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胶合板的组坯和预压

发布时间:2019/9/5  新闻类别:行业动态 点击次数:114

1、胶合板的构成原则

  木材具有各向异性,这种各向异性主要表现在木材的干缩与膨胀,各项物理和力学性能在各个方面有着很大的差异。干缩与膨胀以新采伐的木材到完全干燥(绝干),顺纹方向的收缩为0.1%~0.3%,径向收缩为3%~6%,弦向收缩为6%~12%。力学性能仅以抗拉强度而言,顺纹方向约为横纹方向的20倍。为了使胶合板有较好的特性,对木材这种固有的缺点应使其构成胶合板后从整体上不再体现出来,单板在组成胶合板时应遵循以下原则:


(1)   对称原则

对称原则就是要求胶合板对称中心平面两侧的单板,无论树种、单板厚度、层数、制造方法、纤维方向、含水率都应该相互对应。

 胶合板在组成上有均层的(各层单板厚度相同)和非均层的(各层单板厚度不同)。对于非均层其对应层和单板厚度一定要相同;对于采用混合树种的胶合板,其对应层树种一般来说应该相同。

 由于木材具有吸湿膨胀、排湿收缩的特点,所以当含水率发生变化时,各层单板都要发生形变。这种形变随木材的纤维方向不同而不同,因此引起的应力大小也就不一样。其应力大小可用下式计算:

式中: —应力(MPa)

     E —材料的弹性模量(与单板的树种含水率等有关,MPa);

      —应变(与单板材种、纤维方向等有关),=L/L。


通过上式可知,弹性模量不同,应力不同;应变不同,应力也不同。如果不符合对称原则,对称中心平面两侧对应层单板的树种、厚度、层数、制造方法、纤维方向、含水率等有某些差异,就会使对称中心平面两侧单板的应力不相等,特别是胶合板含水率发生变化时,这种应力区别就更大,就会导致胶合板变形以至开裂等缺陷。当符合对称原则时,胶合板中心平面两侧各对应层不同方向的应力大小相等,当胶合板启水率发生变化时,各层应力虽有变化,但对应层的应力变化是均等的。因此,其结构稳定,不会产生变形、开裂等缺陷。所以对称原则成为一切人造板产品必须遵守的基本原则。


(2)   奇数层原则

胶合板的层数必须是奇数层。由于胶合板的结构是相邻单板的纤维方向相互垂直,而且又必须符合对称原则,因此,它的总层数必定是奇数。


胶合板受力时往往以弯曲的形式出现,弯曲时在其内部水平剪应力的分布情况,可以看出水平剪应力的最大值分布在中心层平面上。如果是偶数层胶合板也符合对称原则,但偶数层的中心对称平面是在胶层上,因为一般来说胶层比较脆,弹塑性没有木材好,而受水平剪应力又最大,这样容易使胶层剥落,使合板的胶合强度降低。另外偶数层胶合板要符合对称原则,其中间相邻两层单板的纤维方向必须相同,这种结构相当于一张厚芯的三层胶合板,这种结构不能带来板子性能的改善,只会使更多的木材、工时和胶黏剂的消耗。如果遵循奇数层原则,则水平剪应力最大值分布在中间层芯板上,这样就避免了采用偶数层结构所带来的缺陷。


过去还提出层的厚度原则,意指对同一厚度的胶合板,其单板越薄,层数越多,胶合板的纵横向强度差异越小,物理力学性能越均衡。但在实际生产中,单板的厚度是受到限制的;况且,用很薄的单板制造胶合板,会导致生产过程过分复杂,生产率降低,原材料消耗增加,成本提高。因此层的厚度原则目前已不再提倡。在实际生产中应根据产品用途来选择适当的单板厚度。


2、涂胶单板的陈化与干燥

(1)涂胶单板的陈化

单板涂胶后,在热压之前放置一段时间,这个过程称为陈化时间。其目的是使胶液浓缩,避免热压时鼓泡;使涂胶后的单板充分膨胀,克服叠芯离缝等缺陷。陈化的方式有两种:单板涂胶后在组坯以前放置一段时间称为开放陈化;单板涂胶后即组坯,在上压机放放置一段时间称为闭合陈化。


涂胶单板陈化这种工艺方法一般用于含水分大的胶黏剂,如豆胶、不脱水脲醛树脂胶和中板涂胶后不干燥的酚醛树脂胶等。


陈化时间随车间的温度及胶种而异。脲醛树脂陈化时间为:车间温度15~25℃时,陈化60min;车间温度在26℃以上时,陈化30min。


涂胶后的单板如果较长时间密集在堆积起来,若采用高摩尔比的胶,板坯中会出现温度升高现象,如桦木板坯可高达50℃.其主要原因是木材吸湿后放出热量的积累。这种堆积热会使胶黏早期固化,使黏度降低,导致单板渗胶过多,从而降低胶着力,在生产中要引起注意。


(3)涂胶单板的干燥

涂胶单板一般不干燥,只是有的特种胶合板、表层改薄普通胶合板或涂胶后单板含水率过高时,对单板进行干燥处理。涂胶单板的干燥,应在胶中水分渗入单板内部以前迅速将水分排出,否则水分过多渗入单板内,板面胶量减少,会使胶合强度下降。


单板含水率、施胶量、胶黏剂种类、干燥设备内介质温度、风速和相对湿度等是决定单板干燥过程的条件,其中干燥温度是主要条件。干燥温度越高,干燥速度就越快;但是温度过高会引起部分树脂分子固化,甚至表面出现气泡。所以干燥温度应适当,一般在80~90℃范围内,最高不超过110℃.干燥后的质量要求为:水分和挥发物含量为6%~12%(薄板可为8%~12%,厚板和多层板可为6%~8%);胶黏剂的固化率小于2%~3%。


单板干燥的设备有三种:简易干燥室、平板压机和传送式干燥机。


3、组坯

组坯就是将面、背板和涂过胶的芯板组合成板坯。板坯厚度是按成品厚度、加压过程中板坯压缩率及表面加工余量的大小来决定的。


压缩率的大小因树种、含水率和热压条件等不同而有所差别.通常材质松软、含水率高、压力大、温度高、加压时间长,则压缩率大;反之则压缩率小。压缩率与成品性能有密切关系,板坯压缩率对于普通胶合板来说一般为5%~10%.


胶合板各层单板可以是等厚度的,也可以是表板薄、芯板厚的结构。后者能更好地利用优质木材。目前生产中表板厚度普遍采用0.5mm。


算出板坯厚度后,要确定各层单板厚度,进行搭配,在实际生产中还应与旋切机制造单板的名义厚度相适应。配出的板坯厚度应在标准规定的偏差范围内。


胶合板中各层单板的质量要求是不同的。要板要求最高,这是区分胶合板等级的重要依据。背板质量可略低一些。芯板虽然对材质要求不高,但要平整,对缺陷很好的修补。组坯时每张胶合板面板与背板的质量要求和搭配应符合国家标准规定。


(1)手工组坯

目前我国胶合板生产仍然以手工组坯为主,手工组坯要注意以下几点:

排芯要“一边一头齐”,为板坯胶合和栽边设立基准。

对闭合陈化方式,使用零片组坯要根据单板吸水后膨胀规律预留缝隙,避免胶合板产生叠芯、离缝等缺陷。

表板紧面要朝外。

相邻层单板纹理就相互垂直.

小窄条单板要放在中间,防止搬运和装板中错位、歪斜而造成次品。

表芯板加工余量要适应,芯板比表板略小一些,以防止胶压时胶液被挤出,污染和腐蚀热压板.

(2)机械化组坯

“施胶/组坯/热压”这一工段所花费的劳动力相当于整个胶合板生产的1/4左右.所以组坯作业机械化,是提高劳动生产率、实现胶合板生产连续化的重要一环。而实现组坯机械化首先必须芯板整张化,从而解决窄芯板宽窄不一、叠芯离缝给组坯带来的困难。目前芯板整张化比较成功的办法是用三、四条热熔性树脂尼龙线将芯板胶成整张板。

 

4、板坯预压

板坯在进入热压机之前,先放入冷压机中将板坯加压,靠胶的黏性使单板黏合在一起,这个过程称为预压。


(1)板坯预压的意义

采用预压生产方式有利于产品质量的提高,可以减少热压过程中的辅助时间,缩短热压周期,提高热压机的生产率;板坯运输和装卸方便,便于运用机械装卸板,能降低工人劳动强度;减小热压板间距和垫板运输设备,节约能源。板坯预压之后也可在板坯进入装板架前逐张检查,发现缺陷进行修补。

 为了适应预压工艺要求,使胶黏剂具有一定的初黏性,要对胶黏剂进行改性。酚醛树脂胶陈化后黏度很大,可满足预压要求。脲醛树脂胶则需要改性,可加入适量填料,如面粉等。或在合成时加入适量聚乙烯醇进行改性。


(2)板坯预压工艺

预压工艺条件随树种、胶的性能不同而异.目前国内使用的聚乙烯醇改性脲醛胶,板坯陈化时间20~40min,单位压力0.8~1.2MPa,加工时间30~60min。


(3)板坯的预压设备

预压使用的设备可用一般的冷压机,上压式工作最为方便。国内设计的预压机压板间隔高度为1~1.5m,最大单位压力1.5MPa,总压力4500KN。在配备预压机时,要与热压机相匹配。


 
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