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设计书111
年产10万立方米定向刨花板车间工艺设计
学院：
材料科学与艺术设计学院
专业：
木结构建筑
姓名：
学号：
指导教师：
职称：
教授
设计完成日期：
二零一四年六月
目录
1、定向刨花板的发展历程及趋势2
2、设计思想7
3、设计特点8
4、工艺流程9
5、工艺流程各工段说明11
6、确定车间生产能力选择热压机13
7、原辅材料计算14
8、车间设备一览表：
20
9、致谢：
24
参考文献：
25
设计任务书
题目：
年产10万m³立方米定向刨花板车间设计定向刨花板幅面：
1220×2440mm定向刨花板厚度：
6～25mm（计算厚度16mm）定向刨花板结构：
三层结构（渐变结构）
密度：
0.6～0.75（计算密度750kg/m3）
定向刨花板含水率：
8％
定向刨花板各层厚度百分比：
表层40％芯层60％
使用胶种：
脲醛树脂，固体含量60％
树种：
松木
原料种类：
小径木
工作制度：
三班每班8小时（每天有效工作时间22～22.5小时）
年有效工作日：
280天
设计要求：
1、设计说明书一份
2、车间工艺流程图一张
3、车间平面布置图一张
一：
定向刨花板的发展历程及趋势
刨花板（Particleboard）生产始于19世纪后期，
曾称碎料板、粒子板、微粒板（Chipboard、ParticleBoardo刨花板问世之后，近100年内发表的专利多数都使用“人造板”这一名称，定名为“刨花板”的历史则不久。
ISO820—1975《刨花板定义和分类》中规定；刨花板是利用施加胶料和辅料或未施加胶料和辅料的木材或非木材植物制成的刨花材料（如木材刨花、亚麻屑、甘蔗渣等）压制成的板材。
我国GB／T4897．1—2003《刨花板第1部分：
对所有板型的共同要求》的定义：
“由木材碎料（木刨花、锯末或类似材料）或非木材植物碎料（亚麻屑、甘蔗渣、麦秸、稻草或类似材料）与胶黏剂一起热压而成的板材”统一称为刨花板。
1887年德国用锯屑加血胶制成板材，这是刨花板
生产的开始。
1889年德国用木工刨花制成刨花板获得第一个专利，早期的专利有德国专利DRP967328，Fahrni；美国专利USP796545，Watson（1901）；法国专利679708，Samsonow（1929）；USP2007585，Satow（1930）；捷克斯洛伐克专利CS56350，Pfohl（1936）；USP203341，Carson（1936）；瑞士专利193139，PfoLl（1937）；DRP692159，Pfohl（1940）；CSP67763，脚勰（1940o20世纪初，合成树脂胶黏剂的出现，为刨花板工业发展提供了条件。
1935年，法国用废单板制成长条刨花，在铺装成型中使各层刨花垂直相交排列组成板坯，是刨花板中定向技术的先导。
1936年，捷克就有了第一家生产刨花板的工厂。
1936—1937年，Pfohl建议采用薄的菱形木片或小棒木料制造单层和3层结构用于家具制造的刨花板，目的是为了采用低固含量的胶黏剂。
这个时期，由于人们在刨花板生产中存在以下7个方面的问题，所以没有获得成功。
1）对碎料、刨花和木片的生产还没有正确的概念，锯屑一般不适用；
2）不知道制造刨花板合适的胶种及必要的用量；
3）不知道正确的热压周期；
4）由于消费者已习惯于使用木材和胶合板，不愿使用刨花板；
5）缺乏刨花板生产的专业设备，如削片机、干燥机、拌胶机、铺装机、板坯预压机、单层和多层热压机、挤压机等；
6）没有刨花板的检验规程，对力学性能指标估计不足，吸湿性超过了估计值，对表面加工处理和胶合缺乏经验；
7）对板材的握螺钉力的了解或估计过低。
1937年，瑞士提出3层刨花结构的制造工艺。
1941年，德国由于木材缺乏，在不来梅州建立了第一个具有一定规模、装备齐全的刨花板工厂。
原料是干燥过的云杉锯屑，施以8％～10％酚醛树脂胶，热压工艺为压力8—10MPa、温度160℃，生产幅面为3000mmx2000rllln、厚度范围为4～25nllTl的板材。
由于压力、
温度高以及刨花粒度小，因此生产的板材密度高达0．9～1．19Ccm，。
该厂在第二次世界大战期间被空袭炸毁，虽未重建，却为刨花板工业的发展完成了其技术准备。
1942年，德国胶合板工厂股份公司的Roos和他的合作者在德国的维登布吕克建立了一家刨花板厂。
原料为山毛榉单板加工剩余物，用翼状粉碎机粉碎成粗刨花，然后拌以8％一10％（以干重计）的脲醛树脂，采用箱式成型，利用液压控制的多层热压机压成刨花板材，厚度12mm，密度0．7一o-8加m3，使用的压力为6～10MPa，这种板子用于家具生产和装修。
1942—1943ff-德,国建立了几家小刨花板厂，1943年的产量约1万t。
其中有两家公
司曾试图以锯屑为主要原料生产薄型刨花板，试验虽未成功，却促进了刨花板技术上的发展。
1943年Fahmi在德国技术科学杂志上撰文叙述刨花板制造的情况，对刨花板工业的发展起到了巨大的促进作用。
Fahrni说明了与板材结构有关的胶黏剂用量、产品的密度和应用领域等隋况。
他制成的强度高而密度低的3层结构刨花板，密度0．6g／cm3，由于“集肤效应”（Skineffect）的作用，使得表层厚度仅为1—1．5toni，但其密度、强度均较高。
这种方法称作诺沃潘工艺（Novopanprocess）。
1944年，瑞士在上述基础上建立了第一家小型刨花
板工厂，由于Fahrni为刨花板生产研制了许多专用设备，所以该厂的生产规模很快就扩大了。
1945年，美国引进了欧洲刨花板生产技术，在东部建成了第一套年产3530m3的碎料板工厂。
利用木材加工剩余物生产碎料板，不久，不仅利用加工剩余物，还使用原木为原料生产碎料板。
1946年，在人们还没有以科学的态度对待刨花板制造的基本问题时，Klauditz于西德不伦瑞克的研究所与Winter密切合作，开始研究刨花的形态、尺寸、树种、板材密度对刨花板质量和强度的影响，认识到了刨花的长、宽、厚之间的关系，它们不仅决定了板材内表面
积的胶合作用，而且还决定了板材强度和制造的经济性，刨花厚度对刨花板密度和静曲强度的影响很大。
1947年，在比利时首次生产了亚麻秆板。
1948—1949年期间，西德的OttoKreibaum发明了刨花板连续挤压式成型方法。
几年后，在美国发展了类
似的立式挤压成型工艺，称作奇普克拉夫系统（Chipcraftsystem），同时也发展了卧式挤压成型工艺，称莱恩伍德法（tanewoodprocesso以奥卡尔（Okal）为代表的挤压工艺，其主要特点是1）司’以用几乎所有木材加工剩余物或植物废料制造出优质高密度的板材，而且胶耗较低。
2）设备和工艺相对比较简单，因此成本较低。
3）可以制造不同形状的刨花板，例如空心刨花板。
1947一1951年Steiner,Interwood有限公司，1948年Herdeysen．，Himmelheber，1947--1962年Trianger和Behr公司都分别研究过刨花形状和尺寸对刨花板制造和板材
性能的影响。
1949年，Himmelheber和他的合作者建立了第一个
日产20t左右当时的现代化刨花板工厂，这就是后来的Trianger木材加工有限公司。
1949一1953年期间，比利时、法国、英国、意大利、日本、荷兰、奥地利和捷克斯洛伐克等国家都注意到了刨花板的生产。
由英国Airscrew公司和Jigwood有限公司
开发了以刨花为主的单层刨花板。
最有意义的是英国开发了巴特列夫（Bartrev）连续热压工艺，但最初的巴特列夫压机（Bartrevpress）既笨重又昂贵，只有少数工厂采用。
尽管如此，它起到了积极的推动作用，后来才在此基础上发明了结构比较简单的连续式热压机。
1950一1951年，Fahmi在已经取得经验的基础上，建立了日产100m，的完全机械化的刨花板工厂。
1954--1956年，我国北京木材厂采用大豆蛋白作为胶黏剂，完成我国首次平压刨花板生产试验。
1955年，美国威廉康星州首府麦迪逊林产品研究所和北卡罗莱纳州的首府罗利的北卡罗莱纳州森林工程学院制订了关于刨花板的研究方案。
1956年以后15年刨花板发展的特点是：
1）扩大和深化了刨花板制造的科学原理；2）生产方法实现了机械化和自动化；3）改进并提高了刨花板的质量；4）刨花板在家具制造、室内装修以及室外的应用范围得到了进一步的扩大。
1957年，德国比松（Bison）公司制造出了半自动化的单层大幅面的刨花板压机。
1958年，北京市木材厂自行设计建成我国第一套半土半洋的年产5000m3平压刨花板生产线。
1958年，我国从瑞士引进l条年产5000m3卧式挤压法刨花板生产线，安装在北京光华木材厂。
同年又从西德引进2条年产1万m，立式挤压法刨花板生产线（各配2台挤压机），上海人造板厂和四川成都木材综合加工厂各装l条。
其中北京光华木材厂的设备已报废，成都木材综合加工厂的设备火烧后为上海人造板厂收购。
这2条立式挤压法生产线在上海人造板厂闲置多年，后因市政建设上海人造板厂搬迁，其设备为江苏凯旋木业公司收购。
凯旋木业修复3台挤压机，现有2台在运行，年产空芯刨花板1万余m，。
1970年，德国门德（Mende）公司采用了贝尔斯托夫（Berstorff>公司在橡胶行业中的连续式硫化机作为刨花板连续辊压式压机生产刨花板，并取得成功，故称门德法压机。
当时德国的比松（Bison）公司作为工程公司，负责了整个项目的实施，此后比松公司也推出了门德压机生产线；时至今日德国比诺斯（Binos）公司仍在推广门德压机。
1975年，西德的刨花板单线生产能力已达600—800mVd，并向1000m3／d刨花板的方向发展。
西德真正的刨花板工业开始于1948年，1952年单线日生产能力约10t，1958年约40t，1968年约110t，1969年约150．170m3／d。
到1975年日产200m3的小厂已经很少见了。
1977年，西德库斯特（Kfiesters）公司开发制造出连续平压热压机，注册商标为“KfiestersPress”。
该28中目人造扳2000／7公司制造的第一台连续平压热压机日产刨花板400m，，一直在比利时的一家工厂生产。
1970--1985年间，我国轻工业部建设了100余条小型刨花板生产线，后来先后关停；林业部在其后期建设了14条刨花板生产线，经过改造后的生产线可以达产。
综上所述，刨花板生产的发展与刨花板机械制造业的发展是密切相关的。
刨花板热压机是刨花板成套设备中的主机，刨花板热压机可以分为两大类，即连续式压机与周期式压机。
连续式压机又分为连续平压、连续辊压和连续挤压3种形式；周期式压机则有单层压机和多
层压机之分。
从刨花板热压机的发展看刨花板的发展历程与趋势，基本上是经历了多层热压机——单层热压机——连续热压机这样一个过程。
单层热压机比多层热压机具有众所周知的一些优点，但是单层热压机产能的提高受到限制，不论单层或多层热压机都有向大幅面发展的趋势，而连续平压热压机除具备单层热压机的全部优点之外，还有它独到的便于建设大规模生产线的优势。
3种热压机会因产能规模和产品品质要求不同而同时存在，并且由于特殊需求，连续辊压和连续挤压式刨花板生产线及其产品也将占有一定的市场份额。
在上面的叙述中，始终是按照热压机的更新换代来阐述刨花板的发展过程，而影响刨花板结构和质量的还有铺装机、调供胶系统、备料系统，将在以后篇章中叙述。
我们不难看出，刨花板的发展从设备角度看，是向着稳定产品质量的规模化、自动化甚至是智能化的方向发展；从人们对刨花板的认知和追求层面上来看，首先是产品质量稳定，要求力学性能指标稳定、甲醛
释放量越来越低，甚至是“零”甲醛释放；具备阻燃或耐燃、防潮或防水、防霉等复合功能型的刨花板乃是今后的发展方向。
世界人口的迅速增长和经济的快速发展,带动了木材制品需求的日益增长,也使森林资源面临巨大的压力。
实现森林资源的可持续经营,更加高效地利用有限的森林资源,已为国际社会共同关注。
作为工程人造板,定向结构刨花板（OSB）自1964年在加拿大问世,在过去的25年中得到了广泛地应用,且产量持续稳定增长。
1.北美在20世纪80—90年代中期、欧洲在90年代末期,先后出现OSB产能的急速增长。
OSB的生产、应用与等级规范。
1.1 OSB的生产过程小径原木剥皮→截断→刨片（条状薄片刨花:
长75～150mm、宽5～30mm、厚0.3～0.5mm;或大片刨花）→干燥（鼓式旋转干燥机）→筛分→涂胶（F、MUF或MDI类耐水树脂,石蜡防水剂）→铺装（表层多为长刨花,刨花长度与板材纵向平行;芯层常用细小刨花,既可随机铺装,也可垂直板的纵向以3层或5层结构交叉铺装）→截齐→热压（板厚6～25mm,板密度600～680kg/m3）→裁边（1220mm×2440mm;2440mm×7320mm或其他尺寸规格）。
2.OSB的用途及等级规范随着刨片、剥皮设备、干燥技术、连续式压机以及拌胶系统等工艺技术的不断改进,OSB的可用原料范围亦不断扩大,纸浆材、劣质材、加工剩余物,甚至树冠都可用于OSB的生产。
由于其制造成本仅为结构胶合板的一半,自1992年被证明可与针叶树材胶合板媲美后,OSB开始与其竞争,并迅速扩大市场份额,在许多场合替代结构胶合板用于承重用途,如墙面板面板、屋顶盖板、楼面板等;又可替代细木工板,用于装饰装修和地板衬板等用途。
随着研究与开发的深入,OSB在混凝土模板、建筑绝缘板、工字梁、木龙骨、包装材料、托盘、家具框架、搁板和镶板等许多领域得到应用。
3.北美OSB制品的主要用途为:
民用建筑占65%,非民用建筑占6%,建筑翻修和再装修占24%,工业用途4%,出口1%。
1999年OSB的消费量首次超过胶合板,占结构板材消费量的52%,到2009年OSB有望占据65%的建筑板材市场份额。
由于95%的OSB用于建筑行业,OSB的质量指标必须满足建筑规范的要求,即所有用于墙面板、屋顶盖板和楼面板的OSB产品,都应符合美国木材工程协会标准S2292建筑结构板材性能标准和加拿大CSA2O325.0292建筑覆板性能标准的要求。
对其干、湿状的承载性能、线性与吸水厚度膨胀、尺寸稳定性、抗弯强度、MOE、MOR、IB和握钉力等都有严格规定。
另外,用于建筑的OSB板还必须接受第三方,如AA（TheEngineeredWoodAssociation）,TECO（TimberEngineeringComany）或SI（rofessionalServiceIndustries,Inc.）等独立检测机构的鉴定,确定板材的最终用途等级。
4.欧洲OSB的主要用途:
建筑业占75%,包装业20%、装修和家具制造5%。
OSB的质量检验执行欧洲标准EN300。
该标准根据OSB的应用场合划分为:
1级:
一般用途。
如干燥条件下的室内装修和家具用材;2级:
干燥条件下的承重构件;3级:
潮湿条件下的一般承重构件;4级:
潮湿环境中承重的高等级规格板。
抗弯强度、MOE、MOR、IB和吸水厚度膨胀等为必测项目。
5.OSB产品的全球市场由于OSB的优异性能和相对低廉的成本,其应用一直蓬勃发展。
1994年以来,北美市场的巨大需求和欧洲工厂的大量建成,使全球OSB的产量迅猛增长。
截至到2004年底,全球开工的OSB厂77家,其中美国40家,加拿大24家,欧洲和南美洲分别有11和2家,预计到2007年可达85家以上。
2004年全球OSB的产能为2727万m3,10年里增长3倍,预计到2008年可达3652万m3。
从生产规模看,1990年世界OSB厂的年平均生产能力为27万m3,现已超过70万m3。
欧洲地区，欧洲的OSB生产起步较晚,始于80年代末,但近10年来产量增加迅速。
到2003年已有工厂11家,总产能310万m3,实际产量270～300万m3,还有3家新厂即将建成。
近10年欧洲OSB的实际产量增长情况。
与上一年相比,2003年的OSB产量增长了14%超过了北美地区的增幅,且这一趋势还将保持一段时间,到2005年末可望突破300万m3。
虽然目前欧洲的OSB市场还相对很小,仅占世界总消费量的10%,但是随着新的房屋建设标准的出台,将允许OSB更多地应用于建筑行业,扩大其市场份额。
第1座OSB厂建于2001年,现仅有2座工厂。
2003年的总产能约为50万m3,2004年的实际产量约40万m3,巴西占73%,其余在智利。
产品基本上出口美国,占美国从加拿大以外地区进口量的40%。
估计到2008年出口量将翻一番。
日本的建筑也消耗较大量的OSB产品。
2003年进口量约25万m3,价值4700万美元。
有迹象显示,OSB的下一个增长点将在亚太地区,2010年亚洲市场的消费量预计可达150万m3。
OSB的进出口贸易，OSB的贸易主要集中在北美地区,美国5年中进口量增长了36%,而出口量极小,已成为全球OSB市场的纯进口国,其中95%来自加拿大,其余是欧洲和南美。
北美OSB出口到欧洲的数量极为有限,主要是产品标准不同。
欧洲2004年出口总量几乎是1999年的2倍,美国和亚洲是其主要出口市场。
中国OSB的现状与应用前景，OSB的发展进程与现状中国正式的OSB研究始于1978年,曾列入国家“八五”科技攻关项目,南京林业大学还成立了定向结构板工程研究中心,对OSB进行了比较系统的研究。
1991年首条引进的OSB生产线在南京落成;1995年首条国产OSB生产线在福建建瓯建成;同年获专利,取得了自主知识产权。
依据国产化技术,先后建造了3条OSB生产线。
1998年开始起草OSB的行业标准（LY/T158022000）,并于2001年开始正式颁布实施。
虽然OSB的工艺理论研究取得了一定成就,但其工业化生产一直没有得到很好推广。
截至到2000年共有6条OSB生产线,生产规模仅0.8万～1.6万m3/a,总设计能力不足8万m3/a。
由于产品质量、成本等诸多因素的影响,OSB企业陷入了销售困难、生产停顿、举步维艰的被动局面。
实际产量不足3万m3/a,基本处于停产、转产或断续生产的状态,2001年的实际产量仅1.04万m3。
近几年尚无新的OSB生产线建立。
造成我国OSB发展速度缓慢、市场开拓困难的主要原因主要有:
1）作为一种新板种,除工艺研究外,尚缺乏系统的应用研究;2）2004年以前的建筑规范标准不适用,使OSB在建筑领域的应用缺乏依据,无法打开建筑业这一巨大的主力消费市场;3）国产设备与制造工艺尚不成熟,生产规模、产品质量、制造成本及销售价格缺乏市场竞争力;4）未能准确把握这一新型材料的市场定位,从产品性能、使用寿命、资源、成本等方面积极引导市场消费,让用户认识和接受这一性价比优良的新板种。
OSB在中国的发展前景在中国,经济的快速发展对资源产生巨大的压力,迫使企业必须用可持续经营的发展观,从提高资源利用效率、降低成本等方面,重新审视和制定经营战略,以适应国际化竞争的需要。
特别是资源结构的变化,导致木材加工的产品结构亦必须随之变化,发展OSB等非单板型的结构板材,将成为今后中国人造板和新型建材发展的主要方向之一。
多种松、杨人工林小径材、间伐材均是生产OSB的理想原料,价格适中,资源丰富,可满足规模生产（不低于10万m3/a）的需要,木材利用率可提高到90%。
另外,随着制造工艺的进步以及新材种的开发,OSB生产对原料的适应性也更加宽泛,甚至可用农作物秸秆制造OSB（OSSB）,其主要技术指标完全可以达到木质OSB的标准要求。
由于我国的OSB产品经历了漫长的起步阶段，产品质量鱼龙混杂，那些低档的所谓OSB把初次尝试的终端消费者引入认知误区，终端消费者对OSB的认知停留在粗糙、低档的层面进而对OSB产生排斥心理，不愿意对以后进入市场的各种性能指标均优异的OSB再次尝试。
许多定向刨花板生产厂家缺乏市场化的运作知识和能力，不能从战略的高度去开发市场、运作市场，促销宣传的方式不当、投入不足。
个别生产厂家及商家脱离实际随意为OSB命名，对“刨花板”的实质内涵遮遮掩掩，取了些好听华丽但却完全脱离了OSB品类范畴的名字，造成顾客对产品的识别障碍，网络宣传不够等，目前已能中国木业信息网产品大全搜索到的OSB定向刨花板为104家，从而失去了许多成交的机会。
不重视销售队伍的培养建设，业务员入职门槛低，工资低，一旦掌握了销售的技能迅速跳槽。
不注重渠道建设，不能从专业的角度培训经销商。
缺乏具有专业知识的OSB营销队伍，不能把OSB的优异性能传播出去，促销宣传不能人性化，多照搬生涩的专业术语，如弹性模量、静曲强度等专业性极强的表述方式，使顾客很难理解。
在欧美由于人工费较高，而胶合板、细木工板等都属于劳动密集型产品，这类产品的生产成本比机械化、规模化生产的OSB的成本高得多，所以OSB一经面世就以较大的价格优势在众多领域脱颖而出，迅速取代胶合板和细木工板。
而在我国，人工成本普遍较低，胶合板和细木工板的设备投入相比OSB生产线设备少得多，所以成本要比OSB低得多，OSB在价格上没有优势，客观上也造成OSB市场面窄，推广困难。
我国OSB市场格局目前还是以北新建材的进口OSB系列为主导，北新称之为欧松板。
国内厂家生产的OSB在建材市场比较少见，大多凭借低价策略直接进入终端客户。
各级城市对OSB的认知度都很低，一线城市能够知道OSB这个板种的商家不到20%，而二三线城市仅有10%能够知道有OSB这一板种，反映出了生产与市场营销的严重脱节。
目前中国每年进口的OSB超过15万m3,主要来自欧洲和加拿大,用于室内的隔墙、搁板、包装领域及少量家具生产。
随着欧洲OSB价格回落及汇率下调,其在中国的销量将继续增长。
OSB在中国多个领域存在巨大的市场潜力和机遇。
1）建筑板材 OSB最强劲的消费领域是作为建材,建设部已出台相关的低层钢木结构房屋的规范和验收标准,为OSB的应用提供了巨大的市场机遇,如可用作室内墙板、外墙板、地板;活动房用板;屋顶板（包括住宅“平改坡”工程）;木结构和钢木结构房屋的屋顶板、墙板和地板衬板;混凝土模板。
此外,日、韩等周边国家习惯居住于木结构房屋,而亚洲目前尚无一条成规模的生产线,所用的OSB需靠进口,为中国OSB打入周边国家的建材市场提供契机。
2）包装材料 为了防止病虫害通过包装材料进入本国,美、欧、日本等国对进口产品的木质包装均实行严格的检疫。
而OSB在生产中经过高温干燥和高温热压,作为包装箱、托盘等,是国际公认的通用免检包装材料,可以直接通关出口;且OSB包装材料的强度、防水性能远优于实木板材。
中国也将OSB列为政府鼓励采用和推广的新型包装材料之一。
对于贴覆树脂胶膜纸或与竹刨切单板复合、提高了表面耐磨性的OSB,可用于制造集装箱底板。
3）装修与家具用材 OSB的各项物理力学性能远优于普通刨花板,接近、甚至超过胶合板,具有强度均匀、尺寸稳定好、且只有良好的锯、刨、钻、钉等加工性能,是结构胶合板的理想替代品,而其平均售价只相当于同等性能胶合板的一半,在许多应用领域有显著的竞争优势。
OSB优异的尺寸稳定性和高性价比,确定了其在室内装修和家具制造业的地位。
中国人口众多,每年大量的新建房屋竣工及旧房改造,决定了OSB在家具制造和室内装修方面拥有巨大的市场。
专家分析,有别于西方国家和地区,OSB在中国大范围推广应用的切入点将是在室内装修和家具制造领域,可以根据用途不同,生产不同等级的OSB产品。
在住宅室内装修中用作搁板、地板衬板、楼梯板、门材等;在家具生产中,作为橱柜侧板、承重搁板、桌椅面板等
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