基材和壓貼工藝對浸漬膠膜紙飾面細木工板柜門翹曲度的影響?

袁成龍 施曉宏 沈云芳 桂成勝 李延軍

（1.浙江升華云峰新材股份有限公司，浙江 德清 313220;2.南京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210037）

隨著定制衣柜行業(yè)的快速發(fā)展，浸漬膠膜紙飾面人造板在定制衣柜柜門上的用量越來越大[1-3]。目前用于定制衣柜柜門的浸漬膠膜紙飾面人造板主要以纖維板、刨花板等人造板為基材[4-5]。隨著消費需求的變化[6]，部分企業(yè)為適應(yīng)市場需求以及追求與現(xiàn)有產(chǎn)品的差異化，使用浸漬膠膜紙飾面細木工板制作定制衣柜門板。浸漬膠膜紙飾面細木工板是將浸漬氨基樹脂膠膜紙鋪裝在細木工板基材上，經(jīng)熱壓而成的裝飾板材，具有免油漆、實木感強、握釘力強、鋸截方便等優(yōu)點[7-9]。但是，浸漬膠膜紙飾面細木工板的氣候適應(yīng)性較差[10-11]，如江浙滬地區(qū)生產(chǎn)的浸漬膠膜紙飾面細木工板作為定制衣柜柜門，在氣候干燥的季節(jié)或地區(qū)使用時，易出現(xiàn)翹曲變形現(xiàn)象，極大地降低了其使用性能，使用范圍也受到限制。

本研究以浸漬膠膜紙飾面細木工板定制衣柜柜門為研究對象，探討了浸漬膠膜紙飾面細木工板基材結(jié)構(gòu)、壓貼工藝以及板材厚度對浸漬膠膜紙飾面細木工板定制衣柜柜門翹曲度的影響，為定制衣柜企業(yè)應(yīng)用浸漬膠膜紙飾面細木工板提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

浸漬膠膜紙飾面細木工板芯材均外購，按照工藝分為炭化和異型結(jié)構(gòu)，如圖1所示。其中，炭化主要是杉木芯炭化，異型結(jié)構(gòu)主要有三層桉木芯結(jié)構(gòu)、杉木豎芯結(jié)構(gòu)、杉木芯多層結(jié)構(gòu)和楊木LVTT（單板側(cè)積復(fù)合板）結(jié)構(gòu)。

圖1 異型結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 1 Schematic diagram of special-shaped structure

1.2 浸漬膠膜紙飾面細木工板的制備

目前，浸漬膠膜紙飾面細木工板生產(chǎn)工藝主要有兩種：1） 一次覆膜法，亦稱“直貼法”，即先將芯材和平衡層單板熱壓膠合，再與緩沖層二次熱壓膠合，定厚砂光后再與浸漬膠膜紙三次熱壓膠合。2） 二次覆膜法，亦稱“覆貼法”，即浸漬膠膜紙和緩沖層、平衡層單板和基材，先分別熱壓膠合，然后將上述兩部分再二次熱壓膠合[12-13]。

炭化細木工板分別采用直貼重組裝飾單板、覆貼重組裝飾單板、覆貼1.0 mm厚的高密度纖維板（HDF）制作成浸漬膠膜紙飾面細木工板。異型結(jié)構(gòu)細木工板統(tǒng)一采用覆貼1.0 mm厚的高密度纖維板（HDF）制作成浸漬膠膜紙飾面細木工板。將養(yǎng)生（養(yǎng)生環(huán)境為當(dāng)?shù)厥覂?nèi)環(huán)境）結(jié)束后的浸漬膠膜紙飾面細木工板加工成定制衣柜規(guī)格尺寸為2 440 mm × 450 mm × 18 mm的柜門。為方便記錄，對定制衣柜柜門進行命名，對使用炭化細木工板和異型結(jié)構(gòu)細木工板的定制衣柜柜門分別簡稱為炭化柜門和異型結(jié)構(gòu)柜門，具體命名如表1所示。

表1 定制衣柜柜門的命名Tab.1 Named of custom wardrobe doors

1.3 性能測試

將定制衣柜柜門用WWJ001 型號的莫干山全蓋鉸鏈安裝，每扇柜門安裝四個鉸鏈，然后分別放置于干燥環(huán)境[溫度（25 ± 2）℃、相對濕度（45 ± 3）%]和濕潤環(huán)境[溫度（25 ± 2）℃、相對濕度（85 ±3）%]中。以翹曲度衡量柜門的變形程度，按照GB/T 3324—2017《木家具通用技術(shù)條件》進行檢測，每隔5 d測量一次柜門的翹曲度，直至穩(wěn)定。

定制衣柜柜門的密度、含水率、24 h吸水厚度膨脹率、橫向靜曲強度和彈性模量按照GB/T 17657—2013《人造板及飾面人造板理化性能試驗方法》進行檢測。

2 結(jié)果與分析

2.1 炭化細木工板對柜門翹曲度的影響

炭化柜門的含水率、密度、24 h吸水厚度膨脹率如表2所示。由數(shù)據(jù)可知，經(jīng)過養(yǎng)生處理后，炭化柜門的含水率均在7%～8%之間，變化不大。炭化B-1柜門的密度最大為0.56 g/cm3，且與A柜門的密度相當(dāng)，這是由于炭化B-1柜門、A柜門均采用覆貼1.0 mm厚的HDF，而HDF的密度高于重組裝飾單板，從而使得B-1、A柜門具有較大的密度，也表明炭化細木工板對柜門的密度無顯著影響。相較于其他3種柜門，B-1柜門的24 h吸水厚度膨脹率最低，僅為1.8%。

表2 炭化工藝柜門的基本物理性能Tab.2 Basic physical properties of carbonization cupboard door

炭化柜門的橫向靜曲強度和彈性模量如圖2所示。從圖中可看出，炭化柜門的橫向靜曲強度和彈性模量略低于A柜門的橫向靜曲強度和彈性模量，這主要是因為炭化會造成木材力學(xué)性能的降低[14-15]。另外，與B-3柜門相比，炭化B-2柜門的橫向靜曲強度和彈性模量分別提高了23.6%和12.7%。由此可見，覆貼工藝柜門的力學(xué)性能高于直貼工藝柜門。炭化B-1柜門在炭化柜門中的橫向靜曲強度和彈性模量最大，這表明覆貼1.0 mm厚的HDF能夠有效提高柜門的力學(xué)性能。

圖2 炭化工藝柜門的橫向靜曲強度和彈性模量Fig. 2 MOR and MOE of cupboard door of carbonization cupboard door

炭化柜門在干燥和濕潤環(huán)境中的翹曲度如圖3所示。由圖可知，經(jīng)養(yǎng)生處理的定制衣柜柜門在干燥和濕潤環(huán)境中均會產(chǎn)生變形，與濕潤環(huán)境相比，干燥環(huán)境中的柜門變形程度更大。這是由于木材具有干縮濕脹性[16-17]，當(dāng)空氣中濕度發(fā)生變化時，導(dǎo)致木材吸濕或解吸，從而造成木材發(fā)生尺寸和形狀的變化[18-19]。另外，在兩種環(huán)境中，炭化柜門的翹曲度均小于A柜門的翹曲度。這是由于在炭化過程中，木材中的親水基團數(shù)量減少[20-21]，導(dǎo)致木材的吸濕性降低，從而提高了柜門的尺寸穩(wěn)定性[22-23]。此外，炭化B-2柜門的翹曲度小于炭化B-3柜門翹曲度，這表明覆貼工藝的尺寸穩(wěn)定性高于直貼工藝。炭化B-1柜門的翹曲度為最小，干燥環(huán)境下為0.82 mm/m，濕潤環(huán)境下為0.65 mm/m，進一步證明覆貼1.0 mm厚的HDF可以有效提高柜門的尺寸穩(wěn)定性，降低其翹曲度。

圖3 炭化工藝柜門的翹曲度Fig. 3 Warpage of carbonization cupboard door

2.2 異型結(jié)構(gòu)細木工板對柜門翹曲度的影響

異型結(jié)構(gòu)柜門的含水率、密度、24 h吸水厚度膨脹率如表3所示。由表可知，經(jīng)過養(yǎng)生處理后，異型結(jié)構(gòu)柜門的含水率均在7%～8%之間。C-1柜門的密度最大，為0.63 g/cm3，其24 h吸水厚度膨脹率最低為1.4%，這主要是由于C-1柜門使用的是桉木芯，而其他柜門使用的是杉木芯或楊木芯，而桉木的密度和吸水率要優(yōu)于楊木和杉木[24-26]。

表3 異型結(jié)構(gòu)柜門的基本物理性能Tab.3 Basic physical properties of cupboard door with special-shaped structure

異型結(jié)構(gòu)柜門的橫向靜曲強度和彈性模量如圖4所示。由圖可知，異型結(jié)構(gòu)柜門的橫向靜曲強度和彈性模量均高于A柜門的橫向靜曲強度和彈性模量，這表明異型結(jié)構(gòu)能夠提高柜門的力學(xué)性能。此外，異型結(jié)構(gòu)C-1柜門的橫向靜曲強度和彈性模量為最大，分別為46.8 MPa和5 740 MPa，可見三層桉木芯結(jié)構(gòu)覆貼1.0 mm厚的HDF能夠顯著提高定制衣柜柜門的力學(xué)性能。

圖4 異型結(jié)構(gòu)柜門的橫向靜曲強度和彈性模量Fig. 4 MOR and MOE of cupboard door with specialshaped structure

異型結(jié)構(gòu)柜門在干燥和濕潤環(huán)境中的翹曲度如圖5a所示。由圖可知，現(xiàn)有工藝柜門和異型結(jié)構(gòu)柜門，在干燥環(huán)境中的變形程度比在濕潤環(huán)境中更大。柜門的橫向靜曲強度和彈性模量與干燥環(huán)境中柜門的翹曲度呈線性的負相關(guān)關(guān)系，即柜門的翹曲度隨著橫向靜曲強度和彈性模量的增加而減小，如圖5b、c所示。由于異型結(jié)構(gòu)柜門均具有高于A柜門的橫向靜曲強度和彈性模量（圖4），因此異型結(jié)構(gòu)柜門的翹曲度均低于A柜門的翹曲度（圖5a）。同樣，由于C-1柜門的橫向靜曲強度和彈性模量最大，因此其翹曲度也表現(xiàn)為最小，干燥環(huán)境下為0.59 mm/m，濕潤環(huán)境下為0.32 mm/m （圖5a）。

圖5 異型結(jié)構(gòu)柜門的翹曲度Fig. 5 Warpage of cupboard door with specialshaped structure

2.3 柜門厚度對翹曲度的影響

為研究柜門厚度的增加對翹曲度的影響，根據(jù)上述結(jié)果，選取在干燥環(huán)境中翹曲度較小的幾種方案，分別制作了18 mm和22 mm厚度的B-1和C-1、C-3、C-4的柜門。18 mm和22 mm厚度柜門在干燥環(huán)境中的翹曲度如圖6所示。由圖可知，在炭化和異型結(jié)構(gòu)細木工板中，22 mm柜門的翹曲度均略小于18 mm的翹曲度，加厚后B-1、C-1和C-3、C-4柜門的翹曲度分別降低了6.10 %、7.25%、23.94%、10.96%。由此可見，增加柜門厚度有利于降低其翹曲度，提高柜門的尺寸穩(wěn)定性。

圖6 厚度18 mm和22 mm柜門的翹曲度Fig. 6 Warpage of cupboard doors with thickness of 18 and 22 mm

3 結(jié)論

本文探討浸漬膠膜紙飾面細木工板基材結(jié)構(gòu)、壓貼工藝以及板材厚度對浸漬膠膜紙飾面細木工板定制衣柜柜門翹曲度的影響，結(jié)果表明：基材結(jié)構(gòu)、壓貼工藝、板材厚度對浸漬膠膜紙飾面細木工板定制衣柜柜門的翹曲度具有顯著影響。炭化和異型結(jié)構(gòu)細木工板基材能夠降低柜門的翹曲度；覆貼工藝柜門的尺寸穩(wěn)定性優(yōu)于直貼工藝柜門，且覆貼1.0 mm厚的HDF可以有效降低柜門的翹曲度；此外，增加衣柜柜門的厚度也可以降低其翹曲度。