《人造板工艺学》.docx

1、人造板工艺学一、名词解释细木工板由木条组成的拼板或木框结构外覆单板、胶合板或其他材料而制成的板材。E1 级刨花板甲醛释放量低于10 mg/100g 的刨花板。纤维分离度纤维分离的程度，通常利用滤水性能的快慢，间接反映纤维的粗细程度。刨花板施胶量在刨花拌胶过程中，加入的胶粘剂绝干质量与绝干木材质量的百分比。预固化层人造板板面胶粘剂提前固化形成的疏松层。人造板：人造板是以木材或其他纤维植物为原料，通过专门的工艺加工成单板、纤维或刨花，施加或不加胶粘剂，经过成型（或组坯） 、热（冷）压所制成的一类板材。胶合板：把由原木旋切或刨切成的单板按一定规则胶合起来形成的板材。单板层积材（LVL）：将单板基本按

2、对称原则和沿长度方向顺纹排列的原则胶合而成的板材。纤维板：以木材或其它非木材植物纤维原料，经分离纤维、干燥、铺装、热压而制成的板材。刨花板、碎料板：以小径木、间伐材、人工速生林为原料，通过刨片机加工成刨花，然后经过干燥、施胶、铺装板坯、热压制成的板材。华夫板：用扁平大片刨花胶合而成的板材。胶合板的比强度： 比强度是强度与密度的比值。 该比值反映了某些运动构件材料的重要特性。11、集成材（ Glued Laminated Timber) ：是一种沿板材或枋材平行纤维方向，用胶粘剂沿其长度、宽度或厚度方向胶合而成的实木板枋材。人造板结构组成的三个基本原则是 对称原则，层间纹理排列原则，奇数层原则衡

3、量旋切单板质量的主要指标有 厚度偏差 背面裂隙 横纹抗拉强度 表面光洁度旋切机上压尺的主要作用是 降低（消除）超前裂缝， 提高单板表面质量和光洁度，同时降低单板含水率 。16生产中施胶量的表示方法为：胶合板量 ；刨花板 固体树脂与绝干刨花的质量百分比纤维板 固体树脂与绝干纤维的质量百分比单位面积上所需的胶液质；。17MDF制造过程中，通常用立式贮存木片，用卧式贮存干纤维。18刨花板、纤维板板坯常用的成型方法有机械成型和 气流成型 。精选文库19热压过程中采用”汽击法”的主要目的是 提高表层含水率，促进板坯芯层温度快速上升 。20刨花板、纤维板砂光的主要目的是 降低板材的厚度公差、去除板材的表面

4、预固化层、提高板材表面质量等级 。二、 简答题（ 25 分）1、简述刨花板的生产工艺流程。关键工序：削片，刨片，筛选，干燥，打磨，施胶，铺装、预压、热压、冷却、裁边、砂光。1、胶合板生产工艺流程：原木截断蒸煮剥皮旋切剪切（干燥）干燥（剪切）修补涂胶配坯预压热压裁边表面砂光后处理2、纤维板生产工艺流程：原料制片筛选水洗料仓热磨板坯处理预压热压热处理吸湿处理后处理集成材生产工艺流程： 原木 制材 干燥 两面刨（厚度） 圆锯机纵剖去除缺陷 长度指接 指接材 四面刨 配板 涂胶 胶板 养生砂光 裁幅 修补 包装胶合板组坯的原则对称原则要求对称中心平面两侧的单板在树种、单板厚度、层数、单板的制造方法、纤

5、维方向、单板的含水率等应该互相对称。 以保证胶合板的结构稳定， 不会产生变形。奇数层原则指组成胶合板的单板数量是奇数。相邻两层垂直原则胶合板的结构是相邻两层单板的纤维方向相互垂直。6、水热处理目的：软化木段，增加塑性，便于旋切，减少应力，但也不能软化过度，否则会使单板起毛延长刀具寿命节能防止单板在旋切时开裂，破碎过多。能浸提出一部分木材细胞内含物：树脂、单宁等。影响木片质量的因素：原料质量削片机类型刀具的锐钝度刀刃角的确定刀片的安装纤维分离方法：热机械法化学法化学机械法目的：目的是提高纤维原料的塑性，减少动力的消耗，缩短解纤的时间，提高分- 2精选文库离纤维的质量 。机理：松弛学说 :将预热后

6、的木片，送入热磨机的磨盘中，使其受压缩、拉伸、剪切、扭转、冲击、摩擦和水解等多次重复的外力作用，最终导致纤维分解。纤维所受的压缩剪切、 扭转剪切和拉伸都不是独立进行， 而是混合进行的。纤维的分离也不是一次受力就能完成， 而是干百次重复受力的结果， 这就是纤维分离的松 驰理论。弹性变形塑性变形（多次反复）剥离游离甲醛产生主要有以下几个方面：制胶过程中未参加反应的甲醛；树脂固化过程中释放的甲醛；产品内胶层老化过程中继续释放的甲醛。降低游离甲醛的方法很多， 效果最好，最常用的方法是制胶时采用低摩尔比的制胶工艺 (1 ：1.051.2) ，改进热压工艺也是降低人造板中甲醛释放量的一个有效途径。砂光的目

7、的有三个：获得均匀一致的板厚达到所要求的表面质量去除板面的预固化层预固化层产生的主要原因是胶提前固化， 热压后表层刨花板的回弹、 表层刨花的热解。砂光余量：砂光余量与板材种类、厚度、生产工艺等有密切关系。胶合板： 0.150.20mm；刨花板和中密度纤维板： 0.51.5mm 。胶黏剂应具备的条件 够的流动性，对固体表面很好的润湿。 各种胶黏剂使用时的特性不一样，应根据使用要求具备不同的使用性能。 固化后能形成牢固的胶层，具有化学稳定性，制品具有足够的耐水性。 形成的胶接接头在其基本体积收缩时，产生的内部应变要小，且应具有逐渐消失的能力。19、刨花尺寸对板材性能的影响刨花长度：刨花本身强度。刨

8、花宽度：影响校核面积，有效施胶量。刨花厚度：一般刨花越薄，有效面积施胶量越高。三种压机比较1）单层热压机单层热压机与多层相比，具有以下优点：取消了复杂的装卸板等配套设备，总体设施较为简单，维修工作量也少，单层热压机板的支承刚性好， 且消除了多层压机层与层之间的厚度误差， 因此产品的厚度误差小；- 3精选文库由于热压出制品的幅面大，裁边损失相对减小，使原材消耗降低。（2）多层热压机的优缺点优点：占地面积小，结构简单；节省垫板费用， 消除了垫板厚度误差引起的刨花板厚度偏差， 提高了表面质量；刨花板上下两面基本上保持热对称，减小刨花板翘曲变形；用垫板，可减少热量损失。缺点：板坯要有一定的强度，否则板

9、坯在装板过程中容易损坏；不适合于薄刨花板生产（ 8mm以下）。（3）连续式热压机优越性生产连续化产品质量好板材厚度精高原材料消耗率低 原材料消耗率为周期式压机的 90 。板材规格多生产率高 热压过程中， 不存在压机闭合、 开启、装板和卸板等辅助时间，因而生产率高。节电、省热简化了生产设备材尽其用2、比较干法中密度纤维板生产中纤维“先干燥后施胶”与“先施胶后干燥”工艺的利弊。纤维先干燥再施胶： 施胶均匀性差，纤维易结团，密度与厚度均匀性受影响，热压前的板坯含水率不易控制；增加专门的施胶机。纤维先施胶后干燥：施胶均匀，纤维干燥后对含水率要求低，干燥工艺易控制，简化工艺流程，省却施胶机。但少量胶粘剂

10、提前固化，施胶量略高。3、简述刨花分选的目的及常用方法。刨花分选目的：除去过大的不合格刨花和细碎粉屑；粗细刨花分开，便于施胶、铺装等工艺操作。分选方式：机械分选、气流分选与机械气流分选。4、简述刨花板机械式铺装机与气流式铺装机的工作原理。刨花板机械式铺装机是利用机械产生的动力，将刨花均匀地铺撒在铺装带上。一般多使用刷辊、 刺辊或光滑辊作用转换为运动， 将刨花抛撒在运行的铺装带上。由于刨花的大小不同，抛撒的距离远近不同，对刨花起到分选作用。气流式铺装机借助气流的流速和流量的作用， 达到对刨花分选与铺装的目的。 特点是效率高，适合于大规模生产，动力消耗也高。5、热压过程中，热压温度和热压压力各有什

11、么作用？- 4精选文库热压温度：提供胶粘剂固化所需要的热量，提高生产效率；增加物料塑性，便于加压。热压压力：使板坯内物料之间紧密接触，为胶合创造条件；使板坯达到预期的密度要求。6、试分析纤维机械和气流铺装的优缺点。纤维机械铺装优点：（1） 设备结构简单，动力消耗小（2） 调整、维修方便；（3） 细小纤维飞扬扩散少，对环境污染小。纤维机械铺装缺点：（1） 板坯逢松，密度低，强度小，难以高速运输；（2） 纤维沉降速度慢，生产率低纤维气流铺装优点：（1） 板坯密实，有一定强度，便于运输；（2） 铺装速度快，生产率高。纤维气流铺装缺点：（1） 能耗较高；（2） 气动特性较复杂，工艺控制难度较高；（3）

12、 设备要求高，密封较难，易造成空气污染。7、某厂刨花板产品平面抗拉强度指标达不到标准要求，试从工艺方面分析可能产生的原因。（1）施胶量不够；（ 2）加压速度过快和热压时间不足；（ 3）板坯内部含水率高，温度低，胶粘剂没有完全固化；（ 4）密度偏低；（ 5）板冷却不够，堆放时温度过高，胶粘剂过固化降解。三、论述题（ 45 分）1、分析刨花板端面密度梯度形成的原因。在热压过程中， 热量主要依靠水分传递， 先从板坯表面传递到中心， 然后从中心扩散到板坯的四边， 最后从板边逸出。 因此，从板坯表面到中心形成由高到低的温度分布，各部分刨花的可塑性和受到的压缩力不一致， 使得厚度方向的剖面密度也不一致，形

13、成了密度梯度。2、试述 UF 、PF 与 MDI 胶粘剂的性能特点及其在人造板生产中的应用情况。UF 的特点与应用： 具有较好的胶合性能、 力学性能与耐水性能， 价格低廉，但耐候性较差。 在人造板生产中的应用最为广泛， 可用于室内型的胶合板、 刨花板、中密度纤维板等产品。PF 的特点与应用：胶合强度高，耐候性突出，价格高于 UF。广泛应用于室- 5精选文库外型胶合板、定向结构板等人造板产品。MDI 的特点与应用：胶合强度优异，耐候性较好，但价格高，热压粘板。用于结构人造板的芯层或农作物秸秆原料人造板。3、论述多层压机生产时减少人造板产品预固化层的工艺措施。适当提高闭合速度，因为闭合速度慢，则预

14、固化层厚度大；适当降低热压温度，因为热压温度高，易产生预固化层；可以增加表层喷水，因为板坯含水率低，易增加预固化层厚度。4、比较辊压式连续热压机和钢带滚子链式连续平压机的工艺特点。辊压式连续热压机的工艺特点：简单、配套、投资省；制品长度不限，适合薄板生产；厚度偏差小，砂光量小；制板同时可以贴面等二次加工。钢带平板式连续压机的工艺特点：板面平整，厚度均匀；生产率高；裁边损失小；厚度偏差小；热能利用率高，电能消耗较低；断面密度分布均匀，强度性能好，质量稳定；节省占地面积，可减小厂房高度 50%。但结构复杂，一次性投资大，维护保养要求高。5、以三段降压曲线（图 1）为例，分析人造板时间压力曲线的特点

15、及其制定的理论依据。图 1 人造板热压时间压力曲线热压时间段分为：板坯送入压机的时间，闭合时间，升压时间，压力保持时间，压力下降时间，压板张开时间，卸板时间等。三段降压曲线利用分段降压以释放板坯内的蒸汽，有效防止鼓泡与分层。压力大小：最高压力制定原则，次高压力为 2/3 Pmax ，第三段压力为 1/3 Pmax。6、下图为一中密度纤维板产品厚度方向密度分布图，试分析该产品存在何种质量问题、产生原因，并提出三种改善措施。- 6精选文库（1 ） 图中 MDF 产品存在预固化层问题。（2 ） 产生原因：板坯在热压板中，尚处于较低压力时，由于表层与高温热压板直接接触，使表层纤维水分子开始蒸发，部分胶

16、粘剂开始缩聚，固化，因而表层密度低，疏松，形成了预固化层。（3 ） 解决方法：采用同时闭合装置，提高压机闭合速度和升压速度；采用“汽击法”，提高表层纤维含水率在保证产品质量的前提下，适当降低热压板的初始温度计算题1、一台热压机，压板尺寸为 2700137045mm，油缸数 2 个，油缸直径为 450mm，能产生的总压力为600T，现用来压制 250013003mm的胶合板，板面压力要求为 1.0MPa，问压机上油压表压力应为多少？（压力损失系数为0.9 ）设板面所受单位压力为p1 ，板面所受总压力 P1，胶合板面积为 F，则P1= p1F；油压表压力（即油缸内油压力）p0，加压系统施加到热压板

17、的总压力为P0 ，油缸直径为 d，数量为 n，压力损失系数为 k，则当板面单位压力 pP0 = p 0nkd2 /4P 与加达到规定值及此后的保压阶段，板面所受总压力11压系统所施加的总压力P0 相等，所以p1 F = p 0 nkd2/44p1F41( 25001300 )p0kd 220.9 3.144502=11.36 （ MPa ）n人造板：以木材或其它非木材植物为原料，经机械加工分离成各种单元材料后，施加或不施加胶、添加剂胶合而成的板材、方材、横压制品。构成要素 ：原料（木、竹、农作物秸秆），纤维单元（单板、刨花、纤维、板材、木条），胶和添加剂（有机合成树脂： MF 、PF、UF 、

18、MDI ，无机胶凝材料：水泥、石膏、矿渣、菱苦土，添加剂：阻燃剂、防水剂、防虫剂） ，产品形状（平面状、曲面状）。4R 原则：可再生资源 Renewable、减熵原则 Reduce Entropy、再使用原则 Reuse、再循环原则 Recycle。外观性能 ：规格尺寸及偏差、翘曲度、边缘不直度、对角线差、材质缺陷、加工缺陷。内在性能 ：物理性能（含水率、密度、尺寸稳定性：所处环境变化是维持其自身尺寸不变能力、吸水厚度膨胀率 TS=厚度变化量 /原厚度、吸水率 =质量增量 /原质量），力学性能（静曲强度 MOR 最大载荷作用下，弯矩与最大截面模量之比、- 7精选文库静曲弹性模量 MOE 弹性极

19、限范围内，载荷产生的应力与应变之比、平面抗拉强度即内结合强度 IB 、握螺钉力 SHC 将拧入螺钉拔出时的最大拉力、表面结合强度），耐久性（人造板抵抗外界作用的耐久能力） ，表面物理力学性能（颜色、纹理、粗糙度、表面吸收性能） ，特殊性能（环保性能、阻燃性、防腐性）原料：植物纤维原料：木质（各种径级原木、采伐剩余物、加工剩余物） ，非木质（竹材、秆类、草类、壳类、渣类）木质物理性质 ：水，存在状态， MC 、FSP、EMC ，干缩湿胀密度热学、电学性质。力学性质 ：强度、弹性、影响因素：缺陷、密度、温度 MC 。化学性质 ：纤维素：聚合度、吸湿性、化学性质（降解反应，酸性水解，热解） 。半纤维

20、素：聚合度小更易吸湿润胀。木素：热塑性。抽提物与酸碱性：缓冲容量（外加酸碱作用维持自身 pH 不变的能力）。非木质物理力学性质 ：聚戊糖含量高使板子尺寸不稳定； 冷热水抽提物高于木材热压时粘板；灰分高表面润湿性差胶合差；纤维素含量低本身强度低。胶粘剂：应具有流动性，很好润湿固体表面满足使用性能（粘度，固含量，活性期，固化条件、速度）固化后胶层牢固、 化学稳定性、耐久性内应力小。合成树脂胶粘剂： 优点：资源品种地理条件限制少， 可根据需要选择工艺。 UF 特点：生产工艺简单，胶合性好，固化后胶层无色，价廉应用：室内形式：水溶液、固体粉末、泡沫状问题：游离甲醛解决途径：合成工艺、添加辅助剂、降低

21、F/U 摩尔比并发症：胶结性能、贮存期、初粘性、水溶性、尺寸稳定性低改性：苯酚、间二苯酚、三聚氰胺。 PF特点：优异的胶结性能，耐水耐气候耐虫菌耐化学稳定性缺点： 颜色深，固化温度时间高价高应用： 室外结构型形式：液体、固体粉末。 MF 特点：耐水性大于 UF，耐沸水热化学腐蚀摩擦，价高应用：浸渍纸改性： M+UF MUF 。异氰酸酯特点：化学活性高易与垫板粘连、毒性、价高应用：秸秆类、农作物人造板。胶粘剂使用特性 ：粘度：过小加压时过度渗透固含量：冷压短周期时高，强度低渗透量大时低适用期：生产周期长短而定固化条件、时间。固化剂： UF 树脂：酸性盐、 NH4Cl 、（ NH4）2SO4。 P

22、F 热固性不需，冷固性：酸性固化剂苯磺酸。填充剂：作用：改善赋予胶粘剂新的性能，降低成本。提高粘度和固含量，降低胶层内应力。面粉、木粉、淀粉、大豆粉。大于 5%，过多降低胶合质量。阻燃剂：防止抑止终止微生物、昆虫对木质材料的侵害。胶合板：三层或以上的单板按对称原则、直角组合原则组坯后胶合而成的板材。流程：原木横截 热处理 剥皮单板旋切 干燥 剪切 修补 施胶组坯预压 热压 冷却 裁边 砂光 分等 包装入库。分类 ：按用途（普通、特种），按耐水性（室内用、室外用） ，其他。 结构基本原则 ：对称原则、直交组合、奇数层原则、层厚原则。 原木锯断 ：原木横截得到一定长度规格的木段。目的：得到所需木段

23、，提高利用率。原则：按料取材，缺点集中，合理下锯，材尽其用。方法：截掉不允许的缺陷、 腐朽；尽量多出直的， 小弧度木段； 缺陷集中。设备：链锯、截锯机、圆锯。剥皮：目的：皮无用；堵塞刀门，影响旋切进行；夹杂物损伤旋刀。方法：化学机械人工。旋切：定中心，旋切基本原理： 木段定轴回转， 旋刀作直线进给运动，刀刃基本平行木材纤维，刀刃做垂直于纤维方向的切削。- 8精选文库旋切质量评定 ：厚度偏差（原因：机床精度、切削条件、木材弯曲影响：涂胶不均、压缩不均、胶合强度不均、板材易变形、成板厚度差异大指标：实际平均厚与名义厚的差值、 单板各处厚度差值） 背面裂隙 （原因：反向弯曲、超前裂隙影响：胶合强度指

24、标： 裂缝形状及各种形状百分比， 最大最小高度，平均裂缝度，每 cm 长上平均条数）表面粗糙度（原因：撕裂、温度过高或刀刃钝影响：胶合强度，耗胶量增大指标：轮廓算术平均偏差，不平度十点高度，最大高度）横纹抗拉强度：与裂隙相关。质量影响因素：工艺条件；旋切机精度及切削被加工物系统的刚性；机床磨损及保养。出板率：减小厚度偏差，提高有用体积。措施：降低木芯 D；合理挑选单板及窄长单板。 干燥：目的：便于贮存运输，满足干热法工艺要求，保证产量和质量。终 MC ：PF5 15%，UF812%（表 1012%，芯 816%）特点：单板厚度小，水分扩散路径短单板木材结构疏松， 水分移动阻力小水分内扩 v 与

25、表面蒸发 v 差异小变形开裂相对较缓。设备：传热方式分（对流式、接触式、联合式） ，传送方式分（网带、辊筒）。干燥段加热单板蒸发水分， 冷却段消除单板内应力使其平整， 温度梯度蒸发部分水分。干燥质量评定 ：干缩（宽弦向，厚径向）变形（原因：干缩率不一致，单板边缘中心差别措施：逐张干燥时前后板边重叠 12cm；带状干燥边部 6mm 宽喷水；遍布贴上加强胶带，提高横纹强度。 ） MC 及其分布（干燥机各处介质状态差异，单板心边材初 MC 差异。在线 MC 测定及监控或堆放后使用）色变及内含物（防止异常色变的炭化，防止内含物外析到表面）剪切：先剪后干需要二次剪切，湿剪时暂保留边部 1.0mm 内缺陷

26、。先干后剪以补代拼，尽可能不进行二次剪切。设备：人工剪板机， 机械传动剪板机， 气动剪板机。 分选：目的：合理利用单板，提高木材利用率； 避免高质量背裂低质量面裂造成浪费， 降低等级；分出需要进行进一步不同加工的单板。 修补：修理小裂缝：中板不影响胶合不处理，面板叠层离缝，正面贴胶带纸挖补：去除标准不允许缺陷，贴上补片，人工机械。拼接：接长：斜接指接。胶拼：纵拼横拼。纵横向纸带式胶拼机，纵横向无带式，热熔性树脂横拼机。胶合：调胶：在树脂中加入固化剂或其他添加剂调制成胶的过程。 UF 室内用，固化剂 NH4Cl 延缓剂六次甲基四胺、氨水。 PF 室外用，仅冷压加，苯磺酸施胶干法：胶膜纸（热固性

27、PF 胶膜夹在单板中间），粉状胶（喷粉装置或抛撒辊将粉状树脂均匀散落在单板表面） 。液体：淋胶、挤胶、喷胶、辊筒涂胶法。施胶量： g/m2，过大胶层厚，收缩应力大性能低成本高；过小难以形成连续均匀胶层。 UF6065%固含量 220340g/m2，PF4548%固含量 200320g/m2。组坯：把涂胶后的单板和未涂胶的单板按层数和结构要求组成板坯的过程。 原则：对称、奇数层、层厚。陈化目的：降低水分，提高粘度聚合度，避免胶液挤出造成缺胶透胶。预压：热压前在冷压机中短期加压，使单板基本粘合成一整体。目的：板坯厚减小，降低开档和热压周期，提高生产率；整体防止芯板错位歪斜，保证质量。周期式冷压机成

28、摞加压，压力： 11.2MPa 时间： 1020min。热压：作用：固化塑化汽化，胶流展再分布。 UF105 120， PF130150。压力：作用：使木材 胶层 木材接触紧密，实现要求的压缩率。考虑因素：板- 9精选文库用途结构密度，树种，胶使用性能，温度，MC 。普通板 0.81.5MPa 航空胶合2板 20 25MPa。表压力 =（单位压力 4 板面积） /（d ）。热压曲线：板坯能mk承受压力随时间变化的曲线。 T1 装板时间无压力 T2 开始闭合到完全闭合， P=0 取决于压机 T3 升压 P 从 0 到最大 T4 保压 P 最大 T5 降压 P 从最大到 0T6 张开 T7 卸板

29、T17 热压周期 T25 热压时间（板坯压力达到最大 卸压开始 多段连续， UF0.50.7min/mm 板厚 PF1.0 1.2min/mm 板厚）。裁边：目的：裁去疏松的边部，使长宽达到规定的要求。要求：四角呈直角，边部平直，保边部质量。余量： 2530mm/边，设备：纵横裁边锯，圆锯。表面加工 ：目的：提高板材表面质量，弥补缺陷，为二次加工准备。方法：表面修补（可修复缺陷），刮光（木材损失大），砂光（降低厚度公差， 提高表面质量）。常见缺陷 ：胶合强度低（胶质量、胶合工艺、单板陈化、涂胶工艺）鼓泡、局部开胶（胶合工艺、单板 MC 、涂胶空白点单板污染和夹杂物）翘曲（内应力、表背板 MC 一致、单板搭配）透胶（胶液稀、胶量过大、背面裂隙深、单板 MC 大、陈化时间和压力过大）边角开胶芯层叠层离缝表板砂透。特种胶合板 ：特殊结构胶合板（ LVL 、夹芯结构：细木工板、复合胶合板） ，表