胶合板工艺流程怎么做的?
原木-截断-木段定中心及旋切-单板干燥-单干板加工-涂胶-组胚-热压-冷却-纵横截断-砂光-检验分等
胶合板
胶合板是由木段旋切成单板或由木方刨切成薄木,再用胶粘剂胶合而成的三层或多层的板状材料,通常用奇数层单板,并使相邻层单板的纤维方向互相垂直胶合而成。
胶合板是家具常用材料之一,是一种人造板。一组单板通常按相邻层木纹方向互相垂直组坯胶合而成,通常其表板和内层板对称地配置在中心层或板芯的两侧。用涂胶后的单板按木纹方向纵横交错配成的板坯,在加热或不加热的条件下压制而成。层数一般为奇数,少数也有偶数。纵横方向的物理、机械性质差异较小。常用的有三合板、五合板等。胶合板能提高木材利用率,是节约木材的一个主要途径。亦可供飞机、船舶、火车、汽车、建筑和包装箱等作用材。
通常的长宽规格是:1220×2440mm,而厚度规格则一般有:3、5、9、12、15、18mm等。主要树种有:山樟、柳按、杨木、桉木等。胶合板的主要产地:印度尼西亚和马来西亚。
把高含水率的单板在一定的条件下干燥成其终含水率符合工艺要求的连续式干燥机械。是胶合板生产中三大主机(旋切机、干燥机和热压机)之一。
类型
按向单板传热的方式,分为:①空气对流式干燥机。通过热空气对流的方式把热量传给单板,使单板干燥,如各种网带式干燥机。②接触式干燥机。热钢板与单板接触,直接把热量传给单板,使单板干燥,如热板式干燥机。③辐射式干燥机。利用微波、红外线(包括远红外线)等辐射能作热源,使单板干燥。④复合式干燥机。是上述几种方式的复合干燥,如辊筒式干燥机的传热方式就是对流—接触复合传热。
按单板的传送方式可分为辊筒式干燥机和网带式干燥机两种。辊筒式与网带式干燥机又按循环热空气是否向单板表面垂直喷射而分为辊筒式干燥机、喷气式辊筒干燥机、网带式干燥机和喷气式网带干燥机。喷气式网带干燥机因有干燥速度快,可以横向进板,采用先干后剪工艺等优点,得到广泛应用。而喷气式辊筒干燥机还有使干燥单板平整、质量好的优点,适用于厚度1.0毫米以上的零片单板干燥,成为主要的单板干燥设备之一。
结构与性能
干燥机主要由干燥段和冷却段两部分组成。干燥段用来加热单板,通过热空气循环,加速单板中水分的排出。干燥段由若干分室组成,各分室结构相同,两分室之间采用螺钉连接。干燥段越长,干燥机的效率也越高。冷却段是通过风机把室外的冷空气由吸风管吸入,横向通过冷却分室,由另一侧风机将空气经排风管排入大气中,把干燥后的单板冷却,一般由1~2个分室组成。任何一种型式的干燥机,其结构都可分为机架、传动装置、冷却段、保温壁和附属装置等部分,但不同类型的干燥机既有共性也有特殊性,如图1。
图1单板传动装置主要由电动机、减速器、无级变速器、链轮、链条等带动网带的传动辊,借助摩擦力使网带前进,或带动辊筒式干燥机的主辊筒传动,借助上下辊筒的摩擦力带动单板前进。无级变速器用于调整进板速度(即干燥时间),以适应各种单板在不同条件下进行干燥。进板速度,喷气式网带干燥机一般为2~17米/分,有高达35米/分;辊筒式干燥机速度低些。网带是用镀锌钢丝压制成型后编织而成。由于传动机构偏差和机内温度变化的影响,网带会出现跑偏,为保证网带正常运行,新型性能优良的干燥机均配有网带自动导向装置。自动导向装置由检测器和传动部分构成。检测器探测网带偏移的程度,发出指令,通过传动机构驱动纠偏辊移动,改变纠偏辊轴线方向,以保证网带正常运行,提高网带寿命。
加热装置主要包括散热器和热空气循环系统两部分。绝大多数的干燥机都是采用0.4~1兆帕饱和蒸汽作为热源的加热散热器,各加热分室散热器数量是根据干燥过程中不同阶段吸收热量的多少而适当配置。热空气的循环方式和气流速度对单板的干燥速度有很大的影响。热空气的循环方式有纵向循环和横向循环两大类。横向循环又分为热空气平行于单板表面流动和垂直于单板表面喷射两种。从两个方向向单板表面垂直喷射高速气流的横向循环,由于气流速度高(15米/秒以上),冲破了界面层,加快了单板干燥速度,因此干燥效果最为优异,为新型干燥机广泛采用。也为单板旋切—干燥—剪切—配板连续化生产创造了必要的条件。喷气式网带干燥机各加热室热空气循环见图2。循环空气中湿度图2 横向循环喷气式网带干燥机热空气循环1.电机;2.排湿管;3.离心式通风机;4.单板;5.喷气箱;6.过大时,打开排风侧(或风侧)上方排湿管的闸板,便可排出一部分湿空气。20世纪80年代新技术的发展,使得排湿管闸板的开启程度能根据测湿仪测出的湿度来自动控制,可达到节能的目的。
图2干燥机的工作层数为2~5层。喷气式网带干燥机,考虑到出板端剪切机的安装和剪裁配板操作,一般为2~3层,其他型式干燥机则为4~5层。
由3层或多层(一般为奇数)单板组合并使相邻单板的纤维方向垂直胶合而成的一种木质人造板。特殊情况下也有制成4、6层等偶数层的。胶合板由于具有幅面大、变形小、不易翘曲、横纹抗拉强度大、施工应用方便等优点,因此在建筑、家具、车厢、造船、军工、包装及其他工业部门获得了广泛应用。
简史
约在公元前3000年以前,埃及首次用手工锯切木材方法制成单板。600多年后,他们开始用单板作贴面材料来装饰宫廷家具。公元前1世纪初,罗马人已掌握单板制造技术与胶合板制造原理。1812年,法国首先发明了单板旋切机,10年后,经过改进的旋切机已在工业生产中正式使用,性能日益完善,从而促进了胶合板工业的发展。19世纪中叶,德国建成了第一家胶合板工厂,开始大批量的工业化生产。1914年以后,胶合板已成为一种商品。第二次世界大战后,世界胶合板生产发展极为迅速,设备不断更新,产品品种增多,应用范围也日益扩大,产量大幅度提高。
中国胶合板工业始于20世纪20年代初,但工厂规模很小,设备简陋。50年代扩建和新建了一批胶合板工厂。1956年前后开始合成树脂生产,促进了胶合板工业的发展。到了70年代,开始改进生产工艺,首先着眼于中板整张化技术与设备的研究,并取得了初步成效;喷气式单板干燥机也在生产中迅速得到推广应用;合板热压开始采用无热板工艺。至80年代,出现了“涂胶—配板—垫压”半连续化生产,随着合板预压工艺的应用,适应预压工艺、具有初粘性的脲醛树脂胶也得到了开发与应用。
胶合板树种
中国胶合板工业使用的树种,可分为用于旋切单板和刨切薄木两大类。①生产旋切单板的主要树种有水曲柳、椴木、黄波罗、柞木、荷木、杨木、楸木、桢楠、桦木、枫香、枫杨、丝栗、桤木、槭木、云杉、马尾松、云南松等。②生产刨切薄木的主要树种有水曲柳、黄波罗、柞木、核桃木、梓木等。此外,胶合板生产中还采用一些南洋木材和非洲木材,其中主要树种有柳安、阿必东、克隆等。
胶合板使用的胶粘剂
胶合板工业中常用的胶粘剂有蛋白质胶和合成树脂胶。也有使用少量橡胶类胶粘剂,一般制成压敏胶粘带使用。蛋白质胶中,皮骨胶用于制造修补单板用的胶纸带,其他蛋白质胶用于胶合板制造。合成树脂胶的种类很多,但用于胶合板生产的主要有脲醛树脂胶和酚醛树脂胶,中国以脲醛树脂胶应用最多。(见木材胶粘剂)
胶合板的性质
胶合板的物理力学性质可用含水率、密度、胶合强度等说明。国际标准化组织(ISO)对普通胶合板的结构、含水率、质量三方面作出规定。结构:相邻层单板的纹理应互成直角;相对于中心层互相对称。含水率:应在12~14%之间。质量:成品应用矩形直边和明显的棱角;对于每一名义厚度,单板的最少层数应遵照有关规定。
中国胶合板国家标准规定:①含水率。Ⅰ、Ⅱ类胶合板含水率6~14%;Ⅲ、Ⅳ类胶合板8~16%。②密度。胶合板的密度大于同树种的木材;胶合时的单位压力越大,则胶合板的密度也越大;木材在高温下易产生塑性变形,热压胶合比冷压胶合压缩率越大,胶合板密度也越大。③胶合强度。Ⅰ、Ⅱ类胶合板,椴木、杨木、赤杨≥0.70兆帕;水曲柳、荷木、枫香、槭木、榆木、柞木≥0.80兆帕;桦木≥1.00兆帕;马尾松、云南松、落叶松、云杉≥0.80兆帕。Ⅲ、Ⅳ类胶合板≥0.70兆帕。
如果测定胶合强度试件的平均木材破坏率超过80%时,则其胶合强度指标值可比上面规定的指标值低0.20兆帕。符合胶合强度指标值规定的试件数等于或大于有效试件总数的80%时,该批胶合板的胶合强度判为合格品。
胶合板的用途
由于胶合板具有很多优点,因此,胶合板的应用范围十分广泛。Ⅰ类胶合板主要用于航空、船舶、车厢、混凝土模板、包装以及其他要求耐水性、耐气候性好的场所;Ⅱ类胶合板主要用于车厢、船舶、家具、包装及建筑内部装修等方面;Ⅲ类胶合板主要用于家具、包装及一般建筑用途;Ⅳ类胶合板主要用于包装及一般用途。根据工业、建筑、交通运输、纺织、电气等工业部门的特殊要求,还可生产一些供专门用途的胶合板等。
生产工艺
胶合板的表层单板称为表板,外观质量较好的那个表板称为面板,相对于面板的另一侧表板称为背板。纹理方向与表板纹理垂直的内层单板称为芯板,而纹理方向与表板纹理平行的内层单板称长中板。单板是用旋切、刨切、锯切方法制成的薄板。
胶合板的主要生产工序有:原木截断;原木水热处理;剥皮与木段定心;单板切削加工;单板干燥;单板剪切与修整加工;涂胶与组坯;预压与热压;裁边;刮光或磨光;检验、分等及包装等。
趋势
①胶合板工业现在面临木材资源短缺、材质下降等问题。因此,今后胶合板生产势必大量利用小径材和低质材,大力开发利用速生树种,在工艺技术及设备上要有较大改革,才能适应这种变化。为实现高效利用小径材、短材、低质材,生产大幅面胶合板的目的,对单板纵接及合板纵接技术将有待进一步的改进。②以单板制成的产品主要将向装饰性方向发展。装饰贴面用的薄型单板,花色繁多的组合单板,势必将成为单板生产的主要方向,使数量有限的珍贵木材得到更高的使用价值,提高珍贵木材的出材率。
补充:1.热交换盘管安装在烘干房地面处,上面铺轨道;2.胶合板有间隙的置放在专用烘干轨道车上;3.烘干房上面装风扇均匀吹风,保持烘干房内空气流动;4.轨道车左边进右边出,速度根据烘干速度设定。
对单板进行几何形状的改变和缺陷修整处理的过程。目的是提高木材利用率以及单板和胶合板等级。单板加工主要是机械加工,包括剪切、挖补、拼缝、整修裂缝等工序。
单板剪切
将木段旋圆前的零片单板和旋圆后的单板带剪切成一定尺寸的单板,或者剪去不符合质量标准要求的材质缺陷和加工缺陷,如腐朽、大节子、裂口、厚薄不匀等部分。20世纪60年代以前单板生产采用先剪切后干燥工艺。但湿单板在干燥过程中易产生裂口造成降等;单板搬动次数多则破损情况也增多;单板边常因干缩而呈波纹状,给拼缝工序造成困难,第二次齐边会使出材率降低。喷气式网带干燥机出现后,单板生产大都采用先干燥后剪切工艺。克服了以上所述的单板先剪后干缺点,提高了劳动生产率和木材利用率。单板剪切设备主要有机械驱动剪切机和压缩空气驱动剪切机两类。机械驱动剪切机结构简单,维护方便。缺点是动作慢,剪切时单板要停止进给,生产率低。压缩空气驱动剪切机的剪切速度快,剪切时单板带仍作进给运动,生产率高。(见单板剪切机)
单板挖补
挖去单板上的节子等缺陷,补上材质健全的单板片,可以提高单板的等级和出材率。面板的挖补采用挖补机,冲孔、冲挖和镶补动作在一个工位上一次完成。补片的形状为菱形或椭圆形,其尺寸比补孔大0.1~0.2毫米,不用胶粘剂粘着。芯板挖补机的冲头尺寸大,形状常为圆形或“心”形,为了使补片不致从单板上脱落,常用穿孔压敏胶纸带或热熔胶线封口。用机械挖孔、手工补片方式时,先将聚醋酸乙烯酯乳胶涂于补片四周,然后用手工将补片嵌入,用电熨斗烫平。装有电脑控制的跟踪型挖补设备,可以在单板的任意位置自动发现节子等缺陷进行挖补。芯板生产中尽量采用以挖补代剪切,可以有效地提高木材利用率,并且为芯板整张化创造条件。(见单板补节机)
拼缝
将单板沿其边缘与其他单板互相拼接成需要的宽度或长度。单板沿宽度方向的相互拼接称拼缝,是单板加工中最主要一种工序;单板沿长度方向的拼接称作端接。拼缝中单板进板方向与纤维方向相同的称为纵拼;单板进板方向与纤维方向垂直的称为横拼。端接中有对接、斜面接、指接等形式。中国胶合板标准中不允许用对接接长单板,因为这种连接方法不牢固,严重影响合板强度。
为了使拼缝严密,窄条单板的板边要平直。先干后剪工艺生产的窄单板其板边平直可不用再次齐边,直接用来拼缝。先剪后干的单板要再经齐边加工,使板边平直后才能进行拼缝。齐边设备有重型剪切机和单板刨边机等。单板的拼缝必须严密牢固,不能在以后的加工、运输过程中散开,为此需用胶料、胶带、胶丝等粘接材料加强拼缝处的强度。面、背板常用的方法有:单板板边涂布脲醛树脂,经无纸纵向拼缝机的合缝和加热区使胶受热固化,逐步拼成要求的幅面;用穿孔胶纸带或尼龙胶丝经纵向拼缝机的加热辊(或管)时粘贴在单板背面的缝口上。使用穿孔胶纸带会使胶合板的胶合强度降低20%左右。芯板常用的方法有:热熔胶或热熔胶线粘接;压敏胶纸带点状粘接;热熔胶丝粘接;尼龙线缝合等。胶合板生产中芯板只进行宽度拼接,它们都是在横拼机上进行的。(见单板拼接机)
修裂缝
木段在蒸煮、旋切和单板在干燥、运输中,因操作不当造成单板端头裂缝,需要进行修补。裂缝有闭合和不闭合(裂口)两种。所有表板端部裂隙不论闭合或不闭合,均需修补密合,以免产生次品。闭合裂缝或用手指可以将其并拢的裂口,用电熨斗将胶纸带粘贴在裂缝上,或用手提式胶丝拼缝器缝合。裂口较大,不能使之合拢的则补上对色窄单板条,用上述方法粘牢。
单板加工的管理工作也很重要,因此还要注意单板分等、单板贮存管理和面、背、芯板的数量平衡等。
1、根据板材规格选择合适的筋间距,一般间距约400到600毫米,将墙筋钉成方框,再将胶合板钉在墙筋的一面或两面上,便制成隔墙罩面板。
2、沿顶和地龙骨架设龙骨架,注意横竖龙骨的稀疏度取决于隔断墙面积和高度。隔断墙面积大,龙骨架需多设,反之面积少则少设。竖向龙骨最大密度要按胶合板宽度的3份划分。而横向龙骨要按胶合板长度2份划分。此外隔断墙转角方式分为直角式、丁字式和十字交叉式等。
3、安装胶合板前,要对所有接触的墙、地及吊顶进行处理,如用油毡、油纸铺设平整,不可有皱褶、裂缝,起到防潮作用。再分块弹线,由中间向两边安装,注意隔墙与顶棚的接缝要交圈。如果湿度大的话,胶合板还要做防水处理,电器插座等要内嵌牢固,表面与胶合板罩面齐平。
4、门框等与胶合板罩面要齐平,表面用脸板覆盖。墙与柱的胶合板下方,要用木质踢脚板覆盖。注意胶合板与地面保持20-30毫米,如果用石质的踢脚板,胶合板面下方要与踢脚板上口齐平。
⒈胶合板由蒸煮软化的原木,旋切成大张薄片,然后将各张木纤维方向相互垂直放置,用耐水性好的合成树脂胶粘结,再经加压、干燥、锯边、表面修整而成的板材。其层数成奇数,一般为3-13层,分别称三合板、五合板等。用来制作胶合板的树种有椴木、桦木、水曲柳、榉木、色木、柳桉木等。
⒉纤维板是将树皮、刨花、树枝等废料经破碎、浸泡、研磨成木浆,再经加压成型、干燥处理而制成的板材。因成型时温度和压力不同,可以分为硬质、半硬质、软质三种。
⒊刨花板是利用施加或未施加胶料的木刨花或木纤维料压制成的板材。刨花板密度小、材质均匀,但易吸湿、强度低。
⒋细木工板利用木材加工过程中产生的边角废料,经整形、刨光施胶、拼接、贴面而成的一种人造板材。板芯一般采用充分干燥的短小木条,板面采用单层薄木或胶合板。细木工板不仅是一种综合利用木材的有效措施,而且得到的板材构造均匀、尺寸稳定、幅面较大、厚度较大。除作表面装饰外,亦可兼做构造材料。
⒌其他关于人造板制作工艺的解说版本及新兴工艺:
人造板所用原料,除胶合板需用原木外,大部分来自采伐和加工剩余物,以及小径材(直径在8厘米以下)。经破碎或削片、再碎后制成的片状、条状、针状、粒状材料可用于刨花板制造。木片经纤维分离后用于纤维板制造。这样可使木材利用率较传统利用方式提高20~25%。70年代开始注意利用树皮、木屑作人造板原料,但树皮只能用在刨花板中层,用量不能超过8%,否则会降低产品强度。此外,非木质材料也日益受到重视,除蔗渣、麻秆、等在人造板生产中早已被利用外,已扩大到多种植物茎秆及种子壳皮。
各种人造板的制造过程都包括下述5个主要工艺。
切削加工原材料处理和产品最终加工,都要应用切削工艺,如单板的旋切、刨切,木片、刨花的切削,纤维的研磨分离,以及最终加工中的锯截、砂磨等。将木材切削成不同形状的单元,按一定方式重新组合为各种板材,可以改善木材的某些性质,如各向异性、不均质性、湿胀及干缩性等。大单元组成的板材力学强度较高,小单元组成的板材均质性较好。精确控制旋切单板的厚度误差,可提高出材率2~3%。切削出的刨花形态影响刨花板的全部物理力学性能;纤维形态对纤维板的强度同样有密切关系。板材最终的锯切、磨削等也影响产品的规格质量。
干燥,包括单板干燥、刨花干燥、干法纤维板工艺中的纤维干燥,及湿法纤维板的热处理。干燥的工艺和过程控制与成材干燥有所不同。成材干燥的过程控制是以干燥介质的相对湿度为准,必须注意防止干燥应力的产生;而人造板所用片状、粒状材料的干燥则是在相对高温、高速和连续化条件下进行的,加热阶段终了立即转入减速干燥阶段。单板及刨花等材料薄,表面积大,干燥应力的影响甚小或者不存在。加之在切削过程中木材组织发生不同程度的松弛,水分扩散阻力小,木材内部水分扩散规律对单板、刨花等就失去意义。
干燥的热源,大都是用蒸气或燃烧气体。红外线干燥能量消耗太大,每蒸发1千克水需要5500~18000千焦;而蒸气干燥仅需4200~5000千焦。高频干燥优点是被干物料含水率高时的干燥速度快、终含水率均匀,但干燥成本过高。若与蒸气联合使用实现复式加热则有利的。真空干燥不仅费用大,生产效率也低。当以蒸气为热源时,每蒸发1千克水分,单板干燥需1.75~2千克蒸气,刨花干燥需1.8千克左右的蒸气,软质纤维板坯干燥需1.6~1.8千克蒸气。
施胶 包括单板涂胶、刨花及纤维施胶。单板涂胶在欧洲仍沿用传统的滚筒涂胶,美国自70年代起许多胶合板厂已改用淋胶。中国胶合板厂也用滚筒涂胶。淋胶方法适宜于整张化中板和自动化组坯的工艺过程。刨花及纤维施胶现在主要用喷胶方法。
7 0年代末期,欧美一些国家研究无胶胶合技术,较有进展的是使木质素分子活化,在一定条件下利用木质素胶合;或者利用木材或其他材料中的半纤维素,经处理使之转化为胶结物质进行胶合。80年代初,加拿大成功地利用蒸渣制成了无胶刨花板。中国的研究院和大学也都在进行无胶胶合技术的研究,已取得初步成果。
成型和加压 胶合板的组坯,刨花板纤维板的板坯成型和加压都属于人造板制造的成型工艺。木材学对木材构造的研究揭示了木纤维在天然木材中的排列方式有层次性和方向性,因而能承受自然界对木材所施加的一定限度的外力。人造板制造工艺的演变,无疑受到这一认识的影响:刨花板、纤维板板坯层次由单层改变为3层及多层结构;板坯中刨花及纤维的排列也由随机型趋向于定向型;而胶合板的相邻层纤维方向互相垂直排列则改善了木材在自然生长条件下形成的各向异性缺点,提高了尺寸稳定性。
加压分预压及热压。使用无垫板系统时必需使板坯经过预压。它使板坯在推进热压机时不致损坏。热压工序是决定企业生产能力和产量的关键工序,人造板工业中常用的热压设备主要是多层热压机,此外,单层大幅面热压机和连续热压机也逐渐被采用。刨花板工厂多用单层热压机,中密度纤维板制造中使用单层压机就可以实现高频和蒸气联合使用的复式加热,有利于缩短加压周期和改善产品断面密度的均匀性。
最终加工 板材从热压机卸出后,经过冷却和含水率平衡阶段,即进行锯边、砂光,硬质纤维板需经热处理及调湿处理。过去板材锯边都是冷态锯切,现在也用热态锯切法,但决不能采用热态砂光方法,热砂会损坏成品表面质量。根据使用要求,有些板材还需进行浸渍、油漆、复面、封边等特殊处理。