第七章特种胶合板资料课件.ppt
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1、第七章 特种胶合板 胶合板的分类方法很多,其中一种分类方法是将胶合板分为普通胶合板和特种胶合板两大类本章主要内容第一节 复合胶合板 第二节 木材层积塑料板 第三节特殊用途的胶合板 第四节阻燃胶合板 第五节 细木工板 特种胶合板分类P123表所示特种结构胶合板表面特殊加工胶合板药剂处理胶合板成型胶合板厚芯结构,表层或芯层可用树脂浸渍法或涂布法处理可以改善装饰性能作为工程结构材料如:航空、船舶、车厢、复合、阻燃、强化胶合板、防虫胶合板、细木工板第一节 复合胶合板 Compound plywood,复合胶合板的芯层是用刨花、纤维或碎料,表层是用单板或薄木覆面面制成的一种特种胶合板美国60年代研制成功
2、,随后不少国家相继生产,目前这类产品的发展很快 一、复合胶合板的种类及特性一、复合胶合板的种类及特性(一)复合胶合板的种类第类定向碎料板为芯板的复合胶合板顺纹强度接近于同厚度的普通胶合板,刚度略高于相同表板的胶合板,可作地板、屋顶衬板、壁板、水泥模板、室外用胶合板和其它工业用板材等 第类碎料为芯板的复合胶合板欧洲一些国家用一次压制法生产以碎料为芯层的薄型复合板。产品类似于标准三层胶合板,用途是作收单机壳、家具背板、墙的内衬板等 第类 单板条夹芯复合板前苏联研制成功的单板条夹芯复合胶合板,是用木段旋圆时产生的碎单板或等外块状单板叠合成垛,按垂直于木纹的方向刨成薄层,用线将之缝合在一起,再经过干燥
3、处理后,即可用作复 合板的芯板n合理的复合胶合板结构,不但可以有效地利用过去一直披胶合板企业视为“废材”的原木裁头t木芯、碎单板等剩余物,大幅度提高了木材利用率,而且有效地保证了产品的主要物理力学性能指标不受损害。尤其是碎单板的利用,不仅解决了一直困扰人们的产品静曲强度低、吸水厚度膨胀串大等问题,还能有效提高了产品的平面抗拉强度n复合胶合板是胶合板和刨花板的复合产品,兼有二者的优良性能。可以广泛地应用产建筑。家具、车辆制造等领域n但是,复合胶合板又有其自身的特性,在生产和应用技术方面还有许多问题有待于进一步地研究解决利用胶合板边角料生产复合胶合板热压工艺参数目前,以第、类复合板的生产较为普遍,
4、易于实现连续化生产(二)复合胶合板的特点复合胶合板,是将一张薄单板胶合到芯板上制成的层压结构板。它是一种“应力薄壳”结构1、力学特点n表板几乎承受施加在平面的边缘荷载和垂直弯曲力矩。被芯层隔开的两块薄板几乎承受了结构的全部抗谈刚度n中间的厚度芯层在两表板之间传递剪切力,使它们对共同的中性轴起作用。芯层了承担了复合板的大部分抗剪刚度2、优点n表板间隔开的好处是,既保证了较大的刚度又不需要增加材料的用量。正确选择表板和芯层材料,可以反映出复合板的非均质结构材料的优点3复合结构设计的基本原则(1)复合板表板厚度要经得起选定的设计荷载下的应力(2)芯层材料应有足够的厚度、抗剪刚度和抗剪强度,以便在设计
5、荷载下不会出现整块复合板扭曲、过度扭转或剪切破坏(3)芯层材料在与层面成垂直方向应有足够的弹性模量。以便在设计荷载下任一面的表板不会出现皱褶现象(4)在设计复合结构时,为了满足这些必要的条件面设想的组装构件,应使表板和芯层材料在荷载下能按预期要求起作用表板和芯层材料的接合处的强度要能满足在设计荷载应防止表板产生皱褶,接合处不会出现明显的挠曲和剪切破坏要采用适当的胶粘材料,以满足不同类型复合强度以及其它物理力学性能的要求4复合胶合板的主要优点1)节约优质木材,提高木材利用率。2)生产复合合板,出材率高边材优质部分可旋制单板,心材劣质部分可生产刨花;木材利用率可达到8085(胶合板约为50左右)例
6、如:4.5mm的胶合板的表、背板的厚度为1.5mm,而同样厚度的复合板的表、背板需0.5mm3)芯板整块化,有利于生产过程连续化及自动化4)简化工艺流程,提高劳动生产率无需单板拼接、补孔、整理、涂胶及配坯等工序,生产复合胶合板还可大幅度提高劳动生产率5)量材使用,原木能全部利用除压缩、干缩及砂光过程中不可省的耗损外,没有什么废料,因而无需建立废料加工车间,可以单独建厂。6)降低建厂投资及生产成本 节省耗胶量及其它辅助材料,减少车间面积和节省操作工人目前德国生产的复合胶合板的厚度为3.5、4、5、6、11mm美国除生产薄型胶合板外,还生产11.1、12.7、15.9mm等厚型复合板复合胶合板的厚
7、度有增加的趋势(三)复合胶合板的物理力学性能普通刨花板静曲强度和弹性模量仅为普通胶合板的14,这是迄今为止薄型刨花板不能替代胶合板的主要原因之一 1提高复合板强度的措施1)必须提高芯层材料的密度2)芯层刨花定向排列;3)芯层刨花厚度均匀,无空隙;4)提高刨花板的着胶力。芯层材料质量不仅与刨花的形状有关,并且与刨花尺寸关系甚大芯层刨花最好不使用加工剩余刨花,面应使用特制的精选薄刨花 如芯层材料是由定向排列的刨花压制而成,力学特性也带有明显的方向性纵向静曲强度与横向静强度之比约为3:14:1弹性模量之比值约为4:16:1左右 2定向铺装芯板的主要特性1)增加刚性定向芯板的最小弹性模量值据有关资料介
8、绍为4153Mpa2)提高强度定向芯板的最小破坏模量为24.6Mpa。3)提高尺寸稳定性:在相对湿度为5090的条件下,定向芯板的线膨胀值小于0.1%4)平行定向排列的芯板的物理性能比垂直定向芯板高34倍。(四)复合胶合板物理力学性能1、复合胶合板具有良好的物理力学性能,有些性能甚至超过普通胶合板参考表71 2、复合胶合板中心温度变化3、芯层含水率不同对强度的影响4、芯层结构对强度的影响1)薄片刨花(好)2)混合刨花 3)前两者混合 薄片状刨花制得的板子性能明显高于由杆状与细小颗粒状混合刨花扳制得的板子性能薄片状刨花表面积大、柔软,热压时接触面积大,接触紧密,因而力学强度高刨花芯层采用单层结构
9、较好,而采用三层结构其静曲强度与内胶合强度都有所下降。三层结构中心层两边的刨花较细,本身强度低,生产的扳材静曲强度低,而中心层采用较粗的刨花,其刨花之间接触面积小,空隙多结论n复合胶合扳生产中适当提高单板含水率可缩短热压时间,提高生产率,在本试验条件下,单板含水率为15为宜。n复合胶合板刨花芯层结构以单层结构为佳。建议生产中采用单层铺装机进行生产PF树脂生产的复合胶合板用PF树脂生产的复合胶合板还可以防水作用,如水泥模板等,也可以适于作折叠式的构件用结构均匀、强度大,无空洞及节子,握钉力高,还是一种优良的工业用板材 二、复合胶合板的生产工艺过程生产有一次压制和二次压制方法(一)一次压制法经喷胶
10、后的单板和拌胶刨花是在由一条流水线上铺装生产的,刨花是直接在单板带上铺装成板坯,经一次热压制得复合胶合板图71 1备料复合胶合板所用原料可分两类第一类为生产表、背板用料:要求选用的树种应为纹理及色美观美观的优质材,建议采用柞木、水曲柳、榆木、椴木及桦木等阔叶树材。第二类为可使用一部分针叶材及小径木,供生产刨花用:全部加工剩余物,例如:木芯、载头、破损单板及边条等均可作生产刨花(1)单板准备单板制造方法和普通胶合板相同为了保证复合胶合板表面板质量,也可先旋而后再由另一台精度旋切机旋制单板。所不同的是,单板带由剪切机截去缺陷后,还需再拼接成单板带,如果采用间歇式铺装法,则直接拼接成整幅单板。(2)
11、刨花准备小径木及全部加工的剩余物都是生产刨花的原料。木材由鼓式削片机及打磨机制成刨花合格的薄刨花可采用接触式圆筒干燥机或其它型式的气流式干燥机干燥。刨花干燥的最终含水率应控制在5左右干刨花经气流分选机或“气流一机械”分选机分选。2刨花拌胶 根据复合胶合板的耐水性要求来选定胶种,通常采用脲醛或酚PF树脂一次压制法生产胶合板采用的生产工艺可参见T71刨花的规格:厚度0.2-0.3mm;宽度4-6mm;长度20mm施胶量:1015%对于耐水性要求较高的胶合板,除了使用PF树脂以外,一般还要求加入一定量的石蜡。刨花在铺装的过程中要防止刨花结成团,用爪钉于料仓出口处打散。以防出口嗜塞。计量秤按工艺要求称
12、量后,由喷胶机的喷口喷射胶料进行拌胶 刨花连续不断通过电子控制的计量器送入搅拌机,雾状胶料由喷头喷时,刨花搅拌均匀后,供给成型铺装机使用。3铺装成型采用一次压制法生产时,刨花是直接在单板带上铺装的。根据我国具体情况,一般可采用连续带状多层铺装机。铺装机分为对称的两部分,两次落料连续铺装成渐变的多层板坏带,也可采用风力铺装机。静电分层铺装机是先进的铺装设备,用这种设备铺成的板坯层次均匀,同时可以防止木粉或尘埃飞扬,减少空气污染利用静电场的特性,不同形状和大小刨花依电力线进行定向,制得各向异性结构的芯板,这种方法可提高复合胶合板的质量。单板带铺上一定厚度的刨花层以后,一层连续干单板带人铺装机上方进
13、给直接覆盖在铺好的刨花板上面 4热压 连续铺装成型的复合板板坯带,送入连续工滚筒预压机中预压。预压后,由移动式横载锯按需要尺寸载断,并自动进入热压机的装卸机中。装满后,一次送入热压机中热压热压工艺条件如:厚46mm的复合板,采用脲醛胶时,胶压条件:热压温度135145,热压时间35min,单位压力1.8-2.2Mpa。目前,以间歇式热压法为主要热压方式。国外已开始发展连续式辊压机生产复合板(二)二次压制法1生产流程采用二次压制法生产胶合板(图72)是指单板和刨花芯板是由二条流水一生产的,而后由铺装机铺装成板坯,经热压而制成复合胶合板 2二次压制法生产复合板的特点车间既能生产复合胶合板又能生产普
14、通胶合板木段的边材部分旋制单板,而芯材部分削片制造刨花,提高木材利用率采用静电定向铺工艺及技术设备,是一种无废料的生产工艺流程。根据我国具体情况,采用二次压制法生产复合胶合板是有发展前途的新工艺之一复合胶合板可以生产三层或五层复合板铺装工艺远较五层结构简单刨花芯层经过砂光后再胶压,可以保证胶合强度及表面平整度。三层结构还可减少用胶量,降低成本,并使铺装工艺过程简化,有利于生产过程连续化及自动化 第二节 木材层积塑料板 一、木材层积塑料板的分类、性能及用途1.DEF.木材层积塑料板,是用浸过酚醛树脂胶的薄单板,经组坯后,在高压下,通过热的作用面压制成的一种层压材料。2特点这种塑化木质材料有很高的
15、物理力学性质和电绝缘性能木材经树脂浸渍后,树脂向木材内部渗透,在高压和热的作用下,木材本身发生塑化,树脂和木材之间也发生物理化学变化,使这种层压材料成为不可逆反应的坚实材料木材层积塑料板可制成厚板、薄板及成型零件。木材层积塑料板的某些物理力学性能,不但超过天然木材和胶合板,甚至超过某些金属和夹布塑料3加工工艺将木质单板(桦木、槭木、榆木等)用酚醛树脂浸渍后,经过陈化、干燥、配坯,在高压和热的作用下压制木材层积塑料板的力学强度,取决于木质纤维的排列方向,它是根据产品所要求的性能和用途来确定的。4层积塑料板可分类按照成本规格和性能,层积塑料板可分为三类1)木材层积塑料板浸过酚醛树脂或甲酚醛树脂的旋
16、切单板,经干燥处理后,在高压压制成层积板材由于经过碱液处理的单板,在同样的压力下压缩率比未处理的单板高,所以要达到同样的压缩率,可以采用低于前一品种所需压力,而且经碱液处理过的单浸渍树脂后,压制的层积塑料强度有明显的提高。这种层积板可用于制造航空工业用的结构零件2)化学精制层积塑料板旋切单板经碱液处理(35%)后,干燥后浸酚醛树脂或甲酚醛树脂,再经干燥处理,再经高温高压制成层积板这种层积板具有较高的强度,可作为航空工业的结构性材料 3)增强层积塑料板组坯时,在浸胶单板间,每隔一层或几层夹入一层浸胶棉布、玻璃布或金属网,压制成的塑料板这种产品具形态稳定性好,耐水、耐磨、耐冲击强度高等特殊性能,可
17、作为机械、船舶、航空、电气工业的材料 5按单板纤维排列方向分为四类第类:各层板纤维方向平行,或四层平行单板中,一层纤维方向与2025的单板。第类:每隔五至二十层顺纹方向单板夹层横纹单板第类:各相邻层单板纤维方向互相垂直。第类:相邻层单板纤维方向互成25-30表7-2根据木材层积塑料的组坯方式,可以生产各种用途的产品,木材层积塑料的品种、牌号和用途见。n1 日本LVL发展概况n LVL(Laminated Veneer Lumber)是把单板纤维方向平行地胶合而成的一种产品。n单板的平均厚度为212mm,其中 24mm在日本比较普遍。单板层数从数层别致十层都有,根据LVL的厚度及性能要求而定。n
18、有时为防止横向翘曲变形,也可在其中央入若干层横纤维方向的单板n如果每陷一层就放层横纤维单板就变成了胶合板了n虽然LVL与胶台板元明确的区分的定义,但纵向单板占绝大多致,而且厚度厚,用途既可作板材,也可作方材,这是与胶合板不同的地方n胶合板是以大平面板来使用的,因此要求纵横向强度基本一致,尺寸稳定性(膨胀、收缩)也基本一致,所以才采取相邻层单板互相垂直的配坯方式n而LVL虽然可作为板材来使用,如楼梯踏板等,但大部份是作方材,一般宽度小,而且要求长度方向强度大,因此把单板纤维方向平行地层积胶台起来5塑化胶合板是由木质单板涂布或浸渍不同的合成树脂,经过不同程度的压缩,制成密度较高、性能较好的特种胶合
19、板 相关工艺n组坯方式和普通胶合板相似n表板可经过涂胶或浸胶处理n中板只进行涂胶浸渍用醇溶性酚醛树脂,涂胶则用水溶性酚醛树脂或醇溶性酚醛树脂n单板可用桦木、槭木等木质致密坚韧的树种。单板厚度不超过1.5mm。加压时的单位压力为3.5-4.0Mpa6木质碎片塑料是由碎单板浸胶,压制各种成型制品。木质碎片用酚醛树脂浸渍,干燥后即成一种塑化的材料,可以制成各种形状的成型制品由于碎片保持木质纤维的原状,所以力学强度较高,可制成轴瓦、轴衬及其它零件 主要工艺选料、粉碎、浸胶、干燥及成型压制等。碎片的浸胶、干燥及层压工艺如下:碎单板筛选除尘金属网笼树脂槽;碎片吸收的胶量,可用胶液浓度规程和浸胶规程来调整。
20、碎片中的干树脂含量应为25%-30%。浸胶后,滴去多余的树脂后,装在多层小车上送入干燥室处理。干燥温度应为60-65,风速1-2m/s,干燥1-3h。层压碎片压制成品时,根据零件外形,压制的单位压力为40-80Mpa或更高些。木材层积塑料板生产工艺流积(图7-4)。二、单板浸胶和干燥(一)单板浸胶将一定尺寸的单板浸入槽中,让单板充分吸收树脂胶。浸胶时,以15-20片为一叠,垂直置立在浸胶框内。应使每一张单板充分浸渍树脂提起金属框时,把多余的胶液流掉,不致凝聚在边缘上 1浸胶工艺指标和技术条件树脂指标0.93-0.94胶液浓度28-%36%胶注解比重粘度(20)18-24恩格拉度胶液温度15-2
21、0浸胶时间 60min滴胶时间30min单板内干树脂含量16%-24%2.浸胶方法(1)常温浸渍法在室温条件下,把单板浸于树脂胶槽内,使树脂浸入单板中,树脂向木材内部渗透的速度取决于单板厚度、单板含水率和树脂特性等因素单板越薄,树脂容易渗透到木材内部,渗透深度也较大,而且单板断面上树脂含量比较均匀,由此而制成的制品性能也较好树脂含量过多,塑料易发脆单板厚度以0.35-0.6mm为宜单板含水率对制品性能也有影响,单板含水率低时,树脂胶渗入木材孔隙中的深度就深些,并且分布也较为均匀。单板含水率太低,树脂吸入过多,制品发脆,单板含水率以6%-8%为宜。树脂胶的种类对于木材层积塑料板的力学性质也是有影
22、响的。用醇溶性树脂制造的木材层积塑料板,冲击静曲强度等性能均比水溶性树脂为好。提高树脂含量,可降低吸水性和膨胀性。树脂含量在16%-24%为宜。浸胶程度决定于单板在胶槽内的时间,一般为1-3h。浸胶后,单板必须滴去表面上多余的胶液,可在浸胶槽或滴胶槽上进行。一般滴胶时间为30min。这种方法操作简单,劳动量少,设备投资也少,因此应用较广泛。较大规模工厂的浸胶设备,如图7-5所示。(2)压力浸渍法这种方法是将树脂胶压入单板内,把单板放到压力锅内,最初在真空下(500-600毫米水银柱)抽空15-20min使空气排出。然后在0.4-0.6Mpa大气压下注入胶液浸胶。时间约1.5-2小时。在1-1.
23、5小时。在1-1.5Mpa大气压下,只要浸胶15-20min。胶液分布均匀 为了使单板内过多的胶液排出,在加压浸胶后,再把压力锅抽真空一次,使单板内多余的胶液排出来,可以节省胶料,此法浸胶效果很好,但设备较复杂,溶剂消耗大。滴胶后,把它们紧密堆放,放置4-5小时,使浸胶单无可反板内部树脂分布均匀,然后干燥。(二)浸渍单板干燥制造木材层积塑料板,单板浸胶后必须进行干燥处理,然后才能组坯热压,因为单板内部布满树脂胶,其中大量的溶剂(酒精和水)和一部分挥发物(游离酚和醛)热压时,在高温高压下不易排出,要避免在卸压时“鼓泡”或分层,就应降低浸胶单板中的酒精和其它挥发物含量。浸胶单板干燥后,应保证表面树
24、脂固化少,板面没有裂缝和气泡。浸渍单板中的树脂造成边缘部分树脂含量不足;聚合过度,则压缩与胶合不良浸胶单板的干燥分成两个时期第一个时期温度不超不宜过高,这个阶段要防止由于溶剂沸腾猛烈地排除水分和挥发物而产生气泡。所要求的温度,醇溶性树脂为70-75,水溶性树脂为90第二个时期单板自由收缩,可采用高温干燥,单板不会产生开裂,但固化率应在2%-3%范围内 可采用连续式浸胶单板干燥室干燥这种干燥室有二个分室组成,可分两个时期进行干燥。把浸胶后的单板放在小车上,用垫条隔开,单板间距离不应小于25mm,使空气流通装完料的小车,推入第一分室,进行第一时期的干燥,经过10-15min后,把小车回转180再进
25、一步干燥第一时期干燥完成后,推入第二分室,按第二时期的干燥规程进行干燥在第二分室中,小车定期地由湿端向干端移动,完成全部干燥过程 浸胶单板干燥规程见表7-3。浸胶单板干燥后,含水率(包括挥发物在内)应在3%-6%之间。浸胶单板干燥后,保存温度25的场所,相对湿度不大于70%。浸胶单板保存4-5天。浸胶单板也应进行分等。用优质单板作表板,浸胶不完全或凝胶过多的单板不能使用 板坯组合单板经过浸胶和干燥后,应按生产层积塑料板的种类进行配坯配坯之前,首选应计算出单板需要多少层,才能满足所制产品的要求厚度。根据单板厚度和木材的压缩系数,先计算单板层数根据产品的要求及塑料的结构不同,板坯配制方法也各不相同
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