张 婷 申黎明 Zhang Ting & Shen Liming

(南京林业大学家具与工业设计学院，江苏南京 210037）

基于秸秆板的板木家具关键制造工艺研究

张 婷 申黎明 Zhang Ting & Shen Liming

(南京林业大学家具与工业设计学院，江苏南京 210037）

本文分析了秸秆板的板件性能和加工性能，同时总结了基于秸秆板的板木家具的生产工艺流程和所需的工艺设备。在此基础上，具体研究了秸秆板表面贴面、表面涂饰和零部件接合的制造工艺，并分析了这三种工艺的影响因素，最终总结了秸秆板表面胶贴木质贴面材时的贴面工艺、秸秆板表面硝基底漆和聚氨酯色漆涂饰的工艺和秸秆板零部件之间的接合工艺。

表面贴面；表面涂饰；零部件接合

基于秸秆板的板木家具，主要指的是采用实木制作家具的框架或主要受力构件，用秸秆板制作其他非受力及展示部位，如家具的侧板、底、顶、隔板等，并通过贴面或表面涂饰等工艺使其在外观上能体现实木家具韵味的一类家具。秸秆板板木家具的最大特点在于无甲醛释放量，属于绿色环保家具[1]。除此之外，用秸秆人造板替代传统木质人造板，不仅节约了木材资源，而且也改善了因焚烧麦秸秆而带来的环境污染问题，符合现代普遍提倡的低碳生活理念。

1 秸秆板材料的主要特性和加工性能

1.1 秸秆板材料的主要特性

麦秸刨花板（PB）和麦秸密度板（MDF）的生产均采用异氰酸酯树脂胶作为胶黏剂，其各项物理性能与木材密度板、刨花板相比，能达到一级标准。秸秆板最大的优点是不含游离甲醛，此外，秸秆板比普通刨花板加工性能好，加工性能上接近木材密度板。总的来说，秸秆板的特性可以概括为：体积小，强度高，刚性、抗震性能好，而且还有良好的保温、隔热、隔音效果以及防火性能,其具体物理性能如下表1所示。

表1 麦秸人造板的物理力学性能[2]

1.2 秸秆板的加工性能

秸秆板板木家具在制造过程中，家具零部件的加工主要涉及到锯、铣、磨、钻四种加工方式，这些加工工艺的优劣将直接影响后续表面装饰、胶合、贴面、封边等工艺质量。综合秸秆板的机加工工艺，可以从锯解、砂光和钻孔三点来说明秸秆板的加工性能[3]。

首先，秸秆板经过锯解后，其表面粗糙度和轮廓大高度分别能达到4.4、79.3微米，远低于锯解后的刨花板，所以，秸秆板能够进行板边型面加工，而且锯解性能良好。其次，砂光过后的麦秸秆与刨花板的表面粗糙度虽然均有所下降，但砂光后的秸秆板表面粗糙程度依然比刨花板高出17.6%，因此为了达到满意的加工效果，秸秆板需要在进行后续工序之前进行充分砂光，并且进行表面贴面与涂饰工艺是非常有必要的。秸秆板钻孔加工性能表现为：经过钻孔后的秸秆板，钻孔内表面粗糙度和轮廓最大高度为5微米和3微米，优于刨花板，且板面孔径偏差明显比板边孔径偏差小，在垂直于板件纤维方向钻孔，比在平行于板件纤维方向钻孔，能获得更强的握钉力[4]。

2 秸秆板板木家具生产工艺流程及主要设备

秸秆板板木家具的生产工艺流程与普通板木家具大致相同，均为：选材-备料-机械加工-涂装-成品五个步骤。秸秆板作为基材之一，其生产流程大致包括：裁板、砂光、贴面、封边、成型、钻孔、涂饰七大工艺；实木料作为另一大基材，其生产流程大致包括：截料、铣削、刨削、成型、钻孔、砂光、雕刻、涂饰等工艺。秸秆板板木家具制造主要设备有：推台锯、带锯机、木工镂铣机、压刨、冷压机、热压机、拼板机等，其型号和性能参数如下表所示。除此之外，还需万能锯、木工车床、多轴钻、立卧钻、台钻、拼缝机、单板剪切机、宽带砂光机、电脑裁板机、曲直线封边机等设备，具体如表2所示。

表2 秸秆板板木家具主要生产设备

3 秸秆板板木家具关键制造工艺

3.1 秸秆板家具板件表面贴面技术[5]

目前秸秆板家具常用的饰面材料以木质饰面材为主，如白橡、水曲柳和中密度薄板，其他材料主要包括聚氯乙烯（PVC）塑料薄膜等，所需的设备有冷压机和热压机，如下图1、图2所示。秸秆板表面贴面的工艺流程大致可以归纳为：基材砂光→薄木拼接→涂胶→组坯→陈放→冷压/热压→静置→边部处理，八个步骤。具体来讲，基材砂光时，需用180#砂纸从左往右，手动砂光4遍，涂胶量以100g/m☒为宜，板件表面需均匀布胶，组坯后到加压胶贴前需陈放30min，目的是使胶液浸润和水分散失，以提高胶合强度，胶压方式可以选择冷压或者热压，具体胶压参数如表3所示。胶压后需检查薄木胶贴质量，并放置7d，一方面使胶粘剂充分固化，另一方面需要消散板件内部的应力，增加稳定性。

图1 MH525冷压机

图2 QIULIN热压机

影响秸秆板表面贴面效果的因素有很多，比如热压工艺（压力、温度、时间）、秸秆板密度、饰面材料、陈化时间、陈放时间等。就热压工艺而言，其中压力对贴面效果的影响最大，其次是时间，温度对贴面效果的影响最小。当压力适中时，就会增加胶黏剂与秸秆板的接触面积，同时能使胶液渗透到板件内部，提高胶合强度；当压力过小，胶黏剂只能停留在板件表面；当压力过大，秸秆板被过分压缩，胶液难以渗透进密实的秸秆碎料中，不能提高胶合强度。当热压时间适中时，胶黏剂充分渗透进板件并形成胶钉，明显改善胶合强度；当热压时间过短时，胶黏剂没有足够的时间产生胶接力；当热压时间过长，胶层分子量过大，胶接界面破坏，胶合强度降低。热压温度对贴面效果的影响最小，一般控制在90-100℃为宜，温度过高，胶合强度也会下降。

3.2 秸秆板家具表面涂饰技术

秸秆板家具表面涂饰的涂料品种主要有三类：硝基色漆、聚氨酯色漆和不饱和聚酯色漆。秸秆板表面涂饰硝基底漆工艺流程为：

打磨基材→ 配制底漆→ 刷涂底漆→常温干燥→打磨→二遍底漆→静置

秸秆板表面涂饰聚氨酯色漆工艺流程：

打磨基材→ 刮涂腻子→常温干燥→砂磨腻子层→ 砂磨基材→配制涂料→刷涂色漆→常温干燥→砂纸砂磨→二遍色漆→静置

具体来讲，由于基材含有蜡质层，所以表面比较光滑，在对板件进行底漆涂饰前需要进行充分打磨。腻子以石膏粉与聚氨酯漆按质量比3：1进行配置，其中聚氨酯漆按质量比色漆：固化剂=1：1的比例配制。刮腻子之前需要将基材表面木毛、灰尘等清除，砂纸打磨后，可用嵌刀少量刮涂，从左往右，要求腻子层刮涂厚度均匀，表面光洁平整，待腻子干燥后可用360#砂纸打磨并再次刮涂腻子。待腻子层做好后，再进行底漆或色漆的涂饰，为了获得理想的涂饰效果，底漆和色漆分别需要做两遍，并进行充分打磨。在二遍底漆和色漆完毕后，需要在恒温恒湿状态下（温度22℃、湿度60%～7 0%）静置7天以上才能投放到下个工序。

影响秸秆板表面涂饰效果的因素有很多，比如基材种类、打磨次数、刮涂腻子的遍数、底漆遍数、色漆遍数、漆膜厚度等。具体来讲，基材种类对秸秆板表面涂饰效果的影响主要体现在基材密度上。高密度的基材，表面粗糙度小，表面越光滑，无水乙醇的流动性越好，漆膜附着力越好，而且漆膜光泽度越好。密度高的基材，经打磨后，能明显减少基材表面的蜡质层，使活性层显露，降低表面吸收性，有利于涂料的流平，减少涂料的使用量；另外基材密度越高，基材孔隙率就越小，涂层越致密。增加打磨次数以及刮涂腻子的遍数、底漆、色漆的遍数，都是为了降低基材表面粗糙度，增加漆膜光泽度[6]。

3.3 秸秆板板木家具零部件接合技术

秸秆板板木家具零部件之间的接合方式概括来说主要包含榫接合、胶接合、连接件接合、钉及木螺钉接合等种类，零部件的接合形式有有L型、T型、十字型、X型和Y型等[7]。L型和T型连接如下图3和图4所示。

图3 L型连接

图4 T型连接

制造秸秆板家具时，若采用L型连接，安装尼龙预埋螺母时，不能选用24mm的螺杆，因为板件的端部会发生破坏，而且螺杆也会歪斜，必须安装34mm的螺杆。若采用T型连接，则可以根据需要任意选用螺杆，连接强度也比L型连接的要好。效果最好的是L型连接与34mm螺杆结合，或者是T型连接与34mm螺杆结合使用。其次，若以圆棒榫为连接件，圆棒榫榫孔深度比圆榫长度长约0.5—1.5mm，圆棒榫与圆榫孔的过盈量为0.1—0.5mm最适宜，最佳过盈量为0.2mm。若连接时采用乳白胶施胶，孔位在板件端部时强度最优；若以三合一偏心连接件为连接件，当采用尼龙预埋螺母时，导向孔直径与预埋螺母外经的比值在0.91—0.93mm左右，即钻出的导向孔要略微比预埋螺母的直径小；当采用聚氯乙烯预埋螺母时，导向孔深度为10mm。

影响秸秆板握钉力的因素包括板件密度、钻孔方向、孔深等。板件密度越大，结构越细密，秸秆纤维能与钉产生较大的摩擦力，能够大幅增加握钉力。当钻孔方向垂直于板件表面时，被挤压而分开的纤维能与钉产生较大摩擦力，进而大幅增加接合强度；当钻孔方向平行于板件时，秸秆纤维与钉平行，难以产生足够的摩擦力，因此接合强度较低，所以，当对秸秆板进行结构设计时，应尽量将钻孔位置设计在板件表面，垂直于秸秆纤维方向，尽量避免在板件边部钻孔[8]。

表3 不同饰面材料表面贴面工艺

4 结论

当采用木质饰面材进行贴面时，若采用热压工艺，单位压力0.5-0.8Mpa，温度90-100℃，加压时间为4min；当采用聚氯乙烯薄膜等塑料贴面材料时，可采用冷压工艺，单位压力控制在0.6Mpa左右，时间控制在4h左右即可，涂胶量为100-120g/m2，在涂胶后胶压前需要陈放30min，胶压完毕后需要静置7d。

秸秆板表面进行实色涂饰之前，需要选取密度高的板件，并对基材进行充分打磨，去掉蜡质层。底漆和色漆均需做两遍，每做一遍，待漆膜干燥后需要用360#砂纸进行打磨。在进行一遍色漆前，需要进行刮腻子工艺，且至少做两遍腻子，并且将腻子层打磨至光洁平整，涂饰完毕后需要静置7d以上才能投入下个工序。

秸秆板零部件之间的接合形式效果最好的是L型连接与34mm螺杆结合。圆棒榫与圆榫孔的过盈量为0.1—0.5mm最适宜。当采用尼龙预埋螺母时，钻出的导向孔要略微比预埋螺母的直径小；当采用聚氯乙烯预埋螺母时，导向孔深度为10mm。钻孔位置宜在板面、垂直于秸秆纤维处，并尽量避免在板件端部钻孔。

（责任编辑：贺 辉）

[1]范丽丽等.秸秆板在家具方面的应用对策探析[J],家具与室内装饰,2011(10)：104-105

[2]于文吉等.农作物秸秆人造板发展现状与应用前景[J],木材工业,2005(4)：5-8

[3]千一凡等.秸秆板在板木结构美式床具中的应用[J],家具与室内装饰,2014(7)：18-19

[4]钟世禄等.秸秆板的切削加工质量和胶黏性能[J],木材工业,2009(6)：39-41

[5]饶鑫.稻草板无醛家具制造技术的研究—板件贴面技术与尺寸稳定性[D],南京林业大学,2008

[6]刘晓文.稻草板表面质量与实色涂饰性能研究[D],南京林业大学,2010

[7]张岱远.定制类秸秆板整体衣柜设计研究[D],南京林业大学,2013

[8]赵艳等.秸秆刨花板性能分析[J],吉林林业科技,2012(4)：21-25

The Research of The Key Manufacturing Process for Plate Wood Furniture by The Straw Board

This paper analyses the performance and machining performance of the straw board , at the same time, summarizes the straw board wood furniture production process and the equipment as needed. On this basis, this paper analyses straw board joint surface cover, surface fi nishing and parts manufacturing technology, and analyses the infl uence factors of the three process, fi nally summarizes the straw board glue to stick the wooden cover material on the of the overlaying process, straw board paint and polyurethane paint coating and straw board joint process between components.

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1006-8260(2015)01-0013-03

国家林业局合作项目“环境友好型秸秆板家具制造技术推广”（编号：201253）