家具制造工艺及应用
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4 板式家具概述

4.1 板式家具的材料

板式家具,指以人造板为基材,以板件为主体,采用五金连接件或圆棒榫连接装配而成的平板类家具,常用的有胶合板、细木工板、中密度纤维板、刨花板等。人造板具有许多优点,如质地均匀、结构稳定性好、不易变形;表面质量较好,易装饰处理;有较好的物理力学强度,有良好的握钉力及胶合性能,有良好的封边性能、加工性能;幅面大,可按需要加工生产,自动化高效生产,可以做到高产量;节约木材,便于搬运、便于质量监控等。

4.1.1 人造板

(1)胶合板

胶合板是原木经过旋切或刨切成单板,再按相邻层纤维方向相垂直的原则组成奇数层板坯,涂胶热压而制成的人造板,如图4-1。

图4-1 胶合板

为了尽量改善天然木材各向异性的特性,使胶合板特性均匀、形状稳定,一般胶合板在结构上都要遵守两个基本原则:一是对称,二是相邻层单板纤维互相垂直。对称原则就是要求胶合板对称中心平面两侧的单板无论木材性质、单板厚度、层数、纤维方向、含水率等,都应该互相对称。在同一张胶合板中,可以使用单一树种和厚度的单板,也可以使用不同树种和厚度的单板;但对称中心平面两侧任何两层互相对称的单板树种和厚度要一样。所以,胶合板通常都做成三层、五层、七层等奇数层。

胶合板主要有以下特点:板材面积大,容易加工。胶合板厚度小,但强度、硬度较高,耐冲击性、耐久性较好,垂直于板面的握钉力较高。板面平整,收缩性小,避免了实木那种翘曲、开裂等缺陷。

因此,在家具中,胶合板常被制作成大面积的部件,如柜类家具的门板、面板、背板、旁板、顶板、椅子座面、屉底等。对胶合板表面进行饰面加工,还可制成各种装饰胶合板,比如在其表面贴上刨切薄木、纸、塑料、金属及其他饰面材料。用刨切榉木薄木、柚木薄木做饰面的胶合板,可代替珍贵木材应用于中高级家具部件上。单板也可以与钢、锌、铝等金属片材覆合,从而使其强度、刚度、表面硬度都有所提高,常用于汽车和飞机等产品。

(2)细木工板

细木工板是由木芯和上下两层单板(上下各两层)胶合而成的夹心板,细木工板的两面胶粘单板的总厚度不得小于3mm,如图4-2。木芯通常是利用边角料作为原料,加工成一定规格的木条,由拼板机拼接而成,拼接后的木板两面各覆盖两层单板,再经冷、热压机胶压后制成。由于细木工板是特殊的胶合板,所以在生产工艺中也要同时遵循对称原则,以避免板材翘曲变形。

图4-2 细木工板

细木工板主要有以下特点:能够充分利用短小料,成本低,板件质量优良。由于它的芯板是小实木条拼成的,两面覆单板,所以它也常作为结构材料,不易翘曲变形,保证了产品的强度。细木工板与实木拼板相比,其结构稳定、不易变形、幅面大、板面美观、力学性能好,并节约了优质木材。与相应厚度的胶合板相比,其耗胶量少,成本低。与刨花板相比,它具有美丽的天然花纹、质轻、握钉性好,易于加工。

因此,它广泛应用于家具制作、缝纫机台板制作和建筑装修行业,如门窗、门套、隔断、假墙、暖气罩、窗帘盒等。

(3)中密度纤维板

中密度纤维板是以木质纤维(如小径原木、加工剩余物、板皮等)或其他植物纤维为原料,经切片、蒸煮、纤维分离、干燥后施加脲醛树脂或其他合成树脂,在加热加压条件下压制而成的一种板材,也可加入其他合适的添加剂以改善板材特性,如图4-3。其密度一般在500~880kg/m3,厚度一般为2~30mm。

图4-3 中密度纤维板

中纤板可按厚度、特性、适用条件或适用范围分类。按适用条件可分为三类:室内型板,指不具有短期经受水浸渍或高湿度作用的中纤板;防潮型板,指具有短期经受冷水浸渍或高湿度作用的中纤板,适合于室内厨房、卫生间等环境使用;室外型板,指具有经受气候条件的老化作用、水浸泡或在通风场所经受水蒸气的湿热作用的中纤板。

中纤板主要有以下特点:幅面大,加工性能好,利用率高。板材内部构造均匀,性能较好。其抗弯强度为刨花板的两倍,平面抗拉强度、冲击强度、抗吸湿膨胀性均优于刨花板。板面平整光滑,便于用薄木、薄装饰纸等材料进行饰面装饰;板边密实坚固,可直接进行涂饰。中纤板兼具原木和胶合板的优点,机械加工性能和装配性能良好,特别适合锯截、开榫、钻孔、开槽、镂铣成型和磨光等机械加工,对刀具的磨损小,与其他材料的黏接力强,用木螺钉、圆钉接合的强度高。无节疤、腐朽、虫眼等木材的缺陷。原料来源广,制造成本低。

中纤板可用于家具、建筑制品、室内装修、车船隔板以及音响器材等。

(4)刨花板

刨花板又叫微粒板、颗粒板、蔗渣板、碎料板,它是由木材或其他木质纤维素材料(如加工剩余物、小径材、树枝材)制成的碎料,施加胶黏剂后,在热压的作用下胶合成的人造板,如图4-4。刨花板按产品分低密度(0.25~0.45g/cm2)、中密度(0.45~0.6g/cm2)、高密度(0.6~1.3g/cm2)3种,但通常生产的多是密度为0.6~0.7g/cm2的刨花板。

图4-4 刨花板

刨花板的分类方法很多:根据用途,可分为A类刨花板(即家具、室内装修等一般用途的刨花板)和B类刨花板(即非结构建筑用刨花板);根据刨花板结构,可分为单层结构刨花板、三层结构刨花板、渐变结构刨花板、定向刨花板、华夫刨花板和模压刨花板;根据刨花板的表面是否经过加工处理,可分为磨光刨花板、未磨光刨花板、浸渍纸饰面刨花板、装饰层压板饰面刨花板、单板饰面刨花板、表面涂饰刨花板和PVC饰面刨花板等;根据刨花板所使用的原料,可分为木材刨花板、甘蔗渣刨花板、亚麻屑刨花板、棉秆刨花板、竹材刨花板、水泥刨花板和石膏刨花板;根据刨花板的制造方法,可分为平压刨花板和挤压刨花板。

刨花板主要有以下特点:有良好的吸音和隔音性能;绝热、吸声;内部为交叉错落结构的颗粒状,各部方向的性能基本相同,横向承重力好;表面平整、纹理美观、质地均匀、耐污染、耐老化、可进行各种贴面;在生产过程中,用胶量较少,环保系数相对较高;可按需加工成相应厚度及大幅面的板材,裁板方便;但在裁板时容易造成暴齿的现象,所以部分工艺对加工设备要求较高;板件不需干燥,可直接使用;易加工,成本低,运输保存方便;内部为颗粒状结构,不易于铣型;边部毛糙,易吸湿变形,甚至导致边部刨花脱落,影响加工质量;握钉力较低,紧固件不宜多次拆卸;密度通常高于木材,一般较笨重。

因此,刨花板广泛应用于家具、音响设备、建筑装修、火车及汽车车厢等处。

(5)覆面板

覆面板是指将覆面材料和芯层材料胶压制成所需幅面的一种人造板材,通常利用胶合板、细木工板、中纤板、刨花板等板材。根据不同的基材,覆面板分为实心和空心两种。

实心覆面板,简称饰面板,以刨花板、中纤板、细木工板为芯材,在其表面贴薄木、塑料等。为保证覆面板平整不变形,要求基材两面同时进行覆贴,并达到对称平衡。

空心覆面板,简称空心板,一般将木材、刨花板和中纤板制成板条,制作成芯层边框,两面用胶合板或薄型中纤板、刨花板等覆面材料胶合而成。为保证板面平整,具有足够的强度,边框中间需加空心填料,填料可分为方格状、蜂窝状、格条状等多种,如图4-5所示。

图4-5 填料不同的空心板

覆面板主要有以下特点:实心覆面板具有较高的强度、不易变形等特点,饰面效果容易调整,因此广泛用于家具制造及建筑行业。空心覆面板的特点有:质量轻、省料,幅面大,尺寸形状稳定性好,有较好的隔音效果和一定强度。可作为家具的柜门、顶板、旁板及活动房屋的屋面板、墙壁板等。但表面抗压强度较低,故常用于制作立面部件。

4.1.2 贴面与封边材料

贴面材料是指对人造板表面进行二次加工,改善外观质量甚至性能的材料。贴面材料的种类很多,常用的有以下几种:

(1)薄木

薄木是指厚度被制成0.1~3mm的天然木材,包括天然薄木、人造薄木、集成薄木、染色薄木、复合薄木。薄木贴面可以让家具具有实木般的表面纹理,同时又能保持板式家具的简洁,由于薄木切割和保持纹理均匀比较麻烦,因此成本较高。

按厚度分:一般将厚度小于0.2mm的称为微薄木;大于0.2mm的称为普通薄木;其中厚度在0.2~0.5mm之间的称为薄型薄木。装饰用薄木厚度一般在0.1~1mm之间。

按制造方法分:①旋切薄木,又称为单板,是用旋切方法得到的。其厚度范围一般为0.5~1mm,其纹理为弦向,表面裂纹较大。②刨切薄木,是用刨切方法得到的。其花纹通直,适于拼成各种图案,厚度一般为0.2~0.25mm,刨制时一般要求多出径向薄木,少出弦向薄木。③锯切薄木,是用锯切方法得到的。薄木表面无裂纹,但锯路损失较大,因此很少采用。

(2)塑料薄膜

塑料薄膜是一种热塑性塑料薄膜,比如聚氯乙烯薄膜、聚丙烯薄膜等。聚氯乙烯薄膜用作家具的贴面材料,可制造模拟木纹,它表面无色差,没有木材虫眼等缺陷。随着聚氯乙烯薄膜的生产技术和贴面工艺的发展,加入凹版印刷、表面压纹等技术,可获得色调柔和、富有立体感的装饰表面,能与天然木材媲美。用聚氯乙烯薄膜还可以采用真空覆塑加工技术对经雕刻、铣型的异型表面进行覆贴,工艺效果较好。聚丙烯薄膜具有耐酸碱、耐水、耐热等性能,高级印刷时可见清晰的浮雕纹理以及嵌进纹理的彩墨,立体感较强。

(3)装饰层积板

装饰层积板是用多种专用纸张经过化学处理后,用高温高压制成的热固性片材,俗称防火板。根据不同的用途,其板材厚度规格较多,通用产品厚度一般在0.6~2.0mm范围内。板面具有各种木纹或图案,光亮平整,色泽鲜艳美观,同时具有较好的耐磨、耐热、耐寒、防火等物理性能;质地坚硬,使用寿命长,表面极易清洗,是一种良好的装饰材料。许多高级房舍的墙壁、屋顶,制作讲究的柜、橱、桌、床,精密仪器的工作台,实验室的实验台、电视机、收音机以及其他广播电讯设备的外壳,大都采用这种新型的装饰板。

(4)印刷装饰纸

印刷装饰纸是印刷有木纹或其他图案的、没有浸渍树脂的纸,用于直接覆贴在基材上,然后再用涂料涂饰表面。可以附在曲面和倒角上,保证家具的整体效果,漆面亮滑,成本低、装饰性能良好。但重复印木纹比较单调,没有立体感,容易损坏起皮,耐磨性不佳。

(5)浸渍胶膜纸

浸渍胶膜纸以浸渍纸为饰面材料,再以刨花板、纤维板等人造板为基材,加工成浸渍胶膜纸饰面人造板。浸渍胶膜纸饰面人造板与实木锯材相比,其原材料要求低、来源广,木材利用率高,产品规格多,加工性能好;表面装饰多样化;表面具有耐磨、耐热、耐水、耐化学污染以及表面光滑易清洗等优良性能。已广泛用于家具制造、车船内部的立面装饰、室内装饰装修等领域中,其中家具制造应用最多,包括办公家具和家庭用家具,如办公桌、书架、餐桌、橱柜、衣柜、隔断等。

(6)其他饰面材料

饰面材料较多,还可用预涂饰装饰纸、纺织品、金属薄板、竹材等进行贴面。

(7)封边材料

家具封边可对家具板材的断面进行保护、装饰、美化,它可以使一件家具显现木纹清晰、色彩缤纷的整体效果。封边材料应与贴面材料协调一致,以上这些贴面材料基本上都可以用于封边。封边材料一般都预先制成条状或做成卷材,背面预先带胶或不带胶。目前,最常用的是PVC封边条、三聚氰胺封边条。

PVC封边条主要适用于密度板、细木工板、胶合板的封边。使用时,可采取手工粘贴或机械粘贴的方法来完成,但以机械粘贴为主,可以提高工作效率。粘贴PVC封边条的胶合剂为万能胶和热熔胶、白乳胶,但以热熔胶为好。粘贴中通过机械嵌锁、物理引力、化学键的作用使PVC封边条牢固地粘附于木板表面,因此粘贴时对基材边廓的平直度要求很高,一般公差不得大于0.1mm,板材温度和粘贴工作的环境温度应在18℃为宜。热熔胶的固化时间一般为30min,但选用低温胶或高温胶要根据封边条的厚度来定。

三聚氰胺封边条的适用范围与PVC封边条相似,但最适用于防火板封边。手工、机械封边都行;对热熔胶、万能胶、白乳胶等胶合剂的要求也不高;三聚氰胺封边条对热熔胶、万能胶的渗透性比PVC强,与板材粘贴时要减少胶量涂层。机械封边时,机械涂胶的运行速度为30~50m/min,胶层涂布均匀,网纹清晰,这样既可以保证粘贴质量,又可提高工作效率。

另外,目前还大量用塑料、合金等材料制成T形、L形、半圆形等各种形状的封边条,使用时直接嵌在板件侧边。