《胶合板的胶合》PPT课件.ppt
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1、第五章 胶合板的胶合,胶合板胶合主要由:单板施胶组坯胶合等工序组成,本章主要内容,第一节 胶合原理第二节 胶粘剂的调制 第三节 单板施胶第四节 组坯和预压 第五节 胶合板胶合方法,第六节 胶合板胶合 第七节 影响胶合质量的主要因素和常见的胶合缺陷 第八节 其它胶合方法,第一节 胶合原理,一常用的胶合理论1机械胶合理论微观上材料表面是凹凸不平的,有许多缝隙。胶粘剂渗入其中形成许多胶钉把被胶接物连在一起的理论,2吸附理论,即通过胶粘剂和被胶接材料的表面接触的分子之间的氢键和分子引力,把二者紧密连接在一起。,3扩散理论,一些胶粘剂是具有链状结构的聚合物,如被胶合物也是高分子材料,在一定条件下,二者分
2、子的热运动或链段的热运动,使两者分子相互扩散,形成一个相互熔合的过渡层,从而把被胶接物连在一起,4化学键胶合理论,胶粘剂与被胶接物之间形成牢固的化学键,把二者连接在一起,5双电层理论,即在胶粘剂和被胶接物界面上形成两个双电层的电容器,两侧的材料相当于电容器的两个极板。当从被胶接物的表面剥离胶层时相当于分开电容器的两个极板,要产生电位差。,二胶粘剂对胶合表面的润湿,充分浸润是获得胶合强度的必要条件液体的表面张力越大,越容易浸润。胶合表面的状态也是影响润湿的一个重要因素,表面粗糙、有油污的则不易胶合,三胶粘剂固化,胶粘剂一般以液体状态涂于木材的表面。液体几乎没有什么抗剪强度,胶粘剂在浸润被胶接物体
3、表面后必须通过适当的方法把它变成固体才能承受负荷,这个过程称为固化不同类型的胶粘剂固化方法不同,1对于溶剂型,乳液型和热熔性胶粘剂,可以通过物理的方法,如溶剂的挥发、乳液的凝聚和熔体的冷却进行固化。,2热固型胶粘剂,通过化学的方法使其固化。一定的温度、压力的作用加压目的:使胶层充分流平、均匀、致密,胶合面紧贴,挤出胶层的界面上的气泡不宜过大,否则可能产生缺胶、透胶、木材过分压缩,温度,温度升高,胶粘剂粘度下降,溶剂挥发加快,各种化学反应能够进行、并加快速度和程度时间:无论是浸润,还是溶剂挥发、或化学反应,都必须有一定的时间作为保证,第二节 胶粘剂的调制,国内的胶合板用胶粘剂多是多组分的,在施胶
4、前必须将这些组分混合在一起进行调制,为单板的施胶做好准备这里主要介绍常用的合成树脂胶的调制工艺,一胶粘剂组成,合成树脂胶粘剂主要由树脂、固化剂、填料和改性剂组成。1合成树脂它是起胶接作用的高分子材料,UF树脂,UF树脂价格便宜,有良好的胶合强度、较快的固化速度,耐水性较好,所以应用十分广泛,胶合板生产80以上的产品均使用这种胶粘剂UF树脂耐气候及耐老化性不如PF树脂,所以主要用于室内用的胶合板,PF树脂,PF树脂是室外用胶粘剂,具有良好的耐候性和较高的胶合强度但颜色较深,价格也较高,限制了使用范围。,2固化剂,1)作用主要作用是起催化作用,加速胶粘剂的固化,2)常用固化剂,UF树脂最常用的固化
5、剂是NH4CL,便宜,溶水性好,无毒无味,使用方便。酸性盐如HCL,草酸、苯磺酸和强酸弱碱盐(NH4)2SO4,ZNCL2等。必要时还可以加入一些碱性的延缓剂:尿素、六次甲基四胺、氨水等来延长活性期,近年来低毒性的UF树脂的开发,由于树脂中的游离甲醛含量减少,仅用NH4CL单一组分难以保持适宜的固化速度,开始使用多组分混合固化剂,PF树脂,PF树脂活性较大,加热后会很快形成网状结构,所以热压一般不加固化剂,冷压时要加入苯磺酸或石油磺酸等固化剂。注意问题:要注意活性期和固化速度的关系,活性期不应小于3h。,3填料,1)目的减少树脂用量,降低成本,改善制品胶接性能,提高固体含量,提高粘度,防止透胶
6、,改善预压性能,减少胶层的收缩,使应力分布均匀,提高胶合强度;减少胶层脆性;降低游离甲醛;延长活性期。改善作业条件,2)分类,按化学成分:有机填料和无机填料有机填料:面粉、木粉、豆粉、淀粉、果壳粉、木素和羟甲基纤维素等。作用:对改善胶层性能作用较大。调节胶粘剂的粘度,减少胶层收缩,无机填料,高岭土、白垩、石棉、石膏和玻璃粉等作用:对胶粘剂的粘度影响较小,但可堵塞木材管孔防止透胶,减少木材和胶层的热膨胀。,按性能分,活性填料与惰性填料活性填料:淀粉,果壳,二氧化钛等作用:提高树脂的胶合性能,强化胶层,提高弹性模量和其它一些性能。但不宜过多,否则降低胶合强度,惰性填料,高岭土、白垩等作用:不改变胶
7、的性能,主要增加胶的体积,3)填料的要求,1)粒度要求有适宜的粒度,一般在120微米之间。以保证在胶粘剂中均匀地分散和沉淀2)加入量常用填料的加入量P99,4改性剂,胶合板生产中使用的UF树脂和PF树脂都是比较理想的性能方面都还有某些不足,如UF的耐水性、PF的脆性等。因此常要在这些树脂中某些改性剂,如PVAc和橡胶系列胶粘剂。如PF树脂中加入1.5%栲胶,在120130的温度下可缩短热压时间2030。,二胶粘剂的调制,胶粘剂调制时应当严格按配方规定的数量,称量胶的各个组成部分,按一定的顺序进行投料,并进行足够的搅拌,以使各种材料混合均匀,分散良好,短时间内不沉淀,1泡沫UF树脂的调制,1)配
8、方:UF 100份 血粉 0.51份 NH4CL 0.21份 水 24份主要目的是为了节省胶的用量,2)调制过程,先将起泡剂血粉用其重量4倍的水浸泡1h以上调胶时将树脂加入起搅拌机中,开动搅拌器,转速在250300r/min再加入血粉,搅拌5min加入浓度为20的NH4CL再搅拌5min最终胶的体积增加23倍,密度为0.30.4g/cm3。活性期为3h,2预压用UF树脂胶的调制,1)配方UF 100份 NH4CL 0.21份 氨水04份 面粉 36份 花生果粉 69份,2)调制过程,调胶时将树脂加入起调胶机中,开动搅拌器,转速在250300r/min再入面粉搅拌1015分钟,至树脂中没有面团加
9、入花生果粉搅拌5分钟最后加入浓度为20的NH4CL和氨水,搅拌5分钟,放置15分钟,3PF树脂胶的调制,1)配方PF 100份 白垩土 712份 木粉 3份 三聚氰胺02份 水 2.5-5份2)调制调胶机应当装有星式搅拌器,转速为140150r/min。调胶时依次加入各个组份,每次搅拌510分钟。加入各组份搅拌20分钟后即可使用。,第三节 单板施胶,单板施胶即将一定数量的胶粘剂均匀地涂布到单板的表面上的一道工序要求:胶层厚度均匀、连续,固化后有良好的胶接强度。,1、常见胶种及应用,木材用胶粘剂主要以“三醛”胶为主,占整个木材及人造板工业用胶粘剂的80脲醛树脂胶由于价格低廉,室内环境使用对其耐水
10、、耐候性能要求不高,用三聚氰胺改性的脲醛树脂胶也有用于纸张浸渍的,其全部用量占“三醛”胶粘剂总量的80以上,酚醛树脂胶,其胶合性能好,适合于室外环境使用,主要用于生产混凝土用胶合板模板,部分用于高压装饰层积板中底层纸的浸渍,三聚氰胺甲醛树脂胶,基本上用于人造板饰面用装饰纸的浸渍,如刨花板的饰面纸和强化复合木地板装饰纸、平衡纸和耐磨纸的浸渍,2、“三醛”胶的产量,2002年国内“三醛”胶的产量达到92万t(干)其中脲醛树脂胶84万t(干)酚醛树脂胶6.11万八干)三聚氰胺甲醛树脂胶1.88万t,预计到2005年,我国“三醛”胶粘剂的需求量将达到约315万吨,其中酚醛树脂的需求量为27万吨,脲醛树
11、脂的需求量为281万吨,三聚氰胺甲醛树脂需求量为7万吨对甲醛的总需求量将达到约230万吨。,3、胶粘剂的发展趋势,随着我国环保法规的日趋健全以及人们自身健康意识的提高,质量好、无污染、与国际标准接轨的环保型胶粘剂正在逐渐成为合成胶粘剂的主流产品,这是有关专家对胶粘剂市场进行分析后得出的结论,传统的胶粘剂如聚乙烯醇甲醛胶粘剂(107胶)、氯丁胶粘剂(俗称万能胶)等已经不适合发展和环保需要水性胶发展前景广阔。水性胶不含有机溶剂,无污染,是环保型胶粘剂产品。去年,我国生产水性胶68.1万吨,年均增长率为18.4,是增长最快的胶种之一。,目前,除常用的丙烯酸、聚醋酸乙烯和VAE乳液外,聚氨酯乳液的研究
12、开发也取得了进展,并将有很好的发展前景热熔胶和热熔压敏胶发展迅速。热熔胶无污染,固化迅速、粘接面广,适合于连续化生产,便于贮存和运输。该产品近年来得到迅速发展,去年产量达到4.5万吨,年平均增长率为30左右,是我国增长率最快的胶种。,一施胶方法,按胶的状态可分为:干法和湿法。按所用的设备:辊筒涂胶、淋胶、挤胶、喷胶等,干法施胶,使用的是胶膜纸,是由硫酸盐纸浆制造的特种纸,浸渍PF树脂后经干燥、剪切等工序后制成。组坯时夹在单板中间,热压时胶膜纸中的树脂将单板胶合在一起,生产成本较高,只适用于薄型航空胶合板生产,湿法施胶,将液态的胶粘剂涂在两个胶合表面中的一个上面,靠胶的流动性浸润另外一个胶合表面
13、,生产中主要是采用湿法施胶。,(一)辊筒涂胶法,1双辊筒涂胶机上辊筒胶液是靠下辊筒传递上来的,涂胶时单板从两个辊筒中间通过,靠接触使单板表面施胶。施胶量的大小主要靠调节上辊筒的压力,辊筒上沟纹的形式和数量对施胶量也有一定的影响。不同胶种对沟纹的不同,设备细节,PF树脂多用平辊表面包覆橡胶UF树脂用的橡胶辊表面有直螺纹液面的高度达下辊筒13为宜双辊筒涂胶机:结构简单、便于维护,但施胶量不易控制,单板不平时容易被压坏,效率也低,2四辊筒涂胶机,比双辊筒涂胶机增加两个钢制的挤胶辊,外面镀铬,其线速度低于涂胶辊1520,起到刮胶作用。与涂胶辊之间的距离可调,以控制涂胶量。涂胶辊下方有清洗槽,为洗涤胶辊
14、排出污水之用。四辊筒涂胶机上、下同时供胶,涂胶均匀,3、涂胶机的保养,避免辊筒的不均匀磨损定期用温水清洗,如有局部固化,可用35的NaOH溶液和毛刷去垢辊筒的沟纹如磨损应即时修复,四辊筒涂胶机的改进,为配合芯板的整张化,辊筒长度加长;为了涂胶均匀,采用了软辊筒施压涂胶(即在硬橡胶内层加一层软橡胶),(二)淋胶,此方法在油漆行业已使用多年。首先是形成一层厚度均匀的漆幕,单板通过胶幕时即被涂上一层胶施胶量与胶的流量、胶的粘度、材料的表面张力、单板的进料速度等有关胶的温度应当略高于20度,单板表面要求平整,否则易产生施胶不均,(三)挤胶,1原理是将高粘度或泡沫胶液通过挤孔器小孔施到单板的表面。单板在
15、挤胶器下面,胶呈条状流下,落到单板的表面,施胶后的单板表面约一半面积没有着胶,预压时胶液可扩展成完整的连续胶层,也可用表面覆一层硅橡胶的辊筒把胶条辗平。使用泡沫胶可加大孔径,避免孔的堵塞2优点:节约胶料,使用时应当注意胶孔的堵塞,(四)喷胶法,喷胶有两种形式,普通喷胶和压力喷胶1普通喷胶胶液在压缩空气的作用下,经喷嘴雾化喷出。这种方法胶料损失较大,胶合板工业中应用较少,2压力喷胶,为了施胶均匀,喷嘴的直径应当尽量小一些,0.30.5mm。但较小的喷嘴易发生堵塞,要求胶液尽可能清洁,并具有适宜的粘度特点:胶料的损失较普普通喷胶小,但胶量难以控制。,二涂胶后单板的干燥,1目的消除由于施胶而带入芯板
16、的大量水分,降低挥发物的含量,防止板坯热压时产生透胶、鼓泡和开胶等缺陷。2应用胶合板生产中涂过胶的单板一般不进行干燥。只有PF树脂胶合的船舶板、3mm以下的航空板要求进行干燥。,3相关影响因素,单板的初含水率、涂胶量、胶粘剂种类、干燥设备内介质温度、风速和相对湿度等等是决定干燥过程的条件。其中温度是主要的条件,一般7080度,不超过90度4干燥后要求单板表层胶层不起泡;水分、挥发物的,三施胶量,1施胶量大小应当适宜。施胶量太大:胶层增厚,应力增大,胶合强度下降,成本也较高。施胶量太小:不能形成连续的胶层,也影响胶液从一块单板向另一块单板上转移,2施胶量决定因素,胶种、树种、单板厚度等决定干物质
17、含量为1315的血胶,施胶量为480650g/m2。干物质含量为3035的豆胶,施胶量为550730g/m2,干物质含量为4548的PF树脂,施胶量为200320g/m2。干物质含量为6065的UF树脂,施胶量为220340g/m2。,第四节 组坯和预压,单板涂胶以后,根据胶合板的构成原则、产品厚度和层数组成板坯。在陈化后对板坯进行短时间的冷压,使之初步胶合成型,以便于机械化生产。预压后板坯要逐张进行检查,发现缺陷即时进行修补,以提高胶合板生产的一次合格率,一组坯,每张胶合板的面板和背板的等级搭配应当符合胶合板的国家标准,芯板的缺陷只要在表板上反映不出来都是可以的,1板坯厚度的确定S,S=10
18、0(Sh+C)/(100-)式中:S板坯的厚度mmSh成品胶合板的厚度mm板坯的压缩率C胶合板的表面加工余量mm,2各种胶合板的压缩率,各种胶合板的压缩率%普通胶合板 5-15车厢胶合板 8-16航空胶合板 20-25船舶胶合板 30-35,组成板坯的各层单板可以是等厚度的,也可以是表板改薄厚芯板结构的。后者更能合理地利用木材,有利于增加薄板率和提高等级率,是胶合板生产技术发展的重要标志。不过应当在设备和工艺上作相应的改进,同时加强管理,3组坯方法,组坯分手工和机械两种国内生产主要还是手工组坯胶液中水分在涂胶后使芯板膨胀,容易使胶合板产生迭层、离缝等缺陷。要根据单板吸水后膨胀的规律,留出缝隙,
19、一边一头齐原则,组坯时芯板与表板、长中板木材纹理应当相互垂直;为以后锯边准确定位,组坯应当做到“一边一头”齐采用零片组坯时,应当把窄芯板放在板坯中间位置,防止搬动时错位、歪斜、造成次品。芯板在板坯中不应露在外面太宽,4涂胶单板的陈放,1)开式陈放:施胶单板直接陈放,然后组坯2)闭式陈放:施胶单板先组坯,在闭合状态下陈放,陈放的目的,使胶液中的一部分蒸发或渗入木材,使其粘度增加,聚合度增大,压合时有利于形成连续的胶层避免过多胶液渗入木材影响胶合强度。陈放时间不宜过长或过短:过短达不到陈放的目的,过长胶液失去活性,胶合强度反而下降,产生开胶等缺陷,据统计,在施胶组坯热压这一部分工段所用的劳动力占整
20、个胶合板生产线的14左右。要提高生产率,则必须提高这一部分的生产率,力争实现机械化、连续化,实现组坯机械化,首先要求芯板整张化目前主要是采用34条热熔胶的芯板拼板线;其次是采用的合适的施胶方法,为了配合机械化组坯,开始采用淋胶、挤胶、喷胶等方法,翘曲单板影响正常的施胶和组坯,一些国家开始采用整平机整平单板。从板堆递送单板是作业的另一个重要环节,主要采用大面积的吸盘来完成吸起和移动单板。,5几种机械化组坯的方案,机械化组坯的方案较多,但真正用于生产实践的还不多,T55,此生产线适合用PF树脂胶合厚的单板l 首先由生产线一端的吸盘将背板、芯板、中板放在运输链上,去尘、淋胶,落到组坯机构下部的升降台
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