韓吟秋

摘要：成型膠合板（plywood，日本稱成形合板）技術(shù)于20世紀30年代開始被應(yīng)用于家具生產(chǎn)。天童木工于1947年引進高周波震蕩加熱機，最早開始生產(chǎn)成型膠合板家具。此類家具是使用黏合劑將數(shù)張木材薄板進行黏合后置入模具，通過熱壓處理成型。天童木工在木材壓密技術(shù)的道路上探索了近70年，近年來開發(fā)出的針葉樹壓密成型加工技術(shù)更是走在行業(yè)前端。本文回顧并介紹了天童木工在這條創(chuàng)新之路上的行跡和現(xiàn)狀，以期對我國家具行業(yè)有所啟示。

關(guān)鍵詞：天童木工 成型膠合板 壓密木材

中圖分類號：J05 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2017）09-0096-02

引言

日本天童木工于1947年開始使用成型膠合板技術(shù)生產(chǎn)家具（即通常意義上的板式家具），近年來響應(yīng)地方政府木材在地化發(fā)展計劃，開發(fā)出針對軟質(zhì)針葉樹種加工的木材壓密技術(shù)，提高了此類樹種的板材強度，使之能夠廣泛應(yīng)用于家具及建筑、室內(nèi)領(lǐng)域，也大大提升了國產(chǎn)木材在相關(guān)領(lǐng)域的市場占有率。

一、天童木工與成型膠合板

宿志剛先生1985年發(fā)表于《家具》雜志的論文《日本天童木工于成型膠合板家具》最早向國內(nèi)介紹了天童木工株式會社（以下簡稱天童木工）及其引以為傲的成型膠合板技術(shù)。

據(jù)天童木工官方網(wǎng)站頁面“天童木工的道路”介紹，該企業(yè)1940年創(chuàng)立于日本山行縣天童市，最早稱天童木工家具建具工業(yè)組合，1942年成立天童木工制作所有限公司，于1947年首次將成型膠合板技術(shù)應(yīng)用于家具生產(chǎn)。依托于此項技術(shù)，1956年由柳宗理設(shè)計的蝴蝶凳（如圖1）被制造出來，成為世界家具史上的經(jīng)典之作。天童木工的成型膠合板家具也受到了市場認可，并于1958年生產(chǎn)了由FYF健三設(shè)計的靜岡縣體育館3000把成型膠合板客用椅子。1959年，蝴蝶凳和成型膠合板桌子在全國中小企業(yè)輸出品展覽會上獲得通產(chǎn)通商省大臣獎。1960年代以后，每隔一至兩年就舉行天童木工展，不斷探索新技術(shù)、新材料和新產(chǎn)品。其中，1965年介紹硬質(zhì)發(fā)泡家具，1969年發(fā)表ABS材料家具，1975年引入微波加熱高速成型設(shè)備。1979年安裝六面成型壓力機，使得成型膠合板的設(shè)計生產(chǎn)范圍擴大。1980年導入數(shù)控線鋸，推進了加工的自動化進程。

進入80年代以后，天童木工根據(jù)家具使用環(huán)境的不同先后開發(fā)了多個系列化產(chǎn)品：

1981年推出總經(jīng)理辦公EF系列（其中茶桌s一0228獲得該年度G-MARK設(shè)計獎特別獎）；

1983年推出迎合當時輕松靈活的辦公環(huán)境的sF系列：

1985年推出圖書館環(huán)境中使用的TL系列；

1986年推出展覽館家具系列；

1989年開始生產(chǎn)汽車內(nèi)飾用產(chǎn)品；

1997年推出福祉設(shè)施家具KF系列。

在成型膠合板技術(shù)發(fā)展方面，以天童木工為代表的日本企業(yè)一直走在行業(yè)前端。20世紀90年代初，日本京都大學將干燥的日本杉鋸材表層浸泡在水中。當水滲透到設(shè)定的表層深度后，用微波輻射加熱，使表層軟化，然后將鋸材放置在熱壓機上壓縮“干燥”定型，得到表面壓密的木材。日本還開發(fā)了利用微波加熱的方法，對軟化后的木材進行壓縮整形的技術(shù)，將低質(zhì)材加工成優(yōu)質(zhì)材。如小徑級原木經(jīng)過壓縮整形后，年輪、木射線的形狀隨著各個方向壓縮程度的不同而產(chǎn)生很大變化；再將壓縮木刨切，可產(chǎn)生出各種各樣具有不同紋理的薄木，為中小徑級間伐材（幼齡材）的合理利用提供了有效途徑。

成型膠合板最大的特征在于將單片厚度約為1毫米的薄板按照木紋交叉的位置重疊起來，使成型板材同時具有強度大、重量輕的特點，使得在家具生產(chǎn)中能夠獲得視覺效果輕薄的優(yōu)美曲線。成型膠合板的另一個重要特征是，其中所使用的單板是使用一種被稱為“katsuramuki”的方法從原木上削切下來的。此種方法在回轉(zhuǎn)原木的同時使用刀具，將木料以薄片的程度削切下來。這樣的木材切割方法得以在最大程度上減少木材的浪費。也正因為是單板，無論怎樣復雜的外形，都可以從設(shè)計之初入手進行計算，達到切割的最大有效性。統(tǒng)計結(jié)果顯示，由相同數(shù)量的木材獲得的家具用板材，無垢材的出材率約為40%，而成型膠合板則可以達到80%。此類技術(shù)對提高出材率和森林資源保護具有現(xiàn)實意義。

二、木材壓縮處理技術(shù)現(xiàn)狀

隨著社會經(jīng)濟水平發(fā)展和家具產(chǎn)業(yè)擴大，對木材產(chǎn)品的需求不斷增長。為解決天然林木材特別是天然闊葉林木材資源的嚴重不足，利用木材密實化技術(shù)生產(chǎn)壓縮木是當前家具行業(yè)的重要課題。

目前壓縮木的研究集中在三大領(lǐng)域：壓縮（軟化）工藝、壓縮變形固定技術(shù)及壓縮木的材性。

三、壓密加工與成型膠合板

日本作為森林覆蓋率較高的國家（據(jù)世界銀行2012年森林面積占土地百分比數(shù)據(jù)，日本的森林覆蓋率為68.5%，為世界17位，（如圖2），長期以來則是以杉木、檜木等軟質(zhì)針葉樹種作為家具的主要材料。1945年以來，日本各地進行了以杉樹為中心的大規(guī)模植樹造林。

而與高森林覆蓋率相反的是，日本木材相關(guān)產(chǎn)業(yè)的主要原材料確是依賴于進口。林野廳官方網(wǎng)站給出的統(tǒng)計數(shù)據(jù)（2012年3月31日）顯示，日本國內(nèi)的木材需求從1996年的11.192萬m³滑落到了2009年的6，321萬m³。其中國內(nèi)生產(chǎn)1，759萬m³，占比27.8%，七成以上為國外進口。因此，為改善森林環(huán)境，促進林產(chǎn)業(yè)發(fā)展，增加國產(chǎn)材料的內(nèi)需有其必要性（如圖3）。

以杉木和檜木為代表的軟質(zhì)針葉樹種因其材料特性，并不適宜作為地板、檐柱等建筑材料，卻也因為“軟”這一特性，更適合作為家具用材以發(fā)揮其在體現(xiàn)曲線設(shè)計特征方面的優(yōu)越性。與橡膠木等闊葉樹不同，使用通常的加工手段，軟質(zhì)針葉樹種木材不能取得合理的強度。為取得必要的強度，在板材加工過程中，由原木切割出的單板需進過高壓高溫環(huán)境下的壓實工序。這項工序被稱為壓密加工。原有的壓密加工技術(shù)不僅會造成板材強度不足，更會造成樹結(jié)部分的潰散和板材表面焦黑。如果以板材強度為重，則不得不犧牲該材料本來具有的設(shè)計感，只能生產(chǎn)出大而笨重的家具。

針對這一問題，天童木工開發(fā)了壓密加工技術(shù)（Roll Press），與該企業(yè)的核心技術(shù)成型膠合板（Ply Wood）相配合，克服軟質(zhì)針葉樹種板材存在的缺陷，生產(chǎn)出在強度和可設(shè)計性兩方面都較為突出的“Roll Press Wood”（下稱RPW）。

四、Roll Press WoOd

技術(shù)突破點在于改進了壓密加工的方法，在木板材加工中，參考了鋼板加工的延伸方法，即使用滾壓技術(shù)，在板材壓薄延展的同時保有強度。由于并不存在木板材用的滾壓機，開發(fā)人員定制了現(xiàn)有的鋼板滾壓器械，試行并確定了兩種不同直徑的滾壓軸，從而開發(fā)了具有獨特性的滾軸壓密機。使用此種器械，將1-5mm的單板壓實到40%～50%的厚度，獲得了軟質(zhì)針葉謝種木材在壓密化中的最優(yōu)解。

（如表1）顯示了壓密后針葉樹的強度。

平均比重為0.32的杉樹板材經(jīng)壓密加工后數(shù)值上升為0.63，此項數(shù)值與常用的闊葉樹種白山毛櫸及櫟樹等板材數(shù)值相當，可見壓密加工后的軟質(zhì)針葉樹板材具有足夠強度。同時，表面不易焦黑，兼具優(yōu)良的延展性，在設(shè)計領(lǐng)域有了更大的應(yīng)用空間，（如圖4）天童木工的生產(chǎn)工序。

RPW在2013年獲得專利以來，已被應(yīng)用于民用家具、阻燃材料、防腐木材等領(lǐng)域（如表2）。

由上表可見，RPW的材料來源多為使用當?shù)氐脑a(chǎn)木材，這無疑為解決日本地方大量存在的閑置林業(yè)資源與低木材自給率之間的矛盾找到了一條可行之道。以地產(chǎn)材的活性化為宗旨，天童木工更加明確了在家具生產(chǎn)領(lǐng)域的專業(yè)方向。

結(jié)語

我國的壓縮木技術(shù)很大程度上還處于研究階段，研究主體以各大林業(yè)系統(tǒng)高校為主，有待進一步開發(fā)壓縮木實用生產(chǎn)技術(shù)，具有生產(chǎn)周期長、效率低、生產(chǎn)設(shè)備不配套等現(xiàn)狀，且暴露出了企業(yè)研發(fā)力量的不足之處。日本天童木IRPW的研發(fā)應(yīng)用之路，或許可以給為低密度、低附加值小徑材尋找替代優(yōu)質(zhì)材，從而解決我國木材資源短缺這一重大問題提供一些參考。endprint