近几年,不仅是中国,全球为了大力发展经济,各种资源的消耗量都在与日俱增,其中木材资源的使用量是非常高的。为了保护生态环境,避免木材资源被过度砍伐,将木材加工后的边角废料、刨花与锯屑等剩余材料收集起来,再制造成人造板材,用作室内装饰中使用量较大的装饰材料,能够有效提高木材资源的利用率,缓解木材供需矛盾。
而人造板材之所以能够得到非常广泛的应用,主要是因为人造板材的生产成本相比天然木材更低,而且它受天气的影响较小,力学性能佳,可加工性能好,其幅面规格较大,表面也相对更平整光滑。
不过人造板的缺点还是存在的,其环保性一直受到质疑。因为人造板是利用木材在加工过程中产生的边角废料,添加化工胶粘剂制作成的板材。有些胶粘剂难免含有挥发性有机化合物、有毒的固化剂、增塑剂、稀释剂以及其他助剂或有害的填料等,这就严重影响了最终人造板材的环保性。此外,如果在对人造板材进行贴面或封边时没做到完全贴合、不留缝隙,那么其含有的有害物质会渐渐释放到空气中,对环境造成污染,危害人体的健康。
实际上,人造板材是被分为很多种类型的,而每一种板材的优点和缺点各不相同。本文将介绍现阶段市场上常见的人造板材,并详细阐述其特点和需要改进的地方,力求在未来能够有更多优质、环保的人造板材得到市场的充分应用,达到节省天然原木的目的。
常见的人造板材
常见的人造板材有胶合板、纤维板、细木工板和刨花板等。每一种类型的板材都具有其独特的优点以及难以避免的缺陷。不过目前已经有一些比较新型的木质人造板得到了开发,可以弥补传统人造板的不足之处。
(1)胶合板
胶合板是最常见的人造板材,也是制造家具最常用的材料之一。它是由木段旋切成单板或由木方刨切成薄木,再用胶粘剂胶合而成的三层或多层的板状材料,通常用奇数层单板,并使相邻层单板的纤维方向互相垂直胶合而成。
为了克服天然木材的各向异性,使胶合板特性均匀、形状稳定、不发生翘曲,胶合板在结构上需遵守两个基本原则:一是对称,要求胶合板对称中心平面两侧的单板,无论木材性质、单板厚度,层数、纤维方向,含水率等,都应该互相对称;二是相邻层单板纤维互相垂直。为了实现这两个基本原则,胶合板的层数通常为3至11的奇数层。关于胶合板各层的名称,表层单板被称为表板,里层的单板称为芯板;正面的表板叫面板,背面的表板被称为背板。需要注意的是,胶合板对称中心平面两侧任何两层互相对称的单板树种和厚度需一样,不过面背板可以不是源于同一树种。
一般而言,根据树种的不同,胶合板被分为针叶树材胶合板和阔叶树材胶合板。根据用途的不同,胶合板可被分为普通胶合板和特种胶合板。其中,普通胶合板又可分为Ⅰ类胶合板(耐候)、Ⅱ类胶合板(耐水)和Ⅲ类胶合板(不耐潮);其按表面砂光与否分为未砂光板和砂光板。
如果想要确保胶合板家具成品的质量稳定性,应至少选择Ⅱ类胶合板,这种类型的板材既能够在冷水中浸渍,也可以经受短时间热水浸渍,并具有抗菌性能,不过它并不耐煮沸,除非使用更高一级的Ⅰ类胶合板,它具有耐久、耐煮沸、耐蒸汽处理的特性,并兼具抗菌性能,在其制造过程中使用的是酚醛类树脂胶或其他性能相当的优质合成树脂胶。在成本有限的情况下,Ⅱ类胶合板可以满足家具消费者的基本需求,倘若客户有更多的预算,对产品提出了更高的要求,尤其是需要使用胶合板制造室外家具时,Ⅰ类胶合板将是更优之选。
胶合板的主要优点在于单块面积大、可弯曲、轻薄、强度高、面板美观,将它用于装饰表面,能够获得天然木材的装饰效果。为了进一步营造出自然、质朴、高雅的居室环境,胶合板已经有了相关的“衍生产品”,如装饰单板贴面胶合板,它是用天然木质装饰单板贴在胶合板上制成的人造板。由于该产品表层的装饰单板是用优质木材经刨切或旋切加工方法制成的,所以比纯粹的胶合板具有更好的装饰性能,但因为采用的是原木贴面与人造板结合的方式,相比全部使用实木板材又可以节省大量的原材料,因此,装饰单板贴面胶合板是室内装修最常使用的材料之一。
而关于胶合板的缺陷,除了人造板的“通病”——环保性受到质疑之外,还有一点就在于价格。据了解,胶合板的造价成本并不低,尤其是等级高、优质的胶合板。例如上文提到的,Ⅰ类胶合板和Ⅲ类胶合板之间的性能差别其实很大,像不耐潮的Ⅲ类胶合板表面多孔洞,如果在室外放置时间过长会容易沉重,而Ⅰ类胶合板就不会出现这样的问题,它们之间的价格也自然而然存在很大差异。对于板材制造企业而言,也许可以选择生产其他性价比更高的板材以缓解经营压力。
(2)纤维板
纤维板,也被称为密度板,是由木质纤维素纤维交织成型并利用其固有胶粘性能制成的人造板。与胶合板一样,在制造该板材的过程中,同样需要使用到胶粘剂或者添加剂。
近二十年,中国国内的纤维板产量大幅度增长。主要因为纤维板具有材质均匀、纵横强度差小、不易开裂、能够大幅度节省木质原材料等优点,用途十分广泛。据研究发现,制造 1立方米纤维板约需2.5~3立方米的木材,可代替3立方米锯材或5立方米原木。可以看出,加强纤维板生产是木材资源综合利用的有效途径。
纤维板根据产品密度被分为非压缩型和压缩型两大类。非压缩型产品为软质纤维板,密度小于0.4克/立方厘米;压缩型产品则包括中密度纤维板和硬质纤维板,前者密度在0.4至0.8克/立方厘米,后者密度大于0.8克/立方厘米。这几类纤维板的性能各不相同:软质纤维板质轻、空隙率大、有良好的隔热性和吸声性,经过处理的孔隙较多的轻质纤维板甚至具有吸附性能,可以净化空气;中密度纤维板的结构比较均匀,密度和强度适中,有较好的再加工性;硬质纤维板的强度较高,通常用于打造建筑、车辆或船舶等。其中,中密度纤维板被广泛应用于家具制造,它是一种通过木材或植物纤维经机械分离和化学处理手段,掺入胶粘剂和防水剂等,再经高温、高压成型后制成的一种人造板材。其结构相比天然木材更加均匀,不容易受到腐朽或虫蛀的影响,而且因为中密度纤维板胀缩性小,表面平整,易于粘贴各种饰面,不仅易于加工,更便于制成美观的家具。
关于纤维板的缺点,主要在于其背面有网纹,容易导致板材两面表面积不等,吸湿后因产生膨胀力差异而造成板材翘曲变形。像硬质纤维板这样的硬质板材表面坚硬,打钉困难,耐水性差,所以应用范围会受到限制。
(3)细木工板
细木工板指的是在胶合板生产基础上,以木板条拼接或空心板作芯板,两面覆盖两层或多层胶合板,经胶压制成的一种特殊胶合板。上文已经提到,高质量的胶合板造价成本并不低,而细木工板的工艺要求更高,需要留出足够的空间和时间让木材进行适应性自然干燥,接着还需要投入大量的资金引进相关加工设备,利用干燥窑对其进行严格的干燥工艺。
关于细木工板的优点和缺点,主要表现在握螺钉力好、强度高,具有质坚、吸声、绝热等特点,而且含水率不高(一般为10%至13%之间),加工比较简便;不过在细木工板的生产过程中需要使用大量的尿醛胶,所以其甲醛释放量普遍较高,此外,细木工板内部的实木条为纵向拼接,所以竖向的抗弯压强度差,同时,它们的材质与密度大小不一,容易导致结构翘起、扭曲,甚至变形,影响产品的美观度。
不过值得一提的是,随着消费者环保意识的提高,用于细木工板的胶粘剂也在不断改进。只有符合国家标准的E1级细木工板才是真正绿色环保的,可以应用于家装领域,E2级的细木工板就可能甲醛释放量超标,对人的身体健康造成负面影响,所以E2级甚至环保等级更低的板材千万不能用于室内装饰。
(4)刨花板
刨花板,也称碎料板,是利用木材加工中的废料、小径木、采伐剩余物或其他植物秸秆等为原料,经过机械加工成一定规格形状的刨花与碎木屑,通过干燥、施加一定数量的胶黏剂或添加剂,经机械或气流铺装成板坯,最后在一定温度和压力下压制成的人造板。
刨花板结构比较均匀,加工性能好,可以根据需要加工成大幅面的板材,是制作不同规格、不同样式家具的优选原材料。与细木工板不同的是,制成的刨花板不需要再次干燥,可以直接使用,吸声和隔声性能也很好。
关于刨花板的缺点,主要在于它的边缘粗糙,容易吸湿,握螺钉力欠缺,整体而言属于中低档次的装饰材料,通常用作家具的基材或者隔断。如果想要优化刨花板的应用效果,可以通过采用贴面或喷涂工艺,提升刨花板的美观度;或者在后期板材制造的过程中,通过改进装配和连接方式,提高刨花板的支撑力与承重力,以此来增加刨花板的强度。
人造板材的改进方向
通过上文关于常见的人造板材的基本情况,可以看出每一种类型的人造板都有优点和需要弥补的缺点。总体而言,人造板最大的“隐患”就在于环保性无法完全得到保证,因为几乎每一种类型的人造板材都需要使用到胶粘剂,如果胶粘剂的环保性不过关,人造板材的安全性就无法被确保。
关于人造板材的改进方向,主要可以从两个方面出发:首先,必须使用的是环保型胶粘剂,其次,通过使用更先进的技术手段开发新型优质的人造板材,扩大优质人造板的种类。
近几年,高性能环保型胶粘剂已经成为了市场的新宠,它要求胶粘剂无溶剂、高固含量,目前来看大多数水性、光固化、低温固化、热熔型及热熔压敏胶等胶粘剂都属于比较环保的产品。根据市场数据统计显示,中国国内市场高性能、高品质胶粘剂年增长率为15%以上,高于胶粘剂行业整体8%左右的增长速度。国内已经有越来越多走在行业前列的企业,开拓自身的科技研发能力,致力于推出更多高品质的环保型胶粘剂,这将有助于进一步提高人造板材的环保性,使得更多的消费者放心购买。
另一方面,使用创新技术扩大优质人造板的产品类型也非常重要。在介绍细木工板的内容中,笔者提到需要引入优质的加工设备和严格的制造工艺,才能打造出质量过关的细木工板,这就说明使用技术手段是可以改进人造板材的质量,精准确保板材产品的加工精度,尽可能解决产品的缺陷。
例如近几年国内研发的科技木胶合板,它是以普通木材(速生材)为原料,利用仿生学原理,使用了先进的加工技术,通过对普通木材、速生材进行各种改性物化处理,从而生产出一种性能更加优越的全木质的新型装饰材料。与普通的人造板材相比,它几乎不开裂,不弯曲或扭曲,其密度可人为控制,产品稳定性能良好。在加工过程中,能够把木材综合利用率提高到85%及以上,最大程度的减少天然原木的浪费和损失。由于其性能和天然木材不相上下,已经有很多消费者使用科技木胶合板代替了原木作为地板、家具、门窗等领域的装饰单板。
此外,为了满足市场的差异化需求,国内还有企业研发了具有安全阻燃功能的纤维板产品,它是以快速发展的速生工业用材为原料进行生产,其质量稳定性好,环保等级高,这类纤维板产品被开发之后不仅大幅度提升了纤维板的需求量和出口量,更是节省了大量的木质原材料。
在未来,还需要有更多创新型、高质量的人造板材被开发,这样才能在满足更多市场要求的同时,为天然木材资源的可持续发展和利用提供有效的保障。