热压工艺对刨花板质量的影响

1、中华人民共和国教育部东北林业大学毕 业 论 文 论文题目： 热压工艺对刨花板质量的影响 学 生： 闫 莉 指导教师： 程瑞香 教授 学 院： 成人教育学院 专业年级： 木材科学与工程 2011年6月热压工艺对刨花板质量的影响摘 要在刨花板的生产过程中，热压是最重要的关键工序,热压工艺对刨花板生产过程中质量控制的影响主要体现在其板材的物理力学性能方面，它不仅关系到刨花板产品的质量、成品率，而且关系到生产效率的问题。关键词：；热压；工艺；刨花板；力学性能；质量 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 录摘要abstract1 引言.11.1热压工艺.11.2热压工艺方法.12热压温度的影响. 22.1加热的作用. 22.2热压时间温度曲线. .22.3影响热量在板坯内传递速度的因素.23热压时间的影响.43.1影响热压时间的主要因素.43.1.1树种的影响.43.1.2胶种的影响.43.1.3热压板温度的影响.43.1.4板坯含水率的影响.43.1.5刨花板密度的影响.43.1.6固化剂的影响.53.

5、1.7闭合时间的影响.53.2确定热压时间的标准.53.3确定热压时间的方法.53.3.1热压时间步骤.53.3.2常用的方法.53.4缩短热压时间的方法.54热压压力的影响.64.1热压压力的作用.64.2热压压力的确定.64.3影响热压压力确定的因素.64.3.1树种.64.3.2板坯含水率.64.3.3施胶量.64.3.4刨花板密度.64.3.5刨花板厚度.64.3.6热压板温度.64.3.7闭合速度.75热压时影响刨花板性能的因素85.1垂直于板面的密度分布曲线及其与板性能的关系.85.2热压温度与板性能的关系.85.3热压时间对板性能的影响.85.4板坯含水率对板性能的影响 .85.

6、5闭合速度与板性能的影响.85.6最大压强对板性能的影响.96结语.11参考文献附录致谢热压工艺对刨花板质量的影响1引言1.1热压工艺在刨花板的生产过程中，热压工序是最主要的工序之一，它与板材的力学性能有着密切的关系。一是通过在加热和加压的情况下，将板坯压缩到预定的厚度，二是在保温和保压的条件下，将板坯成型固化，并将板坯中部分水分变为水蒸气，从板边排出。1.2热压工艺方法表1-1 热压工艺方法热 压 方 法特 点按作用于压板上的压力分类平压法压力方向垂直于板坯表面挤压法压力方向平行于板坯表面按加热板坯的方法分类接触加热热压板直接接触板坯加热高频加热在高频电场作用下，靠内部介质加热。按板坯在热压

7、机中运动情况分类周期式热压板坯进入压机后，在静止时加热，然后出压机，反复循环进行连续式热压板坯在运动中被加热，是连续不断地进行，入辊压机、挤压机和连续式热压机等图1-1 热压工艺方法2热压温度的影响2.1加热的作用 热压温度是决定板内温度分布的基本条件，刨花板主要是木质纤维或其他植物纤维为原料制成的板材。随着温度的升高，原料的塑性就越大，其原因是温度升高，使材料的内能增加，从而有利于克服原料高分子主链段的运动势能，增加木材的可塑性，就可以减少压缩时造成的刨花破碎和降低热压过程中刨花板所需的最大压力。热压时的温度越高，芯层温度上升就越快，就会加快胶的固化速度，使胶迅速固化，因此提高热压板的温度是

8、缩短热压时间，提高产量的有效措施。2.2热压时间温度曲线 典型曲线如图2-1所示：表层很快达到接近压板温度；芯层升温分五段： （1）t1段 刨花板板坯开始受热和迅速升温到接近压板的温度，但芯层温度无变化。（2）t2段芯层温度迅速上升，继续到水分开始蒸发为止。（3）t3段芯层温度上升到100。（4）t4段芯层保持100恒温，水变为蒸汽，不断从板边排出。（5）t5段芯层温度开始超过100，逐渐升高到接近热压板温度。温度时间表层芯层t1t2t3t4t5图2-1 板坯表层和芯层的升温曲线2.3影响热量在板坯内传递速度的因素（1）热压板温度：温度越高，热量传递越快，板坯中心层升温到1000c的时间也越短

9、。因此提高热压板温度是缩短热压时间，提高产量的有效措施。（2）刨花板厚度：芯层升温和达到1000c 的时所需时间随厚度增加而延长。（3）刨花形状：不同形状和尺寸的刨花影响板坯内水分的移动和升温速度。如：短粗的粒状刨花板坯热传递和水分移动比簿平刨花快。（4）板坯含水率：不同表芯层含水率对时间温度曲线的影响：表层含水率高时，板歪中心升温快。（5）表面喷水：用这种方法可以加快热量传递，缩短芯层达到1000c所需的时间。喷水量与达到1000c的升温时间以及与板材强度的关系。当喷水量高于200g/m2时虽也缩短传热时间，降低强度，故不宜过高。（注：板厚：20mm，热压温度：1550c，*50%100%表

10、层破坏）表2-1 热压时,板坯表面喷水量与闭合时间、升温时间和强度的关系喷水量g/m2闭合时间/min到达100时间/min板密度g/cm3表层密度（1）g/cm3静曲强度n/2n/2平面抗拉强度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*图2-1 热压时,板坯表面喷水量与闭合时间、升温时间和强度的关系（6）刨

11、花板密度：为密度0.50-0.80g/cm3四种板子的热压时间温度曲线,它表明在密度很高(0.8g/cm3)时,开始升温慢，然后逐渐加快,达到1000c后升温更快,随着板坯内水分变为蒸汽并从板边排出,温度又逐渐下降。（7）闭合速度：压板闭合速度快（闭合时间短），升温时间也短。3热压时间的影响3.1影响热压时间的主要因素3.1.1树种的影响在同样的工艺条件下，ph值和碱缓冲能力大的树种，所需的热压时间就会较长。3.1.2胶种的影响不同类型胶粘剂的固化时间不同，一般酚醛树脂胶的热压时间要比脲醛树脂胶的热压时间长；同一胶种因原料配比和制胶工艺不同，其固化时间也不同，如e1胶所需的热压时间就会比e2胶

12、的时间长，因为甲醛与尿素的克分子比的大小不一样会直接影响到胶的固化速度，两者的克分子比越大，固化时间则越短，（如图3-1所示）：固体含量低的树脂胶固化时间比固含量高的树脂胶所需的固化时间要长,因为所需蒸发的水分不一样。 固 100 化 80 时 60 间 40 （秒） 200 0 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0可克分子比f/u图3-1 克分子比对脲醛树脂胶固化时间的影响3.1.3热压板温度的影响压板温度越高，热传递速度快，芯层达到100的开温时间越短，胶固化越快；此外，压板温度越高，板坯内水分从表面到中心，然后从中心向板边逸出的速度也越快，因此压板温度越高，热压时间越短。3.1

13、.4板坯含水率的影响在平均含水率相同的情况下，表层含水率高的刨花板板坯所需的热压时间较短，胶固化越快；此外，压板温度越高，板坯内水分从表面到中心、然后从中心向板边逸出的速度也越快，在板坯表面适当喷水也能缩短时间，含水率过高的板坯热压时间高于含水率低的板坯的热压时间。因此压板温度越高，热压时间越短。3.1.5刨花板密度的影响密度越高的刨花板的热压时间越长。3.1.6固化剂的影响为加速脲醛树脂胶的固化，通常在调胶或拌胶时施加一定量的氯化铵溶液做胶的固化剂。适当增加固化剂用量可以缩短热压时间。3.1.7闭合时间的影响 闭合时间短，可以缩短热压时间。反之，则延长热压时间。3.2确定热压时间的标准（1）

14、板坯中心层树脂完全固化。（2）板坯内水分已经降低到8%以下3.3确定热压时间的方法3.3.1热压时间步骤热压周期就是热压时间的总和，包括热压时间和辅助时问，即装板时间、闭合时间、加压时间、启开时间和卸板时研加压时间又包括升压、保压和降压三部分。(1)装板时间，即板坯装入压机的时间。闭合时间即开始闭合到全部闭合的时间。但板坯未受压力。(2)升压时间，即上、下压板压紧板坯后，压力上升到最高工作压力的时间。保压时间即压力保持时间，在这段时间内板坯被压紧固化。这段时间占整个加压时间的大部份。(4)降压时间，即胶料完全固化后，压力下降到零。这一段压力和时间的变化，与升压段不一样。(5)启开时间，即从压力

15、为零到压板完全启开的时间。卸板时间，即热压后刨花板卸出压机的时间。加压时间，对刨花板质量(如板厚度、容重、表面质量和胶合强度等)的影响最大。适宜的加压时间也就是说树脂的聚合固化程度适当，水分汽化恰当。刨花板在离开热压机时，其含水率一般为8士2%。国外生产刨花板，在热压温度为162的多层压机中，每1mm厚度的板其加压时间为0.2-0.35mlm。在热压温度为180-240的单层压机中，每1毫米厚度的板加压时间为0.1-0.2min。3.3.2常用的方法 （1）测板坯中心层及其含水率的方法。（2）查表法。（3）用经验公式确定法。3.4缩短热压时间的方法（1）降低干刨花含水率。（2）提高树脂的固体物

16、质含量和缩短其固化时间。（3）提高热压温度。（4）提高压机的闭合速度。（5）压制厚刨花时，预热板坯。 4热压压力的影响4.1热压压力的作用热压压力的作用是将板坯压缩到预定厚度，使刨花之间在紧密接触的情况下胶合在一起，达到较高的结合强度。通过最大压强的确定，只有在最大压强达到一定值时才能保证在较短时间内将很厚的板坯压缩到预定厚度，才能避免板坯表层胶的预固化和合理的密度分布，从而保证产品的质量。4.2热压压力的确定只有在最大压强达到一定值时才能保证在较短时间内将很厚的板坯压缩到预定的厚度，才能避免板坯表层胶的预固化和合理的密度分布，从而保证产品的质量。因此，合理的最大压强是一个重要参数。（1）最大

17、压强的确定原则，必须在30s内将板坯压缩到预定厚度。（2）最大压强与有关工艺参数的关系：4.3影响热压压力确定的因素4.3.1树种树种不同，刨花的堆积密度有很大差异。例m3如压制20.5mm厚、密度0.70g/ m3的三层结构刨花板时，铺松木刨花的堆积密度为0.128g/ m3，而铺山毛榉刨花时则为0.15g/ m3.因此，如果要求用同样的闭合时间压制这两种不同树种的刨花板，所需的最大压强必然不同；密度小的树种（如山毛榉）要求较高的压强。4.3.2板坯含水率含水率越高，板坯的可压缩性越好，加压的反弹力就越小，热压时所需的最大压强也越小。4.3.3施胶量在板坯含水率相同的情况下，施胶量增加，刨花

18、表面之间的粘合力增加，可压缩性改善，所需最大压强减小。4.3.4刨花板密度热压时所需最大压强随刨花板密度提高而提高。4.3.5刨花板厚度热压时所需最大压强随板厚度增加而提高。4.3.6热压板温度温度越高，板坯易塑化，所需最大压力减小。但温度过高时，因胶粘剂发生预固化，所需最大压力反而有所提高。4.3.7闭合速度如要求闭合速度越快，即要求闭合时间越短，则所需最大压强也越高。 7.0 6.05.04.03.02.01.00 30 60 90 120 150 秒 图4-1 闭合时间与最大压强的关系密度0.83g/cm30.50g/cm30.73g/cm30.65g/cm30.58g/cm35热压时影

19、响刨花板性能的因素5.1垂直于板面的密度分布曲线及其与板性能的关系（1）剖面密度，如果按厚度方向将刨花板试件锯成薄片，所测定薄片层的密度就叫剖面密度。（2）板厚度方向的剖面密度分布曲线，在热压时热量主要是靠水分传递；先从板表面传递到中心，然后从中心扩散到板的四边，最后从板边逸出。因此，从板的表面到中心形成从高到低的温度分布，各部分刨花的可塑性和受到的压缩力均不一致，这就使厚度方向的各剖面密度不一致。若以板厚度为横轴，以密度为纵轴，可以画出沿厚度方向的剖面密度分布曲线。（3）剖面密度分布与板性能的关系，从力学知识可以知道，弯曲应力主要由板表层承受。在保持板材平均密度不变的情况下，若提高板表层的密

20、度，就将降低板芯层的密度，因而可以得到较高静曲强度和弹性模量、低内结合强度的板材。反之，若降低板表层密度，使之接近于芯层密度，就将得到较高内结合强度和较低静曲强度的板材。因此在实际生产中，我们可以利用这个原理，通过改变热压或其它工艺条件，例如提高或降低热压温度，缩短或增加闭合时间，提高或降低表层刨花含水率等，来改变板表层和芯层密度，即改变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热压温度与板性能的关系热压温度的高低，对刨花板的强度指标有着直接的影响，在生产过程中，热压时热压板的温度越高，刨花的可塑性就会越好，闭合速度快，就会增加板子的静曲强度；热压时热压板的温度越高，刨花板坯

21、内胶的固化速度就会加快，在热压时间一定的情况下，其板坯内的胶就会得到与固化剂的充分反应，减少游离醛的挥发数量，使刨花板的甲醛释放量就会大大降低。5.3热压时间对板性能的影响延长热压时间可以提高平面抗拉强度和降低甲醛释放量，但对静曲强度影响不明显。5.4板坯含水率对板性能的影响板坯中水分起热传递和软化木材刨花的作用。因此，板坏中水分的变化影热传递速度、最大压强值、闭合时是和热压时间等，从而影响板的性能，适当的板坯含水率可以提高静曲强度和缩短热压时间，而且又能保证一定的内结合强度。简单地说：适当提高表层板坯含水率使表层刨花易于塑化，板表层密度提高；同时也加快热量传递，使芯层升温较快。这有利于提高静

22、曲强度和缩短热压时间，而且又能保证一定的平面抗拉强度。但是过多的表层水分会造成不利的影响，如导致芯层密度偏低、平面抗拉强度达不到要求，甚至发生分层或鼓泡等现象。5.5闭合速度与板性能的影响闭合时间短，可以缩短热压时间，提高生产效率。闭合速度与刨花板性能的关系，压机闭合速度快，板的最高密度层靠近板表面，最高密度与最低密度层的密度差值也大。因此，静曲强度高，平面抗拉强度低。但是当压机闭合速度高于40m/min时，闭合速度的影响就不明显了；反之，静曲强度下降，平面抗拉强度提高，如果闭合速度很慢，在闭合时间长于30s时，将不仅明显降低静曲强度，而且明显降低表面结合强度（表层胶预固化），从而影响表面装饰

23、质量。闭合速度快，还使板中心层达到100的时间缩短。注：影响程度分：大、较大、有一定影响三级。表5-1 影响压机闭合速度的因素因素因素变化情况闭合时间变化对闭合时间影响程度最大压强压板温度刨花板密度木材密度刨花形状刨花含水率刨板板厚度施胶量提高升高增大增大厚度增加增加增加（1020）增加（6%20%内）缩短缩短延长延长延长缩短延长缩短大有一定影响大较大较大较大有一定影响有一定影响图5-1影响压机闭合速度的因素5.6最大压强对板性能的影响（1）对板厚度影响，当压强小到低于1.0mpa时，压板达不到厚度规而使板厚度增加；只有当压强高于2.03.0mpa时，厚度才能达到预定厚度。（2）对板密度的影响

24、，当压强较小时，板厚度增加，致使板平均密度减小，表层和芯层密度差也减小。只有当压强大于2.0mpa时，平均密度才能接近预定密度。表层密度和芯层密度差随压强的提高而增加。（3）对强度的影响，静曲强度、平面抗拉强度和表面结合强度随最大压强的增加而提高。表5-2最大压强与板性能的关系树种 山毛榉松木最大压强，mpa1015203010152030板厚，mm板表层密度 ，/（g/cm3）板芯层密度 ，/（g/cm3）板平均密度 ，/（g/cm3）静曲强度 ，/mppa平面抗拉强度 ，/mppa表面结合强度 ，/mppa229070054063202058087208077061069232075113

25、20408005807025407811720108705807128808012922407405206427006996206082055067314077101203090053069340080103201094055071345078099图4-1最压强与板性能的关系达到最大压强的闭合速度820/min，热压时间为10 min，板公称厚长为20，公称密度为0.70 g/cm3.6结论（1）热压温度高，刨花塑性好，静曲强度高，加快胶的固化速度，甲醛释放量降低。（2）延长热压时间可以提高内结合温度和降低甲醛释放量，但对静曲强度影响不明显。（3）随着最大压强的提高而使板的静曲强度、内结合强

26、度、表面结合强度而有所增加。（4）适当的板坯含水率可以提高静曲强度和缩短热压时间，而且又能保证一定的内结合强度。（5）压机闭合速度快，静曲强度高，平面抗拉强度低。反之，静曲强度下降，平面抗拉强度提高，参考文献参考文献按顺序编码制组织，即各篇文献按正文部分标注的序号依次列出。1 汪华福,葛仁滋,张熙中.木材工业实用大全刨花板卷m.北京：中国林业出版社，1998.1671922顾继友，胡英成，朱丽滨.人造板生产技术与应用m.北京：化学工艺出版社，2009. 244272 3 朱典想，王正.连续平压热压的进展j.林产工业，2003,5：14184 陆仁书.刨花板制造学m.北京：中国林业出版社，1994. 1961995 成俊卿.人造板生产工艺学m.北京：中国林业出版社,1981.1691756 陆仁书.人造板科学与技术m.哈尔滨：东北林业大学出版社,2002.1421487 王侠.再生刨花板制造技术的研究d：硕士学位论文.北京：北京林业大学，20088 millerh.a. 刨花板制造m.商济,李大鹏译.北京：轻工业出版社,1984