热压工艺对刨花板质量的影响精编版.docx
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热压工艺对刨花板质量的影响精编版
MQSsystemofficeroom【MQS16H-TTMS2A-MQSS8Q8-MQSH16898】
热压工艺对刨花板质量的影响精编版
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
Effectofhot-pressingprocessonthequalityofparticleboard
Abstract
Intheproductionofparticleboard,hotpressisthemostimportantcrucialprocess.,yieldrateandproductionefficiencyofparticleboard.
Keywords：
hotpresses;process;particleboard;mechanicalperformance;quality
摘要
Abstract
1引言……………………………………………………………………………………..…1
热压工艺…………………………………………………………………………………….….1
热压工艺方法……………………………………………………………………………….….1
2热压温度的影响………………………………………………………………………..……….2
加热的作用………………….………………………………………………………...…….…2
热压时间温度曲线………………………………………………………………………...…..2
影响热量在板坯内传递速度的因素………………………………………………………..…2
3热压时间的影响…………………………………………………..…………………………..…4
影响热压时间的主要因素……………………………………………………..…………..…..4
3.1.1树种的影响…………………………………………………………………………….....…..4
3.1.2胶种的影响…………………………………………………………………………….....…..4
3.1.3热压板温度的影响…………………………………………………………………...…..…..4
3.1.4板坯含水率的影响……………………………………………………………………...…....4
3.1.5刨花板密度的影响……………………………………………………………………...…....4
3.1.6固化剂的影响………………………………………………………………………..…...…..5
3.1.7闭合时间的影响……………………………………………………………………..…...…..5
确定热压时间的标准…………………………………………………………………..…..…..5
确定热压时间的方法…………………………………………………………………........…..5
3.3.1热压时间步骤………………………………………………………………………..…...…..5
3.3.2常用的方法………………………………………………………………………..….......…..5
缩短热压时间的方法……………………………………………………………….……...…..5
4热压压力的影响……………………………………………………………………………..…..6
热压压力的作用………………………………………………………………………...….…..6
热压压力的确定………………………………………………………………………….….....6
影响热压压力确定的因素…………………………………………………………..…….…...6
4.3.1树种……………………………………………………………………………………….......6
4.3.2板坯含水率……………………………………………………………………………..….....6
4.3.3施胶量…………………………………………………………………………………....…...6
4.3.4刨花板密度…………………………………………………………………………….....…..6
4.3.5刨花板厚度…………………………………………………………………………..…..…...6
4.3.6热压板温度……………………………………………………………………………….......6
4.3.7闭合速度………………………………………………………………………………..….....7
5热压时影响刨花板性能的因素…………………………………………………………………8
垂直于板面的密度分布曲线及其与板性能的关系………………………………………..…8
热压温度与板性能的关系………………………………………………………………....…..8
热压时间对板性能的影响………………………………………………………………....…..8
板坯含水率对板性能的影响…………………………………………………………….…....8
闭合速度与板性能的影响…………………………………………………………….…...…..8
最大压强对板性能的影响……………………………………………………………………..9
6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
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。
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
2热压温度的影响
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缩短热压时间，提高产量的有效措施。
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。
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。
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/㎜2
N/㎜2
平面抗拉强度
N/㎜2
0
100
150
200
300
400
*
*
*
（6）刨花板密度：
为密度-0.80gcm3四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
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）20
0
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。
3.1.4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。
确定热压时间的标准
（1）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
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。
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。
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。
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
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。
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：
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。
0
0150秒
图4-1闭合时间与最大压强的关系
5热压时影响刨花板性能的因素
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。
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。
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。
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。
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（10～20㎜）
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
最大压强对板性能的影响
（1）对板厚度影响，当压强小到低于时，压板达不到厚度规而使板厚度增加；只有当压强高于～时，厚度才能达到预定厚度。
（2）对板密度的影响，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。
树种
山
毛
榉
松
木
最大压强，Mpa
1．0
1．5
2．0
3．0
1．0
1．5
2．0
3．0
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/MPa
平面抗拉强度/MPa
表面结合强度/MPa
22．9
0．70
0．54
0．63
20．2
0．58
0．87
20．8
0．77
0．61
0．69
23．2
0．75
1．13
20．4
0．80
0．58
0．70
25．4
0．78
1．17
20．1
0．87
0．58
0．71
28．8
0．80
1．29
22．4
0．74
0．52
0．64
27．0
0．69
9．6
20．6
0．82
0．55
0．67
31．4
0．77
1．01
20．3
0．90
0．53
0．69
34．0．
0．80
1．03
20．1
0．94
0．55
0．71
34．5
0．78
0．99
表5-2最大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10min，板公称厚长为20㎜，公称密度为0.70g/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
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附录
1刨花板板面上单位面积压力的计算方法
（1）单位压力的计算：
Q=P表·A·n/S
式中：
Q——单位面积的压力，MPa；
P表——压力表读数，MPa；
A——柱塞面积，cm2；
n——柱塞数，个；
S——未锯边刨花板总面积cm2。
（2）表压，当已知刨花板尺寸和单位面积所需最高压力时，可以计算出表压P表。
P表=Q·S/A·n
2每毫米板厚的热压时间
胶种
热压时间，min/mm（板厚）
180℃
220℃
脲醛树脂胶
～
～
致谢
在本论文即将完成之际，谨此向我的导师程瑞香教授致以衷心的感谢和崇高的敬意！
本论文的工作是在程教授的悉心指导下完成的。
程老师为人随和热情，治学严谨细心，在论文的写作和措辞等方面她对我的要求十分严格，从选题、定题开始，一直到最后论文的反复修改、润色，程老师始终认真负责地给予我深刻而细致地指导，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励，正是程老师的无私帮助与热忱鼓励，我的毕业论文才能够得以顺利完成。
同时真诚感谢吉林森林工业股份有限公司和东北林业大学成教学院的各位领导，在我攻读木材科学与工程本科学业的两年半的时间里，他们不仅在学习上给我提高了一次深造的机会，为我创造了优越的科研和学习环境，使我得以在木材科学与工程领域中自由翱翔，而且在生活上给予了周到的照顾，在此表示深深的感谢。
指导教师评语:
指导教师签名：
评阅人评语或论文答辩委员会意见:
答辩委员会、评阅人（签名）：
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