刨花板生产过程中经常出现表面粗刨花、斑纹、分层鼓泡、压痕、针孔、裂纹等表面质量缺陷,不仅影响板面外观,而且对刨花板贴面后的应用效果也会产生不良影响,通过对刨花板表面质量缺陷产生的原因进行综合分析,并经过大量实例验证,从制板工艺、设备性能及调整等角度方面提出消除刨花板板面质量缺陷的解决措施,为刨花板生产企业高效处理生产过程中出现的质量缺陷、稳定刨花板质量提供参考,提升生产企业的市场竞争力。
刨花板表面质量优劣直接影响刨花板产品的实用性和美观性。刨花板作为主流人造板材,因其性价比高、环保性好、资源利用率高等特点,广泛应用于家具制造、装饰装修、建筑及包装等领域,随着市场对刨花板质量要求不断提高,刨花板表面质量逐渐成为市场关注的焦点。
在刨花板实际生产过程中,经常出现一些表面质量缺陷,不仅影响板面外观,而且对刨花板贴面后的应用效果也会产生不良影响。因此,分析刨花板表面质量缺陷,找出产生缺陷的根源,提出有效措施来改善表面质量,成为提升刨花板产品整体性能的关键。常见表面质量缺陷主要有表面粗刨花、斑纹、分层鼓泡、压痕、针孔、裂纹等,笔者将从刨花板生产工艺、设备调整等方面对上述质量缺陷逐项分析,并提出解决措施。
表面粗刨花
合格刨花板的表层刨花大小及比例适中,表面细腻光滑。如果表层混入粗刨花或部分较粗刨花,砂光后的成品板表面就会露出较大的刨花颗粒,呈现不均匀分布状态,造成刨花板局部表面粗糙且不光滑,影响后期的贴面效果,这种现象即所谓的“表面粗刨花”,如图1所示。产生表面粗刨花的因素较多,主要来源于以下几个方面。
1.1 筛分工段
刨花筛将干燥后的刨花按形态大小进行分离。表层筛网的网孔尺寸过大,或生产过程中筛网出现局部破损,或刨花筛网层间不密封,或筛网局部网孔堵塞,则较大刨花就会混入表层料。含有较大刨花的表层料进入下一道工序铺装时,就容易产生表面粗刨花的质量缺陷。
解决措施,一是应根据原料特性、刨花形态的实际情况,结合生产工艺的实际需求,配置合理的筛网网孔规格,以保证刨花筛分值的稳定;二是设备运行期间,需定期检查维护,清理网孔以防堵料,及时更换破损筛网,减少窜料情况的发生。
1.2 铺装工段
控制表芯层刨花比例。刨花铺装过程中,表芯刨花比例应严格按生产工艺要求控制,保证表层刨花能够覆盖芯层大刨花,避免出现透底现象;同时,从刨花制备工段控制其中的细料量,避免砂光后(去除预固化层)较粗刨花露出表面。通常情况下,表芯刨花比例随板厚增大而减小,板厚增大,表层刨花比例可适当减少。实际生产中,在保证刨花板表面质量前提下,尽量不增加表层刨花量,表层刨花过多,既增加刨花制备和胶黏剂的成本,又影响刨花板的物理力学性能。
控制刨花与空气的混合浓度比。对于当前市场主流的气流铺装机而言,刨花与空气的混合浓度比直接影响铺装效果。大量试验证明,铺装板坯平整度随着混合浓度比增加而降低,铺装板坯表面细腻度随着混合浓度比增加而提高,混合浓度比对平整度和细腻度作用相反。也就是说,当铺装刨花下料量稳定后,若风量过小,则刨花吹不散,铺装表面就会不平整;反之,若风量过大,表层细料易被负压风抽走,铺装表面就会比较粗糙。在这两种情况下生产的刨花板,砂光后板面都容易露出粗刨花。因此,为了防止出现表面粗刨花缺陷,应合理设置刨花与空气的混合浓度比,兼顾表面平整度和细腻度,实现最佳铺装表面质量。
控制铺装的密封。气流铺装机的刨花下料端通常设有多道筛网和钻石辊组,用于较粗刨花的阻隔和精细铺装。筛网破损或网孔过大,较粗刨花会穿越筛网,产生板面粗刨花[1];钻石辊端面与两侧壁板间隙过大,较粗刨花可能直接掉落在板坯表面,形成边部粗刨花。因此,一是要选择合适规格的网孔,定期检查筛网;二是合理调整钻石辊端面与密封板之间的间隙,密封板磨损到一定程度需及时更换。
1.3 砂光工段
即使是合格的刨花铺装结构,砂光工艺参数调整不当,也会出现表面粗刨花缺陷。众所周知,刨花板表层呈渐变结构,越接近表面刨花越细腻,砂光量应控制在允许范围内,以18 mm板厚为例,单面砂光量通常取≤0.3 mm。砂光量过大,单面或单侧或局部区域偏砂,都可能导致较粗刨花暴露在表面,出现表面粗刨花现象。因此,应合理选择砂光工艺参数,正确调整砂光机各运动辊和导板的相对位置,严格控制刨花板上下表面的砂光量,定期检查砂辊及砂带的磨损情况,避免因过度砂光,造成表面细腻层被去除,露出内部的粗刨花。
1.4 其他因素
铺装板坯边部刨花回收、清洁等过程中,因风速较高会吸走部分表层料,导致板坯边部细料不足,砂光后两侧表面会露出粗刨花。因此,要适当调整边部刨花回收和清洁的风速大小,同时控制风管与板坯边部之间的距离,防止边部刨花被抽走。
铺装板坯输送过程中,成型皮带、运输皮带、压机钢带之间的接缝处会有刨花脱落,其中包含一些表层细料[2]。细料脱落处,砂光后表面也会露出粗刨花。应从胶黏剂和预压等环节,适当提高施胶刨花初黏性,减少接缝处宽度及落差,尽量减少细刨花脱落。
表面斑纹
合格刨花板砂光后,板面应平整光滑、颜色均匀一致。若局部区域出现黑斑、胶斑、粉尘斑、乌云斑等表面质量缺陷,不仅影响刨花板贴面后的外观质量,而且对贴面材料的附着效果会产生不利影响,如图2所示。这些表面质量缺陷,通常与刨花原料质量、工段(筛选、铺装、砂光)生产工艺以及设备运行状况等因素有关。
2.1 表面黑斑
速生杨树、桉树、松树等木材,因具有生长迅速、材质均匀、加工性能良好等特点,被广泛应用于刨花板生产中。但这些刨花原料中含有较多树皮,筛分时若没有完全被筛净,经铺装热压,有树皮的区域就会产生板面色差和黑斑,经砂光后会留有难以去除的斑纹。
通过控制刨花中的树皮含量,可以有效减少表面黑斑的产生。因此,应根据生产工艺实际情况,在刨片前、干燥后以及筛选段等刨花制备的多个阶段设置树皮筛除功能,并合理选择树皮筛除设备和合适的筛网网孔规格,以筛除绝大部分树皮,降低刨花中的树皮含量。
2.2 胶斑
表层刨花因受干燥后含水率过高或施胶不均等因素影响,会产生胶团;拌胶、输送和铺装等环节的设备因局部刨花流通不畅,会有残留刨花形成胶块,并混入到表层刨花。铺装时,胶团和胶块与合格刨花混合铺装在板坯表面,经热压后在刨花板表面形成胶斑。
通过优化施胶工艺和胶黏剂配方,保证胶黏剂均匀分布在刨花中,避免局部区域胶黏剂过多,刨花粘连形成胶团;控制干燥后刨花的含水率在2%~3%,控制表层刨花的施胶量,保证施胶后表层刨花含水率控制在合理范围之内;定期清理拌胶设备、施胶刨花输送设备及铺装机,减少刨花在设备内部的滞留量,从而减少胶斑的产生。
2.3 粉尘斑
施胶后的表层刨花含水率较高,施胶量过大,铺装箱内腔材料附着力较强,铺装箱局部负压不够,较细刨花就容易黏附在铺装机内壁和振动筛网等位置,长期不清理会结团、固化,直至脱落掉在板坯表面,经热压后形成粉尘斑。
控制刨花含水率、施胶量等工艺参数,防止因表层施胶刨花初黏性过大吸附在铺装室内壁;选择光滑的内壁材料,定期清理铺装箱,合理利用振动源(振动电机、气动振动器等)定时振动箱体内壁,合理控制铺装箱内的负压值,减轻细刨花在壁板上的黏附程度;根据生产实际情况,合理调整铺装设备,例如表层铺装机的钻石辊与废料螺旋/皮带之间的间隙调整,将刨花团排出机外。
2.4 乌云斑
受气流铺装机负压向后抽吸和成型皮带向前输送的双重作用,少量细小树皮刨花处于暂时平衡状态,回旋在接近下表的区域,并且因吸附原因会回旋成球且越滚越大,当达到一定重量时,回旋球失去平衡,掉入下表刨花跟随成型皮带向前输送,经热压之后,板面会呈现类似于乌云的斑块,俗称乌云斑。
从刨花制备入手,减少细小树皮的含量,从源头控制乌云斑产生的可能性;通过增加可以避免细小刨花回旋的破风装置、优化铺装风量参数、调整局部风速等方式,打破负压气流和皮带输送的平衡,避免铺装过程中回旋球的产生。
表面鼓泡分层
刨花板表面局部有鼓泡,手摸有凸起感,严重时表层与芯层发生分离,如图3所示。此类表面质量缺陷,直接导致板材使用价值降低。鼓泡通常发生在表芯层结合处,与刨花干燥含水率过高、施胶量不均匀、热压工艺控制不佳等因素有关。
3.1 刨花含水率影响
表、芯层刨花含水率过高,热压时板坯内部会产生大量蒸汽,如果不能在热压周期内及时排出,就会导致刨花板内部蒸汽压力过高,当蒸汽压力高于正常的胶合强度时,就会出现鼓泡,严重时出现分层。
一方面,应合理控制施胶后的刨花含水率,可有效避免热压过程中产生过多蒸汽,从而减少鼓泡甚至分层的风险,通常表层刨花含水率控制在10%左右,芯层刨花含水率控制在6.5%左右;另一方面,在出现鼓泡分层时,适当降低压机速度以延长排气时间,或提高压机速度以减少蒸发量,也可有效消除鼓泡质量缺陷的产生。
3.2 胶黏剂影响
胶黏剂的性能和用量对于是否产生分层鼓泡有决定性作用。一是若胶黏剂活性较差,固化时间短,进入压机前,胶黏剂提前固化,热压之后表面容易鼓泡分层,因此应合理调整胶黏剂配方,特别是物质的量比和固化剂浓度;二是胶黏剂用量过少,即使胶黏剂完全固化,也会因胶合强度低于蒸汽压力而产生分层或鼓泡,可以先降低压机速度,并及时增加表胶量;三是施胶不均匀,导致板坯内部黏合程度不均匀,表层局部区域胶合强度较低,从而出现鼓泡分层,应从调控胶系统及拌胶机入手,提升施胶的均匀性。
3.3 热压工艺影响
热压工艺对刨花板的成型至关重要。热压速度过快,热压温度或热压压力过低,都会导致板内胶合强度降低,由此产生分层缺陷;热压速度过慢,热压温度或热压压力过高,都会导致板内蒸汽压力增大,由此产生鼓泡缺陷。
合理调整热压周期、热压压力和热压温度,确保热压工艺参数适配刨花板的实际需求,避免因板内胶合强度降低,或板内蒸汽压力过大,引发鼓泡分层的质量缺陷。
表面压痕
刨花板砂光后的表面应是平整光滑,触感良好,但受生产工艺调整及设备运行状态等因素影响,导致表面产生压痕,如图4所示,按压痕形状分线状压痕和凹坑状压痕2种。
4.1 表面凹坑状压痕
铺装成型带、预压机网带、压机钢带等板坯输送带,其表面粘有刨花胶团、较粗颗粒等异物,与板坯表面直接接触后,表层局部区域被挤压形成凹陷印痕,经热压砂光后无法消除,通常称表面凹坑状压痕。
在生产过程中应定期清理铺装成型带、预压机网带、压机钢带等输送带表面,防止刨花和其他杂物粘附成团,挤压板坯表面;定期维护输送带清洁毛刷,清理毛刷粘附的刨花和胶团,保证输送带表面清洁;压机钢带可适量使用钢带脱模剂,使钢带表面光滑清洁,减少粘料。
4.2 表面线状压痕
表面线状压痕又可分为纵向线状压痕和横向线状压痕两种。后处理工段的压轮、平台和输送滚轮等,可能会损伤未完全固化的刨花板,砂锯线在上垛、推板、输送、砂光、锯切、堆垛等工作过程中,也可能损伤板面,从而在成品板面产生纵向线状压痕;在某些情况下,如预压机网带因接头处过厚、砂光机各辊筒位置调整不当、锯切转运中横向移动面有异物等,板面就会产生横向线状压痕。因此,应从异物去除、设备清理和调整等多方面采取措施,消除产生表面线状压痕因素。
表面针孔
刨花板表面局部出现细小的凹陷孔洞,类似于针眼,如图5所示。表面针孔通常是由于原材料质量、施胶不均和铺装效果不佳等因素导致的。
5.1 刨花原材料质量
含有较多砂石的木片经刨切、筛分处理后,仍有细小颗粒状的砂石混在表层刨花中,当其铺装在接近板坯表面的砂光区时,在砂光过程中砂带砂粒会把细小的砂石拔出,形成针孔。应严格筛选刨花原料,尽量使用质量好、纯净度高的木质材料,发挥气流分选机重物分选功能,将细小砂粒从表层刨花中充分剔除出去,从源头避免针孔质量缺陷的产生。
5.2 施胶均匀性
施胶量不足或未接触到胶黏剂的表层刨花,当其铺装在接近板坯表面的砂光区时,因其胶结强度不足,砂光过程中砂带砂粒会把细小的刨花拔出,形成针孔。合理调整表层刨花施胶量,通过优化喷胶的雾化效果提高刨花与胶黏剂的接触面积,从而提高刨花与胶黏剂的结合力。
5.3 铺装方式
机械铺装机按刨花粗细分离刨花,细小颗粒状的砂石会铺装在接近板坯表面的砂光区,形成针孔;气流铺装机运用气流沉降原理,可以把细小刨花更充分分离出来,铺装到板坯表面,而细小砂粒则因密度较大,铺装在未触及砂光区的次表层,从而减少针孔质量缺陷的发生。因此,从消除针孔角度看,应优先采用气流铺装方式。
表面裂纹
刨花板表面有时会产生长短不一的裂纹,如图6所示,主要与刨花状态、生产工艺、设备维护和存放环境等因素相关。
6.1 铺装刨花状态
待铺装刨花的状态直接影响板坯初强度。刨花形态差,或刨花含水率、施胶量过低,或施胶不均匀,都会导致板坯内部应力分布不均,进而产生表面裂纹。因此,应按生产工艺要求严格控制刨花形态、含水率和施胶量。
6.2 生产工艺
热压速度、热压压力和热压温度等工艺参数,对刨花板的内部结合程度有重要影响,若控制不当,容易在局部区域形成应力集中,从而引起表面裂纹。合理控制热压机的速度、温度、压力等关键工艺参数,提高刨花板的内部结合力,避免因温度和压力控制不当造成的内部结构损伤。
6.3 设备状态
板坯输送设备的运行状态会影响到刨花板的整体质量,例如铺装成型带、预压机网带、压机钢带等输送带表面不平整,导致表面产生压痕,进而在压痕处形成裂纹;预压机压力过低,板坯的密实程度和强度不够,伸缩鼻与钢带落差过大,板坯就容易撕裂。应定期检查和维护运输设备,及时解决可能影响刨花板质量的设备问题。
6.4 存放环境
砂光后的刨花板存放环境的湿度变化较大,刨花会因吸湿膨胀或失水收缩,导致表面裂纹。因此刨花板的储存要选择湿度稳定的环境,减少因湿度膨胀或失水收缩,避免产生表面裂纹的风险。
结论
市场对刨花板的质量要求涵盖了多个方面,不仅关注刨花板整体美观性,而且强调其在不同应用领域中的性能表现和应用效果,所以刨花板的表面质量直接影响产品的市场竞争力和消费者的使用体验。刨花板制造商在生产过程中,要持续不断优化制板工艺,严格控制刨花板质量,针对刨花板出现的一些表面缺陷,深入分析产生原因,采取针对性的解决措施,有效改善刨花板的表面质量,提高贴面效果,增强产品的市场竞争力,以满足市场对刨花板更高质量的要求。
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