1、人造板工艺学 Manufacture Technology of Wood Composites,Professor Lu,Company Logo,,目录,5. 半成品加工与储存,4. 干燥,3. 基本单元加工,2. 原料,1. 绪论,Manufacture Technology of Wood Composites Contents,7. 成型,6. 施胶,9. 后期加工,8. 热压,Company Logo,,本章主要内容：,6.1 胶粘剂调制 6.2 单板涂胶（ Veneer Blending） 6.3 刨花拌胶（Particle Blending） 6.4 纤维施胶（Fiber Bl
2、ending） 6.5 特殊处理（ Waterproof, Fireproof Treatment）,6. 施胶,Manufacture Technology of Wood Composites 6 Blending,Company Logo,,本章重点内容 ： 不同板种施胶量的概念 不同种类拌胶机工作原理 特殊处理（防水、防火、防腐）方法及原理,Company Logo,,6.1 胶粘剂调制,在树脂(Resin)中加入固化剂或其他添加剂（包括填料、缓冲剂、防水剂、防火剂和防腐剂等）,混合调制成胶粘剂（Glue）。 6.1.1 调胶目的 调制后的胶液在胶合过程中达到较快的固化速度，以提高生产
3、率； 使施胶后的人造板具有较高的胶合强度和耐水、耐久和耐老化性能； 调制好的胶液具有较好的可操作性和一定活性期（一般可使用时间达34h）。,Company Logo,,6.1.2 调胶工艺,1.工艺流程,Company Logo,,2.调制后胶粘剂的性能要求 固化时间：100下应具有0.51.0min 活性期：68小时，不少于2小时（夏季通过加入缓冲剂氨水延长活性期） 3.典型的胶粘剂调制配方,Company Logo,,6.2 单板涂胶,将一定数量胶粘剂均匀涂布于单板表面，在板坯胶合后使胶合表面之间具有一层厚度均匀连续的胶层。 6.2.1 对胶粘剂的要求 具有一定初粘性 具有较快的固化速度
4、具有适当的活性期（因有陈化时间） 6.2.2 涂胶方法,Company Logo,,1.胶膜法 原理：将热固性PF树脂预先浸渍很薄（20um厚）的纸（如硫酸盐特种纸），浸渍纸经干燥制成胶模，组坯时夹入各层单板间，热压时靠胶模纸的树脂将单板胶合在一起。 适用性：用于单板较薄，施胶难以进行的场合。 特点：胶分布均匀、胶合质量高、成本高。,Company Logo,,2. 粉状上胶法 原理：将粉状树脂，通过喷粉装置或抛撒混使其均匀地散落在单板表面。 适用性：目前尚未大规模投入生产。 3. 辊筒涂胶法 原理：通过接触将辊筒表面带有的胶均匀地涂布在单板上。涂胶量可以通过上下辊筒间距和辊筒上的沟纹形式的数
5、量来调节。 适用性：目前生产中普遍采用。,Company Logo,,4.淋胶法 原理：首先使胶液形成厚度均匀的胶幕，单板通过胶幕便在表面带上一层胶。涂胶量通过控制胶流量、粘度、材料表面张力和单板进料速度来调节。,Company Logo,,5.挤胶法 原理：将高粘度或泡沫胶液经过挤胶器小孔施到单板上，胶液在预压时展平，也可用表面上覆有一层硅橡胶的辊筒把胶条展平。可节省胶料，但要防止胶孔堵塞。 6.喷胶法 普通喷胶法：使胶液在空气压力下在喷头内雾化，喷于单板表面。 压力喷胶法：给胶液施加一定压力，使其从喷嘴中喷出。,Company Logo,,表6-1 各种涂胶方法的比较,Company Lo
6、go,,6.2.3 施胶量,胶合板涂胶量：以单板每平方米面积上胶液的重量（g/m2）来表示。 涂胶量对胶合质量的影响：涂胶量过大，胶层增厚，应力增大，使胶合强度下降，也不经济；涂胶量过小，不能形成均匀连续的胶层，使胶合强度下降。 涂胶量选择：由胶液浓度、胶种、固含量、树种、厚度、单板背面裂隙、表面粗糙度等因素决定。,Company Logo,,6.3 刨花拌胶,6.3.1 对胶粘剂的要求 对UF胶的性能要求：固含量：6065%；粘度： 200400cp（25）pH值：78，与石蜡乳液的相溶性好 具有一定初粘性，足以使成型板坯在运输过程中边部不会塌散。 既要在热压时快速固化，又要防止胶的早期固化
7、。 无污染至少是低污染，如低游离醛、低游离酚含量。 与阻燃剂、防水剂和防腐剂等有较好的相溶性。 有较宽的使用范围和稳定性，以适应各种混杂树种生产工艺。,Company Logo,,6.3.2 拌胶方法,1.拌胶方法 摩擦法 ：通过刨花间的相互摩擦作用将胶液分散开，适用于细小刨花的拌胶。 涂布法 ：用施胶辊将胶液涂在刨花表面。适用于高粘度的胶液。 喷雾法 压力式喷雾头（无空气喷雾）：能耗低，生产能力大，能将高粘度胶液雾化，因空气对环境污染小。目前生产中广泛采用。 气流式喷雾头 离心式喷雾头,Company Logo,,2. 拌胶方法比较 采用喷雾施胶法，50100%刨花表面被胶粘液覆盖的刨花占总
8、量的90%，而摩擦法少于60%。 采用喷雾法施胶，制成的刨花板的力学性能优于摩迭法。 喷胶条件：喷嘴类型、雾化程度、刨花量、搅拌时间和速度、温度等对胶分布均匀有影响。一般建议喷胶工艺参数：空气压力0.20.35MPa，胶液粘度150600cp，可获得50um左右的胶滴。,Company Logo,,6.3.3 施胶量,刨花施胶量：固体树脂胶剂的质量与绝干刨花质量的百分比（%）。 施胶量对板材性能的影响：施胶量越大，产品性能越高，但成本增加。 施胶量的确定 不同胶种：UF 胶812%， PF胶58% 不同树种：以阔叶树为原料的施胶量比针叶树高10%左右。 不同刨花形状和尺寸：刨花上胶量与表面积之
9、经存在一种类似线性的关系，薄刨花、细刨花上胶量大。 刨花表面质量：表面粗糙的刨花，旆胶量增加。,Company Logo,,施胶量的控制 第一种方法一定容积刨花，经带式秤连续称量，根据秤上刨花质量控制输胶泵转速，保证胶料和刨花的比例。 第二种方法将一定容积刨花送往连续称量的带式秤，带式秤能自动调节线速度，以确保带式秤的刨花质量连续稳定，输胶泵固定流量供应胶料。 第三种方法胶液预选定量，固定输胶泵转速，用流量计来控制，间歇地向拌胶机内加入定量刨花。,Company Logo,,6.3.4 拌胶机,1.拌胶机分类 按施胶方法分：喷雾式拌胶机和淋胶式拌胶机 按刨花运动状态分： 重力式拌胶机、抛料式拌
10、胶机、环式拌胶机 刨花运动状态与施胶方式的配合：,Company Logo,,2.普通刨花拌胶设备 喷雾式连续拌胶机,刨花形态易被破坏，细刨花着胶量多。生产中常用。,离心喷胶式拌胶机,高速拌胶机,Company Logo,,3.大片刨花拌胶设备 铲式喷雾拌胶机 在旋转轴的作用下，搅拌铲带起刨花在机内形成环状圆周运动，胶液从高速离心喷雾器上的小孔喷出。 辊筒式拌胶机旋转的圆筒的内侧吊装有与辊筒轴线相平行的吊杆，胶液从吊杆的喷嘴喷出，喷洒角度与辊筒的轴线成直角，刨花依靠辊筒的旋转翻转，在辊筒内形成“幕帘”，使胶液的损耗降低至最低。,Company Logo,,6.4 纤维施胶,6.4.1 对胶粘剂
11、的要求 低粘度，渗透性好，保证与纤维有较好的结合性能；使胶液充分覆盖纤维表面； 具有一定固化速度，如温度170或更高时，固化时间不超过1min。 树脂的酸碱性可随纤维的酸度加以调整； 对于先施胶后干燥工艺，在纤维干燥时，胶液不产生提前固化； 胶粘剂与其他添加剂有较好的相溶性。,Company Logo,,6.4.2 施胶方式,在热磨机磨室内施胶纤维和胶混合均匀，但易引起部分胶的提前固化 纤维干燥后在拌胶机内施胶纤维易结团。 纤维干燥前在管道内施胶保证胶与纤维均匀混合，板面不出现胶斑；纤维干燥后对含水率要求较低，干燥工艺易掌握，节省能源，减少干燥过程着火可能性；省去结构复杂的拌胶机。,Compa
12、ny Logo,,6.4.3 施胶量,纤维施胶量：固体树脂胶剂的质量与绝干刨花质量的百分比（%）。 施胶量的确定：MDF 812% 表层1012%， 芯层810%。 施胶量的控制：纤维管道施胶是在热磨机的纤维排放管道上配置一个孔径为2.53.0mm的特殊构造的喷嘴，由计量泵将固体含量稳定的胶液送放喷嘴。胶粘剂与纤维的配比通过自动监测、控制和调节系统完成。,Company Logo,,6.5 特殊处理,6.5.1 防水处理 1.吸温吸水渠道,吸湿过程：水蒸汽单元间空隙、纹孔和微毛细管充满细胞壁吸水过程：水细胞腔、单元间空隙进入细胞壁,2.吸湿吸水原因,吸湿原因,纤维表面的吸附性。,微毛细管的凝缩
13、作用,Company Logo,,吸水原因 毛细管作用：每根中空的纤维有毛细管作用，同时。 渗透作用：细胞壁上的纹孔膜相当于半透膜，原料中的一些水溶性特能形成细胞壁内外的浓度差，形成渗透压力，导致水分吸入。,Company Logo,,3. 防水措施 水分来源,表面吸附水（引起板材尺寸变化和变形的主要因素） 微毛细管凝结水 毛细水 渗透水,防水措施,按防水作用持久性分：,暂时性防水措施隔离水分传递渠道：加防水刘、加胶粘剂,永久性防水措施降低羟基浓度和表面负电性：乙酰化,Company Logo,,按处理工序分： 纤维处理在纤维制备过程中施加防水剂板坯处理在纤维成型后在板坯表面施加防水剂板材处理
14、在成品板表面施加防水剂、贴面或浸油处理 防水剂 ：目前，生产中常用的防水剂石蜡乳液或熔融石蜡。作用：部分者塞纤维之间的空隙，截断了部分水分传递渠道；增大了水与纤维之间的接触角，缩小了接触面积；部分遮盖了纤维表面的极性官能团（如羟基），降低吸附。,Company Logo,,防水剂施加方式石蜡乳液：在纤维进入干燥机之前，直接将乳液喷洒在纤维表面。 融溶石蜡：在热磨机的进料螺旋、磨室体、排料阀或干燥管的入口处加入。,缺陷：与纤维附着力弱，一般为物理吸附，易流失；憎水性物质均为油性物质，不利于纤维之间的胶合，降低产品的性能。,Company Logo,,6.5.2 阻燃处理 处理方法 浸渍处理：将成
15、品板在阻燃剂水溶液中浸泡，然后在 100110温度条件下干燥。优点：不存在木材单元干燥和热压过程中的药剂损失。缺点：需要增加药剂浸泡后续工序；药剂浸渍量有限且不稳定；浸渍过程中水分会破坏板内胶结合；浸渍过程中电介质会引起石蜡脱落。,Company Logo,,板面处理：在成品板表面涂刷阻燃剂后，在空气中慢慢干 燥或用热空气强化干燥。优点：工艺简单，操作方便。缺点：生产效率低；为了隔绝热量的传递，也使得已形成的可燃性挥发 物难以泄出；影响装饰表面质量；加热干燥时易产生内应力，使涂膜开裂；只能延长开始分解时间，不能改变热分解本质。,Company Logo,,纤维处理：阻燃剂的施加与胶粘剂同时进行
16、。优点：不另增加生产工序和专门设备，被认为是最简单方便，成本低的一各方法。缺点：干燥或热压时的高温使有些无机盐分解流失，使纤维pH值降低，引起胶粘剂的提前固化而产品影响性能。 2.阻燃剂 阻燃剂的基本条件：,既能阻止有焰燃烧，又能抑制有焰燃烧； 无毒无污染，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；,Company Logo,,水溶性阻燃剂应具有高的溶解度，调配比较方便； 施加工艺要简便，甚至可与胶粘剂混施，对胶性能无影响； 化学稳定性好，来源广，价格低廉； 产品表面不影响油漆或其他二次加工。 阻燃剂的成分 阻燃主剂：配方中起阻燃作用的主
17、要成分，占总量的2030%，以无机盐为主。,磷氮系列（PN系列）阻燃剂 硼系列（膨胀型）阻燃剂 卤素系列（自熄型）阻燃剂 氨基树脂类阻燃剂,Company Logo,,磷氮系列（PN系列）阻燃剂：包括磷酸盐、聚磷酸盐和铵盐。主要含有N、P和O三种元素，其中N、P起阻燃作用，且有协效作用，是效果最好的一各阻燃剂。受热分解，放出大量不燃性氮气和水蒸气，并缩聚生成脱水催化剂聚磷酸盐，使纤维素和半纤维素碳化，热传导率仅为原来的1/31/4。尤以磷酸氢二铵、磷酸二氢铵，聚磷酸铵效果最好。 硼系列（膨胀型）阻燃剂：包括硼酸、硼砂、多硼酸钠、硼酸铵。遇热产生水蒸气，本身膨胀形成覆盖物，起隔热、隔绝空气的作用
18、。 卤素系列（自熄型）阻燃剂：包括无机氯化物、溴化物和有机氯代烃、溴代烃。受热分解，产生大量难燃性卤化氢气体，形成覆盖保护层。 氨基树脂类阻燃剂：由双氰胺、三聚氰胺等有机胺与甲醛、尿素和磷酸在一定条件反应制得。在150180开始发泡，起到隔火作用，并在高温下放出氮气，稀释氧气。,Company Logo,,阻燃协效剂：提高和加强主剂的阻燃效果，降低主剂的用量。占总量的510%。 卤素系列：PN系列主剂良好的协效剂。PN系列阻燃作用在固相进行，而卤素系列在气相中进行。 多元醇：是PN系列良好的协效剂。其中季戊四醇应用最多。PN系列一部分使木材脱水炭化，一部分与多元醇发生酯化反应，并进一步脱水炭化
19、，炭粒混在熔融的PN系列形成的覆盖层中，降低传热速度，同时放出水蒸气和不燃气体，膨胀发泡进一步起到隔热、隔氧作用。 氢氧化铝：氨基树脂类优良协效剂。高温下分解产生惰性吸热载体AL2O3。 尿素：PN协效剂。尿素预热缩聚生成玻璃状液体覆盖层，并放也氨气，起隔火作用。 硅酸钠和二氧化硅：用作阻燃涂料。 硫酸铵：PN协效剂，降低烟密度。,Company Logo,,基料:可以是水、合成树脂或其他有机物。占总量的5070%。,3. 阻燃机理板制品的燃烧包含一系列的物理变化和化学反应。由于植物纤维的主要成分纤维素、半纤维素和木素3种高分子化合物的燃烧、热分解过程各不相同，使得研究阻燃剂在板中的燃烧过程的
20、行为和作用变得错综复杂，总结各种阻燃机理分述如下： 阻碍作用:阻燃剂在高温熔融呈液体或玻璃状膜，而阻燃涂料是在板面形成隔热层或泡沫层,Company Logo,,阻止板表面与周围环境进行物质与能量的交换 切断了氧气的供给，抑制了气体的产生，有效地减缓了木材热分解。,散热、吸热和隔热作用,阻燃剂能增加木材的导热性，使木材表面迅速散热，延缓木材表面温度的上升 阻燃剂的受热分解和熔融大多是吸热反应 阻燃剂燃烧形成导热不良的炭化隔热层,Company Logo,,自由基捕集作用阻燃剂（大多为卤素系列）在热分解温度下，能生成活性很高的游离基,捕集板材燃烧放出的自由基，并与之作用，生成不燃物（卤化氢），从
21、而中止板材火焰中的连锁反应，抑制了燃烧。化学阻燃理论又称产炭量增加（挥发物量降低）理论阻燃剂催化纤维热解过程，以形成导热性很低的表面炭化保护层，从而抑制了有焰燃烧。,不燃气体的稀释作用阻燃剂的热分解生成不燃气体（氨气、二氧化碳、卤化氢），稀释了可燃气体的浓度，抑制了可燃气体的燃烧，降低了燃烧的温度。,Company Logo,,6.5.3 防腐处理 耐腐蚀性,腐朽：一种严重的微生物降解，被腐朽的木材在结构上遭到破坏，强度大大下降，并且破坏的速度相当快。 霉变：主要污染木材的表面，对材质力学性能的影响甚微。 一般情况下，细菌对木材纤维的降解作用并不严重，但是在非常潮湿的条件下，也会使材料强度降低
22、。 与木材相比，纤维板特别是干法生产的中密度纤维板，在温湿度适宜的条件下，更容易被真菌、细菌和昆虫所腐蚀。,Company Logo,,干法生产往往在纤维上施加各种添加物，其中有些添加物对细菌有一定的杀伤力。 检测中密度纤维板防腐性能方法：将试件和具有强烈繁殖能力的菌丝体共同放在适于菌类生活、繁殖的密封器皿中，为期154个月，观察板的重量损失、强度和颜色等变化情况。2.防腐处理方法 对纤维进行防腐处理，即在纤维上施加防腐剂。施加量小，一般仅在1左右，对胶料的固化及制板工艺影响不显著，对板的强度、吸水率和成本影响不大。 在板的表面涂刷防腐剂，但此法生产流程复杂。,Company Logo,,3.
23、防腐剂 防腐剂应具备的条件 对危害或栖息的生物（菌类、昆虫）具有足够的毒性。 防腐剂必须有持久性和稳定性。 对金属无腐蚀性。 无色、无臭，不影响胶着和油漆性。 使用安全，对人畜无毒或低毒，不污染环境。 来源充足，价格低廉。,Company Logo,,防腐剂的类型 油质防腐剂：指具有足够毒性和防腐性能的油类。优点：油质防腐剂是一类广谱防腐剂，有良好的毒杀和预 防作用；耐候性好，持久性强；对金属的腐蚀性低；来源广，价格较便宜。缺点：有辛辣气味、颜色深，影响胶合和油漆；燃烧时产生大景刺激性的浓烟，不适合于中密度纤维板的防腐处理,Company Logo,,有机溶剂防腐剂：溶解于有机溶剂的杀菌、杀虫
24、毒性药剂的溶液。 优点：对危害木质材料的各种生物的毒性强；易被材料吸收，可以用涂刷、喷雾、浸渍及其他方法，对纤维或板制品进行处理；持久性好，不易流失；处理后的纤维不影响胶合，制品可进行油漆；不腐蚀金属。缺点：成本比较高，溶剂只起载体的作用，且价都比较贵；溶剂多为易燃物质，处理时，防火要求高。,Company Logo,,水溶性防腐剂：指能溶于水的对败坏木材的生物有毒性的物质。 优点：此类防腐剂用水作为溶剂，与有机溶剂相比，价格是便宜的；无刺激性气味，处理后的纤维不影响胶合和制品的 油漆不增加制品的可燃性。缺点：抗流失性较差,Company Logo,,几种防腐剂,硼化物：硼酸盐具有杀菌、杀虫和阻燃的性能 五氯酚钠 ：五氯酚钠具有防腐、防虫的效果，特别是防霉效果 烷基铵化合物 ：由长链季铵化合物和叔铵盐类化合物组成的统称为烷基铵类化合物（AAC）防腐剂。,,Thank You !,
