2022年《人造板工艺学》教案全套

1、人造板工艺学1. 绪论本章主要内容：1.1 人造板定义 2 学时 1.2 人造板分类 1.3 人造板进展历史、现状及趋势 1.4 人造板性能及应用 1.5 人造板生产方法 1.6 人造板标准本章重点内容：人造板基本概念及常见产品种类人造板基本性能参数意义典型人造板产品生产工艺流程第 1 页,共 144 页1.1 人造板定义人造板是指以木材或其他植物纤维材料为原料,后,再经组合压制成的板材；经机械加工分别成各种外形的组元人造板 =单元（ A） 胶粘剂（ B1） 添加剂（ B2） 产品外形（ C）单元（ A）：单板、竹片、板材、木条、大片刨花、刨花、纤维等；Lumber, Block Veneer

2、, Strip Chip, Flake Strand, Particle Fiber, Wood wool Wood Flour, Wood Dust Nano-Stuctural Fiber 胶粘剂（ B1）：合成树脂胶脲醛树脂、酚醇树脂、三聚氰胶树脂、异氨酸脂树脂等；无机胶粘剂水泥、石膏、粉煤灰、矿渣等；添加剂（ B2）：阻燃剂、防虫剂、防水剂、防腐剂等；产品外形（ C）：平面状、异状（曲面、弯曲） 、表面模压等；例如：单板 脲醛树脂 平面状 =脲醛树脂胶合板 单板、木条 脲醛树脂胶 平面状 =细木工板 =一般刨花板 刨花 豚醛树脂胶防水剂1.2 人造板分类1.2.1 按组成木质（非木质）

3、单元分类1以单板、板、片为主的产品Veneer-based Panel Raw Materials : Wood Bam booRe sin : UF PFPlywood Layers : Thin 3 or 5 layers ThickLVL La min ated Veneer Lum berGLULAM Glue La min ated Lum berPSL Parallel Strand Lum ber结构胶合板 Structural Plywood Re sin I impregnate d PlywoodConcrete FormFireproof PlywoodAnti stat

4、ic Electricit y Plywood功能胶合板 Functional Plywood细木工板 BlockboardHollowCoreBlockboardSolidCoreBlockboard2以刨花为主的产品 Particle-based Panel Raw Material Wood, Bamboo, Agricultural Residues 第 2 页,共 144 页Adhesive 有机合成树脂 Synthetic Adhesive UF, PF 无机胶粘剂 Inorganic Adhesive Cement, Gypsum Structure 单层结构刨花板： Singl

5、e-layer particleboard the density and the size of particle of each layer are uniform in thickness direction. 多层结构刨花板： Multi-layer particleboard the density and the size of particle of each layer are uneven in thickness direction. Usually smaller particles are formed on the surface while larger parti

6、cles in the core. Moreover, the interface is obvious. The purpose is to develop adequate strength plus good surface smoothness. 渐变结构刨花板 Graduated particleboardthe density and the size of particle of each layer change gradually from the surface to the core. The interface cant be distinguished.定向结构板 O

7、riented Strandboard OSB OSB is mat of three or five alternate layers of strands oriented at 90 degrees utilizing the same principle as plywood. Density 3 Low-density particleboard 0.5g/cm 3 Medium-density particleboard0.5 0.65g/cm 3 High-density particleboard0.65 0.85g/cm Processing 平压法： Platen-pres

8、sed particleboardthe direction of pressure is vertical to the panel surface 挤压法： Extruded particleboard- the direction of pressure is horizontal to the panel surface, by which the molded products are produced. 3以纤维为主的产品 Fiber-based Panel Raw Material Wood, Bamboo, Agricultural Residues Adhesive Synt

9、hetic AdhesiveUF Inorganic Adhesive Cement, Gypsum Density 第 3 页,共 144 页3Softboard 0.4g/cm3 Medium-density FiberbordMDF 0.5 0.8g/cmProcessing Dry FormingAir as a mediumWet FormingWater as a mdium1.2.2 按生产过程类型分类依据产品成型时板坯的含水率大小,分成干法、湿法和半干法；Low Density Solid Wood High Density Plywood Waferboard OSB PB

10、Flakeboard Insulation FB MDF Hardboard MDF Hardboard Paper 1.2.3 按使用性能分类结构材料的使用性能主要是力学性能扣耐老化性；功能材料的使用性能主要是装饰性,阻燃性,抗虫性,抗腐性,对电、光、磁、热；声等的性能；第 4 页,共 144 页1.3 人造板进展历史、现状及趋势 1.3.1 人造板进展简史 1胶合板 公元前 3000 年,古埃及第一制成锯制薄木,主要用作装饰材料 1818 年创造第一台旋切机 19 世纪末,开头批量生产胶合板,20 世纪初逐步形成胶合板工业；我国的胶合板工生产历史较早, 解放前在哈尔滨、 上海等地即有数家胶

11、事板厂；50 岁月逐步引进国外生产主机, 扩建了一批胶合板厂； 90 岁月是鼎盛时间； 目前总 体技术达到了先进国家 80 岁月的水平；生产胶合板有三大区域：北美以针叶材生产厚单板压制结构用厚胶合板；北欧以小径木生产接长单板压制结构用横纹胶合板；东南亚以大径术热带雨林阔叶材主要生产三层胶合板；中国生产三层胶合板, 进口材面板；部分生产国产材厚胶合板；2刨花板 1941 年,德国第一开头建厂生产刨花板,1948 年创造连续式挤压机,50 岁月开头生产单层热压机, 并在英国 Bartev 连续加压热压机的基础上创造了 近代结构简洁、技术先进的连续热压机,广泛应用于刨花板和干法中密度纤维板生产线；此

12、后由于合成树脂胶产量增加、成本降低,更加促进了刨花板工业的进展,使其成为三板中年产量最大的一个板种；我国刨花板生产起始于建国初期（50 岁月未）,直到 1979 年北京木材厂引进德 国年产 3 万 m 3成套刨花板技术后得到快速进展,并成为一个产业；90 岁月初,在 相关科研单位、制造企业的共同努力下,相继开发推出 0.55.0 万 m 3 国产刨花板成套设备；第 5 页,共 144 页1997 年我国开头生产定向刨花板（称定向结构板；3纤维板OSB）（ Oriented Structural Board,又纤维板制造脱胎于造纸工业中的纸板生产技术,开头生产的是软质纤维板,20 世纪初在美国等

13、国成为一种工业；1926 年应用 Mason 爆破法开头生产硬质纤维板,1931 年创造了 Asplund 连续式木片热磨机后促进了湿法硬质纤维板的进展；1952 年美国开头生产干法硬质纤维板；1965 年开头正式建厂生产中密度纤维板（MDF ）；我国纤维板生产始于 1958 年,同占国林科院木材工业争论所研制并建成了年 产 6000m 3 产湿法硬质纤维板生产线在国内推广；19581961 年分别从瑞典、 波兰 进口 1.8 万 m3/a和 1.5 万 m3/a的湿法硬质纤维板生产线 5 条,60 岁月初起进行了国 产化设计 ,形成 66 型和 76 型两代湿法硬质纤维板定型生产线共 400

14、 多条,单线产量 ,目前大部分已改造生产 为 20225000m3/a；由于产品质量不高和对环境污染严峻 中密度纤维板 MDF 或趋于剔除 1 ；1982 年中国林科院等科研单位在湖南株洲建 成首条国产 MDF 生产线 ,生产才能为 7000m3/a2；1983 年福州人造板厂从美国引 进的国内首条 MDF 生产线正式出板 ,竣工考核后确认生产才能为 4.2 万 m3/a；此后,从德国、瑞典、奥地利等国家间续引进了50 多套 MDF 的成套或主机设备；国内MDF 生产设备水平进展也很快 ,间续推出了 8 万 m3/a 以下、不同规模类型的生产线3 ；但关键工序如热磨、热压及自动化水公平方面 ,

15、与国外先进水平相比仍有明显差距；1.3.2 人造板生产现状1国外人造板生产现状表 1 国外人造板产量（万 M3）表 2 各种人造板所占比例（ %）全世界人造板产量在稳步上升；胶合板占比例逐年下降,MDF 进展快速；第 6 页,共 144 页2中国人造板生产现状截止到 20XX 年底,我国已建成投产人造板企业 6000多家 ,设计生产才能超过 3000万 m 3/a, 20XX 年人造板的总产量达 2930.18万 m 3；其中 ,胶合板为 1135.21万 m 3,纤维板为 767.42万 m 3,刨花板为 369.31万 m 3,其他人造板 658.24 万 m 3；中密度纤维板龙头企业一览

16、表公司名称生产线已建规模生产线在建规模目标规模条 （m3/a）（条）（m3/a）（m3/a）第 7 页,共 144 页山东森美人造板有限公司3 20 2（20 万）104 150 山东贺友集团7 60 鲁西茌平信发热电集团20 60 江苏东盾木业8 50 300 江苏大亚集团3（ 8 万）20 2（20 万）上海新高潮访集团公司2（ 8 万）5060 5（ 8 万）40 100 上海绿洲实业有限公司浙江丽人集团10 60 福人木业公司2 18 广西三威林产工业公司75*10 、15、20、30）广西高峰人造板有限公司5 40 150 广东南海华光装饰板公司67 80 广东威华股分有限公司2 3

17、0 100 3人造板消费情形国内人造板多用于制造家具,而国外就主要用于建筑业,一般占 50%左右；1.3.3 人造板进展趋势 1.3.3.1 开拓人造板新原料 人工林自然林（1）自然林资源竹材 农作物秸秆森林面积为 1.34 亿 ha,居世界第七位,森林复盖率为16.55%,人均森林面积 0.112ha,是世界平均水平的 1/6,居世界第 119 位；中国森林总蓄积量居世界第蓄积量 8.6M 3,为世界上最低的国家之一；（2） （2） 人工林资源中国人工林面积占世界总量的 50%；2022 年可供工业用木材资源为均木材消量 2.5 亿 M 3,其中工业用材消量达 1.3M 3；8 位,人均森林

18、8235 万 M3,而年（3）竹材资源及应用现状第 8 页,共 144 页中国是世界上竹林面积最大；中国有竹子 37 属 500 多种,竹林面积达 440 万公顷,占世界竹林面积的 1/4；年产毛竹 5 亿根,相当于 750 万 M 3 的木材,年产其他竹材 1180 万吨；竹子生长速度特别快, 毛竹等工业化利用价值高的竹子生长 用, 而且每年可以砍伐,虽为中空结构,但毛竹的壁厚可达45 年即可砍伐加工利 712mm；竹材强度高,硬度大；易于进行锯、劈、刨、旋等机械加工；中国从 80 岁月初,对竹材的工业化利用进行了争论和开发,先后开发了竹材胶合 板、竹编胶合板、竹蔑积成材、竹碎料板、竹中密度

19、纤维板、竹地板、竹席等竹制品,用于汽车车厢底板、混凝土模板、包装箱、地板、室内装修材料；（4） （4） 农作物剩余物资源及应用现状 农作物剩余资源品种包括两类：一类是收割剩余物（如麦秸、稻草、棉杆、芦苇、高梁杆、玉米杆等）；另一类量加工剩余物（如甘蔗渣、花生壳、亚麻壳等）；依据 1995年的统计资料,我国农作物秸秆年头出量为6.04 亿吨；中国农作物秸秆的现行用途：肥料：主要是燃烧的灰分作为钾肥,或把秸秆和河泥混合后待用作肥料 燃料：主要供广大农村取暖、烧饭等；饲料：把麦秸稻草加工成碎料,再添加其他成分,做成饲料,养鸡、猪、鸭等；原料：主要用作泥巴墙和草屋顶 农作物秸秆在人造板工业上的应用包括

20、：秸秆碎料板 秸秆中密度纤维板 秸秆包装垫块 秸秆墙体材料1.3.3.2 开发人造板新产品 胶合板 传统产品 刨花板 纤维板 功能人造板：阻燃、防腐、抗静电、彩色、隔磁 现代产品 结构人造板： OSB、LVL 、PSL、GLUM 复合人造板：多种人造板的复合、人造板与其他材料复合、人造薄木 产品应遵循 4R 原就：再生资源原就（ Regrown）充分利用可再生资源,如各类植物纤维 减熵原就（ Reduce Entropy）要求用较少原料和能源投入来达到既定经济目的；重复使用原就（ Reuse）产品可以被多次重复使用；循环利用原就（ Recycle）产品到使用寿命后可通过物理或化学方法使其被循

21、环境利用；1.3.3.3 争论人造板新技术 胶合新工艺喷蒸真空热压Steam-injection 新型胶粘剂 MDI 运算机仿真技术 Modelling 第 9 页,共 144 页1.4 人造板基本性能及应用1.4.1 外观性能 主要包括产品的外形尺寸及偏差、翘曲度、材质缺陷（活节、死节、腐朽、变形等）、加工缺陷（叠离芯、鼓泡、分层、压痕等）、边缘不直度、两对角线差等等1.4.2 内在性能主要包括人造板的物理性能、力学性能、耐久性（老化性能）、表面特性和特殊性能等；（1）物理性能含水率（ Mositure Content）MC 绝邓 GG 0 G 0100 % MC 相对 GG G 0 100

22、 %G板材湿重,G0板材绝干重量密度 Density：指板材在 20,相对湿度 63%的标准气候下达到恒重以后的密度；吸水厚度膨胀率 Thickness Swelling：试件吸水后厚度的增加量与吸水前厚度之比；吸水率 Water Absorption：试件吸水后重量增加量与吸水前重量之比游离甲醛释放量 Formaldehyde Emission （2）力学性能静曲强度 Modulus of Rupture：指板材在承担静力弯曲时的强度性能；3 PLMOR 22 bh弹性模量 Modulus of Elasticity ： 板在外力作用下,抗击弯曲变形的才能；3L pMOE 34 bh y平面

23、抗拉强度 Internal Bond：在垂直于板面外力的作用下,板材的破坏程度；PIBS握螺钉力（ Nail and Screw Holding Power）：拨出拧入规定深度的木螺钉所需的力；胶合强度（ Bond Strength）P FA B表面结合强度、表面硬度、顺纹抗拉强度、横纹抗拉强度等（3）耐久性 人造板产品在使用中由于受到气候的影响,如吸湿受潮、解湿干燥、加热冷冻等使得木材单元和胶粘剂变形, 但相互受到胶粘剂的胶合作用, 不能自由变形, 形成内应力,久而久之促使胶层强度变弱而破坏,最终使产品的物理力学性能降低直至产品破坏；根 据影响产品性能变化的主要气候因素设计了很多快速老化试验

24、方法,目前主要采纳使人 造板的含水率、温度差异大的方法来测定残存的力学性能,以确定其抗一老化性能；（4）功能性 防火、防腐、防虫、耐磨等性能；第 10 页,共 144 页.1.4.3 人造板的应用1.5 人造板生产方法 1.5.1 人造板生产方法 干法：单元含水率在 15%以下 半干法：单元含水率在 30%以上 湿法：单元含水率在 100%以上1.5.2 三种人造板生产工艺流程 胶合板干燥剪切 原木截断热处理剥皮定中心旋切剪切干燥修补涂胶组坯预压热压冷却裁边砂光分等检验入库 刨花板 原料刨花制备干燥分选拌胶铺装预压热压后处理检验入库 纤维板浆料处理原料备料纤维分别干燥施胶后期处理检验入库 1.

25、6 人造板标准 1.6.1 国际标准 国际标准是指国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（ IEC）所制定的标准,以 及 ISO 确认并公布的国际组织和其他国际组织（如国际计量局（BIPM ）、联合国教科文组织（ UNESCO）、世界学问产权组织（WIPO）等）制定的标准；1.6.2 国外先进标准JIS,日本农林标准JAS 等；美国 ANSI ,德国 DIN ,英国 BS,日本工业标准1.6.3 国际上通行的团体标准美国试验与材料协会（ ASTM ）；美国机械上程师协会（ ASME ）等制定的标准；2原 料本章主要内容：21 木质及非木质原料 2 学时22 胶粘剂及其他添加剂 2 学时23

26、贴面材料 1.5 学时24 原料的贮存与保管 0.5 学时25 剥皮与去皮本章重点内容：人造板原料的基本性质不同人造板产品适用原料的选择原就不同原料的贮存方法第 12 页,共 144 页21 木质及非木质原料211 木质原料2111 木质原料的特性木质原料的基本性质包括：物理性质、力学性质、化学性质、加工性质等；前三项 为基本性质,后一项包括刨、锯、旋、油漆、胶粘、干燥、防腐等,与木材的基本性质 和木材构造有关；明白木材的基本性质,对木材的加工和利用有重要意义；（1） （1） 木材的物理性质木材的物理性质指不转变木材的化学成分,也无外界机械力的作用,就能明白的性 质,包括密度、水分与胀缩、电学

27、、热学和声学等性质；前二者与木材的一般加工利用 有亲密的关系；A. A.密度 定义密度： 单位体积木材的质量； =m/V 木材体积由细胞壁物质和显微孔隙（胞腔、胞间隙、纹孔等）和超微孔隙（微 纤丝之间的孔隙）构成,因而有体积密度和实质密度之分；体积密度：单位体积（木材自然状态下的体积,即包括孔隙）木材的质量；实质密度：单位体积（木材密实状态下的体积,不含任何孔隙）木材的质量；木材的实质密度与树种关系很小,基本相同 1.464.56,通常取平均值 1.5 g/cm 3；木材密度受含水率的影响较大,依据木材不同的含水率,密度可分为：基本密度 I =绝干材重量 / 生材体积 生材密度 y =生材重量

28、 / 生材体积 气干密度 g =气干材重量 / 气干材体积 o =绝干材重量 / 绝干材体积 绝干密度 通常用气十密度和基本密度；影响木材密度的因素：含水率、木材构造、抽提物等,而木材的构造和抽提物 又受树龄、树干部位、立地条件的影响；密度对产品性能的影响：木材的强度和韧性随密度的变化而变化；B. 木材中的水分与胀缩 木材中的水分：通常以三种形式存在 自由水存在于大毛细管内（细胞腔内）的水分 吸着水存在于微毛细管内（细胞壁内）的水分 化合水不数与木材分子化学结合的水分 木材中不同形式水分对木材性能的影响 自由水：一般在微毛细管系统内的水分达到饱和时才存在,其容量很大,有可 能使木材的肯定含水率

29、超过 100%；自由水的增加或削减不引起木材尺寸的胀缩；也不影响木材的强度；只影响木材的重量、储存性和燃烧性等；第 13 页,共 144 页吸着水：存在于细胞壁中,直接影响木材的胀缩与强度；纤维饱和点：当木材细胞腔内的水分完全蒸发,而细胞壁的吸着水没散失时,或当木材细胞壁吸满吸着水,即细胞壁水分达到饱和状态时,但细胞腔内完全没 有水分时,此时木材含水状态称为纤维饱和点；纤维饱和点的含水率因树种不同 而有差别,通常约为 30%；纤维饱和点是木材材性变异的转折点；当木材含水率大于纤维饱和点时：木材中水分的增加与削减即为自由水的变 化；当木材含水率小于纤维饱和点时,木材中水分的增加与削减即为吸着水的

30、变 化；木材的胀缩 纵向收缩率： 0.1% 径向收缩率： 37% 弦向收缩率： 614% （2） （2） 木材的力学性质A.木材力学性质 强度：木材抗击外部机械力作用（包括拉伸、压缩、剪切、弯曲等）的才能；各向异性：在纵向、径向和弦向上木材的强度各不相同；B.影响木材力学性质的因素 木材缺陷木材密度 木材含水率（3） （3） 木材的化学性质A 木材化学组成 化学组成 有机物质 细胞壁物质（存在于细胞壁中） ：纤维素、半纤维素、木素 非细胞壁物质（存在于细胞间隙和细胞腔内）：抽提物 无机物质 小于 1%的灰分不同树种的化学组成纤维素温带针叶材温带阔叶材42 2% 45 2% 半纤维素27 2%

31、30 5% 木素28 3% 20 4% 抽提物3 2% 5 3% 纤维素：针叶材与阔叶材相近；半纤维素：针叶材小于阔叶材；木素：针叶材大于 阔叶材 同一株树中,纤维素：树干大于枝桠；抽提物：树干小于枝桠 树皮中纤维素、半纤维素含量少,抽提物含量高,木素含量变化大第 14 页,共 144 页B主要组分的结构与性质 纤维素分子结构：纤维素是不溶于水的简洁聚糖；大量D-葡萄糖基通过 1,4 位碳原子上的 甙键连接而成的直链巨分子化合物；羟基是主要官能团 分子式：（C6H10O5）n ,式中 C6H10O5为葡萄糖基, n 为聚合度, 自然状态下大于 10000；大分子微纤丝（结晶区,非结晶区）原纤维

32、纤维木材物理性质： 白色、无臭、无味、各向异性,密度1.521.56,比热在 0.32 左右；无定型区有大量的游离羟基,易吸引水分子,形成氢键；这些被吸附的为称为结合 水；当吸附水量达饱和以后,水不能再与纤维素产生结合力,这些水称为游离水；纤维素定型区占百分比越大,结合水越多,吸湿性越大；力学性质：强度取决于分子链之间的结合力；结晶度越高,定向性越好,强度 越大；当聚合度小于 700 时,随着聚合度的增加,强度显著提高；当聚合主小于 200 时,纤维素几乎丢失强度；化学性质：降解反应 降解：用物理、化学或物理化学方法使高分子化合物分子尺寸减小,聚合度降低的 现象；高分子化合物的降解包括水解、

33、氧化和热解三类； 水解又分为酸性和碱性水解降解；在人造板中常发生两种降解：酸性水解降解和热解降解；酸性水解降解： 纤维素在酸的作用下, 缩醛连接（ 甙键） 断裂,产生水解反应,纤维素的聚合度下降, 仍原才能增加, 吸湿性增强, 机械性能下降等； 在人造板生产中,酸性来自于原料在高温下蒸煮时,糖类物质分解的有机酸（如甲酸、乙酸）,起到催化 作用；热解降解：高分子物质因受热而产生聚合度降低的作用；纤维素热降解的程度与温 度高低、作用时间的长短及介质的水分和氧气含量有亲密关系；半纤维素（戊聚糖）指除纤维素以外的全部非纤维素碳水化合物（少量果胶质与淀粉除外）的总称；分子结构 半纤维素由两种或两种以上单

34、糖基构成的非均一结构的聚糖；分子式：（C6H8O4）n纤维素半纤维素单一糖基,单一甙键多种糖基,多种甙键直链巨型 多个支侧链聚合度大于 10000 主链聚合度约 200 结晶区、无定型区 无定型物质性质半纤维素聚合度低,强度低；半纤维素为无定型物质,含有大量游离尺寸稳固性；-OH,易吸湿；其含量过高,影响人造板的半纤维素中含有多种糖基和不同的连接方式,有的可以被酸溶解,有的可以被碱破 坏,故易降解；在人造板生产过程中,凡有水、热作用工序都会显现程度不同的半纤维素反应；木素第 15 页,共 144 页木素在植物纤维中与半纤维素共同构成结构壳物质,间；分子结构存在于胞间层与细胞壁上微纤维之木素是一

35、类复杂的芳香族化合物,基本单元是苯丙烷,通过醚键和碳碳键连接成 体型大分子,是无定型物质；其主要官能团有：甲氧基、羟基、羰基、烯醛基和烯醇基 等；分子量较大, 80010000；性质 颜色：白色或淡黄色,分别木素具有较深的颜色,与相应试剂有颜色反应；熔点：热塑性物质,无定型结构打算其无固定熔点；熔点随树种、含水率变化；通常针 叶材（ 170180）大于阔叶材（ 140150）,随含水率的增加而下降；木素的热塑性是人造板生产工艺条件制定的主要依据,要条件之一；特殊是纤维板生产中它是纤维分别和重新组合的重降解：受水热作用产生水解降解,程度：半纤维素 纤维素 木素缩合：水热作用产生有机酸,使木素降解

36、活化,在热的连续作用下,又重新缩合；木质 原料经蒸煮,大于 110 度就降解,开头软化,达到 130 度时,木素缩合开头,此后降解 与缩合同时存在,在 140160 度时,木素缩合加速；水的存在促进木素的缩合,起爱护作用；抽提物与酸碱性 抽提物是指除构成细胞壁物质的纤维素,半纤维素和木素以外,经中性溶剂（水,乙醇、苯、乙酸、水蒸汽或稀酸、稀碱溶液抽提出来物质的总称（全部内含物）；含量少的约为 1%,多的超过 40%；含量随树种、树龄、树干部位以及生长立地条 件不同而不同；心材大于边材；抽提物将影响人造板产品的质量,并对设备造成腐蚀；抽提物与原料的酸碱性（pH 值）有关；一般木材呈酸性,pH=4

37、.06.1,主要由于原料中含有醋酸、蚁酸、树脂酸及其他酸性物质；此外,原料在贮存过程中含酸量会不 断增加；在干燥过程中,由于半纤维素乙酰基水解而生成了游离醋酸；原料的酸碱性对人造板制造有重要影响,比如胶合时,碱性物质不利于 UF 胶的固 化；2112 胶合板生产木质原料（1） （1） 胶合板用材原料：有肯定径级的原木；树种：制得的单板变形小,易于胶合我国常用的胶合板树种：针叶材：马尾松、云南松、樟子松等阔叶材：水曲柳、荷木、杨木、樟木、榆木、椴木、桦木、枫香、核桃楸、泡桐等 进口材：柳安、阿必东、克伦、奥克曼等 目前,工厂常用树种：杨木、柳桉、水曲柳、马尾松等第 16 页,共 144 页（2）

38、 （2） 木材结构对胶合板生产的影响年轮：环孔材旋切单板具有美观的纹理,但易透胶；散孔材旋切单板均质光滑,组织匀称致密,可旋切薄单板；心材与边材：心边材差异明显,其含水率、木材硬度、胀缩都有差异,对热处 理、旋切、干燥和热压生产工艺有影响；木射线：能增加单板表面美观,但影响胶合强度；树脂道：旋切和干燥时,松脂会沾污旋刀和干燥机,热压时简洁脱胶和鼓泡；硬度：过高会损耗旋刀,单板易开裂；过低单板易起毛,表面不平滑；尖削度：有尖削度的木材旋切的单板纹理美观,但影响单板强度；（3） （3） 对原料的要求原木质量 对出村率有影响的缺陷：弯曲度、较大的削度、机械损耗、环裂、端裂、伤疤、空心、腐心等；对板材

39、质量有影响的缺陷：斜纹理、节子、涡纹、变色等；原木长度 原木检尺长度： 4,5,6 米,长度公差： +6-2cm；依据胶合板规格和质量要求,将原木截断成所需要的木段,同时要依据原木的 缺陷,确定合理的锯断位置,保证单板质量,获得最大的利用率；原木径级国标规定胶合板用材最小直径 人工速生林原木直径趋小；26cm；检尺直径按 2cm进级；考虑采纳无卡轴旋切机以减小木芯直径（5mm, 有卡轴旋切机的木芯直径一般 为 10mm）2113 刨花板生产木质原料（1） （1） 原料种类小径级原木：原料基地供应的小径级原木 原料造材剩余物 胶合板木芯 剩余物：采伐剩余物（间伐剩余物、枝桠材）加工剩余物（板皮、

40、端头、碎单板、锯屑）竹材和农作物秸秆（秆类、壳类、渣类）（2） （2） 原料的选择原就资源丰富M=KM 产量； K生产 1M3 人造板所需原料M 一年生产所需原料； M第 17 页,共 144 页刨花板 K=1.5 胶合板 K=2.5 中密度纤维板 K=2.3 原料本身密度低,强度高 密度低,可增大板材的压缩率,板材能获得较高的强度；密度低, 提高单位重要原料的刨花表面积 度；（比表面积）,可使板材获得较高的胶合强2St（cm 2/g） 原料密度； t刨花厚度但是,由于木材的强度 S=k n,低密度,高强度的木材在实际中选择比较困难,通常选针叶村、软阔叶材；例落叶松 =0.68g/cm 3,

41、速生杨树 I-72 =0.389 g/cm 3,I-69 =0.379 g/cm 3,MOR=600700 kg/m 2；目前,生产中多采纳针阔叶材混合原料；混合原料平均密度： = 1P1+ 2P2+ nPn树皮含量尽量少树皮对板的影响：树皮颜色深,板面质量差（有斑点）材强度；树皮的强度与木材不同影响工艺条件；树皮中有角质物质,影响板通常要求生产中的树皮含量小于 10%,且仅作芯层材料；含水率要合适一般要求在 4060%内；含水率过低,木材脆性大,原料制备过程中产生的碎屑多,影响板材质量；含水率过高,干燥时消耗能量大；pH 值要合适 木材 pH 值影响固化剂的用量和胶粘剂的固化速度；固化剂呈酸

42、性,原料如呈碱性,就固化剂用量多,反之就少；抽提物含量尽量少抽提物多为油脂类物质（如石蜡、油脂、树胶等）利于胶合；但能起到防水作用；2114 纤维板生产木质原料（1） （1） 原料种类原料基地供应的小径级原木 采伐剩余物（间伐剩余物、枝桠材）,影响胶粘剂对木材的润湿性,不加工剩余物（碎单板、锯屑、木芯、边角料）竹材和农作物秸秆（秆类、壳类、渣类）（2） （2） 原料质量的评定化学成分 纤维素含量应大于30%；纤维素含量高意味着纤维的得率高,产品的耐水性好,机械强度大；半纤维及水抽提物含量高时,应考虑提高产品耐水性措施；纤维含量及其外形 纤维含量高低是打算某种阔叶材能否用于纤维板生产的依据；杂细

43、胞含量过高,导第 18 页,共 144 页致纤维得率低和滤水困难,影响产品质量（针叶材的管胞占 灰 80%；少的仅为 16%；）90%,阁叶材的木纤维多的纤维外形：一般长度大,长宽比大,细胞壁薄的纤维具有较好的交叉才能；不同树种 同一类树种 同一株树长度长宽比壁厚针阔针阔针阔早材 晚材早材 晚材早材阔叶材 竹材 农作物秸秆（3）（3）竹材、麻秆、芦苇、甘蔗渣、棉秆等的纤维细胞含量已接近阔叶材纤维外形纤维长度：针叶材平均3mm；阔叶材平均 1mm 棉、麻达 18mm 以上；竹材 1.03.0mm；草类小于 1mm；（4）纤维细胞壁腔比：除毛竹小于1 外,其它均大于 1；一般低于木材,（4）化学成

44、分纤维素含量： 竹材、棉秆、甘蔗渣和芦苇等的纤维素含量接近,草类最低；灰分含量： 非木质原料灰分含量过高于木材；抽提物含量： 非木质原料抽提物含量过高于木材；第 20 页,共 144 页Cellulose Rice Corn Wheat Barley Oat Stover 24 22 34 29 29 Hemicell19 28 19 20 14 ulose Lignin 5 7 8 6 9 Silica 11 - 5 3 3 第 21 页,共 144 页22 胶粘剂及其他添加剂221 胶粘剂2211 胶粘剂种类按胶粘剂的化学组成,分为有机胶粘剂和无机胶粘剂两大类：淀粉类有机类自然物质类蛋白类

45、:骨胶,血胶,干酪素胶:树脂类:松香树脂, 虫胶沥青类:沥青,焦油合成树脂类热塑性:醋酸乙烯树脂, 丙烯酸,醇酸树脂, 聚氨基甲酸酯树脂热固性:UF,PF,MF, 简苯二酚树脂, 异氰酸树脂,环氧树脂再生橡胶胶粘剂合成物质类合成橡胶类丁基橡胶苯乙烯橡胶组合类结构用树脂:PF乙烯PF氯丁橡胶聚芳烃类水泥无机类硅酸钠 石膏陶瓷2212 胶粘剂应具备的条件1 1胶粘剂应具有极性 木材是极性物质,它内部异性基团相互吸引,正负电荷抵消呈饱和状态；它表 面有部分极性基团示发挥作用；当极性胶粘剂与木材接触时,表面的极性基团进行定向 排列而相互吸引,使胶粘剂与木材有了坚固的结合条件；2 2胶粘剂应具有适当的润

46、湿性 润湿性：液体在固体表面粘附的才能；接触角：大于 90 时,胶粘剂不能润湿固体表面 小于 90 时,胶粘剂能润湿固体表面,且角度越小润湿性越好；胶粘剂的润湿性过大时,胶液的渗透力过强,会有过多的胶液渗到木材内部,以致 造成胶层缺胶及耗胶量过大等缺陷；胶粘剂的润湿性过小时,会造成胶层过厚,胶液分 布不匀称等缺点；胶粘剂的润湿性与胶粘剂的粘度有关,粘度越大,分子内聚力大,润湿性越小；3 3胶粘剂应具有适当的酸碱度（pH）强酸性和强碱性的胶粘剂都会降低木材的力学性能,尤以强酸为甚；酸对木材 pH 值在 3.5 以下时,木材的胶合强度 有水解作用,严峻地降低了木材的机械强度；当 开头下降,因此,木

47、材胶粘剂 pH 值不应小于 3.5；4 4胶粘剂应具有适当的分子量第 22 页,共 144 页对于热固性树脂, 在胶合过程中受热作用, 连续缩聚为分子量极高的高分子化合物；胶液分子量较低时,胶合强度较高,而分子量较高时,胶合强度反而低；对于热塑性树脂,在胶合前均树脂聚合或缩聚到最终的聚合度；在胶合过程中,聚合度变化很小,对胶合强度影响较小；如 2213 胶粘剂的选择PVAC 聚合度以 60200 为宜；（1）（1）依据木材产品的要求选择胶合强度及而水性 胶粘剂的强度,一般要求大于被胶合木材的强度；同种胶粘剂胶合不同树种的木材,其胶合强度不同；即使同种胶粘剂胶合同树种木 材,胶合条件不同,其胶合

48、强度也不同；胶合制品的耐水性取决于胶粘剂的耐水性；通常,用于室外的人造板,选用高强度 和高耐用水性的胶粘剂,用于室内的人造板,选用耐水性或非耐水性的胶粘刘均可；胶合强度的耐久性 不同胶种的耐久性有差异；同一胶种在不同条件下使用,其耐久性也不同；即使在 一般条件下,由于胶层逐步老化也会降低胶合强度的耐久性；（2）（2）依据胶粘剂的特性选择 胶粘剂的固含量和粘度 影响施胶量、施胶方法、胶液的流淌性、施胶设备及胶合质量；一般冷压胶合材、短周期胶压材选择固体含量和粘度大的胶粘剂；对胶合强度要求较低或要求参胶量较大的制品,通常选固体含量和粘度小 的胶粘剂 胶粘剂的活性期 活性期：胶液制成后,在室温条件下

49、,从液状变为凝结状的时间；影响施胶、成型、排芯等工艺；一般生产周期长的产品选择活性期长的胶粘剂,反之,就选活性其短的胶粘剂；气候条件、胶液固含量和粘度、固化剂种类和用量、添加剂等对活性期有影响；胶粘剂的固化条件和固化时间 胶粘剂的固化条件：温度、压力和被胶合材料的含水率等 一般胶粘剂都需在肯定的压力下才能达到良好的胶合成效；个别不需要压力作 用,如压敏胶；对温度的要求依据不同胶种；有些在常温下即可固化冷固化胶粘剂 有些须加热至肯定温度才固化热固胶粘剂 有些常温顺加热状态下均固化脲醛树脂胶 被胶合析的含水率过高,会影响胶合强度,过低,胶量消耗大；胶粘剂的固化时间：胶粘剂制成后,在肯定温度下,从液

50、状变成凝胶状时间；一般合成树脂胶的固化时间较短,蛋白质胶的固化时间较长；2214 合成树脂胶粘剂合成树脂胶粘剂是有机物通过加工合成的方法,形成高分子化合物后用作胶粘剂；优点：原料来源丰富,品种繁多,可依据不同需要选择原料的配比和适当的加工工第 23 页,共 144 页艺,制成满意性能要求的胶粘剂；要据板性和使用场合选用不同胶粘剂,按耐水性分：高度耐水性胶：即以沸水作用肯定时间,强度不显著降低者,如 PF；耐水性胶：经室温水作用肯定时间,强度不显著降低者,如 UF, 血胶；非耐水性胶：经水的作用,强度显著降低者,如豆胶；（1）（1）脲醛树脂（ UF）原料：以尿素和甲醛作原料,在碱性或酸性介质中进

51、行缩聚反应制得；特性：资源丰富,生产工艺简洁,胶合性能好,具有较高的胶合强度,较好的 耐温、耐水、耐腐性能；树脂色泽浅,成本低廉；分类：胶合板用 UF,刨花板用 UF,纤维板用 UF,细木工板用 UF 等；改性： UF 易老化,可通过苯酚,间苯二酚,三聚氰胺等共聚进行改性；也可 与醋酸乙烯树脂混合制成改性 UF；固化剂：常用氯化铵,也可使用磷酸铵,醋酸铵,硫酸铵等 高温固化抑制剂有：氨、六次甲基四胺、尿素、三聚氰胺等 埋伏性固化剂有：甲苯磺酰胺,亚胺磺酰铵等（2）（2）酚醛树脂（ PF）原料：酚类（苯酚、甲酚或间苯二酚）与醛类（甲醛、糠醛等）在碱性介质中,加热缩形成的液体树脂；特性：胶合强度高

52、,耐水性强,耐热性好,化学稳固性高,不受菌虫腐蚀；但颜色较深,胶层较脆；分类：水溶性 FP：使用便利,游离酚含量低, 用于胶合板制造 （必需加填充剂）,通常不加固化剂；醇溶性 PF：游离酚含量高,污染性大,适用于浸渍加热固化制成胶膜纸；改性：PF 对板坯含水率掌握要求严格,热压温度要求高,时间比较长；可和间 苯二酚或三聚氰胺共缩聚；（3）（3）三聚氰胺树脂（ MF ）和三聚氰胺脲醛树脂（MUF ）MF 原料：三聚氰胺和甲醛在肯定条件下缩聚而成；特性：耐热及耐水性高于PF 和 UF；但价格昂贵,国内主要用于制造装饰贴面胶膜；MUF 原料：三聚氰胺,尿素与甲醛在肯定条件下缩聚而成；特性：其性能取决

53、于尿素和三聚氰胺的摩尔比；三聚氰胺作 UF 的改性刘,加 量为尿素重量的 520%；过高,成本高；尿素用量过多,胶膜透亮度下降,吸湿性 增大且发粘,常用于隔离层纸的浸渍；（ 4） 异氰酸酯树脂胶 原料：胺盐与光气反应生成TEI（甲苯二异氰酸酯）特性：水白色或浅黄色,具有猛烈的刺激气味；对皮 肤、眼睛、呼吸道有猛烈刺激作用；MDI （二苯基甲烷 -4,4-二异氰酸酯特性：白色固体结晶,加热时有刺激性 臭味；其蒸气压比 TDI 低,对呼吸器官刺激性比 TDI 弱；第 24 页,共 144 页PAPI（多亚甲基多苯基多异氰酸酯）特性：棕色液体；2215 无机胶粘剂特点：原料丰富,就地取材,生产成本低

54、；耐久性好,适应性强,可用于水中、炎热、冰冷的环境；多为不燃材料,人造板制品的阻燃性好；作为基材组合或复合其他材料的才能强；（1）（ 1）石膏原料：将二水石膏脱水成为半水石膏；半水石膏与肯定比例刨花或纤维混合,由于水化作用, 硬化作用再生成二水石膏晶体的硬化体,制成石膏人造板；将刨花和纤维结合在一起,石膏人造板的特性：轻质,保温隔热,不燃,吸音和可锯可钉；可作为内墙材 料；（2）（ 2）水泥原料：以适当成分烧至部分溶融, 得到以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料,加入适量的石膏,磨细制成的水硬性胶凝材料,称为硅酸盐水泥；（3）（ 3）镁质胶凝材料原料：苛性苦土和苛性白云石；222 其他添加剂（1

55、）（1） 固化剂定义：一种酸性物质,将其加入树脂中,可降低树脂的 pH 值,而促使树脂固 化的物质；分类：按外观外形分：液体状、固体粉未状按固化速度分：速效性、迟效性 按化学组分：单一型、复合型选择：加入固化剂后使胶的pH 值在 45 之间,胶合性能胶好； UF 胶常用氯化铵,PF 通常不加固化剂；用量：以固体粉未计,为树脂重量的0.52.0%,一般都有先配成 20%溶液进行使用；（2）（2） 填充剂目的：节约树脂的耗量,降低成本；增加胶液的固含量、粘度和初粘性；防止或削减胶层收缩产生的内应力；降低游离醛释放量；使用条件：在化学性质上,应是不活泼的中性物质；能与树脂很好混合,不产生分层沉演；对

56、树脂质量和胶合质量不产生副作用；原料丰富,价格低廉,易加工成细度大于100 网目以上的粉未第 25 页,共 144 页种类：木粉、淀粉、大豆粉 加量：为液体树脂量的 550% （3）（3） 防水剂目的：提高板制品的耐水性,改善尺寸稳固性 作用：堵塞了刨花之间与纤维之间的间隙；增大了水与刨花或纤维之间的接触 角；部分遮盖了物料表面的极性官能团,降低了吸附作用；种类：石蜡、松香、沥青、合成树脂、干性油、硅树脂（4）（4） 阻燃剂目的：肯定程度上降低烟的产生,减轻明火燃烧和火焰的扩散,但一般防火剂 不能对上述三种情形同时禁止；处理方法：对原料及素板进行浸泡或涂刷；在生产过程中施加防火剂 要求：无毒无

57、污染,其热解燃烧产物少烟、低毒、无刺激性；对原料本身和金属联接件无腐蚀作用；不影响胶合性能和耐水性；水溶性阻燃剂应具有高的溶解度,调配比较便利；施加工艺要简便,甚至可与胶粘剂混施,对胶性能无影响；化学稳固性好,来源广,价格低廉；产品表面不影响油漆或其他二次加工；种类：磷 -氮系列、硼系列、氨基树脂阴燃剂、防炎涂料（5）（5） 防腐剂目的：防止、抑制或中止危害木质基材的细菌、微生物及昆虫的侵害；要求：对各种真菌、细菌和昆虫有杀伤力,但在处理过程中,对人、畜和环境 无污染；化学稳固性好,不易挥发,不会遇水流失；与胶粘剂有好的协效性,不影响胶合强度和表面装饰；原料来源广泛,价格廉价；种类：水溶性、油

58、溶性、油类23 贴面材料2.3.1 薄木薄木是将纹理漂亮的木材经旋切或刨切而成的很薄的单板（1） （1） 薄木种类Sliced veneer）；按厚度分：薄木：厚度 0.5mm,一般 0.70.8mm 微薄木：厚度 0 时,后角随直径的减小而减小；1 h0 此时旋切曲线近似于阿基米德螺旋线；2 h=0 为阿基米德螺旋线；3 0h-a 为伸长了的渐开线；4 h=-a 为渐开线；第 34 页,共 144 页5 hM ,旋切才能正常进行；要获得力矩 M1 主要是通过卡头卡入旋切木段的两个端部,同木段紧密连在一起,当卡头转动时,使木段同步一起转动,形成 M1；M1 的大小同卡头外形、直径 图 3-16

59、、卡头卡入木段内的合理深度 即卡头对木段轴向正压力的大小 等有关；压辊的作用力压辊的作用力用来抵消垂直于轴线的作用力R ,防止木段弯曲；动力压辊可带动木段转动,1. 木段图 3-15 总作用力示意图3.压辊4. 木段转动削减卡轴转矩；2.压尺和旋刀对木段总作用力的作用点3.2.2.2 旋刀及压尺位置方向（1）旋刀的位置依据刀刃与卡轴中心线水平面的距离 h 和后角安装旋刀；A A 装刀高度 h理论上 h=0,实际生产中 h0；实际生产中刀高指的是刀刃距旋刀内托架的高度,一般两端为 1.5cm,中部高出 0.10.2mm ；应当在离开刀端 4050mm 的位置上测量刀刃高度；安装旋刀时,第一调整旋

60、刀的两端,合乎要求后 ,立刻初步固定,再调整其它支持螺杆,最终再把旋刀紧固在刀梁上；B后角调整第一类刀床 在旋切过程中,旋刀相对于刀床来说是不动的 不回转 ,仅能和刀床一起作直线进刀运动；木段刚开头旋切时补充角为1 ,后角为1,切削角为1 ；在旋切过程中争论某一位置的相应角为2 、2 和2 ；由于旋刀不转动,就有：11tg22h221212121a已知：r2h第 37 页,共 144 页当 a+h0, 0, 随着木段直径减小, 增大, 0,所以2 1 0,即随着木段直径的减小,后角在减小；当 a+h=0 时, =0, =0,随木段直径的变化,后角没有变化；当 a+h0 时, 0, 随着木段直径