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人造板工艺学

1.人造板是以木质材料或其他植物纤维为原料,经过专门的加工工艺过程,通过胶接或复合作用,在一定条件下制成的板材或型材。

2.刨花板(particleboard):由木材碎料(木刨花、锯末或类似材料)或非木材植物碎料(亚麻屑、甘蔗渣、麦秆、稻草或类似材料)与胶黏剂一起热压而成的板材。

3.纤维板:以植物纤维为原料,经过纤维分离、成型、热压或干燥等工序制成的产品。

4.中密度纤维板(MDF):gB11718--1999中密度纤维板国家标准中规定如下:中密度纤维板是以木质纤维或其他植物纤维为原料,施加脲醛树脂或其他合成树脂,在加热加压条件下,压制而成的一种板材,通常厚度超过1.0mm,密度为450~880kg/m3。

也可加入其他合适的添加剂以改善板材特性。

5.胶合板:胶合板是由不同纹理方向排列的三层或多层(一般为奇数层)单板通过胶黏剂胶合而成的板状材料。

人造板的外观性能主要包括产品的外形尺寸及偏差、厚度偏差、翘曲度、材质缺陷(活节、死节、腐朽、变形等)、加工缺陷(叠离芯、分层、鼓泡、压痕、表面污染)、边缘不直度、两对角线差、表面光洁度等。

具体规定参照相关板种的产品标准。

内在性能主要包括人造板的物理性能、力学性能、表面特征和特殊性能等。

人造板构成原则 1.对称原则在人造板的对称中心平面两侧的相应层内的单元,其树种、厚度、制造方法、纹理方向、含水率等均应相同。

2.层间纹理排列原则由于木材纹理方向(即纤维方向)上物理力学性能的差异极大,为了改善其各向异性的缺点,因而可使相邻层单板(刨花层、纤维层)的纤维排列方向可互成直角或可减少相隔角度值使成品的各向异性降至最小,或任意排列(刨花、纤维)。

例如胶合板、细木工板、定向结构板、刨花板、纤维板等。

为了发挥木材纤维纵向的强度和尺寸稳定性的特点,也可使相邻层单板(刨花板、纤维层)的纤维排列方向同向(并行)排列,成为定向产品。

例如单板层积材(LVL)、胶合层积木、木(竹)条层积材(PSL),重组木(Scrimber)等定向产品。

3.奇数层原则组坯时,为了遵守对称原则、层间纹理排列原则,一般都遵守奇数层原则刨花的形状系数形状系数:S=L/d式中:S——刨花的形状系数L——刨花的长度d——刨花的厚度a.形状系数大:表明刨花形状是薄而长的。

这种刨花制成的刨花板具有较高的抗弯强度,适于作表层材料。

但是如果S值太大,不但刨花制造困难,而且拌胶时容易结团,造成施胶不均匀,影响胶合强度。

b.形状系数小:表明刨花的长度尺寸与厚度尺寸比较接近,刨花的形状显得厚而短。

这种刨花制成的刨花板抗弯强度低,而且由于这种刨花端面积大,端面又不起胶合作用,所以S 值小的刨花还会降低胶合强度。

c .形状系数取值范围试验研究证明:当S值小于150时,板的静曲强度将随S值的增加而增加。

当S值大于150时,板的静曲强度就无明显变化了。

所以,一般表层刨花S值为100~200,芯层刨花S值为60左右较为合适。

制造刨花的工艺过程1)直接刨片法:即用刨片机直接将原料加工成薄片刨花,这种刨花可直接作多层结构刨花板芯层原料或作单层结构刨花板原料。

这种刨花也可通过再碎机(如打磨机或研磨机)粉碎成细刨花作表层原料使用。

2)先削片后刨片法:即用削片机将原料加工成削片(木片),然后再用双鼓轮刨片机(或环式刨片机)加工成窄长刨花。

其中粗的可作芯层材料,细的可作表层材料。

必要时可通过打磨机加工增加表层比例。

刨花制造设备1)初碎型机床a.削片机b.刨片机2)再碎型机床 a.切削型再碎机 b.打磨型再碎机c.冲击型再碎机纤维分离的目的就是为了增大纤维的比表面积。

纤维分离的要求①纤维细小完整、均匀,减少横向切断;②纤维要具有一定的比表面积和交织性能;③消耗的动力少;④纤维分离速度要快,效率要高;⑤原料损失小,提高纤维的得率。

纤维分离方法①加热机械法②化学机械法③纯机械法1.木片在磨盘之间的状态与受力分析①磨齿与磨齿之间,木片受力最大;②磨齿与磨槽之间,木片受力中等;③磨槽与磨槽之间,木片受力最小纤维分离过程中的主要影响因素 1.木片的弹塑性2.外力作用频率3.单位压力4.浆料浓度热磨法工艺特点①耗电量小:大约为180~250kwh/t绝干纤维,而高速磨浆法为500~600kwh/t②纤维得率高:可达94~96%③纤维损伤小:封闭进行纤维分离,避免大气氧化作用。

纤维分离度:即纤维分离的程度。

用滤水度间接表示,单位为秒(s)。

纤维细:比表面积大→→滤水性差。

纤维粗:比表面积小→→滤水性好对干法MDF中,纤维分离度一般为12~22s。

滤水度必须在一定范围内,否则产品质量得不到保证。

纤维筛分值举例:纤维浆(1)——粗纤维占50%,细纤维占50%。

纤维浆(2)——全部由中等纤维组成。

纤维筛分值:浆料中留于或通过各种规格筛网的绝干纤维重量所占的百分比。

纤维筛分值主要反映纤维长短、粗细配比情况的指标。

单板的制造方法有三种:旋切、刨切和锯切。

旋切条件:主要角度参数①旋刀的研磨角(β) 为了要旋得优质单板,尽可能减少β值。

β值一般采用18°~23°②后角(α) α值过大,在单板离开木段的瞬间,单板伸直,反向弯曲变形就大,这时单板的背面(朝木段的一面)更易产生裂缝;同时刀架易震动,单板成为瓦楞板。

α值过小,旋刀后面和木段表面的接触面积增大,产生较大的压力,导致木段劈裂或弯曲,尤其是小径级木段更易弯曲。

要求:α值必须随着木段直径变小而减小。

一般在旋切过程中后角的变化在1°~3°较好;木段直径大时,后角可为3°~4°;木段直径小时可为1°,甚至为负值。

③切削角(δ) ④补充角(ε) ⑤θ角切削速度旋刀的位置(h)压尺相对旋刀的位置1.木材中的水分通常以三种形式存在①自由水—存在于大毛细管内(细胞腔内)的水分②吸着水—存在于微毛细管内(细胞壁内)的水分③化合水—少数与木材分子化学结合的水分。

2..纤维饱和点木材中存在的吸着水可使木材的含水率最高升至30%左右,此时的含水率称为纤维饱和点。

3.传热过程在温度的作用下,热量首先传递给物料表面,并逐渐向内部传递,这个过程称为传热过程。

4.传质过程物料表面水分汽化过程以及物料内部水分向表面移动的过程称为传质过程。

5.含水率梯度物料表面的水分首先得到蒸发,导致表面和内部的含水率形成差异,称为含水率梯度干燥过程①预热阶段②恒速干燥阶段③减速干燥阶段刨花干燥的特点干燥采用较高温度和较低湿度的干燥介质进行快速干燥。

干燥过程基本上属于恒速干燥阶段,其临界含水率较低,干燥时间赤较短,故刨花在干燥时,不会发生翘曲、开裂等缺陷。

就是根据干燥条件及干燥刨花初始情况,确定刨花干燥到要求的含水率,所采取的干燥措施。

如控制温度和时间。

刨花干燥工艺要求:含水率一般控制在2%~6%表层刨花可略高些4%~6%芯层刨花略低些2%~4%刨花干燥设备1)圆筒回转式干燥机2)转子式干燥机纤维干燥的目的其目的是纤维含水率满足输送、成型和热压前的要求。

热磨→→含水率50%左右→→施胶→→含水率60%左右热压要求含水率为8~12%,所以必须进行干燥,根据纤维的特点,一般采用纤维气流干燥的方法。

刨花分选目的①合格刨花与不合格刨花分离,将特厚特大刨花通过再碎使之成为合格刨花,将粉状碎屑加以排除,以减少胶粘剂的耗量。

②合格刨花中的粗料细料两者分离,以满足工艺需要。

③施胶前需要将粗细刨花分开,以利于分别施胶分选方法1)机械分选2)气流分选3)气流——机械分选机械分选使根据刨花的长度和宽度进行分选的,不能按照刨花的厚度进行分选。

单板分选湿单板经干燥后按规定的要求分成整张单板、窄长单板和中板。

为了提高单板出材率,应当尽可能地根据材质标准和加工质量多分选出整张单板,同时要将那些待修补和胶拼的单板分别选出,以作进一步加工。

分选后的干单板除了按照长、宽、厚尺寸分开堆放外,还应按材质和加工缺陷,分成面板和背板。

单板修补那些有材质和加工缺陷(如节子、虫眼和裂缝等)的单板应进行修补。

经过修补,可以提高单板的质量等级。

对那些缺陷严重、修补后仍不能提高等级的则应将缺陷部分剪掉。

所谓修补,实际上包括修理和挖补两种工艺单板胶拼:把窄长单板变成整幅单板的工艺过程称为单板胶拼。

包括纵拼(单板进板方向与木材纤维方向相同)和横拼(单板进板方向与木材纤维方向垂直)两种方式。

施胶的基本方法摩擦法、涂布法和喷雾法。

降低施胶量的措施①改进刨花制造工艺,提高刨花质量;②采用新型设备,提高雾化,减少破碎,提高施胶均匀性;③减少干燥污染,改进分选工艺;④采用先进的施胶控制系统,选择适宜的调胶配方和施胶工艺;⑤准确控制板坯的厚度,提高铺装质量;⑥减少厚度偏差与砂光余量。

石蜡防水剂的主要作用①部分堵塞了纤维之间的空隙,截断了水分传递的渠道;②增大了水与纤维之间的接触角,缩小了接触面积;③部分遮盖了纤维表面的极性官能团(如羟基),降低了吸附作用。

石蜡防水剂的施加方法①直接施蜡法②乳液施蜡法单板施胶施胶方法一)干法施胶(二)液体施胶1.铺装工艺要求①均匀铺装②对称层刨花规格及性能应一致③分层施胶④控制板坯厚度⑤控制板坯密度变化(铺装波动)⑥控制板坯铺装角度和铺装长度刨花定量系统定量系统的任务是将施胶刨花均匀的送往铺装系统。

①体积定量②重量定量③重量和体积混合定量铺装系统铺装系统的任务是将经定量的施胶刨花均匀的铺成刨花板板坯。

常用的铺装系统有:①机械式铺装系统②气流铺装系统③机械气流混合铺装系统热压温度的作用 1.温度可使胶黏剂迅速固化2.温度可以增加木材塑性,便于板坯压紧压实3.温度可以缩短热压时间4.温度影响胶黏剂在胶接单元表面的分布压力的作用 1.压力影响胶接单元之间的接触2.压力影响人造板的密度3.压力影响人造板厚度4.压力影响胶层厚度和胶接单元之间胶的传递常用的热压曲线 1.三段降压曲线2.厚板热压曲线3.零段保压曲线4.高含水率板坯热压曲线表面修补胶合板热压后,一般都要逐张进行外观检测,对于存在的各种缺陷进行修补。

比如:表面有微小裂缝、微细孔洞或脱落节,可以用腻子填平,所用的腻子颜色应当与板面木材颜色相近,腻子必须与木材有牢固的结合力;对于比较大的裂缝,可以先将裂缝边部修齐,嵌入一条木纹和颜色与板面近似的木条,涂上胶后再用熨斗加热胶合;局部不光滑,可用砂纸或手工刨刨平;边角开胶,可用相应的胶粘剂填充后再进行热压原料准备刨花制备刨花干燥刨花施胶刨花分选热 压刨花铺装成 品后期处理原料准备木片制备热磨分离纤维纤维干燥及施胶热 压成 品后期处理纤维成型纤维预压原木准备旋切加工干燥和整理单板加工施胶和陈化热 压组坯与预压成 品后期处理。

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