人造板工艺学.ppt

人造板工艺学 木质科学与装饰工程学院吴章康教授 1绪论 绪论内容 人造板的基本概念 人造板产品分类 典型人造板产品的生产工艺过程简介 衡量人造板产品的物理力学性能指标及其检测 以及国内外人造板生产的历史与发展趋势 人造板的概念 木质复合材料Wood BasedPanels 人造板工艺学的内涵主要教学内容与教材的特点教材与参考资料 人造板定义 人造板是以木材或其他植物纤维为原料 通过专门的工艺过程加工 施加胶粘剂或不加胶粘剂 在一定的条件下压制而成的板材或型材 人造板生产是一种高效利用和节约利用木材资源的有效途径 刨花板工厂料场 主要教学内容 参考教材与期刊 华毓坤主编中国林业出版社2002王恺主编 木材工业实用大全刨花板卷 纤维板卷 中国林业出版社陆仁书主编中国林业出版社1993陆仁书主编中国林业出版社1993陆仁书主编中国林业出版社1993徐咏兰主编吉林科学技术出版社2002 林产工业 木材工业 中国人造板 各高等林业院校学报 1 1人造板的分类 1 1 1按生产过程类型分类1 1 2按使用性能分类1 1 3按组成单元分类1 1 4综合分类法 1 1 1按生产过程类型分类 我国的主要人造板产品 老三板 胶合板 刨花板 纤维板 硬质 新三板 细木工板 定向结构板 中密度纤维板 竹材人造板 竹编胶合板 竹材胶合板 竹席竹帘胶合板等 胶合板 刨花板和中密度纤维板的概念 胶合板 Plywood 是一组单板按相邻层木纹方向互相垂直组坯胶合而成的板材 刨花板 ParticleBoard 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 中密度纤维板 MediumDensityFiberboard 是以木质纤维或其它植物纤维为原料 施加脲醛树脂或其他合成树脂 在加热加压条件下 压制而成的一种板材 实物图片 装饰胶合板 实物图片 防潮刨花板 实物图片 细木工板 实物图片 刨花板 中密度纤维板 木塑复合材 1 1 2按使用性能分类 1 1 3按组成单元分类 实物图片 定向结构板 单板层积材 工字梁 木结构房屋施工现场 1 木结构房屋局部 木结构房屋施工现场 2 1 1 4综合分类法 人造板 单元 A 胶粘剂 B1 添加剂 B2 产品形状 C 单元 单板 竹片 刨花 纤维等 胶粘剂 合成树脂胶粘剂 UF PF MF MDI 无机胶粘剂 水泥 石膏等 添加剂 阻燃剂 防腐剂等 产品形状 平面 异型面 1 2人造板生产工艺过程 人造板生产过程可归纳成单元制造和板的成型加工 1 2 1单元制造1 2 2板的成型加工1 2 3生产过程举例胶合板生产工艺流程中密度纤维板生产工艺流程 1 2 3 1胶合板生产流程 胶合板构成三原则1 对称原则2 层间纹理排列原则3 奇数层原则 1 2 3 2中密度纤维板生产流程 1 3人造板主要技术性能指标 研究人造板产品的性能指标 生产工艺对产品性能的关系 不同应用场合对产品性能的要求 对于制定合理的质量标准 提高生产技术水平 开发新产品等都具有重要的意义 人造板性能包括一般性能 物理性能 力学性能以及工艺性能等 1 3 1一般性能 一般性能主要指外观和尺寸精度要求 外观 颜色 外观分等的允许缺陷 节子 腐朽 变色 虫孔 裂缝 鼓泡 分层 局部松软 边角缺损 油污 胶斑等 尺寸精度 长度和宽度偏差 厚度公差 对角线差 翘曲度 边缘不直度等 1 3 2人造板的物理性能 物理性能指标 含水率 吸水厚度膨胀率 密度及板内密度偏差 游离甲醛释放量等 含水率 吸湿性 厚度膨胀 密度与密度梯度 密度与其它物理力学性能指标的关系 剖面密度分布 VDP 剖面密度分布 VDP 也称剖面密度梯度 VDG 是指木质人造板在厚度方向上的密度变化 通常表层密度高 芯层密度低 密度高峰值离板材表面有一定距离 1 3 3人造板的主要力学性能 人造板的力学性能指标 内结合强度 弹性模量 静曲强度 握螺钉力等 湿循环性能测定 MOE TS IB 20 2 浸泡 72 1 h 16 4 冷冻 24 0 25 h 72 2 烘干 72 1 h 一个完整循环大约168h 重复3次 室外型人造板加速老化性能测定 IB 20 2 1 2h内加热至100 开始计时 2h 表1潮湿状态下使用的增强结构用板 刨花板 表2干燥状态下使用的家具及室内装修用板 刨花板 1 3 4人造板的功能性防潮 防火 防腐 低游离甲醛或无甲醛板 绝缘 声学要求等 1 3 5人造板的工艺性能机械加工性能 锯 刨 铣 砂光等 表面装饰性能 二次加工性能 涂饰 表面印刷 胶合 贴面 封边等 1 4人造板性能检测 人造板物理力学性能指标测定包括 测试原理 检测仪器 测定方法与步骤 结果表示 人造板及饰面人造板理化性能试验方法GB T17657 1999 1 4 1内结合强度测定 1 原理确定垂直于试件表面的最大破坏拉力和试件面积之比 2 仪器木材万能力学试验机 专用卡具 游标卡尺 秒表 3 方法4 结果表示 Pmax l b 1 4 2静曲强度和弹性模量测定 1 原理静曲强度是确定试件在最大载荷作用时的弯矩和抗弯截面模量之比 弹性模量是确定试件在材料的弹性极限范围内 载荷产生的应力与应变之比 2 仪器木材万能力学试验机 游标卡尺 千分尺 百分表 秒表 3 方法4 结果表示静曲强度 b 3 Pmax l 2 b h2 l 两支座间距离 mm b 试件宽度 mm h 试件厚度 mm 弹性模量Eb l3 4 b h3 f s f 在载荷 变形图中直线段内力的增加量 N s 在力f2 f1区间试件变形量 mm 人造板力学性能试验机 1 4 3甲醛释放量穿孔法测定 1 原理2 仪器3 方法4 结果表示 1 5人造板生产的国内外发展概况 1 5 1国外的发展历史胶合板 起源于公元前3000年的古埃及 1812年法国获得第一个单板锯机专利 1818年 出现第一台旋切机 19世纪中叶 在德国诞生第一家单板制造工厂 使胶合板的工业化生产成为可能 刨花板 1887年德国人提出用锯屑和动物血胶混合热压制板的设想 1941年德国建成世界上首家刨花板工厂 1948年发明连续挤压机 20世纪50年代开始生产单层热压机 并发明了连续热压机 纤维板 20世纪初美国开始生产软质纤维板 1926年应用爆破法生产硬质纤维板 1931年瑞典人Asplund发明热磨法纤维分离技术 1934年瑞典建立第一家采用热磨法分离工艺的湿法硬质纤维板厂 1952年美国开始生产干法硬质纤维板 1965年美国开始生产中密度纤维板 近年的产量或生产能力 欧盟2004刨花板产量3430万m3 德国805万m3 法国419万m3 意大利453万m3 定向结构板280万m3 胶合板360万m3 LVL18万m3 北美2002年 胶合板1790万m3 刨花板845万m3 OSB2040万m3 2005年中密度纤维板生产能力 欧洲1390 9万m3 北美530 9万m3 美国367 8万m3 1 5 2我国的人造板发展历史胶合板我国的第一条胶合板生产线由德国人于1920年在天津建成 一说为1953年 目前胶合板生产企业2000家 已注册 年生产能力1500万m3 刨花板我国的刨花板生产开始于1962年 80年代中期通过消化吸收引进的德国年产30000m3生产线的技术后 得以迅速发展 纤维板我国的纤维板生产开始于1958年 20世纪80年代开始生产中密度纤维板 据国家林业局统计 截至2004年底 中国人造板产量达到5446 49万m3 其中胶合板2098 62万m3 纤维板1560 46万m3 其中中密度纤维板1466 48万m3 刨花板642 92万m3 其它人造板1144 49万m3 其中细木工板880 94万m3 人造板进出口首次实现贸易顺差 达到6 16亿美元 2003年 我国MDF新增260万m3 2004年新增317万m3 2005年新增229万m3 2006年新增92万m3 我国50年间人造板产量的变化 万m3 1 5 3我国人造板面临的挑战及发展趋势 一 我国人造板工业存在的问题1 木材原料资源缺乏 2 企业生产规模偏小 3 相当数量的企业技术水平低 缺乏技术开发和科技创新能力 导致品种少 效益低 4 产品质量不稳定 能耗高 5 不重视环保 粉尘 噪声 污水等控制达不到要求 刨花板生产线平均生产能力 万m3 欧洲人造板甲醛释放量和人造板能耗 二 我国人造板工业面临的挑战1 来自其他材料的竞争 如塑料 金属和无机材料 2 来自国外产品的竞争 3 国内的行业竞争导致利润下降 3 原料短缺与生产成本上升的压力 4 环保及其它限制性法规的影响 三 发展战略和发展趋势1 加快产业重组 发展出口市场 2 加强自主创新 实施品牌战略 3 重视资源培育 增值加工 节能环保和可持续发展 4 加快人造板在其它领域的应用开发 人造板的应用领域 常用的国标人造板标准 胶合板GB T9846 1 12 2004难燃胶合板GB T