1.8MM厚中(高)密度纤维板的生产工艺作者:黄祖青叶新华来源:《中国科技纵横》2014年第13期【摘要】纤维板又称密度板,广泛应用于家具、室内装修(强化地板、吊顶、墙板)、音响或乐器的壳体、建筑、车(船)装饰等,根据密度的不同纤维板可分为高、中、低密度纤维板。
中密度纤维板是以小径级原木、采伐、加工剩余物及其它植物纤维经过一系列工艺加工而成的人造板材,它的密度一般在500到880kg每立方米左右,具有优良的物理力学性能(静曲强度、平面抗拉强度高,弹性模数较刨花板好,吸水性能较低、厚度膨胀率低)、装饰性能(纤维板表面光滑、平整度好,便于涂饰、节约涂料)和加工性能(可以锯、钻、开槽、雕刻、抛光、开榫)。
其特点为:变形量少、屋里力学性能适中特点,而且内部结构均匀、密度适中、加工性能好、表面平整光滑。
高密度纤维板是指密度大于880kg/m3的纤维板,其内部结构细密,强度高,尺寸稳定性好,寿命长,耐温耐湿性能好,常用于复合地板、强化地板、室内外装潢以及高档家私、音响、车船装饰材料等。
本文主要介绍中密度纤维板的生产工艺,并结合生产过程中出现的质量问题,并提出有效策略。
【关键词】中(高)密度纤维板生产工艺1 中密度纤维板的生产工艺生产工艺流程:木材挑选→削片→筛选→水洗→蒸煮→热磨→施胶→干燥→铺装→预压→热压→锯切→凉板→堆垛→砂光(压光板)→质量检验根据表1-1,1.8mm成品板力学性能标准的要求,制定1.8mm的工艺参数,如表1-2所示,严格控制纤维含水量、素板厚度、磨室压力、蒸煮压力、蒸煮时间、压机速度,确保产品质量。
具体操作如下:(1)木材挑选。
中密度纤维板所用的植的纤维素含量一般应在30%以上,原材料可以是木质树木也可以是非木质草本。
木质原料可采用马尾松、桉树、衫木红松、落叶松、桦木、杨木、水曲柳等砍伐剩余物、废旧木料、加工剩余物等;非木质纤维原料可以为棉杆、甘蔗渣、竹、芦苇、麦秸等。
对原材料的要求为含水率应控制在40%~60%,树皮含量控制在10%以内,非木质材料合理掺放。
挑选好的原料应清楚表面泥沙、石块等杂物,过干或过脏的木材使用喷水器润湿或清洗,清洗完毕后分类储藏,使用时根据不同树种纤维组织不同和pH值的不同,科学搭配使用。
(2)削片。
削片为木材加工的第一道工序,常用削片设备有削片机鼓式削片机和盘式削片机。
盘式削片机是将木料从减料口送入后,受到高速旋转切削盘上的切削刀片切削,把木片削成长16~30mm,宽15~25mm,厚3~5mm的木片,切削完毕的木片被高速旋转的切屑盘产生的气流送出,切除的木片要求木片大小均匀、平整。
盘式切削机生产效率较高,适用于对较直的原木,弯度较大的木块必须使用故事切片机。
(3)筛选。
如果木片过大或过碎将会影响蒸煮的效果,需要对切片进行筛选,筛选出尺寸较大的木片进行第二次切片。
(4)水洗。
切片之后的木片含有泥沙、金属(废木料中的铁钉)、细屑等杂物,且一些木片的含水率不足,需要进行水洗。
通过水洗可以有效地清除各种杂物,能提高、均匀木片的含水率,使纤维分离时能顺利进料,水分能吸收研磨时的摩擦热,降低原料软化的温度。
(5)蒸煮。
热磨前使用热水或饱和蒸汽对木片进行水煮或汽蒸,使纤维胞间层软化或部分溶解,提高纤维原料的塑性,减少动力消耗,缩短解纤的时间,提高纤维分离的质量。
蒸煮时应控制蒸煮温度,随着蒸煮温度的提高,纤维之间的联接被削弱,解纤时纤维所受的机械损伤减少,纤维形态较好,有利于纤维之间的结合,板强度提高。
蒸煮温度过高,纤维本身将受到严重破坏,机械强度降低,所以板强度降低;蒸煮温度不变时,适当延长蒸煮时间,板强度得到提高。
但蒸煮时间过长,板强度反而下降。
一般采用饱和蒸汽压0.8~1.2MPa,蒸煮软化时间控制在1.2~1.7min,蒸煮温度160~180℃。
(6)热磨。
充分利用植物纤维胞间层纤维素含量高、软化点低的特点,使用饱和蒸汽将原料加热到160~180℃,热磨压力控制在 7.4~7.6bar,植物纤维受热软化,当热磨机的轴向往复运动时,木片受到压力、剪切力、扭转力和拉伸力,产生塑性变形,当外力消失后纤维又恢复原状,当经过上千次的变形恢复后产生疲劳,最后分离。
在实际生产中,增大磨盘的直径或提高磨盘的转速都会加快分离速度。
(7)施胶。
首先制备CARB,制备方法为按1.1~1.5的摩尔比称量甲醛与尿素,然后将尿素分批加入反应液中,反应温度控制在75~95℃,当反应液的粘度为20s时停止反应,配置完毕后,然后按照固体树脂对绝干纤维之比8~12%均匀施胶。
(8)干燥。
由于经过热磨工艺后纤维含水率为30%~40%,施加液体胶粘剂后的含水率可高至40%~50%,导致纤维易结团,难以输送和达到均匀铺装效果,需要进行干燥处理。
中密度纤维板生产线干燥剂均采用闪急式管道干燥系统,由燃烧炉、空气预热器、干燥管道、风送系统、旋风分离器、监控装置及防火安全设施组成[1]。
要求干燥介质温度为160℃~200℃,气流速度为20~30m/S,干燥时间为4到5秒,干燥后纤维含水率为8%~12%。
(9)铺装。
铺装包括机械铺装和气流铺装,机械铺装利用机械所产生的动力,将纤维打散,然后在离心力和重力的作用下沉降成型,均匀的铺撒在铺装运输带上;气流成型是在气流作用下,纤维成分散状态自由下落并沉积在成型网带上,形成一定厚度的板坯。
铺装成型工序直接影响制品的各项物理力学性能,而且影响板的翘曲变形、尺寸稳定性及其密度、厚度偏差。
因此铺装板坯时要求密度均匀稳定,厚薄一致,具有一定的密实度,并保证达到足够的厚度和尺寸规格,以满足产品质量的要求。
(10)预压。
预压的作用是排除板坯内留存的空气,防止热压时大量空气外逸冲破板坯;通过预压,使板坯具有一定的密实度,提高自身的支撑强度,以保证板坯在输送、切割、装板时,不致产生断裂和破损。
(11)热压。
热压指在热量和压力的联合作用下,板坯中的水分汽化、蒸发、密度增加、胶粘剂固化、防水剂重新分布,经过生一系列物理化学变化,从而使纤维间形成各种结合力,使制品达到并符合质量要求,是纤维板成型的重要工序之一。
热压分为四个阶段分别为板坯压缩排空气、温度渗透、加压至规定厚度、卸压排气定型。
热压过程中控制的主要工艺参数有:温度、压力、时间、位置、含水率等,影响压后毛板质量的因素还有:压机闭合速度的快慢(一般控制在1300mm/s)、同闭机构的同步性、卸荷速度的快慢。
温度提高了纤维的塑性,为各种键的结合创造了有利条件;热量使板坯中的水分汽化;热量使脲胶受热,流动性增加,有利于加速固化。
常用的脲醛树脂胶热压温度为160~180℃,酚醛树脂胶热压温度为185~195℃。
热压力克服板坯的反弹力,进一步排除板坯中的空气,增大纤维之间的接触面与交织性达到控制板厚度和密度的要求,一般热压压力为2.5~3.5MPa,制造高强度板或用硬质木材纤维时,压力可达5.0~5.5MPa。
热压时间由胶的种类与性能、纤维的质量、板坯含水率、热压的温度、压力、加热方式、板的厚度与密度等工艺因素来确定。
一般板坯含水率控制在8%~12%,为了提高传热效率和板面硬度,可允许表层纤维含水率比芯层高1%~2%。
在相同的热压压力下,不同的加压速度,影响板的性能和断面密度分布;加压速度快,板的静曲强度高,内结合强度降低。
加压速度慢,板的静曲强度下降,预固化层加厚,内结合力提高,但过慢会使整张板松软达不到质量要求,一般平均加压速度为5mm/s。
(12)锯切。
为了保证产品具有一定的规格,需要对热压成型的板材锯边,锯切时经常检查锯片外观,确保锯切质量。
(13)凉板、堆垛。
热压结束之后,纤维板的温度较高需要降至60摄氏度以下具有一定的强度后进行堆垛,凉板过程中可以通冷风冷却,利于排除热压后存在的甲醛,凉板结束后便可进行堆垛。
(14)砂光。
热压后板制品的表面不平整,有预固化层,密度不够,影响外观和性能。
砂光操作时,注意控制进料速度,砂带应与砂光机保持平行,防治振动产生波纹,同时注意砂光结束后厚度偏差符合要求。
(15)质量检验。
砂光结束后检查纤维板的外观质量、密度、厚度、尺寸、平整度、强度是否满足要求,其外观质量检测如表1-3所示,检测纤维板外观、板面等是否存在缺陷,纤维含水率是否达到要求,按照质量标准划分优等品、合格品和次品,然后根据不同材质、质量分别存放。
2 中密度纤维板生产过程中常见的质量问题及对策2.1 耗能问题及对策问题:纤维板生产过程中用到高耗能设备,如送料电机、除尘电机、热能电机和干燥电机,如果采用传统的启动方式耗能较高,增加了生产成本。
对策:为降低电能的损耗,采用变频技术。
从表1-4电机节能项目测试表和表1-5沪千节电工频与变频状态下用电对比表中可以看出,在满足生产需要的情况下,采用变频工作可以降低4.5%左右的电耗。
2.2 生产质量不稳定,游离甲醛含量高问题:中密度纤维板局部松软、边角缺失等产品表面达不到要求;厚度、几何偏差过大,边缘垂直度过大等尺寸偏差达不到要求;静曲模量、弹性模量等强度达不到要求。
对策:严格控制生产过程,加强重要环节的管控,提高产品质量;增加自动化设备的投入,提高自动化控制水平;加强游离甲醛的检测,确保甲醛释放在规定范围内。
3 结语随着我国中密度纤维板的快速发展,纤维板的生产技术不断提高,但与欧美国家相比,生产工艺相对落后。
我们应加大对纤维板生产技术的研发,提高纤维板的性能和质量稳定性,通过引用新技术提高生产能力、降低能耗,采取有效措施降低游离甲醛的含量。
参考文献:[1]欧阳琳.中密度纤维板生产工艺学[J].北京木材工业,1994:20-21.。