杉木細木工板的生產技術
1 、開發生產杉木細木工板的意義
我國森林資源匱乏,森林覆蓋率僅為16 55%。在我國實行天然林保護工程以后,致使我國木材供需矛盾十分突出。因而,國家制訂了合理和綜合利用木材,發展速生豐產林、高效開發利用人工速生材的一系列政策和措施,以緩解當前的木材供需矛盾。在我國南方地區,人工杉木林源發展迅速,生長速度快,現已普遍成材,而且蓄積量大。人工速生杉木具有顏色淺、密度低、無氣味、易加工、膠合性能好等特點。但長期以來,由于杉木樹種和材性的原因,在杉木加工利用、開發杉木工業化板材產品等方面的工作力度不夠,這已成為全國性的問題。在加工方面,有“兩少兩多”問題,即規模大的杉木加工企業少、科技含量高的杉木制品少、杉木總體加工層次低、杉木綜合利用率低等;在流通方面,沒有形成自己的工業產品和品牌,市場競爭力不強。這些既影響了杉木產區的林業經濟發展,也有礙于我國杉木資源木材綜合利用率的提高。通過我們大量的實驗研究,證明杉木作為細木工板用材是可行的,而且其細木工板的質量、性能和價格都優于或高于速生意楊加工成的細木工板。目前,市場上質量較好的“手拼”楊木芯細木工板的市場價為40～60元/張,“手拼”軟硬雜木芯細木工板的售價為50～70元/張,“機拼”楊木芯細木工板的售價為80～100元/張,“機拼”軟硬雜木芯細木工板的售價為90～100元/張,“機拼”柳桉芯細木工板的售價為95 ～120元/張,而杉木制造的“機拼”杉木芯細木工板的市場價也可以達到90～110元/張。因而,利用杉木生產的細木工板產品具有很強的市場競爭力。隨著我國建筑室內裝飾行業和家具制造行業的迅猛發展,以及國際市場的不斷擴大,預計未來的十幾年內,細木工板以其優于其他人造板的材性,其國內外市場的需求量將會大幅度地增長。因此,利用人工速生杉木制造細木工板不僅可緩解國內市場供求矛盾、擴大杉木產品出口創匯;而且也為我國擴大細木工板用材找到了一條重要途徑;同時將有利于我國的天然林資源保護和杉木人工林繼續發展。為此,2001年南京林業大學與浙江省松陽縣林業局進行合作,對該縣杉木資源的綜合開發和加工利用進行了探討,研究、設計和建立了年產1 5萬ｍ3的細木工板廠,現已建成投產。該細木工板項目的設立與建設對實現該縣杉木資源加工增值,提高該縣木材加工產業化水平,增加地方利稅收入,特別是增強農民引種杉木的積極性,均將發揮重要作用。
2、 生產工藝流程
杉木細木工板是在杉木木條或板條所組成的芯板兩面覆以單板制成的。其生產工藝包括單板制造、芯板制造和細木工板膠壓與加工等三大部分,即杉木小徑材的制材、干燥、配料、芯板膠拼、單板干燥與整理、預熱壓、尺寸與表面加工等過程。本項目杉木細木工板生產線或車間所用的單板一般都是外購,但也可在建設單位的其他場地或以后將擴建的相鄰場地內設置內層單板(襯板)旋切線,旋制部分杉木單板,以便充分利用當地原料或保證產品規模。杉木細木工板是將杉木原木或旋切單板后的木芯,經帶鋸制材、自然堆垛晾曬及人工干燥窯烘干、橫截圓鋸截斷、雙面刨刨光、多片圓鋸開料、橫截圓鋸精截、人工選料與涂膠、拼板機膠拼成芯板、組坯配板、預壓、熱壓覆面、尺寸加工、表面處理、檢驗分等等過程得到成品。杉木細木工板生產工藝流程如下(不同企業在實際生產中略有差異):
主要工藝技術在杉木細木工板生產過程中,影響其質量好壞的技術因素很多,其中杉木細木工芯板的制造、單板的干燥與整理、預熱壓、尺寸與表面加工等工序是工藝技術的關鍵部分。
1 芯板的制備
(1) 芯板的材種:本項目主要選用人工速生杉木小徑材。杉木材軟容易加工、芯條容易壓平、木材干縮變形小、板材質量輕。在生產中,不同樹種或材性不相近的樹種不可混雜在同一塊芯板中。
(2)芯板的要求:芯板厚度占細木工板總厚度的60%～80%,厚度要求一致。拼成芯板的杉木芯條,通常采用厚寬比為1∶1 5～2的木條比較適宜,而且芯條的厚度公差要求±0.2ｍｍ左右,以免膠拼后產生翹曲變形和板面不平。芯條必須經過干燥處理,其含水率為6%～12%。
(3) 芯條的制造:本項目采用收購杉木板方材或自己收購原木通過配置幾臺帶鋸機和截斷圓鋸機進行制材。收購或制材的杉木板方材先在板院內進行堆垛和自然干燥,干燥到木材含水率約為30%后,再送入木材干燥窯進行人工干燥。為節省能源和提高木材廢料的利用,人工干燥窯擬選用燃木屑的爐氣間接加熱木材干燥窯。窯干周期為5～6ｄ。
(4) 芯板的膠拼與刨(砂)光:杉木芯條拼成芯板有2種方法,一種是把芯條橫向側邊涂膠拼合成一定規格尺寸的芯板,然后再進行表面的刨光或砂光處理,使芯板厚度均勻一致。要求細木工芯板的厚度公差為±0.2ｍｍ,寬度上的彎曲度不能超過2ｍｍ,含水率在12%以下,無嚴重材質缺陷,以保證細木工板的質量。另一種是芯條不預先膠拼,直接排成芯板。芯板可采用機拼(拼板機)或手拼的膠拼工藝。
2 單板的干燥、整理與保存
(1) 內層單板(襯板1220ｍｍ):采用杉木或楊木的旋切單板,可以自設小型旋切機旋制杉木單板,也可外購楊木單板。不管是杉木單板,還是楊木單板,都必須按膠合板國家標準進行檢驗,含水率應小于14%,如果含水率太高,必須進行干燥。
(2) 面層單板(表背板2440ｍｍ):面層表背板一般采用外購形式,以便減少大幅面單板制造設備的投資。外購的柳桉單板或其他樹種的單板到廠以后,應按膠合板國家標準進行檢驗,含水率小于14%,如果含水率太高,也必須進行干燥。
(3) 單板干燥與整理:外購的柳桉或楊木單板送到工廠以后,要及時進行干燥,防止霉變。干燥后的單板含水率必須小于12%,單板厚度必須均勻,厚度公差為±0.1ｍｍ。經干燥后的單板,由剪切機剪切齊邊,再進行拼縫修補,最后整齊堆放。
3 板坯預熱壓
(1) 涂膠:目前,細木工板生產常用熱壓低毒脲醛樹脂膠(ＵＦ)或三聚氰胺改性脲醛樹脂膠(ＭＵＦ),涂膠設備為雙輥或四輥涂膠機(帶溝紋膠輥)。
(2) 配坯與預壓:配坯就是按對稱性原則、奇數層原則、紋理垂直原則將細木工芯板、內層單板、表背板組成板坯;預壓是將板坯堆成一定高度在冷壓機上先進行的短時間冷壓,待初步膠合平整后再進入熱壓機熱壓。在5層結構的杉木細木工板生產中,配坯與預壓主要有3種形式:一種是傳統工藝,即將經雙面涂膠的內層單板(第2、4層)與未涂膠的細木工芯板(第3層)和表背板(第1、5層)一起組坯,一次配板、一次預壓;第2種是新工藝,由于目前常用的表背板的厚度較薄、內層單板(尤其是楊木)翹曲變形較大或不平整,常將一張經單面涂膠的內層單板與未涂膠的表板或與背板先進行一次配板和預、熱壓,然后進行修補整理、再在內層單板(襯板)一側涂膠、與細木工芯板進行第2次配板和預壓;第3種也是新工藝,先將一張經單面涂膠的內層單板與未涂膠的細木工芯板先進行一次配板和預、熱壓,然后進行修補整理,再在內層單板(襯板)一側單面涂膠,并與表板或與背板進行第2次配板和預壓。上述3種方案,第1和第3種比較常用,但第3種方案的產品質量最能保證。
(3) 熱壓:經預壓機預壓后的細木工板的板坯須再經熱壓機熱壓。在熱壓時,每層壓板間隔中,一次只能壓一張板,所以一般采用多層熱壓機。使用脲醛樹脂膠時的熱壓工藝條件為:溫度100～110℃,壓力0 8～1.2ＭＰａ,熱壓時間8～12ｍｉｎ。
3、裁邊與砂光加工
(1) 鋸邊與砂光:熱壓后的板坯經裁邊機進行縱、橫向鋸邊后,再經寬帶砂光機對細木工板表面進行磨削加工,以保證細木工板的表面光潔、厚度均勻、板邊整齊和幅面規格。(2)檢驗分等與修補:砂光后的細木工板應進行檢驗、分等和修補,然后再按等級包裝入庫。
4 、生產設備
細木工板生產設備包括主要加工設備和輔助生產設備等。主要加工設備包括:帶鋸機、干燥窯、橫截鋸、雙面刨、多片鋸、拼板機、單板干燥機、剪板機、涂膠機、預壓機、熱壓機、縱橫鋸邊機、寬帶砂光機等。輔助生產設備有:調膠設備、修鋸機、磨鋸機、磨刀機、升降臺、軌道車、叉車、除塵設備系統、鍋爐等。目前,細木工板生產設備的制造廠家很多,本項目可立足于國內的設備廠家,按照“性能先進、質量可靠、使用方便、價格合理”的原則選購設備。
5 、結語
杉木細木工板研究和生產對于充分利用我國南方豐富的杉木資源,進一步進行工業深度加工,實現資源的就地加工的轉化和增值,培育和建設杉木地區的骨干企業,保證杉木產區經濟的持續穩定發展,提高山區與林區人民的經濟收入和生活水平,是一項十分重要的舉措。該項目采用國內較為先進的生產設備和成熟的工藝技術路線,已在浙江林區松陽縣建廠投產。