基材和壓貼工藝對浸漬膠膜紙飾面細(xì)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(fèi)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(xì)木工板制作定制衣柜門板。浸漬膠膜紙飾面細(xì)木工板是將浸漬氨基樹脂膠膜紙鋪裝在細(xì)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(qiáng)、握釘力強(qiáng)、鋸截方便等優(yōu)點[7-9]。但是，浸漬膠膜紙飾面細(xì)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(xì)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(xì)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(xì)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(xì)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(xì)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(xì)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(xì)木工板的制備

目前，浸漬膠膜紙飾面細(xì)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(xì)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(xì)木工板。異型結(jié)構(gòu)細(xì)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(xì)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(xì)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(jìn)行命名，對使用炭化細(xì)木工板和異型結(jié)構(gòu)細(xì)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(jìn)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(qiáng)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(jìn)行檢測。

2 結(jié)果與分析

2.1 炭化細(xì)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(xì)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(qiáng)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(qiáng)度和彈性模量略低于A柜門的橫向靜曲強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(tuán)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(jìn)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(xì)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(qiáng)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(qiáng)度和彈性模量均高于A柜門的橫向靜曲強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度和彈性模量與干燥環(huán)境中柜門的翹曲度呈線性的負(fù)相關(guān)關(guān)系，即柜門的翹曲度隨著橫向靜曲強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(xì)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(xì)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(xì)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(xì)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(xì)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。