熱壓工藝對刨花板質(zhì)量的影響

1、中華人民共和國教育部東北林業(yè)大學畢 業(yè) 論 文 論文題目： 熱壓工藝對刨花板質(zhì)量的影響 學 生： 閆 莉 指導教師： 程瑞香 教授 學 院： 成人教育學院 專業(yè)年級： 木材科學與工程 2011年6月熱壓工藝對刨花板質(zhì)量的影響摘 要在刨花板的生產(chǎn)過程中，熱壓是最重要的關(guān)鍵工序,熱壓工藝對刨花板生產(chǎn)過程中質(zhì)量控制的影響主要體現(xiàn)在其板材的物理力學性能方面，它不僅關(guān)系到刨花板產(chǎn)品的質(zhì)量、成品率，而且關(guān)系到生產(chǎn)效率的問題。關(guān)鍵詞：；熱壓；工藝；刨花板；力學性能；質(zhì)量 Effect of hot-pressing process on the quality of particleboardThe hot

2、 mat presses the influence of technology for particieboard quality AbstractIn tThe production in theof particieboard particleboardin the process , Hot hot presses are is the most important crucial process. , Hot press Tthe influence of hot-pressing technology for on the quality control in the partic

3、ieboard production of particleboard mainly reflected inmajor embodiment is in the aspect of its physical and mechanics mechanical performance of the plate . It concerns the quality, yield rate and production efficiency that concernsof particlieboard product and concerns production efficiency problem

4、.Key words：hot presses; process; particieboardparticleboard; mechanicals performance; quality 目 錄摘要Abstract1 引言.11.1熱壓工藝.11.2熱壓工藝方法.12熱壓溫度的影響. 22.1加熱的作用. 22.2熱壓時間溫度曲線. .22.3影響熱量在板坯內(nèi)傳遞速度的因素.23熱壓時間的影響.43.1影響熱壓時間的主要因素.43.1.1樹種的影響.43.1.2膠種的影響.43.1.3熱壓板溫度的影響.43.1.4板坯含水率的影響.43.1.5刨花板密度的影響.43.1.6固化劑的影響.53.

5、1.7閉合時間的影響.53.2確定熱壓時間的標準.53.3確定熱壓時間的方法.53.3.1熱壓時間步驟.53.3.2常用的方法.53.4縮短熱壓時間的方法.54熱壓壓力的影響.64.1熱壓壓力的作用.64.2熱壓壓力的確定.64.3影響熱壓壓力確定的因素.64.3.1樹種.64.3.2板坯含水率.64.3.3施膠量.64.3.4刨花板密度.64.3.5刨花板厚度.64.3.6熱壓板溫度.64.3.7閉合速度.75熱壓時影響刨花板性能的因素85.1垂直于板面的密度分布曲線及其與板性能的關(guān)系.85.2熱壓溫度與板性能的關(guān)系.85.3熱壓時間對板性能的影響.85.4板坯含水率對板性能的影響 .85.

6、5閉合速度與板性能的影響.85.6最大壓強對板性能的影響.96結(jié)語.11參考文獻附錄致謝2東北林業(yè)大學畢業(yè)論文熱壓工藝對刨花板質(zhì)量的影響1引言1.1熱壓工藝在刨花板的生產(chǎn)過程中，熱壓工序是最主要的工序之一，它與板材的力學性能有著密切的關(guān)系。一是通過在加熱和加壓的情況下，將板坯壓縮到預定的厚度，二是在保溫和保壓的條件下，將板坯成型固化，并將板坯中部分水分變?yōu)樗魵?，從板邊排出?.2熱壓工藝方法表1-1 熱壓工藝方法熱 壓 方 法特 點按作用于壓板上的壓力分類平壓法壓力方向垂直于板坯表面擠壓法壓力方向平行于板坯表面按加熱板坯的方法分類接觸加熱熱壓板直接接觸板坯加熱高頻加熱在高頻電場作用下，靠內(nèi)部

7、介質(zhì)加熱。按板坯在熱壓機中運動情況分類周期式熱壓板坯進入壓機后，在靜止時加熱，然后出壓機，反復循環(huán)進行連續(xù)式熱壓板坯在運動中被加熱，是連續(xù)不斷地進行，入輥壓機、擠壓機和連續(xù)式熱壓機等圖1-1 熱壓工藝方法2熱壓溫度的影響2.1加熱的作用 熱壓溫度是決定板內(nèi)溫度分布的基本條件，刨花板主要是木質(zhì)纖維或其他植物纖維為原料制成的板材。隨著溫度的升高，原料的塑性就越大，其原因是溫度升高，使材料的內(nèi)能增加，從而有利于克服原料高分子主鏈段的運動勢能，增加木材的可塑性，就可以減少壓縮時造成的刨花破碎和降低熱壓過程中刨花板所需的最大壓力。熱壓時的溫度越高，芯層溫度上升就越快，就會加快膠的固化速度，使膠迅速固化，

8、因此提高熱壓板的溫度是縮短熱壓時間，提高產(chǎn)量的有效措施。2.2熱壓時間溫度曲線 典型曲線如圖2-1所示：表層很快達到接近壓板溫度；芯層升溫分五段： （1）T1段 刨花板板坯開始受熱和迅速升溫到接近壓板的溫度，但芯層溫度無變化。（2）T2段芯層溫度迅速上升，繼續(xù)到水分開始蒸發(fā)為止。（3）T3段芯層溫度上升到100。（4）T4段芯層保持100恒溫，水變?yōu)檎羝?，不斷從板邊排出。?）T5段芯層溫度開始超過100，逐漸升高到接近熱壓板溫度。溫度時間表層芯層T1T2T3T4T5圖2-1 板坯表層和芯層的升溫曲線2.3影響熱量在板坯內(nèi)傳遞速度的因素（1）熱壓板溫度：溫度越高，熱量傳遞越快，板坯中心層升溫到

9、1000C的時間也越短。因此提高熱壓板溫度是縮短熱壓時間，提高產(chǎn)量的有效措施。（2）刨花板厚度：芯層升溫和達到1000C 的時所需時間隨厚度增加而延長。（3）刨花形狀：不同形狀和尺寸的刨花影響板坯內(nèi)水分的移動和升溫速度。如：短粗的粒狀刨花板坯熱傳遞和水分移動比簿平刨花快。（4）板坯含水率：不同表芯層含水率對時間溫度曲線的影響：表層含水率高時，板歪中心升溫快。（5）表面噴水：用這種方法可以加快熱量傳遞，縮短芯層達到1000C所需的時間。噴水量與達到1000C的升溫時間以及與板材強度的關(guān)系。當噴水量高于200g/m2時雖也縮短傳熱時間，降低強度，故不宜過高。（注：板厚：20mm，熱壓溫度：1550

10、C，*50%100%表層破壞）表2-1 熱壓時,板坯表面噴水量與閉合時間、升溫時間和強度的關(guān)系噴水量g/m2閉合時間/min到達100時間/min板密度g/cm3表層密度（1）g/cm3靜曲強度N/2N/2平面抗拉強度N/201001502003004001.940.940.860.780.730.694.453.102.602.352.052.250.590.590.600.590.590.600.650.730.740.740.670.6027.229.029.427.826.224.20.590.590.550.49*0.37*0.18*圖2-1 熱壓時,板坯表面噴水量與閉合時間、升溫時

11、間和強度的關(guān)系（6）刨花板密度：為密度0.50-0.80g/cm3四種板子的熱壓時間溫度曲線,它表明在密度很高(0.8g/cm3)時,開始升溫慢，然后逐漸加快,達到1000C后升溫更快,隨著板坯內(nèi)水分變?yōu)檎羝陌暹吪懦?溫度又逐漸下降。（7）閉合速度：壓板閉合速度快（閉合時間短），升溫時間也短。3熱壓時間的影響3.1影響熱壓時間的主要因素3.1.1樹種的影響在同樣的工藝條件下，pH值和堿緩沖能力大的樹種，所需的熱壓時間就會較長。3.1.2膠種的影響不同類型膠粘劑的固化時間不同，一般酚醛樹脂膠的熱壓時間要比脲醛樹脂膠的熱壓時間長；同一膠種因原料配比和制膠工藝不同，其固化時間也不同，如E1膠所需

12、的熱壓時間就會比E2膠的時間長，因為甲醛與尿素的克分子比的大小不一樣會直接影響到膠的固化速度，兩者的克分子比越大，固化時間則越短，（如圖3-1所示）：固體含量低的樹脂膠固化時間比固含量高的樹脂膠所需的固化時間要長,因為所需蒸發(fā)的水分不一樣。 固 100 化 80 時 60 間 40 （秒） 200 0 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0可克分子比F/U圖3-1 克分子比對脲醛樹脂膠固化時間的影響3.1.3熱壓板溫度的影響壓板溫度越高，熱傳遞速度快，芯層達到100的開溫時間越短，膠固化越快；此外，壓板溫度越高，板坯內(nèi)水分從表面到中心，然后從中心向板邊逸出的速度也越快，因此壓板溫度越高

13、，熱壓時間越短。3.1.4板坯含水率的影響在平均含水率相同的情況下，表層含水率高的刨花板板坯所需的熱壓時間較短，膠固化越快；此外，壓板溫度越高，板坯內(nèi)水分從表面到中心、然后從中心向板邊逸出的速度也越快，在板坯表面適當噴水也能縮短時間，含水率過高的板坯熱壓時間高于含水率低的板坯的熱壓時間。因此壓板溫度越高，熱壓時間越短。3.1.5刨花板密度的影響密度越高的刨花板的熱壓時間越長。3.1.6固化劑的影響為加速脲醛樹脂膠的固化，通常在調(diào)膠或拌膠時施加一定量的氯化銨溶液做膠的固化劑。適當增加固化劑用量可以縮短熱壓時間。3.1.7閉合時間的影響 閉合時間短，可以縮短熱壓時間。反之，則延長熱壓時間。3.2確

14、定熱壓時間的標準（1）板坯中心層樹脂完全固化。（2）板坯內(nèi)水分已經(jīng)降低到8%以下3.3確定熱壓時間的方法3.3.1熱壓時間步驟熱壓周期就是熱壓時間的總和，包括熱壓時間和輔助時問，即裝板時間、閉合時間、加壓時間、啟開時間和卸板時研加壓時間又包括升壓、保壓和降壓三部分。(1)裝板時間，即板坯裝入壓機的時間。閉合時間即開始閉合到全部閉合的時間。但板坯未受壓力。(2)升壓時間，即上、下壓板壓緊板坯后，壓力上升到最高工作壓力的時間。保壓時間即壓力保持時間，在這段時間內(nèi)板坯被壓緊固化。這段時間占整個加壓時間的大部份。(4)降壓時間，即膠料完全固化后，壓力下降到零。這一段壓力和時間的變化，與升壓段不一樣。(

15、5)啟開時間，即從壓力為零到壓板完全啟開的時間。卸板時間，即熱壓后刨花板卸出壓機的時間。加壓時間，對刨花板質(zhì)量(如板厚度、容重、表面質(zhì)量和膠合強度等)的影響最大。適宜的加壓時間也就是說樹脂的聚合固化程度適當，水分汽化恰當。刨花板在離開熱壓機時，其含水率一般為8士2%。國外生產(chǎn)刨花板，在熱壓溫度為162的多層壓機中，每1mm厚度的板其加壓時間為0.2-0.35Mlm。在熱壓溫度為180-240的單層壓機中，每1毫米厚度的板加壓時間為0.1-0.2min。3.3.2常用的方法 （1）測板坯中心層及其含水率的方法。（2）查表法。（3）用經(jīng)驗公式確定法。3.4縮短熱壓時間的方法（1）降低干刨花含水率。

16、（2）提高樹脂的固體物質(zhì)含量和縮短其固化時間。（3）提高熱壓溫度。（4）提高壓機的閉合速度。（5）壓制厚刨花時，預熱板坯。 4熱壓壓力的影響4.1熱壓壓力的作用熱壓壓力的作用是將板坯壓縮到預定厚度，使刨花之間在緊密接觸的情況下膠合在一起，達到較高的結(jié)合強度。通過最大壓強的確定，只有在最大壓強達到一定值時才能保證在較短時間內(nèi)將很厚的板坯壓縮到預定厚度，才能避免板坯表層膠的預固化和合理的密度分布，從而保證產(chǎn)品的質(zhì)量。4.2熱壓壓力的確定只有在最大壓強達到一定值時才能保證在較短時間內(nèi)將很厚的板坯壓縮到預定的厚度，才能避免板坯表層膠的預固化和合理的密度分布，從而保證產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，合理的最大壓強是一

17、個重要參數(shù)。（1）最大壓強的確定原則，必須在30s內(nèi)將板坯壓縮到預定厚度。（2）最大壓強與有關(guān)工藝參數(shù)的關(guān)系：4.3影響熱壓壓力確定的因素4.3.1樹種樹種不同，刨花的堆積密度有很大差異。例m3如壓制20.5mm厚、密度0.70g/ m3的三層結(jié)構(gòu)刨花板時，鋪松木刨花的堆積密度為0.128g/ m3，而鋪山毛櫸刨花時則為0.15g/ m3.因此，如果要求用同樣的閉合時間壓制這兩種不同樹種的刨花板，所需的最大壓強必然不同；密度小的樹種（如山毛櫸）要求較高的壓強。4.3.2板坯含水率含水率越高，板坯的可壓縮性越好，加壓的反彈力就越小，熱壓時所需的最大壓強也越小。4.3.3施膠量在板坯含水率相同的情

18、況下，施膠量增加，刨花表面之間的粘合力增加，可壓縮性改善，所需最大壓強減小。4.3.4刨花板密度熱壓時所需最大壓強隨刨花板密度提高而提高。4.3.5刨花板厚度熱壓時所需最大壓強隨板厚度增加而提高。4.3.6熱壓板溫度溫度越高，板坯易塑化，所需最大壓力減小。但溫度過高時，因膠粘劑發(fā)生預固化，所需最大壓力反而有所提高。4.3.7閉合速度如要求閉合速度越快，即要求閉合時間越短，則所需最大壓強也越高。 7.0 6.05.04.03.02.01.00 30 60 90 120 150 秒 圖4-1 閉合時間與最大壓強的關(guān)系密度0.83g/cm30.50g/cm30.73g/cm30.65g/cm30.5

19、8g/cm35熱壓時影響刨花板性能的因素5.1垂直于板面的密度分布曲線及其與板性能的關(guān)系（1）剖面密度，如果按厚度方向?qū)⑴倩ò逶嚰彸杀∑鶞y定薄片層的密度就叫剖面密度。（2）板厚度方向的剖面密度分布曲線，在熱壓時熱量主要是靠水分傳遞；先從板表面?zhèn)鬟f到中心，然后從中心擴散到板的四邊，最后從板邊逸出。因此，從板的表面到中心形成從高到低的溫度分布，各部分刨花的可塑性和受到的壓縮力均不一致，這就使厚度方向的各剖面密度不一致。若以板厚度為橫軸，以密度為縱軸，可以畫出沿厚度方向的剖面密度分布曲線。（3）剖面密度分布與板性能的關(guān)系，從力學知識可以知道，彎曲應力主要由板表層承受。在保持板材平均密度不變的情

20、況下，若提高板表層的密度，就將降低板芯層的密度，因而可以得到較高靜曲強度和彈性模量、低內(nèi)結(jié)合強度的板材。反之，若降低板表層密度，使之接近于芯層密度，就將得到較高內(nèi)結(jié)合強度和較低靜曲強度的板材。因此在實際生產(chǎn)中，我們可以利用這個原理，通過改變熱壓或其它工藝條件，例如提高或降低熱壓溫度，縮短或增加閉合時間，提高或降低表層刨花含水率等，來改變板表層和芯層密度，即改變板材厚度方向的剖面密度分布，可以得到所要求的板材性能。5.2熱壓溫度與板性能的關(guān)系熱壓溫度的高低，對刨花板的強度指標有著直接的影響，在生產(chǎn)過程中，熱壓時熱壓板的溫度越高，刨花的可塑性就會越好，閉合速度快，就會增加板子的靜曲強度；熱壓時熱壓

21、板的溫度越高，刨花板坯內(nèi)膠的固化速度就會加快，在熱壓時間一定的情況下，其板坯內(nèi)的膠就會得到與固化劑的充分反應，減少游離醛的揮發(fā)數(shù)量，使刨花板的甲醛釋放量就會大大降低。5.3熱壓時間對板性能的影響延長熱壓時間可以提高平面抗拉強度和降低甲醛釋放量，但對靜曲強度影響不明顯。5.4板坯含水率對板性能的影響板坯中水分起熱傳遞和軟化木材刨花的作用。因此，板壞中水分的變化影熱傳遞速度、最大壓強值、閉合時是和熱壓時間等，從而影響板的性能，適當?shù)陌迮骱士梢蕴岣哽o曲強度和縮短熱壓時間，而且又能保證一定的內(nèi)結(jié)合強度。簡單地說：適當提高表層板坯含水率使表層刨花易于塑化，板表層密度提高；同時也加快熱量傳遞，使芯層升

22、溫較快。這有利于提高靜曲強度和縮短熱壓時間，而且又能保證一定的平面抗拉強度。但是過多的表層水分會造成不利的影響，如導致芯層密度偏低、平面抗拉強度達不到要求，甚至發(fā)生分層或鼓泡等現(xiàn)象。5.5閉合速度與板性能的影響閉合時間短，可以縮短熱壓時間，提高生產(chǎn)效率。閉合速度與刨花板性能的關(guān)系，壓機閉合速度快，板的最高密度層靠近板表面，最高密度與最低密度層的密度差值也大。因此，靜曲強度高，平面抗拉強度低。但是當壓機閉合速度高于40m/min時，閉合速度的影響就不明顯了；反之，靜曲強度下降，平面抗拉強度提高，如果閉合速度很慢，在閉合時間長于30s時，將不僅明顯降低靜曲強度，而且明顯降低表面結(jié)合強度（表層膠預固

23、化），從而影響表面裝飾質(zhì)量。閉合速度快，還使板中心層達到100的時間縮短。注：影響程度分：大、較大、有一定影響三級。表5-1 影響壓機閉合速度的因素因素因素變化情況閉合時間變化對閉合時間影響程度最大壓強壓板溫度刨花板密度木材密度刨花形狀刨花含水率刨板板厚度施膠量提高升高增大增大厚度增加增加增加（1020）增加（6%20%內(nèi)）縮短縮短延長延長延長縮短延長縮短大有一定影響大較大較大較大有一定影響有一定影響圖5-1影響壓機閉合速度的因素5.6最大壓強對板性能的影響（1）對板厚度影響，當壓強小到低于1.0MPa時，壓板達不到厚度規(guī)而使板厚度增加；只有當壓強高于2.03.0MPa時，厚度才能達到預定厚度

24、。（2）對板密度的影響，當壓強較小時，板厚度增加，致使板平均密度減小，表層和芯層密度差也減小。只有當壓強大于2.0MPa時，平均密度才能接近預定密度。表層密度和芯層密度差隨壓強的提高而增加。（3）對強度的影響，靜曲強度、平面抗拉強度和表面結(jié)合強度隨最大壓強的增加而提高。表5-2最大壓強與板性能的關(guān)系樹種 山毛櫸松木最大壓強，Mpa1015203010152030板厚，mm板表層密度 ，/（g/cm3）板芯層密度 ，/（g/cm3）板平均密度 ，/（g/cm3）靜曲強度 ，/MPpa平面抗拉強度 ，/MpPa表面結(jié)合強度 ，/MPpa2290700540632020580872080770610

25、6923207511320408005807025407811720108705807128808012922407405206427006996206082055067314077101203090053069340080103201094055071345078099圖4-1最壓強與板性能的關(guān)系達到最大壓強的閉合速度820/min，熱壓時間為10 min，板公稱厚長為20，公稱密度為0.70 g/cm3.6結(jié)論（1）熱壓溫度高，刨花塑性好，靜曲強度高，加快膠的固化速度，甲醛釋放量降低。（2）延長熱壓時間可以提高內(nèi)結(jié)合溫度和降低甲醛釋放量，但對靜曲強度影響不明顯。（3）隨著最大壓強的提高而使

26、板的靜曲強度、內(nèi)結(jié)合強度、表面結(jié)合強度而有所增加。（4）適當?shù)陌迮骱士梢蕴岣哽o曲強度和縮短熱壓時間，而且又能保證一定的內(nèi)結(jié)合強度。（5）壓機閉合速度快，靜曲強度高，平面抗拉強度低。反之，靜曲強度下降，平面抗拉強度提高，8參考文獻參考文獻按順序編碼制組織，即各篇文獻按正文部分標注的序號依次列出。1 汪華福,葛仁滋,張熙中.木材工業(yè)實用大全·刨花板卷M.北京：中國林業(yè)出版社，1998.1671922 顧繼友，胡英成，朱麗濱.人造板生產(chǎn)技術(shù)與應用M.北京：化學工藝出版社，2009. 244272 3 朱典想，王正.連續(xù)平壓熱壓的進展J.林產(chǎn)工業(yè)，2003,5：14184 陸仁書.刨花板制造學M.北京：中國林業(yè)出版社，1994. 1961995 成俊卿.人造板生產(chǎn)工藝學M.北京：中國林業(yè)出版社,1981.1691756 陸仁書.人造板科學與技術(shù)M.哈爾濱：東北林業(yè)大學出版社, 2002.1421487 王俠.再生刨花板制造技術(shù)的研究D： 碩士學位論文.北京：北京林業(yè)大學，20088 Miller H.A. 刨花板制造M.商濟,李大鵬譯.北京：輕工業(yè)出版社, 1984.2612689 華毓坤. 人造板