市场价为40～60元/张,“手拼”软硬杂木芯细木工板的售价为50～70元/张,“机拼”杨木芯细木工板的售价为80～100元/张,“机拼”软硬杂木芯细木工板的售价为90～100元/张,“机拼”柳桉芯细木工板的售价为95 ～120元/张,而杉木制造的“机拼”杉木芯细木工板的市场价也可以达到90～110元/张。因而,利用杉木生产的细木工板产品具有很强的市场竞争力。随着我国建筑室内装饰行业和家具制造行业的迅猛发展,以及国际市场的不断扩大,预计未来的十几年内,细木工板以其优于其他人造板的材性,其国内外市场的需求量将会大幅度地增长。因此,利用人工速生杉木制造细木工板不仅可缓解国内市场供求矛盾、扩大杉木产品出口创汇;而且也为我国扩大细木工板用材找到了一条重要途径;同时将有利于我国的天然林资源保护和杉木人工林继续发展。为此,2001年南京林业大学与浙江省松阳县林业局进行合作,对该县杉木资源的综合开发和加工利用进行了探讨,研究、设计和建立了年产1 5万ｍ3的细木工板厂,现已建成投产。该细木工板项目的设立与建设对实现该县杉木资源加工增值,提高该县木材加工产业化水平,增加地方利税收入,特别是增强农民引种杉木的积极性,均将发挥重要作用。
2、 生产工艺流程
杉木细木工板是在杉木木条或板条所组成的芯板两面覆以单板制成的。其生产工艺包括单板制造、芯板制造和细木工板胶压与加工等三大部分,即杉木小径材的制材、干燥、配料、芯板胶拼、单板干燥与整理、预热压、尺寸与表面加工等过程。本项目杉木细木工板生产线或车间所用的单板一般都是外购,但也可在建设单位的其他场地或以后将扩建的相邻场地内设置内层单板(衬板)旋切线,旋制部分杉木单板,以便充分利用当地原料或保证产品规模。杉木细木工板是将杉木原木或旋切单板后的木芯,经带锯制材、自然堆垛晾晒及人工干燥窑烘干、横截圆锯截断、双面刨刨光、多片圆锯开料、横截圆锯精截、人工选料与涂胶、拼板机胶拼成芯板、组坯配板、预压、热压覆面、尺寸加工、表面处理、检验分等等过程得到成品。杉木细木工板生产工艺流程如下(不同企业在实际生产中略有差异):
主要工艺技术在杉木细木工板生产过程中,影响其质量好坏的技术因素很多,其中杉木细木工芯板的制造、单板的干燥与整理、预热压、尺寸与表面加工等工序是工艺技术的关键部分。
1 芯板的制备
(1) 芯板的材种:本项目主要选用人工速生杉木小径材。杉木材软容易加工、芯条容易压平、木材干缩变形小、板材质量轻。在生产中,不同树种或材性不相近的树种不可混杂在同一块芯板中。
(2)芯板的要求:芯板厚度占细木工板总厚度的60%～80%,厚度要求一致。拼成芯板的杉木芯条,通常采用厚宽比为1∶1 5～2的木条比较适宜,而且芯条的厚度公差要求±0.2ｍｍ左右,以免胶拼后产生翘曲变形和板面不平。芯条必须经过干燥处理,其含水率为6%～12%。
(3) 芯条的制造:本项目采用收购杉木板方材或自己收购原木通过配置几台带锯机和截断圆锯机进行制材。收购或制材的杉木板方材先在板院内进行堆垛和自然干燥,干燥到木材含水率约为30%后,再送入木材干燥窑进行人工干燥。为节省能源和提高木材废料的利用,人工干燥窑拟选用燃木屑的炉气间接加热木材干燥窑。窑干周期为5～6ｄ。
(4) 芯板的胶拼与刨(砂)光:杉木芯条拼成芯板有2种方法,一种是把芯条横向侧边涂胶拼合成一定规格尺寸的芯板,然后再进行表面的刨光或砂光处理,使芯板厚度均匀一致。要求细木工芯板的厚度公差为±0.2ｍｍ,宽度上的弯曲度不能超过2ｍｍ,含水率在12%以下,无严重材质缺陷,以保证细木工板的质量。另一种是芯条不预先胶拼,直接排成芯板。芯板可采用机拼(拼板机)或手拼的胶拼工艺。
2 单板的干燥、整理与保存
(1) 内层单板(衬板1220ｍｍ):采用杉木或杨木的旋切单板,可以自设小型旋切机旋制杉木单板,也可外购杨木单板。不管是杉木单板,还是杨木单板,都必须按胶合板国家标准进行检验,含水率应小于14%,如果含水率太高,必须进行干燥。
(2) 面层单板(表背板2440ｍｍ):面层表背板一般采用外购形式,以便减少大幅面单板制造设备的投资。外购的柳桉单板或其他树种的单板到厂以后,应按胶合板国家标准进行检验,含水率小于14%,如果含水率太高,也必须进行干燥。
(3) 单板干燥与整理:外购的柳桉或杨木单板送到工厂以后,要及时进行干燥,防止霉变。干燥后的单板含水率必须小于12%,单板厚度必须均匀,厚度公差为±0.1ｍｍ。经干燥后的单板,由剪切机剪切齐边,再进行拼缝修补,最后整齐堆放。
3 板坯预热压
(1) 涂胶:目前,细木工板生产常用热压低毒脲醛树脂胶(ＵＦ)或三聚氰胺改性脲醛树脂胶(ＭＵＦ),涂胶设备为双辊或四辊涂胶机(带沟纹胶辊)。
(2) 配坯与预压:配坯就是按对称性原则、奇数层原则、纹理垂直原则将细木工芯板、内层单板、表背板组成板坯;预压是将板坯堆成一定高度在冷压机上先进行的短时间冷压,待初步胶合平整后再进入热压机热压。在5层结构的杉木细木工板生产中,配坯与预压主要有3种形式:一种是传统工艺,即将经双面涂胶的内层单板(第2、4层)与未涂胶的细木工芯板(第3层)和表背板(第1、5层)一起组坯,一次配板、一次预压;第2种是新工艺,由于目前常用的表背板的厚度较薄、内层单板(尤其是杨木)翘曲变形较大或不平整,常将一张经单面涂胶的内层单板与未涂胶的表板或与背板先进行一次配板和预、热压,然后进行修补整理、再在内层单板(衬板)一侧涂胶、与细木工芯板进行第2次配板和预压;第3种也是新工艺,先将一张经单面涂胶的内层单板与未涂胶的细木工芯板先进行一次配板和预、热压,然后进行修补整理,再在内层单板(衬板)一侧单面涂胶,并与表板或与背板进行第2次配板和预压。上述3种方案,第1和第3种比较常用,但第3种方案的产品质量最能保证。
(3) 热压:经预压机预压后的细木工板的板坯须再经热压机热压。在热压时,每层压板间隔中,一次只能压一张板,所以一般采用多层热压机。使用脲醛树脂胶时的热压工艺条件为:温度100～110℃,压力0 8～1.2ＭＰａ,热压时间8～12ｍｉｎ。
3、裁边与砂光加工
(1) 锯边与砂光:热压后的板坯经裁边机进行纵、横向锯边后,再经宽带砂光机对细木工板表面进行磨削加工,以保证细木工板的表面光洁、厚度均匀、板边整齐和幅面规格。(2)检验分等与修补:砂光后的细木工板应进行检验、分等和修补,然后再按等级包装入库。
4 、生产设备
细木工板生产设备包括主要加工设备和辅助生产设备等。主要加工设备包括:带锯机、干燥窑、横截锯、双面刨、多片锯、拼板机、单板干燥机、剪板机、涂胶机、预压机、热压机、纵横锯边机、宽带砂光机等。辅助生产设备有:调胶设备、修锯机、磨锯机、磨刀机、升降台、轨道车、叉车、除尘设备系统、锅炉等。目前,细木工板生产设备的制造厂家很多,本项目可立足于国内的设备厂家,按照“性能先进、质量可靠、使用方便、价格合理”的原则选购设备。
5 、结语
杉木细木工板研究和生产对于充分利用我国南方丰富的杉木资源,进一步进行工业深度加工,实现资源的就地加工的转化和增值,培育和建设杉木地区的骨干企业,保证杉木产区经济的持续稳定发展,提高山区与林区人民的经济收入和生活水平,是一项十分重要的举措。该项目采用国内较为先进的生产设备和成熟的工艺技术路线,已在浙江林区松阳县建厂投产。