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1、工程师手册连续压机生产刨花板热压质量控制初探吴方境大亚木业（福建）有限公司，福建 三明 365500摘要：介绍连续压机生产刨花板常见的分层和鼓泡质量缺陷，分析其产生的原因，并提出相应解决措施。关键词：刨花板；连续平压机；分层；鼓泡大亚木业（福建）有限公司的刨花板生产线，是目前我国单线生产能力最大的生产线，设计年产刨花板45万m3。其连续压机有效热压长度42 100 mm，有效热压宽度为2 500 mm，是我国引进最长的连续平压机。该刨花板生产线通过近5年的运行，目前生产比较正常，产品质量也比较稳定。在本文中，笔者根据在实际生产中的工艺控制经验，对连续压机刨花板生产中常见的分层和刨花板之20鼓泡
2、质量缺陷及其产生原因进行阐述和分析，并提出相 图 1 连续压机中板坯凝胶线分布图应的解决技术措施。 从图1中看出，板坯中间部分的凝胶线明显滞后于1 连续压机温度、压力设定及脲醛胶固化机理 两侧面，表明板坯中部传热速度比两侧面的传热速度连续压机的温度、压力一般按区设定，根据板坯各项工艺参数的变化进行灵活调节，实现不同区域压力或者位移的稳定控制。常用温度范围为 180 245 ，压力调节范围为 0 500 N/cm2。所有参数的调节均基于所使用胶黏剂的固化过程控制和固化结果，因此如何合理、正确设定凝胶点及凝胶线工艺是控制热压工艺的关键。凝胶线工艺的合理正确设定是保证连续压机高效生产的重要工艺参数，
3、也是衡量刨花板热压质量的重要条件。所有热压工艺参数的设定，均以凝胶线的设定作为基础。由于连续压机中的板坯是连续移动的，在长度方向上无法排汽，胶黏剂固化时产生的蒸汽只能由两侧面排出，相比多层压机可四面排汽，连续压机工艺控制更加困难。通常情况下，凝胶线的工艺设定位置在压机有效热压总长的60%65%位置。理想状态是在板坯进入定厚区时实现芯层凝胶线（芯层温度达到 100 ），而两侧面的凝胶线略早于中部完成，见图1所示。慢。其主要原因是由于板坯中刨花间残留的空气在两侧面易排出，在同样的温度和压力下，中部空气排出的行程要比两侧面长得多，相对较滞后，一定程度上阻碍了热量的快速传递，从而延缓了中间部分温度的快
4、速提升，致使凝胶线滞后。当热压（运行）速度过快，中间部分的胶黏剂不能得到充分固化时，中部内结合强度就会明显下降，甚至出现严重分层。分层主要集中在板坯宽度方向的中间部分。因此，连续压机生产刨花板时，应合理设定分区温度梯度、速度、压力、压力梯度、左中右压力偶合系数（偶合系数是指左右两组的单位压力相对于中间组压力的比例数值，一般设定为0.70.95）及控制施胶刨花的含水率。当然，尽可能多地排出板坯中阻碍传热的空气，也是提前到达凝胶线的有效措施，而这个过程一般在预压机中完成，适当提高预压机的有效工作压力，预压机的线压力一般设定为150200 N/cm。 中国人造板 2011/9 23技2 分层和鼓泡的
5、定义与辨别 花温度过高或过低（4550 ）；（7）刨花形态过碎也分层和鼓泡是连续压机生产中的主要质量缺陷，也是提升热压效率的最大障碍。在实际生产中，往往容易忽视分层和鼓泡的区别，将其混为一谈。2.1 分层及产生原因1）从外观上看，分层一般是发生在板的中心线位置，板的上下两面基本上呈对称分开，沿其横向锯断后会有大量的热蒸汽冒出，这种缺陷即为分层，如图2所示。会阻碍热量的有效传递（合格刨花比例60%80%）。离开工艺设定标准，导致胶不能完全固化粘合或造成预固化，则会降低刨花板的内结合强度。2.2 鼓泡及产生原因1）从外观上看，鼓泡一般发生在板的表层和芯层刨花之间的结合部，沿其横向锯开后，呈不对称单
6、侧分布，板面明显凸起，这种缺陷称之为鼓泡，如图3所示。图 3 刨花板鼓泡示意图2）产生鼓泡的机理。当压机速度运行过慢，或热压图 2 刨花板分层示意图 板温度过高时，胶黏剂的凝胶点过快到达，板坯在压机2）产生分层的机理。当板材离开压机时，板的内结合强度来自于胶对刨花的胶合，由于芯层刨花相对较粗，在板材剖面上其中心层的结合强度最小；而分离破坏胶合的力，一方面来自于木材的自然反弹力，另一方面来自于板坯内部的尚未完全排出的蒸汽压力。在刨花板生产中，脲醛胶的固含量一般为63%65%，含有占胶液质量 1/3的水分，同时施加的液态固化剂中也会带入一定量的水分；当这些水分汽化后产生的蒸汽若不能即时、有效排放，
7、随着温度上升，板材内部的蒸汽压力就急剧增高，当蒸汽压力高于内结合强度时，板坯离开压机的压力作用后，板材就会发生分层。3）产生分层是脲醛胶固化不完全或凝胶点滞后，中停留时间过长，板坯中部达到100 的胶固化时间过久，导致中部的温度过高，产生过高的蒸汽压力及过量的蒸汽；在连续压机的高压作用下，产生的过量高压蒸汽不能有效、即时释放，板面在过高的蒸汽压力作用下发生爆裂，导致板坯鼓泡。一般情况下，板面发生鼓泡呈现表层不规则炸裂。3）产生鼓泡是板面在过高的蒸汽压力作用下发生爆裂，其主要原因：（1）定厚区温度过高导致固化过度；（2）高压区和定厚区的压力过高；（3）表层含水率过高；（4）热压板温度分布不均，局
8、部温度过高；（5）表层固化剂过量。以上原因导致板坯中蒸汽压力过高，而由于固化过度内结合强度降低造成鼓泡。导致刨花板内结合强度低于蒸汽压力，其主要原因： 3 分层和鼓泡的解决措施（ 1）热压温度过低（以下均以厚度 18 mm板为例给出常用工艺参数，温度一般设定为 228 235 ）；（ 2）热压速度过快（热压速度 500 550 mm/s）；（ 3）固化剂不足或固化剂过量（固化剂用量为固体胶的 2% 2.5%）；（ 4）板坯含水率过低，不能形成有效的含水率梯度，导致传热过慢（表层 12.5% 13.8%，芯层 6.5% 7.5%）；（5）板坯密度过大或纵横向密度偏差过大（板坯密度655 665
9、kg/ m3，纵横方向密度偏差小于 5%）；（ 6）刨有效控制和减少分层、鼓泡的发生，是规模化生产的关键，需要快速采取工艺调整措施即时实施控制。3.1 合理设定热压工艺参数在连续压机中，温度一般根据压力的设定而变化，温度梯度按38 递减设置，在出口冷却区域递减幅度为1520 。当出现分层时，定厚区的压力会明显上升，调整时应大幅度降低热压（运行）速度（降幅2050 mm/s ），并相应提高主传热区的温度，或者在工24 中国人造板2011/9艺范围内适当增加表层刨花含水率。同时，适当增高保压区的压力，以降低定厚区的压力，定厚区的线压力一般保持在80120 N/cm 。3.2 按工艺要求稳定控制板坯
10、刨花含水率板坯刨花含水率过低易导致传热过慢，过高则易产生分层或鼓泡。在工艺设定时，干燥后刨花含水率应控制在1.6%2.3%，施胶后控制表层刨花含水率为12.5% 13.8%，芯层为 6.5% 7.5%；刨花含水率可通过配胶系统加水量大小进行调节，也可以通过表面增湿喷淋系统来增加表层刨花含水率。随着表层含水率的增加，表芯层含水率梯度增大，可有效加速热量向板坯中部传递，进而满足工艺设定的凝胶线前移，避免分层产生。另一方面，当含水率过高时，可适当降低高压区的设定压力或热压温度，或者适当提高热压速度，以避免产生鼓泡。在实际生产中，当表层含水率超过16%时，即使对连续压机的温度和压力作很大的调节，也很难
11、控制鼓泡不发生。3.3 合理调节施胶后刨花温度工艺要求施胶后刨花温度应小于48 ，当添加了2% 2.5%的固化剂后，脲醛胶在大于 50 时就会发生化学聚合反应，而拌胶刨花离开拌胶机到板坯进入压机一般需要 10 15 min，因此极易造成胶黏剂预固化，从而降低胶黏剂有效胶合强度，产生分层。欧洲很多工厂测定胶黏剂的固化时间，将胶黏剂在热水浴中加热到 60 时就开始计算为固化时间，说明脲醛胶在此温度下就开始出现固化，只是较 100 凝胶点时的固化速度要慢。从图4可以看出，脲醛胶达到100 凝胶点时，固化反应是最剧烈的；而在达到凝胶点之前，实际上已进行缓慢的化学反应，发生了预固化。胶液预固化后严重降低
12、了胶的有效胶合强度，对刨花板生产是非常不利的。另一方面，施胶刨花（特别是芯层刨花）温度过低时，不仅严重制约了热压效率，而且促使凝胶线滞后而产生分层。因此冬天要对刨花进行适当的加温、保温，如料仓保温、铺装系统整体加热隔离保温，以保证刨花温度控制在 38 45 。反之，在夏天，气温高、湿度相对较低时，干燥系统出口刨花温度为100120 ，并且在高速拌胶机进行拌胶后也会增加刨花的温度，因此，要适当调低拌胶机中冷却水温度，一般调至810 ，并采取必要的通风措施以降低施胶后刨花温度。图4 脲醛胶的反应率与温度关系3.4 控制好板坯密度，减少板坯铺装密度偏差板坯密度过大时，传热效率降低，造成凝胶线滞后，胶
13、固化不良，极易产生分层。铺装精度过低或密度偏差过大时，易造成板坯在压机中传热不均匀，导致凝胶线不规则，密度偏低部分传热快，而偏高部分传热滞后，致使不同部位的胶固化不均匀，极易产生鼓泡和分层。因此在生产中应控制和调整好铺装系统，保证板坯横向和纵向的密度偏差小于3%5%，并定期检查铺装计量仓扫平辊是否弯曲、钻石辊是否结胶等影响铺装精度的关键部位，以提高纵横向的铺装精度，从而控制分层和鼓泡板的产生。3.5 保证热油系统油温的稳定热油温度波动过大，在热压时也极易造成分层和鼓泡发生。一般正常生产时油温控制在270 左右，温差波动小于10 ，以稳定热压板的温度。在实际生产中，应严格按照工艺规程操作。对产生的分层、鼓泡质量缺陷即时跟踪、分析、判断，并及时对温度、压力、热压速度、刨花含水率等相关工艺参数作出相应的、有针对性的调整，结合可能引起质量缺陷的各种因素进行有效、快速修正，保证产品质量的稳定。目前，大亚木业（福建）有限公司通过规范工艺纪律，热压因子已达到3.8 s/mm，最高产能达到了2 100 m3/d，年产可达60万m3。责任编辑:丁炳寅中国人造板 2011/925
