由不同紋理方向的單板膠合而成的一種木質人造板。其相鄰層單板紋理通常互成90°角。結構多為奇數層,特殊情況下也有製成4層、6層等偶數層的。由於膠合板有變形小、幅面大、施工方便、不易翹曲、橫紋抗拉強度大等特點,在傢俱、車廂、造船、軍工、包裝及其他工業部門獲得廣泛應用。

  生產工藝 組成膠合板的最外層單板稱表板,正面的表板稱為面板,反面的表板稱為背板,內層的單板稱為芯板或中板。單板是是用旋切、刨切、鋸切方法制成的薄板。膠合板的生產工序有:原木截斷、原木水熱處理、剝皮、定木段中心、單板切削、單板幹燥、單板剪切與拼接、單板整形加工、單板塗膠、組坯、預壓和熱壓、裁邊、刮光或磨光、檢驗、分等及包裝等。主要工序分敘如下。

  原木水熱處理 系軟化木材、增強可塑性的工藝。鋸切單板用的木材不需熱處理,而刨切和旋切所用木方或木段則均需水熱處理。其作用在於除去部分木材所含液汁,減少或防止切出的單板碎裂或翹曲變形,以提高單板的質量。加快單板幹燥速度。處理方法有汽蒸與水煮兩種。對於中等濕比重(絕幹材重/濕材體積)木材的處理溫度一般為60~80℃,時間為20~48小時。濕比重在0.4以下者不需處理,濕比重高於0.6的木材,如水曲柳、龍腦香材等的處理溫度應在90℃以上,時間也應延長。特殊刨切材料如伐根木,扭紋木、樹瘤等,須先經低溫(40℃以下)熱處理幾天。針葉材處理的溫度要高於類似比重的闊葉材。木材的平均溫度在40℃以上時,即可切出優質單板。

  單板切削 98%以上的單板是由旋切或刨切制成。其中旋切單板占總產量的95%,所以旋切是膠合板工業的基礎技術。鋸切單板僅用於樂器制作。

  刨切單板的質量關鍵在於正確安裝與調整刨刀和壓尺。刨刀的研磨角通常采用19°~21°,壓尺應以安裝好的刨刀刃口為基準。以立式刨切機為例,壓尺稜緣與刨刀刃口的垂直距離為0.75毫米,水平距離小於單板厚度的0.16~0.17毫米。刨切速度通常為30~50次/分鐘,高速可達100次/分,木方刨切後留下的殘板一般厚15~20毫米,也可在木方上另貼一塊20毫米的板子,使珍貴木材不留殘板。

  旋切單板質量關鍵同樣是旋刀與壓尺的正確安裝與調整,可變工藝參數是刀刃相對於卡軸中心線的高度,刀刃與壓尺棱緣之間的水平距和垂直距,以及旋刀和研磨角、後角、切削角、進刀角(見圖)。旋刀常用研磨角為18°~22°,後角為0.5°~3°,進刀角為91°~93°。刀刃高度理論上應在卡軸中心線上,但實際上必然會發生偏上偏下情形。實際生產中的旋切單板最大厚度為12毫米,刨切單板的最小厚度為0.2毫米。由於用作膠合板原木的中小徑材與劣質材日漸增多,已有二次旋切法出現。即木段經預旋後,在主旋切機上切出單板。刨切單板的木方固定,已開始用真空箱代替原有卡鉤,可使切剩殘板的厚度減小而增加出材率。滾柱壓尺已證明僅適用於厚單板旋切,在旋切機上繼雙卡軸及防彎壓輥等改進後,20世紀80年代初美國又在動力壓輥的試驗中取得成功,證實用動力驅動的壓輥可傳遞轉矩,旋切2毫米的薄單板的轉距可由動力驅動壓輥傳遞85%,去掉卡軸實現“無木芯旋切”的可能性已露端倪。

  單板幹燥 膠壓工藝要求單板含水率應為5~8%。為瞭提高幹燥速度,必須加速單板的熱量傳遞和克服幹燥阻力。加速熱量傳遞的主要措施是提高幹燥介質溫度和加快循環氣流的速度。單板傳遞熱量的速度與氣流速度的0.8次冪成正比。幹燥阻力來自木材內部的擴散阻力和木材、幹燥介質之間界層所造成的外部擴散阻力。木材經過旋切而變成薄且松軟的結構時,內擴散阻力減至極小;界層所造成的外擴散阻力,則可由高速氣流或者在單板的表面形成的紊流所減小或消除。幹燥單板的質量要求是:含水率符合規定,幹燥均勻,幹燥後單板平整、無開裂。

  單板幹燥機經過幾次演變、改進,現在廣泛應用的兩種型式是噴氣連續式幹燥機及滾筒式幹燥機。噴氣式幹燥機的介質溫度可高達210~290℃,氣流速度為15~60米/秒,單板幹燥速度為30~50米/秒,其幹燥效率為滾筒幹燥的一倍以上。此外,連續式接觸加熱的平板幹燥方法和設備也已試制成功,並顯出很大的優越性。

  單板剪切與拼接 經過幹燥的單板或單板帶須按一定規格進行剪切。由計算機控制的高速剪切機現已投入使用,但剪切下來不是整幅的單板需加拼接。70年代創造瞭用尼龍絲或玻璃纖維塗膠後在單板表面橫向連續膠接,或在單板接縫上成 S形的縱向膠結的新工藝,仍未完全代替用膠帶或無膠帶拼縫的傳統方法。芬蘭發展瞭短單板高效端接設備,成功地解決瞭用小徑材、短木段制造大規格單板的問題。

  單板整修加工 包括拼縫、端接、補節、嵌補端部裂縫等。在歐洲要占到膠合板生產全部工時的35~40%,中國情況也相近。單板塗膠主要有輥筒塗膠和淋膠兩種方法。淋膠法膠料損耗少,膠層厚度均勻,生產效率高,但僅在北美應用較多,歐洲等地以應用輥筒塗膠為主。

  組坯 即將單板組成板坯。長期以來一直是手工操作,70年代初才出現自動組坯技術。自動組坯流水線對於產品規格單一的工廠尤為適宜。但現在除美國針葉材膠合板廠已使用自動組坯技術外,其他國傢大部分工廠仍是手工組坯。

  預壓和熱壓 預壓的目的是使板坯在進入熱壓之前粘成整體而便於快速裝進熱壓機,從而可縮短熱壓機空載時間,減少裝機時因表板移動錯位、疊縫等而造成的廢品損失,並可調整單板含水率,提高產品質量。對於無墊板系統,預壓工序尤其必不可少。

  濕單板熱壓法起源東歐諸國,由於有嚴重的缺點已被淘汰。第二次世界大戰以前曾在歐美各國應用冷壓法,以後冷壓法逐漸淘汰。1936年起美國首先改用幹單板熱壓法,熱壓壓力通常采用1.2~2兆帕,溫度按膠種不同分別為115~120℃(脲醛膠)和145~150℃(酚醛膠),加壓時間按成品厚度每毫米為0.4~0.8分鐘。溫度與壓力過高時會降低質量和增加板坯壓縮率。從熱壓機卸出的板子,經冷卻,平衡含水率後,進行鋸截裁邊、刮光或砂光,然後檢驗、入庫。刮光的木材損失比砂光的小,但主要適用於闊葉材膠合板。

  種類與性質 膠合板按樹種可分為針葉材膠合板和闊葉材膠合板;按用途可分為普通膠合板、結構用膠合板、水泥模板用膠合板、防火膠合板和特殊膠合板等。

  膠合板的物理力學性質可用含水率、密度、導熱性、膠合強度等說明。國際標準化組織對普通膠合板的生產,從結構、成品含水率、質量3方面作出規定:①結構。相鄰層單板的紋理應互成直角;相對於中心層互相對稱,各層樹種、厚度相同;面、背板緊面向外。②含水率。在12~14%之間(按照中國國傢標準,Ⅰ、Ⅱ類膠合板絕對含水率平均不超過13%;Ⅲ、Ⅳ類膠合板含水率不超過15%)。③質量。成品應有矩形直邊和明顯的棱角;每一名義厚度的最少層數要符合有關規定。

  膠合板的密度大於同材種的木材。膠合時的單位壓力越大,則膠合板的密度也越大。由於木材在高溫下易產生塑性變形,熱壓膠合比冷壓膠合的壓縮率要大。由於膠合板由縱橫交錯的單板配制而成,其導熱系數低於同材種的木材。

  膠合板的膠合強度,按中國國傢標準規定:Ⅰ類膠合板為1.2~1.6兆帕,Ⅱ類1~1.4兆帕,Ⅲ類1~1.2兆帕,Ⅳ類1兆帕。

  趨勢 膠合板工業現正面臨木材資源量少質差的困難,因此進一步改進單板縱接及合板縱接技術,以求有效利用小、短材生產大幅面膠合板。已成為當務之急。同時,以碎料夾心膠合板為主的復合板生產,也引起許多國傢的重視。膠合板的出材率為45%左右,而碎料板出材率可達85%,還可大量使用劣質材,而且產品順紋剛度優於同厚度普通膠合板。

  由單板制成的產品將向裝飾性、結構性方向發展。裝飾貼面用的薄型單板和花色繁多的組合單板,勢將成為單板生產的重要部分,從而使數量有限的珍貴木材得到更高的使用價值。另外,單板層積材的生產,可以用劣質木材制出優質木方和構件,使窄材拼寬、短材接長,也將成為單板產品的重要部分。膠合板、復合板的表面裝飾技術也將隨著整個趨勢出現更大的發展。