人造板施胶类型及工艺研究

人造板施胶类型及工艺研究摘要：本文主要介绍单板、纤维和刨花三种基本单元的施胶工艺、施胶设备、施胶质量评估以及影响施胶效果的若干因素，分析了施胶与产品性能的关系，对于保证施胶效果、降低胶黏剂、优化施胶工艺具有重要的意义。本文重点在于施胶基本原理和施胶工艺，核心问题是如何在确保产品质量、满足标准要求的前提下，尽可能地降低胶黏剂成本和凸出环保质量。关键词：单板、刨花板、纤维板、工艺1.1大幅面材料施胶胶合板生产中，单板施胶为大幅面材料的施胶（也称涂胶）。单板施胶，是将一定数量胶黏剂均匀涂布于单板表面的一道工序，目的在板坯胶合后使胶合表面之间具有一层厚度均匀连续的胶层。施胶对胶层的形成有很大的影响，因此是影响胶合质量的一个重要因素。1.1.1施胶方法大幅面材料的施胶方法按胶的状态可分为干法施胶和液体施胶两种。按所用的设备，干法施胶也分两种：胶膜法和粉状上胶法。液体施胶又可分为辊筒施胶、淋胶、挤胶和喷胶等方法。（1）干法施胶①胶膜法将热固性酚醛树脂预先浸渍很薄的纸，浸渍纸经干燥制成胶膜，使用时按规格剪裁，夹入各层大幅面材料中，热压时靠胶膜纸中的树脂将材料胶合在一起。②粉状上胶法将粉状树脂，通过喷粉装置或抛撒辊使其均匀地散落在大幅面基材表面，此法尚未大规模投入工业生产。（2）液体施胶①辊筒施胶常见为双滚筒和四辊筒施胶机。双辊筒施胶机上辊筒上的胶液是靠下辊筒传递上来的，施胶是单板从两辊筒中间通过，靠接触使辊筒上的涂胶在单板上，施胶量大小主要调节辊筒之间、辊筒上沟纹形式的数量四辊筒施胶机在一定程度上克服了上述缺点，增加了两个钢制的挤胶辊。②淋胶淋胶是一种高效率的施胶方法。其工作原理为：首先使胶液形成厚度均匀的胶幕，基材通过胶幕便在表面带上一层胶，林基材上的胶层厚度与胶的流量、黏度、材料的表面张力和基材的进料速度有关。增加胶的流量，降低单板的进料速度都能使胶层增厚。淋胶时胶的温度略高于20℃，不然影响胶层厚度的均匀。③挤胶挤胶是将高黏度或泡沫胶液经过挤胶器小孔施到单板上。单板在挤胶器下通过，胶呈条状流下，落在单板表面，胶液在预压是，可扩展成完整的胶层。也可用表面上覆有一层硅橡胶的辊筒把胶条展平。④喷胶普通喷胶法是使胶液在空气压力下在喷头内雾化，然后再喷出，这种方法胶液损失大，只在人造板基材表面喷涂时使用压力喷胶法是给胶液施加一定的压力，使其从喷嘴中喷出，喷出的胶应是旋转前进的，分散性好。1.2刨花施胶生产上都希望制得施胶量小而强度高、质量好、成本低的刨花板，因此对施胶工序和设备都提出了较高的要求。如何正确选定刨花和胶量的合适比例，以及如何使少量的胶液均匀地分布到大量的刨花表面上，都是很重要的问题。1.2.1刨花施胶对胶黏剂的性能要求生产刨花板的主要原料是枝丫材、原木芯、边材和木材加工剩余物。由于不同原材料加工成的刨花形状不一，要将其组合起来压制成板，靠木材自身组分结合就目前来说是不可能的，必须施加胶黏剂，使刨花相互胶合成板。由于刨花表面积大，所需胶黏剂量要多，要求施胶更加均匀。1.2.2施胶量施胶量为固体树脂胶黏剂的质量和绝干刨花质量的百分比实验证明，在相同密度情况下，板的MOR、IB，随着施胶量的增加而支线增长，而且厚度膨胀随施胶量的增加而减少。虽然施胶量的增加，产品性能有明显提高，但还必须考虑到成本的影响。刨花的用胶量，与所用树脂性质。产品结构、刨花的形态等因素有关。生产单板结构板，一般PF用量为5％—8％。生产三层结构或多层结构板，为了保证各项性能的要求，各层施胶量可以不同。通常表面施胶量略多于芯层。这样可以保证板的MOR和较好的表面性能。在实际生产中，UF胶黏剂配制是以UF为主，加入固化剂、防水剂、缓冲剂和适量水配制成的。刨花的形状和尺寸，对施胶量的影响也很大。施胶时刨花表面质量对用胶量也有影响。表面粗糙的刨花，施胶量增加；相反，表面光滑，施胶量相应减少。1.2.3计量与控制在刨花板生产中，刨花和胶黏剂的计量，可按容积计，也可按质量计。胶料的计量，因其比重稳定，目前多用容积计量。在周期式搅拌机中，用专门的容器。连续式搅胶机采用调节输胶泵转速控制胶量。刨花用容积计量比较困难，因为刨花形态的大小不一样，装料容器稍有振动，就会产生误差，影响计量准确。计量称有周期性动作和连续性动作；可以用电或气动控制，进行自动称量。1.2.4施胶方法及比较为了使刨花能更好地胶合，必须使有限的胶黏剂均匀分布到刨花表面上。研究与实践认为：影响分布均匀性因素较多，例如施胶方法、施胶工艺、刨花形态与大小，以及施胶设备等，都有一定的影响。1.2.5施胶设备刨花的施胶设备通常借助于机械搅拌和施胶装置来完成，所以刨花的施胶机一般称之为拌胶机。拌胶机按拌胶过程，可分为连续式和周期式两类。连续式拌胶机，因连续不断地出料，设备简单，投资少，维修方便，但劳动强度大，小规模生产中采用这种设备。不论何种拌胶机，均要求在拌胶过程中，尽量减少刨花的破碎，最大可能地保持刨花原有的形态。1.3纤维施胶纤维施胶是对分离后的纤维，添加各种化学药剂，例如胶黏剂、防水剂，目的是确保纤维的结合，提高纤维板的物理力学性能和耐水性能。为了赋予板制品的防腐性能，可同时在纤维中加入阻燃剂和防腐剂等化学药品，对纤维施加以上化学药品的过程，通常称为纤维施胶。干法工艺与湿法工艺的纤维施胶有较大的差别。湿法生产过程中，纤维的施胶主要是指防水剂、少量增强剂以及沉淀剂等物品，施加到纤维浆料中，以提高纤维板的耐水性和强度性能。干法工艺制造纤维板，尤其是中密度纤维板，由于纤维含水率低，可塑性差，加之板坯密度低，纤维之间空间大，板坯中纤维之间仅靠一定的温度和压力使纤维相互结合，要求达到板制品的各项性能指标是困难的。因此，在高、中密度纤维板制造过程中，必须通过施加不同种类、不同剂量的胶黏剂和其他添加剂，以达到板制品性能的要求。1.3.1防水处理木质和非木质植物纤维是一种亲水性材料，由其制成的纤维板，一般具有很强的吸湿和吸水性能，制品的尺寸稳定性差，板吸收水分之后，尺寸和形状发生变化，强度下降，传热和导电性能增加且易腐蚀，从而影响产品的使用性能和使用寿命。为此，在纤维板生产过程中，必须对纤维进行防水处理，以满足各方面性能的需要。（1）吸湿吸水机理与防水措施同木材一样，纤维板中的水分是通过内部空隙传递的。板的内部空隙有三种：细胞壁内的微毛细管、细胞腔和纤维或自荐的空隙。中密度纤维板的总空隙可以粗略地算出来，一般木材纤维的密度为1.5g/cm³,那么密度为0.7g/cm³的中密度纤维板的内部空隙率为53％。纤维板在潮湿的空气中吸湿时，空气中的水蒸汽分子经过纤维之间的空隙、纹孔和细胞壁内的微毛细管，使纤维细胞壁充满水分。如果将干状的板直接放在水里，则液态水首先将充满细胞腔和纤维之间的空隙，而后逐渐进入细胞壁内。（2）防水剂的处理①施加方法石蜡防水性能好，是纤维板生产中常用的防水材料。石蜡的施加方式有两种：一是制成粒径小于4um的石蜡乳液，这是湿法纤维板生产采用的主要施加方式，直接加入浆料中。另一种石蜡的施加方式是将石蜡融熔，喷施涂覆到纤维表面上，现干法中密度纤维板、硬质纤维板的生产中，则采取加入热磨机的进料螺旋、磨室体、排料阀或干燥管道的入口，分别达到石蜡的均匀分布②施加量石蜡施加量一般在1.0％—1.5％。当施加量在1.5％以下时，防水效果随石蜡用量的增加而提高，当超过1.5％以后，防水效果提高不显著，用量大不仅增加成本，而且会影响纤维结合性能。1.3.2干法纤维施胶（1）施胶方式在干法纤维板的生产中，施加胶黏剂有多种方式，不同施加方式有各自的特点，且有相应的适用范围或局限性。（2）胶黏剂种类及其要求①胶黏剂的种类目前，用于纤维结合的胶黏剂主要种类有：尿醛树脂、酚醛树脂以及三聚氰胺脲醛树脂等。胶种的选择，主要根据熟知的胶合性能、制品的性能要求、使用范围以及成本等综合考虑。②对胶黏剂的要求用于纤维的胶黏剂，首先应与纤维有较好的结合性能，它不同于单板，刨花用胶，这主要是纤维比表面积大，为使板制品有足够的强度，胶液必须充分覆盖纤维表面。为此，胶黏剂应具有低的粘滞性和大的渗透性，还应具备一定固化速度。1.3.3施胶工艺（1）施胶量施胶量应根据不同的胶黏剂种类、原料品种与质量、纤维分类质量、板制品的质量要求、板的密度以及用途等来确定。通常情况下，板制品随施胶量增加，各项物理力学性能均有提高或改善，但板制品质量提高的幅度到一定范围后，会随施胶量的递增而减少（2）施胶工艺采用管道法施加尿醛树脂，其浓度一般控制在40％—45％，而采用高速拌胶机施加，胶液浓度则为50％—55％。用管道法施加酚醛树脂，浓度为15％—20％。采用先施胶后干燥工艺流程，考虑到少量胶液在干燥时的提前固化，所以施胶量较之纤维干燥后再施胶的用量高5％—10％。此外，固化剂用量在一定范围对板性能影响不大。（3）施胶控制系统纤维管道法施胶是在热磨机的纤维排放管道上配制一孔径2.5—3.0mm的特殊构造的喷嘴，由计量泵将固体含量稳定的胶液送入喷嘴，同时输入压缩空气，胶液压力为0.3—0.4MPa，气体压力为0.5—0.6MPa，喷胶压力应大于热磨机排料夜里0.2MPa，喷出胶液呈雾状，与排出处于紊流状态的高速流动的纤维在管道内得到充分混合，胶黏剂是否均匀分布是否是最佳配比，可通过自动监测、控制和调节系统来完成。