膠合板制造工藝學(xué)-1

1、膠合板膠合板制造工藝學(xué)制造工藝學(xué) 緒論緒論 一、膠合板的發(fā)展史一、膠合板的發(fā)展史 公元前公元前3000年年，在古埃及用手工的方法生產(chǎn)出許多珍貴木，在古埃及用手工的方法生產(chǎn)出許多珍貴木 片，用片，用 磨料磨料浮石，用膠粘合在一起制造家具。浮石，用膠粘合在一起制造家具。 在在1812年年，一位法國的技工首先獲得第一臺鋸切機的專利權(quán)。，一位法國的技工首先獲得第一臺鋸切機的專利權(quán)。 1818年年，出現(xiàn)了旋切機的雛形。，出現(xiàn)了旋切機的雛形。 1834年年，第一臺刨切機專利權(quán)被授予。，第一臺刨切機專利權(quán)被授予。 在在18401844年間年間，由美國、法國分別獲得旋切機的專利權(quán)。，由美國、法國分別獲得旋切機

2、的專利權(quán)。 在在19世紀(jì)中葉，世紀(jì)中葉，在德國建立了第一個單板制造廠，使用的美國、法國的在德國建立了第一個單板制造廠，使用的美國、法國的旋切機。在第一次世界大戰(zhàn)前，由于旋切機的改進，大大促進了膠合旋切機。在第一次世界大戰(zhàn)前，由于旋切機的改進，大大促進了膠合板的生產(chǎn)，世界上首次機械化板的生產(chǎn)，世界上首次機械化大規(guī)模生產(chǎn)膠合板，時間為大規(guī)模生產(chǎn)膠合板，時間為18601875年年，生產(chǎn)膠合板的國家：美，法，德。，生產(chǎn)膠合板的國家：美，法，德。 19世紀(jì)末，膠合板質(zhì)量才較好世紀(jì)末，膠合板質(zhì)量才較好,建立起新的膠合建立起新的膠合板企業(yè)。從發(fā)展上來看，德國膠合板發(fā)展較快，首次板企業(yè)。從發(fā)展上來看，德國膠合

3、板發(fā)展較快，首次把膠合板用在軍工業(yè)上，特別第一次世界大戰(zhàn)后，德把膠合板用在軍工業(yè)上，特別第一次世界大戰(zhàn)后，德國恢復(fù)商船隊，促進膠合板發(fā)展，膠種有鋼木素和蛋國恢復(fù)商船隊，促進膠合板發(fā)展，膠種有鋼木素和蛋白質(zhì)膠。白質(zhì)膠。 除德國外，美國和加拿大的膠合板企業(yè)發(fā)展也很除德國外，美國和加拿大的膠合板企業(yè)發(fā)展也很快。在美國西部和加拿大有高生產(chǎn)力和大型膠合板企快。在美國西部和加拿大有高生產(chǎn)力和大型膠合板企業(yè)，在企業(yè)中采用許多新的高速度、高效率的設(shè)備，業(yè)，在企業(yè)中采用許多新的高速度、高效率的設(shè)備，再加上微機的廣泛使用，膠合板生產(chǎn)具有自動化、連再加上微機的廣泛使用，膠合板生產(chǎn)具有自動化、連續(xù)化及機械化，具有高生

4、產(chǎn)能力。續(xù)化及機械化，具有高生產(chǎn)能力。二、國外膠合板生產(chǎn)類型二、國外膠合板生產(chǎn)類型(1) 美加式厚膠合板：美加式厚膠合板： 以結(jié)構(gòu)膠合板為主，注重強度高、韌度及結(jié)構(gòu)的要求：以結(jié)構(gòu)膠合板為主，注重強度高、韌度及結(jié)構(gòu)的要求： 厚度在厚度在733mm； 幅面大，一般為幅面大，一般為48，410； 樹種以針葉材為主，針葉材膠合板占樹種以針葉材為主，針葉材膠合板占90%。拿美國來說，主要生產(chǎn)針葉材膠合板，針葉材膠合板占拿美國來說，主要生產(chǎn)針葉材膠合板，針葉材膠合板占85%。針葉材資源豐富，在美國木材蓄積總量中針葉材資源豐富，在美國木材蓄積總量中70%是針葉材，是針葉材，并且針葉材品種也多，如南方松，花并

5、且針葉材品種也多，如南方松，花旗松，鐵杉，云杉，冷杉，特別是南旗松，鐵杉，云杉，冷杉，特別是南方松人工材的使用，給針葉材膠合板方松人工材的使用，給針葉材膠合板生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。 這類膠合板生產(chǎn)比較粗放，生這類膠合板生產(chǎn)比較粗放，生產(chǎn)率很高，產(chǎn)量很大。產(chǎn)率很高，產(chǎn)量很大。(2). 以日本為主的薄膠合板生產(chǎn)：以日本為主的薄膠合板生產(chǎn)： 這類國家除日本外，還有東南亞一些國家，這類國家除日本外，還有東南亞一些國家，用材質(zhì)次的木材生產(chǎn)厚的芯板生產(chǎn)厚芯板。使用材質(zhì)次的木材生產(chǎn)厚的芯板生產(chǎn)厚芯板。使用大徑級闊葉材旋制薄表板，表板厚度一般只用大徑級闊葉材旋制薄表板，表板厚度一般只有有0.60.7

6、mm，生產(chǎn)出的膠合板有，生產(chǎn)出的膠合板有3mm,也有也有5mm。膠合板生產(chǎn)是精工細(xì)作，質(zhì)量好，以。膠合板生產(chǎn)是精工細(xì)作，質(zhì)量好，以UF為主用于室內(nèi)。為主用于室內(nèi)。 日本膠合板生產(chǎn)向深加工發(fā)展。日本膠合板生產(chǎn)向深加工發(fā)展。1.1 mm1.1 mm1.1 mm3.3 mm0.85 mm1.6 mm0.85 mm3.3 mm三、發(fā)展膠合板生產(chǎn)的意義三、發(fā)展膠合板生產(chǎn)的意義 （1）克服了天然木材固有的缺陷）克服了天然木材固有的缺陷 木材優(yōu)點：材質(zhì)輕，紋理美觀，有彈性，但也有缺點，如生木材優(yōu)點：材質(zhì)輕，紋理美觀，有彈性，但也有缺點，如生長過程中節(jié)子、腐朽、溝紋、蟲眼長過程中節(jié)子、腐朽、溝紋、蟲眼吸水排水

7、中開裂，變形，鋸吸水排水中開裂，變形，鋸制板材的寬度受到徑級限制，又有各向異性的特點，把木材作成制板材的寬度受到徑級限制，又有各向異性的特點，把木材作成膠合板后就可剔除這些缺陷，而且膠合板幅面大，克服各向異性，膠合板后就可剔除這些缺陷，而且膠合板幅面大，克服各向異性，木材變形時，膠合板不變形。木材變形時，膠合板不變形。 （2）節(jié)約木材，提高利用率）節(jié)約木材，提高利用率 1m3膠合板可代替膠合板可代替4m3板材使用，鋸材最小厚度板材使用，鋸材最小厚度12mm才能用，才能用，把木材制成膠合板只要把木材制成膠合板只要3mm就可使用，即使用厚度就可使用，即使用厚度4:1。 （3）強重比高）強重比高 強

8、重比是強度與密度的比值，一般硬木的密度是鋼材的強重比是強度與密度的比值，一般硬木的密度是鋼材的1/8。軟材約是鋼材的軟材約是鋼材的1/15，所以在同樣強度下，木材比鋼材的輕。，所以在同樣強度下，木材比鋼材的輕。第一章第一章 膠合板及其物理力學(xué)性質(zhì)膠合板及其物理力學(xué)性質(zhì)1-1 膠合板及其分類膠合板及其分類一、膠合板一、膠合板定義：定義：通常是由相鄰層單板紋理方向互相垂直排列的通常是由相鄰層單板紋理方向互相垂直排列的三層或多層（一般為奇數(shù)層）單板通過膠粘劑膠合而三層或多層（一般為奇數(shù)層）單板通過膠粘劑膠合而成的板狀材料。成的板狀材料。 這里我來解釋兩點：一、相鄰這里我來解釋兩點：一、相鄰層單板紋理

9、方向互相垂直。拿層單板紋理方向互相垂直。拿3mm厚的膠合板來說，如果第一層單板厚的膠合板來說，如果第一層單板紋理方向是順紋的，則第二層為橫紋理方向是順紋的，則第二層為橫紋的，第三層為順紋的。二、通過紋的，第三層為順紋的。二、通過膠粘劑膠合是指單板要涂膠。膠粘劑膠合是指單板要涂膠。 1 2 3 4 5 表板：膠合板的表層單板。表板：膠合板的表層單板。面板：在膠合板的兩個表板面板：在膠合板的兩個表板 中，外觀質(zhì)量較好的中，外觀質(zhì)量較好的 那個表板稱面板。那個表板稱面板。背板：相對于表板的另一側(cè)背板：相對于表板的另一側(cè) 單板。單板。短芯板短芯板(芯板芯板)：紋理方向與：紋理方向與 表板紋理方向垂直表

10、板紋理方向垂直 的內(nèi)層單板。的內(nèi)層單板。長芯板（長中板）：紋理方長芯板（長中板）：紋理方 向與表板紋理方向向與表板紋理方向 平行的內(nèi)單板。平行的內(nèi)單板。二、分類二、分類 膠合板的分類方法很多，在國家標(biāo)準(zhǔn)膠合板的分類方法很多，在國家標(biāo)準(zhǔn)GB9846.1-9846.12-2004中規(guī)定了中規(guī)定了6種分類方法，其中最普遍應(yīng)種分類方法，其中最普遍應(yīng)用的是根據(jù)膠合板的結(jié)構(gòu)、加工方法和用途分為普通用的是根據(jù)膠合板的結(jié)構(gòu)、加工方法和用途分為普通膠合板和特種膠合板。膠合板和特種膠合板。 下面先講一下普通膠合板。普通膠合板僅由奇數(shù)下面先講一下普通膠合板。普通膠合板僅由奇數(shù)層單板根據(jù)對稱原則組坯膠合而成，是產(chǎn)量最

11、多，用層單板根據(jù)對稱原則組坯膠合而成，是產(chǎn)量最多，用途最廣，結(jié)構(gòu)最為典型的膠合產(chǎn)品。下面先講一下它途最廣，結(jié)構(gòu)最為典型的膠合產(chǎn)品。下面先講一下它的分類。的分類。1. 分類分類在國家標(biāo)準(zhǔn)在國家標(biāo)準(zhǔn)GB9846.1-9846.12-2004中規(guī)定中規(guī)定:按膠層的耐水性和耐久性分為三類：按膠層的耐水性和耐久性分為三類：v類膠合板（耐氣候、耐沸水膠合板）類膠合板（耐氣候、耐沸水膠合板） 使用酚醛樹脂膠或與其性能相近的其他膠粘劑。這類膠使用酚醛樹脂膠或與其性能相近的其他膠粘劑。這類膠合板具有耐久、耐煮沸或蒸汽處理和抗菌等性能，能在室外合板具有耐久、耐煮沸或蒸汽處理和抗菌等性能，能在室外使用。使用。v類膠

12、合板（耐水膠合板）類膠合板（耐水膠合板） 使用脲醛樹脂膠，這類膠合板能長時間在冷水中浸泡，使用脲醛樹脂膠，這類膠合板能長時間在冷水中浸泡，短時間在熱水中浸泡也不易開膠，具有抗菌性能，但不耐煮短時間在熱水中浸泡也不易開膠，具有抗菌性能，但不耐煮沸，主要在室內(nèi)使用。沸，主要在室內(nèi)使用。v類膠合板（耐潮膠合板）類膠合板（耐潮膠合板） 使用血膠或低樹脂含量的脲醛樹脂膠，可以短時間在冷使用血膠或低樹脂含量的脲醛樹脂膠，可以短時間在冷水中浸泡，主要用于室內(nèi)常態(tài)下使用。水中浸泡，主要用于室內(nèi)常態(tài)下使用。2幅面尺寸幅面尺寸 國家規(guī)定膠合板幅面以國家規(guī)定膠合板幅面以mm為計算單位，厚度也以為計算單位，厚度也以m

13、m為計算單位，但實際生活中人們習(xí)慣于用英尺為單位。為計算單位，但實際生活中人們習(xí)慣于用英尺為單位。1=305mmv國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的膠合板尺寸有：國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的膠合板尺寸有：v33 915mm915 mmv34 915mm1220 mmv36 915mm1830 mmv37 915mm2135 mmv44 1220mm1220 mmv46 1220mm1830 mmv47 1220mm2135 mmv48 1220mm2440 mm1-2 膠合板的構(gòu)成原則膠合板的構(gòu)成原則 木材具有各向異性，為了消除木材固有的缺點，木材具有各向異性，為了消除木材固有的缺點，單板在組成膠合板時，應(yīng)遵守以下原則：單

14、板在組成膠合板時，應(yīng)遵守以下原則： 1. 對稱原則對稱原則對稱原則：膠合板對稱中心面兩側(cè)的對稱原則：膠合板對稱中心面兩側(cè)的 單板，無論樹種、單板厚單板，無論樹種、單板厚 度、層數(shù)、制造方法（旋度、層數(shù)、制造方法（旋 切或刨切）、纖維方向、切或刨切）、纖維方向、 單板的含水率都應(yīng)相同或單板的含水率都應(yīng)相同或 相近。相近。123452. 奇數(shù)層原則奇數(shù)層原則 奇數(shù)層原則：膠合板的總層數(shù)必須是奇數(shù)奇數(shù)層原則：膠合板的總層數(shù)必須是奇數(shù) 為什么膠合板要作成奇數(shù)層？原因有兩個：為什么膠合板要作成奇數(shù)層？原因有兩個：（1）由于膠合板的結(jié)構(gòu)是相鄰層單板的纖維）由于膠合板的結(jié)構(gòu)是相鄰層單板的纖維方向相互垂直，而

15、且又必須符合對稱原則，因方向相互垂直，而且又必須符合對稱原則，因此它的總層數(shù)必定是奇數(shù)。此它的總層數(shù)必定是奇數(shù)。 （2）當(dāng)膠合板受力彎曲時，）當(dāng)膠合板受力彎曲時，最大剪切應(yīng)力通過它的對稱最大剪切應(yīng)力通過它的對稱中心平面，對于奇數(shù)層膠合中心平面，對于奇數(shù)層膠合板來說，它的對稱中心平面板來說，它的對稱中心平面即為中間層單板，即最大剪即為中間層單板，即最大剪切應(yīng)力通過木材；對于偶數(shù)切應(yīng)力通過木材；對于偶數(shù)層單板來說，最大剪切應(yīng)力層單板來說，最大剪切應(yīng)力通過膠層。同時，膠層的強通過膠層。同時，膠層的強度是低于木材的，所以如果度是低于木材的，所以如果把膠合板做成偶數(shù)層時，就把膠合板做成偶數(shù)層時，就相當(dāng)于

16、降低了其強度。相當(dāng)于降低了其強度。第三節(jié)第三節(jié) 膠合板的物理力學(xué)性能膠合板的物理力學(xué)性能 在實際生產(chǎn)中經(jīng)常檢測膠合強度、含水率和甲醛在實際生產(chǎn)中經(jīng)常檢測膠合強度、含水率和甲醛釋放量釋放量 1. 膠合強度膠合強度. 膠合強度是膠合質(zhì)量的重要標(biāo)志，所有膠合板產(chǎn)膠合強度是膠合質(zhì)量的重要標(biāo)志，所有膠合板產(chǎn)品都必須測其膠合強度。測定膠合板強度使用膠合強品都必須測其膠合強度。測定膠合板強度使用膠合強度試件按以下兩種形式鋸割度試件按以下兩種形式鋸割.拉拉伸伸方方向向L圖圖2-5 拉伸剪切強度試件的形狀及尺寸拉伸剪切強度試件的形狀及尺寸第一種第一種A型：試件的表板厚度型：試件的表板厚度(壓板前單板厚度壓板前單

17、板厚度)大于大于1mm的膠的膠 合板采用合板采用A型試件尺寸兩個槽間距為型試件尺寸兩個槽間距為20mm;第二種第二種B型型:表板厚度自表板厚度自1mm(含含1mm)以下的采用以下的采用B型槽間距為型槽間距為 10mm.兩種試件開槽寬度為兩種試件開槽寬度為3mm v類膠合板：在沸水中煮類膠合板：在沸水中煮4h，然后在，然后在633 的的烘箱中干燥烘箱中干燥20h，再在沸水中煮，再在沸水中煮4h，取出后在室溫，取出后在室溫下冷卻下冷卻10minv類膠合板（耐水膠合板）類膠合板（耐水膠合板）v在在633 的熱水中浸泡的熱水中浸泡3 h ，取出后在室溫下，取出后在室溫下冷卻冷卻10min。 將處理好的

18、試件兩端夾緊于試驗機的一對活動將處理好的試件兩端夾緊于試驗機的一對活動夾具中，以等速度對試件加載至破壞夾具中，以等速度對試件加載至破壞,讀至最大破壞讀至最大破壞載荷重載荷重,然后根據(jù)試件類型分別利用公式求出膠合強然后根據(jù)試件類型分別利用公式求出膠合強度。度。單個試件的膠合強度單個試件的膠合強度 /MPa、類類椴木、楊木、擬赤楊椴木、楊木、擬赤楊0.700.70水曲柳、荷木、楓香、水曲柳、荷木、楓香、榆木、柞木榆木、柞木0.80樺木樺木1.00馬尾松、云南松、落葉馬尾松、云南松、落葉松、云杉松、云杉0.80表表1-1 膠合強度指標(biāo)值膠合強度指標(biāo)值類別類別膠合板樹種膠合板樹種二、含水率二、含水率首

19、先稱試件初重首先稱試件初重muv 試件在試件在1032的溫度下干燥至恒定重量的溫度下干燥至恒定重量,待試件在干燥器中冷卻后稱重為待試件在干燥器中冷卻后稱重為M。式中式中 H試件的含水率，試件的含水率，% mu試件干燥前的質(zhì)量，試件干燥前的質(zhì)量，g m0試件干燥后的質(zhì)量，試件干燥后的質(zhì)量，g10000mmmHu 含水率含水率 /%、類類、類類 闊葉材闊葉材614816 針葉材針葉材表表1-2 含水率含水率 值值類別類別膠合板樹種膠合板樹種三、甲醛釋放量三、甲醛釋放量 膠合板中的甲醛釋放量執(zhí)行膠合板中的甲醛釋放量執(zhí)行室內(nèi)裝飾裝修材料人造板及室內(nèi)裝飾裝修材料人造板及其制品中的甲醛釋放限量其制品中的甲

20、醛釋放限量。 本標(biāo)準(zhǔn)自本標(biāo)準(zhǔn)自2002年年1月月1日起，生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品應(yīng)執(zhí)行本日起，生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品應(yīng)執(zhí)行本國家標(biāo)準(zhǔn)，過渡期為國家標(biāo)準(zhǔn)，過渡期為6個月；自個月；自2002年年7月月1日起，市場上停止日起，市場上停止銷售不符合國家標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。這對膠合板企業(yè)來講是個巨大的銷售不符合國家標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。這對膠合板企業(yè)來講是個巨大的挑戰(zhàn)。因為在這之前，膠合板產(chǎn)品未規(guī)定此項指標(biāo)。挑戰(zhàn)。因為在這之前，膠合板產(chǎn)品未規(guī)定此項指標(biāo)。 膠合板的甲醛釋放量試驗方法采用干燥器法，利用干燥器膠合板的甲醛釋放量試驗方法采用干燥器法，利用干燥器法測定甲醛釋放量基于下面兩個步驟：法測定甲醛釋放量基于下面兩個步驟：v第一步：

21、收集甲醛第一步：收集甲醛在干燥器底部放置盛有蒸餾水的結(jié)晶皿，在干燥器底部放置盛有蒸餾水的結(jié)晶皿， 在其上方固在其上方固 定的金屬支架上放置試樣，釋放出的甲定的金屬支架上放置試樣，釋放出的甲醛被蒸餾水吸收，作為試醛被蒸餾水吸收，作為試 樣溶液。樣溶液。v第二步：測定甲醛濃度第二步：測定甲醛濃度用分光光度計測定試樣中溶液的吸用分光光度計測定試樣中溶液的吸 度，由預(yù)先繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線求得甲醛的濃度，具體方法度，由預(yù)先繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線求得甲醛的濃度，具體方法 見見GB18580.4.12條款。條款。產(chǎn)品名稱產(chǎn)品名稱 試驗方法試驗方法限量值限量值使用范圍使用范圍限量限量標(biāo)志標(biāo)志膠合板膠合板干燥器法干燥器法0.5mg/L1.5mg/L可直接用于室內(nèi)可直接用于室內(nèi)可直接用于室內(nèi)可直接用于室內(nèi)E0E15.0mg/L必須飾面處理后必須飾面處理后可允許用于室內(nèi)可允許用于室內(nèi)E2表表 膠合板甲醛釋放限量值膠合板甲醛釋放限量值1-4 膠合板的生產(chǎn)過程膠合板的生產(chǎn)過程一、膠合板的生產(chǎn)方法一、膠合板的生產(chǎn)方法 膠合板的生產(chǎn)方法可以分為干冷法和干熱法。干和濕指膠合時膠合板的生產(chǎn)方法可以分為干冷法和干熱法。干和濕指膠合時用的是干單板還是濕單板。冷和熱是指用熱壓膠合還是冷壓膠合。用的是干單板還是濕單板。冷和熱是指用熱壓膠合還是冷壓膠合。