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引言:结合湿法纤维模压门板的生产工艺流程,阐述了影响模压板材质量的主要因素,找出了主要工艺因素与产品性能之间的关系,并对生产过程提出改进措施,以提高产品的质量,增加经济效益。
木质纤维模压板材是指将木质材料及其加工剩余物加工成一定规格的纤维。再施以一定数量的树脂胶和其它添加剂制成板坯,然后在模具中一次热压成(饰面或不饰面)具有制品最终形状和规格的板材。只需改变模具形状,就可以生产出各种造型复杂的产品,其易于适应市场需求的变化,竞争能力强。
纤维模压门板生产工艺流程因原料、质量要求、设备、动力来源、胶种和生产规模等的不同而不同,但其基本工序一致。
一、纤维制备阶段
1.1 原料搭配
原料主要来自林区间伐材、采伐剩余物和木材加工下脚料,其质量是决定产品质量的重要因素之一。因此要做好原料的搭配,最好是针阔叶材混合使用,但阔叶材比例一般不超过35%~50%;由于树皮中纤维素比例很小,可溶物比例很大,会严重影响产品的色泽和强
度,所以在湿法生产中受到很大限制,比例不要超过10%。
1.2 木片规格
削片工序制备的木片质量对纤维和产品的质量有很大影响。一般要求木片尺寸规格统一,以便木片在后续的解纤过程中受热均匀,获得较好的解纤效果,使纤维的形态保持完好,从而保证中密度纤维板的力学强度等质量指标。根据实践经验,木片切成长16~30mm、宽15~25mm、厚3~5mm的规格为宜,其绝对含水率一般要求为35%~50%,合格木片所占比例应为70%~80%、过大木片为10%~20%、小木片(即碎料)小于5%~15%。
1.3 解纤质量
热磨解纤后所得纤维的质量(即纤维的形态)对纤维板质量有诸多影响,纤维的形态完整与否决定了纤维之间交织能力的大小,从而影响板材的内结合强度。此外,对添加剂(胶粘剂、石蜡等)的施加量、板材的静曲强度、握钉力等力学强度、板材的耐水性能等都有影响。热磨解纤工艺有两个关键参数:一是蒸煮温度(蒸汽压力),一般应保持在155~175℃,相当于蒸汽压力0.6~0.9MPa;二是蒸煮时间,在蒸煮温度155~175℃时,一般为3.5分钟。这个温度范围对木片的解纤最有利,温度过高易使纤维塑化,破坏纤维的自然形态,影响板材的质量;温度过低又会使木片软化不足,增加解纤的动力消耗。蒸煮时间的长短同样也影响解纤的效果、纤维的形态以及解纤的动力消耗,一般应根据树种的不同和没备的具体参数来调整蒸煮参数,通过实验对比,找出最佳的工艺方案。
二、施胶阶段
一般是采用热固性树脂胶作为胶粘剂,根据产品的不同用途选取不同的树脂胶,通常采用的胶种有脲醛树脂胶(UF)、脲醛—三聚氰胺树脂胶(UF—MF)、酚醛树脂胶(PF)等。施胶量一般为5%~20%,增大施胶量将提高制品的静曲强度和握钉性能,但同时也增加了产品的成本;施胶量太小,则会造成木纤维单位面积得胶量少,胶合性能变差(特别是握钉性能),精确控制施胶量是使产品质量保持稳定的重要措施。胶粘剂是引起预压后模坯膨胀的唯一原因。胶粘剂的种类、性质(粗黏性等)、用量等均直接影响模坯膨胀量。
三、预压成型阶段
3.1 铺装
模压制品的铺装和预压是在一道工序、一台机床、同一只模具内完成的,对预压后的模坯不再进行任何加工,而是直接进行热压,因此板坯的铺装对板坯质量的均衡起着关键作用。铺装时要求纤维不结团、无胶块;板坯的厚度随产品形状而异,要求厚度和密度均匀,即在纵、横方向上平面密度偏差要符合要求。板坯质量均衡对成品品质影响显著,一般要求偏差为±5%,要求较高的生产厂家有的达到了±2%。平面密度偏差越小。压制成的板材内部各项应力越均衡,板材的尺寸越稳定,不易产生翘曲变形等缺陷,也有利于进行各种方式的加工。铺装质量不好经常会导致产品出现鼓泡、边缘缺陷、尺寸稳定性和二次加工效果差等不良后果。
3.2 预压
预压的目的主要是使板坯密实,具有一定强度,以防止在搬运过程中发生断裂或边缘散塌。排出板坯内部空气,防止热压时水分急速溢出,避免制品出现分层和鼓泡现象。一次模压制品大多采用先预压成毛坯再进行热压的工艺。预压后毛坯的强度必须能够满足其后的脱模、运输和装模热压等工段操作的要求。一般的经验数据是,当预压后的板坯高度为板材名义厚度的8~10倍时,板坯的密实度即可符合要求,预压前的板坯铺装高度大约为板材名义厚度的25~30倍。
四、热压模压阶段
模压板材在热压时板坯被密封在模具的型腔内。板坯受热而汽化的水分无法向外扩散到大气中,只能依靠几只小的排气螺栓或从模具数量较少的排汽孔中排出,因此水分较难排除。这是导致模压板材在热压工序中分层和鼓泡现象严重,废品率高的主要原因。解决热压时水分排除困难的方法有以下几种:
①降低板坯含水率。板坯含水率对热压过程有显著影响。水分可增加纤维的可塑性和导热性,含水率太高或太低都可能导致板材鼓泡和分层。降低拌胶纤维含水率,在达到制品所要求物理力学性能的前提下。适当降低施胶量和提高胶粘剂浓度都能在很大程度上减少水分的带人,而且还可以减小预压后模坯的膨胀量,缩短热压周期,从而提高生产率,降低成本。
②延长热压周期。鉴于热压时水分可扩散面积过小,为使水分尽量排出,可适当延长热压周期(不宜少于lO分钟),但延长热压周期将导致生产率和板坯表面装饰质量下降,严重时表面还会产生碳化。通过降低热压温度可以协调各因素之间的关系,但热压温度不应超过180℃,否则热压温度下降又会导致温度梯度和压力梯度减小,使水分汽化及扩散速度相应减慢。可见,在延长热压周期的同时必须充分考虑这些因素的交互作用。
③调整热压曲线。为使板坯的水分充分排除,可将热压曲线融入呼吸式的干燥方式,设计成如图1所示的形式。合模将压力上升到最大值后保持一段时问,板坯内部各部分温度上升到一定值,胶也得到一定程度的固化,然后急速释压至零并开启模具,引起板坯内水分急剧汽化,大量排出,这称为“压力释放”,这样重复操作1~2次,以便模坯中的水分在模具开启之际充分排出。将压力再次上升到最大值并保持二小段时间,随后再缓慢降压直至为零,上、下模开启。这种形式的压力操作程序有助于消除分层和鼓泡现象,降低热压工序的废品率。
五、后期处理阶段
热压出来的毛板温度较高,必须经过冷却处理,把板温降到60℃以下。主要作用是消除残留的游离甲醛,另外还能减小板材上下表面的温差,以免引起翘曲变形。冷却处理一般包括两个方面:一是采用冷却翻板机,通常配有吸气罩和排气风机,进行强制冷却;二是进行堆置贮存,自然通风48~72小时,主要是降温,同时进行调质(湿)平衡处理,平衡板内的含水率。
六、小结
通过生产调查和对生产经验总结,提出上述若干措施。减小了板材变形,提高了板材的优级品率,取得了明显的效果。
参考文献
[1]陈绪和.木质纤维模压制品的发展前景[EB/OL].www.xkdx.com.
[2]韩少杰.中密度纤维板生产工艺纵横谈[J].中国人造板.2007,(7):22—30.
(作者单位:北方重工集团公司)
木质纤维模压板材是指将木质材料及其加工剩余物加工成一定规格的纤维。再施以一定数量的树脂胶和其它添加剂制成板坯,然后在模具中一次热压成(饰面或不饰面)具有制品最终形状和规格的板材。只需改变模具形状,就可以生产出各种造型复杂的产品,其易于适应市场需求的变化,竞争能力强。
纤维模压门板生产工艺流程因原料、质量要求、设备、动力来源、胶种和生产规模等的不同而不同,但其基本工序一致。
一、纤维制备阶段
1.1 原料搭配
原料主要来自林区间伐材、采伐剩余物和木材加工下脚料,其质量是决定产品质量的重要因素之一。因此要做好原料的搭配,最好是针阔叶材混合使用,但阔叶材比例一般不超过35%~50%;由于树皮中纤维素比例很小,可溶物比例很大,会严重影响产品的色泽和强
度,所以在湿法生产中受到很大限制,比例不要超过10%。
1.2 木片规格
削片工序制备的木片质量对纤维和产品的质量有很大影响。一般要求木片尺寸规格统一,以便木片在后续的解纤过程中受热均匀,获得较好的解纤效果,使纤维的形态保持完好,从而保证中密度纤维板的力学强度等质量指标。根据实践经验,木片切成长16~30mm、宽15~25mm、厚3~5mm的规格为宜,其绝对含水率一般要求为35%~50%,合格木片所占比例应为70%~80%、过大木片为10%~20%、小木片(即碎料)小于5%~15%。
1.3 解纤质量
热磨解纤后所得纤维的质量(即纤维的形态)对纤维板质量有诸多影响,纤维的形态完整与否决定了纤维之间交织能力的大小,从而影响板材的内结合强度。此外,对添加剂(胶粘剂、石蜡等)的施加量、板材的静曲强度、握钉力等力学强度、板材的耐水性能等都有影响。热磨解纤工艺有两个关键参数:一是蒸煮温度(蒸汽压力),一般应保持在155~175℃,相当于蒸汽压力0.6~0.9MPa;二是蒸煮时间,在蒸煮温度155~175℃时,一般为3.5分钟。这个温度范围对木片的解纤最有利,温度过高易使纤维塑化,破坏纤维的自然形态,影响板材的质量;温度过低又会使木片软化不足,增加解纤的动力消耗。蒸煮时间的长短同样也影响解纤的效果、纤维的形态以及解纤的动力消耗,一般应根据树种的不同和没备的具体参数来调整蒸煮参数,通过实验对比,找出最佳的工艺方案。
二、施胶阶段
一般是采用热固性树脂胶作为胶粘剂,根据产品的不同用途选取不同的树脂胶,通常采用的胶种有脲醛树脂胶(UF)、脲醛—三聚氰胺树脂胶(UF—MF)、酚醛树脂胶(PF)等。施胶量一般为5%~20%,增大施胶量将提高制品的静曲强度和握钉性能,但同时也增加了产品的成本;施胶量太小,则会造成木纤维单位面积得胶量少,胶合性能变差(特别是握钉性能),精确控制施胶量是使产品质量保持稳定的重要措施。胶粘剂是引起预压后模坯膨胀的唯一原因。胶粘剂的种类、性质(粗黏性等)、用量等均直接影响模坯膨胀量。
三、预压成型阶段
3.1 铺装
模压制品的铺装和预压是在一道工序、一台机床、同一只模具内完成的,对预压后的模坯不再进行任何加工,而是直接进行热压,因此板坯的铺装对板坯质量的均衡起着关键作用。铺装时要求纤维不结团、无胶块;板坯的厚度随产品形状而异,要求厚度和密度均匀,即在纵、横方向上平面密度偏差要符合要求。板坯质量均衡对成品品质影响显著,一般要求偏差为±5%,要求较高的生产厂家有的达到了±2%。平面密度偏差越小。压制成的板材内部各项应力越均衡,板材的尺寸越稳定,不易产生翘曲变形等缺陷,也有利于进行各种方式的加工。铺装质量不好经常会导致产品出现鼓泡、边缘缺陷、尺寸稳定性和二次加工效果差等不良后果。
3.2 预压
预压的目的主要是使板坯密实,具有一定强度,以防止在搬运过程中发生断裂或边缘散塌。排出板坯内部空气,防止热压时水分急速溢出,避免制品出现分层和鼓泡现象。一次模压制品大多采用先预压成毛坯再进行热压的工艺。预压后毛坯的强度必须能够满足其后的脱模、运输和装模热压等工段操作的要求。一般的经验数据是,当预压后的板坯高度为板材名义厚度的8~10倍时,板坯的密实度即可符合要求,预压前的板坯铺装高度大约为板材名义厚度的25~30倍。
四、热压模压阶段
模压板材在热压时板坯被密封在模具的型腔内。板坯受热而汽化的水分无法向外扩散到大气中,只能依靠几只小的排气螺栓或从模具数量较少的排汽孔中排出,因此水分较难排除。这是导致模压板材在热压工序中分层和鼓泡现象严重,废品率高的主要原因。解决热压时水分排除困难的方法有以下几种:
①降低板坯含水率。板坯含水率对热压过程有显著影响。水分可增加纤维的可塑性和导热性,含水率太高或太低都可能导致板材鼓泡和分层。降低拌胶纤维含水率,在达到制品所要求物理力学性能的前提下。适当降低施胶量和提高胶粘剂浓度都能在很大程度上减少水分的带人,而且还可以减小预压后模坯的膨胀量,缩短热压周期,从而提高生产率,降低成本。
②延长热压周期。鉴于热压时水分可扩散面积过小,为使水分尽量排出,可适当延长热压周期(不宜少于lO分钟),但延长热压周期将导致生产率和板坯表面装饰质量下降,严重时表面还会产生碳化。通过降低热压温度可以协调各因素之间的关系,但热压温度不应超过180℃,否则热压温度下降又会导致温度梯度和压力梯度减小,使水分汽化及扩散速度相应减慢。可见,在延长热压周期的同时必须充分考虑这些因素的交互作用。
③调整热压曲线。为使板坯的水分充分排除,可将热压曲线融入呼吸式的干燥方式,设计成如图1所示的形式。合模将压力上升到最大值后保持一段时问,板坯内部各部分温度上升到一定值,胶也得到一定程度的固化,然后急速释压至零并开启模具,引起板坯内水分急剧汽化,大量排出,这称为“压力释放”,这样重复操作1~2次,以便模坯中的水分在模具开启之际充分排出。将压力再次上升到最大值并保持二小段时间,随后再缓慢降压直至为零,上、下模开启。这种形式的压力操作程序有助于消除分层和鼓泡现象,降低热压工序的废品率。
五、后期处理阶段
热压出来的毛板温度较高,必须经过冷却处理,把板温降到60℃以下。主要作用是消除残留的游离甲醛,另外还能减小板材上下表面的温差,以免引起翘曲变形。冷却处理一般包括两个方面:一是采用冷却翻板机,通常配有吸气罩和排气风机,进行强制冷却;二是进行堆置贮存,自然通风48~72小时,主要是降温,同时进行调质(湿)平衡处理,平衡板内的含水率。
六、小结
通过生产调查和对生产经验总结,提出上述若干措施。减小了板材变形,提高了板材的优级品率,取得了明显的效果。
参考文献
[1]陈绪和.木质纤维模压制品的发展前景[EB/OL].www.xkdx.com.
[2]韩少杰.中密度纤维板生产工艺纵横谈[J].中国人造板.2007,(7):22—30.
(作者单位:北方重工集团公司)