6第六章刨花板热压

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《刨花板制造学》
唐忠荣
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热压板热介质中，饱和蒸汽还常被使用，为了使热量 得到充分利用，可以将废气再次循环使用，以获得最大的 经济效益。
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⑵高频加热
常规的接触传导加热，由于存在导热阻力，使板坯内 必然产生较大的温差和不同的含水率分布 (图 5—33) ，采 用高频介质加热，可以从根本上改变这种状态。
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同时对两块热压板，采用相反的配臵(图5—30)，使 板坯在加压过程中，受热均匀。这样的蒸汽通道排列，其 板面温差可小于3℃。
1 7 2 6 7 1 6 2 3 5 4 4 5 3 5 3 4 4 3 5 6 2 7 1 2 6 1 7
1
7
2
6
7
1
6
2
3
5
4Hale Waihona Puke 4535
3
4
4
3
5
6
2
7
1
2
6
1
7
相邻热压板蒸汽管道的排列
①平压法：加压压力方向垂直于板面；
②挤压法：加压压力方向平行于板面； ③辊压法：加压压力方向交汇于一点。 ⑵ 根据板坯在热压机的运动状况 ①连续式热压； ②周期式热压。
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⑶根据加热方式分
①接触加热；
②高频加热；
③接触高频混合加热。
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6.2.4影响热压温度的因素
①胶种：酚醛胶需要较高的温度。约180～200℃，脲 醛胶需要的温度可低一点约 140℃，而采用快速固化脲醛 树脂可为：130～200℃，温度高，热压时间就短。
②木材材性的影响：木材受热产生热解。 150 ℃有稍 为的分解，在275℃时急剧降解，因而最高温为230℃。温 度高，有一定含水率的刨花在压力作用下，会产生更好的 塑性变形。
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6.2.3温度——时间曲线
温度 1 2
T1：加热时，靠近热压 板坯温度迅速上升，而芯层 温度没有变。 T2：从这一时间起，芯 层温度开始上升，并继续上 升。到水分开始蒸发为止 （传质开始）；这段时间温 度上升很快。
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6.1 热压基本理论
6.1.1热压的目的和作用
⑴热压的目的
在热压机中，板坯在热能和压力的作用下，将其制成 具有一定容重，一定厚度和一定强度的刨花板。
⑵热压的两个基本作用 ①使胶固化 ②使板坯具有一定的压缩比，扩大胶层面积，保证厚 度和容重。
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6.1.2 热压的方法 （见第一章）
⑴ 根据板坯上作用的方向
芯层达到100℃的时间min
5.3
5.5
6.4
7.0
8.3
9.4
（热压温度140℃，热压压力30kg/cm2）
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6.2.6板坯含水率与温度的关系（含水率传递与分 布和温度的关系）
⑴板坯中含水率的来源 ①刨花未干燥的水：干燥后的刨花带入的水分，一般 干燥后刨花含水率为1～2%，拌胶前为1～3%。华夫板和混 状施胶则含水率为7%。 ②施胶水：拌胶时，胶液带入的水分。胶粘剂，防水 剂。固化剂等都不同程度的含有水分，有的调胶时还加入 部分水。以提高表层含水率和改变粘度。
②热量传递到芯层的速度取决于许多因素。 例如： A提高压板温度，则对芯层的传热速度就加快。如果 热压后温度从175℃升至210℃，芯层达到100℃的时间约 缩短了0.75分钟。（见图）
B：加大对板坯的压力，对缩短热压时间同样有益处， 较大的压力，能加速热量传导的芯层（见图）
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T1
T2
T3
T4
T5
时间
图 图6—3 热压时板坯内时间温度 特性曲线 1.表层 2.芯层
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T3：从一时间开始，蒸发即开始，并延续到芯层中水 分温度达到沸点为止，这段时间温度上升缓慢。热量主要 是汽化水。
T4：这段时间内，芯层温度保持不变，水转化为蒸汽 后，随即从被压缩的板坯中逸出。如果蒸汽不能排出，则 芯层温度会上升（形成蒸汽压力区）。 T5：继续加热，芯层温度缓慢上升，一直上到接近热 压板温度。到热压工序结束。
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③缩合水：脲醛胶缩合时，还将产生一部分水。如果 增加固体树脂6%，脲醛胶缩合水则使板内含水率增加0.9%。 一般脲醛胶生产刨花板，都在7%～16%的情况下胶合。含 水率过高，则延长热压时间，含率过低，板坯不便被压缩。 压机闭合发生问题，板厚达不到要求。 ⑵含水率分布与温度的关系
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要达到刨花板、纤维板的热压温度的要求，其介质参 数一般要求达到如下要求：
饱和蒸汽压力一般在 1.0～1.6MPa ，这样对加热系统 密封性要求较高，此外，饱和蒸汽会产生冷凝水和水垢， 这些都会影响热传导效率。 过热水的热容量远大于蒸汽，无冷凝水排放，可循环 利用，热利用率高，但设备系统复杂，易含杂质产生沉淀 结垢，对加热系统有腐蚀作用。
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热压板接触加热与高频介质加热同时施行，可弥补被 加热材料周边散热快的不足，保证受热更加均匀。 从板的密度剖面上 可以看出，接近表层的 密度最大，而向芯层密 度逐渐降低。随着板密 度的降低，采用高频加 热比采用热压板加热的 密度由表层至芯层的变 化小。对于高密度板则 不存在太明显的差异。
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③降低胶粘剂的粘性。使胶粘剂产生一定程度上的流 动性。有利于润湿相邻的刨花，使胶粘剂从一个表面转到 另一个表面，提高胶合强度。
④蒸发水分。使多余水分蒸发出来和加快内部热传递。 温度对加压时间有直接影响，也就是对压机的产量有 着直接的影响。
⑤成品的厚度：薄板由于传热距离短，温度较中厚度 低一些。厚板又较中厚板低一些，考虑厚度的热压时间长， 降低预固化层的影响。
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6.2.5提高传热速度的措施
①在刨花板生产中，如果能迅速达到T4，便可缩短热 压时间。所以，T1要尽量短一些，T2的斜率要尽量大一些。 即加快板坯传热，以提早传质时间
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6.2.2温度的作用
①使胶粘剂固化。刨花板生产中，采用热固化胶。 因而必须加强，以缩短时间，提高产量。
②塑化刨花。高温增大木材的可塑性。减小刨花的 抗压强度。研究表明，木材在高温高湿的条件下，会产生 塑性变形，并转变为永久性变形。如果板坯不加热或加热 不足，为了达到要求较高的容重和碎料之间应有的接触面。 就需要有较高的压力。
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1300
4900～7400 热压板热压管道布置示意图
从图中看出热压板两边最先得到热量，然后蒸汽向内 流动，在热压板纵向，分成两组蒸汽循环路线，一边进气， 一边回水，热冷交错，使热压板板面温度均匀。
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图 板坯传热传质示意图（厚度方向）
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①表层温度高，芯层温度低的温度梯度；表层含水 率低而芯层含水率高含水率梯度
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⑵高频介质加热的特点有如下几点：
①受热均匀，使板坯内外同时受热升温，而不易产生 鼓泡和分层； ②加热速度快，加热速度与被加热材料的导热系数无 关； ③板坯内含水率均匀一致，板变形小； ④可根据不同材料的特点，选择频率，做到经济地使 用能量。
高温热油在低压下具高沸点，易于密封和防漏，热容 量大，无腐蚀和结垢，传热稳定，热效率高。但热油价格 昂贵、可燃，并易产生污染。
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不论采用任何一种热介质、对同一块压板不同部位均 要求温差小，现一般要求小于3℃；对于多层压机而言， 各层热压板的温差应小于5℃ 。据此，高温热油远优于蒸 汽、过热水。 热压机加热的热压板系由特殊钢材制造。为保证压板 具有足够的强度、最小的弯曲变形，一般采用板厚达 80mm 以上的整体钢板。热压板加热管路的合理分布，关系到热 压板自身的均匀传热，以及板坯的均匀加热。新型压机将 蒸汽通道由横向改为纵向，这样减少弯曲，且降低蒸汽压 损失(图5—29)。
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图6—4 热压时温度，压力对芯层温度上升的影响 1—210℃， 2—175℃，3—1.5MPa 4—1.0MPa
C：同时加大压力和提高温度，能有效地缩短热压时 间。
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D：刨花的形状尺寸对板坯的热量传递也有影响。细 小刨花，锯屑或纤维组成的板坯，要比平铺的大刨花传递 速度快得多。因为细刨花中，有一部分纤维是立着的，沿 纤维方向热量传递最快。 E：表层刨花含水率，提高含水率。有利于缩短芯层 达到临界温度的时间。单层压机表面喷水。40g/m2,可以 增加板坯上表层含水率，补偿板坯表面的蒸发和增大含水 率，有利于形成蒸汽冲击效果。 F：板坯厚度决定板坯芯层达到临界温度100℃所需的 时间。
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①高频介质加热的原理 介质材料即性能介于导体及绝缘材料之间的材料，是 由许多一端带正电和一端带负电的偶极分子所组成的。正 常情况下；分子的排列是毫无规则的，如将介质材料臵于 直流电场中，加上电压，内部偶极分子，就会重新排列， 变成定向的极化分子。如将电场方向对换一下，则偶极分 子排列方向也随着旋转180°。当介质臵于高频电场时， 分子方向1。将变换100万次以上，在快速摆动的过程中， 分子在释放能量的同时产生摩擦和高速碰撞作用，都以热 的形式表现出来，使介质内部温度快速上升，而不受厚度 的影响。
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6.2 热压温度
6.2.1 加热介质
⑴热压板的接触加热 热源由热压板通道内部流动的导热介质 ( 载热体 )提 供，对热介质的主要要求有下列几点：
①优良的热传导性能；②在常压下具有高沸点和低冷 凝温度；③好的热稳定性，且不易燃烧；④无毒、无臭和 低腐蚀性；⑤价格低廉。 能满足上述要求的热介质，主要有蒸汽、过热水和高 温热油。
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③热压条件：考虑压机有无垫板。有无同时闭合装臵。 单层压机还是多层机，连续压机等。采用编织带垫网，热 压温度可更高一些，国外有采用230℃的热压温度。 ④考虑树脂缩聚反应的特点（放热反应）因为缩聚 反应为放热反应。据美国测量，放热量多达总热量的15～ 20%。
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第六章 热压
主讲：唐忠荣
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第六章 热压
刨花板是板坯经过热压后制成的，热压工艺对刨花 板的物理力学性能影响很大。它与剖面密度分布，静曲强 度，抗拉强度之间的关系尤为重要。通过刨花板的终含水 率，能改善板的力学性能和降低甲醛释放量。刨花板热压 时的压力。温度及热压时间对热压的作用，以及它们对热 压工艺的影响，是刨花板热压工艺理论的主要部分，要制 定正确的热压工艺规程必须了解热压工艺理论
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G：与刨花板容重有关，容重越大，芯层达到1000C的 时间就越长，因刨花压得愈密实，传热阻力大，表层水蒸 汽不易传到芯层，因而传热时间长。
表
PB的容重 kg/m3
20mm刨花板的传热速度
400 500 600 700 800 900