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3 基本单元加工,本章内容主要介绍人造板生产基本单元的加工原理、加工方法、加工设备以及基本单元的质量评估。 基本单元是指组成人造板产品的原料单元，例如：单板、刨花、纤维、竹片等。,3.1 单板制造,3.1.1 木段的软化 3.1.1.1 木段软化处理的目的 增加木材的可塑性，降低木材的硬度，提高单板旋切质量。 应力 (ES)/ E横纹弹性模量 S单板厚度 单板弯曲的曲率半径 3.1.1.2 木段软化处理方法 水煮、水与空气同时加热、蒸汽热处理。,木段的软化方法,3.1.1.3 木段软化处理工艺,加热介质温度变化三阶段: 1、升温阶段 2、保温阶段 3、自然冷却均温阶段,加热介质和木芯表面温度范围,常用树种冬季保温时间,3.1.2 单板旋切,单板旋切工段的主要工序包括木段定中心、单板旋切、单板运输和旋刀的维护与安装等。,3.1.2.1 木段定中心,1、 定中心的目的 节约木材，减少碎单板和窄长单板，提高单板质量。,2、 定中心的方法 人工定中心与机械定中心,1）、直接在木段端面定中心 使木段端面的外形与光环成同心圆,2）、三点定中心法 利用三个互成120角而且与回转中心保持等距离的点确定断面的中心,3）、在最小内封闭曲线上寻找最大内切圆,3.2.2 单板旋切,3.2.2.1 旋切曲线 1、阿基米德螺旋线 X=acos Y=asin 单板名义厚度 S=x=2acos=常数 则cos =1 =90y=0 即刀刃高度为0。 阿基米德螺旋线是设计旋刀与木段间运动关系的理论基础。,2、圆的渐开线 X=a cos1+a1 sin 1 Y=a sin1-a1 cos1 x= s= 2 a sin 1 要求x为常数,则1 =2n +270 Y=a=h 因此,旋刀相对于木段的后角应随木段旋切直径的减小而变小,旋刀的回转中心也相应变化 圆的渐开线作为设计旋刀与木段间运动关系是不合适的。,3.2.2.2 旋切角度参数,1、研磨角 旋刀前面与后面的夹角，一般为18 23。 2、旋切后角 旋刀后面与旋刀刀刃处旋切曲线的切线CP之间的夹角。 3、切削角 切线CP与旋刀前面的夹角。 + 4、补充角 切线CP与铅垂线CM之间的夹角。 ,带微锲角的旋刀可以稳定旋切质量，增加旋刀使用寿命。,3.2.2.3 旋刀的作用力,P1劈力； P2切削力； P3对木段的压力； 旋刀对木段的总作用力：R1 P1 P2 P3。,3.2.2.4 压尺的作用和类型,1、压尺的作用 避免劈裂；减少单板背面裂隙；压出水分，缩短干燥时间。 2、压尺的类型 圆压棱压尺，斜面压棱压尺，辊柱压尺，喷射压尺。,圆压棱压尺：对单板的压力分布比较集中，可使单板表面光滑，适合于旋切薄单板和硬质木材； 斜面压棱压尺：压榨角较小，对木材的压缩面较大，适用于旋切厚单板和软质木材； 辊柱压尺：对木材压缩面更大，压缩程度逐渐增大，适用于厚单板和软质木材；旋切碎屑容易排出刀门，对单板表面质量影响小（如图）。 喷射压尺：可用常温压缩空气或蒸汽。,3.2.2.5 评价单板质量的指标,主要指标有单板厚度偏差、表面光洁度、背面裂隙度和横纹抗拉强度等。 1、厚度偏差 导致涂胶量不一，使胶合强度不均匀；导致成品板厚度偏差增大。 测量指标：实际平均厚度与名义厚度的差值，厚度方差。 2、背面裂隙度 影响背面裂隙度的因素：压尺使用正确与否，对裂隙度影响最大；树种与木材密度；旋切角度等。 3、表面光洁度 影响因素：早晚材；年轮；水热处理；旋切参数等。 4、横纹抗拉强度,3.2.2.6 单板出板率,1、旋切产物：碎单板、窄长单板、连续单板带和木芯。 2、提高出板率的工艺措施：减小木芯直径；正确定心和上木；木芯锯断再旋；合理挑选碎单板和窄长单板、湿单板封边。,3.2 刨花制备,3.2.1 刨花类型与形态 刨花的尺寸与形态对刨花板产品的性能有着直接而显著的影响。 3.2.1.1 刨花类型 生产刨花板的刨花有两大类：机制刨花和工厂刨花。,3.2.1.2 刨花的形态,1、衡量刨花形态的指标 1）刨花的长细比 =l/t， l刨花的长度，t刨花的厚度 2）刨花的宽细比b b=b/t， b刨花的宽度，t刨花的厚度 3）形态指标与强度的关系 =2k/ /； b=（1/301/40）/ /刨花的顺纹抗拉强度， 刨花之间的胶合强度,2、刨花形态与产品性能的关系 1)刨花长度与宽度对静曲强度的影响,2) 刨花厚度与刨花板静曲强度,3、普通刨花板尺寸要求(mm),3.2.2 刨花制备工艺,3.2.3 刨花制备设备,按加工原料大小分为： 初碎型机床：削片机和刨片机； 再碎型机床：双鼓轮刨片机、锤式再碎机； 研磨型机床：研磨机。,3.2.3.1 削片机,以端向切削为主，将原木、枝桠材、采伐剩余物、板皮、碎单板等加工成木片。 1、种类 按结构分为盘式削片机和鼓式削片机。 2、工作原理 3、盘式削片机和鼓式削片机的性能比较,3.2.3.2 刨片机,将原木、小径木、木芯或木片切成薄片刨花。 1、种类 盘式刨片机（盘式木段刨片机、盘式木片刨片机），鼓式刨片机（单鼓轮刨片机、长材鼓式刨片机）和环式刨片机（双鼓轮刨片机）。 2、结构与工作原理,木片由振动给料器送入，木片中的砂料和碎屑经给料器底部的筛孔筛出，金属由磁选装置吸除，过大木片或石子由重物分离器分离。 木片借助叶轮高速转动的风力和离心力紧贴刀轮内表面，被低于叶轮速度旋转的飞刀切成刨花，经刀门从底部出料口落下。,双鼓轮刨片机,3.2.3.3 打磨机 将刨花从宽度上再分的设备。按结构分为双鼓轮打磨机、筛环式打磨机、锤式打磨机等。国内应用最多的是筛环式打磨机,筛环式打磨机 1、筛环 2、叶轮 筛环上带有齿纹磨片 a、磨片和筛网连续交替组成筛环； b、磨片在筛环中间。,3.3 纤维分离,纤维分离是将软化的植物原料，在磨盘的摩擦、挤压及揉搓等作用下，分离成单体纤维和纤维束。,3.3.1 MDF备料工段工艺流程,3.3.1.1磁选 削片经过金属探测器或电磁吸铁器，以探测和清除削片中的金属物。 常用金属探测器或磁选器有：鼓式、轮式和悬挂式等。,3.3.1.2 木片筛选 木片规格应为长1630mm，宽1525mm，厚35mm。木片应大小合格、均匀、切口匀整平滑。,筛选机分为摆动筛选机、振动筛选机和多边筛选机等类型。 刨花板生产多采用圆形摆动筛选机，纤维板生产多采用振动式平筛或摆动式平筛。,木片框式振动筛 1、弹簧 2、框架 3、筛板 4、木片入口,3.3.1.3 木片水洗 木片水洗的作用： 1、清除削片中的污泥、沙石及其他杂物； 2、提高与均匀木片的含水率。,3.3.2 纤维分离工艺与设备,3.3.2.1 纤维分离的要求 纤维分离的基本要求就是在纤维尽量少受损失的前提下，消耗较少的动力将植物纤维原料分离成单体的纤维或纤维束，使纤维具有一定的比表面积和交织能力，为纤维之间的重新结合创造必备的条件。,3.3.2.2 纤维分离方法 1、纯机械法 分为木段磨浆法和削片磨浆法，特点是纤维得率高，纤维色泽淡而浆料均匀，但生产效率低，动力消耗大。 2、化学机械法 化学预处理利于纤维的机械分离，但危害环境，影响纤维得率，增加纤维处理的复杂性，设备需要防腐。 3、爆破法 原料削片在高压容器中，1.04.0MPa 预处理1540s，再升压至 7.0MPa 处理45s，迅速打开阀门放料，使削片爆破成棉絮状的单体纤维或纤维束。,4、热磨法 过程：削片再蒸气预热缸内用压力0.60.8MPa（约150180）的饱和蒸气处理2 5min，再送入磨浆机的磨室体内进行机械分离。 特点：动力消耗比纯机械法少，分离的纤维损伤少，纤维得率高。,3.3.2.3 热磨机结构与工作原理,预热蒸煮罐 螺旋进料器 防反喷装置：由锥帽、活塞、汽缸、电磁阀等组成。 射线料位计,3.3.2.4 纤维质量,中密度纤维板生产中，一般采用纤维分离度、筛分值及纤维松散系数等指标，衡量纤维质量。,1、纤维分离度,纤维分离度是纤维的重要质量指标。在一定范围内，纤维分离度高，板坯内纤维的接触面积大，有利于纤维的交织，可以提高板材的力学性能；但纤维分离过度，会降低纤维强度，而且加压时排气困难，破坏板坯结构。 纤维滤水性能在一定程度上可以反映纤维的分离程度。 测量纤维的滤水性能可以采用滤水度测定仪或叩解度测定仪。 中密度纤维板生产中，纤维滤水度控制在1525s。,测定方法 2g绝干纤维，清水稀释到1000ml，倒入圆筒1，转动手轮9打开锥形盖，水通过2到分离室4，经遮水器8通过5、6分别流入下面量筒。 叩解度（1000量筒7中的水量ml）10（SR）,2、纤维筛分值,筛分值是纤维浆料留于或通过各种规格筛网的纤维重量所占的百分比。 筛分值能够比较准确地反映纤维大小、长短、粗细等形态特征。 实际生产中的纤维筛分值控制：2mm以上20，0.1252mm70，0.125mm 以下 10。,操作程序： 打开进水阀，水满后将预先稀释的5g绝干浆料倒入筛分圆筒，搅拌10min，关闭进水阀并停止电机，冲洗圆筒和搅拌器，使纤维落到铜网上，取下铜网上的纤维，干燥称重。依次更换铜网，再用5g纤维按上述程序检测。 铜网共5种规格。,3、纤维松散系数,又称纤维堆积密度，指未压实的松散状纤维的堆积密度。 对中密度纤维板而言，1622kg/m3堆积密度的纤维可以生产合格的干法中密度纤维板，2535kg/m3堆积密度可以生产合格的干法高密度纤维板。,3.3.2.5 纤维分离技术要求,1、软化工艺要求 高温饱和蒸气（ 150180 ）处理，软化木质素，减弱纤维之间的结合力。