实木拼板与集成材翘曲和开裂的主要原因及解决方法
从实木拼板和集成材的生产来看，各个生产企业都比以前更加注重产品的质量，随着拼板工艺的不断改进，产品质量也得到了较大的提高。但是，由于各个企业生产方式不同，工艺水平不同，实木拼板或集成材作为实木制品生产的主要原料，在生产和制成品中暴露出一些问题，突出的是如果生产工艺条件控制不好，很容易出现翘曲，严重的还会出现开裂，即使在生产中不出现上述问题，但在用户的使用过程中也常了出现翘曲或开裂。如何解决这一问题是企业技术人员和管理者普遍关心的。根据多年的研究和生产实践，本文就实木拼板和集成材生产中出现的质量问题进行探讨。
1 实木拼板和集成材生产工艺
现在实木拼板和集成材的生产根据使用设备的不同，其生产工艺也不尽一致，一般生产工艺为：
1.1实木拼板生产工艺
干燥锯材→选料/工作台→横截/横截锯→双面刨光/双面刨→纵剖/多片锯（单片锯）→配板/工作台→涂胶/涂胶机→拼板/拼板机→含水率平衡/干燥窑→砂光/刨砂机→检验/工作台→实木拼板
1.2集成材生产
干燥锯材→选料/工作台→横截/横截锯→双面刨光/双面刨→纵剖/多片锯（单片锯）→截断（剔缺陷）/截锯→铣齿/铁齿机→涂胶/涂胶机→接长/接长机→四面刨光/四面刨床→（指接材）→指接生产线/自动指接机配板/工作台→涂胶/涂胶机→拼板/拼板机→含水率平衡/干燥窑→砂光/刨砂机→检验/工作台→集成材
2 木材干燥后陈放，严格控制含水率
用于生产实木拼板或集成材的木材，必须严格控制干燥基准，确保整个材堆的木材含水率均匀一致，这是确保实木拼板或集成材不出现翘曲和开裂的首要因素。
2.1木材干燥后的陈放
用于实木拼板或集成材的木材干燥必须严格控制其最终含水率，同时确保使整窑的木材含水率偏差控制到最小的范围，即严格控制木材干燥后期的含水率平衡阶段的干燥基准。木材经过干燥出窑后，必须放置在干料棚内进行陈放。陈放的主要目的：一是进一步平衡木材内的含水率。木材在干燥过程中，材堆的上下部、内外部，以及每一块木材的内外含水率均不同，适当时间的陈放，可以使木材的含水率趋于一致。二是可以使木材内的应力得到释放。由于木材在干燥过程中，水分的变化导致木材各方向的尺寸和体积的变化，使木材产生内应力，木材保持一定时间的陈放，可以有效地降低内应力。木材干燥后用于实木制品特别是家具生产时，陈放时间应不少于1个月。
2.2严格控制实木窄板和指接材的含水率
实木窄板或集成材拼板前，必须严格控制其最终含水率，一般家具用实木的含水率要求在8-12%，但是具体的含水率还要根据产品使用地所对应的平衡含水率而定。实木窄板或指接材拼接时，相邻的拼板窄条，木材含水率偏差必须控制在2%以内；如果可能，控制在1%以内更好。控制拼板木材的含水率，主要是在木材干燥后期进行正确的含水率平衡处理，否是就必须在拼板前进行强制含水率平衡，确保木材的含水率趋于一致。
3 实木拼板和集成材的拼接工艺条件
3.1严格控制实木窄板和指接材规格
实木窄板和指接材可以采用不同的拼接结构形式，拼合成所需宽度的板材。但是目前在生产中主要还是以平拼的形式较多。实木窄板或指接材的宽度一般应控制在60mm以内，但这还要取决于实木拼板或集成材的厚度，如果实木拼板或集成材的厚度小于20mm，其宽度还应减小；当厚度大于30mm时，其宽度可以适当加大。拼接时相邻窄板条的弦、径向纹理要进行适当地搭配，避免出现过多的弦向板条。
3.2用于拼接的原料加工
实木窄板或指接材应采用刨床或精密修边锯进行表面加工，使胶接表面的粗糙度不大于Rmax=200-300μm。涂胶量取决于胶合面的表面光洁度，一般涂胶量应控制在150-180g/m2。表面粗糙度过大，涂胶量就会增加，而过量的胶料会大大降低胶合强度，这主要是由于胶粘剂在胶合时由液态变为固态，形成内应力，这个内应力恰好与胶合时的胶合国相反。
3.3合理的拼接胶合压力
实木窄板或指接材胶合成实木拼板或集成材时，主要是采用周期式和连续式的拼板机进行加压胶合。一般胶合压力取决于木材树种的软硬度，通常胶合方向的加压压国为0.7-0.8MPa。为防止胶拼件胶合时出现翘起或隆起，常常在胶拼件的正面（胶合方向的侧面）施加一定的压力，其压力一般为0.1-0.2MPa。拼接后板内的残留应力需要进行释放才能进行后续机械加工，陈放时间根据实木拼板或集成材的规格而定，通常自然陈放时间不少于7昼夜。
4 实木拼板或集成材生产原料和成品的强制含水率平衡
强制含水率平衡裨是快速平衡木材含水率和降低内部应力。强制含水率平衡处理，通常是在加工成实木拼板和集成材时进行。如果木材干燥得不好，就必须在制成成品前的原料中进行，但是采用哪一种方法，应根据企业的实际生产情况而定。
4.1实木窄板或小料方材的强制含水率平衡
如果木材在干燥的后期处理不好，即含水率平衡阶段的基准条件控制不好，木材还必须在干燥窑内对实木窄板和指接的小料方材进行强制含水率平衡，也称为二次干燥处理，此时窑内的干球温度应控制在50-60℃，干、湿球温度差与窑内的平衡含水率相对应（表1、表2），窑内的平衡含水率的成对应关系，这样可以大大缩短木材干燥后期的陈放时间，在一定的程度上减少成品的翘曲和开裂。但是这也存在一些问题，一是对木材的强制含水率处理后，虽然可以使整个木材的含水率偏差控制到最低范围（理想状态下可以使整堆木材的含水率偏差控制在1%左右），然而由于强制处理后，需要陈放一定的时间才能进行后续加工，大量陈放的木材还会受到环境湿度的影响，使木材的含水率发生变化，降低拼接后的成品量；二是多了一道生产工序，增加了成本，同时生产中对木材干燥的后期处理更加不重视，使含水率偏差加大，有时即使经过强制含水率平衡处理也无法达到应有的木材最终含水率。
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表1 干球温度为50℃，窑内
干、湿球温度差与含水率的关系 |
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表2 干球温度为60℃，窑内
干、湿球温度差与含水率的关系 |
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干、湿球温度差
(℃) |
窑内平衡含水率
(%) |
干、湿球温度差
(℃) |
窑内平衡含水率
(%) |
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5
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12.7
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5
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12.5
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6
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11.7
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6
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11.4
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7
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11.5
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7
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10.6
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8
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9.8
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8
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9.8
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9
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9.2
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9
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9.2
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10
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8.6
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10
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8.7
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11
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8.0
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11
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8.1
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4.2实木拼板或集成材的强制含水率平衡
制成的实木拼板或集成材进行强制的含水率平衡处理，在工艺的控制上要求更严。用于实木拼板或集成材的强制含水率平衡应按着木材干燥的要求进行堆垛，多个材堆一起进行含水率平衡时，每个材堆的间跟不应少于100mm，各 个材堆要求方整，并做到“三平直”和“一面压”，即材堆的上面和两个侧面平直，压条对直并在材堆的上面加压。实木拼板或集成材的强制含水率平衡的工艺条件如下：窑内干球温度应控制在50℃左右，温度不宜过高，否则容易开裂。湿球温度应根据木材的最终含水率而定，此时窑内的工艺条件可以参考表1。在整个强制含水率平衡阶段，根据干、湿球温度差的要求进行适当地喷蒸，保持干、湿球温度差，同时开动风格并每小时根据木材的厚度而定。对于30mm厚的硬阔叶材，处理时间一般为72小时。如处理东北榆木，木材厚度为25mm时，干球温度和湿球温度分别为50-52℃和45-47℃，处理时间72小时，最终木材的含水率为12%，经过强制含水率平衡后，实木拼板或集成材的含水率均匀一致。达到处理时间后，打开排湿孔，开动风机，开始降温，降温速度不宜过快，一般降温速度为每小时3-6℃，以防止木材开裂。当降低到室内温度时，即可出窑，陈放24小时后再进一步加工。此阶段的强制含水率平衡处理可以有效地防止实木拼板和集成材的翘曲与开裂，同时可以发现在拼板前工艺条件控制失误引起的质量问题，避免流入下一道生产工序。
总之，实木拼板或集成材翘曲和开裂的原因很多，除上述外还涉及到胶粘剂的选择等，但是主要原因还是拼接时的木材含水率，因此严格控制木材含水率，并采取有效的工艺措施，是完全可以避免实木拼板、集成材的翘曲和开裂。