中密度纖維板 (簡稱 MDF)是指以木材纖維或其它植物纖維為原料 ,施加脲醛樹脂或其它適用的膠粘劑 ,制成密度在 0 .50～ 0 .88g/ cm3的一類板材。熱壓是 MDF生產(chǎn)中一道重要工序 ,對產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量起著決定性的作用。熱壓工藝是指通過合理地安排熱壓時的溫度、壓力和時間關(guān)系等 ,使板坯經(jīng)過熱壓膠合成板 ,并達(dá)到預(yù)期的物理力學(xué)性能指標(biāo)。研究熱壓工藝的控制對 MDF產(chǎn)品性能有著重要的現(xiàn)實意義。
1 傳統(tǒng)熱壓工藝與連續(xù)平壓工藝的比較多層壓機(jī)生產(chǎn) MDF的歷史比連續(xù)平壓生產(chǎn)MDF長。多層壓機(jī)熱壓過程通常將熱壓過程分為三個階段 :(1 )快速閉合階段 ;(2 )保壓階段 ;(3 )卸壓階段 ,其基本熱壓曲線如圖 1。
多層壓機(jī)的熱壓方式是間歇式 ,當(dāng)板坯由裝板機(jī)裝進(jìn)熱壓機(jī)后 ,板坯是在“受熱不受壓”的狀態(tài)下停留短暫時間 ,板坯上下兩表面 ,尤其是下表面容易產(chǎn)生預(yù)固化層 ,所以要求壓機(jī)閉合速度快 ,但速度過快容易在板坯表面形成氣流 ,破壞板坯的表面結(jié)構(gòu)。而連續(xù)壓機(jī)是先由上下一對鋼帶夾持板坯并連續(xù)通過壓機(jī) ,板坯在通過壓機(jī)時 ,受不同壓力和不同溫度的共同作用 ,使板坯被壓制成具有一定強(qiáng)度和厚度的板材 ,不存在板坯“受熱不受壓”的工藝狀態(tài) ,減少了板材表面預(yù)固化層的厚度 ,尤其是生產(chǎn)薄板時 ,產(chǎn)品表面可無需砂光 ,降低了消耗。此外 ,連續(xù)壓機(jī)采用了較先進(jìn)的分段溫度控制法 ,壓機(jī)的各個框架開檔可單獨進(jìn)行調(diào)整 ,改善了板材的斷面密度分布 ,可生產(chǎn)出各種類型的 MDF產(chǎn)品 ,滿足客戶對板材斷面密度分布的不同要求 ,且產(chǎn)品質(zhì)量高。連續(xù)平壓法生產(chǎn) MDF的熱壓曲線如圖 2所示。
圖 2 連續(xù)平壓法生產(chǎn) MDF的熱壓曲線
Fig. 2 MDF pressing technological curve in conti- press
2 連續(xù)平壓法生產(chǎn) MDF的熱壓工藝控制
2 .1 壓機(jī)開檔
壓機(jī)開檔指壓機(jī)上下兩條鋼帶之間的間隙 ,該間隙在壓機(jī)長度方向的不同位置可進(jìn)行單獨調(diào)整 ,從而實現(xiàn)最佳工藝 ,多層壓機(jī)在熱壓過程中 ,壓板的間隙可分為閉合、定厚、張開三個階段 ,而連續(xù)平壓法壓機(jī)的開檔雖也同樣可分為三個階段 (見圖 2 ),但與多層壓機(jī)有著明顯的不同。(1 )快速閉合段 ,壓機(jī)開檔迅速減小 ,將板坯快速壓縮至一定的厚度。開檔變化的緩急程度以不破壞預(yù)壓后板坯結(jié)構(gòu)為準(zhǔn) ,其開檔通常比制品出壓機(jī)時所規(guī)定的厚度小 1～ 3 mm,目的是盡可能地將板坯內(nèi)的空氣擠出 ,提高芯層密度。(2 )張開段 ,板坯在第一階段快速閉合時 ,受一定溫度、壓力的聯(lián)合作用 ,板坯內(nèi)產(chǎn)生大量的飽和水蒸氣 ,這些蒸汽一部分往芯層遷移 ,另一部分從板坯邊部逸出 ,水蒸氣在遷移過程中帶有一定的熱量 ,為了不讓板坯內(nèi)的蒸汽過分淤集 ,將此段開檔緩慢張開 ,讓蒸汽能順利地從邊部逸出 ,這對改善板的內(nèi)在性能有著重要的作用。通常此階段開檔比制品厚度略大 2～ 5mm,生產(chǎn)薄板時 ,取小值 ;生產(chǎn)厚板時 ,則取大值 ,其張開位置的遲早對板材的性能也有著重要的影響。生產(chǎn)厚板時 ,一般應(yīng)盡早打開 ,且開檔較大 ,生產(chǎn)薄板時 ,因其水蒸氣量不多 ,則可緩慢張開 ,有時只作輕微張開。(3 )定厚卸壓段 ,板坯經(jīng)過閉合、張開段后 ,其厚度與控制要求有較大的出入 ,故需對其厚度進(jìn)行調(diào)整。另外板坯熱壓完成后 ,在出壓機(jī)之前 ,其內(nèi)部仍有部分蒸汽 ,在壓機(jī)出口處 1～ 2個框架開檔逐漸增大 ,讓板內(nèi)的蒸汽能在出壓機(jī)前順利逸出 ,以防分層、鼓泡。壓機(jī)定厚段開檔通常略小于制品厚度 ,以便板材出壓機(jī)后 ,靠微弱的反彈力使其厚度達(dá)到規(guī)定要求。不同區(qū)域的開檔大小 ,對制品的內(nèi)在質(zhì)量及其斷面密度分布
起著至關(guān)重要的作用。
2 .2 熱壓壓力
連續(xù)平壓機(jī)的壓力是由壓板下的液壓油缸提供的 ,油缸的行程是以鋼帶間隙為依據(jù) ,由精度極高的計量軸控制 ,保證鋼帶具有預(yù)定的間隙。油缸施加的作用力是依據(jù)板坯的反彈力來確定 ,必須保證把板坯壓榨至一定的厚度。由于壓機(jī)開檔的設(shè)置分為三個區(qū)域 ,所以熱壓壓力也跟隨著壓機(jī)開檔按三個區(qū)域分布。(1 )高壓區(qū) ,在快速閉合段 ,由于壓機(jī)開檔陡然變小 ,預(yù)壓后的板坯進(jìn)入這個階段 ,纖維之間的反彈力很大 ,所以需要很大的外力去克服。壓力大小還與壓機(jī)開檔、制品密度、原材料及板坯含水率等有著密切聯(lián)系 ,通常為 1 .5～ 3 .5N/ mm2 。(2 )低壓區(qū) ,在張開段。因板坯經(jīng)過快速閉合 ,在高溫、高壓的聯(lián)合作用下 ,纖維迅速發(fā)生了塑性變化。進(jìn)入張開段 ,板坯密度變小 ,板坯孔隙度上升 ,纖維間反彈力也變小 ,所以只需較低的壓力來克服纖維之間的反彈力 ,也是便于蒸汽能順利排出 ,改善板材的內(nèi)在性能 ,此階段壓力通常在 1 .0 N/ mm2 以下。(3 )中壓區(qū) ,經(jīng)過張開段后 ,板坯進(jìn)入定厚段 ,板坯的厚度將由原來大于成品的厚度向成品厚度靠攏 ,所以此時需要一定的外部壓力克服張開段造成的板坯膨脹。另外 ,由于板坯在熱作用下 ,纖維已產(chǎn)生很大塑化 ,所以需要的外力不大 ,通常控制在 1 .5N/ mm2 以下 ,在靠近壓機(jī)出口處 ,壓力逐漸縮小至零。
2 .3 熱壓溫度
MDF性能與熱壓溫度關(guān)系密切。熱壓溫度的升高 ,增強(qiáng)了纖維化學(xué)組分的降解
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