三聚氰胺浸渍纸饰面实木复合...扇的表板结构与抗变形性测试_丁铮.pdf

Furniture家具2023年第44卷第2期Furniture2023Vol.44No.2应用技术三聚氰胺浸渍纸饰面实木复合门扇的表板结构与抗变形性测试丁 铮1，龚建钊2，吴智慧1*，李凤娇2，杨 晖2（1.南京林业大学家居与工业设计学院，南京 210037；2.索菲亚家居集团索菲亚华鹤事业部，黄冈 438021）摘要：为降低以中密度纤维板（MDF）为表板的三聚氰胺浸渍纸贴面实木复合门扇制作和使用过程中的变形率，提高其结构稳定性，设计制作2组共6种不同表板结构的门扇进行对照测试。通过对翘曲度和表板含水率的测量分析，结果表明：双层和双贴面MDF表板结构均能增强门扇抗变形能力，对比常规门扇，测试中的双贴面4.5 mm MDF和5.7 mm MDF表板门扇7 d翘曲度均值分别降低71%和66%，单贴面双层3 mm普通和防潮MDF表板门扇降低29%和50%；单贴面4.5 mm MDF表板门扇7 d翘曲度均值升高25%；7 d观测期内表板含水率分布差异和含水率变化速度与门扇变形呈现相关性，测试中双贴面5.7 mm MDF表板门扇两项数据综合最佳。关键词：三聚氰胺浸渍纸；实木复合门；门扇变形；表板结构；翘曲度；含水率中图分类号：TS664文献标志码：A文章编号：1000-4629（2023）02-0016-06DOI：10.16610/ki.jiaju.2023.02.004Study of the Surfacelayer Structure and Deformation Resistance of SolidWood Composite Door Leaf Overlaid with Melamineimpregnated PaperDING Zheng1，GONG Jianzhao2，WU Zhihui1*，LI Fengjiao2，YANG Hui2（1.College of Furnishings and Industrial Design，Nanjing Forestry University，Nanjing 210037，China；2.Sophia Home Furnishing Group，Sophia Huahe Business Unit，Huanggang 438021，China）Abstract：In order to reduce the deformation rate and improve the structural stability of the melamineimpregnated paper overlaid solid wood composite door leaf with MDF as the surface board，two groups ofdoor leaf with 6 different surface board structures were designed for comparative testing.Through the measurement and analysis of the warping degree and the moisture content of the surface,the results show that：the doubleoverlaid MDF surface structure can enhance the antideformation ability of the door.Compared with the conventional door，the average 7d warping degree of the doubleoverlaid 4.5mm MDF and5.7mm MDF surfacelayer door in the test is reduced by 71%and 66%，respectively，while the singleoverlaid doublelayer 3mm common and moistureproof MDF table door is reduced by 29%and 50%.The average warpage of single surface 4.5mm MDF surfacelayer door leaf is increased by 25%in 7d；During the 7d observation period,the water content distribution difference and water content change rate ofthe surface are correlated with the deformation of the door.The test data of the double overlaid 5.7mmMDF surfacelayer door is the best.Key words:melamine impregnated paper；solid wood composite door；door deformation；surfacelayerstructure；warping degrees；moisture content基金项目：“十三五”国家重点研发计划项目课题（2018YFD0600304）；教育部2021年产学合作协同育人项目（202101148002）；江苏省研究生科研与实践创新计划项目（SJCX21_0340）。作者简介：丁铮（1995），男，硕士研究生，研究方向为家具设计与工程。Email:。通信作者：吴智慧（1963），男，教授，研究方向为家具设计与工程。Email:。引文格式：丁铮，龚建钊，吴智慧，等.三聚氰胺浸渍纸饰面实木复合门扇的表板结构与抗变形性测试J.家具，2023，44（2）：16-21，33.整装定制家居是企业在大规模生产的基础上，根据消费者的要求，进行其专属家具或家居产品的设计与制造，实现家居风格的统一1。三聚氰胺浸渍纸饰面是门扇、墙板、衣柜等的通用饰面，可以通过饰面统一实现一体化整装定制。实木复合门是以装饰单板或重组装饰单板为饰面材料，以木质材料为骨架材料或门框，以刨花板或蜂窝纸等材料为芯层材料制作的木质门，其结构有利于发挥结构层材料特有的功能性，表面具有木材的天然质感，市场前景十分广阔2-4。通过变形数据对比发现实木复合门扇的三聚氰胺浸渍纸饰面门扇变形率略高于PVC饰面门扇。依据材料力学原理，材料内部的应力分布在平衡的条件下，才能表现出稳定的尺寸，一旦材料应力平衡状态遭到破坏，材料在宏观上就会表现为翘曲变形等缺陷5。木材应力波与其含水率、密度均有关系6。当环境温湿度变化过大时，由于木材湿涨干缩特性以及各向异性等原因，构件内部会产生内应力，可能导致门扇翘曲、开裂或局部变形7。因此气候也是影响木门变形的重要因素8。企业通常采用延长养生期的方式缩小板材不同区域之间、刚性黏结板材之间的含水率差异，但养生条件难以精确控制，报废率较高。鉴于装饰面板的种类及结构对同为木质复合材料的地板的翘曲度有影响9。因此，设计了6种门扇表板结构，并对表板结构的抗变形能力进行测试，探究表板含水率与变形的关系，以期增强三聚氰胺浸渍纸饰面门扇的抗变形能力，提高生产效率和合格率。1材料与设备1.1测试材料基材密度过高或过低、密度偏差超过标准要求范围、剖面密度结构分布不均等均会导致板材间的应力变化，从而使板材产生翘曲变形10。因此在基材选择上，测试门扇表板使用的MDF素板规格为1 200 mm 2 400 mm，密度（800 30）kg/m，含水率 3%10%，静曲强度 28 MPa，弹性模量2 600 MPa，内结合强度 0.75 MPa；使用的三聚氰胺浸渍纸胶量190 195 g/m2，预固化度47 g；压合好的三聚氰胺浸渍纸饰面MDF在2 440 mm方向翘曲度 0.2%，1 220 mm方向翘曲度 0.1%，静曲强度 22 MPa，表面胶合强度 0.6 MPa。门扇框架料使用的杨木单板层积材（LVL）含水率 6%14%，静曲强度 45 MPa，弹性模量15 000，用于制作门扇框架；门扇填充料为桥洞力学板，含水率5%12%，密度0.5 0.85 g/m，内结合强度 0.1 MPa，静曲强度 1.0 MPa；胶黏剂方面，冷压胶为单组份聚氨酯乳液胶黏剂，固含量60%，黏度（35 000 5 000）cps，作业温度10 35；封边胶为某型热熔胶，作业温度140 170，配合使用的封边带：材质为PVC材质，规格0.8 mm 44 mm。1.2主要设备测试用到的设备主要有豪迈HPP180型电子开料锯、林丰单面辊胶机、MH3248 型冷压机、豪迈210型封边机、WAGNERMMC220型手持含水率测量仪、EXCDR10A型干燥器法甲醛测试仪。1.3门扇与表板结构设计（1）门扇结构设计：人造板产品要尽量符合结构对称原则11-12。免漆实木复合门扇主要由上下表板、框架和填充材料三部分组成。测试选用无表面铣型和造型、无玻璃镶嵌、不开锁位孔的平板门扇进行全尺寸测试。测试分2组共6种表板类型，每种类型制作5个测试门扇，制作方式基本相同。如图 1 所示，门扇外观宽度和高度均为 800 mm 2 100 mm，框架厚度为28 mm，框架料为截面尺寸28 mm 40 mm 的杨木 LVL，填充料为截面尺寸28 mm 25 mm、间隔40 mm的桥洞力学板条。全部测试的门扇，除表板差异外，其余结构和材料均相同。（2）表板结构设计：分为A、B两组。A组：当不同的材料被刚性地黏接在一起时，其含水率就会发生变化，进而材料的尺寸也会发生变化，应力发生积聚13。门扇表板与三聚氰胺浸渍纸热压、与框架冷压后两侧表板积聚的应力不均衡地释放到钉结合的门扇框架上，很容易导致门扇变形。在理论上，对表板进行对称贴面处理不仅有助于表板两侧三聚氰胺浸渍纸敷贴产生的应力互相抵消，也有助于阻隔或减缓施胶压合后表板与框架间的水分交换。据此，通过A组测试，可以探究不同厚度的对称贴面表板结构对改善门扇变形的效果，同时测量含水率的表现。A组共4种表板类型，如图1b和图016家具2023年第44卷第2期Furniture2023Vol.44No.2Furniture应用技术整装定制家居是企业在大规模生产的基础上，根据消费者的要求，进行其专属家具或家居产品的设计与制造，实现家居风格的统一1。三聚氰胺浸渍纸饰面是门扇、墙板、衣柜等的通用饰面，可以通过饰面统一实现一体化整装定制。实木复合门是以装饰单板或重组装饰单板为饰面材料，以木质材料为骨架材料或门框，以刨花板或蜂窝纸等材料为芯层材料制作的木质门，其结构有利于发挥结构层材料特有的功能性，表面具有木材的天然质感，市场前景十分广阔2-4。通过变形数据对比发现实木复合门扇的三聚氰胺浸渍纸饰面门扇变形率略高于PVC饰面门扇。依据材料力学原理，材料内部的应力分布在平衡的条件下，才能表现出稳定的尺寸，一旦材料应力平衡状态遭到破坏，材料在宏观上就会表现为翘曲变形等缺陷5。木材应力波与其含水率、密度均有关系6。当环境温湿度变化过大时，由于木材湿涨干缩特性以及各向异性等原因，构件内部会产生内应力，可能导致门扇翘曲、开裂或局部变形7。因此气候也是影响木门变形的重要因素8。企业通常采用延长养生期的方式缩小板材不同区域之间、刚性黏结板材之间的含水率差异，但养生条件难以精确控制，报废率较高。鉴于装饰面板的种类及结构对同为木质复合材料的地板的翘曲度有影响9。因此，设计了6种门扇表板结构，并对表板结构的抗变形能力进行测试，探究表板含水率与变形的关系，以期增强三聚氰胺浸渍纸饰面门扇的抗变形能力，提高生产效率和合格率。1材料与设备1.1测试材料基材密度过高或过低、密度偏差超过标准要求范围、剖面密度结构分布不均等均会导致板材间的应力变化，从而使板材产生翘曲变形10。因此在基材选择上，测试门扇表板使用的MDF