膠合板制造工藝學(xué)

關(guān)于膠合板制造工藝學(xué)第1頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六§4-1單板干燥的終含水率一、最適宜的單板終含水率旋切后的單板含水率很高，不符合膠合工藝的要求（濕熱法除外），必須進(jìn)行干燥，太高太低都不行。如果干燥含水率過(guò)低，會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題：⑴當(dāng)木材含水率低于纖維飽和點(diǎn)時(shí)，就易出現(xiàn)干縮，干縮損失大。⑵含水率越低，干燥時(shí)間越長(zhǎng)，容易浪費(fèi)能源，降低干燥機(jī)生產(chǎn)能力。⑶含水率低，在加工運(yùn)輸過(guò)程中易破損。⑷含水率過(guò)低，涂膠后膠粘劑易滲透到單板上去，同時(shí)由于含水率過(guò)低的單板羥基活性減小和單板表面纖維的物理性能受損傷，這些都會(huì)影響膠接強(qiáng)度。第2頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六如果含水率過(guò)高也不行，會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題：⑴如果含水率過(guò)高，涂膠組坯后，膠易滲透到表板表面上，形成透膠。⑵如果含水率過(guò)高，在熱壓過(guò)程中易產(chǎn)生分層鼓泡。⑶如果含水率過(guò)高，熱壓膠合后膠合板含水率很低，要排除更多水分，在膠合板熱壓膠合過(guò)程中，各層單板收縮變形很大，因此膠合板內(nèi)應(yīng)力較大，易變形。⑷如果含水率過(guò)高，膠固化不充分，膠合強(qiáng)度不好。(5)

濕單板在貯存中易產(chǎn)生邊緣開(kāi)裂、中間發(fā)霉變色等缺陷。第3頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六

對(duì)于酚醛、脲醛樹(shù)脂膠合板，要求單板的終含水率為8%-12%最適宜；血膠、豆膠等蛋白質(zhì)膠的膠合板，要求單板的終含水率為8%-15%。單板含水率的測(cè)定方法有重量法、電阻測(cè)濕法、介質(zhì)常數(shù)測(cè)濕、微波測(cè)濕法。第4頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六§４－2單板干燥的基本原理一、單板干燥的特點(diǎn)（與板、方材比較）１．可采用高溫快速干燥工藝，t=170℃—180℃，最高300℃，由于溫度高，干燥速度可大大加快。

為什么單板干燥可采用高溫快速干燥？

（1）旋切后的單板由于幅面大，厚度小，主要依靠橫跨纖維方向的橫向通道傳導(dǎo)水分，水分移動(dòng)的路徑短（因?yàn)槟静睦锏乃挚梢砸约?xì)胞腔作為縱向通道，順著纖維長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)，從木材的兩端面排出（長(zhǎng)度方向），也可以以細(xì)胞壁的紋孔作為貫通的橫向通道，細(xì)胞壁內(nèi)還有許多孔隙使水分從木材側(cè)面排出（寬度或厚度方向）。（2）單板在旋切過(guò)程中有些纖維被切斷，材質(zhì)比較疏松，水分向外傳導(dǎo)阻力小，單板表面蒸發(fā)作用和內(nèi)部擴(kuò)散作用彼此相適應(yīng)，采用高溫也不會(huì)產(chǎn)生開(kāi)裂、變形等缺陷。第5頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六2.可采用高速氣流垂直單板表面噴射，高速氣流可達(dá)

15-20m/s，大大提高干燥速度。采用高速氣流為什么能提高干燥速度？當(dāng)高速熱氣流平行于單板表面流過(guò)時(shí)，相互之間產(chǎn)生了摩擦，而使氣流速度減小，與單板表面接觸的薄層，速度接近于零，呈現(xiàn)凝滯的空氣薄膜，把熱空氣與單板表面隔開(kāi)，這層薄膜稱為臨界層。

臨界層的厚度隨著離板端距離增加而增加，由于單板中的水分只能通過(guò)緩慢的擴(kuò)散作用，穿過(guò)臨界層而進(jìn)入空氣流，同時(shí)空氣流中的熱量緩慢的通過(guò)臨界層向單板內(nèi)部傳導(dǎo)，因而臨界層影響了熱交換的效率，降低了單板中的水分逸出速率。a121—單板2--氣流速度a—臨界層第6頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)單板干燥的特性作了較深的研究，從提高溫度和氣流速度兩個(gè)方面來(lái)加速干燥過(guò)程。目前，廣泛采用的噴氣式干燥機(jī)就是采用垂直單板表面噴射高速熱氣流來(lái)沖破或擾亂臨界層來(lái)提高傳熱效率，加速內(nèi)部水分的擴(kuò)散，縮短干燥時(shí)間。第7頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六二、單板干燥過(guò)程I加熱期

單板剛接觸熱空氣，單板表面的自由水蒸汽壓低于干燥機(jī)內(nèi)熱空氣的蒸汽壓，因此單板表面水分基本不蒸發(fā)。干燥時(shí)間（min）單板溫度（℃）單板含水率（%）ⅠⅡⅢ

熱空氣所供給的熱量全部用來(lái)提高單板的溫度，使單板溫度很快上升到濕球溫度。含水率溫度第8頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六II恒速干燥期

是以蒸發(fā)自由水為主，單板表面水分的蒸發(fā)速度和單板里面水分向外傳導(dǎo)的速度大致是相等的，因此稱為恒速干燥期。熱空氣所供給的熱量全部用于水分蒸發(fā)，單板的溫度仍然維持在濕球溫度。干燥時(shí)間（min）單板溫度（℃）單板含水率（%）ⅠⅡⅢ

在這一階段也蒸發(fā)掉一少部分吸著水，這表現(xiàn)在含水率遠(yuǎn)在纖維飽和點(diǎn)以上時(shí)，單板就開(kāi)始干縮。吸著水存在于細(xì)胞壁內(nèi)，失去吸著水，木材就會(huì)發(fā)生干縮。這一階段時(shí)間很短。第9頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六III減速干燥期（1）減速干燥第一階段：

蒸發(fā)掉全部自由水和大部分吸著水，在此階段單板表面水分的蒸發(fā)速度和單板里面水分向外傳導(dǎo)的速度已經(jīng)不相適應(yīng)了，單板干燥速度開(kāi)始下降。干燥時(shí)間（min）單板溫度（℃）單板含水率（%）ⅠⅡⅢ

在此階段熱空氣供給的熱量大部分用于水分的蒸發(fā)，一小部分用于提高單板溫度，使單板的溫度基本維持在濕球溫度而略有升高，這是單板干燥的重要階段。

第10頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六（2）減速干燥第二階段：

在此階段單板含水率低于纖維飽和點(diǎn)很多，水分向外傳導(dǎo)更加困難，水分蒸發(fā)速度也大大下降；干燥時(shí)間（min）單板溫度（℃）單板含水率（%）ⅠⅡⅢ

熱空氣所供給的熱量一小部分用于水分蒸發(fā)，大部分用于提高單板溫度，使單板溫度很快上升到干球溫度，這樣就完成了單板干燥過(guò)程。第11頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六三、影響單板干燥速度的主要因素

單板干燥速度直接影響干燥機(jī)生產(chǎn)能力，提高干燥速度是提高干燥機(jī)產(chǎn)量的最有效方法。干燥速度實(shí)際就是單板水分排出的速度，影響因素總的來(lái)看可分為兩大方面：

干燥介質(zhì)的影響：包括介質(zhì)溫度、熱空氣相對(duì)濕度、熱空氣速度。

單板本身?xiàng)l件：包括單板樹(shù)種、單板初含水率、單板厚度等。第12頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六㈠干燥介質(zhì)的影響⑴干燥介質(zhì)溫度（熱空氣溫度）干燥介質(zhì)溫度是影響單板干燥速度的重要因素。溫度越高，供單板內(nèi)部水分汽化的能量就越大，使得干燥單板內(nèi)的水分很快汽化，則單板內(nèi)外蒸汽壓力梯度增大。同時(shí)，由于單板表面水分蒸發(fā)快，使單板內(nèi)外含水率梯度也增大，水蒸氣擴(kuò)散速度和水分傳導(dǎo)系數(shù)相應(yīng)增大，單板水分排出速度加快，干燥速度加快。即溫度升高，干燥速度快。生產(chǎn)中干燥機(jī)通常是由飽和蒸汽通過(guò)散熱器供給熱量，使干燥介質(zhì)達(dá)到一定溫度。因此干燥機(jī)內(nèi)溫度主要取決于干燥用飽和蒸汽溫度。飽和蒸汽溫度與其壓力是成對(duì)應(yīng)關(guān)系的，蒸汽壓力越大，其溫度越高。第13頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六

當(dāng)容器（如鍋爐）內(nèi)的氣體溫度為100℃（隨海拔高度增加，溫度相應(yīng)的升高），而濕度為100%時(shí)，容器內(nèi)的空氣全部排出而被水蒸氣所代替，此時(shí)的水蒸氣叫做飽和水蒸氣，此時(shí)容器內(nèi)的壓力是一個(gè)絕對(duì)壓力（1kg/cm3,即約為0.1MPa），壓力表的讀數(shù)是零。干燥機(jī)內(nèi)熱空氣的溫度與蒸汽壓力大小直接有關(guān)。蒸汽的壓力與蒸汽本身的溫度有以下關(guān)系：

第14頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六絕對(duì)壓力P（公斤/厘米2）飽和溫度（℃）絕對(duì)壓力P（公斤/厘米2）飽和溫度（℃）1.099.098.0169.612.0119.629.0174.533.0123.8810.0179.044.0142.9211.0183.205.0151.1112.0187.086.0158.0813.0190.717.0164.1714.0194.13表飽和蒸汽壓力與溫度關(guān)系表第15頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六

生產(chǎn)中要提高干燥機(jī)內(nèi)熱空氣溫度的途徑主要是提高加熱用蒸汽壓力。目前使用的干燥機(jī)絕大多數(shù)采用的飽和蒸汽作為熱源加熱散熱器。干燥機(jī)回水系統(tǒng)不暢和疏水器出現(xiàn)故障，會(huì)造成蒸汽流通阻塞，內(nèi)部積水多，而降低散熱器熱效率，使介質(zhì)溫度降低。第16頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六⑵熱空氣相對(duì)濕度熱空氣相對(duì)濕度是指空氣被水蒸氣所飽和的程度（簡(jiǎn)稱濕度），其數(shù)值可用干濕球溫度計(jì)測(cè)出干球溫度和濕球溫度，查《干濕球溫度與相對(duì)濕度表》，求出空氣的相對(duì)濕度值。當(dāng)干球溫度一定時(shí)：干濕球溫度差越大，說(shuō)明相對(duì)濕度越小，則熱空氣吸收水分的能力越大，單板干燥速度越快。干濕球溫度差越小，說(shuō)明相對(duì)濕度越大，則熱空氣吸收水分的能力越小，單板干燥速度越慢。第17頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六⑶風(fēng)速影響

風(fēng)速高，干燥時(shí)間短，干燥速度快，對(duì)流傳熱的干燥機(jī)風(fēng)速超過(guò)2m/s時(shí)，對(duì)干燥速度的影響就減小，所以過(guò)大的風(fēng)速不起作用，相反增加動(dòng)力消耗，經(jīng)濟(jì)風(fēng)速一般為1-2m/s。噴氣式干燥機(jī)噴射的氣流要有足夠的速度才能沖破臨界層，一般風(fēng)速是15-20m/s，速度越大，效果越好，但同樣要考慮動(dòng)力消耗的合理性。第18頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六（二）單板條件的影響

⑴樹(shù)種樹(shù)種對(duì)干燥速度影響很大，容重大的樹(shù)種，干燥速度慢，其原因有兩個(gè)：

a．容重大的樹(shù)種和容重小的樹(shù)種在同一厚度，同一含水率時(shí)，如果蒸發(fā)出同樣數(shù)量的水分，則容重大的樹(shù)種的單板含水率減小的數(shù)值小。

b．容重大的樹(shù)種，其木材組織中的細(xì)胞腔較小，而細(xì)胞壁較厚，因此在低含水率范圍內(nèi)，水分傳導(dǎo)的阻力大，所以干燥速度慢。一般管孔粗大的樹(shù)種，水分排出阻力小，所以干燥速度快（如水曲柳），相反管孔細(xì)小樹(shù)種排除阻力大，干燥速度慢（如椴木），水曲柳、樺木、椴木、楊木干燥速度依次為水曲柳＞樺木＞椴木＞楊木，因此不同樹(shù)種干燥速度不同，不能同時(shí)進(jìn)行干燥。第19頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六⑵初含水率初含水率高，干燥速度慢。⑶單板厚度單板在干燥過(guò)程中，水分主要是沿厚度方向排出，因此厚度對(duì)單板干燥速度影響較大，厚度越大，水分向外傳導(dǎo)的距離越長(zhǎng)，移動(dòng)的阻力增大，干燥速度低；反之單板越薄，水分移動(dòng)的距離短，阻力小，干燥速度快。第20頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六四、提高干燥機(jī)生產(chǎn)效率的幾項(xiàng)措施（1）在干燥機(jī)允許的額定壓力范圍內(nèi)，盡可能提高蒸汽壓力，達(dá)到提高干燥機(jī)熱空氣溫度的目的。（2）經(jīng)常檢查回水管路和疏水器，保證回水暢通。（3）定期清掃散熱器和噴箱中的灰塵。（4）經(jīng)常檢查皮帶，保證風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。（5）零片干燥時(shí)，注意合理擺片，提高干燥機(jī)填充系數(shù)。（6）嚴(yán)格掌握終含水率在規(guī)定范圍內(nèi)，不要過(guò)干。第21頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六§4-3單板干燥設(shè)備一、單板干燥設(shè)備的分類(lèi)（一）按傳熱方式分：空氣對(duì)流式接觸式聯(lián)合式（二）按單板傳送方式：網(wǎng)帶式輥筒式（三）按干燥機(jī)內(nèi)熱空氣流動(dòng)方向與干燥機(jī)縱向中心線之間的關(guān)系縱向通風(fēng)橫向通風(fēng)：氣流氣流平行于單板表面氣流與單板便面垂直噴射第22頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六1234579861-電動(dòng)機(jī)2-排濕管3-離心式風(fēng)機(jī)4-網(wǎng)帶5-噴氣箱6-加熱器7-蒸氣管8-單板9-新鮮空氣入口二、噴氣式網(wǎng)帶干燥機(jī)第23頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六（1）（2）（3）（4）圖噴嘴形狀在滿足一定風(fēng)速的前提下，要求盡可能降低阻力，減少動(dòng)力消耗，同時(shí)力求風(fēng)速均勻第24頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六三、單板的干縮和變形（一）單板的干縮ag=b-Bb×100第25頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六（二）單板干燥易產(chǎn)生的缺陷及原因1.單板變形及開(kāi)裂（1）單板在干燥過(guò)程中產(chǎn)生變形及開(kāi)裂的原因單板在整個(gè)幅面上材質(zhì)不均勻；單板幅面各個(gè)部分水分蒸發(fā)速度不同（2）解決辦法①使干燥機(jī)內(nèi)各處的溫度、風(fēng)速、相對(duì)濕度基本一致②單板在有一定外力拉近的情況下進(jìn)行干燥③對(duì)塊狀單板的干燥可以使單板邊部互相搭接在一起，使前后板邊重疊1-2cm,以減少邊部水分蒸發(fā)速度；④或者在兩邊６ｍｍ寬度上噴水⑤輥筒式干燥機(jī)中的輥筒起到機(jī)械熨平作用⑥連續(xù)單板帶干燥時(shí)，可在單板邊部貼上加強(qiáng)封邊膠帶⑦邊材心材含水率相差較大的樹(shù)種，應(yīng)該是邊心材分別進(jìn)行干燥第26頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六2.單板含水率不均產(chǎn)生原因①單板初含水率不均②干燥條件不一致第27頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六單板干燥應(yīng)檢驗(yàn)的項(xiàng)目單板含水率單板含水率的均勻程度單板的干燥缺陷分類(lèi)干燥與分類(lèi)碼垛第28頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)15分，星期六§4-4單板剪裁及單板加工一、單板剪裁（一）濕單板剪切

B=b+△0+△g式中：B-濕單板的寬度；b-膠合板的寬度△0–膠合板