实木办公家具生产工艺之胶合加工工艺

尺寸较大的实木直接用于家具生产中，往往会因木材的干缩和湿胀特性，使零件产生翘曲变形、开裂等问题。这对于长度、宽度及厚度不太大的零件是可以满足要求的。而零件尺寸越大，这种现象就越严重，一般宽度尺寸为~mm的零件，尺寸上的变化可达10~20mm,这严重影响了家具的质量。因此，在现代实木办公家具生产中，较大幅面的板件往往是通过小料加压胶合而成宽幅面的集成板，较长的零部件通过短料接长，较厚的板件通过较薄的板件胶压而成，最终加工成所需要的规格尺寸和形状的零件，这种加工工艺称为胶合。胶合工艺不仅可以节约材料，提高木材利用率，同时也可改善家具的质量与性能。

一、胶拼选料与组坯

(1)胶拼选料

有节子、开裂、腐朽等缺陷的材料，在工艺可允许的范围内进行挑选，但不得有贯通裂纹；另外，明料不得使用腐朽木材，暗料的腐朽面积不得超过材面的15%,深度不得超过木材厚度的25%,受力部位用材的斜纹程度不得超过20%；对虫蛀材必须进行杀虫处理，外部和旅置物品部位的用材不能使用未经处理带有脂囊的木材；将木材纹理相近或按设计要求进行挑选；还要注意材料之间的色彩差异，把色差不是很明显的木材放在一起。

（2）胶拼组坯

①按正反面缺陷排列按照不同缺陷的分布来排列，缺陷多的在背面。

②按切面排列要注意弦切面、径切面的排列方式，尽量交叉搭配。

③按纹理与色差排列应按照背靠背、头对头的原则进行组坯，以消除拼接后板材的内力差；对于同批家具，外表材质颜色要尽量一致，尽量不要出现色差。

④按涂饰要求排列浅色透明类用A级材料，深色半透明类用B级材料，不透明类（含贴纸）用C级材料。

⑤按加工要求排列要注意排列时木材的高度与长度差，有特殊造型设计的，要按图纸的要求进行组坯。

二、方材胶合的种类

方材胶合的方式主要有三种，分别是长度方向上的接长、宽度方向上的拼宽和厚度方向上的胶合。被胶合的方材必须为同一树种或材性相似的小料，其纹理、色彩应尽可能一致，被胶合的小料方材含水率一致或基本一致，相邻胶合材料的含水率偏差必须小于1%。

（1）长度方向上的胶合

①对接如图2-50所示，对接的胶合面是端面，由于木材端面不易加工光滑、渗胶多，难以获得牢固的胶合强度，一般只是用于覆面板芯板和受压胶合材的中间层。所以，木材长度方向的胶合常采用斜面接合或齿榫接合。

②斜面接合如图2-51所示，为提高木材横截面的胶接强度，将木材的端面锯成斜面，以增加其胶接面积。木材端头的斜面L越长，胶接面积越大，接合强度就愈高。根据实验，为了达到要求的胶合强度，斜面接合的斜面长度L应该等于方材厚度S的10~15倍，但这样木材损耗比较大，且太长了也不易加工。因此，斜面接合的斜面坡度一般采用1/8~1/10,个别斜面坡度也可以用1/5。

③指形榫接合如图2-52所示，将木材两端加工成指形榫进行胶接，通常t:L为1:4~1:5,有些指形呈现在木材上、下表面，有些又呈现在木材侧面，可根据产品美观性和性能要求而定。用指形榫胶接，其接合强度大，损耗的材料少，同时也便于实现机械化生产，是目前应用最广泛的胶合方式。

（2)宽度方向上的胶合

实木拼板件经久耐用，用窄板拼宽可充分利用小料，以减少变形、保证家具质量。实木家具中的柜面板、桌面板、椅坐板等板面都是拼宽而成，如图2-53。根据不同家具的要求，拼宽的方式也有多种。

①平拼将侧面刨切平整、光滑，再利用胶黏剂进行胶合，拼板时不用开槽和打眼，图2-54。在拼板的背面可以有1/3的倒棱，因而在材料利用上较经济。但胶接强度低，表面易发生四凸不平的现象。这种方法工艺简单，接缝严密，是常用的拼板方法。

②裁口拼将侧面刨切成阶梯形表面，再利用胶黏剂进行胶合，如图2-55。这种胶合的强度比平拼的要高，拼板表面的平整度也要好得多，但材料消耗会相应增加，此方法比平拼要多耗6%~8%的材料。

③槽榫拼将侧面刨切成直角形的槽榫或榫槽，再利用胶黏剂进行胶合，如图2-56。这种胶合的强度更高，表面平整度较好，材料消耗与裁口拼接方式基本相同。当胶缝开裂时，仍然可掩盖住缝隙，拼缝密封性好，常用于面板、门板、旁板等拼接。

④指形拼将侧面刨削成指形槽榫，胶接面上有两个以上的小指形，如图2-57。这种拼接方式接合强度最高，拼板表面平整度高，拼缝密封性也好，常用于高级面板、门板、搁板、望板、屉面板等的拼接。

⑤插榫拼将侧面刨削成平整光滑的表面，利用圆榫、方榫或竹钉与胶接合，如图2-58。这种拼接方式可以提高胶结合强度，节约木材，材料消耗与平拼基本相同。

⑥穿条拼将接合面刨削成平整光滑的直角榫，利用木条与胶结合，如图2-59。这种拼接方式也能提高胶结合强度，节约木材。材料消耗与平拼基本相同，工艺比较简单，也是种较好的拼板方法。

另外，还有螺钉拼、木销拼、穿带拼、吊带拼、螺栓拼、金属连接件拼等多种拼宽方式。

(3)厚度方向上的胶合

对于厚度尺寸较大的方材，也可以充分利用小材胶合而成，以提高稳定性，并节约材料，如图2-60,厚度胶拼主要采用平面胶合的方式，胶拼前，要使锯材表面平整光滑，厚度均匀，不能有过多缺陷。

如果零件断面尺寸较大，同时又要求其具有较好的稳定性，则除了在厚度方向上进行胶合外，还可以同时在长度或宽度上进行胶合。这样可以提高零件的稳定性，使其不易翘曲变形。但是采用这种方式胶合时，必须使相邻两块胶合材料的接合点错开。进行长度和厚度胶合时，接头之间的距离不能小于mm，以保证胶合强度。

三、胶合设备

现代实木家具生产中常用的胶合设备主要有指接机、拼板机、双面涂胶机和冷压机。

接长机是采用进料辊直接压紧的加压形式，同时指接机上也配有专用截锯，可根据需要的长度进行截断，如图2-61。

拼板机有连续式气压拼板机、风车式气压拼板机与旋转式液压拼板机等。如图2-62所示的为风车式气压拼板机,属于多层的拼板设备,当指接材或窄料方材在工作面上被胶拼时，利用工作台的气压旋具夹紧丝杠螺母,完成拼板。当工作台面转动一个角度,另一层工作台面开始装、拼板。

方材表面涂胶可以用涂胶机,如图2-63,涂胶均匀、方便。厚度上的胶压一般是在冷压机上进行的,如图2-64,冷压时要将板材上下对齐,每隔一段距离要放置一块厚垫板使之对齐,不能让工作台受偏心力。

四、影响胶合质量的因素

方材胶合过程是一个复杂的过程,它是在一定压力下使胶合面紧密接触,并排除其中空气,在添加硬化剂或加热条件下使胶液迅速固化的过程。影响胶合强度的因素有很多，主要与胶合木材的特性、胶黏剂的种类与性能以及胶合时的温度、压力、时间等因素有关。

(1)胶合木材的特性

①木材密度由于密度与木材的空隙度和自身的强度有关,如果不含有阻碍胶接的物质,其胶接强度和木材的密度成正比关系。导管粗大的木材,容易产生缺胶现象，难以形成连续的胶层,或因胶层厚薄不均而使胶层内聚力减小,导致胶合强度降低。

②表面粗糙度它与木材表面的加工方法、胶黏剂性能以及胶合工艺条件等均密切相关。胶接面越光滑，涂胶量就越少，在低压时也容易得到良好的胶接效果。被胶合的表面粗糙时,涂胶量增多，应加大胶压压力。为了减少胶液的流失,应适当使用填充剂。

③木材的含水率通常木材的含水率应为8%~10%,木材含水率过高,会使胶液黏度降低,过多渗透后而缺胶,不仅降低了胶合强度,还会在胶合过程中产生鼓泡,胶合后木材收缩,产生翘曲、开裂等现象。反之,木材干燥过度,表面极性物质减少,妨碍胶液湿润,影响胶合层的胶合力。用脲醛树脂胶胶合,木材含水率在5%~10%时,胶合强度最高。

④胶接面的纹理木材具有各向异性,胶合表面的木材纤维方向不同,胶合强度也不同。端面胶合比平面胶合困难,这是由于渗透到导管里的胶量多,胶合表面实际接触面积小的原因。平面胶合时,两块胶合材料的纤维方向平行时要比互相垂直时的胶合强度大,旋切单板正面与正面的胶合强度高于与背面胶合的胶合强度。

⑤其他因素木材的胶合强度还与心材、边材及木材提取物有关。

(2)胶合工艺条件

胶黏剂的性能包括胶黏剂的固体含量、黏度、聚合度、pH值等,但是胶黏剂的固体含量和黏度对胶合强度影响较大。在胶合前,首先要根据胶合材料的种类和胶合部位的使用要求来选择胶黏剂。在家具生产中,方材胶合时常用的胶种有动物胶、脲醛树脂胶、酚醛树脂胶和乳白胶。胶合工艺条件如下。

①涂胶量以胶合表面单位面积的涂胶量表示,它与胶黏剂种类、浓度、黏度、胶合表面粗糙度及胶合方法等有关。涂胶量过大,胶层厚度大,胶合强度反而低；反之,涂胶量过少,也不能形成连续胶层,胶合不牢。黏度高的胶黏剂容易涂胶过度,一般合成树脂涂胶量小于蛋白质胶。脲醛树脂胶涂胶量为g/m,而蛋白质胶为~g/m,涂胶要均匀,没有气泡和缺胶现象。孔隙大、表面粗糙材料的涂胶量大于平滑的、孔隙小的材料,冷压胶合涂胶量应大于热压时的涂胶量。

②陈化时间陈化时间是指材料被涂胶黏剂后至加压胶合的时间,它与胶合室温、胶液黏度及活性期有关。陈化可使胶液充分湿润胶合表面,使胶液扩散、渗透,并排除胶液中的空气,提高胶层的内聚力,也可以使胶黏剂中的溶剂挥发,确保胶层浓缩到胶压时所需的黏度。若陈化期过短,胶液未渗人木材,在压力作用下容易向外溢出,产生缺胶;若陈化期过长,超过了胶液的活性期,胶液就会失去流动性,不能胶合。

③陈放时间陈放时间是指材料被胶合后,从卸压到进行下一道工序加工这段时间,陈放是为了让板件性能更适合加工。无论冷压,还是热压,都需要一段时间才能使胶合反应完成,但是为了提高生产效率,不可能在压机上完成全部胶合反应,因此需要通过陈放来继续完成胶合反应。

④胶层固化条件胶黏剂在浸润了被胶合材料表面后,胶黏剂由液态变成固态的过程称为固化。方材胶合时,控制好压力、温度和时间是保证胶合质量的重要条件。

a.胶合压力。胶合时所加的压力能保证胶合表面之间必要的紧密接触,形成薄而均匀的胶层。压力大小应随胶合木材的树种、表面加工质量、胶液特性、涂胶量等条件而变化。一般情况下,硬材施压要高一些,软材要低一些。如果压力太大,容易使木材压缩而无法恢复,降低了胶合强度;而压力过小,就不能使胶合面紧密接触,达不到加压的目的。

b.胶合温度。提高胶合时的温度,可以加速胶层固化,缩短胶合时间。但温度过高,有可能使胶发生分解,胶层变脆;而温度太低,可能会因胶液未充分固化而使胶合强度降低,甚至无法胶合。

c.加压时间。加压时间是指胶液凝固前开始加压到胶液固化为止的一段时间,加压时间的长短取决于胶液的固化速度。热压可缩短加压时间,胶着力随加压时间增长而提高,但热压时间过长,会使胶合强度降低。冷压时,由于温度低,加压时间就需要长一些,一般为4~8h。冬季气温低时,加压时间需要到8~12h,甚至更长。

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