多層實(shí)木復(fù)合地板加工質(zhì)量問題的統(tǒng)計(jì)及分析

蘇 展 金月華 李 黎

筆者所在公司是一家實(shí)木復(fù)合地板專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，針對(duì)公司目前生產(chǎn)中存在的產(chǎn)品質(zhì)量問題，筆者按工藝生產(chǎn)流程，對(duì)一定時(shí)期內(nèi)生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)的影響產(chǎn)品質(zhì)量的問題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，按照6σ管理方法，組織公司技術(shù)人員采用頭腦風(fēng)暴法，對(duì)造成產(chǎn)品質(zhì)量問題的原因進(jìn)行仔細(xì)分析，歸納總結(jié)、甄別，通過測(cè)量和解析找出影響產(chǎn)品質(zhì)量的原因。

1 多層實(shí)木復(fù)合地板生產(chǎn)工藝流程

該公司多層實(shí)木復(fù)合地板基材由外協(xié)工廠按其企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和供貨要求加工生產(chǎn)，經(jīng)公司采購(gòu)部驗(yàn)收合格后進(jìn)入生產(chǎn)車間。公司自主進(jìn)口加工表板所用的原木，加工生產(chǎn)從木段鋸方、蒸煮軟化、表板刨切、單板干燥、單板分選、單板鋸切加工開始，到地板成品包裝出廠為止，其主要工段及具體生產(chǎn)加工工藝如下。

1.1 表板加工工段

原木→原木橫截為木段→蒸煮池蒸煮→旋切機(jī)旋切單板→單板干燥機(jī)干燥。

原木→原木橫截為木段→大帶鋸剖成刨切方材→蒸煮池蒸煮→刨切機(jī)刨切單板→單板干燥機(jī)干燥。

原木→原木橫截為木段→大帶鋸剖成方材→干燥→臥式帶鋸鋸切單板。

縱向單板刨切線，主要用于刨切1～3 mm厚度的表板，橫向單板刨切線，主要用于刨切厚度1 mm以下的表板，臥式帶鋸機(jī)主要用于鋸切厚度3 mm以上的表板。

1.2 表、背板熱壓貼面工段

基材涂膠→組坯→預(yù)壓→熱壓→多片鋸剖板→定厚砂光→表面拋光→分等→檢驗(yàn)→平衡調(diào)質(zhì)。使用冷壓預(yù)壓機(jī)、多層熱壓機(jī)對(duì)基材復(fù)貼表板和背板。

1.3 地板坯料縱橫向榫簧、榫槽加工工段

縱向開榫機(jī)對(duì)地板坯料兩側(cè)邊開榫槽→橫向開榫機(jī)對(duì)地板坯料兩端開榫槽。

1.4 表面涂飾工段

素板砂光→涂底漆、干燥→涂漆（雙輥）→干燥→底漆砂光→涂面漆→干燥→涂面漆→干燥。

1.5 分等包裝

成品檢驗(yàn)→分等→熱縮膜包裝→入庫。

2 地板基材加工工段常見質(zhì)量問題及原因分析

多層實(shí)木復(fù)合地板基材由外協(xié)生產(chǎn)工廠按要求的組坯形式、膠黏劑種類、熱壓工藝參數(shù)等標(biāo)準(zhǔn)組織生產(chǎn)，以下是基材常見的質(zhì)量問題及其成因分析。

1）膠合強(qiáng)度未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求

多層實(shí)木復(fù)合地板基材使用桉木旋切單板、三聚氰胺改性脲醛樹脂膠黏劑經(jīng)涂膠、組坯、陳放、預(yù)壓、熱壓而成。

基材膠合強(qiáng)度未達(dá)到要求，其主要原因是膠黏劑未達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，基材熱壓參數(shù)控制不嚴(yán)，膠黏劑未充分固化，熱壓壓力不足?；騿伟逦闯浞旨訅航佑|，膠黏劑提前固化，或熱壓時(shí)間短，膠黏劑未固化就失去了溫度和壓力。此外，單板的含水率過高，單板質(zhì)量差，涂膠量不足，涂膠后單板陳放時(shí)間過長(zhǎng)或過短，均會(huì)造成基材膠合強(qiáng)度不同程度的降低。

2）基材局部分層、鼓泡

基材局部分層開膠和鼓泡是常見缺陷。其原因是熱壓時(shí)間不足，熱壓機(jī)開啟降壓速度太快，板坯含水率過高，單板涂膠不均，有漏涂或單板板面有污染等。

3）基材板面翹曲或扭曲

基材板面翹曲或扭曲是由于板內(nèi)應(yīng)力不均勻引起的。主要原因是基材組坯不對(duì)稱，表、背板含水率不一致，不同單板搭配不合理、相對(duì)中心層兩側(cè)單板層數(shù)不等、對(duì)稱單板厚度不等，單板有扭曲木紋、熱壓板溫度不均、板跺堆放不平等原因引起。

4）基材邊角開膠

造成基材邊角開膠最主要的原因是熱壓時(shí)熱壓板邊角壓力不足，與熱壓板的磨損、變形有關(guān)，以及熱壓裝板時(shí)熱壓板間隔中板坯邊角未對(duì)齊，板坯受壓不均，單板邊部過薄，邊角缺膠，涂膠后陳放時(shí)間過長(zhǎng)，膠黏劑或單板失水過多，熱壓板局部溫度過低等原因。

5）基材板面透膠

基材板面透膠多是因?yàn)槟z黏劑黏度過低、固體含量不足，涂膠量過大，單板背面有裂縫、裂縫太深，單板含水率過高，陳化時(shí)間過長(zhǎng)，熱壓壓力過大。

6）基材疊層和離縫

基材疊層和離縫多是因?yàn)榻M坯所用單板沒有整張化，碎單板組坯時(shí)預(yù)留縫隙過大或過小，板坯預(yù)壓和熱壓裝板時(shí)板坯中單板錯(cuò)位或重疊，單板邊部不齊造成的。

生產(chǎn)車間基材常見的質(zhì)量缺陷的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

表1 地板基材常見質(zhì)量缺陷和比例Tab.1 Common quality defect and proportion of floor base material

3 地板表層壓貼工段常見質(zhì)量問題及原因分析

筆者所在公司采取公司自主進(jìn)口原木，以刨切和鋸切的加工方式進(jìn)行表板生產(chǎn)，因此，表板與基材壓貼工藝中常見的質(zhì)量問題主要來自表板刨切、鋸切加工時(shí)殘留于表板的加工缺陷和表、背板壓貼膠合時(shí)產(chǎn)生的缺陷，生產(chǎn)車間表板壓貼工段常見質(zhì)量缺陷統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。

3.1 單板刨切、鋸切中常見缺陷及產(chǎn)生原因

1）單板厚度偏差大、厚度不均

出現(xiàn)這些問題的主要原因有以下幾個(gè)方面：木段卡緊夾持工作臺(tái)螺栓松動(dòng)，木方固定不牢，刨切時(shí)木方移動(dòng)。刨刀進(jìn)給量不均衡。刀架兩側(cè)螺母松動(dòng)，刨刀刨切時(shí)波動(dòng)爬行。刨刀與壓尺之間水平方向的間隙不等，刀門尺寸不一致。

2）單板表面粗糙、有毛刺和溝痕等

這些問題主要出自于刨切機(jī)，多數(shù)是因?yàn)椋号俚度锌谧冣g，并有崩刃現(xiàn)象。壓尺長(zhǎng)時(shí)間使用，刃口表面不平和變鈍。木方蒸煮溫度過低或蒸煮時(shí)間不夠，木段軟化不足，單板板面裂紋和起毛。

3）刨切單板破碎

刨切機(jī)壓尺壓緊力過大，致使單板纖維橫向或縱向折斷、撕裂。或木方蒸煮溫度過低或蒸煮時(shí)間不夠，木段軟化不足均會(huì)導(dǎo)致刨切單板破碎。

4）單板出現(xiàn)波浪形

刀門不等，單板兩端和中間的壓榨率不一致；壓尺磨損，刃口表面不平；刨刀楔角過大，這些均是單板出現(xiàn)波浪形的因素。

3.2 單板干燥中常見缺陷及產(chǎn)生原因

1）單板變形和開裂

首先是因?yàn)槟静脑缤聿牡牟男圆灰唬黄浯问悄静墓?jié)子等缺陷，致使單板組織不均勻，使單板在干燥過程中的收縮不一致，導(dǎo)致單板變形、開裂。在單板干燥過程中，單板邊緣水分蒸發(fā)得快，而單板邊緣部分的收縮變形又受到中間部分的限制，因此邊部容易出現(xiàn)波浪形或開裂。

2）單板終含水率不均勻

這往往是因?yàn)閱伟逍牟暮瓦叢牡牟顒e，其初含水率不同，干燥速度不一致造成的。干燥機(jī)內(nèi)的溫度、濕度、風(fēng)速等隨單板位置和層數(shù)的不同而有所差異，也可能造成干燥完成后，單板的終含水率不均。

3.3 表板壓貼加工中常見缺陷及產(chǎn)生原因

1）表板透膠或裂紋

單板表面產(chǎn)生透膠或裂紋的原因是單板厚度過小，或單板有裂紋。熱壓溫度和壓力過高，膠黏劑的黏度小和涂膠量大，膠黏劑固體含量小。

2）地板坯料的色斑或底色透過表板

單板厚度過小，以致基材木材中的單寧、色素與鐵離子形成的污染透過單板。

3）小面積出現(xiàn)鼓泡、脫膠

基材或單板含水率不均勻，熱壓板加熱不均勻從而導(dǎo)致小面積的鼓泡和脫膠。

4）大面積鼓泡、脫膠

基材和表板含水率過高，基材與所選用的膠黏劑不完全相匹配?；谋砻嫔肮赓|(zhì)量不佳，基材表面平整度不夠。這些均是導(dǎo)致鼓泡和脫膠的原因。

5）表面凹凸不平

主要原因是基材的厚度偏差較大，基材表面含蠟質(zhì)或油脂污染物，阻礙膠液的浸潤(rùn)，膠合強(qiáng)度下降。

表2 實(shí)木復(fù)合地板表板常見質(zhì)量缺陷和比例Tab.2 Common quality defect and proportion of engineering wood flooring

4 地板榫槽加工工段常見質(zhì)量問題及原因分析

多層實(shí)木復(fù)合榫槽加工屬于木材制品的縱橫向銑削加工，在縱向和橫向榫槽成型機(jī)床上進(jìn)行，地板坯料經(jīng)過榫槽加工后在地板的兩側(cè)邊和兩端獲得榫頭和榫槽，以便于地板的安裝。地板坯料經(jīng)定厚砂光、表面拉絲、榫槽銑削加工后，不可避免地具有一定的尺寸誤差和加工缺陷存在，這里統(tǒng)計(jì)的不是尺寸誤差，是加工缺陷，尺寸誤差在后面繼續(xù)研究。

尺寸偏差主要包括長(zhǎng)度和寬度尺寸偏差，以及地板的形狀位置偏差，這是由于機(jī)床、刀具和工件組成的加工系統(tǒng)加工過程不穩(wěn)定造成的，同時(shí)還有刀具與工件相互作用引起的木材劈裂、工件偏移加工偏差。

表面加工質(zhì)量缺陷包括各種不平度，主要有因?yàn)榈度腥心ゲ黄皆诩庸け砻嫔狭粝碌牡逗?，運(yùn)動(dòng)軌跡產(chǎn)生的波紋，木纖維被撕裂、崩掉、劈裂、搓起等引起的表面破壞，刀具、工件、機(jī)床系統(tǒng)振動(dòng)引起的不平，木材年輪等質(zhì)地不同引起的彈性恢復(fù)不平，木材本身的多孔構(gòu)造等引起的構(gòu)造性不平等。

由上述各種原因而導(dǎo)致的各種表面不平度通常都不是單一出現(xiàn)的，往往都是交錯(cuò)重疊出現(xiàn)。

1）銑刀轉(zhuǎn)速、直徑、刀齒數(shù)和進(jìn)給速度對(duì)運(yùn)動(dòng)不平度的影響

圓柱銑削時(shí)，由于切削軌跡為擺線，所以，即使所有刀刃都在同一切削圓柱上，也會(huì)在加工表面留下有規(guī)律的波紋。波紋高度可由下式計(jì)算。

式中：D——銑刀直徑，mm；

Uz——每齒進(jìn)給量，mm/Z。

由上式可見,增大銑刀直徑或降低每齒進(jìn)給量可以降低運(yùn)動(dòng)不平度。因?yàn)?/p>

因此，要降低每齒進(jìn)給量，當(dāng)銑刀轉(zhuǎn)速和刀齒數(shù)一定時(shí)，需降低進(jìn)料速度。而進(jìn)料速度一定時(shí)，則可增加銑刀轉(zhuǎn)速和刀齒數(shù)。增大銑刀刀齒數(shù)和銑刀外徑受機(jī)床結(jié)構(gòu)空間限制，為提高產(chǎn)品的加工精度和表面質(zhì)量最簡(jiǎn)便的方法就是降低加工時(shí)工件相對(duì)刀具的進(jìn)料速度，但同時(shí)也意味著單位時(shí)間內(nèi)完成加工的產(chǎn)品數(shù)量減少，生產(chǎn)效率減低，產(chǎn)量下降。

2）刀刃的位置精度和運(yùn)動(dòng)精度對(duì)表面不平度的影響

無論是整體銑刀還是裝配式銑刀，刀具刃磨和安裝時(shí)，刀刃都不可能絕對(duì)精確地位于同一切削圓上。即使刀刃都能位于同一圓周上，因?yàn)榈遁S的制造精度、安裝精度，以及不平衡質(zhì)量所限，銑刀在回轉(zhuǎn)時(shí)總會(huì)有徑向跳動(dòng)。由于刀齒的徑向跳動(dòng)而使每一刀齒在工作時(shí)切下的切屑厚度不等。從刀具制造、安裝等方面，應(yīng)盡量提高刀刃的位置精度，降低徑向跳動(dòng)量，也可以提高產(chǎn)品加工精度。

3）前角對(duì)表面不平度的影響

前角對(duì)表面不平度的影響是通過前刀面上作用力的大小和方向而表現(xiàn)出來的。端向銑削時(shí)，因?yàn)槠叫杏谶M(jìn)料速度水平方向的分力是造成末端開裂的主要原因，這常發(fā)生在地板橫向榫槽加工中。

多層實(shí)木復(fù)合地板榫槽加工在切削方式上屬于木材縱向銑削和端向銑削，因此處理不當(dāng)極易發(fā)生超前劈裂和末端開裂的加工缺陷。雖然刀具的刃磨和安裝角度在刀具投入使用前已經(jīng)確定，但由于木材的自然屬性，在加工時(shí)木材纖維紋理與刀具刃口相遇的角度是隨時(shí)變化的，因此刀具前角對(duì)破壞性不平度影響顯著。

4）刀具的變鈍對(duì)表面不平度的影響

在任何情況下，變鈍了的刀具都會(huì)對(duì)加工質(zhì)量帶來不利的影響，當(dāng)?shù)毒咦冣g時(shí)，刃口鈍半徑變大，刃口在加工表面引起的變形區(qū)面積和壓力都會(huì)增加，這不但會(huì)引起破壞性不平度和彈性恢復(fù)不平度的增加，而且由于摩擦力大大增加，還會(huì)搓起加工表面的木纖維，故導(dǎo)致表面起毛或毛刺等方面破壞性不平度的增加。

5 地板涂飾加工工段常見質(zhì)量問題及原因分析

紫外光光敏（UV）涂料在多層實(shí)木復(fù)合地板涂裝和使用過程常因涂料的質(zhì)量、人為因素、或者客觀環(huán)境原因引起一系列問題，常見的問題主要有：涂膜附著力不佳，涂膜表面出現(xiàn)縮孔，涂膜表面存在顆粒和麻點(diǎn)，涂膜黃變，涂裝時(shí)涂料沒有完全流平，涂膜硬度不夠，涂膜不耐水煮，涂膜表面出現(xiàn)裂紋8種缺陷。對(duì)產(chǎn)生這些問題的原因歸納如下：

1）涂膜附著力不佳的原因

底漆原因：底漆涂膜硬度過高，膜層太厚，雙組分涂料烘烤時(shí)間過長(zhǎng)，交聯(lián)密度太大，以及鋁粉漆中鋁粉含量過高等。

面漆原因：漆料自身的附著力不高，涂膜過厚，涂膜收縮率過大，固化不完全，溶劑揮發(fā)太快。涂料配方設(shè)計(jì)不合理。

2）涂膜表面出現(xiàn)縮孔的原因

地板坯料表面有蠟和灰塵等污染物。涂裝時(shí)空壓機(jī)有油或水混進(jìn)了涂料中。涂裝的表面張力過高，地板坯料表面能過低。地板坯料表面被有機(jī)硅污染或是涂料中使用了過量的短波有機(jī)硅油。

3）涂膜表面存在顆粒和麻點(diǎn)的原因

外部因素：底漆涂裝工藝存在缺陷，細(xì)度不夠或返粗，工作環(huán)境中有灰塵污染，地板坯料表面清理不干凈（灰塵，油污，靜電等）。

涂料因素：涂膜體積收縮過大，涂料配方體系的搭配不合理，涂料的潤(rùn)濕性和鋪展性不佳，形成局部的團(tuán)聚，導(dǎo)致麻點(diǎn)產(chǎn)生。

4）涂膜黃變的原因

光引發(fā)劑經(jīng)紫外線照射后產(chǎn)生活性自由基引發(fā)雙鍵聚合，產(chǎn)生的活性碎片遷移到了涂層表面引起黃變。另外，低聚物和單體中含有的一些生色基團(tuán)如酯基、羰基和醚鍵經(jīng)紫外光照射后產(chǎn)生黃變。

配方中使用的有機(jī)胺經(jīng)紫外光照射后產(chǎn)生了黃變。膜厚太厚以及光照時(shí)間過長(zhǎng)產(chǎn)生了黃變。

5）涂裝時(shí)涂料沒有完全流平的原因

涂料樹脂分子量大，固體含量低，稀釋劑溶解力不佳，揮發(fā)速率過快，樹脂相容性不佳，稀釋劑比例偏低，黏度過高。

6）涂膜硬度不夠的原因

影響涂膜硬度的原因有：UV主體樹脂的官能度和結(jié)構(gòu)不匹配，丙烯酸雙鍵的交聯(lián)密度不夠，涂膜最終UV固化轉(zhuǎn)化率較低，涂膜硬度和厚度的影響等。

7）涂膜不耐水煮的原因

涂層偏薄或涂層固化不徹底，涂層的交聯(lián)密度偏低。底漆配套涂層的封閉性差，底漆與基材的附著不佳或不耐水煮。

表4 實(shí)木復(fù)合地板涂飾常見缺陷和比例Tab.4 Common quality defect and proportion of finishing cover of engineering wood flooring

8）涂膜表面出現(xiàn)裂紋的原因

底漆未干燥完全，面漆稀釋劑揮發(fā)過快，曝光能量太高，曝光過程的溫度太高，交聯(lián)密度高，涂膜過厚，收縮率太大等。

6 結(jié)語

地板生產(chǎn)中提高關(guān)鍵工段或機(jī)臺(tái)的產(chǎn)能是提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑，即意味著提高進(jìn)料速度，受加工對(duì)象木質(zhì)原料自身性質(zhì)和力學(xué)強(qiáng)度的制約，以及加工機(jī)械與刀具系統(tǒng)振動(dòng)和噪聲限制，其切削速度一般不超過90 m/s，如果提高進(jìn)料速度，不能相應(yīng)地提高切削速度和增大刀具直徑，加工件的表面質(zhì)量會(huì)下降，加工造成的破壞性缺陷增多，產(chǎn)品合格率下降。在多層實(shí)木復(fù)合地板生產(chǎn)中，高產(chǎn)和質(zhì)優(yōu)之間是一對(duì)難以調(diào)和的矛盾，但是，任何情況下都不能不顧產(chǎn)品質(zhì)量而單方面強(qiáng)調(diào)產(chǎn)量的提高。如在地板涂飾工段，提高進(jìn)料速度，可能會(huì)引起漆膜輥涂不勻，漆膜自然流平不夠，紫外光固化干燥不足，漆膜起皺，漏涂，未完全固化等缺陷。因此，分析工藝過程中發(fā)生加工質(zhì)量的主要原因，并針對(duì)性地采取技術(shù)措施控制關(guān)鍵加工參數(shù)，可以減少加工缺陷從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

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