整理2人造板原料.docx

1、整理2人造板原料2原 料本章重点内容： 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则 不同原料的贮存方法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。了解木材的基本性质，对木材的加工和利用有重要意义。（1） 木材的物理性质木材的物理性质指不改变木材的化学成分，也无外界机械力的作用，就能了解的性质，包括密度、水分与胀缩、电学、热学和声学等性质。前二者与木材的一般加工利用有密切的关系。A. 密度 定义密度：单位体积

2、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/cm3。木材密度受含水率的影响较大，根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/生材体积气干密度g =气干材重量/气干材体积绝干密度o =绝干材重量/绝干材体积通常用气十密度和基本密度。 影响木材

3、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1 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，有可能使木材的绝对含水率超过100%。自由水的增加或减少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、保存性和燃烧性等。2 吸着水：存在于细胞壁中，直接影

4、响木材的胀缩与强度。3 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减少即为自由水的变化。当木材含水率小于纤维饱和点时，木材中水分的增加与减少即为吸着水的变化。 木材的胀缩纵向收缩率：0.1%径向收缩率：37%弦向收缩率：614%（1） （2） 木材的力学性质A. 木材力学性质强度：木材抵抗外部机械力作用（包括拉伸、压缩、剪切

5、、弯曲等）的能力。各向异性：在纵向、径向和弦向上木材的强度各不相同。A. 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） 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温带针叶材温带阔叶材纤维素422%452%半纤维素272%305%木素283%204%抽提物32%53%1 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2 同一株树中，纤维素：树干大于枝桠；抽提物：树干小于枝桠3 树皮中纤维素、

6、半纤维素含量少，抽提物含量高，木素含量变化大B主要组分的结构与性质1 纤维素 分子结构：纤维素是不溶于水的简单聚糖。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，天然状态下大于10000。大分子微纤丝（结晶区，非结晶区）原纤维纤维木材 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

7、，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，纤维素几乎丧失强度。 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、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，还原能力增加，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

8、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密切关系。半纤维素（戊聚糖）指除纤维素以外的所有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1 半纤维素聚合度低，强度低；2 半纤维素为无定型物质，含有大量游离-OH，易吸湿。其含量过高，影

9、响人造板的尺寸稳定性。3 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、热作用工序都会出现程度不同的半纤维素反应。木素木素在植物纤维中与半纤维素共同构成结构壳物质，存在于胞间层与细胞壁上微纤维之间。 分子结构木素是一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，分离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，无定型结构决定其无固定熔点。熔点随树种、含水率变化。通

10、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，特别是纤维板生产中它是纤维分离和重新组合的重要条件之一。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，使木素降解活化，在热的继续作用下，又重新缩合。木质原料经蒸煮，大于110度则降解，开始软化，达到130度时，木素缩合开始，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，起保护作用。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

11、提出来物质的总称（所有内含物）。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=4.06.1，主要因为原料中含有醋酸、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：有一定径级的原木。 树种：制得的单板变形小，易于胶合 我国常用的胶

12、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（2） （2） 木材结构对胶合板生产的影（3） 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，组织均匀致密，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，热压时容易脱胶和鼓泡。 硬度：过高会损伤旋刀，单板易开

13、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。（4） （3） 对原料的要（5） 原木质量 对出村率有影响的缺陷：弯曲度、较大的削度、机械损伤、环裂、端裂、伤疤、空心、腐心等。 对板材质量有影响的缺陷：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。 根据胶合板规格和质量要求，将原木截断成所需要的木段，同时要根据原木的缺陷，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26cm。检尺直径按2cm进级。 人工速生林原木直径趋小。 考虑采用无卡轴旋切机以减小木芯直径（5m

14、m， 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： 原料基地提供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、端头、碎单板、锯屑） 竹材和农作物秸秆（秆类、壳类、渣类）（2） （2） 原料的选择原则 资源丰富M=KMM一年生产所需原料；M产量；K生产1M3人造板所需原料刨花板 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（比表面积），可使板材获得较高的胶合强度。（cm

15、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/cm3,速生杨树I-72=0.389 g/cm3，I-69=0.379 g/cm3，MOR=600700 kg/m2。目前，生产中多采用针阔叶材混合原料。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）；树皮中有角质物质，影响板材强度；树皮的强度与木材不同影响工艺条件。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

16、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。固化剂呈酸性，原料若呈碱性，则固化剂用量多，反之则少。 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），影响胶粘剂对木材的润湿性，不利于胶合。但能起到防水作用。2114纤维板生产木质原料（1） （1） 原料种类（2） 原料基地提供的小径级原木， 采伐剩余物（间伐剩余物、枝桠材），工剩余物（碎单板、锯屑、木芯、边角料），材和农作物秸秆（秆类、壳类、渣类）（3） （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

17、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。 纤维含量及其形态纤维含量高低是决定某种阔叶材能否用于纤维板生产的依据。杂细胞含量过高，导致纤维得率低和滤水困难，影响产品质量（针叶材的管胞占90%，阁叶材的木纤维多的灰80%。少的仅为16%。）纤维形态：一般长度大，长宽比大，细胞壁薄的纤维具有较好的交织能力。长度长宽比壁厚不同树种针阔针阔针阔同一类树种早材晚材早材晚材早材阔叶材竹材农作物秸秆 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（2） （3） 纤维形态 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

18、1mm。 纤维细胞壁腔比：除毛竹小于1外，其它均大于1。（3） （4） 化学成分 纤维素含量：竹材、棉秆、甘蔗渣和芦苇等的纤维素含量接近，一般低于木材，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RiceCorn StoverWheatBarleyOatCellulose2422342929Hemicellulose1928192014Lignin57869Silica11-53322 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：2212胶粘剂应具备的条件(1) (1)胶粘剂应具有极性

19、 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互相吸引，使胶粘剂与木材有了牢固的结合条件。(2) (2)胶粘剂应具有适当的润湿性润湿性：液体在固体表面粘附的能力。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，胶液分布不均匀等缺点。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

20、。(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。酸对木材有水解作用，严重地降低了木材的机械强度。当pH值在3.5以下时，木材的胶合强度开始下降，因此，木材胶粘剂pH值不应小于3.5。(4) (4)胶粘剂应具有适当的分子量对于热固性树脂，在胶合过程中受热作用，继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PVAC聚合度以60200为宜。2213胶粘剂的选择（1） （1） 根据

21、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，由于胶层逐渐老化也会降低胶合强度的耐久性。（2） （2） 根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、胶液的流动性、施胶设备及胶合质量。一般冷压

22、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，从液状变为凝聚状的时间。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，则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一定的压力下才能达到良好的胶合效果。个别不需要压力作用，如压敏胶。对温度的要求根据不同胶种。有些在常温下即可固化冷固化胶粘剂有些须加热至一定温度才固化热固胶粘剂有些常温和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，在一定温度下，从液状变成凝胶状时间。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，可根据不同需要选择原料的配比和适当的加工工艺，制成满足性能要求的胶粘剂。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：即以沸水作用一定时间，强度不显著降低者，如PF； 耐水