中密度纤维板 (简称 MDF)是指以木材纤维或其它植物纤维为原料 ,施加脲醛树脂或其它适用的胶粘剂 ,制成密度在 0 .50～ 0 .88g/ cm3的一类板材。热压是 MDF生产中一道重要工序 ,对产品质量和产量起着决定性的作用。热压工艺是指通过合理地安排热压时的温度、压力和时间关系等 ,使板坯经过热压胶合成板 ,并达到预期的物理力学性能指标。研究热压工艺的控制对 MDF产品性能有着重要的现实意义。
1 传统热压工艺与连续平压工艺的比较多层压机生产 MDF的历史比连续平压生产MDF长。多层压机热压过程通常将热压过程分为三个阶段 :(1 )快速闭合阶段 ;(2 )保压阶段 ;(3 )卸压阶段 ,其基本热压曲线如图 1。
多层压机的热压方式是间歇式 ,当板坯由装板机装进热压机后 ,板坯是在“受热不受压”的状态下停留短暂时间 ,板坯上下两表面 ,尤其是下表面容易产生预固化层 ,所以要求压机闭合速度快 ,但速度过快容易在板坯表面形成气流 ,破坏板坯的表面结构。而连续压机是先由上下一对钢带夹持板坯并连续通过压机 ,板坯在通过压机时 ,受不同压力和不同温度的共同作用 ,使板坯被压制成具有一定强度和厚度的板材 ,不存在板坯“受热不受压”的工艺状态 ,减少了板材表面预固化层的厚度 ,尤其是生产薄板时 ,产品表面可无需砂光 ,降低了消耗。此外 ,连续压机采用了较先进的分段温度控制法 ,压机的各个框架开档可单独进行调整 ,改善了板材的断面密度分布 ,可生产出各种类型的 MDF产品 ,满足客户对板材断面密度分布的不同要求 ,且产品质量高。连续平压法生产 MDF的热压曲线如图 2所示。
图 2 连续平压法生产 MDF的热压曲线
Fig. 2 MDF pressing technological curve in conti- press
2 连续平压法生产 MDF的热压工艺控制
2 .1 压机开档
压机开档指压机上下两条钢带之间的间隙 ,该间隙在压机长度方向的不同位置可进行单独调整 ,从而实现最佳工艺 ,多层压机在热压过程中 ,压板的间隙可分为闭合、定厚、张开三个阶段 ,而连续平压法压机的开档虽也同样可分为三个阶段 (见图 2 ),但与多层压机有着明显的不同。(1 )快速闭合段 ,压机开档迅速减小 ,将板坯快速压缩至一定的厚度。开档变化的缓急程度以不破坏预压后板坯结构为准 ,其开档通常比制品出压机时所规定的厚度小 1～ 3 mm,目的是尽可能地将板坯内的空气挤出 ,提高芯层密度。(2 )张开段 ,板坯在第一阶段快速闭合时 ,受一定温度、压力的联合作用 ,板坯内产生大量的饱和水蒸气 ,这些蒸汽一部分往芯层迁移 ,另一部分从板坯边部逸出 ,水蒸气在迁移过程中带有一定的热量 ,为了不让板坯内的蒸汽过分淤集 ,将此段开档缓慢张开 ,让蒸汽能顺利地从边部逸出 ,这对改善板的内在性能有着重要的作用。通常此阶段开档比制品厚度略大 2～ 5mm,生产薄板时 ,取小值 ;生产厚板时 ,则取大值 ,其张开位置的迟早对板材的性能也有着重要的影响。生产厚板时 ,一般应尽早打开 ,且开档较大 ,生产薄板时 ,因其水蒸气量不多 ,则可缓慢张开 ,有时只作轻微张开。(3 )定厚卸压段 ,板坯经过闭合、张开段后 ,其厚度与控制要求有较大的出入 ,故需对其厚度进行调整。另外板坯热压完成后 ,在出压机之前 ,其内部仍有部分蒸汽 ,在压机出口处 1～ 2个框架开档逐渐增大 ,让板内的蒸汽能在出压机前顺利逸出 ,以防分层、鼓泡。压机定厚段开档通常略小于制品厚度 ,以便板材出压机后 ,靠微弱的反弹力使其厚度达到规定要求。不同区域的开档大小 ,对制品的内在质量及其断面密度分布
起着至关重要的作用。
2 .2 热压压力
连续平压机的压力是由压板下的液压油缸提供的 ,油缸的行程是以钢带间隙为依据 ,由精度极高的计量轴控制 ,保证钢带具有预定的间隙。油缸施加的作用力是依据板坯的反弹力来确定 ,必须保证把板坯压榨至一定的厚度。由于压机开档的设置分为三个区域 ,所以热压压力也跟随着压机开档按三个区域分布。(1 )高压区 ,在快速闭合段 ,由于压机开档陡然变小 ,预压后的板坯进入这个阶段 ,纤维之间的反弹力很大 ,所以需要很大的外力去克服。压力大小还与压机开档、制品密度、原材料及板坯含水率等有着密切联系 ,通常为 1 .5～ 3 .5N/ mm2 。(2 )低压区 ,在张开段。因板坯经过快速闭合 ,在高温、高压的联合作用下 ,纤维迅速发生了塑性变化。进入张开段 ,板坯密度变小 ,板坯孔隙度上升 ,纤维间反弹力也变小 ,所以只需较低的压力来克服纤维之间的反弹力 ,也是便于蒸汽能顺利排出 ,改善板材的内在性能 ,此阶段压力通常在 1 .0 N/ mm2 以下。(3 )中压区 ,经过张开段后 ,板坯进入定厚段 ,板坯的厚度将由原来大于成品的厚度向成品厚度靠拢 ,所以此时需要一定的外部压力克服张开段造成的板坯膨胀。另外 ,由于板坯在热作用下 ,纤维已产生很大塑化 ,所以需要的外力不大 ,通常控制在 1 .5N/ mm2 以下 ,在靠近压机出口处 ,压力逐渐缩小至零。
2 .3 热压温度
MDF性能与热压温度关系密切。热压温度的升高 ,增强了纤维化学组分的降解
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