人造板实验指导书

人造板生产工艺学实验指导东北林业大学材料科学与工程学院二〇〇六年三月1实验一胶合板胶合实验1实验目的和要求通过实验进一步消化和理解课堂上讲授的理论知识；熟悉和掌握胶合板的胶合工艺和操作规程；初步了解热压机、预压机的使用方法。2实验设备、仪器和材料试验热压机、预压机、电子天平，感量为0.01g、千分尺，精度0.01mm、钢卷尺、板刷、记号笔；表板：采用椴木、杨木（或水曲柳）旋切单板（300×300）；芯板：采用杨木旋切单板（300×300）；胶粘剂：采用脲醛树脂胶（UF树脂胶）；添加剂：工业面粉；固化剂：氯化铵。３实验内容与方法每组3-4人，选取表板2张，芯板1张，利用脲醛树脂胶以干法生产压制规格为300×300×3mm的普通胶合板一块，热压工艺与热压参数由各组根据不同的胶种、不同的树种、涂胶量、添加剂用量、陈放时间等具体情况来设定，然后计算单板涂胶量（双面）和胶合板的压缩率，并将实验数据填入表1-4中。1)脲醛树脂胶的调制把实验室自制或外购的胶合板用脲醛树脂胶（胶粘剂的固体含量一般为45-48%）按表1－3进行调胶。表1-3脲醛树脂胶调制配比原料脲醛树脂胶工业面粉氯化铵重量比（g）10010～200.5～1用烧杯在天平（感量0.1g）上称取脲醛树脂100g，面粉10g～20g，将面粉缓慢倒入脲醛树脂胶中，边加入边搅拌，搅拌均匀后再加入氯化铵。每加一种材料以后都要认真搅拌使之均匀混合，然后再加入第二种材料，切不可将氯化铵先加入，以免面粉结团。2)按工艺要求选配好单板：单板含水率不大于12%，一般5～10%为宜。3)观察表板（面板、背板）的松紧面，并将表板的松紧面用彩笔作上不同的标记。4)测量并记录芯板的长度a和宽度b。把三张单板配好，在一固定点对应的测出三张单板的厚度S1、S2和S3，同时称量出三张单板的质量G1。把测量的结果填入实验数据记录表1-4中。5)芯板涂胶用板刷将调制好的脲醛树脂胶均匀地涂在芯板两面，芯板涂胶量（双面）按280～300g/m2计算。计算出应涂在芯板上胶粘剂的质量（g）。26)称量并记录下涂胶后三张单板质量G2将涂完胶的芯板两面各放一张表板，然后放在天平上称量三张单板质量（G2）。7)按胶合板的过程原则进行组坯。组坯时注意将作好标记的表板紧面朝外。组坯后的板坯要陈化10～15min（渗胶）。8)胶合板胶合把陈化好的板坯放入热压机，按下列工艺条件进行热压。单位压力：0.8～1.0MPa、热压温度：105～110℃、热压时间：2.5～3min（热压机内每间隔压制一张胶合板）所需单位压力与热压时表压力之间的换算公式为：单表PdbaP24式中：P表—热压机的表压力，MPa；a—板坯长度，30cm；b—板坯宽度，30cm；P单—所需单位压力，MPa；d—热压机活塞直径，23cm。热压时间达到后，开始降压卸板。降压时一定要使热压机缓慢张开或分段降压，以免过快发生分层鼓泡现象。9)测量并记录下压制好的胶合板厚度h。将上面测得的结果填入表1-4。10)计算单板涂胶量（双面）单板涂胶量按下式计算：baGGFGGQ1212式中：Q—单板双面涂胶量，g/m2；G1—三张单板涂胶前质量，g；G2—芯板涂胶后三张单板的质量，g；F—单板面积，它为单板长度a与宽度b的乘积，m2。11)压缩率计算胶合板的压缩率按下式计算：%100ShS式中：△—胶合板的压缩率，%；h—胶合板厚度，mm；∑S—热压前三张单板厚度之和，mm。4观察胶合板质量及所发现的问题，写出实验报告。表1-4胶合板胶合实验数据记录表芯板规格三张单板未涂胶前质量G1(g)芯板涂胶后三张单板质量G2(g)涂胶量（g/m2）各层单板厚度（mm）胶合板厚度h(mm)胶合板的压缩率△(%)长度a(cm)宽度b(cm)S1S2S33实验二中密度纤维板制板实验1．实验目的和要求通过实验进一步消化和理解课堂上讲授的理论知识；熟悉和掌握中密度纤维板制板全过程以及原料计算方法；初步了解热压机、预压机、拌胶机的使用方法。2．实验设备、仪器和材料100吨试验热压机、50吨试验预压机、空气压缩机、多功能拌胶机、胶粘剂自动调控系统、20kg电子秤（感量1g）、电子天平（感量0.01g）、秒表、塑料烧杯、量筒、玻璃棒、电子天平、卡尺。干燥后的纤维、脲醛树脂胶、固化剂（氯化铵）、防水剂（石蜡乳液）、油酸等。3．实验内容与方法每组3-4人，用脲醛树脂胶压制幅面为320×340mm的中密度纤维板二块，厚度可在8、10、12、14、16mm厚度内自行选定,每组根据设定的中密度纤维板的密度、厚度、施胶量等来确定热压条件与工艺参数，1)原料用量计算(1)确定中密度纤维板的密度：中密度纤维板的密度（绝干密度）可设定为0.7g/cm3、0.75g/cm3或0.8g/cm3。(2)确定中密度纤维板的施胶量：中密度纤维板的施胶量可设定为8%、10%或12%。注：施胶量的百分比是指固体树脂对绝干纤维重量比而言。(3)确定固化剂的用量。固化剂一般使用氯化铵（NH4CL），浓度为20%，用量为固体胶粘剂重量的1.0～2%。(4)确定防水剂的用量。常用防水剂有液体石蜡、固体石蜡以和石蜡乳化液等。一般防水剂用量为绝干纤维重量的0.5～1%。(5)根据中密度纤维板幅面和厚度计算需要绝干纤维重量。实验室压制中密度板幅面为：长×宽=320×340mm。厚度由各组根据实际情况确定。(6)中密度纤维板原料用量计算a．中密度纤维板板重量计算：hbaG板式中：G板——中密度纤维板重量（g）；a—纤维板长度（cm）；b—纤维板宽度（cm）；h—设定板的厚度（cm）；ρ—设定板的密度（g/cm3）。b．绝干纤维重量胶固蜡板绝干纤维）（PPPGG11式中：G绝干纤维—绝干纤维重量（g）；P蜡—防水剂用量百分比；P固—固化剂用量百分比；P胶—胶粘剂用量百分比。4c.根据纤维含水率，计算出实际需要湿纤维重量)W1（干纤维湿纤维GG式中：G湿纤维—湿纤维重量（g）；Ｇ干纤维—绝干纤维重量（g）；W—纤维含水率（%）。d.根据设定施胶量，计算出干胶（固体胶）用量胶干纤维干胶PGG式中：G干胶—固体胶重量（g）；G干纤维—绝干纤维重量（g）；P胶—胶粘剂施加量（%）。e.根据胶液固体含量算出所需要的液体胶的重量。中密度纤维板液体胶用量计算公式为：mGG干胶液胶式中：G液胶—液体胶粘剂重量（g）；m—胶粘剂固体含量（%）。f.根据设定固化剂用量比例，算出实际重量中密度纤维板固化剂用量计算公式：nPGG固干胶固式中：G固—固化剂重量（g）；n—固化剂浓度。P固—固化剂用量%，为干树脂重量的1～2%；g.根据设定防水剂用量比，计算出实际防水剂重量中密度纤维板防水剂为液体石蜡时，计算公式为：蜡干纤维液蜡PGG中密度纤维板防水剂为石蜡乳液时，计算公式为：KPGG蜡干纤维乳蜡式中：G液蜡—液体石蜡重量（g）；G乳蜡—石蜡乳液重量（g）；P蜡—防水剂施加百分比（%）；k—石蜡乳液浓度。2)拌胶(1)将称好的纤维到入拌胶机内，把称量好的胶粘剂、固化剂和防水剂进行混合，混合时要不断地搅拌，以防局部快速固化，防水剂可以和胶粘剂合喷，也可单喷。(2)待纤维、胶粘剂、防水剂准备完毕，开动搅拌机、空气压缩机和胶粘剂流量泵进行拌胶。拌胶机的搅拌速度控制在80～120r/min，搅拌时间应保证纤维和胶粘剂充分地、均匀地混合。空气压缩机的压力一般应控制在0.4～0.5MPa为宜。为使胶粘剂与纤维充分混合，胶粘剂流量控制在40～60r/min为宜。(3)拌胶后的纤维含水率应在14%以下为宜，这样即可以保证纤维板质量，防止鼓泡和分层现象，同时又可以缩短热压时间，提高效率。含水率可以用SC69-02型水分仪快速测定或按下面的公式计算：5)100()1100(1PPmWW式中：W—拌胶后的纤维含水率（%）；W1—拌胶前的纤维含水率（%）；m—胶粘剂的固体含量（即干树脂在胶液中的百分比）；P—胶粘剂用量的百分比（即胶的固体重量与绝干纤维重量百分比）。注：拌胶后的纤维含水率忽略了固化剂带入的水份的影响，因为这部分水份很微量，但使用石蜡乳液代替液体石蜡做防水剂时所带的水份不能忽略，因此不能用此公式计算拌胶后的刨花含水率，要用水分快速测定仪测定。3)铺装垫板使用前，为防止热压后粘板，可在垫板与纤维板坯接触面涂擦少量油酸，然后放入模框箱下面。将拌胶后纤维进行铺装，为了使纤维分布均匀，防止由于铺装不均使热压后的板密度不均，在模框箱铺装口上放置一个金属丝网，使纤维通过金属丝网而均匀地落入下面的模框箱内。4)预压(1)拌胶纤维在模框箱内铺装完毕，在纤维上面放置二块垫块，送入预压机。在预压机内预压15～20秒左右，单位压力一般为1.5～1.8MPa。所需的单位压力与预压机表压力之间的换算公式：单表PdbaP24式中：P表—热压机的表压力，MPa；P单—所需单位压力，MPa；d—热压机活塞直径，20cm；a—板坯长度，34cm；b—板坯宽度，32cm；(2)预压成型后，板坯从预压机卸出，拆掉模箱与垫块，在板坯上面再放置一块垫板（同样为防止热压后粘板，与纤维接触面应涂擦油酸）。5)热压(1)根据设定的中密度纤维板厚度，选取相应厚度规放在热压板上，厚度规厚度等于设定板的厚度加上两块垫板厚度，根据设定的中密度纤维板密度来确定单位压力，根据单位压力来调整热压机表压力。(2)将预压后的板坯同上下垫板一同放入热压机里，将旋钮开关置于上升位置，开启低压泵和高压泵按钮，当低压压力达到要求时，关闭低压泵，当高压泵达到要求时，按动秒表开始计时。(3)热压条件与工艺参数可根据设定的中密度纤维板的密度、厚度、施胶量等来确定，热压条件与工艺参数可参考表1－5和图1-5。6所需单位压力与热压机压力之间的换算公式：单热PdbaP24式中：P热—热压机的表压力，MPa；P单—所需单位压力，MPa；d—热压机活塞直径，23cm；a—板坯长度，34cm；b—板坯宽度，32cm；表1-5不同厚度中密度纤维板热压工艺参数设定板的厚度(mm)热压温度(℃)热压时间(min)时间分配(min)高压压力(MPa)低压压力(MPa)1017024～30s/mm3～25～71.5～2.018024～30s/mm2～25～71.5～2.01217024～30s/mm3～35～71.5～2.018024～30s/mm3～25～71.5～2.01417024～30s/mm4～35～71.5～2.018024～30s/mm3～35～71.5～2.01617024～30s/mm4～45～71.5～2.018024～30s/mm4～35～71.5～2.0图1-5热压曲线(4)热压时间达到后，将旋钮开关置于降压位置，启动高压开关与降压按钮，开始降压卸板。降压时一定要认真操作，使压机缓慢或分段降压，以免过快发生鼓泡现象。注意：操作人员以及其他旁观人员，在降压卸板时一定不要正面对着热压机开口处，以防止鼓泡时射伤或烫伤面部。05101520060120180240300360时间/s表压力/MPa