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板式家具变形及解决方法
制造板式家具时，大都采用中密度纤维板、细木工板、刨花板以及胶合板等作为板式家具的基材，这些基材具有幅面大、表面平整、易于加工、便于涂饰等优点，但也有吸湿、弹性变形等缺点。有些刚刚加工好的家具的部件过不了几天就发生了变形，如原先平整的柜门发生了翘曲，而且基本上没有办法恢复。如何解决这些令人头痛的问题呢？实际上，可以从产生变形的原因来进行探讨。
　　众所周知，构成板式家具的主要零部件有旁板，搁板、门板、顶板或面板以及背板等，板件所存在的主要变形有板件的弹性弯曲、翘曲、蠕变等，其中，翘曲和蠕变在很大程度上取决于基材本身的内在质量，而零部件的弹性弯曲，除了板件本身的质量之外主要还取决于生产过程的管理和工艺的处理。对于基材本身的问题，可以选用内应力较小，强度较大的品牌产品。而对于在外力作用下的弹性变形，则是一个比较复杂的问题，下面就以搁板和高柜的长门为例来加以分析。
　　1 搁板的弯曲变形
　　1.1 搁板的受力情况
　　板式家具的搁板重要承受到以下几种应力：
　　1）压应力 是承载物件的压力及搁板自重形成的应力。是造成搁板变形的主要原因。
　　2）弯曲压力 是承载弯距形成的应力，能使搁板弯曲和蠕变。
　　3）剪切应力 由承载搁板支撑或连接件接口处压力与支撑力产生的剪切作用而形成。
　　4）涂料固化应力 由于搁板表面涂料固化的内表收缩不一致而产生的内应力，使得搁板弯曲变形。
　　以上4种应力造成板式家具搁板弯曲变形。
　　1.2搁板的受力分析：
　　在上述应力中，对搁板的弯曲影响最大的是压应力，其弯曲程度取决于负荷的大小，配置的情况以及材料的尺寸和本身的特性。搁板在负荷下产生的弯曲变形可以用下列公式来计算：
　　1）负荷集中于搁板中心时（图1）
　Y=PL3/4Ebh3

2）当负荷均匀分布时（图2）
　　Y=5QL4/32Ebh3
　　式中：y——弯曲变形量（m）
　　　　　p——负荷（N）
　　　　　L——支点间的距离（m）
　　　　　b——搁板断面的宽度（m）
　　　　　H——搁板的厚度（m）
　　　　　E——材料的弹性模量（Pa）
　　　　　Q——均布负荷（N/m）
　　在对上述的公式进行分析时就会发现，搁板材料的弹性模量最能体现出抗弯强度的主要特征，材料的弹性模量是由材料本身的材质决定的，弹性模量越大，材料的抗变形能力越强。表1是板式家具中经常使用的几种材料的弹性模量。
表1　板式家具常用材料的弹性模量
材料名称

负荷初期弹性模量
时间（星期）
木材
930000
6-8
细木工板
490000
11-13
贴面刨花板
440000
11-13
浸渍纸膜贴刨花板
270000
11-13
浸渍纸膜半软质纤维板
230000
11-13
硬质纤维板
270000-550000
11-13
中密度纤维板　80型 一级
（素板）　　　70型 一级
　　　　　　　60型 一级
196000
174000
163000
11-13
11-13
11-13　
　　1.3减小搁板弯曲量的方法：
　　虽然搁板的弯曲对家具本身使用功能的影响不太大，但却影响到美观，特别是对于那些开敞式的和玻璃门的陈列柜来说更是如此，从搁板的弯曲变形计算公式中可以知道，用以下的方法可以来减少搁板的弯曲：
　　1）采用弹性模量较高的基材。如细木工板、贴面纤维板、贴面刨花板等。
　　2）增加搁板的断面宽度和厚度。即采用较宽和较厚的材料，但对于纤维板和刨花板来讲，过厚既增加了成本又影响美观，因此，实际生产中一般采用19mm的厚度是比较合适的。当然，在搁板的边部用带加强筋的薄金属条或硬木条来加固，也是比较好的办法。
　　3）减小搁板的跨度。在计算公式中，搁板的长度是一个相当重要的数据，因此，减少搁板的跨度也是减少搁板弯曲的重要手段，这里有两种方法，一是减小搁板本身长度，再就是加入中隔板进行支撑，所以，在实际生产中很少用到1000mm的搁板，除了特殊的情况外，一般均采用800-900mm。
　　4）将搁板与背板相连。如果条件允许，可以将搁板固定在背板上，或是搁置在背板上。现在一般家具的背板都采用3mm的的胶合板和3mm中密度纤维板，其自身的强度并不大，不宜在上面钻孔，但可以用胶水固定长条型的搁板架或是加入特制的搁板销，这样可以大大减少搁板的弯曲程度。
　　5）采用活动式搁板。对于很多板式家具来讲，搁板多少都存在这着一定的弯曲变形，对于那些跨度较大的搁板来讲，即使是没有负荷，也会因为自身的重量而下垂，若是采用活动搁板，当发生弯曲变形时，可以将搁板翻过来使用，经过一段时间后，由于受到了相板外力和作用而恢复到原来的状态，但这样由容易加速蠕变。
　　6）加强工艺管理。很多的弯曲变形是加工过程中人为因素引起的，如放置不当、吸湿、涂饰工艺不当等，所以，加强生产工艺管理也是减少板件弯曲变形的重要手段。由于涂料的内应力对搁板的影响与对柜门的影响相类似，因此，在下面讨论门板时一起讨论。
　　2 门板类部件的变形
　　柜类是卧室家具的重要组成部分，也是构成卧房家具的大件之一，因此，柜类质量的好坏直接影响到整个产品的销售情况。据不完全统计，消费者对柜类最不满意的就是柜门的翘曲变形。实际上，除了材料和设计的原因之外，加工过程中不利因素的影响，是造成高柜长门弯曲变形主要原因：
　　2.1部件堆放引起变形
　　在生产中，有的操作人员为图方便，将板件随意堆放，或是堆放板件的垫板不平，更有甚者将板件斜靠在墙上，致使板件在进入下一道工序之前就因其自身的重量而发生了变形。
　　2.2涂饰工艺引起变形
　　在涂饰过程中，因工艺和原材料的使用不当，随涂层内应力的变化而使板件发生变曲变形。
　　2.2.1涂饰腻子的影响：
　　在对柜门部件进行涂饰时，许多生产厂家为了降低成本多采用猪血腻子或胶水调制的腻子，由于这两种腻子中含有大量的水分，板式家具常用的基材-中密度纤维板和刨花板的吸湿性又特别强，因此当门板部件的一面不涂腻子，另一面涂上这种含水分丰富的腻子后，就会使门板部件单面吸湿而产生变形。
　　2.2.2干燥过程的影响
　　众多的生产厂家在生产中，当板件涂上腻子或涂料后，都要放在干燥架上进行自然干燥，如果干燥架的支杆太疏或是不平，也会造成柜门部件在涂料干燥过程中发现弯曲变形。
　　2.2.3涂料内应力的影响
　　涂料固化后会形成一定的涂层，即使是在没有外力的情况下也会产生一种内应力，这种内应力如果处理不当，就会成为柜门部件弯曲变形的主要原因之一。

表2　相对湿度与漆膜收缩应力
涂料名称
漆膜厚度(mm)
相对湿度(%)
收缩应力(105Pa)
不饱和聚酯
0.02
0.02
0.01
5
30
50
4.40
4.28
1.93
聚氨酯
0.03
0.02
0.04
5
30
50
4.82
2.22
3.12
硝基漆
0.02
0.02
0.02
5
30
50
27.64
12.62
5.98
　　作一试验，在厚度为1mm左右的单板上涂饰涂料，开始因受到溶剂湿润的影响，涂涂料的一面会向上凸起，但随着溶剂的挥发，凸起量会逐渐变小，最后变成两侧翘起的凹面，这就是涂层的收缩应力所引起的缘故，但对于不同的涂料这种应力有所不同，表2中所示的是在不同相对湿度下涂料的收缩能力。从表2中可以发现：硝基漆的收缩应力最大，而不饱和聚酯的收缩应力最小。
　　据有关资料介绍，不饱和聚、聚氨酯、硝基漆等的变形量随着涂饰的遍数的增加而减小，而氨基醇酸树脂漆则与此相反，在上述几种涂料中，不饱和聚酯和聚氨酯的收缩应力最小，图3中所示为相对湿度为30%、固化温度为60莺时涂层固化过程中内应力的变化，此外，紫外线固化涂料因其固化的时间长短，没有热松弛现象，与其它的涂料相比其收缩力还要小。 　　在漆膜内部在一定程度上总是保持着一些活性的基团，由于这些活性基团对水有一定的亲和力，因此在水和水蒸气的作用下会发生膨胀，表3中所列的就是几种常见的涂料吸湿及膨胀性的参数，虽然水分子在漆膜中的扩散速度比在木质基材中慢得多，但漆膜并没有完全阻止水分，所以，还会有一定的水分进入到基材之中而引起膨胀。

表3　漆膜的吸湿及膨胀性参数
涂　料

透湿系数（20℃时）
(mg/)

最大吸水率
(25℃时)(%)

含水率每变化1%
的膨胀率(%)

不饱和聚酯

1.90

1.8-1.9

0.17

聚氨酯

1.44

2.5-2.9

0.14

硝基漆

3.86

2.0-2.6

0.10

　　一般来讲，柜门部件的正反两个面都涂饰涂料，按理两边应具有相同的内应力而不发生变形，但在实际的生产中，为了降低产品的成本，柜门部件的正面涂料的厚度要比反面厚得多，所以，这无疑就形成了不同的内应力，水分渗入的条件也不同，若处理不当，必将会导致柜门部件在生产和使用过程中的弯曲变形。
　　2.3避免柜门部件变形的几种方法
　　为了减少柜门部件的变形，可以从以下几个方面来考虑：
　　1）合理堆放。从原材料一进车间就应该对方在平整、保持干燥、尽量避免斜靠于其它物体之上。
　　2）正确使用干燥架。合理安排板件干燥烘托架的疏密度，一般要求其宽度只比板件的长度略短，最好用角铁焊成间距为300mm左右的多层铁架。
　　3）降低腻子水分的影响。多使用与涂料相配套的树脂型腻子（亦称原子灰），它几乎不含水分，但却含有亲配套涂料的活性基团，可以与涂料一起形成牢固的漆膜，从而减少了水分对基材的湿涨作用。若是采用水性腻子，则应采取双面滚涂填腻子，或是在第一遍填腻子时双面同时刮涂，以使得板件的正反两面吸湿相当而减少变形，同时，要等第一变腻子干透后再刮第二遍。
　　4）合理选用涂料。采用收缩应力较小的涂料是比较好的选择，象不饱和聚酯、聚氨酯以及紫外线固化涂料等，其收缩应力相对比较小，这样有助于减少内应力对板类部件弯曲的影响。
　　5）使用不同的贴膜材料。现在许多板式家具的装饰都采用贴薄木或贴装饰纸，在加工中可以在正面贴上收缩应力较小的材料，而在反面贴上收缩尖力较大的材料，这样在涂饰后，即使在正面的涂层较厚反面涂层较薄时，也能抵消一部分收缩应力。
　　6）使用不同的涂料。从表2中可以发现，涂料的收缩应力有大小，而且有的相差还比较大，在生产中我们可以利用这一特性，当柜门部件正面涂上较厚的收缩应力小的涂层时（如不饱和聚酯、聚氨酯以及紫外线固化涂料），反面涂上较薄的收缩应力大的涂层（如硝基漆等），这样既可以降低成本，又能使得柜门部件两面收缩力互相平衡。
　　7）采用刚性较大的门饺。通常，经过采用上述的一种或几种方法之后，一般能达到一定的效果，余下的一些轻微翘曲变形，通过强有力的门饺可得到纠正，基本上不会影响产品的外观。
　　8）硬质材料镶边。采用质地坚硬的、经过干燥定型的杂木条或是金属条进行封边和镶边，这不仅能起到一定的装饰与点缀作用，而且也能很好地矫正柜门部件发变形（图4）。
　　对于柜体的旁板和面板，其情况与柜门也相似，即使有一点变形，也可以在装配中得到矫正，而搁板因为两边的涂膜厚度相当，所以，涂膜的内应力对其影响不大。
总之，板式家具板类部件的翘曲变形，是一个比较复杂的问题，涉及到材料、制造、使用、环境等多方面的因素，特别是涂料的收缩应力对各种材料的影响还有待于作更进一步的研究，相信不久的将来会有较全面的理论来指导实践，这里只是讨论了板类部件翘曲变形的一个方面，希望对实际生产有一定的指导作.