木质复合材料制造-胶合板

1.2 生产状况
1980至2005世界三大区域人造板生产与消耗量线图
中国人造板产量（万m³）
年份 人造板总 产量 胶合板 刨花板 纤维板 总产量 MDF 其他人造 板
1951
1955 1960 1970 1975 1980 1985 1990 1993 1995 1997
1.69
51.75 20.72 24.04 37.37 91.40 161.60 244.60 579.79 1684.60 1648.48
重组木
木条层积材 木（竹）层积塑料 塑化胶合板
成型
2.2 生产工艺过程
原 木 → 截 断 → 剥 皮 → 热 处 理 → 定 心 → 旋 切 → （剪 切） → 干 燥 → 剪 切 → 拼 补 → 芯 板 涂 胶 → 陈 化 边 → 组 坯 → 预 压 → 热 压 → 锯
→ 砂 光 → 检 验 → 成 品
要确定后角时，必须知道 补充角的值。 θ角为旋刀后面与铅垂线 CM之间夹角，故 θ=α+ε。 测量刀角(K)：通过刀刃的 水平面与旋刀后面之间夹角。
K=90o+θ
若旋刀的后面在CM右边时 θ为负值，左边时θ为正值。
单板干燥
含水率过高，单板贮存中易霉变、开裂；胶合强度不 好，影响板的物理力学性能；干缩应力大，容易变形、脱 胶、开裂。 终含水率过低，单板表面钝化，影响胶合；单板破损 率大，增加生产成本；能耗大。
单板剪切
根据所制胶合板规格及其质量要求，将单板带或零碎单板剪 切成—定尺寸的整幅单板和窄长单板或小规格单板。 单板剪切方法 先剪后干：旋切下来的单板先经剪切成一定规格后再进行干 燥的工艺方法。
先干后剪：将旋切后的连续湿单板带经干燥机干燥到要 求的含水率后再进行剪切。
单板修补
对材质和加工缺陷进行修补，以提高单板等级。
湿法施胶 辊筒施胶 常见为双辊筒和四辊筒施胶机。 工作原理：上辊筒胶液依靠下辊筒传递上来，施胶 时单板从两辊筒中间通过，靠接触使辊筒上的胶 涂布到单板表面。施胶量由辊筒间距和辊筒上沟 纹数量决定。 特点：结构简单，便于维护，但施胶量不容易控制， 单板不平易被压坏，效率较低。
1.69
51.75 14.76 17.07 19.21 33.00 53.87 75.87 212.45 759.26 758.45
—
— — 1.5 2.67 7.82 18.21 42.80 157.23 435.10 360.44
—
— 5.96 5.47 15.49 50.62 89.50 117.24 150.97 216.40 275.92
目前胶合板生产三大区域 地区 北美 北欧 东南亚 主要产品 厚单板压制厚胶合板 以小径木生产接长单板 压制结构用横纹胶合板 主要生产三层胶合板
1.1 人造板生产的发展
刨花类
1941年 德国首先开始建厂生产刨花板 50年代 开始生产单层热压机，并在英国Bartev连续加压 热压机的基础上发明了近代结构简单、技术先进的连续热 压机。 此后由于合成树脂胶产量增加、成本降低，更加促进了刨 花板工业发展。 我国刨花板生产起始于建国初期，引进德国年产3万m³ 成套 刨花板技术后得到迅速发展，并成为一个产业。 1997年 我国开始生产定向刨花板
装饰人造板
各种颜料 各种涂料
木材+其他材料
1.4 人造板的应用
人造板的应用范围极广，建 筑、家具、车船、包装、乐 器、航空等行业都离不开它
行业
用途ຫໍສະໝຸດ Baidu内外墙板 房屋 水泥模板
人造板品种 胶合板、OSB 胶合板、OSB、刨花板、复合地板 复合工字梁 胶合板等 薄胶合板、各种贴面人造板 胶合板、刨花板、细木工板、MDF等 胶合板、刨花板、细木工板、MDF等 胶合板、刨花板、细木工板、MDF等 胶合板、刨花板、细木工板、MDF等 胶合板、刨花板、细木工板、MDF等
单板终含水率，应根据所使用的胶粘剂类型、树种、 胶合板各项物理、力学性能要求及当地气候条件因素(环 境湿度)来综合考虑确定。 胶种 合成树脂（8-12％）>蛋白胶（8-15％）。
胶合强度 终含水率在5％-8％时，胶合强度为最好， 从胶合板的尺寸稳定性和表面裂缝方面来看，这个含水率 也是比较适合的。
旋切过程中，木段要获得整张单板的最大出材率，以 节约木材，提高合板质量和劳动生产率，降低生产成 本。 定心方法 人工定心 机械定心： 三点定心、四点定心、光环投影定心、 扫描定心等。
旋切
木段作定轴回转运动，旋刀作直线进给运动，旋刀刀刃 平行于木材纤维，而作垂直木材纤维长度方向上的切削。
压尺 在木段的回转运动 和旋刀的进给运动之间， 有着严格的运动学关系， 因而旋刀从木段上旋切 下连续的带状单板。其 厚度等于木段回转一圈 时，刀架的进刀量。
锯断设备 主要有链锯机、往复式截锯机和圆锯机三种。
链锯机
往复式截锯是由 电动机带动曲柄连杆 机构，使锯条往复运 动，锯断原木。因生 产效率较低，目前已 较少使用。
圆锯机生产率也 较低，锯断原木直径 受到一定的限制，主 要用于锯断小径木材。
剥皮
树皮在胶合板生产中是无用的。韧皮部基本为细长纤维， 旋切时易堵塞刀口。树皮内常夹有金属物和泥沙等杂物，如 直接旋切会损伤旋刀。因此旋切之前，必须先剥皮。
1.4 人造板的发展趋势
坚持生产低污染、对生态环境破坏小的产品，即4R产品。
充分利用可再生资源（Regrown）
减熵原则（Reduce Entropy）
再使用原则（Reuse） 再循环原则（Recycle）
研究开发新产品
功能性人造板、结构用定向排列人造板、改性人造板等。
高新技术应用
喷蒸热压技术，采用新型胶黏剂，应用计算机模拟技术 等。
—
— — — — — 5.0 8.69 — 53.69 105.86
—
— — — — — — — — 273.84 253.67
近十年中国人造板产量
1.3 人造板分类 依生产过程类型分类 根据产品成型时板坯的含水率大小，分成干法、 湿法和半干法。由于湿法生产的废水处理难度大、 成本高，因而当前生产主要以干法为主
横向循环干燥机;
纵向循环干燥机。 平行单板表面流动;
垂直单板表面强力喷射。
其他类型单板干燥机 1）红外线--对流加热混合式干燥机 利用红外线加热，温度高，质量好，但能耗大，只能 干燥薄单板。 2）微波--对流加热混合式干燥机 利用微波穿透力强，可选择性加热的特点，干燥质量 好、含水率均匀，但电耗大。 3）热板干燥机 类似于热压机，利用热板接触传热，传热效率高，板 面平整。 部分小厂利用热压机进行，并采用排汽垫板或垫网以加速 排汽。
y
单板
R
O
h x
木段
旋刀
卡轴式旋切机
主要角度参量 旋刀的研磨角(β )：旋 刀的前面与后面之间的夹角。 后角(α )：旋刀的后面 与旋刀刀刃相接触表面的切 线CP之间的夹角。 切削角(δ )：切线CP与 旋刀前面之间夹角， 即旋刀的研磨角和后角之和 (δ =β +α )。
补充角(ε)：切线CP与铅 垂线CM之间夹角。
我国一些胶合板厂对单板含水率要求为8％-12％。
单板干燥方法
天然干燥
干燥窑
干燥机干燥 前二者为小厂采用，后者广泛应用。
单板干燥分类 ① 按单板输送方式， 辊筒式; 网带式。 ② 按传热方式分， 接触式。热钢板或辊筒与单板直接接触将热量传给单板; 空气对流式。通过循环的热空气将热量不断传到单板上; 复合式。既有空气对流循环，又有直接接触的传热方式。 ③按热空气在机内循环方式，
结构胶合板 胶合板厚板 细木工板 单向 单层胶合板 胶合层积木 双向
异性胶合板
重组木
木条层积材 木（竹）层积塑料 塑化胶合板
成型
依组成单元分类 以刨花为主的产品
功能刨花板
结构刨花板 定向结构板 华夫板 华夫定向板 功能性刨花板 阻燃 抗静电
普通刨花板
材种
木材 竹材 其他纤维材料 胶种 有机 无机 结构 单层 渐变 多层
走产、学、研结合的道路
花费最低成本求得最大效益，使科研成果早日用于生产。
2. 单板类人造板 2.1 产品分类
普通胶合板 材种 木材 竹材 …… 胶种 层数 功能胶合板 水泥模板 阻燃胶合板 装饰胶合板 抗虫胶合板 抗腐胶合板 抗静电胶合板 轻质细木工板
异性胶合板
结构胶合板 胶合板厚板 细木工板 单向 单层胶合板 胶合层积木 双向
剥皮的基本要求： 把树皮全部剥掉(包括韧皮部)；
损伤木质部越小越好；
设备应该效率高，动力消耗小，结构简单，适应性强。
剥皮方法与设备
1、人工剥皮 工人利用扁铲剥除树皮，劳动强度大、生产率低。
2、剥皮机剥皮
按工作原理可分为机械剥皮和化学剥皮(国内在胶合板 生产中尚未采用)。机械剥皮又可分为切削型、摩擦型和冲 击型。
摩擦型剥皮机
木段热处理
木段热处理，即将木段放入热水中进行浸泡，以增加木 材的含水率和温度，故又称木段的水热处理。其目的是 软化木材，提高其塑性。
作用： 减小单板背面的裂隙，提高单板质量。 节子的硬度显著下降，旋切时不易崩刀。 树脂和细胞液渗透出来，有利于单板干燥、胶合、 砂光、油漆和饰面。
木段定心
定向结构材 结构人造板
高密度板
功能人造板
装饰 阻燃 抗虫 抗腐 抗静电 曲面
依组成单元分类 以单板、板、片为主的产品
普通胶合板 材种 木材 竹材 …… 胶种 层数 功能胶合板 水泥模板 阻燃胶合板 装饰胶合板 抗虫胶合板 抗腐胶合板 抗静电胶合板 轻质细木工板
依组成单元分类 以单板、板、片为主的产品
依使用性能分类
人造板属于材料学科中复合材料类，依其使用性能可分为结构材料与 功能材料两大类。
依性能分
依特性再分
产品名称 集成材 单板层积材（LVL） 木条层积材（PSL） 重组木（Scrimber） 胶合板 定向结构大片板（OSB） 定向结构华夫板（OWP） 细木工板 木材层积塑料 塑化胶合板 高密度纤维板（HDF） 高密度刨花板（HDP） 贴面的各种人造板 阻燃人造板 抗虫人造板 抗腐人造板 抗静电人造板 曲面（弯曲、成型）人造板
第四章 木质复合材料制造
1.概述
木材具有天然的纹理，调湿功能，导热系数小有良好的冷 暖感，是一种优良室内用材料；其比强度较大，易加工， 因而是一种良好的工程材料。但木材也是一种非均质材料， 由于各向异性和生长过程中的各种缺陷使其在使用中受到 一定的限制。为了克服其不足，采用各种加工单元（单板、 刨花、纤维等）重要组合和复合技术制成各种各样的木质 复合材料来满足人们的需求。
单板类
1.1 人造板生产的发展
历史最为悠久
公元前3000年 古埃及锯制薄木（用于装饰） 公元前1300年 奥尔梅克和玛雅文明建筑用单板 公元前30年 古罗马帝国时期制造单板 16世纪 德国钟表师发明了曲线锯，单板造型多样化 17世纪至19世纪 手工业和生产工具迅速发展，人造板 生产规模扩大 1818年 第一台旋切机问世 19世纪末 批量生产胶合板 20世纪初 初步形成胶合板工业
密度
轻型 中密度 高密度
依组成单元分类 以纤维为主的产品
功能纤维板 阻燃 隔磁
普通纤维板 生产方法 干法 湿法 原料 木质 非木质
……
彩色
密度 轻（软）质
成型纤维板 表面模压 胶粘剂 整体成型
中密度 高密度
有机 无机
复合人造板
贴面人造板
单板贴面 浸渍纸贴面 其他材料贴面 复合结构材 碳纤维 金属 复合板材 …… 工字梁
1.1 人造板生产的发展
纤维类
纤维板制造源于造纸工业中的纸板生产技术，开始生产的是 软质纤维板，20世纪初在美国等国成为一种工业。 1926年 开始生产硬质纤维板 1931年 发明了热磨机，促进了湿法纤维板的发展 1952年 美国开始生产干法硬质纤维板 1965年 中密度纤维板生产 我国在1958年开始生产湿法硬质纤维板，80年代开始发展干 法中密度纤维板。
备注 胶合板、OSB 间隔墙 地板 搁板
建筑
家具
装饰 厨房家具 室内家具 办公室 会议 客房
柜体材料
车辆
车厢板 隔板
设备 仪器 物品
胶合板、OSB 胶合板、OSB
胶合板、OSB 胶合板、OSB 胶合板、OSB
包装
1.4 人造板的发展趋势 由于人类大量使用木材，导致天然林蓄积量陡减， 木质资源从天然林转向人工林，此外竹材、农业 剩余物等非木材资源也引起了人们重视。
修理：面背板的轻微损伤及小裂缝。用胶纸带将裂缝粘住。
挖补：单板上的死节、虫眼、小洞等超过允许范围的缺陷。 挖掉再补上补片。
施胶
干法施胶 胶膜纸 硫酸盐纸浆制造的特种浸渍纸，浸渍酚醛树脂胶后，经干 燥、剪切等工序制成的胶膜纸。 特点：胶料分布均匀，胶合质量高，适合于单板厚度较小、施 胶较困难的情况。但成本高，应用受到限制。 粉状施胶 通过喷粉装置或抛洒辊使粉状胶粘剂散落在单板表面。目 前未大规模应用。