實木拼板與集成材翹曲和開裂的主要原因及解決方法
從實木拼板和集成材的生產來看，各個生產企業都比以前更加注重產品的質量，隨著拼板工藝的不斷改進，產品質量也得到了較大的提高。但是，由于各個企業生產方式不同，工藝水平不同，實木拼板或集成材作為實木制品生產的主要原料，在生產和制成品中暴露出一些問題，突出的是如果生產工藝條件控制不好，很容易出現翹曲，嚴重的還會出現開裂，即使在生產中不出現上述問題，但在用戶的使用過程中也常了出現翹曲或開裂。如何解決這一問題是企業技術人員和管理者普遍關心的。根據多年的研究和生產實踐，本文就實木拼板和集成材生產中出現的質量問題進行探討。
1 實木拼板和集成材生產工藝
現在實木拼板和集成材的生產根據使用設備的不同，其生產工藝也不盡一致，一般生產工藝為：
1.1實木拼板生產工藝
干燥鋸材→選料/工作臺→橫截/橫截鋸→雙面刨光/雙面刨→縱剖/多片鋸（單片鋸）→配板/工作臺→涂膠/涂膠機→拼板/拼板機→含水率平衡/干燥窯→砂光/刨砂機→檢驗/工作臺→實木拼板
1.2集成材生產
干燥鋸材→選料/工作臺→橫截/橫截鋸→雙面刨光/雙面刨→縱剖/多片鋸（單片鋸）→截斷（剔缺陷）/截鋸→銑齒/鐵齒機→涂膠/涂膠機→接長/接長機→四面刨光/四面刨床→（指接材）→指接生產線/自動指接機配板/工作臺→涂膠/涂膠機→拼板/拼板機→含水率平衡/干燥窯→砂光/刨砂機→檢驗/工作臺→集成材
2 木材干燥后陳放，嚴格控制含水率
用于生產實木拼板或集成材的木材，必須嚴格控制干燥基準，確保整個材堆的木材含水率均勻一致，這是確保實木拼板或集成材不出現翹曲和開裂的首要因素。
2.1木材干燥后的陳放
用于實木拼板或集成材的木材干燥必須嚴格控制其最終含水率，同時確保使整窯的木材含水率偏差控制到最小的范圍，即嚴格控制木材干燥后期的含水率平衡階段的干燥基準。木材經過干燥出窯后，必須放置在干料棚內進行陳放。陳放的主要目的：一是進一步平衡木材內的含水率。木材在干燥過程中，材堆的上下部、內外部，以及每一塊木材的內外含水率均不同，適當時間的陳放，可以使木材的含水率趨于一致。二是可以使木材內的應力得到釋放。由于木材在干燥過程中，水分的變化導致木材各方向的尺寸和體積的變化，使木材產生內應力，木材保持一定時間的陳放，可以有效地降低內應力。木材干燥后用于實木制品特別是家具生產時，陳放時間應不少于1個月。
2.2嚴格控制實木窄板和指接材的含水率
實木窄板或集成材拼板前，必須嚴格控制其最終含水率，一般家具用實木的含水率要求在8-12%，但是具體的含水率還要根據產品使用地所對應的平衡含水率而定。實木窄板或指接材拼接時，相鄰的拼板窄條，木材含水率偏差必須控制在2%以內；如果可能，控制在1%以內更好。控制拼板木材的含水率，主要是在木材干燥后期進行正確的含水率平衡處理，否是就必須在拼板前進行強制含水率平衡，確保木材的含水率趨于一致。
3 實木拼板和集成材的拼接工藝條件
3.1嚴格控制實木窄板和指接材規格
實木窄板和指接材可以采用不同的拼接結構形式，拼合成所需寬度的板材。但是目前在生產中主要還是以平拼的形式較多。實木窄板或指接材的寬度一般應控制在60mm以內，但這還要取決于實木拼板或集成材的厚度，如果實木拼板或集成材的厚度小于20mm，其寬度還應減小；當厚度大于30mm時，其寬度可以適當加大。拼接時相鄰窄板條的弦、徑向紋理要進行適當地搭配，避免出現過多的弦向板條。
3.2用于拼接的原料加工
實木窄板或指接材應采用刨床或精密修邊鋸進行表面加工，使膠接表面的粗糙度不大于Rmax=200-300μm。涂膠量取決于膠合面的表面光潔度，一般涂膠量應控制在150-180g/m2。表面粗糙度過大，涂膠量就會增加，而過量的膠料會大大降低膠合強度，這主要是由于膠粘劑在膠合時由液態變為固態，形成內應力，這個內應力恰好與膠合時的膠合國相反。
3.3合理的拼接膠合壓力
實木窄板或指接材膠合成實木拼板或集成材時，主要是采用周期式和連續式的拼板機進行加壓膠合。一般膠合壓力取決于木材樹種的軟硬度，通常膠合方向的加壓壓國為0.7-0.8MPa。為防止膠拼件膠合時出現翹起或隆起，常常在膠拼件的正面（膠合方向的側面）施加一定的壓力，其壓力一般為0.1-0.2MPa。拼接后板內的殘留應力需要進行釋放才能進行后續機械加工，陳放時間根據實木拼板或集成材的規格而定，通常自然陳放時間不少于7晝夜。
4 實木拼板或集成材生產原料和成品的強制含水率平衡
強制含水率平衡裨是快速平衡木材含水率和降低內部應力。強制含水率平衡處理，通常是在加工成實木拼板和集成材時進行。如果木材干燥得不好，就必須在制成成品前的原料中進行，但是采用哪一種方法，應根據企業的實際生產情況而定。
4.1實木窄板或小料方材的強制含水率平衡
如果木材在干燥的后期處理不好，即含水率平衡階段的基準條件控制不好，木材還必須在干燥窯內對實木窄板和指接的小料方材進行強制含水率平衡，也稱為二次干燥處理，此時窯內的干球溫度應控制在50-60℃，干、濕球溫度差與窯內的平衡含水率相對應（表1、表2），窯內的平衡含水率的成對應關系，這樣可以大大縮短木材干燥后期的陳放時間，在一定的程度上減少成品的翹曲和開裂。但是這也存在一些問題，一是對木材的強制含水率處理后，雖然可以使整個木材的含水率偏差控制到最低范圍（理想狀態下可以使整堆木材的含水率偏差控制在1%左右），然而由于強制處理后，需要陳放一定的時間才能進行后續加工，大量陳放的木材還會受到環境濕度的影響，使木材的含水率發生變化，降低拼接后的成品量；二是多了一道生產工序，增加了成本，同時生產中對木材干燥的后期處理更加不重視，使含水率偏差加大，有時即使經過強制含水率平衡處理也無法達到應有的木材最終含水率。
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表1 干球溫度為50℃，窯內
干、濕球溫度差與含水率的關系 |
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表2 干球溫度為60℃，窯內
干、濕球溫度差與含水率的關系 |
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干、濕球溫度差
(℃) |
窯內平衡含水率
(%) |
干、濕球溫度差
(℃) |
窯內平衡含水率
(%) |
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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實木拼板或集成材的強制含水率平衡
制成的實木拼板或集成材進行強制的含水率平衡處理，在工藝的控制上要求更嚴。用于實木拼板或集成材的強制含水率平衡應按著木材干燥的要求進行堆垛，多個材堆一起進行含水率平衡時，每個材堆的間跟不應少于100mm，各 個材堆要求方整，并做到“三平直”和“一面壓”，即材堆的上面和兩個側面平直，壓條對直并在材堆的上面加壓。實木拼板或集成材的強制含水率平衡的工藝條件如下：窯內干球溫度應控制在50℃左右，溫度不宜過高，否則容易開裂。濕球溫度應根據木材的最終含水率而定，此時窯內的工藝條件可以參考表1。在整個強制含水率平衡階段，根據干、濕球溫度差的要求進行適當地噴蒸，保持干、濕球溫度差，同時開動風格并每小時根據木材的厚度而定。對于30mm厚的硬闊葉材，處理時間一般為72小時。如處理東北榆木，木材厚度為25mm時，干球溫度和濕球溫度分別為50-52℃和45-47℃，處理時間72小時，最終木材的含水率為12%，經過強制含水率平衡后，實木拼板或集成材的含水率均勻一致。達到處理時間后，打開排濕孔，開動風機，開始降溫，降溫速度不宜過快，一般降溫速度為每小時3-6℃，以防止木材開裂。當降低到室內溫度時，即可出窯，陳放24小時后再進一步加工。此階段的強制含水率平衡處理可以有效地防止實木拼板和集成材的翹曲與開裂，同時可以發現在拼板前工藝條件控制失誤引起的質量問題，避免流入下一道生產工序。
總之，實木拼板或集成材翹曲和開裂的原因很多，除上述外還涉及到膠粘劑的選擇等，但是主要原因還是拼接時的木材含水率，因此嚴格控制木材含水率，并采取有效的工藝措施，是完全可以避免實木拼板、集成材的翹曲和開裂。