蜂窝夹芯板家具制造技术的新发展 

一、前言

    蜂窝夹芯板主要由蜂窝纸板和两侧覆盖面板组成，由于其重量轻又称为轻质结构板。蜂窝纸常由再生纸制造，出厂时一般为紧密压实的成卷或成条的带状料。家具生产时按要求裁切下的料经干燥、拉伸、膨胀后体积增大多倍，并定形为具有一定弹性的纸板。夹芯板两侧的面板可采用刨花板、MDF、HPL板等，面板用胶粘剂胶合到中间的蜂窝纸板上。按结构蜂窝夹芯板有带框架和无框架之分，前者除蜂窝纸板和面板外还带有由刨花板板条或实木板条形成的框架。

    带框架蜂窝夹芯板的主要优点是：(1)具有较大的强度和刚度。(2)适于制作尺寸较大的板件。(3)可用通常的五金配件来连接和固定。无框架蜂窝夹芯板的主要优点是：(1)无需准备和配置框架板条，省工省时省设备，也不存在框架板条尺寸与蜂窝纸板尺寸和厚度协调问题，故降低了生产成本。(2)整块夹芯板材料完全一致，故不会产生可觉察的变形和表面不平(带框架夹芯板由于蜂窝纸和框架材料不同，在温度和湿度作用下显示出不同反应性能，常导致变形和表面不平)。(3)重量轻：蜂窝纸重量为750—850 g／m2，仅为刨花板重量的10％。面板厚度为3mm的25min厚的蜂窝夹芯板和8 mm厚的刨花板重量相同。一般而言，与刨花板相比蜂窝夹芯板重量可减轻75％。(4)生产灵活性好，无框架蜂窝夹芯板在尺寸范围内可裁切成任意尺寸，其厚度可在6—95 mm范围内选择。由于无框架蜂窝夹芯板相对带框架夹芯板优点较明显，且随着专用连接件的研发其连接和固定已不存在问题，故其得到更广泛的应用。

    近年来有关蜂窝夹芯板的信息交流也有新的进展。2004年1月Homag集团举办了“蜂窝夹芯板学术讨论会”，来自德国和外国的顾客和专业人士怀着巨大的兴趣参加了会议。2006年秋季，德国Egger、Hettich和 Rehau等公司发起组建了名为“Lightweight network”的互联网，在蜂窝夹芯板轻结构的科研、生产、加工、应用方面提供了信息交流平台。2007年5月14～18日举行的汉诺威 Ligna+博览会上大量展示了有关蜂窝夹芯板科研、生产、加工、应用方面的新技术、新工艺和新设备。

  二、蜂窝夹芯板的生产和加工设备

大约10年前德国豪迈(Homag)集团就着手蜂窝夹芯板生产和加工设备的研发工作。Homag公司及其所属 Buffering、Friz等子公司曾生产涉及蜂窝夹芯板生产、加工、封边、表面涂膜等方面的机器、设备和加工中心等，迄今为止已出售约100台套相关的机器和设备。这些设备每年约生产或加工9万km的蜂窝夹芯板。德国Lohne的 Torwegge公司从2004年起与Homag集团合作研发出生产蜂窝夹芯板／复合板的组合式标准部件(如：不同的压合装置和胶合装置等)，在此基础上组合出不同型号的机器。此前他们推出的蜂窝夹芯板／复合板的生产机器有：(1)“Optimat PWTl00”型机器(图1)，可用来生产蜂窝夹芯板和复合板，具有使用PUR熔化胶的胶合装置。

    (2)“Profi Line”系列机器(图2)，类似于“Optimat”系列那样组装成，可根据用户要求装用不同的压合装置和胶合装置，自动进行材料供料。(3)“Power Line”系列机器，为高生产率连续生产的机器，进给速度可达40m／min，全自动化供料。

  三、蜂窝夹芯板结构件的封边技术

当采用蜂窝夹芯板制作家具结构件时，为保证构件边部有足够的强度、刚度和具有良好的外观，必须对其进行封边。下面介绍迄今所采用的封边方法。

  1．直接封边法

  若蜂窝夹芯板的面板层厚度和装饰边料的刚度足够大，可将装饰边直接胶合到夹芯板上、下面板的窄面上(图4)。采用此封边法时，封边机无需其他附加的加工装置。后续的加工装置必须部分地调整，以免由于加工装置的压紧力而将蜂窝夹芯板件边缘区压瘪。本封边法有关尺寸参数通常如下：工件厚度40 mm，封边料最小厚度2 mm，面板最小厚度5 mm(一般为刨花板)。

  2．带支持边的封边法

  当蜂窝夹芯板采用薄的面板和装饰边料以及蜂窝纸板结构“松散”时，若应用直接封边法，则胶合面积太小，不能产生足够的粘附力。在此情况下可采用带支持边的封边法，即除了装饰边料之外还要胶合起支撑作用的支持边。为此封边前应在夹芯板上、下面板层铣削出适当的企口，以便在其中胶合支持边，面板层厚度一般应在3mm以上(图5上图)。支持边胶合后，夹芯板需封边的窄面应铣削，以平整其可能出现的拱曲(由于企口不平和支持边厚度有公差而导致)，从而创造良好的基面，在此基面再胶合装饰边料(图5下图)。因此，采用本封法时，封边机除了有为胶合装饰边料所需的加工装置(进行铣削、施胶和胶合)外，还需附加支持边企口铣削、施胶和胶合的加工装置。这使机器结构复杂化，而且加工工序和加工时间增多，这些因素导致加工成本提高。本封边法有关尺寸参数通常如下：工件厚度60mm，装饰边料最小厚度0．4 mm，面板最小厚度2．8 mm。

  3．双边(Double Edge)封边法

  双边封边法由Homag集团研发。采用本封边法时将支持边胶合到装饰边料内侧，二者的复合体在一个工序中胶合到蜂窝夹芯板工件的边上(图6)。因此，封边机无需附加的加工装置，也减少了加工工序和加工时间，从面降低加工成本。本封边法适用于工业性生产，可在加工中心上对蜂窝夹芯板工件经济地封边。据估计，在加工中心上采用双边封边法对蜂窝夹芯板工件封边，加工速度可加快80％，可节省加工成本约50％。

  4．塑料成型(Kantenextrusion)封边法

    这是一种新工艺，采用本封边法时将软膏状塑料涂抹到蜂窝夹芯板工件边部，塑料固化后对边部进行成型铣削(图7)。本封边法主要用于蜂窝夹芯板面板特别薄(如：带铝面板的夹芯板)或在机械承载能力、外观和造型方面有特殊要求的场合。

  四、蜂窝夹芯板结构件的固定和连接技术

    家具制造中刨花板或其他人造板和实木结构件所用的机械连接元件对蜂窝夹芯板结构件已不适用，其远达不到所要求的强度。为解决此问题， Homag集团策划研发出一种蜂窝夹芯板结构件专用的固定和连接元件。该元件主要为由销套和销钉组成的复式销钉。如图8所示，图中部为销套，其两头带有可张开的卡爪，内部有螺纹孔。图上部为销钉，其外部带螺纹，上端为锥形头。图下部为夹芯板，其上面板和蜂窝纸板有通孔，下面板有盲孔。当复式销钉装入夹芯板孔中并将销钉拧入时，销套下部卡爪张开抵压图9复式销钉连接蜂窝夹芯板的装配情况在下面板的盲孔壁上，在销钉锥形头作用下销套上部卡爪也张开，销钉头则伸入上面板的孔中。因此复式销钉与夹芯板上、下面板和蜂窝纸板形成机械性连接。图9表示了这种复式销钉连接蜂窝夹芯板的装配情况。

    借助于上述复式销钉可固定和连接蜂窝夹芯板家具的其他五金配件。图10所示为在桌板上固定桌腿的例子。图11为在蜂窝夹芯板门板上安装把手的情况。

    上述固定和连接技术的主要优点：

    (1)夹芯板上、下面板之间距离被准确固定。

    (2)复式销钉在上、下面板处双重固定，支座处产生稳定的紧固力矩。起固定作用的牵拉力大于蜂窝夹芯板的撕裂力，这意味蜂窝夹芯板即使受到使其撕裂的力其固定处也不可能松动。

    (3)采用的是简单的机械连接方式，装配成本低，连接安全可靠。

    (4)从连接工序到下一道工序无需等待时间(像胶合之类连接方式到下一道工序前需要等待时间以便胶固化)。

    (5)本固定和连接技术适合用于 CNC加工中心上，有利于在工业性和自动化生产中应用。

    (6)安装复式销钉的孔直径小(仅8．5 mm)，孔的位置可布置得较紧密。  （宋克非  宋驰  宋惠萌）

图1  “Optimat PwTl00”型机器

图2  “Profi Line”系列机器

  1  板堆

  2  供料装置

  3  木条施胶喷嘴

  4  压辊

  5  蜂窝纸

  6  拉伸和干燥装

  7  蜂窝纸底部施胶喷嘴

  8  蜂窝纸铺装压辊

  9  蜂窝纸铺装压辊

  10蜂窝纸上部施胶喷嘴

  11木条施胶喷嘴

  12面板供料装置

  13辊式压机

图3  “Power Line”系列机器

图4  直接封边法

图5  带支持边的封边法

图6  双边封边法在一个工序将支持边和装饰边一同胶合到夹芯板工件

图7  塑料成型封边法，固化的塑料需成型铣削

图8  固定和连接蜂窝夹芯板的复式销钉

图9  复式销钉连接蜂窝夹心板的装配情况

图10  在蜂窝夹芯板上固定桌腿

图11  在蜂窝夹芯板门板上安装把手