胶合板制造工艺学

关于胶合板制造工艺学第1页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六§4-1单板干燥的终含水率一、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（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：⑴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。⑵含水率越低，干燥时间越长，容易浪费能源，降低干燥机生产能力。⑶含水率低，在加工运输过程中易破损。⑷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纤维的物理性能受损伤，这些都会影响胶接强度。第2页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六如果含水率过高也不行，会出现以下问题：⑴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。⑵如果含水率过高，在热压过程中易产生分层鼓泡。⑶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，各层单板收缩变形很大，因此胶合板内应力较大，易变形。⑷如果含水率过高，胶固化不充分，胶合强度不好。(5)

湿单板在贮存中易产生边缘开裂、中间发霉变色等缺陷。第3页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六

对于酚醛、脲醛树脂胶合板，要求单板的终含水率为8%-12%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为8%-15%。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。第4页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六§４－2单板干燥的基本原理一、单板干燥的特点（与板、方材比较）１．可采用高温快速干燥工艺，t=170℃—180℃，最高300℃，由于温度高，干燥速度可大大加快。

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。第5页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六2.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。采用高速气流为什么能提高干燥速度？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。

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逸出速率。a121—单板2--气流速度a—临界层第6页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六

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流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。第7页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六二、单板干燥过程I加热期

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，因此单板表面水分基本不蒸发。干燥时间（min）单板温度（℃）单板含水率（%）ⅠⅡⅢ

热空气所供给的热量全部用来提高单板的温度，使单板温度很快上升到湿球温度。含水率温度第8页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六II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，单板的温度仍然维持在湿球温度。干燥时间（min）单板温度（℃）单板含水率（%）ⅠⅡⅢ

在这一阶段也蒸发掉一少部分吸着水，这表现在含水率远在纤维饱和点以上时，单板就开始干缩。吸着水存在于细胞壁内，失去吸着水，木材就会发生干缩。这一阶段时间很短。第9页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六III减速干燥期（1）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。干燥时间（min）单板温度（℃）单板含水率（%）ⅠⅡⅢ

在此阶段热空气供给的热量大部分用于水分的蒸发，一小部分用于提高单板温度，使单板的温度基本维持在湿球温度而略有升高，这是单板干燥的重要阶段。

第10页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六（2）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，水分向外传导更加困难，水分蒸发速度也大大下降；干燥时间（min）单板温度（℃）单板含水率（%）ⅠⅡⅢ

热空气所供给的热量一小部分用于水分蒸发，大部分用于提高单板温度，使单板温度很快上升到干球温度，这样就完成了单板干燥过程。第11页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六三、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，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，影响因素总的来看可分为两大方面：

干燥介质的影响：包括介质温度、热空气相对湿度、热空气速度。

单板本身条件：包括单板树种、单板初含水率、单板厚度等。第12页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六㈠干燥介质的影响⑴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。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，则单板内外蒸汽压力梯度增大。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数相应增大，单板水分排出速度加快，干燥速度加快。即温度升高，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。第13页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六

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），而湿度为100%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，此时容器内的压力是一个绝对压力（1kg/cm3,即约为0.1MPa），压力表的读数是零。干燥机内热空气的温度与蒸汽压力大小直接有关。蒸汽的压力与蒸汽本身的温度有以下关系：

第14页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六绝对压力P（公斤/厘米2）饱和温度（℃）绝对压力P（公斤/厘米2）饱和温度（℃）1.099.098.0169.612.0119.629.0174.533.0123.8810.0179.044.0142.9211.0183.205.0151.1112.0187.086.0158.0813.0190.717.0164.1714.0194.13表饱和蒸汽压力与温度关系表第15页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六

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用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。第16页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六⑵热空气相对湿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度和湿球温度，查《干湿球温度与相对湿度表》，求出空气的相对湿度值。当干球温度一定时：干湿球温度差越大，说明相对湿度越小，则热空气吸收水分的能力越大，单板干燥速度越快。干湿球温度差越小，说明相对湿度越大，则热空气吸收水分的能力越小，单板干燥速度越慢。第17页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六⑶风速影响

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2m/s时，对干燥速度的影响就减小，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1-2m/s。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15-20m/s，速度越大，效果越好，但同样要考虑动力消耗的合理性。第18页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六（二）单板条件的影响

⑴树种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：

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，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。

b．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内，水分传导的阻力大，所以干燥速度慢。一般管孔粗大的树种，水分排出阻力小，所以干燥速度快（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。第19页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六⑵初含水率初含水率高，干燥速度慢。⑶单板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；反之单板越薄，水分移动的距离短，阻力小，干燥速度快。第20页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六四、提高干燥机生产效率的几项措施（1）在干燥机允许的额定压力范围内，尽可能提高蒸汽压力，达到提高干燥机热空气温度的目的。（2）经常检查回水管路和疏水器，保证回水畅通。（3）定期清扫散热器和喷箱中的灰尘。（4）经常检查皮带，保证风机转速。（5）零片干燥时，注意合理摆片，提高干燥机填充系数。（6）严格掌握终含水率在规定范围内，不要过干。第21页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六§4-3单板干燥设备一、单板干燥设备的分类（一）按传热方式分：空气对流式接触式联合式（二）按单板传送方式：网带式辊筒式（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纵向通风横向通风：气流气流平行于单板表面气流与单板便面垂直喷射第22页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六1234579861-电动机2-排湿管3-离心式风机4-网带5-喷气箱6-加热器7-蒸气管8-单板9-新鲜空气入口二、喷气式网带干燥机第23页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六（1）（2）（3）（4）图喷嘴形状在满足一定风速的前提下，要求尽可能降低阻力，减少动力消耗，同时力求风速均匀第24页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六三、单板的干缩和变形（一）单板的干缩ag=b-Bb×100第25页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六（二）单板干燥易产生的缺陷及原因1.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（2）解决办法①使干燥机内各处的温度、风速、相对湿度基本一致②单板在有一定外力拉近的情况下进行干燥③对块状单板的干燥可以使单板边部互相搭接在一起，使前后板边重叠1-2cm,以减少边部水分蒸发速度；④或者在两边６ｍｍ宽度上喷水⑤辊筒式干燥机中的辊筒起到机械熨平作用⑥连续单板带干燥时，可在单板边部贴上加强封边胶带⑦边材心材含水率相差较大的树种，应该是边心材分别进行干燥第26页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六2.单板含水率不均产生原因①单板初含水率不均②干燥条件不一致第27页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六单板干燥应检验的项目单板含水率单板含水率的均匀程度单板的干燥缺陷分类干燥与分类码垛第28页，共34页，2022年，5月20日，1点15分，星期六§4-4单板剪裁及单板加工一、单板剪裁（一）湿单板剪切

B=b+△0+△g式中：B-湿单板的宽度；b-胶合板的宽度△0–胶合板