木家具直線封邊工段質(zhì)量管控探析?

熊先青 郭偉娟 錢文婷 方 露 龐小仁

以中密度、刨花板等人造板為基材的板式家具占中國(guó)家具總產(chǎn)值45%以上，已成為家具產(chǎn)業(yè)的主要產(chǎn)品[1]。封邊是板式家具生產(chǎn)過(guò)程最為重要的一道工序，封邊不僅起到對(duì)邊部防水、保護(hù)、封閉有害氣體釋放和減少變形等作用，同時(shí)能襯托和美化家具的外觀。

板式家具邊部是產(chǎn)品質(zhì)量出問(wèn)題最多的地方，封邊好壞直接決定板式家具質(zhì)量[2]。封邊質(zhì)量與基材、膠黏劑、封邊材料、車間溫度以及封邊機(jī)的溫度、進(jìn)料速度、封邊壓力、齊邊、修邊等工藝條件密切相關(guān)，各個(gè)工藝參數(shù)和技術(shù)條件對(duì)封邊質(zhì)量有重要的影響，因此，分析板式家具質(zhì)量關(guān)鍵是對(duì)封邊工藝指標(biāo)的評(píng)價(jià)。

基于此，筆者在企業(yè)實(shí)際調(diào)研和規(guī)?；瘜?shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)影響封邊質(zhì)量的因素進(jìn)行調(diào)研，對(duì)工藝過(guò)程的具體指標(biāo)進(jìn)行分析，重點(diǎn)剖析了直線封邊過(guò)程中產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的成因，從而尋找控制方法，為直線封邊工藝的優(yōu)化提供借鑒。

1 直線封邊工段生產(chǎn)現(xiàn)狀

1.1 基本工藝過(guò)程

目前封邊設(shè)備大多具有基本功能和可選功能，自動(dòng)封邊設(shè)備具備封邊速度快、精度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。其中，基本功能包括壓貼、齊頭、修邊、刮邊、拋光等，可選功能包括銑、精修、上下開(kāi)槽、前開(kāi)槽、平刮邊、氣動(dòng)控制、預(yù)銑、噴切削液、拋光噴油等多項(xiàng)功能，常見(jiàn)封邊設(shè)備功能結(jié)構(gòu)[3]如圖1所示。

在封邊過(guò)程中，一般由4個(gè)操作人員，包括：1個(gè)主機(jī)手、1個(gè)輔機(jī)手、1個(gè)接料員和1個(gè)修補(bǔ)人員。其中，在固定長(zhǎng)度的帶式木皮封邊時(shí)，需1人上料、1人接料和1人手送木皮。其工藝流程為：分離劑涂布→拼接銑邊→刀庫(kù)→前緣截?cái)唷缶壗財(cái)唷姟熬壪路匠尚豌姟熬壣戏匠尚豌姟缶壪路匠尚豌姟缶壣戏匠尚豌姟路捷喞蕖戏捷喞蕖拚z粘接縫→拋光。

圖1 直線封邊過(guò)程示意圖Fig.1 Schematic diagram of linear edge banding process

1.2 封邊設(shè)備情況

隨著木工機(jī)械設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化程度已經(jīng)越來(lái)越高，目前多數(shù)企業(yè)使用的是第三代封邊機(jī)生產(chǎn)線，其標(biāo)志性功能是封邊機(jī)的銑型修整功能，即保證板件在封邊之后相鄰兩邊仍保持絕對(duì)垂直。此功能極大地提高了產(chǎn)品尺寸精度，方便后續(xù)打孔和組裝，能減少反補(bǔ)，保證質(zhì)量。同時(shí)，柔性生產(chǎn)逐漸在第三代封邊機(jī)生產(chǎn)線上得到體現(xiàn)，即在進(jìn)料口配備紅外線掃描設(shè)備預(yù)讀板件信息，自動(dòng)調(diào)整輸送封邊帶的寬度、顏色、追蹤修圓角度、修邊刀弧度等參數(shù)，避免了由頻繁調(diào)機(jī)等輔助工序產(chǎn)生的時(shí)間浪費(fèi)問(wèn)題，封邊工藝的自動(dòng)化程度大幅度提高[4]。另外，豪邁公司新推出的Laser Tec激光封邊機(jī)實(shí)現(xiàn)了無(wú)膠縫、無(wú)膠箱、免清洗、無(wú)污染的問(wèn)題，改變了傳統(tǒng)的封邊工藝。IMA公司的封邊機(jī)對(duì)回送、全自動(dòng)、寬幅、多條邊等方面進(jìn)行了研究，推出超過(guò)30m長(zhǎng)的封邊機(jī)。但由于成本及其他一些因素，國(guó)內(nèi)家具企業(yè)仍以傳統(tǒng)的封邊工藝為主[5]。

2 基材對(duì)封邊質(zhì)量的影響

2.1 基材特性的影響

常見(jiàn)的封邊基材主要是中纖板、刨花板及防火板等，其厚度規(guī)格主要以5、9、12、15、18 mm居多。基材對(duì)封邊質(zhì)量的影響，與基材在開(kāi)料和精裁的加工質(zhì)量及表面情況（如表面的粗糙度、污染和砂光后的表面極性等）有很大關(guān)系。基材加工質(zhì)量的好壞主要體現(xiàn)在基材的邊緣是否存在缺陷，如撕裂、鋸路崩碴、鋸路不直、鋸口不光滑等。加工過(guò)程中，由于設(shè)備存在系統(tǒng)誤差及工人操作水平的差異，使得工件端面沒(méi)能達(dá)到預(yù)期的水平，與相鄰面不能保持完全垂直，在施膠時(shí)，只有基材邊緣才能涂上膠液，同時(shí)，加壓輥也不能夠?qū)⒎膺厧耆珘簩?shí)在工件邊部因而導(dǎo)致封邊不牢固,甚至?xí)撾x基材，由此容易造成封邊材料與板材端面不能完全接觸，封邊完成后露出基材或出現(xiàn)細(xì)縫，進(jìn)而影響美觀?；谋砻媲闆r，側(cè)邊必須光潔平整，砂光后應(yīng)盡快封邊，以免表面被再污染，當(dāng)刨花板作基材時(shí)，由于刨花板邊部表面空隙大，這樣容易造成凹凸不平和膠層厚度增加，使得膠層產(chǎn)生龜裂現(xiàn)象，進(jìn)而影響封邊質(zhì)量，因此，封貼薄型材料時(shí)應(yīng)采取增加底層材料（膠合面的膠層厚度）或打膩?zhàn)拥姆绞絹?lái)提高表面質(zhì)量；當(dāng)基材為防火板時(shí)，由于其背面往往會(huì)存在一些殘余物質(zhì)，影響粘結(jié)，封邊前需用萬(wàn)能膠或溶劑處理其背面。因此，對(duì)封邊前的鋸割加工及表面處理要予以高度重視，以此來(lái)提高基材的封邊質(zhì)量。

另一方面，基材含水率也會(huì)對(duì)封邊質(zhì)量產(chǎn)生影響，當(dāng)基材加熱到一定溫度時(shí)，面板含水率要比同等條件下的平衡含水率低1%～2%，因此基材含水率控制在8%～9%左右較為理想。

2.2 基材尺寸的影響

2.2.1 基材長(zhǎng)度 為方便分析與描述，對(duì)板件長(zhǎng)寬進(jìn)行定義，如圖2所示。

圖2 板件長(zhǎng)寬定義Fig.2 Definition of length and width of plate

基材長(zhǎng)度對(duì)封邊質(zhì)量的影響，筆者在對(duì)某企業(yè)封邊車間進(jìn)行調(diào)研時(shí)，對(duì)4種不同規(guī)格的刨花板基材進(jìn)行了試驗(yàn)分析，見(jiàn)表1。為了簡(jiǎn)化，分別都只封了一條長(zhǎng)邊，并記錄其中出現(xiàn)不合格邊的數(shù)量。

結(jié)果表明，長(zhǎng)度不一的刨花板基材中，不合格率分別是4%、4%、2%、2%，對(duì)照企業(yè)的管控要求，均在正常范圍內(nèi)，并無(wú)明顯出現(xiàn)長(zhǎng)度不同影響封邊質(zhì)量的特征。因此，封邊質(zhì)量好壞與基材長(zhǎng)度并無(wú)本質(zhì)關(guān)系。

2.2.2 基材厚度 基材厚度對(duì)封邊質(zhì)量的影響，隨機(jī)抽取企業(yè)中常用不同厚度規(guī)格的隔板、抽面板、抽尾板和抽旁板進(jìn)行生產(chǎn)規(guī)模化試驗(yàn)，板材厚度規(guī)格為常見(jiàn)的12、13、15、18 mm，同時(shí)增加規(guī)格為200 mm×200 mm×5 mm的實(shí)驗(yàn)板，板材為刨花板，封邊形式采用4封邊，在封邊機(jī)的正常運(yùn)行下，統(tǒng)計(jì)封邊時(shí)所產(chǎn)生的不合格邊數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，當(dāng)板材厚度在10 mm以上時(shí)，不合格率均在一個(gè)正常合理的范圍內(nèi)波動(dòng)，而當(dāng)板材厚度在8 mm和5 mm時(shí)，不合格率陡然上升。由此可知，當(dāng)板材厚度在10 mm以下時(shí)，厚度對(duì)封邊質(zhì)量有一定的影響。所以實(shí)際生產(chǎn)中，封薄板（＜10 mm）時(shí)，往往需要配備母版輔助封邊來(lái)控制質(zhì)量。

表1 基材長(zhǎng)度與封邊質(zhì)量關(guān)系Tab.1 The relationship between substrate length and edge banding quality

表2 基材厚度與封邊質(zhì)量關(guān)系Tab.2 The relationship between substrate thickness and edge banding quality

2.2.3 基材寬度 基材寬度對(duì)封邊質(zhì)量的影響，研究對(duì)象采用活動(dòng)柜部分板件，并盡可能地選擇長(zhǎng)度厚度相當(dāng)、其他條件保持一致的板件作為研究對(duì)象，進(jìn)行規(guī)?；囼?yàn)分析，統(tǒng)計(jì)出不同寬度的板材封邊時(shí)產(chǎn)生的不合格率如表3。由表3可知，當(dāng)板件寬度大于100 mm時(shí)，封邊質(zhì)量趨于一個(gè)穩(wěn)定的水平，隨著板件寬度逐漸變大，無(wú)明顯變化；當(dāng)板件寬度小于100 mm時(shí)，隨著寬度變小，不合格率逐漸增大。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)板件寬度小于100 mm時(shí)，往往將兩個(gè)窄板寬度方向拼接在一起進(jìn)行封邊，并適當(dāng)減少兩個(gè)傳送帶之間的距離，來(lái)增加夾持力，從而提高封邊質(zhì)量。

表3 基材寬度與封邊質(zhì)量關(guān)系Tab.3 The relationship between substrate width and edge banding quality

3 封邊材料對(duì)封邊質(zhì)量的影響

3.1 封邊材料的基本質(zhì)量要求

封邊材料一般有：木皮（有/無(wú)無(wú)紡布）、PVC、ABS裝飾紙、實(shí)木條等。其中，木皮一般要求厚度均勻、含水率在8%～16%之間；PVC、ABS要求厚度均勻、柔韌性適中、背面有背膠；裝飾紙要求厚度均勻、不脆、含水率在8%～12%之間；實(shí)木條含水率要求在8%～16%之間、不彎翹[6]。

3.2 封邊材料對(duì)封邊質(zhì)量的影響

通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，封邊材料的含水率、表面情況、厚度及紋理等方面對(duì)封邊質(zhì)量的影響最為突出。

封邊材料含水率對(duì)封邊質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，封邊材料含水率過(guò)高，會(huì)使熱熔膠提前固化，濕潤(rùn)性能下降，降低粘結(jié)強(qiáng)度，一般情況下含水率需控制在8%～12%范圍內(nèi)。采用實(shí)木封邊條封邊時(shí)，須先保證封邊條含水率低于8%；進(jìn)行軟成型封邊時(shí)所采用木質(zhì)封邊帶的含水率應(yīng)較高一些，一般控制在15%～20%，從而增加封邊帶的柔韌性。為避免封邊過(guò)程中或封邊后封邊帶有可能產(chǎn)生破裂現(xiàn)象，選用背面覆有無(wú)紡布的木質(zhì)封邊帶較為理想。

封邊材料的表面情況，封邊帶采用PVC封邊時(shí)，由于PVC封邊帶具有較大的回彈應(yīng)力，往往容易造成封邊不牢固、甚至封邊帶脫離基材的現(xiàn)象，因此，封邊時(shí)，需對(duì)PVC封邊帶背面加預(yù)涂層以此來(lái)增加初黏性。預(yù)涂層一般由封邊帶生產(chǎn)時(shí)預(yù)先完成，需在選購(gòu)封邊帶時(shí)先行關(guān)注。采用實(shí)木封邊條時(shí)，不能有扭曲、翹曲、彎曲等缺陷，不能有塵土、溶劑和油污污染等現(xiàn)象。

封邊材料的厚度，主要是影響設(shè)備的壓輪距離參數(shù)的設(shè)定，實(shí)木封邊條厚度一般有0.5、1、2、5、7 mm等，卷式封邊條厚度一般在0.3～3 mm之間，對(duì)封邊材料厚度的選擇，一般應(yīng)依據(jù)基材厚度而定。封邊材料的紋理，主要與封邊條的來(lái)源有關(guān)。天然封邊條的紋理有粗細(xì)花紋變化，而科技木等人工木紋更趨向于硬木木紋。

4 膠黏劑及封邊工藝對(duì)封邊質(zhì)量的影響

4.1 膠黏劑的選擇與質(zhì)量要求

用于家具板材封邊的膠黏劑一般需選擇專用封邊熱熔膠，熱熔膠的選擇主要從膠液黏度、固含量和膠壓溫度等方面考慮[7]。通常情況下，熱熔膠的黏度越高，初黏強(qiáng)度就越好，但黏度高，涂布時(shí)由于流動(dòng)性差，易造成涂布性能下降，對(duì)刨花板而言，選用黏度較高的熱熔膠，才能使膠液充分浸潤(rùn)在板材邊部，而不會(huì)因黏度過(guò)低進(jìn)入到板材邊部縫隙中；熱熔膠固含量影響封邊質(zhì)量，主要由于封邊時(shí)一般要求達(dá)到一定的涂膠面積，從粘結(jié)性能和涂布量的多少來(lái)看，無(wú)填料熱熔膠的單位長(zhǎng)度涂膠量控制和粘結(jié)性能都要優(yōu)于有填料熱熔膠，同時(shí)，在涂膠過(guò)程中，涂膠系統(tǒng)也會(huì)直接影響到單位長(zhǎng)度涂膠量；熱熔膠的溫度是指封邊機(jī)的涂膠輥上膠的溫度，在一些封邊機(jī)上顯示溫度可能會(huì)與實(shí)際溫度有相當(dāng)大出入，因此，生產(chǎn)時(shí)需要對(duì)壓機(jī)溫度進(jìn)行定期校正，防止溫度過(guò)高或過(guò)低，造成膠液炭化、黏強(qiáng)度下降等現(xiàn)象，只有壓機(jī)溫度穩(wěn)定時(shí)，熱熔膠才能達(dá)到最佳的膠黏強(qiáng)度。

4.2 溫度對(duì)封邊質(zhì)量的影響

由于封邊熱熔膠性能受溫度影響較大，所以在封邊的過(guò)程中，溫度是重要的影響指標(biāo)之一。封邊材料溫度、基材溫度、熱熔膠溫度以及工作環(huán)境溫度都會(huì)產(chǎn)生影響。

封邊材料的溫度因封邊材料不同，對(duì)封邊質(zhì)量的影響不一。采用封邊帶封邊時(shí)，封邊帶自身溫度過(guò)低會(huì)使膠液溫度下降，從而影響膠合質(zhì)量，為保證封邊質(zhì)量，封邊前最好能將封邊帶在室溫下陳放至少24 h以上；實(shí)木封邊條的溫度也應(yīng)保持在一定范圍內(nèi)（一般常溫較理想），由于實(shí)木封邊條的含水率在8%～12%之間，在冬天生產(chǎn)時(shí)，如果溫度過(guò)低，需要先進(jìn)行預(yù)熱。

基材溫度一般應(yīng)保持在室溫（20 ℃）以上，才能保證封邊質(zhì)量。當(dāng)基材溫度太低時(shí)，在施膠過(guò)程中就會(huì)帶走大量膠液的熱量，使熱熔膠冷卻快，不能保證封邊帶與基材間能夠形成長(zhǎng)期可靠的膠結(jié)[14]。

熱熔膠溫度與膠罐有一定的關(guān)系。當(dāng)封邊機(jī)不工作時(shí)，需將膠罐的溫度降低到150 ℃左右，定期清理涂膠輥和膠罐，保持膠罐清潔，一方面避免熱熔膠長(zhǎng)期處在使用溫度下產(chǎn)生炭化現(xiàn)象，對(duì)供膠系統(tǒng)造成堵塞和加熱性能降低；另一方面，當(dāng)封邊機(jī)重新工作時(shí)，能快速將膠罐升溫至使用時(shí)所需的溫度。同時(shí)，膠罐須長(zhǎng)期保持2/3以上容量的膠，避免因膠罐四周產(chǎn)生黑色炭化物，降低加熱系統(tǒng)和供膠系統(tǒng)性能。

封邊機(jī)工作環(huán)境溫度會(huì)影響到膠液的固化速度，車間往往在溫度低的季節(jié)比溫度高的季節(jié)會(huì)更容易出現(xiàn)封邊質(zhì)量問(wèn)題，其原因就在于溫度低熱熔膠的固化速度會(huì)加快，從而縮短粘結(jié)過(guò)程的有效時(shí)間。

5 直線封邊質(zhì)量管控方法探析

通過(guò)多家企業(yè)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，直線封邊質(zhì)量問(wèn)題，受到企業(yè)生產(chǎn)成本與效率等實(shí)際情況的影響，各企業(yè)管控標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一，往往都有一個(gè)最大缺陷允許范圍。同時(shí)，很少有企業(yè)對(duì)封邊質(zhì)量問(wèn)題做到評(píng)價(jià)指標(biāo)的量化，多以描述性語(yǔ)言加以管控。筆者通過(guò)企業(yè)調(diào)研，結(jié)合QB/T 4463——2013《家具用封邊條技術(shù)要求》，整理并得出描述性封邊質(zhì)量管控方法，見(jiàn)表4所示。

6 結(jié)語(yǔ)

封邊是板式家具生產(chǎn)的重要工段，封邊好壞直接影響家具質(zhì)量。一直以來(lái)，家具封邊工段的管控都是企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)，由于封邊過(guò)程又受到各種因素的影響，雖然通過(guò)各種技術(shù)手段的改進(jìn)，其質(zhì)量問(wèn)題基本得到了保證，但由于各個(gè)企業(yè)對(duì)家具質(zhì)量的要求不同，特別是允許出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題范圍有統(tǒng)一的規(guī)范，造成了家具質(zhì)量因封邊工序而出現(xiàn)參差不齊。筆者在調(diào)研的基礎(chǔ)上，通過(guò)具體的影響因素來(lái)分析產(chǎn)生封邊質(zhì)量問(wèn)題的根本原因和改進(jìn)措施，希望能為企業(yè)在具體的質(zhì)量管控時(shí)提供參考。

表4 直線封邊工段質(zhì)量問(wèn)題與管控方法Tab.4 Quality problems and control methods of the linear edge bonding procedure

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