人造板工艺学授课教案=====(共143页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上人造板工艺学1. 绪 论本章主要内容:1.1人造板定义 2 学时1.2人造板分类1.3 人造板发展历史、现状及趋势 1.4 人造板性能及应用1.5 人造板生产方法1.6 人造板标准本章重点内容:l l 人造板基本概念及常见产品种类l l 人造板基本性能参数意义l l 典型人造板产品生产工艺流程1.1 人造板定义人造板是指以木材或其他植物纤维材料为原料,经机械加工分离成各种形状的组元后,再经组合压制成的板材。人造板=单元(A)胶粘剂(B1)添加剂(B2)产品形状(C)单元(A):单板、竹片、板材、木条、大片刨花、刨花、纤维等。Lumber, Block Veneer,
2、StripChip, Flake (Strand), ParticleFiber, Wood woolWood Flour, Wood DustNano-Stuctural Fiber 胶粘剂(B1):合成树脂胶脲醛树脂、酚醇树脂、三聚氰胶树脂、异氨酸脂树脂等。 无机胶粘剂水泥、石膏、粉煤灰、矿渣等。 添加剂(B2):阻燃剂、防虫剂、防水剂、防腐剂等; 产品形状(C):平面状、异状(曲面、弯曲)、表面模压等。 例如: 单板脲醛树脂平面状=脲醛树脂胶合板 单板、木条脲醛树脂胶平面状=细木工板刨花豚醛树脂胶防水剂=普通刨花板1.2 人造板分类1.2.1 按组成木质(非木质)单元分类(1)以单板、板
3、、片为主的产品 (Veneer-based Panel)l l Plywood l l 结构胶合板Structural Plywood l l 功能胶合板Functional Plywoodl l 细木工板Blockboard(2)以刨花为主的产品(Particle-based Panel)l l Raw MaterialWood, Bamboo, Agricultural Residuesl l Adhesive有机合成树脂Synthetic AdhesiveUF, PF无机胶粘剂Inorganic AdhesiveCement, Gypsuml l Structure 单层结构刨花板:Si
4、ngle-layer particleboardthe density and the size of particle of each layer are uniform in thickness direction. 多层结构刨花板:Multi-layer particleboard the density and the size of particle of each layer are uneven in thickness direction. Usually smaller particles are formed on the surface while larger part
5、icles in the core. Moreover, the interface is obvious. The purpose is to develop adequate strength plus good surface smoothness. 渐变结构刨花板Graduated particleboardthe density and the size of particle of each layer change gradually from the surface to the core. The interface cant be distinguished. 定向结构板O
6、riented Strandboard (OSB) OSB is mat of three or five alternate layers of strands oriented at 90 degrees utilizing the same principle as plywood.l l DensityLow-density particleboard0.5g/cm3Medium-density particleboard0.50.65g/cm3High-density particleboard0.650.85g/cm3l l Processing 平压法:Platen-presse
7、d particleboardthe direction of pressure is vertical to the panel surface 挤压法:Extruded particleboard- the direction of pressure is horizontal to the panel surface, by which the molded products are produced.(3)以纤维为主的产品(Fiber-based Panel)l l Raw MaterialWood, Bamboo, Agricultural Residuesl l AdhesiveS
8、ynthetic AdhesiveUFInorganic AdhesiveCement, Gypsuml l DensitySoftboard0.4g/cm3Medium-density Fiberbord(MDF) 0.50.8g/cm3l l ProcessingDry FormingAir as a mediumWet FormingWater as a mdium1.2.2 按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。Solid WoodPlywoodWaferboardOSBPBFlakeboardMDFHardboardMDFHardboardInsu
9、lation FBPaperLow DensityHigh Density1.2.3 按使用性能分类l l 结构材料的使用性能主要是力学性能扣耐老化性;l l 功能材料的使用性能主要是装饰性,阻燃性,抗虫性,抗腐性,对电、光、磁、热。声等的性能。1.3人造板发展历史、现状及趋势1.3.1人造板发展简史(1)胶合板l l 公元前3000年,古埃及首先制成锯制薄木,主要用作装饰材料l l 1818年发明第一台旋切机l l 19世纪末,开始批量生产胶合板,l l 20世纪初逐步形成胶合板工业。l l 我国的胶合板工生产历史较早,解放前在哈尔滨、上海等地即有数家胶事板厂。50年代逐步引进国外生产主机,
10、扩建了一批胶合板厂。90年代是鼎盛时间。目前总体技术达到了先进国家80年代的水平。生产胶合板有三大区域:北美以针叶材生产厚单板压制结构用厚胶合板;北欧以小径木生产接长单板压制结构用横纹胶合板;东南亚以大径术热带雨林阔叶材主要生产三层胶合板。中国生产三层胶合板,进口材面板;部分生产国产材厚胶合板。(2)刨花板l l 1941年,德国首先开始建厂生产刨花板,l l 1948年发明连续式挤压机,l l 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,广泛应用于刨花板和干法中密度纤维板生产线。此后由于合成树脂胶产量增加、成本降低,更加促进
11、了刨花板工业的发展,使其成为三板中年产量最大的一个板种。l l 我国刨花板生产起始于建国初期(50年代未),直到1979年北京木材厂引进德国年产3万m3成套刨花板技术后得到迅速发展,并成为一个产业。90年代初,在相关科研单位、制造企业的共同努力下,相继开发推出0.55.0万m3国产刨花板成套设备。l l 1997年我国开始生产定向刨花板( OSB)( Oriented Structural Board,又称定向结构板。(3)纤维板l l 纤维板制造脱胎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。l l 1926年应用Mason爆破法开始生产硬质纤维板,
12、l l 1931年发明了Asplund连续式木片热磨机后促进了湿法硬质纤维板的发展。l l 1952年美国开始生产干法硬质纤维板;l l 1965年开始正式建厂生产中密度纤维板(MDF)。l l 我国纤维板生产始于1958年,同占国林科院木材工业研究所研制并建成了年产6000m3产湿法硬质纤维板生产线在国内推广。19581961年分别从瑞典、波兰进口1.8万m3/a和1.5万m3/a的湿法硬质纤维板生产线5条,60年代初起进行了国产化设计,形成66型和76型两代湿法硬质纤维板定型生产线共400多条,单线产量为20005000m3/a。由于产品质量不高和对环境污染严重,目前大部分已改造生产中密度
13、纤维板(MDF)或趋于淘汰1。1982年中国林科院等科研单位在湖南株洲建成首条国产MDF生产线,生产能力为7000m3/a2。1983年福州人造板厂从美国引进的国内首条MDF生产线正式出板,竣工考核后确认生产能力为4.2万m3/a。此后,从德国、瑞典、奥地利等国家陆续引进了50多套MDF的成套或主机设备。国内MDF生产设备水平发展也很快,陆续推出了8万m3/a以下、不同规模类型的生产线3。但关键工序如热磨、热压及自动化水平等方面,与国外先进水平相比仍有明显差距。1.3.2人造板生产现状(1)国外人造板生产现状表1 国外人造板产量 (万M3)表2 各种人造板所占比例(%)l l 全世界人造板产量
14、在稳步上升。l l 胶合板占比例逐年下降,MDF发展迅速。(2)中国人造板生产现状截止到2002年底,我国已建成投产人造板企业6000多家,设计生产能力超过3000万m3/a, 2002年人造板的总产量达2930.18万m3。其中,胶合板为1135.21万m3,纤维板为767.42万m3,刨花板为369.31万m3,其他人造板658.24万m3。中密度纤维板龙头企业一览表公司名称已建在建目标生产线(条)规模(m3/a)生产线(条)规模(m3/a)规模(m3/a)山东森美人造板有限公司320山东贺友集团760鲁西茌平信发热电集团2060150江苏东盾木业850江苏大亚集团3(8万)2(20万)2
15、02(20万)104300上海新高潮访集团公司2(8万)5(8万)40上海绿洲实业有限公司5060浙江丽人集团1060福人木业公司218广西三威林产工业公司75*10、15、20、30)100广西高峰人造板有限公司540广东南海华光装饰板公司6780150广东威华股分有限公司230100(3)人造板消费情况国内人造板多用于制造家具,而国外则主要用于建筑业,一般占50%左右。1.3.3人造板发展趋势1.3.3.1 开拓人造板新原料人工林天然林 竹材农作物秸秆(1)天然林资源森林面积为1.34亿ha,,居世界第七位,森林复盖率为16.55%,人均森林面积0.112ha,是世界平均水平的1/6,居世
16、界第119位。中国森林总蓄积量居世界第8位,人均森林蓄积量8.6M3,为世界上最低的国家之一。(2) (2) 人工林资源中国人工林面积占世界总量的50%。2000年可供工业用木材资源为8235万M3,而年均木材消量2.5亿M3,其中工业用材消量达1.3M3。(3)竹材资源及应用现状中国是世界上竹林面积最大。中国有竹子37属500多种,竹林面积达440万公顷,占世界竹林面积的1/4。年产毛竹5亿根,相当于750万M3的木材,年产其他竹材1180万吨。竹子生长速度非常快,毛竹等工业化利用价值高的竹子生长45年即可砍伐加工利用, 而且每年可以砍伐,虽为中空结构,但毛竹的壁厚可达712mm;竹材强度高
17、,硬度大;易于进行锯、劈、刨、旋等机械加工。中国从80年代初,对竹材的工业化利用进行了研究和开发,先后开发了竹材胶合板、竹编胶合板、竹蔑积成材、竹碎料板、竹中密度纤维板、竹地板、竹席等竹制品,用于汽车车厢底板、混凝土模板、包装箱、地板、室内装修材料。(4) (4) 农作物剩余物资源及应用现状农作物剩余资源品种包括两类:一类是收割剩余物(如麦秸、稻草、棉杆、芦苇、高梁杆、玉米杆等)。另一类量加工剩余物(如甘蔗渣、花生壳、亚麻壳等)。根据1995年的统计资料,我国农作物秸秆年头出量为6.04亿吨。中国农作物秸秆的现行用途:l l 肥料:主要是燃烧的灰分作为钾肥,或把秸秆和河泥混合后待用作肥料l l
18、 燃料:主要供广大农村取暖、烧饭等。l l 饲料:把麦秸稻草加工成碎料,再添加其他成分,做成饲料,养鸡、猪、鸭等。l l 原料:主要用作泥巴墙和草屋顶 农作物秸秆在人造板工业上的应用包括:l l 秸秆碎料板l l 秸秆中密度纤维板l l 秸秆包装垫块l l 秸秆墙体材料1.3.3.2 开发人造板新产品胶合板传统产品刨花板纤维板功能人造板:阻燃、防腐、抗静电、彩色、隔磁现代产品结构人造板:OSB、LVL、PSL、GLUM复合人造板:多种人造板的复合、人造板与其他材料复合、人造薄木产品应遵循4R原则:再生资源原则(Regrown)充分利用可再生资源,如各类植物纤维减熵原则(Reduce Entro
19、py)要求用较少原料和能源投入来达到既定经济目的。重复使用原则(Reuse)产品可以被多次重复使用。循环利用原则(Recycle)产品到使用寿命后可通过物理或化学方法使其被循环境利用。1.3.3.3 研究人造板新技术l l 胶合新工艺喷蒸真空热压(Steam-injection)l l 新型胶粘剂MDIl l 计算机仿真技术Modelling1.4人造板基本性能及应用1.4.1 外观性能主要包括产品的外形尺寸及偏差、翘曲度、材质缺陷(活节、死节、腐朽、变形等)、加工缺陷(叠离芯、鼓泡、分层、压痕等)、边缘不直度、两对角线差等等1.4.2 内在性能 主要包括人造板的物理性能、力学性能、耐久性(老
20、化性能)、表面特性和特殊性能等。(1)物理性能l l 含水率(Mositure Content) G板材湿重 ,G0板材绝干重量l l 密度(Density):指板材在20,相对湿度63%的标准气候下达到恒重以后的密度。l l 吸水厚度膨胀率(Thickness Swelling):试件吸水后厚度的增加量与吸水前厚度之比。l l 吸水率(Water Absorption):试件吸水后重量增加量与吸水前重量之比l l 游离甲醛释放量(Formaldehyde Emission)(2)力学性能l l 静曲强度(Modulus of Rupture):指板材在承受静力弯曲时的强度性能。l l 弹性模
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