试论平衡压力对胶合板鼓泡缺陷的影响

试论平衡压力对胶合板鼓泡缺陷的影响
赵生贵
【摘要】介绍了胶合板热压过程中平衡压力对鼓泡的影响.
【期刊名称】《林业机械与木工设备》
【年(卷),期】2014(042)001
【总页数】2页(P40-41)
【关键词】胶合板;平衡压力;鼓泡
【作者】赵生贵
【作者单位】绥化复合板厂,黑龙江绥化152071
【正文语种】中文
【中图分类】TS653
在胶合板生产过程中，鼓泡是影响其产品质量的一个重要因素。

鼓泡不仅影响胶合板的外观质量，还会降低胶合板的胶结合强度和使用性能。

导致胶合板鼓泡的原因有很多，如原材料不合格，胶的强度，热压的温度、压力、时间等等都有可能造成胶合板鼓泡。

本文着重就热压时平衡压力对胶合板鼓泡的影响进行分析。

1 板坯内水分汽化的主要方式
单板干燥后含水率仅有6%～12%，涂胶后由于胶液中的水分渗入单板，将使其含水率上升到20%～30%。

这些过多的水分必须在热压过程中通过汽化（即从液态变为汽态）予以排除。

液体的汽化包括蒸发和沸腾两种方式。

蒸发是在液体表面进行的汽化方式，这种汽化方式可以在任何适宜的温度下发生；沸腾则是在液体表面和内部同时进行的汽化方式，这种汽化方式只有在液体的温度达到了一定压力相应的饱和温度（即沸点）时才会发生。

热压时，尽管热压板可以直接将热量传递给板坯，使板坯的温度迅速上升，但由于板坯表面受到热压板的限制，使其内部的水分不能作垂直于表面的移动，而只能向板坯边缘移动；同时，由于热压板与板坯表面之间的紧密接触，板坯内几乎没有空气流动，所以水分蒸发的速度极其缓慢，蒸发量也极少。

这和单板干燥的情况不同，单板干燥时单板中的水分主要通过蒸发这一汽化方式，而且采用较高的干燥介质温度和气流速度就可以加速单板水分的蒸发。

热压时板坯内的水分吸收热量，温度升高，达到沸点后就会非常迅速地转化成蒸汽。

随着压力下降，板坯内的蒸汽压力高于热压板的压力，蒸汽便开始从板坯中排出，含水率也随之下降。

所以，板坯内水分汽化的主要方式应该是沸腾，以往认为板坯内水分汽化的主要方式是蒸发的观点值得商榷。

2 降压时的平衡压力
对于一种液体来说，一定的饱和温度对应一定的饱和压力，一定的饱和压力也对应一定的饱和温度，而且饱和温度越高，饱和压力也越高。

例如：水的沸点在压力为0.1MPa时为99.090℃，在压力为1.2MPa时为187.08℃。

普通的脲醛树脂胶合板采用的热压压力一般在1MPa以上，而热压温度仅为105～120℃，这个温度离水的沸点温度174℃（绝对压力0.9MPa时）相差较大。

所以板坯内的水分就不能沸腾汽化，而是仍以过热水（即温度超过100℃的液体水）的形式存在。

只有当压力下降到0.12～0.2MPa时，板坯内的水分达到沸点
温度后才能沸腾汽化，这时产生的蒸汽压力也应为0.12～0.2MPa。

根据平均压力的概念，此时与板坯内蒸汽压力相等的热压板的压力（平衡压力）也应为0.12～
0.2MPa。

计算平衡压力的经验公式为：
式中：P平为平均压力（MPa）；P2为热压板中的蒸汽压力（MPa）；F为板坯
的面积（cm2）；m为压力油缸的数量；d为压力油缸的直径（cm）。

计算结果见表1、表2。

表1、表2中板坯加工的宽度余量为5cm，长度余量为10cm。

P平（表）指平衡压力的表压力，P平（单）指平衡压力的单位压力。

根据式（1）求得的平均压力为表压力，然后换算成单位压力。

表1 J 3′×7′×25 层热压机P2 1.2 1.2 2.0 2.0 3.0 3.0 t/℃104.2 104.2 119.6 119.6 132.9 132.9 F（宽×长）/cm2 96.5×193 96.5×223.5 96.5×193
96.5×223.5 96.5×193 96.5×223.5 P平（单）/MPa 0.10 0.10 0.10 0.16 0.24 0.24 m 2 2 2 2 2 2 d 32 32 32 32 32 32 P平（表）/MPa 1.26 1.45 2.09 2.41 3.14 3.62
表2 J 4′×8′×25 层热压机P2 1.2 1.2 2.0 2.0 3.0 3.0 t/℃104.2 104.2 119.6 119.6 132.9 132.9 F（宽×长）/cm2 127×193 127×254 127×193 127×254 127×193 127×254 m 4 4 4 4 4 4 d 32 32 32 32 32 32 P平（表）/MPa 0.81 1.08 1.36 1.79 2.04 2.69 P平（单）/MPa 0.1 0.1 0.16 0.16 0.24 0.24
从计算结果可以看出，平衡压力的大小由蒸汽压力（即热压温度）决定，蒸汽压力高，则平衡压力大，这与《胶合板制造学》中的论述是吻合的：多层胶合板坯加压终了，温度120℃时，蒸汽压力0.19～0.24MPa；温度140℃时，蒸汽压力
0.26～0.31MPa2；温度150℃时，蒸汽压力0.35～0.4MPa。

平衡压力的计算值与理论值之间存在偏差是因为热压板的实际温度要低于加热饱和蒸汽压力温度3～7℃。

3 平衡压力对胶合板鼓泡的影响
降压第一阶段由最高压力降到平衡压力时，降压速度可以快些；降压第二阶段由平衡压力降到单位压力为零时，降压速度应慢些。

平衡压力是降压速度快慢的转折点，如果平衡压力过大，则板坯内的水分在降至平衡压力时因尚未达到相应的沸点温度而不能汽化，这就失去了其作为平衡压力的意义。

而且，因过早转入降压第二阶段，在降压时间的分配上也会产生“前松后紧”的不合理现象，这也是形成鼓泡的一个潜在因素。

反之，如果平衡压力过小，则板坯内的水分在降至平衡压力前就已达到相应沸点温度而汽化，若此时降压速度过快，板坯内大量的蒸汽就会以过快的速度外逸，冲破胶层而形成鼓泡。

特别是压制多层胶合板时，由于热压温度低，热压压力高，产生鼓泡的可能性会更大。

所以，平衡压力对胶合板鼓泡的影响是不容忽视的，要想有效地防止鼓泡现象的产生，就应该根据热压温度来确定平衡压力的大小，并根据平衡压力的大小来合理分配各降压阶段所需的时间，正确掌握降压速度。

需要强调指出的是，目前许多胶合板生产企业对降压时的平衡压力大小随意规定，甚至不作规定，这对实际生产是非常不利的。

【相关文献】
［1］周晓燕.胶合板制造学［M］.北京：中国林业出版社，2012.
［2］张齐生.胶合板生产技术问答［M］.1981.
［3］热工学.北京林学院［M］.北京：中国林业出版社，1980.。