胶合板制造工艺学-4

1、第四章第四章 单板干燥单板干燥 和加工和加工 4-1 单板干燥的终含水率单板干燥的终含水率 一、最适宜的单板终含水率一、最适宜的单板终含水率 旋切后的单板含水率很高，不符合胶合工艺的要求旋切后的单板含水率很高，不符合胶合工艺的要求 （湿热法除外），必须进行干燥，太高太低都不行。（湿热法除外），必须进行干燥，太高太低都不行。 如果干燥含水率过低，会出现以下问题：如果干燥含水率过低，会出现以下问题： 当木材含水率低于纤维饱和点时，就易出现干缩，当木材含水率低于纤维饱和点时，就易出现干缩， 干缩损失大。干缩损失大。 含水率越低，干燥时间越长，容易浪费能源，降低含水率越低，干燥时间越长，容易浪费能源，

2、降低 干燥机生产能力。干燥机生产能力。 含水率低，在加工运输过程中易破损。含水率低，在加工运输过程中易破损。 含水率过低，涂胶后胶粘剂易渗透到单板上去，同含水率过低，涂胶后胶粘剂易渗透到单板上去，同 时由于含水率过低的单板羟基活性减小和单板表面时由于含水率过低的单板羟基活性减小和单板表面 纤维的物理性能受损伤，这些都会影响胶接强度。纤维的物理性能受损伤，这些都会影响胶接强度。 如果含水率过高也不行，会出现以下问题：如果含水率过高也不行，会出现以下问题： v如果含水率过高，涂胶组坯后，胶易渗透到表板表如果含水率过高，涂胶组坯后，胶易渗透到表板表 面上，形成透胶。面上，形成透胶。 v如果含水率过高

3、，在热压过程中易产生分层鼓泡。如果含水率过高，在热压过程中易产生分层鼓泡。 v如果含水率过高，热压胶合后胶合板含水率很低，如果含水率过高，热压胶合后胶合板含水率很低， 要排除更多水分，在胶合板热压胶合过程中，各层单板要排除更多水分，在胶合板热压胶合过程中，各层单板 收缩变形很大，因此胶合板内应力较大，易变形。收缩变形很大，因此胶合板内应力较大，易变形。 v如果含水率过高，胶固化不充分，胶合强度不好。如果含水率过高，胶固化不充分，胶合强度不好。 v(5) 湿单板在贮存中易产生边缘开裂、中间发霉变色等湿单板在贮存中易产生边缘开裂、中间发霉变色等 缺陷。缺陷。 对于酚醛、脲醛树脂胶合板，要求单板对于

4、酚醛、脲醛树脂胶合板，要求单板 的终含水率为的终含水率为8%-12%最适宜；血胶、豆胶最适宜；血胶、豆胶 等蛋白质胶的胶合板，要求单板的终含水率等蛋白质胶的胶合板，要求单板的终含水率 为为8%-15%。 v单板含水率的测定方法有重量法、电阻测湿单板含水率的测定方法有重量法、电阻测湿 法、介质常数测湿、微波测湿法。法、介质常数测湿、微波测湿法。 2 单板干燥的基本原理单板干燥的基本原理 一、单板干燥的特点（与板、方材比较）一、单板干燥的特点（与板、方材比较） 可采用高温快速干燥工艺，可采用高温快速干燥工艺，t=170180，最高，最高 300， 由于温度高，干燥速度可大大加快。由于温度高，干燥速

5、度可大大加快。 为什么单板干燥可采用高温快速干燥？为什么单板干燥可采用高温快速干燥？ （1）旋切后的单板由于幅面大，厚度小，主要依靠横跨纤维）旋切后的单板由于幅面大，厚度小，主要依靠横跨纤维 方向的横向通道传导水分，水分移动的路径短（因为木方向的横向通道传导水分，水分移动的路径短（因为木 材里的水分可以以细胞腔作为纵向通道，顺着纤维长度材里的水分可以以细胞腔作为纵向通道，顺着纤维长度 方向运动，从木材的两端面排出（长度方向），也可以方向运动，从木材的两端面排出（长度方向），也可以 以细胞壁的纹孔作为贯通的横向通道，细胞壁内还有许多以细胞壁的纹孔作为贯通的横向通道，细胞壁内还有许多 孔隙使水分从

6、木材侧面排出（宽度或厚度方向）。孔隙使水分从木材侧面排出（宽度或厚度方向）。 （2）单板在旋切过程中有些纤维被切断，材质比较疏松，水）单板在旋切过程中有些纤维被切断，材质比较疏松，水 分向外传导阻力小，单板表面蒸发作用和内部扩散作用彼分向外传导阻力小，单板表面蒸发作用和内部扩散作用彼 此相适应，采用高温也不会产生开裂、变形等缺陷。此相适应，采用高温也不会产生开裂、变形等缺陷。 2. 可采用高速气流垂直单板表面喷射，高速气流可达可采用高速气流垂直单板表面喷射，高速气流可达 15-20m/s，大大提高干燥速度。，大大提高干燥速度。 采用高速气流为什么能提高干燥速度？采用高速气流为什么能提高干燥速度

7、？ 当高速热气流平行于单板表面流过时，相互之间产生了摩当高速热气流平行于单板表面流过时，相互之间产生了摩 擦，而使气流速度减小，与单板表面接触的薄层，速度接近于擦，而使气流速度减小，与单板表面接触的薄层，速度接近于 零，呈现凝滞的空气薄膜，把热空气与单板表面隔开，这层薄零，呈现凝滞的空气薄膜，把热空气与单板表面隔开，这层薄 膜称为临界层。膜称为临界层。 临界层的厚度随着离板端距离增加临界层的厚度随着离板端距离增加 而增加，由于单板中的水分只能通过缓而增加，由于单板中的水分只能通过缓 慢的扩散作用，穿过临界层而进入空气慢的扩散作用，穿过临界层而进入空气 流，同时空气流中的热量缓慢的通过临流，同时

8、空气流中的热量缓慢的通过临 界层向单板内部传导，因而临界层影响界层向单板内部传导，因而临界层影响 了热交换的效率，降低了单板中的水分了热交换的效率，降低了单板中的水分 逸出速率。逸出速率。 a 1 2 1单板单板 2-气流速度气流速度 a临界层临界层 近年来，国内外对单板干燥的特性作了较近年来，国内外对单板干燥的特性作了较 深的研究，从提高温度和气流速度两个方面深的研究，从提高温度和气流速度两个方面 来加速干燥过程。目前，广泛采用的喷气式来加速干燥过程。目前，广泛采用的喷气式 干燥机就是采用垂直单板表面喷射高速热气干燥机就是采用垂直单板表面喷射高速热气 流来冲破或扰乱临界层来提高传热效率，加流

9、来冲破或扰乱临界层来提高传热效率，加 速内部水分的扩散，缩短干燥时间。速内部水分的扩散，缩短干燥时间。 二、单板干燥过程二、单板干燥过程 I 加热期加热期 单板刚接触热空气，单板表面的自由水蒸汽压单板刚接触热空气，单板表面的自由水蒸汽压 低于干燥机内热空气的蒸汽压，因此单板表面水分低于干燥机内热空气的蒸汽压，因此单板表面水分 基本不蒸发。基本不蒸发。 干燥时间（干燥时间（min） 单板温度（单板温度（ ） ） 单板含水率（单板含水率（%） 热空气所供给的热热空气所供给的热 量全部用来提高单板的量全部用来提高单板的 温度，使单板温度很快温度，使单板温度很快 上升到湿球温度。上升到湿球温度。 含水

10、率含水率 温度温度 II 恒速干燥期恒速干燥期 是以蒸发自由水为主，单板表面水分的蒸发速度和是以蒸发自由水为主，单板表面水分的蒸发速度和 单板里面水分向外传导的速度大致是相等的，因此称为单板里面水分向外传导的速度大致是相等的，因此称为 恒速干燥期。热空气所供给的热量全部用于水分蒸发，恒速干燥期。热空气所供给的热量全部用于水分蒸发， 单板的温度仍然维持在湿球温度。单板的温度仍然维持在湿球温度。 干燥时间（干燥时间（min） 单板温度（单板温度（ ） ） 单板含水率（单板含水率（%） 在这一阶段也蒸发掉在这一阶段也蒸发掉 一少部分吸着水，这表现一少部分吸着水，这表现 在含水率远在纤维饱和点在含水率

11、远在纤维饱和点 以上时，单板就开始干缩。以上时，单板就开始干缩。 吸着水存在于细胞壁内，吸着水存在于细胞壁内， 失去吸着水，木材就会发失去吸着水，木材就会发 生干缩。这一阶段时间很生干缩。这一阶段时间很 短。短。 III 减速干燥期减速干燥期 （1）减速干燥第一阶段：）减速干燥第一阶段： 蒸发掉全部自由水和大部分吸着水，在此阶段单蒸发掉全部自由水和大部分吸着水，在此阶段单 板表面水分的蒸发速度和单板里面水分向外传导的速板表面水分的蒸发速度和单板里面水分向外传导的速 度已经不相适应了，单板干燥速度开始下降。度已经不相适应了，单板干燥速度开始下降。 干燥时间（干燥时间（min） 单板温度（单板温度

12、（ ） ） 单板含水率（单板含水率（%） 在此阶段热空气供给在此阶段热空气供给 的热量大部分用于水分的的热量大部分用于水分的 蒸发，一小部分用于提高蒸发，一小部分用于提高 单板温度，使单板的温度单板温度，使单板的温度 基本维持在湿球温度而略基本维持在湿球温度而略 有升高，这是单板干燥的有升高，这是单板干燥的 重要阶段。重要阶段。 （2）减速干燥第二阶段：）减速干燥第二阶段： 在此阶段单板含水率低于纤维饱和点很多，水分在此阶段单板含水率低于纤维饱和点很多，水分 向外传导更加困难，水分蒸发速度也大大下降；向外传导更加困难，水分蒸发速度也大大下降； 干燥时间（干燥时间（min） 单板温度（单板温度（

13、 ） ） 单板含水率（单板含水率（%） 热空气所供给的热空气所供给的 热量一小部分用于水热量一小部分用于水 分蒸发，大部分用于分蒸发，大部分用于 提高单板温度，使单提高单板温度，使单 板温度很快上升到干板温度很快上升到干 球温度，这样就完成球温度，这样就完成 了单板干燥过程了单板干燥过程。 三、影响单板干燥速度的主要因素三、影响单板干燥速度的主要因素 单板干燥速度直接影响干燥机生产能力，单板干燥速度直接影响干燥机生产能力， 提高干燥速度是提高干燥机产量的最有效方法。提高干燥速度是提高干燥机产量的最有效方法。 干燥速度实际就是单板水分排出的速度，影响干燥速度实际就是单板水分排出的速度，影响 因素

14、总的来看可分为两大方面：因素总的来看可分为两大方面： 干燥介质的影响干燥介质的影响：包括介质温度、热空气相：包括介质温度、热空气相 对湿度、热空气速度。对湿度、热空气速度。 单单 板板 本本 身身 条条 件件：包括单板树种、单板初含：包括单板树种、单板初含 水率、单板厚度等。水率、单板厚度等。 干燥介质的影响干燥介质的影响 干燥介质温度（热空气温度）干燥介质温度（热空气温度） 干燥介质温度是影响单板干燥速度的重要因素。干燥介质温度是影响单板干燥速度的重要因素。 温度越高，供单板内部水分汽化的能量就越大，使得温度越高，供单板内部水分汽化的能量就越大，使得 干燥单板内的水分很快汽化，则单板内外蒸汽

15、压力梯干燥单板内的水分很快汽化，则单板内外蒸汽压力梯 度增大。同时，由于单板表面水分蒸发快，使单板内度增大。同时，由于单板表面水分蒸发快，使单板内 外含水率梯度也增大，水蒸气扩散速度和水分传导系外含水率梯度也增大，水蒸气扩散速度和水分传导系 数相应增大，单板水分排出速度加快，干燥速度加快。数相应增大，单板水分排出速度加快，干燥速度加快。 即即温度升高，干燥速度快温度升高，干燥速度快。 生产中干燥机通常是由饱和蒸汽通过散热器供给生产中干燥机通常是由饱和蒸汽通过散热器供给 热量，使干燥介质达到一定温度。因此干燥机内温度热量，使干燥介质达到一定温度。因此干燥机内温度 主要取决于干燥用饱和蒸汽温度。饱

16、和蒸汽温度与其主要取决于干燥用饱和蒸汽温度。饱和蒸汽温度与其 压力是成对应关系的，蒸汽压力越大，其温度越高。压力是成对应关系的，蒸汽压力越大，其温度越高。 当容器（如锅炉）内的气体温度为当容器（如锅炉）内的气体温度为100 （随海拔高度增加，温度相应的升高），而湿（随海拔高度增加，温度相应的升高），而湿 度为度为100%时，容器内的空气全部排出而被水时，容器内的空气全部排出而被水 蒸气所代替，此时的水蒸气叫做饱和水蒸气，蒸气所代替，此时的水蒸气叫做饱和水蒸气， 此时容器内的压力是一个绝对压力（此时容器内的压力是一个绝对压力（1kg/cm3, 即约为即约为0.1MPa），压力表的读数是零。），压

17、力表的读数是零。 干燥机内热空气的温度与蒸汽压力大小直干燥机内热空气的温度与蒸汽压力大小直 接有关。接有关。 蒸汽的压力与蒸汽本身的温度有以下关系：蒸汽的压力与蒸汽本身的温度有以下关系： 绝对压力绝对压力P （公斤（公斤/厘米厘米2） 饱和温度饱和温度 （） 绝对压力绝对压力P （公斤（公斤/厘米厘米2 ） 饱和温度饱和温度 （） 1.099.098.0169.61 2.0119.629.0174.53 3.0123.8810.0179.04 4.0142.9211.0183.20 5.0151.1112.0187.08 6.0158.0813.0190.71 7.0164.1714.0194

18、.13 表表 饱和蒸汽压力与温度关系表饱和蒸汽压力与温度关系表 生产中要提高干燥机内热空气温度的途径主要是生产中要提高干燥机内热空气温度的途径主要是 提高加热用蒸汽压力。目前使用的干燥机绝大多数采提高加热用蒸汽压力。目前使用的干燥机绝大多数采 用用0.6-1.2MPa的饱和蒸汽作为热源加热散热器。的饱和蒸汽作为热源加热散热器。 干燥机回水系统不畅和疏水器出现故障，会造成干燥机回水系统不畅和疏水器出现故障，会造成 蒸汽流通阻塞，内部积水多，而降低散热器热效率，蒸汽流通阻塞，内部积水多，而降低散热器热效率， 使介质温度降低。使介质温度降低。 热空气相对湿度热空气相对湿度 热空气相对湿度是指空气被水

19、蒸气所饱和的程度热空气相对湿度是指空气被水蒸气所饱和的程度 （简称湿度），其数值可用干湿球温度计测出干球温（简称湿度），其数值可用干湿球温度计测出干球温 度和湿球温度，查度和湿球温度，查干湿球温度与相对湿度表干湿球温度与相对湿度表，求，求 出空气的相对湿度值。出空气的相对湿度值。 当干球温度一定时：当干球温度一定时： 干湿球温度差越大，说明相对湿度越小，则热空气干湿球温度差越大，说明相对湿度越小，则热空气 吸收水分的能力越大，单板干吸收水分的能力越大，单板干 燥速度越快。燥速度越快。 干湿球温度差越小，说明相对湿度越大，则热空气干湿球温度差越小，说明相对湿度越大，则热空气 吸收水分的能力越小，

20、单板干吸收水分的能力越小，单板干 燥速度越慢。燥速度越慢。 风速影响风速影响 风速高，干燥时间短，干燥速度快，对风速高，干燥时间短，干燥速度快，对 流传热的干燥机风速超过流传热的干燥机风速超过2m/s时，对干燥速时，对干燥速 度的影响就减小，所以过大的风速不起作用，度的影响就减小，所以过大的风速不起作用， 相反增加动力消耗，经济风速一般为相反增加动力消耗，经济风速一般为 1-2 m/s。 喷气式干燥机喷射的气流要有足够的速度才喷气式干燥机喷射的气流要有足够的速度才 能冲破临界层，一般风速是能冲破临界层，一般风速是 15-20m/s，速度，速度 越大，效果越好，但同样要考虑动力消耗的越大，效果越

21、好，但同样要考虑动力消耗的 合理性。合理性。 （二）单板条件的影响（二）单板条件的影响 树种树种 树种对干燥速度影响很大，容重大的树种，干燥速度慢，树种对干燥速度影响很大，容重大的树种，干燥速度慢， 其原因有两个：其原因有两个： a容重大的树种和容重小的树种在同一厚度，同一含水率时，容重大的树种和容重小的树种在同一厚度，同一含水率时， 如果蒸发出同样数量的水分，则容重大的树种的单板含水率如果蒸发出同样数量的水分，则容重大的树种的单板含水率 减小的数值小。减小的数值小。 b容重大的树种，其木材组织中的细胞腔较小，而细胞壁较容重大的树种，其木材组织中的细胞腔较小，而细胞壁较 厚，因此在低含水率范围

22、内，水分传导的阻力大，所以干燥厚，因此在低含水率范围内，水分传导的阻力大，所以干燥 速度慢。速度慢。 一般管孔粗大的树种，水分排出阻力小，所以干燥速度快一般管孔粗大的树种，水分排出阻力小，所以干燥速度快 （如水曲柳），相反管孔细小树种排除阻力大，干燥速度慢（如水曲柳），相反管孔细小树种排除阻力大，干燥速度慢 （如椴木），水曲柳、桦木、椴木、杨木干燥速度依次为水曲（如椴木），水曲柳、桦木、椴木、杨木干燥速度依次为水曲 柳桦木椴木杨木，因此不同树种干燥速度不同，不能同柳桦木椴木杨木，因此不同树种干燥速度不同，不能同 时进行干燥。时进行干燥。 初含水率初含水率 初含水率高，干燥速度慢。初含水率高，干

23、燥速度慢。 单板厚度单板厚度 单板在干燥过程中，水分主要是沿厚度单板在干燥过程中，水分主要是沿厚度 方向排出，因此厚度对单板干燥速度影响较方向排出，因此厚度对单板干燥速度影响较 大，厚度越大，水分向外传导的距离越长，大，厚度越大，水分向外传导的距离越长， 移动的阻力增大，干燥速度低；反之单板越移动的阻力增大，干燥速度低；反之单板越 薄，水分移动的距离短，阻力小，干燥速度薄，水分移动的距离短，阻力小，干燥速度 快。快。 四、提高干燥机生产效率的几项措施四、提高干燥机生产效率的几项措施 v（1）在干燥机允许的额定压力范围内，尽可能提高）在干燥机允许的额定压力范围内，尽可能提高 蒸汽压力，达到提高干

24、燥机热空气温度的目的。蒸汽压力，达到提高干燥机热空气温度的目的。 v（2）经常检查回水管路和疏水器，保证回水畅通。）经常检查回水管路和疏水器，保证回水畅通。 v（3）定期清扫散热器和喷箱中的灰尘。）定期清扫散热器和喷箱中的灰尘。 v（4）经常检查皮带，保证风机转速。）经常检查皮带，保证风机转速。 v（5）零片干燥时，注意合理摆片，提高干燥机填充）零片干燥时，注意合理摆片，提高干燥机填充 v 系数。系数。 v（6）严格掌握终含水率在规定范围内，不要过干。）严格掌握终含水率在规定范围内，不要过干。 4-3 单板干燥设备单板干燥设备 一、单板干燥设备的分类一、单板干燥设备的分类 （一）按传热方式分：

25、（一）按传热方式分： 空气对流式空气对流式 接触式接触式 联合式联合式 （二）按单板传送方式：（二）按单板传送方式： 网带式网带式 辊筒式辊筒式 （三）按干燥机内热空气流动方向与干燥机纵向中心线之间的关系（三）按干燥机内热空气流动方向与干燥机纵向中心线之间的关系 纵向通风纵向通风 横向通风：横向通风： 气流气流平行于单板表面气流气流平行于单板表面 气流与单板便面垂直喷射气流与单板便面垂直喷射 1 2 3 4 5 7 9 8 6 1-电动机电动机 2-排湿管排湿管 3-离心式风机离心式风机 4-网带网带 5-喷气箱喷气箱 6-加热器加热器 7-蒸气管蒸气管 8-单板单板 9-新鲜空气入口新鲜空气

26、入口 二、喷气式网带干燥机二、喷气式网带干燥机 （1） （2） （3） （4） 图图 喷嘴形状喷嘴形状 在满足一定风速的前提下，要求尽可能降低阻力，减在满足一定风速的前提下，要求尽可能降低阻力，减 少动力消耗，同时力求风速均匀少动力消耗，同时力求风速均匀 三、单板的干缩和变形三、单板的干缩和变形 v（一）单板的干缩（一）单板的干缩 ag= b-B b 100 （二）单板干燥易产生的缺陷及原因（二）单板干燥易产生的缺陷及原因 1. 单板变形及开裂单板变形及开裂 （1）单板在干燥过程中产生变形及开裂的原因）单板在干燥过程中产生变形及开裂的原因 单板在整个幅面上材质不均匀；单板在整个幅面上材质不均匀； 单板幅面各个部分水分蒸发速度不同单板幅面各个部分水分蒸发速度不同 （2） 解决办法解决办法 使干燥机内各处的温度、风速、相对湿度基本一致使干燥机内各处的温度、风速、相对湿度基本一致 单板在有一定外力拉近的情况下进行干燥单板在有一定外力拉近的情况