《人造板工艺学》(2)

2019-03-11 14:59

外型胶合板、定向结构板等人造板产品。

MDI的特点与应用:胶合强度优异,耐候性较好,但价格高,热压粘板。用于结构人造板的芯层或农作物秸秆原料人造板。

3、论述多层压机生产时减少人造板产品预固化层的工艺措施。 适当提高闭合速度,因为闭合速度慢,则预固化层厚度大; 适当降低热压温度,因为热压温度高,易产生预固化层; 可以增加表层喷水,因为板坯含水率低,易增加预固化层厚度。 4、比较辊压式连续热压机和钢带滚子链式连续平压机的工艺特点。

辊压式连续热压机的工艺特点:简单、配套、投资省;制品长度不限,适合薄板生产;厚度偏差小,砂光量小;制板同时可以贴面等二次加工。

钢带平板式连续压机的工艺特点:板面平整,厚度均匀;生产率高;裁边损失小;厚度偏差小;热能利用率高,电能消耗较低;断面密度分布均匀,强度性能好,质量稳定;节省占地面积,可减小厂房高度50%。但结构复杂,一次性投资大,维护保养要求高。

5、以三段降压曲线(图1)为例,分析人造板时间压力曲线的特点及其制定的理论依据。

图1 人造板热压时间-压力曲线

热压时间段分为:板坯送入压机的时间,闭合时间,升压时间,压力保持时间,压力下降时间,压板张开时间,卸板时间等。

三段降压曲线利用分段降压以释放板坯内的蒸汽,有效防止鼓泡与分层。压力大小:最高压力制定原则,次高压力为2/3 Pmax ,第三段压力为1/3 Pmax。

6、下图为一中密度纤维板产品厚度方向密度分布图,试分析该产品存在何种质量问题、产生原因,并提出三种改善措施。

(1) 图中MDF产品存在预固化层问题。

(2) 产生原因:板坯在热压板中,尚处于较低压力时,由于表层与高温热压板直接接触,使表层纤维水分子开始蒸发,部分胶粘剂开始缩聚,固化,因而表层密度低,疏松,形成了预固化层。

(3) 解决方法:采用同时闭合装置,提高压机闭合速度和升压速度;

采用“汽击法”,提高表层纤维含水率

在保证产品质量的前提下,适当降低热压板的初始温度

计算题 1、一台热压机,压板尺寸为2700×1370×45mm,油缸数2个,油缸直径为450mm,能产生的总压力为600T,现用来压制2500×1300×3mm的胶合板,板面压力要求为1.0MPa,问压机上油压表压力应为多少?(压力损失系数为0.9) 设板面所受单位压力为p1,板面所受总压力P1,胶合板面积为F,则

P1= p1·F;

油压表压力(即油缸内油压力)p0,加压系统施加到热压板的总压力为P0,油缸直径为d,数量为n,压力损失系数为k,则

P0= p0·n·k·?d2/4

当板面单位压力p1达到规定值及此后的保压阶段,板面所受总压力P1与加压系统所施加的总压力P0相等,所以

p1·F = p0·n·k·?d2/4

4?p1?F4?1?(2500?1300)p0??n?k???d22?0.9?3.14?4502=11.36(MPa)

人造板:以木材或其它非木材植物为原料,经机械加工分离成各种单元材料后,施加或不施加胶、添加剂胶合而成的板材、方材、横压制品。 构成要素:原料(木、竹、农作物秸秆),纤维单元(单板、刨花、纤维、板材、木条),胶和添加剂(有机合成树脂:MF、PF、UF、MDI,无机胶凝材料:水泥、石膏、矿渣、菱苦土,添加剂:阻燃剂、防水剂、防虫剂),产品形状(平面状、曲面状)。

4R原则:可再生资源Renewable、减熵原则Reduce Entropy、再使用原则Reuse、再循环原则Recycle。

外观性能:规格尺寸及偏差、翘曲度、边缘不直度、对角线差、材质缺陷、加工缺陷。

内在性能:物理性能(含水率、密度、尺寸稳定性:所处环境变化是维持其自身尺寸不变能力、吸水厚度膨胀率TS=厚度变化量/原厚度、吸水率=质量增量/原质量),力学性能(静曲强度MOR最大载荷作用下,弯矩与最大截面模量之比、

静曲弹性模量MOE弹性极限范围内,载荷产生的应力与应变之比、平面抗拉强度即内结合强度IB、握螺钉力SHC将拧入螺钉拔出时的最大拉力、表面结合强度),耐久性(人造板抵抗外界作用的耐久能力),表面物理力学性能(颜色、纹理、粗糙度、表面吸收性能),特殊性能(环保性能、阻燃性、防腐性) 原料:植物纤维原料:木质(各种径级原木、采伐剩余物、加工剩余物),非木质(竹材、秆类、草类、壳类、渣类)

木质物理性质:①水,存在状态,MC、FSP、EMC,干缩湿胀②密度③热学、电学性质。

力学性质:强度、弹性、影响因素:缺陷、密度、温度MC。

化学性质:纤维素:聚合度、吸湿性、化学性质(降解反应,酸性水解,热解)。半纤维素:聚合度小更易吸湿润胀。木素:热塑性。抽提物与酸碱性:缓冲容量(外加酸碱作用维持自身pH不变的能力)。 非木质物理力学性质:聚戊糖含量高使板子尺寸不稳定;冷热水抽提物高于木材热压时粘板;灰分高表面润湿性差胶合差;纤维素含量低本身强度低。

胶粘剂:应具有①流动性,很好润湿固体表面②满足使用性能(粘度,固含量,活性期,固化条件、速度)③固化后胶层牢固、化学稳定性、耐久性④内应力小。合成树脂胶粘剂:优点:资源品种地理条件限制少,可根据需要选择工艺。UF①特点:生产工艺简单,胶合性好,固化后胶层无色,价廉②应用:室内③形式:水溶液、固体粉末、泡沫状④问题:游离甲醛⑤解决途径:合成工艺、添加辅助剂、降低F/U摩尔比⑥并发症:胶结性能、贮存期、初粘性、水溶性、尺寸稳定性低⑦改性:苯酚、间二苯酚、三聚氰胺。PF①特点:优异的胶结性能,耐水耐气候耐虫菌耐化学稳定性②缺点:颜色深,固化温度时间高价高③应用:室外结构型④形式:液体、固体粉末。MF①特点:耐水性大于UF,耐沸水热化学腐蚀摩擦,价高②应用:浸渍纸③改性:M+UF—MUF。异氰酸酯①特点:化学活性高②易与垫板粘连、毒性、价高③应用:秸秆类、农作物人造板。

胶粘剂使用特性:①粘度:过小加压时过度渗透②固含量:冷压短周期时高,强度低渗透量大时低③适用期:生产周期长短而定④固化条件、时间。 固化剂:UF树脂:酸性盐、NH4Cl、(NH4)2SO4。PF热固性不需,冷固性:酸性固化剂苯磺酸。

填充剂:作用:改善赋予胶粘剂新的性能,降低成本。提高粘度和固含量,降低胶层内应力。面粉、木粉、淀粉、大豆粉。大于5%,过多降低胶合质量。 阻燃剂:防止抑止终止微生物、昆虫对木质材料的侵害。

胶合板:三层或以上的单板按对称原则、直角组合原则组坯后胶合而成的板材。 流程:原木横截—热处理—剥皮—单板旋切—干燥—剪切—修补—施胶—组坯—预压—热压—冷却—裁边—砂光—分等—包装入库。分类:按用途(普通、特种),按耐水性(室内用、室外用),其他。结构基本原则:对称原则、直交组合、奇数层原则、层厚原则。原木锯断:原木横截得到一定长度规格的木段。目的:得到所需木段,提高利用率。原则:按料取材,缺点集中,合理下锯,材尽其用。方法:截掉不允许的缺陷、腐朽;尽量多出直的,小弧度木段;缺陷集中。设备:链锯、截锯机、圆锯。

剥皮:目的:皮无用;堵塞刀门,影响旋切进行;夹杂物损伤旋刀。方法:化学机械人工。旋切:定中心,旋切基本原理:木段定轴回转,旋刀作直线进给运动,刀刃基本平行木材纤维,刀刃做垂直于纤维方向的切削。

旋切质量评定:①厚度偏差(①原因:机床精度、切削条件、木材弯曲②影响:涂胶不均、压缩不均、胶合强度不均、板材易变形、成板厚度差异大③指标:实际平均厚与名义厚的差值、单板各处厚度差值)②背面裂隙(①原因:反向弯曲、超前裂隙②影响:胶合强度③指标:裂缝形状及各种形状百分比,最大最小高度,平均裂缝度,每cm长上平均条数)③表面粗糙度(①原因:撕裂、温度过高或刀刃钝②影响:胶合强度,耗胶量增大③指标:轮廓算术平均偏差,不平度十点高度,最大高度)④横纹抗拉强度:与裂隙相关。质量影响因素:工艺条件;旋切机精度及切削被加工物系统的刚性;机床磨损及保养。

出板率:减小厚度偏差,提高有用体积。措施:降低木芯D;合理挑选单板及窄长单板。干燥:目的:便于贮存运输,满足干热法工艺要求,保证产量和质量。终MC:PF5—15%,UF8—12%(表10—12%,芯8—16%)特点:①单板厚度小,水分扩散路径短②单板木材结构疏松,水分移动阻力小③水分内扩v与表面蒸发v 差异小④变形开裂相对较缓。

设备:传热方式分(对流式、接触式、联合式),传送方式分(网带、辊筒)。干燥段加热单板蒸发水分,冷却段消除单板内应力使其平整,温度梯度蒸发部分水分。

干燥质量评定:①干缩(宽弦向,厚径向)②变形(①原因:干缩率不一致,单板边缘中心差别②措施:逐张干燥时前后板边重叠1—2cm;带状干燥边部6mm宽喷水;遍布贴上加强胶带,提高横纹强度。)③MC及其分布(干燥机各处介质状态差异,单板心边材初MC差异。在线MC测定及监控或堆放后使用)④色变及内含物(防止异常色变的炭化,防止内含物外析到表面)

剪切:先剪后干需要二次剪切,湿剪时暂保留边部1.0mm内缺陷。先干后剪以补代拼,尽可能不进行二次剪切。

设备:人工剪板机,机械传动剪板机,气动剪板机。分选:目的:合理利用单板,提高木材利用率;避免高质量背裂低质量面裂造成浪费,降低等级;分出需要进行进一步不同加工的单板。修补:①修理小裂缝:中板不影响胶合不处理,面板叠层离缝,正面贴胶带纸②挖补:去除标准不允许缺陷,贴上补片,人工机械。拼接:①接长:斜接指接。②胶拼:纵拼横拼。纵横向纸带式胶拼机,纵横向无带式,热熔性树脂横拼机。

胶合:①调胶:在树脂中加入固化剂或其他添加剂调制成胶的过程。UF室内用,固化剂NH4Cl延缓剂六次甲基四胺、氨水。PF室外用,仅冷压加,苯磺酸②施胶干法:胶膜纸(热固性PF胶膜夹在单板中间),粉状胶(喷粉装置或抛撒辊将粉状树脂均匀散落在单板表面)。液体:淋胶、挤胶、喷胶、辊筒涂胶法。施胶量:g/m2,过大胶层厚,收缩应力大性能低成本高;过小难以形成连续均匀胶层。UF60—65%固含量220—340g/m2,PF45—48%固含量200—320g/m2。 组坯:把涂胶后的单板和未涂胶的单板按层数和结构要求组成板坯的过程。原则:对称、奇数层、层厚。陈化目的:降低水分,提高粘度聚合度,避免胶液挤出造成缺胶透胶。

预压:热压前在冷压机中短期加压,使单板基本粘合成一整体。目的:板坯厚减小,降低开档和热压周期,提高生产率;整体防止芯板错位歪斜,保证质量。周期式冷压机成摞加压,压力:1—1.2MPa时间:10—20min。

热压:作用:固化塑化汽化,胶流展再分布。UF105—120℃,PF130—150℃。压力:作用:使木材—胶层—木材接触紧密,实现要求的压缩率。考虑因素:板

用途结构密度,树种,胶使用性能,温度,MC。普通板0.8—1.5MPa航空胶合板20—25MPa。表压力=(单位压力×4板面积)/(πd2mk)。热压曲线:板坯能承受压力随时间变化的曲线。T1装板时间无压力T2开始闭合到完全闭合,P=0取决于压机T3升压P从0到最大T4保压P最大T5降压P从最大到0T6张开T7卸板T1—7热压周期T2—5热压时间(板坯压力达到最大—卸压开始—多段连续,UF0.5—0.7min/mm板厚PF1.0—1.2min/mm板厚)。

裁边:目的:裁去疏松的边部,使长宽达到规定的要求。要求:四角呈直角,边部平直,保边部质量。余量:25—30mm/边,设备:纵横裁边锯,圆锯。

表面加工:目的:提高板材表面质量,弥补缺陷,为二次加工准备。方法:表面修补(可修复缺陷),刮光(木材损失大),砂光(降低厚度公差,提高表面质量)。 常见缺陷:①胶合强度低(胶质量、胶合工艺、单板陈化、涂胶工艺)②鼓泡、局部开胶(胶合工艺、单板MC、涂胶空白点单板污染和夹杂物)③翘曲(内应力、表背板MC一致、单板搭配)④透胶(胶液稀、胶量过大、背面裂隙深、单板MC大、陈化时间和压力过大)⑤边角开胶⑥芯层叠层离缝⑦表板砂透。 特种胶合板:特殊结构胶合板(LVL、夹芯结构:细木工板、复合胶合板),表面特殊加工(表面机械加工、贴面、涂饰),药剂处理(防火防虫尺寸稳定等),成型(曲面模具压制成曲面形状),木材层积塑料(PF浸渍单板制成),非木材(竹材)。

刨花板:将原料经专门设备加工成刨花,加入胶粘剂的和添加剂,在温度和热量作用下压制成的板材。

纤维板:以植物纤维为原料,经过纤维分离,成型,干燥或热压等工序制成的板材。分类:①按原料分(木材,非木材)②按加压方法分(平压法、挤压法、辊压法、模压法)③按使用胶凝材料分(有机,无机)④按产品密度分(高﹥800,中500-800,低200-400)⑤按产品适用范围分:刨花板(干态普通板、干态家具装修用材、干态结构用板、潮湿结构用板、干态增强结构用板、潮湿增强结构用板);纤维板(室内型、室内防潮型、室外型)⑥按产品结构分:a层(单层、多层、渐变);b空心实心;c刨花排列—随机铺装;纤维排列--定向铺装。生产工艺流程:刨花板:干法;纤维板:干法(以空气为输送成型介质,板坯MC8%左右);湿法(以水作为纤维输送和成型介质)

原料及准备:原料种类:三剩(原木造材剩余物,采伐剩余物,加工剩余物)及小径级原木等外材。非木质原料:竹材及农作物桔杆:

原料选择原则:1资源丰富,价格低廉;2树种密度低,强度高;(压缩比:板材密度比原料密度。比表面积:单位质量所具有的表面积A=2/(密度×厚度))3选择单一或材性相近树种为原料4与胶相容5注意各种原料搭配6树皮含量尽可能少。

原料质量评定:1化学成分:纤维素含量大于30%,含量高,分离时纤维得率高,机械强度好,耐水性好。半纤维素及水抽提物含量高,提高耐水性措施。2纤维含量(含量高,县委得率低,滤水困难,降低质量)与形态(长度长,长宽比大,具有好的交织能力;)

原料贮存:1目的:保持生产连续,有利于原料之间相互搭配,原料的预处理。2 方法:按品种分类贮存或者不同密度的原料按照均匀的比例混合堆放,成垛分类或碎料成捆。

原料准备:1水热处理:MC:40%--60%;过低,切削阻力增加,过细碎料增加;


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