一種控制纖維板斷面密度分布的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種控制纖維板斷面密度分布的方法，通過對斷面密度分布優(yōu)化控制，可以消除預(yù)固化層，提高表層、芯層密度，增強板材強度，本發(fā)明方法使用堿性溶液增加板坯的表面含水率和延緩表面預(yù)固化層形成，對板坯進行預(yù)熱處理，調(diào)節(jié)板坯斷面密度分布，采用熱壓工藝制備的纖維板板材的斷面密度呈“U”型分布，消除預(yù)固化層，省去后續(xù)砂光處理；板材表層、芯層密度提高，強度高；采用本發(fā)明方法制備的板材，不僅節(jié)省了原材料，降低了生產(chǎn)成本，而且還提高了纖維板板材的質(zhì)量和木材資源的利用率。
【專利說明】一種控制纖維板斷面密度分布的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種人造板生產(chǎn)工藝的優(yōu)化技術(shù)，特別涉及一種優(yōu)化控制纖維板斷面密度分布的方法，屬于木材加工【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]斷面密度分布是指板材在厚度方向上的密度分布，斷面密度分布是人造板材料，特別是纖維板的一個非常重要的結(jié)構(gòu)特征，它影響著板材的物理力學(xué)性能。由于傳統(tǒng)多層熱壓機生產(chǎn)纖維板過程普遍采用基于壓力控制的熱壓曲線，不利于熱壓過程板坯內(nèi)部應(yīng)力的調(diào)控，且在閉合階段，表層膠黏劑快速固化，纖維壓縮率很小，易形成預(yù)固化層，因此，形成的斷面密度分布呈明顯的“M”型結(jié)構(gòu)(也稱馬鞍形結(jié)構(gòu))分布:預(yù)固化層過厚，芯層密度相對較低，表芯層過渡期厚度過大，使得板材性能偏低，強重比(即板材的強度與重量的比值)低。因此，“M”型結(jié)構(gòu)的斷面密度分布不夠合理，需要后期將較厚的預(yù)固化層砂光、去除，芯層密度低，導(dǎo)致板材的內(nèi)結(jié)合強度低。傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的纖維板均在兩側(cè)表面產(chǎn)生3mm左右松軟的預(yù)固化層，需要用砂光機去掉，浪費了纖維、膠等大量原料，造成污染。
[0003]纖維板斷面密度分布并不一定是越均勻越好，也不一定是梯度越大越好，不同用途的纖維板所需的斷面密度分布曲線并不一樣。理想的纖維板斷面密度分布有兩種:一種是斷面密度分布較為均勻的板材，稱之為均密纖維板，適用于當需要塑料貼面板覆面時的中低密度纖維板；另一種是表層密度高、芯層密度低且分布均勻的板材，稱之為“U”型斷面密度分布纖維板，采用該斷面密度分布的板材可以得到很高的強重比?！癠”型斷面密度分布纖維板與“M”型斷面密度分布的板材相比，“U”型斷面密度分布纖維板具有“消除表面低密度區(qū)和使得芯層斷面密度分布更為均勻”等特點，使得在相同平均密度的條件下，表層密度和芯層密度都得到提高，從而提高板材的強度。采用傳統(tǒng)熱壓工藝難以實現(xiàn)該目的。因此，需要研發(fā)新工藝去消除表面低密度區(qū)和均勻化芯層斷面密度分布。
[0004]平壓法熱壓中密度纖維板一般采用厚度規(guī)控制板坯厚度，傳統(tǒng)的熱壓過程可以分成板坯壓縮階段、板坯厚度保持階段和卸壓3個階段。Winistorfer利用在線密度監(jiān)測系統(tǒng)研究中密度纖維板熱壓過程斷面密度分布的變化，得出中密度纖維板的斷面密度分布主要形成于板坯壓縮階段后期和板坯厚度保持階段前期，厚度保持階段對斷面密度分布的影響有限。板坯壓縮階段和厚度維持階段前期的厚度調(diào)節(jié)對中密度纖維板的斷面密度分布控制具有重要意義。Wang S Q采用分段壓縮板坯的熱壓工藝成功制取芯層密度分布較為均勻的板材，但由于板坯壓縮時間很短及板坯承受壓力的有效壓縮厚度很小，難以實現(xiàn)精確的控制。因此，熱壓過程的板坯壓縮階段對斷面密度分布形成具有重要意義，同時又難以模擬與預(yù)測；對于普通的多層壓機而言，無法實現(xiàn)板坯壓縮過程的厚度控制，因此難以有效地控制板材的斷面密度分布。
[0005]理論上經(jīng)改良的傳統(tǒng)熱壓工藝可以制造理想的“U”型斷面密度分布纖維板。但由于不同樹種和形態(tài)的纖維力學(xué)性能差別較大，傳統(tǒng)熱壓工藝作為一種壓力主導(dǎo)型的工藝操作方法，其工藝方法設(shè)置本身給熱壓過程帶來了很大的不確定性，例如:加壓閉合速度的不確定性、加壓閉合時間的不確定性、高壓壓力的設(shè)定缺乏依據(jù)、忽視含水率的作用等，同時工藝參數(shù)難以合理并且穩(wěn)定的確定。因此為了保持熱壓工藝的穩(wěn)定性和制取“U”型斷面密度分布纖維板，應(yīng)該修正傳統(tǒng)熱壓工藝，實現(xiàn)預(yù)固化層的消除和芯層密度分布均勻化。預(yù)固化層消除技術(shù)主要包括:降低表面升溫速率、減緩表面膠粘劑固化以及提高表面纖維塑性等方法。
[0006]目前常用增加板材的表面含水率的方法來減小板材的預(yù)固化層，但是太高的含水率容易形成過低的芯層密度和鼓泡、分層等熱壓缺陷，且采用分層鋪裝不同含水率的板坯不僅增加工藝難度，并且難以即時實現(xiàn)纖維含水率的調(diào)控和測量，因此分層鋪裝不同含水率纖維在實際生產(chǎn)中難以操作。采用表面噴水的工藝，表面噴水可以使得在熱壓過程中表層含水率高于芯層，產(chǎn)生“蒸汽沖擊”效應(yīng)，以此獲得與蒸汽注入熱壓相似的效果，從而縮短熱壓周期、減少表面低密度區(qū)厚度、提高產(chǎn)品質(zhì)量，但是該技術(shù)使得板材芯層密度進一步降低，降低內(nèi)結(jié)合強度。
[0007]例如專利號為CN200810162378.6的中國發(fā)明專利公開了預(yù)固化層減少的方法，包括纖維制造、鋪裝、預(yù)壓、縱橫鋸截、多層壓機裝板、熱壓、卸板、冷卻、裁邊、砂光，其特征是在纖維坯板的上、下表面與多層壓機的熱壓板之間增設(shè)有延遲傳熱板。該技術(shù)雖然通過降低板坯表面升溫速率的方法，避免在升壓階段板坯表面達到固化溫度，從而減少預(yù)固化層，但是該技術(shù)無法徹底消除預(yù)固化層，仍需要砂光處理，去除較厚的預(yù)固化層，造成原料浪費。
[0008]為了制備性能優(yōu)良的纖維板，研究者不僅對纖維板的制備方法和制備工藝進行了研究和優(yōu)化，而且對纖維板制備過程中使用的設(shè)備等進行了改良。如專利號為CN00137591.1的發(fā)明專利公開了一種減少、消除預(yù)固化層的纖維板生產(chǎn)方法。該發(fā)明方法包括:置備纖維，將纖維干燥至含水3-8%之間，加入固體膠并混拌均勻，所述的固體膠與含水纖維之間的重量比為5-7: 100，混勻后，進行鋪裝、預(yù)壓和熱壓。例如專利號為CN200520020458.X的實用新型專利公開了一種降低膠耗及預(yù)固化層的拌膠機。該降低膠耗及預(yù)固化層的拌膠機，其組成包括:殼體，裝在其上的傳輸輥，所述的傳輸輥上裝有傳輸帶，所述的殼體內(nèi)安裝有帶葉片的攪拌軸，所述的殼體上裝有纖維計量裝置和膠料計量裝置，所述的殼體內(nèi)具有工作腔。該拌膠機用于生產(chǎn)中密度纖維板、高密度纖維板以及低密度纖維板的施膠設(shè)備。又如專利號為CN00268922.7的實用新型專利公開了一種減少或者消除預(yù)固化層的拌膠機。該拌膠機包括:外殼，所述的外殼內(nèi)安裝有帶葉片攪拌軸，所述的外殼上裝有纖維計量裝置和膠料計量裝置，葉片為三角形葉片，所述的葉片和拌膠頭按螺旋線分布。上述專利雖然都是針對現(xiàn)有物流拌膠機不適合固體膠粘劑與纖維混合的改進，使得固化速率低于液體膠黏劑的固體膠粘劑與纖維混合均勻，達到在熱壓過程的升壓階段中，表層膠黏劑固化速率降低，減小預(yù)固化層的產(chǎn)生的目的，但是采用攪拌施膠的方法，極易使得纖維結(jié)團，使物料混拌不均，制取的產(chǎn)品密度分布不均，影響產(chǎn)品的強度。
[0009]纖維板斷面密度分布優(yōu)化控制的方法，目前的研究主要集中于預(yù)固化層方面，整體密度分布優(yōu)化控制的研究很少，且主要采用調(diào)節(jié)壓力、溫度、含水率的方法，這些方法不能同時實現(xiàn)既可以消除預(yù)固化層，用能夠使芯層密度均勻化的目的，而且纖維板的制備工藝與樹種、外界環(huán)境密切相關(guān)，在不同的條件不一定能起到相同的作用，工藝穩(wěn)定性差。因此，目前沒有一種穩(wěn)定的工藝過程，可以既能消除預(yù)固化層，用能均勻化芯層密度，起到優(yōu)化板材斷面密度分布的作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是針對以上現(xiàn)有技術(shù)的問題而提供一種纖維板斷面密度分布優(yōu)化控制的方法，本發(fā)明方法的纖維板依次經(jīng)過預(yù)熱處理、預(yù)壓處理和基于控制板坯厚度的熱壓處理而成，制備的纖維板板材斷面密度分布合理，無預(yù)固化層、芯層密度分布均勻，相比同密度的板材，其強度達到較大提高，且節(jié)約了原料用量。
[0011]為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明一方面提供一種控制纖維板斷面密度分布的方法，包括如下順序進行的步驟:
[0012]I)板坯鋪裝
[0013]將干燥的木纖維與膠粘劑混合均勻后鋪裝成纖維板坯；
[0014]2)增濕處理
[0015]向纖維板坯的上下表面噴灑堿性溶液，進行增濕處理，制得增濕板坯；
[0016]3)預(yù)熱處理
[0017]對增濕板坯進行微波輻射，進行預(yù)熱處理，制得預(yù)熱板坯；
[0018]4)預(yù)壓處理
[0019]對預(yù)熱板坯進行預(yù)壓處理，制成預(yù)壓板坯；
[0020]5)熱壓處理
[0021]將預(yù)壓板坯置于熱壓機內(nèi)，進行熱壓處理，即得。
[0022]特別是，還包括步驟6)，將熱壓處理后的板坯進行冷卻、砂光、裁邊處理，制成纖維板成品。
[0023]其中，步驟I)所述的纖維板板坯中木纖維的含水率為5 - 13%,優(yōu)選為6-10%。
[0024]特別是，所述干燥的木纖維為絕干木纖維；膠粘劑的施膠量為9 - 12%，即與木纖維混合的膠黏劑中的固含量與木纖維(絕干)的重量之比為9 - 12:100，優(yōu)選為10:100。
[0025]尤其是，所述絕干木纖維是采用干燥機將木纖維干燥至絕干狀態(tài)而成。
[0026]其中，步驟2)所述的堿性溶液為氯化銨溶液、尿素溶液、碳酸氫鈉溶液、氫氧化鈉溶液中的一種或多種。
[0027]特別是,所述堿性溶液為尿素與碳酸氫鈉的混合溶液。
[0028]其中，所述堿性溶液中尿素與碳酸氫鈉的摩爾之比為1- 3:1，優(yōu)選為1:1。
[0029]特別是，所述堿性溶液的質(zhì)量百分比濃度為I?10%，優(yōu)選為2-5% ;所述堿性溶液的噴灑量為每平方米施加所述堿性溶液50?500g，優(yōu)選為150-500g，進一步優(yōu)選為150-250g，更進一步優(yōu)選為 150-200g。
[0030]其中，步驟3)中將所述板坯預(yù)熱至25_80°C，優(yōu)選為40_80°C。
[0031]特別是，將增濕板坯置于微波干燥機，進行微波輻照，對板坯進行加熱，至板坯溫度達到25-80°C，優(yōu)選為40-80°C。
[0032]尤其是，所述微波輻照加熱過程中微波的頻率為2450MHz、功率為20KW。
[0033]其中，步驟4)所述的預(yù)壓板坯的厚度與成品纖維板厚度之比為0.8 - 1.5:1，優(yōu)選為 0.9-1.0:1。
[0034]特別是，板坯預(yù)壓卸壓后厚度反彈至板坯厚度的2-3倍。
[0035]特別是，所述預(yù)壓處理的時間為10?60s，優(yōu)選為30-45s ;預(yù)壓溫度為25_80°C，優(yōu)選為40-80°C ;預(yù)壓壓力為l_12MPa，優(yōu)選為6.5_9MPa。
[0036]其中，步驟5)中所述熱壓處理的溫度為170?220°C，優(yōu)選為180_200°C。
[0037]特別是，步驟5)中所述熱壓處理包括如下順序進行的步驟:
[0038]5A)第一次熱壓處理
[0039]在熱壓機上對預(yù)壓板坯進行第一次熱壓處理，制得第一熱壓板坯，其中，第一次熱壓處理的壓力為2-7MPa ；
[0040]5B)第二次熱壓處理
[0041]對第一熱壓板坯進行第二次熱壓處理，制得第二熱壓板坯，其中，第二次熱壓處理的壓力為O -1MPa ；
[0042]5C)第三次熱壓處理
[0043]對第二熱壓板坯進行第三次熱壓處理，將第二熱壓板坯壓縮至成品纖維板的厚度I倍，制得第三熱壓板坯；
[0044]5D)固化處理
[0045]在保持第三熱壓板坯厚度的情況下，繼續(xù)熱壓處理第三熱壓板坯，使得板坯膠粘劑完全固化，制得固化板坯；
[0046]5E)卸壓處理
[0047]卸除熱壓機壓力，取出固化板坯。
[0048]其中，步驟5A)中所述第一次熱壓處理過程中將所述預(yù)壓板坯壓縮至成品纖維板厚度的0.5-1.5倍，優(yōu)選為0.8-1.0倍，即所述的第一熱壓板坯的厚度與成品纖維板厚度之比為 0.5-1.5:1，優(yōu)選為 0.8-1.0:1。
[0049]特別是，所述第一次熱壓處理過程中的熱壓壓力優(yōu)選為3_5MPa ;第一次熱壓處理的時間為l-20s，優(yōu)選為5-20s ;熱壓溫度為170?220°C，優(yōu)選為180_200°C。
[0050]其中，步驟5B)中所述第二次熱壓處理過程中將所述第一熱壓板坯熱壓至成品纖維板的厚度1-2倍，優(yōu)選為1.1-1.5倍，進一步優(yōu)選為1.25-1.5倍，即所述第二熱壓板坯的厚度與成品纖維板厚度之比為1-2:1，優(yōu)選為1.1-1.5:1，進一步優(yōu)選為1.25-1.5:1。
[0051]特別是，所述第二次熱壓過程的熱壓壓力為Ο-lMPa，優(yōu)選為0.5-lMPa ;第二次熱壓處理的熱壓時間為3-15s，優(yōu)選為5-10s ;熱壓溫度為170?220°C，優(yōu)選為180_200°C。
[0052]其中，步驟5C)中所述第三次熱壓處理過程中將所述第二熱壓板坯壓縮至成品纖維板厚度的I倍，即所述第三熱壓板坯厚度與成品纖維板厚度之比為1:1。
[0053]特別是，所述第三次熱壓處理過程中的熱壓壓力為l_3MPa，優(yōu)選為2_3MPa ;第三次熱壓處理的熱壓時間為30-60s，優(yōu)選為45-60s ;熱壓溫度為170?220°C，優(yōu)選為180-200。。。
[0054]其中，步驟OT)中在固化處理過程中的固化時間為100 - 150s，優(yōu)選為120_140s。
[0055]特別是，固化處理過程中熱壓溫度為170?220°C，優(yōu)選為180_200°C;熱壓壓力為l-3MPa，優(yōu)選為 2-3MPa。
[0056]特別是，固化處理過程中熱壓至板坯沿著板坯厚度方向的中心位置的溫度達到100°C以上，優(yōu)選為100-130°c，進一步優(yōu)選為110-120°c。
[0057]其中，步驟5E)中卸除熱壓機壓力的時間為60-180 S，即在60-180s內(nèi)將熱壓機壓力從固化處理過程中的熱壓壓力降低至OMPa，優(yōu)選為100-120S。
[0058]在卸壓處理階段，逐步降低熱壓機的壓力調(diào)節(jié)水蒸氣的排出速率，避免產(chǎn)生“放炮”等熱壓缺陷。
[0059]本發(fā)明方法具有如下優(yōu)點:
[0060]1、本發(fā)明方法中采用堿性溶液對纖維板板坯的表面進行增濕處理，減緩了表面膠黏劑的固化速率，提高表面纖維的可塑性，使得在熱壓階段前期固化的表層纖維膠黏劑組合體密度大幅度提高，增加了纖維板表層密度，制備的纖維板材表面密度為平均密度的1.3-1.6倍，沒有密度低于平均密度的預(yù)固化層。
[0061]2、本發(fā)明方法制備的纖維板材斷面密度分布呈“U”型分布，具有密度分布均勻的芯層區(qū)域，沒有預(yù)固化層，減少了后續(xù)砂光處理的砂光余量l_2mm，節(jié)省了材料，而且本發(fā)明纖維板與具有相同密度和材料的普通方法制備的纖維板相比，表層及芯層密度提高了10-15%，降低了纖維板的生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。
[0062]3、制備相同平均密度的纖維板，本發(fā)明方法制備的纖維板的靜曲強度、內(nèi)結(jié)合強度均高于采用普通方法制備的纖維板的靜曲強度和內(nèi)結(jié)合強度，提高了 5-10%，本發(fā)明的纖維板的強重比高。
[0063]4、本發(fā)明方法操作簡單，操作工藝條件容易控制，使得制備的產(chǎn)品品質(zhì)可控，便于大規(guī)模推廣。
[0064]5、本發(fā)明基本不增加生產(chǎn)成本，只需對現(xiàn)有設(shè)備進行微小改造，產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)穩(wěn)定，有利于纖維板質(zhì)量的提高和木材資源的高效利用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0065]圖1為本發(fā)明實施例1制備的纖維板斷面密度分布圖；
[0066]圖2為本發(fā)明實施例2制備的纖維板斷面密度分布圖；
[0067]圖3是本發(fā)明實施例3制備的纖維板斷面密度分布圖；
[0068]圖4是對照例I制備的纖維板斷面密度分布圖；
[0069]圖5是對照例2制備的纖維板斷面密度分布圖。

【具體實施方式】
[0070]下面結(jié)合具體實施例來進一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點和特點將會隨著描述而更為清楚。但這些實施例僅是范例性的，并不對本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對本發(fā)明技術(shù)方案的細節(jié)和形式進行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[0071]本發(fā)明實施例以生產(chǎn)厚度為12±0.5mm、平均密度為750±20Kg/m3的成品纖維板材為例進行說明，其中木纖維原料來源于2012年10月份北京森華人造板公司的中纖板生產(chǎn)線上取出的硬雜木混合纖維；膠粘劑選用固含量為100%的脲醛樹脂膠黏劑；施膠量為10%。
[0072]實施例1
[0073]1、板坯鋪裝
[0074]1A)向固含量為100%的脲醛樹脂膠黏劑中加入水，攪拌均勻，制得固含量為62.5%的脲醛樹脂膠黏劑稀釋液，備用；
[0075]1B)采用鼓風式干燥機將木纖維干燥至絕干后，通過噴膠機將脲醛樹脂膠黏劑稀釋液加入到絕干木纖維中，攪拌均勻，施膠量為10% (按樹脂固體含量與絕干纖維計算)，木纖維吸收膠黏劑稀釋液中的水分，制得木纖維混合料，其中木纖維含水率為6% ；
[0076]1C)采用機械式鋪裝機將木纖維混合料鋪裝成纖維板板坯，其中板坯中木纖維的含水率為6%。
[0077]本發(fā)明使用的膠黏劑不限于上述脲醛樹脂，工廠普遍采用的各種普通膠黏劑也都適用。本發(fā)明中的施膠量除了 10%之外，其他如9-12%均適用于本發(fā)明。
[0078]2、增濕處理
[0079]2A)將尿素和碳酸氫鈉加入到水中，溶解、攪拌均勻，制得尿素-碳酸氫鈉堿性溶液，備用，其中，尿素和碳酸氫鈉的總重量與水的重量之比為2:100(即制得的尿素-碳酸氫鈉堿性溶液的質(zhì)量百分比濃度為2%)，尿素與碳酸氫鈉的摩爾之比為1:1 ；
[0080]2B)采用噴霧機對纖維板板坯的上下表面噴灑尿素-碳酸氫鈉堿性溶液，按照每平方米噴灑200g尿素-碳酸氫鈉堿性溶液的量噴灑尿素-碳酸氫鈉堿性溶液，使纖維板板坯的上下表面濕度提高，進行增濕處理，制得增濕板坯；
[0081]噴灑在板坯上下表面的堿性混合溶液除了增加纖維板坯表面的濕度，達到增濕的目的之外，還可以減緩板坯表層膠黏劑的固化速度，降低表層纖維的軟化溫度，提高表層纖維的可塑性。
[0082]3、預(yù)熱處理
[0083]將增濕板坯置于頻率為2450MHz、功率為20KW的微波干燥機中，采用熱電偶傳感器監(jiān)控板坯溫度，對板坯進行微波輻照，加熱板坯，對增濕板坯進行預(yù)熱處理，將增濕板坯的溫度加熱到80°C，制得預(yù)熱板坯；
[0084]通過預(yù)熱處理，可以提高板坯芯層溫度，減少熱壓過程中板坯內(nèi)部溫度梯度，提高板坯芯層密度，增加芯層密度分布均勻區(qū)域的厚度，實現(xiàn)板坯內(nèi)部斷面密度分布的調(diào)節(jié)。
[0085]4、預(yù)壓處理
[0086]采用預(yù)壓機對預(yù)熱板坯進行預(yù)壓處理，將預(yù)熱板坯壓縮至10mm，制得預(yù)壓板坯；預(yù)壓處理的壓力為6.5MPa ;預(yù)壓板坯的厚度是成品板坯厚度的0.83倍；預(yù)壓時間為30s ；
[0087]5、熱壓處理
[0088]5A)將預(yù)壓板坯置于熱壓機中，在溫度為200°C下對預(yù)壓板坯進行第一次熱壓處理，在熱壓20s內(nèi)將預(yù)壓板坯壓縮至10mm，制得第一熱壓板坯，其中第一熱壓板坯的厚度為成品纖維板厚度的0.83倍，第一次熱壓時間為20s，熱壓壓力為5MPa ；
[0089]5B)將第一熱壓板坯在溫度為200°C下進行第二次熱壓處理，第二次熱壓壓力為
0.5MPa，使板坯在5秒鐘內(nèi)反彈至15mm，板坯第二次熱壓后的厚度與成品纖維板厚度之比為1.25:1，制得第二熱壓板坯；
[0090]5C)在200°C下對第二熱壓板坯進行第三次熱壓處理，控制第三次熱壓處理的熱壓壓力為2MPa，使板坯在45s內(nèi)壓縮至12mm，制得第三熱壓板坯，其中第三熱壓板坯的厚度與成品纖維板的厚度之比為1:1 ;
[0091]5D)固化處理
[0092]在保持溫度為200°C，第三熱壓板坯厚度為12mm的情況下，對第三熱壓板坯繼續(xù)進行熱壓，使得板坯沿著厚度方向的中心位置的溫度達到110°C，膠粘劑完全固化，制得固化板坯；其中固化處理過程中的熱壓壓力為2MPa，固化時間為120s ；
[0093]5E)卸壓處理
[0094]在60s內(nèi)將熱壓機的壓力從2MPa降低至OMPa，調(diào)節(jié)水蒸氣的排出速率，
[0095]制得厚度為12mm的纖維板板材，然后將纖維板板材冷卻、砂光、裁邊制成成品纖維板。
[0096]采用該工藝制取的纖維板產(chǎn)品表面平整、光滑、顏色均勻，按GB / T17657 一 1999《人造板及飾面人造板理化性能試驗方法》檢測纖維板理化性能，測定結(jié)果如表I所示。
[0097]采用DA - X斷面密度分析儀(德國格雷康公司)檢測纖維板的密度，測定結(jié)果如圖1所示。
[0098]本發(fā)明方法制備的纖維板為U型斷面密度分布纖維板，即本發(fā)明纖維板無預(yù)固化層，纖維板的斷面密度呈U型分布；本發(fā)明的纖維板表面密度分布及芯層密度高，表面密度高達1051Kg/m3，即本發(fā)明方法制備的纖維板板材的表面密度即是纖維板的最高密度；芯層密度分布均勻，芯層密度最低，達到642Kg/m3，并且芯層密度分布均勻的區(qū)域為4.3mm,因此，本發(fā)明方法制備的纖維板的表面低密度區(qū)得到消除，使得芯層存在密度分布均勻的區(qū)域。
[0099]實施例2
[0100]1、板坯鋪裝
[0101]1A)向固含量為100%的脲醛樹脂膠黏劑中加入水，攪拌均勻，制得固含量為50%的脲醛樹脂膠黏劑稀釋液，備用；
[0102]1B)采用鼓風式干燥機將木纖維干燥至絕干后，通過噴膠機將脲醛樹脂膠黏劑稀釋液加入到絕干木纖維中，攪拌均勻，施膠量為10% (按樹脂固體含量與絕干纖維計算)，木纖維吸收膠黏劑稀釋液中的水分，制得木纖維混合料，其中木纖維含水率為10% ；
[0103]1C)采用機械式鋪裝機將木纖維混合料鋪裝成纖維板板坯，其中板坯中木纖維的含水率為10%。
[0104]2、增濕處理
[0105]2A)將尿素和碳酸氫鈉加入到水中，溶解、攪拌均勻，制得尿素-碳酸氫鈉堿性溶液，備用，其中，尿素和碳酸氫鈉的總重量與水的重量之比為5:100(即制得的尿素-碳酸氫鈉堿性溶液的質(zhì)量百分比濃度為5%)，尿素與碳酸氫鈉的摩爾之比為3:1 ；
[0106]2B)采用噴霧機對纖維板板坯的上下表面噴灑尿素-碳酸氫鈉堿性溶液，按照每平方米噴灑150g尿素-碳酸氫鈉堿性溶液的量噴灑尿素-碳酸氫鈉堿性溶液，使纖維板板坯的上下表面濕度提高，進行增濕處理，制得增濕板坯；
[0107]3、預(yù)熱處理
[0108]將增濕板坯置于頻率為2450MHz、功率為20KW的微波干燥機中，采用熱電偶傳感器監(jiān)控板坯溫度，對板坯進行微波輻照，加熱板坯，對增濕板坯進行預(yù)熱處理，將增濕板坯的溫度加熱到60°C，制得預(yù)熱板坯；
[0109]4、預(yù)壓處理
[0110]采用預(yù)壓機對預(yù)熱板坯進行預(yù)壓處理，將預(yù)熱板坯壓縮至10.8mm,制得預(yù)壓板坯；預(yù)壓處理的壓力為9MPa ;預(yù)壓板坯的厚度是成品板坯厚度的0.9倍；預(yù)壓時間為45s ；
[0111]5、熱壓處理
[0112]5A)將預(yù)壓板坯置于熱壓機中，在溫度為180°C下對預(yù)壓板坯進行第一次熱壓處理，在熱壓1s內(nèi)將預(yù)壓板坯壓縮至12mm，制得第一熱壓板坯，其中第一熱壓板坯的厚度為成品纖維板厚度的I倍，第一次熱壓時間為10s，熱壓壓力為7MPa ；
[0113]5B)將第一熱壓板坯在溫度為180°C下進行第二次熱壓處理，第二次熱壓壓力為IMPa，使板坯在3秒鐘內(nèi)反彈至18mm，板坯第二次熱壓后的厚度與成品纖維板厚度之比為
1.5:1，制得第二熱壓板坯；
[0114]5C)在180°C下對第二熱壓板坯進行第三次熱壓處理，控制第三次熱壓處理的熱壓壓力為3MPa，使板坯在30秒鐘內(nèi)壓縮至12mm，制得第三熱壓板坯，其中第三熱壓板坯的厚度與成品纖維板的厚度之比為1:1 ;
[0115]5D)固化處理
[0116]在保持溫度為180°C，第三熱壓板坯厚度為12mm的情況下，對第三熱壓板坯繼續(xù)進行熱壓，使得板坯沿著厚度方向的中心位置的溫度達到120°C，膠粘劑完全固化，制得固化板坯；其中固化處理過程中的熱壓壓力為3MPa，固化時間為140s ；
[0117]5E)卸壓處理
[0118]在120s內(nèi)將熱壓機的壓力從3MPa降低至OMPa，調(diào)節(jié)水蒸氣的排出速率，制得厚度為12mm的纖維板板材，然后將纖維板板材冷卻、砂光、裁邊制成成品纖維板。
[0119]采用該工藝制取的纖維板產(chǎn)品表面平整、光滑、顏色均勻，按GB / T17657 一 1999《人造板及飾面人造板理化性能試驗方法》檢測纖維板理化性能，測定結(jié)果如表I所示。
[0120]采用DA - X斷面密度分析儀(德國格雷康公司)檢測纖維板的密度，測定結(jié)果如圖2所示。
[0121]本發(fā)明方法制備的纖維板為U型斷面密度分布纖維板，即本發(fā)明纖維板無預(yù)固化層，纖維板的斷面密度呈U型分布；本發(fā)明的纖維板表面密度分布及芯層密度高，表面密度高達1058Kg/m3，即本發(fā)明方法制備的纖維板板材的表面密度即是纖維板的最高密度；芯層密度分布均勻，芯層密度最低，達到592Kg/m3，并且芯層密度分布均勻的區(qū)域為3.2mm，因此，本發(fā)明方法制備的纖維板的表面低密度區(qū)得到消除，使得芯層存在密度分布均勻的區(qū)域。
[0122]實施例3
[0123]1、板坯鋪裝
[0124]1A)向固含量為100%的脲醛樹脂膠黏劑中加入水，攪拌均勻，制得固含量為43.5%的脲醛樹脂膠黏劑稀釋液，備用；
[0125]1B)采用鼓風式干燥機將木纖維干燥至絕干后，通過噴膠機將脲醛樹脂膠黏劑稀釋液加入到絕干木纖維中，攪拌均勻，施膠量為10% (按樹脂固體含量與絕干纖維計算)，木纖維吸收膠黏劑稀釋液中的水分，制得木纖維混合料，其中木纖維含水率為13% ；
[0126]1C)采用機械式鋪裝機將木纖維混合料鋪裝成纖維板板坯，其中板坯中木纖維的含水率為13%。
[0127]2、增濕處理
[0128]2A)將尿素和碳酸氫鈉加入到水中，溶解、攪拌均勻，制得尿素-碳酸氫鈉堿性溶液，備用，其中，尿素和碳酸氫鈉的總重量與水的重量之比為10:100 (即制得的尿素-碳酸氫鈉堿性溶液的質(zhì)量百分比濃度為10%)，尿素與碳酸氫鈉的摩爾之比為2:1 ；
[0129]2B)采用噴霧機對纖維板板坯的上下表面噴灑尿素-碳酸氫鈉堿性溶液，按照每平方米噴灑250g尿素-碳酸氫鈉堿性溶液的量噴灑尿素-碳酸氫鈉堿性溶液，使纖維板板坯的上下表面濕度提高進行增濕處理制得增濕板坯；
[0130]3、預(yù)熱處理
[0131]將增濕板坯置于頻率為2450MHz、功率為20KW的微波干燥機中，采用熱電偶傳感器監(jiān)控板坯溫度，對板坯進行微波輻照，加熱板坯，對增濕板坯進行預(yù)熱處理，將增濕板坯的溫度加熱到40°C，制得預(yù)熱板坯；
[0132]4、預(yù)壓處理
[0133]采用預(yù)壓機對預(yù)熱板坯進行預(yù)壓處理，將預(yù)熱板坯壓縮至12mm，制得預(yù)壓板坯；預(yù)壓處理的壓力為12MPa ;預(yù)壓板坯的厚度是成品板坯厚度的1.0倍；預(yù)壓時間為1s ；
[0134]5、熱壓處理
[0135]5A)將預(yù)壓板坯置于熱壓機中，在溫度為170°C下對預(yù)壓板坯進行第一次熱壓處理，在熱壓5s內(nèi)將預(yù)壓板坯壓縮至18_，制得第一熱壓板坯，其中第一熱壓板坯的厚度為成品纖維板厚度的1.5倍，第一次熱壓時間為5s，熱壓壓力為3MPa ；
[0136]5B)將第一熱壓板坯在溫度為170°C下進行第二次熱壓處理，第二次熱壓壓力為OMPa，使板坯在10秒鐘內(nèi)反彈至24mm，板坯第二次熱壓后的厚度與成品纖維板厚度之比為2:1，制得第二熱壓板坯；
[0137]5C)在170°C下對第二熱壓板坯進行第三次熱壓處理，控制第三次熱壓處理的熱壓壓力為2MPa，使板坯在60秒鐘內(nèi)壓縮至12mm，制得第三熱壓板坯，其中第三熱壓板坯的厚度與成品纖維板的厚度之比為1:1 ;
[0138]5D)固化處理
[0139]在保持溫度為170°C，第三熱壓板坯厚度為12mm的情況下，對第三熱壓板坯繼續(xù)進行熱壓，使得板坯沿著厚度方向的中心位置的溫度達到100°c，膠粘劑完全固化，制得固化板坯；其中固化處理過程中的熱壓壓力為2MPa，固化時間為150s ；
[0140]5E)卸壓處理
[0141]在180s內(nèi)將熱壓機的壓力從2MPa降低至OMPa，調(diào)節(jié)水蒸氣的排出速率，制得厚度為12mm的纖維板板材，然后將纖維板板材冷卻、砂光、裁邊制成成品纖維板。
[0142]采用該工藝制取的纖維板產(chǎn)品表面平整、光滑、顏色均勻，按GB / T17657 一 1999《人造板及飾面人造板理化性能試驗方法》檢測纖維板理化性能，測定結(jié)果如表I所示。
[0143]采用DA - X斷面密度分析儀(德國格雷康公司)檢測纖維板的密度，測定結(jié)果如圖3所示。
[0144]本發(fā)明方法制備的纖維板為U型斷面密度分布纖維板，即本發(fā)明纖維板無預(yù)固化層，纖維板的斷面密度呈U型分布；本發(fā)明的纖維板表面密度分布及芯層密度高，表面密度高達1055Kg/m3，即本發(fā)明方法制備的纖維板板材的表面密度即是纖維板的最高密度；芯層密度分布均勻，芯層密度最低，達到590Kg/m3，并且芯層密度分布均勻的區(qū)域為2.2mm，因此，本發(fā)明方法制備的纖維板的表面低密度區(qū)得到消除，使得芯層存在密度分布均勻的區(qū)域。
[0145]實施例4
[0146]1、板坯鋪裝
[0147]1A)向固含量為100%的脲醛樹脂膠黏劑中加入水，攪拌均勻，制得固含量為66.7%的脲醛樹脂膠黏劑稀釋液，備用；
[0148]1B)采用鼓風式干燥機將木纖維干燥至絕干后，通過噴膠機將脲醛樹脂膠黏劑稀釋液加入到絕干木纖維中，攪拌均勻，施膠量為10% (按樹脂固體含量與絕干纖維計算)，木纖維吸收膠黏劑稀釋液中的水分，制得木纖維混合料，其中木纖維含水率為5% ；
[0149]1C)采用機械式鋪裝機將木纖維混合料鋪裝成纖維板板坯，其中板坯中木纖維的含水率為5%。
[0150]2、增濕處理
[0151]2A)將尿素和碳酸氫鈉加入到水中，溶解、攪拌均勻，制得尿素-碳酸氫鈉堿性溶液，備用，其中，尿素和碳酸氫鈉的總重量與水的重量之比為1:100(即制得的尿素-碳酸氫鈉堿性溶液的質(zhì)量百分比濃度為1%)，尿素與碳酸氫鈉的摩爾之比為1:1 ；
[0152]2B)采用噴霧機對纖維板板坯的上下表面噴灑尿素-碳酸氫鈉堿性溶液，按照每平方米噴灑500g尿素-碳酸氫鈉堿性溶液的量噴灑尿素-碳酸氫鈉堿性溶液，使纖維板板坯的上下表面濕度提高，進行增濕處理，制得增濕板坯；
[0153]3、預(yù)熱處理
[0154]將增濕板坯置于頻率為2450MHz、功率為20KW的微波干燥機中，采用熱電偶傳感器監(jiān)控板坯溫度，對板坯進行微波輻照，加熱板坯，對增濕板坯進行預(yù)熱處理，將增濕板坯的溫度加熱到25°C，制得預(yù)熱板坯；
[0155]4、預(yù)壓處理
[0156]采用預(yù)壓機對預(yù)熱板坯進行預(yù)壓處理，將預(yù)熱板坯壓縮至18mm，制得預(yù)壓板坯；預(yù)壓處理的壓力為IMPa ;預(yù)壓板坯的厚度是成品板坯厚度的1.5倍；預(yù)壓時間為60s ；
[0157]5、熱壓處理
[0158]5A)將預(yù)壓板坯置于熱壓機中，在溫度為220°C下對預(yù)壓板坯進行第一次熱壓處理，在熱壓1s內(nèi)將預(yù)壓板坯壓縮至6mm，制得第一熱壓板坯，其中第一熱壓板坯的厚度為成品纖維板厚度的0.5倍，第一次熱壓時間為10s，熱壓壓力為2MPa ；
[0159]5B)將第一熱壓板坯在溫度為220°C下進行第二次熱壓處理，第二次熱壓壓力為
0.5MPa，使板坯在15秒鐘內(nèi)反彈至13.2mm，板坯第二次熱壓后的厚度與成品纖維板厚度之比為1.1:1，制得第二熱壓板坯；
[0160]5C)在220°C下對第二熱壓板坯進行第三次熱壓處理，控制第三次熱壓處理的熱壓壓力為IMPa，使板坯在45s內(nèi)壓縮至12mm，制得第三熱壓板坯，其中第三熱壓板坯的厚度與成品纖維板的厚度之比為1:1 ;
[0161]5D)固化處理
[0162]在保持溫度為220°C，第三熱壓板坯厚度為12mm的情況下，對第三熱壓板坯繼續(xù)進行熱壓，使得板坯沿著厚度方向的中心位置的溫度達到130°C，膠粘劑完全固化，制得固化板坯；其中固化處理過程中的熱壓壓力為IMPa，固化時間為10s ；
[0163]5E)卸壓處理
[0164]在10s內(nèi)將熱壓機的壓力從1.0MPa降低至OMPa，調(diào)節(jié)水蒸氣的排出速率，制得厚度為12mm的纖維板板材，然后將纖維板板材冷卻、砂光、裁邊制成成品纖維板。
[0165]采用該工藝制取的纖維板產(chǎn)品表面平整、光滑、顏色均勻，按GB / T17657 一 1999《人造板及飾面人造板理化性能試驗方法》檢測纖維板理化性能，測定結(jié)果如表I所示。
[0166]對照例I
[0167]1、板坯鋪裝
[0168]1A)向固含量為100%的脲醛樹脂膠黏劑中加入水，攪拌均勻，制得固含量為62.5%的脲醛樹脂膠黏劑稀釋液，備用；
[0169]1B)采用鼓風式干燥機將木纖維干燥至絕干后，通過噴膠機將脲醛樹脂膠黏劑稀釋液加入到絕干木纖維中，攪拌均勻，施膠量為10% (按樹脂固體含量與絕干纖維計算)，木纖維吸收膠黏劑稀釋液中的水分，制得木纖維混合料，其中木纖維含水率為6% ；
[0170]1C)采用機械式鋪裝機將木纖維混合料鋪裝成纖維板板坯，其中板坯中木纖維的含水率為6%。
[0171]2、增濕處理
[0172]2A)將尿素和碳酸氫鈉加入到水中，溶解、攪拌均勻，制得尿素-碳酸氫鈉堿性溶液，備用，其中，尿素和碳酸氫鈉的總重量與水的重量之比為2:100(即制得的尿素-碳酸氫鈉堿性溶液的質(zhì)量百分比濃度為2%)，尿素與碳酸氫鈉的摩爾之比為1:1 ；
[0173]2B)采用噴霧機對纖維板板坯的上下表面噴灑尿素-碳酸氫鈉堿性溶液，按照每平方米噴灑200g尿素-碳酸氫鈉堿性溶液的量噴灑尿素-碳酸氫鈉堿性溶液，使纖維板板坯的上下表面濕度提高，進行增濕處理，制得增濕板坯；
[0174]3、熱壓處理
[0175]將增濕板坯置于熱壓機中，在溫度為200°C下對增濕板坯進行熱壓處理，其中熱壓時間為360s，熱壓壓力為3MPa，制得厚度為12_的纖維板，纖維板經(jīng)過冷卻、砂光、裁邊后制成成品纖維板。
[0176]制備的成品纖維板產(chǎn)品表面平整、光滑、顏色均勻，按GB / T17657 一 1999《人造板及飾面人造板理化性能試驗方法》檢測纖維板理化性能，測定結(jié)果如表I所示。
[0177]采用DA - X斷面密度分析儀(德國格雷康公司)檢測纖維板的密度，測定結(jié)果如圖4所示。
[0178]對照例I制備的纖維板材無預(yù)固化層，表面密度最高，無芯層密度分布均勻的區(qū)域，芯層密度偏低，斷面密度分布曲線呈“V”型分布；對照例制備的纖維板板材的表面密度最高，達到1150Kg/m3,芯層最低，達到505Kg/m3,纖維板斷面的密度從表層至芯層逐漸降低，無密度均勻分布區(qū)域。
[0179]對照例2
[0180]1、板坯鋪裝
[0181]1A)向固含量為100%的脲醛樹脂膠黏劑中加入水，攪拌均勻，制得固含量為62.5%的脲醛樹脂膠黏劑稀釋液，備用；
[0182]1B)采用鼓風式干燥機將木纖維干燥至絕干后，通過噴膠機將脲醛樹脂膠黏劑稀釋液加入到絕干木纖維中，攪拌均勻，施膠量為10% (按樹脂固體含量與絕干纖維計算)，木纖維吸收膠黏劑稀釋液中的水分，制得木纖維混合料，其中木纖維含水率為6% ；
[0183]1C)采用機械式鋪裝機將木纖維混合料鋪裝成纖維板板坯，其中板坯中木纖維的含水率為6%。
[0184]2、熱壓處理
[0185]將纖維板板坯置于熱壓機中，在溫度為200°C下對板坯進行熱壓處理，其中熱壓時間為360s,熱壓壓力為3MPa,制得厚度為12mm的纖維板,纖維板經(jīng)過冷卻、砂光、裁邊后制成成品纖維板。
[0186]制備的成品纖維板產(chǎn)品表面不平整、粗糙，按GB / T17657 一 1999《人造板及飾面人造板理化性能試驗方法》檢測纖維板理化性能，測定結(jié)果如表I所示。
[0187]表I纖維板理化性能測試結(jié)果
[0188]

I靜曲強度(MPa) I內(nèi)結(jié)合強度(MPa)
實施例12606
實施例22507
實施例3280?5
實施例4270?45
對照例I2202
對照例21807
[0189]由表I的檢測結(jié)果表明:
[0190]本發(fā)明方法制備的纖維板的力學(xué)性能好，均高于國家標準，靜曲強度高達到25MPa以上，內(nèi)結(jié)合強度高達到0.45MPa以上；而對照例I方法制備的纖維板的內(nèi)結(jié)合強度低；對照例2方法制備的纖維板的靜曲強度低，不符合國家標準。
[0191]采用DA - X斷面密度分析儀(德國格雷康公司)檢測纖維板的密度，測定結(jié)果如圖5所示。
[0192]按照對照例2的方法制備的纖維板材存在較厚的預(yù)固化層，表面密度偏低，但芯層密度較高，但是無無芯層密度分布均勻的區(qū)域，板材斷面密度分布呈典型的“M”型分布；板材的最高密度出現(xiàn)在距離板材表面約為1.2mm處，最高密度為920Kg/m3、芯層的最低密度為604Kg/m3 ;傳統(tǒng)熱壓處理制備的纖維板未能消除預(yù)固化層，表面最高密度偏低，芯層最低密度偏高，整體斷面密度分布不合理。
[0193]從纖維板斷面密度分布圖可以看出本發(fā)明方法制備的纖維板無預(yù)固化層、芯層密度分布均勻、表面密度分布及芯層密度都比按照傳統(tǒng)熱壓工藝制取的板材有較大的程度的提高，不僅消除了預(yù)固化層，減少了板材后期砂光處理余量l_2mm，而且在制備相同平均密度的纖維板板材時，板材的表層、芯層密度提高10%以上，并且板材的性能得到提高，靜曲強度、內(nèi)結(jié)合強度高，提高了強重比，具有優(yōu)化斷面密度分布和提高力學(xué)性能的作用。
【權(quán)利要求】
1.一種控制纖維板斷面密度分布的方法，包括如下順序進行的步驟: 1)板坯鋪裝 將干燥的木纖維與膠粘劑混合均勻后鋪裝成纖維板坯； 2)增濕處理 向纖維板坯的上下表面噴灑堿性溶液，進行增濕處理，制得增濕板坯； 3)預(yù)熱處理 對增濕板坯進行微波輻射加熱，進行預(yù)熱處理，制得預(yù)熱板坯； 4)預(yù)壓處理 對預(yù)熱板坯進行預(yù)壓處理，制成預(yù)壓板坯； 5)熱壓處理 將預(yù)壓板坯置于熱壓機內(nèi)，進行熱壓處理，即得。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，步驟I)所述的纖維板坯中木纖維的含水率為5 - 13%。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，步驟2)所述堿性溶液為氯化銨、尿素、碳酸氫鈉、氫氧化鈉溶液中的一種或多種。
4.如權(quán)利要求1所述方法，其特征是，步驟3)將所述板坯加熱至板坯溫度達到25 - 80。。。
5.如權(quán)利要求1所述方法，其特征是，步驟4)所述預(yù)壓處理的壓力為1- 12MPa。
6.如權(quán)利要求1所述方法，其特征是，步驟5)中所述熱壓處理的熱壓溫度為170?220。。。
7.如權(quán)利要求1所述方法，其特征是，步驟5)中所述熱壓處理包括如下順序進行的步驟: 5A)在熱壓機上對預(yù)壓板坯進行第一次熱壓處理，制得第一熱壓板坯，其中，第一次熱壓處理的壓力為2-7MPa ； 5B)對第一熱壓板坯進行第二次熱壓處理，制得第二熱壓板坯，其中，第二次熱壓處理的壓力為O -1MPa ； 5C)對第二熱壓板坯進行第三次熱壓處理，將第二熱壓板坯壓縮至成品纖維板的厚度I倍，制得第三熱壓板坯； 5D)在保持第三熱壓板坯厚度的情況下，繼續(xù)熱壓處理第三熱壓板坯，使得板坯膠粘劑完全固化，制得固化板坯； 5E )卸除熱壓機壓力，取出固化板坯。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征是，步驟5A)中將所述預(yù)壓板坯壓縮至成品纖維板厚度的0.5-1.5倍。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征是，步驟5B)將所述第一熱壓板坯壓縮至成品纖維板厚度的1- 2倍。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征是，步驟5E)中所述卸除壓力的時間為60-180s。
【文檔編號】B27N3/04GK104210009SQ201310221265
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月5日
【發(fā)明者】張揚, 于志明, 羅立絲 申請人:北京林業(yè)大學(xué)