人造板制造学-绪论

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1、第1章 绪论,人造板制造学,第一章 绪 论,人造板的定义及含义,人造板是以木材或非木材植物为原料，将经过机械加工制造而成的各种特定构成单元按照一定的排列原则，通过胶合、复合或自结合的方法压制而成的板材、型材或模压制品。,胶合板,2,第一章 绪 论,纤维板,刨花板,3,挤压刨花板,定向刨花板,饰面刨花板,竹集成材,竹重组材,竹水泥模板,木水泥模板,石膏纤维板,水泥纤维板,4,根据人造板的定义，其包括了以下几方面的含义： 1、人造板的原材料来源限制于植物资源； 2、构成单元为经过机械加工制造的特定形式； 3、单元的结合有胶黏剂胶合、复合和自结合3种方式； 4、定形采用压制方法。,5,木质资源,木单

2、板,木质刨花,木质纤维,1.1 人造板工业进程,1.1.1 人造板的发展历程,公元3000年前的 古埃及的锯制薄木,1818年第一台 旋切机问世,公元19世纪末 批量生产胶合板,公元20世纪初 工业化生产胶合板,胶合板发展,1941年 德国生产刨花板,1948年 第一台连续挤压机,上世纪50年代 大幅面单层热压机,上世纪50年代 先进的连续热压机,刨花板发展,上世纪初期 软质纤维板工业生产,1926年 爆破法纤维分离技术,1931年 连续热磨技术,1952年 干法硬质纤维板,纤维板发展,1965年 干法中密度纤维板,6,1.1.2 人造板的生产现状,进入21世纪以来，世界人造板产量以年均7%的

3、速度持续增长，2007年产量超过2.8亿m3。2008年因受全球金融危机的影响致使人造板产量下挫6.36%，但人造板工业在亚洲、特别是在中国的强劲拉动下，2009年全球产量回升了5个百分点，重新步入快速发展轨道。2010年世界人造板产量再创历史新高，超过3亿m3。,刨花板产量保持 1亿立方米左右,胶合板产量超过 1亿立方米,纤维板产量达到 7千万立方米左右,21世纪前10年世界人造板生产发展,7,中密度纤维板是人造板中发展最迅速的品种，近15年内以40%的年均增长率增长，1995年产量为788万m3，2000年达1905万m3，2009年达到5560万m3。另外，定向刨花板在北美和欧洲得到快速

4、发展。2005年，北美定向刨花板产量达到2687万m3，是欧洲（405.3万m3）的6倍。而人造板千人消耗量以加拿大最高，为世界平均消耗量的9倍之多，中国也达到了发达国家水平，为世界平均消耗量的2倍之多。,中国人造板产量自2005年排名世界第一以来就一路飙升，2010年更是大步跨越，以33.03%的惊人速度达到1.54亿m3，2012年达到2.85亿m3。中国已成为令人瞩目的世界人造板超级大国。,8,“十一五”期间，中国内地累计生产人造板 52585万m3，其中： 胶合板：21422万m3； 纤维板：15946万m3； 刨花板：5510万m3； 其他板：9707万m3。,9,十一五期间我国人造

5、板比例图,表1-6 中国人造板应用比例（）,表1-4 各国人均消费人造板量（2009年）（m3千人）,10,表1-5 中国人造板产量（万m3）,11,12,1.1.3 人造板生产的发展趋势,由于人造板的高速发展需要使用大量自然资源木材，破坏了生态环境，危及到人们的生存，因而人造板使用的木材资源从天然林为主转向人工林，此外竹材、农业剩余物等非木材资源也引起了人们的重视。总体说来，人造板生产发展趋势体现在以下5方面：,1、坚持生产低污染、低能耗、绿色环保的人造板产品，减小对生态环境的破坏。 2、非木材植物纤维人造板的生产规模和设备技术将继续改进，劳动生产率和产品性能得以提高。 3、产品、技术不断创

6、新，呈现出更多性能优越、功能齐全的新产品。,13,4、工艺、设备及管理技术同步发展，先进制造技术得到广泛重视。 5、生产规模不断扩大，规模效益得到呈现。,14,年产22万m3 OSB板生产线,1.2 人造板的分类及命名,1.2.1 人造板的分类,众多的人造板都是在胶合板、纤维板和刨花板的基础上发展起来的产品。由于原材料种类、制造方法及胶黏剂种类的不同，从而导致人造板产品的性能差异很大，其适合的使用环境也不同。人造板的品种很多，分类方法也很多。,1. 按构成单元形态及胶合特性分类,15,胶 合 板 类,刨 花 板 类,纤 维 板 类,积 层 重 组 材 类,集 成 材 类,复 合 板 材 类,人

7、 造 板,1）胶合板类 胶合板：是由木段旋切成单板或由木方刨切成薄木，再用胶粘剂胶合而成的三层或多层的板状材料，通常用奇数层单板，并有相邻层单板的纤维方向互相垂直胶合而成。其构成的基本单元是单板或薄木，特征是具有以相邻层纹理互相垂直为主组坯胶合的板材。,胶合板类人造板的特征是： 构成单元形态为规则几何形状，且形体尺寸较大，包括有单板、小方小条等； 板坯层次清晰，分层组坯，层内纤维平行排列，而层间纤维可以平行排列，也可以交错排列； 成品密度小，构成单元之间胶合后几乎无间隙。,16,2）刨花板类 刨花板类：以植物纤维材料为原料（木材纤维和非木材纤维），经专用机械制成刨花。施加一定量的胶粘剂和添加剂

8、后，铺装成板坯、热压（热力和压力的作用下）。而制成的一种板材。其构成的基本单元是刨花，特征是刨花是独立单元，单元完整。,3）纤维板类 纤维板类：是以植物纤维为主要原料，经过纤维分离、纤维处理、成形、热压或干燥工序制成的产品。其构成的基本单元是纤维。,17,4）积层重组类 人造板除了以胶合板类、刨花板类及纤维板类外，还有以不规则的长条单元或束状单元为构成单元积成胶合的人造板。这类单元按全顺纹结构组坯，由于成品结构及性能接近木材，所以归结为积成重组材，简称重组材；如果层内纤维同向，层间纤维交错，归结为积成层合材，简称积层材。,18,积层胶合类 积层胶合类指是指以植物纤维材料为原料（木材纤维和非木材

9、纤维）经机械加工后不具有规则几何形状的束状或条状单元体堆积成层，分层组坯，经施胶、热压（热力和压力的作用下）而制成的一种板材。 构成的基本单元是无规则的束状或条状单元等。 特征是相邻层纤维互相垂直，层内纤维同向，排列不规整，有些单元的长度达到产品的长度。其特点是板坯分层组合，层内排列无序或有序，层间层次清楚明显。,19, 重组胶合类 重组胶合类是指以植物纤维材料为原料（木材纤维和非木材纤维）经机械加工后不具有规则几何形状的束状或条状单元体全顺纹方向组坯，经施胶、热压（热力和压力的作用下）而制成的一种板材。 构成的基本单元是无规则的束状或条状单元等。 特征是纤维同向，断面排列不规整，有些单元的长

10、度达到产品的长度。其特点是单元全顺纹组合，板坯不分层次，成品纵横性能差异性较大。,20,5）集成材 集成材是指经机械加工制成的具有一定规则的几何形状的植物纤维材料（木材、竹材）按全顺纹方向组坯，沿长度或宽度或厚度方向胶合起来的板材或型材。 特征是构成单元具有一定规则的几何形状，并且按规律集成起来。 集成材可以是一维或二维或三维胶接均可。,6）复合人造板 复合人造板是指将一种人造板和另一种人造板，或一种人造板构成单元和另一种构成单元，或人造板和其他材料等结合以改善人造板性能压制而成的板材。,21,22,2. 按生产方法及产品特性分类,根据板坯成形时的运输载体种类和热压时板坯含水率的高低，人造板可

11、分为湿法、干法和半干法三大类。,根据人造板热压时加压形式和产品特点，人造板可分为平压、挤压和辊压三大类。,平压法是加压方向垂直于板面，可分为连续式和周期式，其产品特点是板平面强度大，长、宽方向吸水厚度膨胀小，板的厚度方向变形大；,挤压法是加压压力方向平行板面，其产品特点：板的宽度方向强度较大.厚度方向吸水膨胀变形小，长度方向吸水膨胀大、强度小。,辊压法是加压用辊加压，未解决变形问题，由于板本身是曲面加压。其产品特点类似于平压法生产的板材；,23,3. 按照人造板功能分类,按功能分类，也就是按产品的使用性能及用途分类。如此可将人造板分为结构材料和功能材料两大类，见表1-12。,结构材料指具有较好

12、的力学性能（如强度、韧性及高温性能等）而可用作结构件的材料，它主要利用材料或制品的机械强度性能。,24,25,列治文奥林匹克椭圆速滑馆是2010年冬季奥运会标志性建筑,同时也是先进木结构工程设计的应用先例。木结构屋顶的设计及其在如此规模的建筑物上的应用是具有重要意义的,标志着卑诗省木材设计和制造行业世界级舞台。,26,功能材料指具有特殊的电、磁、热、光等物理性能或化学性能的材料，它利用材料机械性能以外的所有其他功能的材料。严格的说，结构材料也是一类功能材料，它属于力学功能型材料。,防潮刨花板,27,1.2.2 人造板的命名,1. 名称内涵 人造板名称应体现人造板主要性能及特点，构成单元形态、单

13、元排列方式、胶黏剂种类、生产方法、产品形状以及原材料种类等。,1）原材料种类：人造板原材料主要有木材、竹材、秸秆（玉米秆、高粱杆、棉秆等）、果壳等；,2）胶黏剂种类：有机胶黏剂主要有脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、三聚氰胺树脂改性脲醛树脂、异氰酸酯等；无机胶黏剂主要有水泥、石膏及粉煤灰和矿渣等；,28,3）承载性：有结构用人造板和非结构用人造板；,4）生产方法：主要指平压法、辊压法及挤压法；,5）构成单元特性：主要有胶合板、刨花板、纤维板、积层胶合、集成材和复合类等；且要根据单元的形态及排列方式归结到产品的具体品种；,6）产品结构：均质结构、渐变结构、多层结构和复合结构等；,7）产品形状：平

14、面型、曲面型及模压制品；,8）功能化：指进行阻燃、防水、防火、防虫、防腐及抗静电等处理。,29,2. 命名原则 人造板命名原则主要按照“承载性生产方法功能化胶黏剂种类产品结构原材料种类功能改性产品形状产品种类”顺序进行。,名称中常被省略的有功能人造板、原材料种类、胶黏剂种类中的脲醛树脂、生产方法、平面型产品等。 例如：结构型异氰酸酯胶合杨木胶合板；建筑用酚醛树脂胶合竹席胶合板；,一般以不超过3个类别限制语为妥，如果名称太长，可将主要特征部分加入名称内，次要部分设置为定语或补充说明。定语部分的排列顺序不用限定。 例如：结构型酚醛树脂平压法生产的渐变结构竹质阻燃刨花板。,30,1.3 人造板产品性

15、能,1.3.1 基本性能内含及指标,人造板的基本性能主要包括外观性能、物理性能、力学性能和耐久性能。此外，人造板性能还包括有加工性能、表面性能、滞燃性能、防火性能和防腐性能等特殊性能。,1. 外观性能 外观性能是指通过人体感官或借助简单工具可以直接检测到的性能。产品不同，其外观性能也存在差异。对于不同的人造板品种，其外观性能要求内容不同。,31,主要包括产品的如下项目： 外形尺寸及偏差（长、宽和高三维方向）；,图1 利用钢卷尺检测 产品幅面尺寸示意图,图2 人造板厚度测 量位置示意图,图3 利用刚卷尺测 量产品对角线示意图,32,边缘不直度、垂直度；,图44 板边不直度检测示意图 (a) 利用

16、细绳检测，(b) 利用钢尺检测,(a),(b),图4直角偏差 测量示意图,33,图44 板边不直度检测示意图 (a) 利用细绳检测，(b) 利用钢尺检测,图45 翘曲度 检测示意图,图410 试件长度和宽度 测量方法示意图,34,平整度（翘曲度）； 材质缺陷（活节、死节、腐朽、变形等）； 加工缺陷（叠芯离缝、鼓泡、分层、压痕、局部松软、板面砂光波浪纹，明显的杂物等）；表面光洁度等等。具体规定参见相应产品标准。,2. 物理性能 人造板的物理性能包括自身的物理性能和抗水和抗气候环境影响的性能两方面。主要包括密度、含水率、吸水率和吸水厚度膨胀率，以及甲醛释放量等。此外还有导电性能、导热性能和声学性能等。,35,3. 力学性能 人造板的力学性能是指其抵抗外力的能力。人造板要求有足够的弹性、刚性，强度、握螺钉力和适当的机械加工性能。对人造板力学性能的研究、检测，不仅能为用材部门提供合理使用人造板的理论依据，而且还为人造板生产单位或其他研究部门探求新的加工方法和寻找新的利用途径建立理论依据。人造板在使用和设计制造时都必