人造板工藝學(xué)授課教案

1、人造板工藝學(xué)1. 緒 論 本章主要內(nèi)容：1.1人造板定義 2 學(xué)時1.2人造板分類1.3 人造板發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及趨勢 1.4 人造板性能及應(yīng)用1.5 人造板生產(chǎn)方法1.6 人造板標(biāo)準(zhǔn) 本章重點(diǎn)內(nèi)容：l l       人造板基本概念及常見產(chǎn)品種類l l       人造板基本性能參數(shù)意義l l       典型人造板產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程1.1 人造板定義人造板是指以木材或其他植物纖維材料為原料，經(jīng)機(jī)械

2、加工分離成各種形狀的組元后，再經(jīng)組合壓制成的板材。人造板=單元（A）×膠粘劑（B1）×添加劑（B2）×產(chǎn)品形狀（C）單元（A）：單板、竹片、板材、木條、大片刨花、刨花、纖維等。Lumber, Block Veneer, StripChip, Flake (Strand), ParticleFiber, Wood woolWood Flour, Wood DustNano-Stuctural Fiber   膠粘劑（B1）：合成樹脂膠脲醛樹脂、酚醇樹脂、三聚氰膠樹脂、異氨酸脂樹脂等。 無機(jī)膠粘劑水泥、石膏、粉煤灰、礦渣等。 添加劑（B2）：阻燃劑

3、、防蟲劑、防水劑、防腐劑等； 產(chǎn)品形狀（C）：平面狀、異狀（曲面、彎曲）、表面模壓等。 例如： 單板×脲醛樹脂×平面狀=脲醛樹脂膠合板 單板、木條×脲醛樹脂膠×平面狀=細(xì)木工板刨花×豚醛樹脂膠防水劑=普通刨花板 1.2 人造板分類 按組成木質(zhì)（非木質(zhì)）單元分類(1)以單板、板、片為主的產(chǎn)品 (Veneer-based Panel)l l        Plywood l l        結(jié)構(gòu)膠合

4、板Structural Plywood l l        功能膠合板Functional Plywoodl l        細(xì)木工板Blockboard(2)以刨花為主的產(chǎn)品(Particle-based Panel)l l        Raw MaterialWood, Bamboo, Agricultural Residuesl l   

5、0;    Adhesive有機(jī)合成樹脂Synthetic AdhesiveUF, PF無機(jī)膠粘劑Inorganic AdhesiveCement, Gypsuml l        StructureØ Ø        單層結(jié)構(gòu)刨花板：Single-layer particleboardthe density and the size of particle of each layer are unif

6、orm in thickness direction.   Ø Ø        多層結(jié)構(gòu)刨花板：Multi-layer particleboard the density and the size of particle of each layer are uneven in thickness direction. Usually smaller particles are formed on the surface while larger particles in t

7、he core. Moreover, the interface is obvious. The purpose is to develop adequate strength plus good surface smoothness.    Ø Ø        漸變結(jié)構(gòu)刨花板Graduated particleboardthe density and the size of particle of each layer change gradually from

8、 the surface to the core. The interface cant be distinguished.   Ø Ø        定向結(jié)構(gòu)板Oriented Strandboard (OSB) OSB is mat of three or five alternate layers of strands oriented at 90 degrees utilizing the same principle as plywood.  &

9、#160;   l l         DensityLow-density particleboard<0.5g/cm3Medium-density particleboard0.5<<0.65g/cm3High-density particleboard0.65<<0.85g/cm3l l        ProcessingØ Ø   

10、;     平壓法：Platen-pressed particleboardthe direction of pressure is vertical to the panel surfaceØ Ø        擠壓法：Extruded particleboard- the direction of pressure is horizontal to the panel surface, by which the molded products are produ

11、ced.(3)以纖維為主的產(chǎn)品(Fiber-based Panel)l l        Raw MaterialWood, Bamboo, Agricultural Residuesl l        AdhesiveSynthetic AdhesiveUFInorganic AdhesiveCement, Gypsuml l        DensitySoftboard<0

12、.4g/cm3Medium-density Fiberbord(MDF) 0.5<<0.8g/cm3Hardboard>0.8g/cm3l l        ProcessingDry FormingAir as a mediumWet FormingWater as a mdium  按生產(chǎn)過程類型分類根據(jù)產(chǎn)品成型時板坯的含水率大小，分成干法、濕法和半干法。Solid WoodPlywoodWaferboardOSBPBFlakeboardMDFHardboardMDFHardboardInsu

13、lation FBPaperLow DensityHigh Density                  按使用性能分類l l        結(jié)構(gòu)材料的使用性能主要是力學(xué)性能扣耐老化性；l l        功能材料的使用性能主要是裝飾性，阻燃性，抗蟲性，抗腐性，對電、光、磁、熱。聲等

14、的性能。  1.3人造板發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及趨勢人造板發(fā)展簡史(1)膠合板l l        公元前3000年，古埃及首先制成鋸制薄木，主要用作裝飾材料l l        1818年發(fā)明第一臺旋切機(jī)l l        19世紀(jì)末，開始批量生產(chǎn)膠合板，l l        20世紀(jì)初逐步形成膠合板工

15、業(yè)。l l        我國的膠合板工生產(chǎn)歷史較早，解放前在哈爾濱、上海等地即有數(shù)家膠事板廠。50年代逐步引進(jìn)國外生產(chǎn)主機(jī)，擴(kuò)建了一批膠合板廠。90年代是鼎盛時間。目前總體技術(shù)達(dá)到了先進(jìn)國家80年代的水平。生產(chǎn)膠合板有三大區(qū)域：北美以針葉材生產(chǎn)厚單板壓制結(jié)構(gòu)用厚膠合板；北歐以小徑木生產(chǎn)接長單板壓制結(jié)構(gòu)用橫紋膠合板；東南亞以大徑術(shù)熱帶雨林闊葉材主要生產(chǎn)三層膠合板。中國生產(chǎn)三層膠合板，進(jìn)口材面板；部分生產(chǎn)國產(chǎn)材厚膠合板。 (2)刨花板l l      

16、60; 1941年，德國首先開始建廠生產(chǎn)刨花板，l l        1948年發(fā)明連續(xù)式擠壓機(jī)，l l        50年代開始生產(chǎn)單層熱壓機(jī)，并在英國Bartev連續(xù)加壓熱壓機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)明了近代結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)先進(jìn)的連續(xù)熱壓機(jī)，廣泛應(yīng)用于刨花板和干法中密度纖維板生產(chǎn)線。此后由于合成樹脂膠產(chǎn)量增加、成本降低，更加促進(jìn)了刨花板工業(yè)的發(fā)展，使其成為三板中年產(chǎn)量最大的一個板種。l l      

17、60; 我國刨花板生產(chǎn)起始于建國初期（50年代未），直到1979年北京木材廠引進(jìn)德國年產(chǎn)3萬m3成套刨花板技術(shù)后得到迅速發(fā)展，并成為一個產(chǎn)業(yè)。90年代初，在相關(guān)科研單位、制造企業(yè)的共同努力下，相繼開發(fā)推出0.55.0萬m3國產(chǎn)刨花板成套設(shè)備。l l        1997年我國開始生產(chǎn)定向刨花板（ OSB）（ Oriented Structural Board，又稱定向結(jié)構(gòu)板。 (3)纖維板l l        纖維板制造脫胎于造紙工業(yè)中的紙板生

18、產(chǎn)技術(shù)，開始生產(chǎn)的是軟質(zhì)纖維板，20世紀(jì)初在美國等國成為一種工業(yè)。l l        1926年應(yīng)用Mason爆破法開始生產(chǎn)硬質(zhì)纖維板，l l        1931年發(fā)明了Asplund連續(xù)式木片熱磨機(jī)后促進(jìn)了濕法硬質(zhì)纖維板的發(fā)展。l l        1952年美國開始生產(chǎn)干法硬質(zhì)纖維板；l l        1

19、965年開始正式建廠生產(chǎn)中密度纖維板（MDF）。l l        我國纖維板生產(chǎn)始于1958年，同占國林科院木材工業(yè)研究所研制并建成了年產(chǎn)6000m3產(chǎn)濕法硬質(zhì)纖維板生產(chǎn)線在國內(nèi)推廣。19581961年分別從瑞典、波蘭進(jìn)口1.8萬m3/a和1.5萬m3/a的濕法硬質(zhì)纖維板生產(chǎn)線5條,60年代初起進(jìn)行了國產(chǎn)化設(shè)計,形成66型和76型兩代濕法硬質(zhì)纖維板定型生產(chǎn)線共400多條,單線產(chǎn)量為20005000m3/a。由于產(chǎn)品質(zhì)量不高和對環(huán)境污染嚴(yán)重,目前大部分已改造生產(chǎn)中密度纖維板(MDF)或趨于淘汰1。1982年中國林科院等科研

20、單位在湖南株洲建成首條國產(chǎn)MDF生產(chǎn)線,生產(chǎn)能力為7000m3/a2。1983年福州人造板廠從美國引進(jìn)的國內(nèi)首條MDF生產(chǎn)線正式出板,竣工考核后確認(rèn)生產(chǎn)能力為4.2萬m3/a。此后,從德國、瑞典、奧地利等國家陸續(xù)引進(jìn)了50多套MDF的成套或主機(jī)設(shè)備。國內(nèi)MDF生產(chǎn)設(shè)備水平發(fā)展也很快,陸續(xù)推出了8萬m3/a以下、不同規(guī)模類型的生產(chǎn)線3。但關(guān)鍵工序如熱磨、熱壓及自動化水平等方面,與國外先進(jìn)水平相比仍有明顯差距。  人造板生產(chǎn)現(xiàn)狀(1)國外人造板生產(chǎn)現(xiàn)狀表1 國外人造板產(chǎn)量 （萬M3）   表2 各種人造板所占比例（%）l l  

21、      全世界人造板產(chǎn)量在穩(wěn)步上升。l l        膠合板占比例逐年下降，MDF發(fā)展迅速。 (2)中國人造板生產(chǎn)現(xiàn)狀截止到2002年底,我國已建成投產(chǎn)人造板企業(yè)6000多家,設(shè)計生產(chǎn)能力超過3000萬m3/a, 2002年人造板的總產(chǎn)量達(dá)2930.18萬m3。其中,膠合板為1135.21萬m3,纖維板為767.42萬m3,刨花板為369.31萬m3,其他人造板658.24萬m3。    中密度纖維板龍頭企業(yè)一覽表公司

22、名稱已建在建目標(biāo)生產(chǎn)線(條)規(guī)模（m3/a）生產(chǎn)線（條）規(guī)模（m3/a）規(guī)模（m3/a）山東森美人造板有限公司320   山東賀友集團(tuán)760   魯西茌平信發(fā)熱電集團(tuán)2060  150江蘇東盾木業(yè)850   江蘇大亞集團(tuán)3（8萬）2（20萬）202（20萬）104300上海新高潮訪集團(tuán)公司2（8萬） 5（8萬）40 上海綠洲實(shí)業(yè)有限公司 5060   浙江麗人集團(tuán)1060   福人木業(yè)公司218&

23、#160;  廣西三威林產(chǎn)工業(yè)公司 75*10、15、20、30）  100廣西高峰人造板有限公司540   廣東南海華光裝飾板公司6780  150廣東威華股分有限公司230  100 (3)人造板消費(fèi)情況國內(nèi)人造板多用于制造家具，而國外則主要用于建筑業(yè)，一般占50%左右。人造板發(fā)展趨勢.1 開拓人造板新原料人工林天然林 竹材農(nóng)作物秸稈（1）天然林資源森林面積為1.34億ha,，居世界第七位，森林復(fù)蓋率為16.55%，人均森林面積0.112ha，是世界平均水平的1

24、/6，居世界第119位。中國森林總蓄積量居世界第8位，人均森林蓄積量8.6M3，為世界上最低的國家之一。 （2） （2）   人工林資源中國人工林面積占世界總量的50%。2000年可供工業(yè)用木材資源為8235萬M3，而年均木材消量2.5億M3，其中工業(yè)用材消量達(dá)1.3M3。 （3）竹材資源及應(yīng)用現(xiàn)狀中國是世界上竹林面積最大。中國有竹子37屬500多種，竹林面積達(dá)440萬公頃，占世界竹林面積的1/4。年產(chǎn)毛竹5億根，相當(dāng)于750萬M3的木材，年產(chǎn)其他竹材1180萬噸。竹子生長速度非?？?，毛竹等工業(yè)化利用價值高的竹子生長45年即可砍伐加工利用， 而且每年可以

25、砍伐，雖為中空結(jié)構(gòu)，但毛竹的壁厚可達(dá)712mm；竹材強(qiáng)度高，硬度大；易于進(jìn)行鋸、劈、刨、旋等機(jī)械加工。中國從80年代初，對竹材的工業(yè)化利用進(jìn)行了研究和開發(fā)，先后開發(fā)了竹材膠合板、竹編膠合板、竹蔑積成材、竹碎料板、竹中密度纖維板、竹地板、竹席等竹制品，用于汽車車廂底板、混凝土模板、包裝箱、地板、室內(nèi)裝修材料。 （4） （4）   農(nóng)作物剩余物資源及應(yīng)用現(xiàn)狀農(nóng)作物剩余資源品種包括兩類：一類是收割剩余物（如麥秸、稻草、棉桿、蘆葦、高梁桿、玉米桿等）。另一類量加工剩余物（如甘蔗渣、花生殼、亞麻殼等）。根據(jù)1995年的統(tǒng)計資料，我國農(nóng)作物秸稈年頭出量為6.04億噸。中國農(nóng)作

26、物秸稈的現(xiàn)行用途：l l        肥料：主要是燃燒的灰分作為鉀肥，或把秸稈和河泥混合后待用作肥料l l        燃料：主要供廣大農(nóng)村取暖、燒飯等。l l        飼料：把麥秸稻草加工成碎料，再添加其他成分，做成飼料，養(yǎng)雞、豬、鴨等。l l        原料：主要用作泥巴墻和草屋頂 農(nóng)作物秸稈在人造板

27、工業(yè)上的應(yīng)用包括：l l        秸稈碎料板l l        秸稈中密度纖維板l l        秸稈包裝墊塊l l        秸稈墻體材料 .2 開發(fā)人造板新產(chǎn)品膠合板傳統(tǒng)產(chǎn)品刨花板纖維板功能人造板：阻燃、防腐、抗靜電、彩色、隔磁現(xiàn)代產(chǎn)品結(jié)構(gòu)人造板：OSB、LVL、PSL、GLUM復(fù)合人造板

28、：多種人造板的復(fù)合、人造板與其他材料復(fù)合、人造薄木產(chǎn)品應(yīng)遵循4R原則：再生資源原則（Regrown）充分利用可再生資源，如各類植物纖維減熵原則（Reduce Entropy）要求用較少原料和能源投入來達(dá)到既定經(jīng)濟(jì)目的。重復(fù)使用原則（Reuse）產(chǎn)品可以被多次重復(fù)使用。循環(huán)利用原則（Recycle）產(chǎn)品到使用壽命后可通過物理或化學(xué)方法使其被循環(huán)境利用。 .3 研究人造板新技術(shù)l l        膠合新工藝噴蒸真空熱壓(Steam-injection)l l     

29、    新型膠粘劑MDIl l        計算機(jī)仿真技術(shù)Modelling 1.4人造板基本性能及應(yīng)用 外觀性能主要包括產(chǎn)品的外形尺寸及偏差、翹曲度、材質(zhì)缺陷（活節(jié)、死節(jié)、腐朽、變形等）、加工缺陷（疊離芯、鼓泡、分層、壓痕等）、邊緣不直度、兩對角線差等等 內(nèi)在性能 主要包括人造板的物理性能、力學(xué)性能、耐久性（老化性能）、表面特性和特殊性能等。（1）物理性能l l        含水率（Mositure Conte

30、nt） G板材濕重 ，G0板材絕干重量l l        密度(Density)：指板材在20，相對濕度63%的標(biāo)準(zhǔn)氣候下達(dá)到恒重以后的密度。l l        吸水厚度膨脹率(Thickness Swelling)：試件吸水后厚度的增加量與吸水前厚度之比。l l        吸水率(Water Absorption)：試件吸水后重量增加量與吸水前重量之比l l 

31、0;      游離甲醛釋放量(Formaldehyde Emission)（2）力學(xué)性能l l        靜曲強(qiáng)度(Modulus of Rupture)：指板材在承受靜力彎曲時的強(qiáng)度性能。l l        彈性模量(Modulus of Elasticity)： 板在外力作用下，抵抗彎曲變形的能力。l l        平面抗

32、拉強(qiáng)度(Internal Bond)：在垂直于板面外力的作用下，板材的破壞程度。l l        握螺釘力（Nail and Screw Holding Power）：撥出擰入規(guī)定深度的木螺釘所需的力。l l        膠合強(qiáng)度（Bond Strength）表面結(jié)合強(qiáng)度、表面硬度、順紋抗拉強(qiáng)度、橫紋抗拉強(qiáng)度等（3）耐久性人造板產(chǎn)品在使用中由于受到氣候的影響，如吸濕受潮、解濕干燥、加熱冷凍等使得木材單元和膠粘劑變形，但相互受到膠粘劑的膠合作用，不能自

33、由變形，形成內(nèi)應(yīng)力，久而久之促使膠層強(qiáng)度變?nèi)醵茐?，最終使產(chǎn)品的物理力學(xué)性能降低直至產(chǎn)品破壞。根據(jù)影響產(chǎn)品性能變化的主要?dú)夂蛞蛩卦O(shè)計了許多快速老化試驗(yàn)方法，目前主要采用使人造板的含水率、溫度差異大的方法來測定殘存的力學(xué)性能，以確定其抗一老化性能。（4）功能性防火、防腐、防蟲、耐磨等性能。 人造板的應(yīng)用1.5人造板生產(chǎn)方法 人造板生產(chǎn)方法l l        干法：單元含水率在15%以下l l        半干法：單元含水率在30%以上l l&#

34、160;       濕法：單元含水率在100%以上  三種人造板生產(chǎn)工藝流程l l        膠合板 修補(bǔ)涂膠組坯預(yù)壓熱壓冷卻裁邊砂光分等檢驗(yàn)入庫l l        刨花板原料刨花制備干燥分選拌膠鋪裝預(yù)壓熱壓后處理檢驗(yàn)入庫l l        纖維板后期處理檢驗(yàn)入庫 1.6人造板標(biāo)準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn) 國際標(biāo)準(zhǔn)

35、是指國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）和國際電工委員會（IEC）所制定的標(biāo)準(zhǔn)，以及ISO確認(rèn)并公布的國際組織和其他國際組織（如國際計量局（BIPM）、聯(lián)合國教科文組織（UNESCO）、世界知識產(chǎn)權(quán)組織（ WIPO）等）制定的標(biāo)準(zhǔn)。 國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)美國ANSI，德國DIN，英國BS，日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JIS，日本農(nóng)林標(biāo)準(zhǔn)JAS等。 國際上通行的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)美國試驗(yàn)與材料協(xié)會（ASTM）。美國機(jī)械上程師協(xié)會（ASME）等制定的標(biāo)準(zhǔn)。  2原 料  本章主要內(nèi)容：21 木質(zhì)及非木質(zhì)原料2學(xué)時22 膠粘劑及其他添加劑2學(xué)時23 貼面材料 1.5學(xué)時24 原料的貯存與保管0

36、.5學(xué)時25 剝皮與去皮 本章重點(diǎn)內(nèi)容：l l       人造板原料的基本性質(zhì)l l       不同人造板產(chǎn)品適用原料的選擇原則l l       不同原料的貯存方法 21 木質(zhì)及非木質(zhì)原料211木質(zhì)原料2111木質(zhì)原料的特性木質(zhì)原料的基本性質(zhì)包括：物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、加工性質(zhì)等。前三項為基本性質(zhì)，后一項包括刨、鋸、旋、油漆、膠粘、干燥、防腐等，與木材的基本性質(zhì)和木材構(gòu)造有關(guān)。了解木

37、材的基本性質(zhì)，對木材的加工和利用有重要意義。（1） （1）   木材的物理性質(zhì)木材的物理性質(zhì)指不改變木材的化學(xué)成分，也無外界機(jī)械力的作用，就能了解的性質(zhì)，包括密度、水分與脹縮、電學(xué)、熱學(xué)和聲學(xué)等性質(zhì)。前二者與木材的一般加工利用有密切的關(guān)系。 A. A.     密度l l        定義密度：單位體積木材的質(zhì)量。=m/V 木材體積由細(xì)胞壁物質(zhì)和顯微孔隙（胞腔、胞間隙、紋孔等）和超微孔隙（微纖絲之間的孔隙）構(gòu)成，因而有體積密度和實(shí)質(zhì)密度之分。體積密度：單

38、位體積（木材自然狀態(tài)下的體積，即包括孔隙）木材的質(zhì)量。實(shí)質(zhì)密度：單位體積（木材密實(shí)狀態(tài)下的體積，不含任何孔隙）木材的質(zhì)量。木材的實(shí)質(zhì)密度與樹種關(guān)系很小，基本相同1.464.56，通常取平均值1.5 g/cm3。木材密度受含水率的影響較大，根據(jù)木材不同的含水率，密度可分為：基本密度I =絕干材重量/生材體積生材密度y =生材重量/生材體積氣干密度g =氣干材重量/氣干材體積絕干密度o =絕干材重量/絕干材體積通常用氣十密度和基本密度。l l        影響木材密度的因素：含水率、木材構(gòu)造、抽提物等，而木材的構(gòu)造和抽提物又受

39、樹齡、樹干部位、立地條件的影響。l l        密度對產(chǎn)品性能的影響：木材的強(qiáng)度和韌性隨密度的變化而變化。 B. 木材中的水分與脹縮l l        木材中的水分：通常以三種形式存在自由水存在于大毛細(xì)管內(nèi)（細(xì)胞腔內(nèi)）的水分吸著水存在于微毛細(xì)管內(nèi)（細(xì)胞壁內(nèi)）的水分化合水不數(shù)與木材分子化學(xué)結(jié)合的水分l l        木材中不同形式水分對木材性能的影響 自由水：一般在微

40、毛細(xì)管系統(tǒng)內(nèi)的水分達(dá)到飽和時才存在，其容量很大，有可能使木材的絕對含水率超過100%。自由水的增加或減少不引起木材尺寸的脹縮。也不影響木材的強(qiáng)度。只影響木材的重量、保存性和燃燒性等。 吸著水：存在于細(xì)胞壁中，直接影響木材的脹縮與強(qiáng)度。 纖維飽和點(diǎn)：當(dāng)木材細(xì)胞腔內(nèi)的水分完全蒸發(fā)，而細(xì)胞壁的吸著水沒散失時，或當(dāng)木材細(xì)胞壁吸滿吸著水，即細(xì)胞壁水分達(dá)到飽和狀態(tài)時，但細(xì)胞腔內(nèi)完全沒有水分時，此時木材含水狀態(tài)稱為纖維飽和點(diǎn)。纖維飽和點(diǎn)的含水率因樹種不同而有差別，通常約為30%。纖維飽和點(diǎn)是木材材性變異的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。當(dāng)木材含水率大于纖維飽和點(diǎn)時：木材中水分的增加與減少即為自由水的變化。當(dāng)木材含水率小于纖維飽和點(diǎn)

41、時，木材中水分的增加與減少即為吸著水的變化。l l        木材的脹縮縱向收縮率：0.1%徑向收縮率：37%弦向收縮率：614%（2） （2）   木材的力學(xué)性質(zhì)A.    木材力學(xué)性質(zhì)強(qiáng)度：木材抵抗外部機(jī)械力作用（包括拉伸、壓縮、剪切、彎曲等）的能力。各向異性：在縱向、徑向和弦向上木材的強(qiáng)度各不相同。B.    影響木材力學(xué)性質(zhì)的因素l l        木材缺陷l l

42、        木材密度l l        木材含水率（3） （3）   木材的化學(xué)性質(zhì)A 木材化學(xué)組成l l        化學(xué)組成有機(jī)物質(zhì) 細(xì)胞壁物質(zhì)（存在于細(xì)胞壁中）：纖維素、半纖維素、木素非細(xì)胞壁物質(zhì)（存在于細(xì)胞間隙和細(xì)胞腔內(nèi)）：抽提物無機(jī)物質(zhì) 小于1%的灰分  l l      

43、;  不同樹種的化學(xué)組成 溫帶針葉材溫帶闊葉材纖維素42±2%45±2%半纖維素27±2%30±5%木素28±3%20±4%抽提物3±2%5±3% 纖維素：針葉材與闊葉材相近；半纖維素：針葉材小于闊葉材；木素：針葉材大于闊葉材 同一株樹中，纖維素：樹干大于枝椏；抽提物：樹干小于枝椏 樹皮中纖維素、半纖維素含量少，抽提物含量高，木素含量變化大 B主要組分的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)       纖維素l l    

44、    分子結(jié)構(gòu)：纖維素是不溶于水的簡單聚糖。大量D-葡萄糖基通過1，4位碳原子上的甙鍵連接而成的直鏈巨分子化合物。羥基是主要官能團(tuán)分子式：（C6H10O5）n ，式中C6H10O5為葡萄糖基，n為聚合度，天然狀態(tài)下大于10000。大分子微纖絲（結(jié)晶區(qū)，非結(jié)晶區(qū)）原纖維纖維木材l l        物理性質(zhì)： 白色、無臭、無味、各向異性，密度1.521.56，比熱在0.32左右。無定型區(qū)有大量的游離羥基，易吸引水分子，形成氫鍵。這些被吸附的為稱為結(jié)合水。當(dāng)吸附水量達(dá)飽和以后，水不能再與纖維素產(chǎn)生

45、結(jié)合力，這些水稱為游離水。纖維素定型區(qū)占百分比越大，結(jié)合水越多，吸濕性越大。l l        力學(xué)性質(zhì)：強(qiáng)度取決于分子鏈之間的結(jié)合力。結(jié)晶度越高，定向性越好，強(qiáng)度越大。 當(dāng)聚合度小于700時，隨著聚合度的增加，強(qiáng)度顯著提高。 當(dāng)聚合主小于200時，纖維素幾乎喪失強(qiáng)度。l l        化學(xué)性質(zhì)：降解反應(yīng) 降解：用物理、化學(xué)或物理化學(xué)方法使高分子化合物分子尺寸減小，聚合度降低的現(xiàn)象。高分子化合物的降解包括水解、氧化和熱解三類。水解又分為酸性和堿性水解

46、降解。在人造板中常發(fā)生兩種降解：酸性水解降解和熱解降解。酸性水解降解：纖維素在酸的作用下，縮醛連接（甙鍵）斷裂，產(chǎn)生水解反應(yīng)，纖維素的聚合度下降，還原能力增加，吸濕性增強(qiáng)，機(jī)械性能下降等。在人造板生產(chǎn)中，酸性來自于原料在高溫下蒸煮時，糖類物質(zhì)分解的有機(jī)酸（如甲酸、乙酸），起到催化作用。熱解降解：高分子物質(zhì)因受熱而產(chǎn)生聚合度降低的作用。纖維素?zé)峤到獾某潭扰c溫度高低、作用時間的長短及介質(zhì)的水分和氧氣含量有密切關(guān)系。 半纖維素（戊聚糖）指除纖維素以外的所有非纖維素碳水化合物（少量果膠質(zhì)與淀粉除外）的總稱。l l        分子

47、結(jié)構(gòu)半纖維素由兩種或兩種以上單糖基構(gòu)成的非均一結(jié)構(gòu)的聚糖。分子式：（C6H8O4）n纖維素半纖維素單一糖基，單一甙鍵多種糖基，多種甙鍵直鏈巨型 多個支側(cè)鏈聚合度大于10000主鏈聚合度約200結(jié)晶區(qū)、無定型區(qū)無定型物質(zhì)l l        性質(zhì) 半纖維素聚合度低，強(qiáng)度低； 半纖維素為無定型物質(zhì)，含有大量游離-OH，易吸濕。其含量過高，影響人造板的尺寸穩(wěn)定性。 半纖維素中含有多種糖基和不同的連接方式，有的可以被酸溶解，有的可以被堿破壞，故易降解。在人造板生產(chǎn)過程中，凡有水、熱作用工序都會出現(xiàn)程度不同的半纖維素反應(yīng)。 

48、木素木素在植物纖維中與半纖維素共同構(gòu)成結(jié)構(gòu)殼物質(zhì)，存在于胞間層與細(xì)胞壁上微纖維之間。l l        分子結(jié)構(gòu)木素是一類復(fù)雜的芳香族化合物，基本單元是苯丙烷，通過醚鍵和碳碳鍵連接成體型大分子，是無定型物質(zhì)。其主要官能團(tuán)有：甲氧基、羥基、羰基、烯醛基和烯醇基等。分子量較大，80010000。l l        性質(zhì)顏色：白色或淡黃色，分離木素具有較深的顏色，與相應(yīng)試劑有顏色反應(yīng)。熔點(diǎn)：熱塑性物質(zhì)，無定型結(jié)構(gòu)決定其無固定熔點(diǎn)。熔點(diǎn)隨樹種、含水率變化。通常

49、針葉材（170180）大于闊葉材（140150），隨含水率的增加而下降。木素的熱塑性是人造板生產(chǎn)工藝條件制定的主要依據(jù)，特別是纖維板生產(chǎn)中它是纖維分離和重新組合的重要條件之一。降解：受水熱作用產(chǎn)生水解降解，程度：半纖維素>纖維素>木素縮合：水熱作用產(chǎn)生有機(jī)酸，使木素降解活化，在熱的繼續(xù)作用下，又重新縮合。木質(zhì)原料經(jīng)蒸煮，大于110度則降解，開始軟化，達(dá)到130度時，木素縮合開始，此后降解與縮合同時存在，在140160度時，木素縮合加速。水的存在促進(jìn)木素的縮合，起保護(hù)作用。 抽提物與酸堿性抽提物是指除構(gòu)成細(xì)胞壁物質(zhì)的纖維素，半纖維素和木素以外，經(jīng)中性溶劑（水，乙醇、苯、乙酸

50、、水蒸汽或稀酸、稀堿溶液抽提出來物質(zhì)的總稱（所有內(nèi)含物）。含量少的約為1%，多的超過40%。含量隨樹種、樹齡、樹干部位以及生長立地條件不同而不同。心材大于邊材。抽提物將影響人造板產(chǎn)品的質(zhì)量，并對設(shè)備造成腐蝕。抽提物與原料的酸堿性（pH值）有關(guān)。一般木材呈酸性，pH=4.06.1，主要因?yàn)樵现泻写姿?、蟻酸、樹脂酸及其他酸性物質(zhì)。此外，原料在貯存過程中含酸量會不斷增加。在干燥過程中，由于半纖維素乙?；舛闪擞坞x醋酸。原料的酸堿性對人造板制造有重要影響，比如膠合時，堿性物質(zhì)不利于UF膠的固化。2112膠合板生產(chǎn)木質(zhì)原料（1） （1）   膠合板用材l l &#

51、160;      原料：有一定徑級的原木。l l        樹種：制得的單板變形小，易于膠合l l        我國常用的膠合板樹種：針葉材：馬尾松、云南松、樟子松等闊葉材：水曲柳、荷木、楊木、樟木、榆木、椴木、樺木、楓香、核桃楸、泡桐等進(jìn)口材：柳安、阿必東、克倫、奧克曼等目前，工廠常用樹種：楊木、柳桉、水曲柳、馬尾松等（2） （2）   木材結(jié)構(gòu)對膠合板生產(chǎn)的影響l l

52、0;       年輪：環(huán)孔材旋切單板具有美觀的紋理，但易透膠。 散孔材旋切單板均質(zhì)光滑，組織均勻致密，可旋切薄單板。l l        心材與邊材：心邊材差異明顯，其含水率、木材硬度、脹縮都有差異，對熱處理、旋切、干燥和熱壓生產(chǎn)工藝有影響。l l        木射線：能增加單板表面美觀，但影響膠合強(qiáng)度。l l       

53、 樹脂道：旋切和干燥時，松脂會沾污旋刀和干燥機(jī)，熱壓時容易脫膠和鼓泡。l l        硬度：過高會損傷旋刀，單板易開裂；過低單板易起毛，表面不平滑。l l        尖削度：有尖削度的木材旋切的單板紋理美觀，但影響單板強(qiáng)度。（3） （3）   對原料的要求原木質(zhì)量l l        對出村率有影響的缺陷：彎曲度、較大的削度、機(jī)械損傷、環(huán)裂、端裂、傷疤、空心

54、、腐心等。l l        對板材質(zhì)量有影響的缺陷：斜紋理、節(jié)子、渦紋、變色等。原木長度l l        原木檢尺長度：4，5，6米，長度公差：+6-2cm。l l        根據(jù)膠合板規(guī)格和質(zhì)量要求，將原木截斷成所需要的木段，同時要根據(jù)原木的缺陷，確定合理的鋸斷位置，保證單板質(zhì)量，獲得最大的利用率。 原木徑級l l    &

55、#160;   國標(biāo)規(guī)定膠合板用材最小直徑26cm。檢尺直徑按2cm進(jìn)級。l l        人工速生林原木直徑趨小。l l        考慮采用無卡軸旋切機(jī)以減小木芯直徑（5mm， 有卡軸旋切機(jī)的木芯直徑一般為10mm）2113刨花板生產(chǎn)木質(zhì)原料（1） （1）   原料種類l l        小徑級原木：原料基地提供的小徑級原木原料造材剩余

56、物膠合板木芯l l        剩余物：采伐剩余物（間伐剩余物、枝椏材） 加工剩余物（板皮、端頭、碎單板、鋸屑）l l        竹材和農(nóng)作物秸稈（稈類、殼類、渣類）（2） （2）   原料的選擇原則l l        資源豐富M=KMM一年生產(chǎn)所需原料；M產(chǎn)量；K生產(chǎn)1M3人造板所需原料刨花板 K=1.5 膠合板 K=2.5 中密度纖維板K=2.3l l&#

57、160;       原料本身密度低，強(qiáng)度高密度低，可增大板材的壓縮率，板材能獲得較高的強(qiáng)度。密度低，提高單位重要原料的刨花表面積（比表面積），可使板材獲得較高的膠合強(qiáng)度。（cm2/g） 原料密度；t刨花厚度但是，由于木材的強(qiáng)度S=k()n，低密度，高強(qiáng)度的木材在實(shí)際中選擇比較困難，通常選針葉村、軟闊葉材。例落葉松=0.68g/cm3,速生楊樹I-72=0.389 g/cm3，I-69=0.379 g/cm3，MOR=600700 kg/m2。目前，生產(chǎn)中多采用針闊葉材混合原料?；旌显掀骄芏龋?1P1+2P2+nPnl l

58、0;       樹皮含量盡量少樹皮對板的影響：樹皮顏色深，板面質(zhì)量差（有斑點(diǎn)）；樹皮中有角質(zhì)物質(zhì)，影響板材強(qiáng)度；樹皮的強(qiáng)度與木材不同影響工藝條件。通常要求生產(chǎn)中的樹皮含量小于10%，且僅作芯層材料。 l l        含水率要合適一般要求在4060%內(nèi)。含水率過低，木材脆性大，原料制備過程中產(chǎn)生的碎屑多，影響板材質(zhì)量。含水率過高，干燥時消耗能量大。l l        pH值要合適

59、木材pH值影響固化劑的用量和膠粘劑的固化速度。固化劑呈酸性，原料若呈堿性，則固化劑用量多，反之則少。l l        抽提物含量盡量少抽提物多為油脂類物質(zhì)（如石蠟、油脂、樹膠等），影響膠粘劑對木材的潤濕性，不利于膠合。但能起到防水作用。2114纖維板生產(chǎn)木質(zhì)原料（1） （1）   原料種類l l        原料基地提供的小徑級原木l l        采伐剩余

60、物（間伐剩余物、枝椏材）l l        加工剩余物（碎單板、鋸屑、木芯、邊角料）l l        竹材和農(nóng)作物秸稈（稈類、殼類、渣類）（2） （2）   原料質(zhì)量的評定l l        化學(xué)成分纖維素含量應(yīng)大于30%。纖維素含量高意味著纖維的得率高，產(chǎn)品的耐水性好，機(jī)械強(qiáng)度大。半纖維及水抽提物含量高時，應(yīng)考慮提高產(chǎn)品耐水性措施。l l 

61、0;      纖維含量及其形態(tài)纖維含量高低是決定某種闊葉材能否用于纖維板生產(chǎn)的依據(jù)。雜細(xì)胞含量過高，導(dǎo)致纖維得率低和濾水困難，影響產(chǎn)品質(zhì)量（針葉材的管胞占90%，閣葉材的木纖維多的灰80%。少的僅為16%。）纖維形態(tài)：一般長度大，長寬比大，細(xì)胞壁薄的纖維具有較好的交織能力。 長度長寬比壁厚不同樹種針>闊針>闊針>闊同一類樹種早材<晚材早材<晚材早材<晚材同一株樹從樹根部向上逐漸增長，到樹梢開始減短l l        加工性能加

62、工性能指切片和制漿的難易程度，硬材比軟材難于加工，干材比生材難于加工，用于生產(chǎn)纖維板的木材，其密度為0.40.6g/cm3較好。  （3）原料選擇原則l l        資源豐富M=KMM一年生產(chǎn)所需原料；M產(chǎn)量；K生產(chǎn)1M3人造板所需原料中密度纖維板K=2.3l l        原料質(zhì)量木材是最好的原料。針葉材優(yōu)于闊葉材，樹干優(yōu)于樹梢和枝椏材，邊材優(yōu)于心材，早材優(yōu)于晚材。原料搭配：高質(zhì)量與低質(zhì)量原料搭配，不同樹種的搭配l l

63、60;       原料含水率控制在4050%。l l        樹皮用量樹皮內(nèi)纖維含量低，制漿過程中易被壓碎，過量會影響板的表面質(zhì)量及內(nèi)部結(jié)合強(qiáng)度?？刂圃?0%以下。212非木質(zhì)原料2121非木質(zhì)原料資源概況竹材是第二森林資源，農(nóng)作物秸稈是第三森林資源l l        木材資源我國是缺林少林的國家，森林面積為1.34億ha2,，居世界第七位，森林復(fù)蓋率為16.55%，人均森林面積0.11

64、2hm2，是世界平均水平的1/6，居世界第119位。中國森林總蓄積量居世界第8位，人均森林蓄積量8.6M3，為世界上最低的國家之一。但中國擁有的人工林面積幾乎占全世界總量的50%。2000年可供工業(yè)用木材資源為8235萬M3，而年均木材消量2.5億M3，其中工業(yè)用材消量達(dá)1.3M3。l l        竹材資源及應(yīng)用現(xiàn)狀中國是世界上竹林面積最大，竹材產(chǎn)量最高的國家。中國有竹子37屬500多種，竹林面積達(dá)440萬公頃，占世界竹林面積的1/4。年產(chǎn)毛竹5億根，相當(dāng)于750萬M3的木材，年產(chǎn)其他竹材1180萬噸。竹子生長速度非常

65、快，毛竹等工業(yè)化利用價值高的竹子生長45年即可砍伐加工利用， 而且每年可以砍伐，生生不息，永續(xù)利用。竹材通直，雖為中空結(jié)構(gòu)，但毛竹的壁厚可達(dá)712mm；竹材強(qiáng)度高，硬度大；易于進(jìn)行鋸、劈、刨、旋等機(jī)械加工。中國從80年代初，對竹材的工業(yè)化利用進(jìn)行了研究和開發(fā)，先后開發(fā)了竹材膠合板、竹編膠合板、竹蔑積成材、竹碎料板、竹中密度纖維板、竹地板、竹席等竹制品，用于汽車車廂底板、混凝土模板、包裝箱、地板、室內(nèi)裝修材料，大大提高了竹材的利用價值，緩解了木材供應(yīng)緊張的局面。目前中國竹產(chǎn)業(yè)的年產(chǎn)值已達(dá)170億元人民幣，其中加工業(yè)產(chǎn)值已達(dá)90億元。竹制品已銷往30多個國家和地區(qū)，年創(chuàng)匯5億美元。中國計劃到201

66、5年建成和改造人工竹林400萬公頃，竹產(chǎn)品年產(chǎn)值達(dá)300億元人民幣，出口創(chuàng)匯10億美元。l l        農(nóng)作物剩余物資源及應(yīng)用現(xiàn)狀中國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)作物剩余資源非常豐富，品種包括兩類：一類是收割剩余物（如麥秸、稻草、棉桿、蘆葦、高梁桿、玉米桿等）。另一類量加工剩余物（如甘蔗渣、花生殼、亞麻悄等）。根據(jù)1995年的統(tǒng)計資料，我國農(nóng)作物秸稈年頭出量為6.04億噸。中國農(nóng)作物秸稈的現(xiàn)行用途：l l        肥料：主要是燃燒的灰分作為鉀肥，或把秸稈

67、和河泥混合后待用作肥料l l        燃料：主要供廣大農(nóng)村取暖、燒飯等。l l        飼料：把麥秸稻草加工成碎料，再添加其他成分，做成飼料，養(yǎng)雞、豬、鴨等。l l        原料：主要用作泥巴墻和草屋頂 農(nóng)作物秸稈在人造板工業(yè)上的應(yīng)用包括：l l        秸稈碎料板l l  

68、      秸稈中密度纖維板l l        秸稈包裝墊塊l l        秸稈墻體材料2122非木質(zhì)原料的特性（1） （1）       結(jié)構(gòu)l l        外觀：細(xì)長均勻，中空或?qū)嵭摹 l      

69、  外表：堅硬或有二氧化硅和蠟質(zhì)層 有些有柔軟外皮層（棉稈、麻稈等）l l        髓心：松軟的髓結(jié)構(gòu)（棉稈、麻稈、甘蔗渣等）（2） （2）       宏觀構(gòu)造纖維細(xì)胞含量：針葉材>闊葉材>竹材>農(nóng)作物秸稈 竹材、麻稈、蘆葦、甘蔗渣、棉稈等的纖維細(xì)胞含量已接近闊葉材（3） （3）       纖維形態(tài)l l     

70、60;  纖維長度：針葉材平均3mm。闊葉材平均1mm 棉、麻達(dá)18mm以上；竹材1.03.0mm；草類小于1mm。l l        纖維細(xì)胞壁腔比：除毛竹小于1外，其它均大于1。（4） （4）       化學(xué)成分l l        纖維素含量：竹材、棉稈、甘蔗渣和蘆葦?shù)鹊睦w維素含量接近，一般低于木材，草類最低。l l     &

71、#160;  灰分含量：非木質(zhì)原料灰分含量過高于木材。l l        抽提物含量：非木質(zhì)原料抽提物含量過高于木材。    RiceCorn StoverWheatBarleyOatCellulose2422342929Hemicellulose1928192014Lignin57869Silica11-533   22 膠粘劑及其他添加劑221膠粘劑2211膠粘劑種類按膠粘劑的化學(xué)組成，分為有機(jī)膠粘劑和無機(jī)膠粘劑兩大類：2212膠粘劑應(yīng)具備

72、的條件(1) (1)膠粘劑應(yīng)具有極性 木材是極性物質(zhì)，它內(nèi)部異性基團(tuán)相互吸引，正負(fù)電荷抵消呈飽和狀態(tài)。它表面有部分極性基團(tuán)示發(fā)揮作用。當(dāng)極性膠粘劑與木材接觸時，表面的極性基團(tuán)進(jìn)行定向排列而互相吸引，使膠粘劑與木材有了牢固的結(jié)合條件。(2) (2)膠粘劑應(yīng)具有適當(dāng)?shù)臐櫇裥詽櫇裥裕阂后w在固體表面粘附的能力。接觸角：大于90時，膠粘劑不能潤濕固體表面 小于90時，膠粘劑能潤濕固體表面，且角度越小潤濕性越好。膠粘劑的潤濕性過大時，膠液的滲透力過強(qiáng)，會有過多的膠液滲到木材內(nèi)部，以致造成膠層缺膠及耗膠量過大等缺陷；膠粘劑的潤濕性過小時，會造成膠層過厚，膠液分布不均勻等缺點(diǎn)。膠粘劑的潤濕性與膠粘劑的粘度有關(guān)

73、，粘度越大，分子內(nèi)聚力大，潤濕性越小。(3) (3)膠粘劑應(yīng)具有適當(dāng)?shù)乃釅A度（pH） 強(qiáng)酸性和強(qiáng)堿性的膠粘劑都會降低木材的力學(xué)性能，尤以強(qiáng)酸為甚。酸對木材有水解作用，嚴(yán)重地降低了木材的機(jī)械強(qiáng)度。當(dāng)pH值在3.5以下時，木材的膠合強(qiáng)度開始下降，因此，木材膠粘劑pH值不應(yīng)小于3.5。(4) (4)膠粘劑應(yīng)具有適當(dāng)?shù)姆肿恿繉τ跓峁绦詷渲?，在膠合過程中受熱作用，繼續(xù)縮聚為分子量極高的高分子化合物。膠液分子量較低時，膠合強(qiáng)度較高，而分子量較高時，膠合強(qiáng)度反而低。對于熱塑性樹脂，在膠合前均樹脂聚合或縮聚到最終的聚合度。在膠合過程中，聚合度變化很小，對膠合強(qiáng)度影響較小。如PVAC聚合度以60200為宜。22

74、13膠粘劑的選擇（1） （1）       根據(jù)木材產(chǎn)品的要求選擇l l        膠合強(qiáng)度及而水性膠粘劑的強(qiáng)度，一般要求大于被膠合木材的強(qiáng)度。同種膠粘劑膠合不同樹種的木材，其膠合強(qiáng)度不同；即使同種膠粘劑膠合同樹種木材，膠合條件不同，其膠合強(qiáng)度也不同。膠合制品的耐水性取決于膠粘劑的耐水性。通常，用于室外的人造板，選用高強(qiáng)度和高耐用水性的膠粘劑，用于室內(nèi)的人造板，選用耐水性或非耐水性的膠粘劉均可。l l     &

75、#160;  膠合強(qiáng)度的耐久性不同膠種的耐久性有差異。同一膠種在不同條件下使用，其耐久性也不同。即使在一般條件下，由于膠層逐漸老化也會降低膠合強(qiáng)度的耐久性。（2） （2）       根據(jù)膠粘劑的特性選擇l l        膠粘劑的固含量和粘度影響施膠量、施膠方法、膠液的流動性、施膠設(shè)備及膠合質(zhì)量。一般冷壓膠合材、短周期膠壓材選擇固體含量和粘度大的膠粘劑； 對膠合強(qiáng)度要求較低或要求參膠量較大的制品，通常選固體含量和粘度小的膠粘劑l l        膠粘劑的活性期活性期：膠液制成后，在室溫條件下，從液狀變?yōu)槟蹱畹臅r間。影響施膠、成型、排芯等工藝。