第４２卷第４期 林业机械与木工设备 ＦＯＲＥＳＴＲＹ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ＆ＷＯＯＤＷＯＲＫＩＮＧ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ Ｖｏ１ ４２ Ｎｏ．４ Ａｐｒ．２０１４ ２０１４年４月 浅析刨花板厚度偏差控制 陈伟红 （云南林业职业技术学院，云南昆明６５０２２４） 摘要：随着刨花板在板式家具中的大量应用，其质量对板式家具的影响日益显著，尤其是刨花板的厚度偏差 对板式家具质量影响很大。我国刨花板厚度偏差的控制水平与国际上家具用板的要求相比还存在一定差距。以昆 明某刨花板厂生产的刨花板为研究对象，分析生产原料、板坯铺装质量和压机等因素导致的产品厚度偏差及其控 制方法。 关键词：刨花板；厚度偏差；原因分析；质量控制 中图分类号： ６５３．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：２０９５—２９５３（２０１４）０４－００２８—０４ Ｂｒｉｅｆ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨＥＮ Ｗｅｉ－ｈｏｎｇ （Ｙｕｎｎａｎ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｙｕｎｎａｎ ６５０２２４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍａｓｓｉｖｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄ ｉｎ ｐａｎｅｌ ｆｕｒｎｉｔｕｒｅ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｎ ｐａｎｅｌ ｆｕｒｎｉｔｕｒｅ ｉｓ ｂｅｃｏｍｉｎｇ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｏｎ ｐａｎｅｌ ｆｕｒｎｉｔｕｒｅ ｑｕａｌｉｙ．Ｔｈｅｒｔｅ ｅｘｉｓｔｓ ｃｅｒｔａｉｎ ｇａｐ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｃｈｉｎａ’Ｓ ｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｌｅｖｅｌ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｐａｎｅｌ ｕｓｅｄ ｉｎ ｆｕｒｎｉｔｕｒｅ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ ｂｙ ａ ｔｙｐｉｃａｌ ｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄ ｆａｃｔｏｒｙ ｉｎ Ｋｕｎｍｉｎｇ ａｓ ｈｅ ｔｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｂｊｅｃｔ，ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ ｈｉｔｃｋｎｅｓｓ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉｌａｓ，ｂｌｎｋ ａｐａｖｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｐｒｅｓｓ ａｎｄ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｒｅ ｎａａｌｙｚｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄ；ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ；ｃａｕｓｅ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｑｕＭｉｙ ｔｃｏｎｔｒｏｌ 目前我国的刨花板有２／３用于家具制造业，１／３用 于建筑业。在家具制造方面，由于ＭＤＦ（中密度纤维板） 业不注重产品质量，将树皮和中纤板生产中产生的粉尘 等都用来作刨花板的原料，使得生产出的刨花板质量普 遍较差ｎ ，虽然如此，但产品的市场空间仍然很大 ］。 大量研究结果及生产经验表明，刨花板用于板式 的价位比刨花板略高，从成本核算角度考虑，质量过剩 也是一种浪费，因此ＭＤＦ完全取代刨花板应用于家具 制造业可能性不大。近年来我国家具制造业正在跨越 家具生产时作为浸渍纸贴面的基材，其尺寸精度和表 面质量对贴面产品影响很大，特别是厚度偏差；同时刨 花板厚度偏差又是影响板式家具尺寸精度的一个重要 式发展，２０１１年我国板式家具产业实现产值１ ８２６．９０ 亿元，比２００６年增长了２００．２％，自２００５年以来实现年 均增长２５％以上，这些都为刨花板等人造板产品的应用 提供了广阔的市场。据报道，我国刨花板生产企业在 ２０００年就已达５６０余家（２０１２年刨花板厂商名录大全）， 有６００余条生产线，年总设计生产能力超过５００万ｍ （实际产量仅２８６．７７万ｍ ）。我国刨花板行业发展迅速， 但普遍存在规模小、设备和技术落后等问题，加上许多企 收稿日期：２０１４—０２—０７ 因素，这也是当前刨花板生产中普遍存在的一个质量 问题。刨花板中存在的厚度偏差表现为板内及板间两 种形式，下面以昆明某刨花板厂生产的刨花板为研究 对象，分析刨花板厚度偏差的产生原因及其控制方法。 １ 刨花板厚度偏差产生原因 基金项目：云南林业职业技术学院院级课题 第４期 陈伟红：浅析刨花板厚度偏差控制 ２９ １．１刨花的影响 刨花板生产所用原料主要为植物纤维，目前在实 际生产中仍是以木材为主。木材原料主要是采用经济 价值较低的原木（等外材、小径木）和各种剩余物（采伐 和抚育剩余物、加工剩余物、木材废弃物）。 生产普通刨花板用的刨花从形状来看，主要有细 棒状刨花、微型刨花、工厂刨花、颗粒状刨花及木粉，其 中细棒状刨花、微型刨花为特制刨花，而工厂刨花、颗 粒状刨花及木粉则为废料刨花。细棒状刨花的宽度与 厚度尺寸相近，长度为宽、厚度的数倍，用于刨花板的 芯料；微型刨花的几何尺寸很小，长度不超过８ｍｍ，宽 度与厚度仅为０．２ｍｍ左右，用于刨花板的表料；工厂刨 花是木材经车、铣、刨等机加工后的下脚料，用于刨花 板的芯料，这种刨花的纤维已被切断，且厚度不一、形 状卷曲、表面粗糙，不利于刨花的施胶和板坯铺装的均 匀性；颗粒状刨花及木粉的长、宽、厚基本一致，颗粒状 刨花比木粉略大，主要用来做表料，起填充孔隙作用， 增加板的密实度及提高板面的粗糙度等级和平整度。 研究表明，刨花用量偏差１０％会引起１２％的板厚偏差 量，因此刨花的种类及用量的选择对产品的厚度均匀 性均有显著影响。 １．２板坯铺装质量的影响 将施胶刨花经铺装机铺装成具有一定厚度和密度 的板坯，铺装好的板坯需满足以下工艺要求：①板坯的 结构是对称的，粗刨花铺在芯层，细刨花铺在表层；②板 坯的密度及厚度需控制在要求范围内且均匀一致。铺 装工序是影响刨花板厚度偏差的一个重要环节，影响 板坯厚度均匀的因素有以下几方面。 １．２．Ｉ板坯铺装方式的影响 板坯铺装依据铺装系统的不同分为机械式铺装与 气流式铺装两种，我们研究的这条生产线采用的是移 动式气流刨花铺装机。 机械式铺装是利用匀速回转的刺辊或光辊，将质 量大小不同的混合刨花呈抛物线抛出，根据刨花惯性 特征，粗的刨花重抛得远些，细的刨花轻落得近些，通 过双面对铺可获得对称的渐变结构板坯。 气流式铺装是利用气流的作用对施胶刨花进行分 选和铺装，松散的刨花落到风栅形成的气流场中并瞬 时得到加速、分选，粗大的刨花重落到风栅附近，细小 的刨花轻会被吹得远一些；通过风栅双面错位对吹刨 花，从而铺装出对称的渐变结构板坯。 气流式铺装比机械式铺装生产效率高，能适应大 规模生产的需要；分选能力强，能将大小刨花充分分 散；铺装角小，板坯质量好；刨花在整个板坯宽度方向 上铺装均匀一致，板面不会出现过大刨花。存在的问题 是动力消耗大，质量控制难度大。 １．２．２板坯铺装设备的影响 （１）气流式铺装机。①气流与刨花的比值影响。该比 值大，刨花的分选效果好，形成的铺装角度小，铺装的 板坯质量好，但二者的比值太大会增加动力消耗。②风 速及风速偏差的影响。增大气流速度能提高刨花分选 效果及板坯的铺装质量，但风速太大易形成涡流，干扰 板坯铺装。③风栅间的风速存在偏差。这些都会导致板 坯厚度不均匀。 （２）机械式铺装机。计量系统不准确、调速校正装 置失灵、出料运输带跑偏、均平辊辊针不齐或安装位置 不正确等都会导致板坯厚度不均匀。 铺装过程中以刨花量分布不匀而引起的刨花板厚 度偏差表现得最为明显。 １．３热压设备的影响 热压是在一定的温度和压力作用下持续一段时间， 将板坯压制成具有一定密度和厚度的刨花板的过程。热 压是导致刨花板产生厚度偏差的一个很重要的环节。 １．３．１厚度规 此次研究的生产线采用的是大幅面单层压机，该 生产线板坯厚度的控制采用的是块状厚度规，厚度规 安装在热压板的外侧。这有利于厚度规的调节与更换， 且不影响热压时板坯中水蒸气的排出，但厚度规随着 使用时间的延长容易粘有杂物或磨损，从而导致板子 产生厚度偏差。 １．３．２热压板变形 热压板是热压机的关键部件，热压时加热系统的 热量及液压缸的压力都是通过热压板传递给板坯的， 其对刨花板的质量及产量均有很大影响。 热压板是由整块轧制钢板加工而成，其内有许多 孔道，并且借助塞堵、堵头等形成回路以使加热介质通 过。在压机使用过程中变化的压力和温度会使热压板 产生变形，从而导致同块刨花板厚度不均。又由于厚度 规局部受压大，隔热层受到压缩，使压板变形，导致最 上层和最下层的刨花板间产生厚度差。 １．４板子堆放时间的影响 热压结束后卸出的板子，随着时间的推移其含水 率会有变化，板厚也会随之发生变化；另外，刚卸出的 ３０ 林业机械与木工设备 第４２卷 板子由于表层与中层的刨花含水率不同，随着放置时 间的延长，收缩和膨胀的趋势及大小也会有所不同。如 果不注意这个问题将导致成品板的厚度偏差加大，而 且还会引起板子翘曲。 ２刨花板厚度偏差控制 板式家具用刨花板，一般需要进行浸渍纸贴面、塑 料薄膜贴面及薄木贴面，其要求在一块板之内的厚度偏 差值不大于±０．２ｍｍ。但从我国现有情况看，仅将刨花板 厚度偏差控制在＜￣ｉ－Ｏ．３ｍｍ的范围内就需做大量工作。 ２．１刨花ｍｉ￣ｌ：ｌ；及刨花形态控制 ２．１．１刨花形态控制 刨花形态是指刨花的尺寸与形状，可用刨花的长 厚比描述：Ｓ＝Ｉ／Ｄ，其中，Ｓ为刨花的长厚比，Ｌ为刨花长 度，Ｄ为刨花厚度。刨花的长厚比越大，意味着刨花薄 而长，用这种刨花制出的刨花板具有较高的强度和尺 寸稳定性。但过长的刨花容易卷曲，会导致刨花施胶不 均，进而影响刨花铺装的均匀性。因此，刨花的尺寸要 控制在一定的范围内。生产中采用的刨花尺寸见表ｌ。 表１生产中采用的刨花尺寸 板子结构 刨花尺寸／ｍｍ 长度 宽度 厚度 渐变结构 表料 ３～１５ Ｏ．５—１．５ Ｏ．２～Ｏ．３ 芯料 １５～４５ ３～１０ ０．３—０．６ ２．１．２刨花质量与配比控制 刨花板生产中应尽量采用优质的特制刨花，以利于 提高板材的质量；严格控制废料刨花的用量，尤其是工 厂刨花，这种刨花形状类似英文字母的“Ｃ”，其不仅会导 致施胶不均，还会引起板坯铺装时的厚度不均。同时表 层要用细刨花，芯层要用粗刨花。细刨花作表料能获得 较大的比表面积，虽然会增加用胶量，但刨花细小、柔 软，有利于提高板材的表面质量、静曲强度及确保厚度 均匀；粗刨花作芯料，刨花本身的比表面积小，单个刨花 表面着胶量多，有利于提高板材的内结合强度。 由于表芯料的作用不同，因此需要根据板材厚度 控制表芯层刨花的用量，以确保板材的厚度均匀。为保 证渐变结构的板子质量，表芯层的刨花要具有一定的 比例，见表２。 ２．２板坯铺装质量控制 ２．２．１ 确保铺装前所有工序的工艺稳定性 表２表、芯层刨花用量比例 实现刨花量均匀分布的条件是严格控制板坯铺装 前所有工序的工艺稳定性，铺装刨花要定量。刨花在板 子的横向撒落量要均匀；拌胶前后的刨花含水率不能 有过大波动，胶的定量及配比要保持稳定。各工艺参数 控制如下：拌胶前刨花含水率一般在１．５％一２．５％之间， 拌胶后刨花含水率偏差＜±０．２％；板子密度偏差一般为 板子平均密度的±２．５％。 ２．２．２选择适宜的铺装机 气流铺装与机械铺装相比，气流铺装的使用优势 较明显，建议优先选用气流式铺装机。同时使用中要注 意通过计量料仓控制气流与刨花的比值；通过风量调 节阀及喷嘴的安装高度调节风速及风速偏差。 ２．２．３加强板坯铺装质量的检测 为了保证产品的厚度均匀，可以在生产线上设置 板坯厚度检测仪。 射线检测仪可以对板坯进行非接触式监测。将＾ｙ 射线检测仪安装在一个可移动的扫描架上，通过对板 坯横向扫描可以监测板坯的厚度均匀性。 在板坯宽度方向并列设置３个接触式密度检测 器，一方面用来监测板坯密度，另一方面用来控制宽度 方向上的板坯厚度均匀性。 ２．３热压设备的配置 由于单层及无传送垫板压机所生产的刨花板厚度 偏差比多层有传送垫板压机的要小，因此该企业选用 了单层及无传送垫板压机，但为了进一步控制好产品 的厚度偏差，还应做好以下工作。 ２．３．１配备高精度的厚度控制装置 由于刨花板的厚度较大，用普通厚度规控制成品的 厚度很难达到理想的效果，因此建议采用电子厚度规来 精确控制成品厚度，多层压机还需要配置同时闭合机构。 ２．３．２减少热压板的变形 第４期 陈伟红：浅析刨花板厚度偏差控制 ３１ 压机使用中压力和温度的变化会导致热压板产生 变形，因此在设计与制造热压板时要求热压板具有足 够的强度与刚度，并能承受高温变化引起的热应力。这 就需要以热压板的材质、厚度做保证。同时对变形的热 压板要进行刨削加工，以保证其平整。 ２．４刨花板砂光处理 表面质量对贴面产品影响很大，特别是厚度偏差。如果 基材厚度公差＞±０．２ｍｍ，经热压贴面后容易造成表面光 泽不匀，严重时还会产生大片白斑；同时刨花板厚度偏 差又是影响板式家具尺寸精度的一个重要因素。因此， 刨花板作为二次加工的基材，必须保证厚度均匀一致。 要做到厚度均匀，生产中首先必须稳定生产线上各加 工工段的操作，特别是对拌胶前刨花含水率、配胶和施 胶量的控制，以及热压、砂光等工序，应有必要的检测 砂光的目的是砂掉毛板的预固化层，以使板子定 厚且厚度均匀，还能使板面更加光滑，以便作为饰面加 工的基材。预固化层的形成是在毛板生产过程中，在板 和控制手段。基于我国当前的生产水平，要想减少板厚 偏差，还需适当稳定刨花形态、用量及配比；选用的铺 坯进人压机、压机闭合直至达到最高压力这段时间内， 已拌胶的刨花在达到预定压力前的高温条件下就已形 成了松散固化层。板子砂光处理的厚度偏差与未砂光 板厚度偏差之间没有直接的联系。 为了避免产品产生不必要的厚度变化，砂光前板子 装、热压、砂光设备要精良，其中铺装均匀程度对未砂 光板厚度偏差影响最大，而铺装均匀度是由铺装机的 性能和状态来决定的；砂光处理能部分调节刨花板的 厚度偏差，但不能仅靠砂光来调整板的厚度偏差，且砂 光前后的板子应有足够的堆放时间；严格检查制度，捡 最好堆放３天时间，以使板内含水率趋于均衡。砂光量 的大小主要根据未固化层厚度来确定，而不是根据未砂 光板的厚度偏差值确定，因此对于未砂光板要求其厚度 偏差越小越好，一般应控制在！－０．３ｍｍ之内。 采用低压短周期贴浸渍纸贴面的刨花板在一张板 内（或刨花板之间）的厚度偏差不得超过士０．１０ｍｍ；而对 于采用冷压法贴多张浸渍纸的刨花板，一张板内的厚 出不合格板。通过生产中对这些环节的严密控制，可以 改善刨花板的厚度偏差。 参考文献： ［１］唐忠荣，喻云水．气流铺装机的技术改进［Ｊ］．林业机械与木工设 备，１９９９（９）． ［２］黄晓舟，朱良宽，曹军．基于自适应遗传算法整定的刨花板热 压系统ＰＩＤ控制ＥＪ］．森林工程，２０１３．２９（２）：５４—５７． ［３］ 吕继文．多层压机生产线生产Ｅ１级刨花板的生产工艺［Ｊ］．林业 度偏差要求不超过±０．２０ｍｍ。这表明，对于各种不同的 二次加工方法，对刨花板厚度偏差的要求也不同，不能 仅靠砂光处理来大幅度调整板的厚度偏差。 机械与木工设备，２０１３（１２）：４２—４４． ［４］郭会堂，杨兆金．中小型刨花板生产线施胶电控系统的改造［Ｊ］． 林业机械与木工设备，２０１２（６）：４９—５１． ［５］张绍明，邓立宁．砂光前刨花板厚度偏差与气流铺装机的调整 ［Ｊ］．林产工业，１９９６（３）． ３ 小 结 用刨花板做浸渍纸贴面的基材时，其尺寸精度和 （上接第２７页） 表１育苗杯自动装盘机主要技术参数 外型尺寸（长Ｘ宽×高）（ｍｍ） 苗杯夹取执行形式 装杯能力 约２４００ｘ１ ２００ｘ１ ４５０ ［６］刘恩永刨花板与纤维板生产技术［Ｍ］ Ｅ京：中国林业出版社，２００７． （责任编辑张雅芳） 备完成育苗杯装盘工作，可实现一台设备满足不同规 格可降解育苗杯装配相应育苗穴盘的功能，同时该装 盘机还可以作为独立设备进行预装穴盘作业，也可与 装播线配套使用，真正实现一机多能，一机多用。 主要参考文献： ［１］张岩，薛伟，万威．便捷式绿化阔叶植物铅含量检测仪开 发与研制［Ｊ］．森林工程，２０１３，２９（１）：６１—６４ ［２］汤晶宇，刘明刚，苗振坤．２ＰＨＸ一４５型组合式林木育苗穴盘的开 发设计［Ｊ］．林业机械与木工设备，２０１３（８）：３Ｏ一３２． ［３］陈龙，魏娜，郭克君．苗盘自动分拣上线机控制系统设计［Ｊ］． 林业机械与木工设备，２ｏ１３（１２）：２８—２９． ［４］全国绿化委员会，国家林业局．全国造林绿化规划纲要（２０１ １— 气动系统实现 ≥２０００杯／ｌｌ ３ｘ３８０Ｖ，５０Ｈｚ ２．ＯｋＷ 电源供应 电机功率 ４ 结束语 本设计是在提高林木分体式可降解育苗杯与育苗 穴盘工作效率的基础上，为适应工厂化育苗设备机械 化、自动化需求进行的专项研究设计。目前，林木可降 解育苗杯的装盘工作主要由人工完成，人员需求量大， 作业效率低，作业成本高，严重制约了新型可降解育苗 杯的使用，特别是在使用穴盘育苗工厂化、机械化、自 动化生产中，本机可有效解决上述问题。采用机械化装 ２０２０年）［ｚ］．２Ｏｌ１． ［５］马常耕．世界容器苗研究、生产现状和我国发展对策［Ｊ］．世界林 业研究，１９９４（５）：３３—４１． （责任编辑张雅芳）