人造板歷史淵源
公元前1世紀(jì)初,羅馬人已熟知單板制造技術(shù)與膠合板制造原理。
1812年法國人發(fā)明了單板鋸切機(jī)。
1834年,法國又頒布了刨切機(jī)。
1844年以后,經(jīng)過改進(jìn)的旋切機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中正式使用。此后旋切機(jī)不斷改進(jìn),促進(jìn)了膠合板工業(yè)的發(fā)展, 19世紀(jì)中葉,德國首先建立了膠合板廠。
1887年德國用鋸屑加血膠制成板材,是為刨花板之始。
1889年德國用木工刨花制成刨花板獲得個(gè)。20世紀(jì)初合成樹脂膠粘劑的出現(xiàn),為刨花板工業(yè)生產(chǎn)準(zhǔn)備了條件。
1898年英國首先在圓網(wǎng)造紙機(jī)上制造成半硬質(zhì)纖維板。
1914年美國用磨木漿下腳料生產(chǎn)絕緣板,并建成絕緣纖維板工廠。
1916年,干法成型工藝在奧地利出現(xiàn)。
1924年美國創(chuàng)造了馬松奈脫法(爆破法)纖維分離技術(shù),1928年已能生產(chǎn)出高質(zhì)量的硬質(zhì)纖維板。
1931年瑞典發(fā)明阿斯普倫德法,次年在瑞典建立了個(gè)用此法生產(chǎn)的硬質(zhì)纖維板廠,至此纖維板制造工業(yè)就脫離了造紙業(yè)而成為獨(dú)立的工業(yè)門類。
1935年法國用廢單板制成長條刨花,在鋪裝成型中使各層刨花垂直相交排列組成板坯,是刨花板中定向技術(shù)的先導(dǎo)1937年瑞士提出三層刨花結(jié)構(gòu)的制造工藝。
1941年在德國建立了個(gè)裝備齊全的刨花板工廠,就使刨花板工業(yè)完成了它的技術(shù)準(zhǔn)備階段。
1943年美國研究干法和半干法制造工藝獲得成功,50年代初,在美國、聯(lián)邦德國、捷克斯洛伐克和奧地利分別建廠,用上述兩法生產(chǎn)硬質(zhì)纖維板。
40年代末,隨著英國和德國分別研究出刨花板連續(xù)生產(chǎn)的巴德列夫法和奧卡爾法,并制成相應(yīng)的成套連續(xù)式生產(chǎn)設(shè)備,刨花板生產(chǎn)遂進(jìn)入工業(yè)體系。
纖維板
60年代初,以干法生產(chǎn)工藝為基礎(chǔ)制成中密度纖維板,1966年美國建成個(gè)中密度纖維板廠。
人造板 種類劃分
人造板的新品種日益增多,其分類方法也隨之不斷變化。常用的分類方法有下述幾種:
人造板樹木種類
根據(jù)生產(chǎn)采用樹種不同,可分為針葉材膠合板、闊葉材膠合板等;
人造板用途性質(zhì)
根據(jù)用途性質(zhì)不同,可分為室外用膠合板、室內(nèi)用膠合板、結(jié)構(gòu)用膠合板、裝飾用膠合板等;
人造板成型工藝
根據(jù)成型工藝不同,可分為濕法、干法、半干法纖維板;
人造板加壓方式
根據(jù)加壓方式不同,可分為平壓、擠壓、輥壓刨花板等;
人造板產(chǎn)品密度
根據(jù)產(chǎn)品密度不同,可分為低密度、中密度、高密度刨花板;軟質(zhì)、中密度、高密度(硬質(zhì))纖維板等;
人造板膠合材料
根據(jù)采用的膠合材料不同,可分為有有機(jī)膠合人造板、無機(jī)膠合人造板等。
人造板性質(zhì)特點(diǎn)
1、幅面大,結(jié)構(gòu)性好,施工方便;
2、膨脹收縮率低,尺寸穩(wěn)定,材質(zhì)較鋸材均勻,不易變形開裂;
3、作為人造板原料的單板及各種碎料易于浸漬,因而可作各種功能性處理(如阻燃、防腐、抗縮、耐磨等);
4、范圍較寬的厚度級(jí)及密度級(jí)適用性強(qiáng);
5、彎曲成型性能好。
人造板生產(chǎn)方法
1、膠合板由蒸煮軟化的原木,旋切成大張薄片,然后將各張木纖維方向相互垂直放置,用耐水性好的合成樹脂膠粘結(jié),再經(jīng)加壓、干燥、鋸邊、表面修整而成的板材。其層數(shù)成奇數(shù),一般為3-13層,分別稱三合板、五合板等。用來制作膠合板的樹種有椴木、樺木、水曲柳、櫸木、色木、柳桉木等。
2、纖維板是將樹皮、刨花、樹枝等廢料經(jīng)破碎、浸泡、研磨成木漿,再經(jīng)加壓成型、干燥處理而制成的板材。因成型時(shí)溫度和壓力不同,可以分為硬質(zhì)、半硬質(zhì)、軟質(zhì)三種。
3、刨花板是利用施加或未施加膠料的木刨花或木纖維料壓制成的板材。刨花板密度小、材質(zhì)均勻,但易吸濕、強(qiáng)度低。
4、細(xì)木工板利用木材加工過程中產(chǎn)生的邊角廢料,經(jīng)整形、刨光施膠、拼接、貼面而成的一種人造板材。板芯一般采用充分干燥的短小木條,板面采用單層薄木或膠合板。細(xì)木工板不僅是一種綜合利用木材的有效措施,而且得到的板材構(gòu)造均勻、尺寸穩(wěn)定、幅面較大、厚度較大。除作表面裝飾外,亦可兼做構(gòu)造材料。
5、其他關(guān)于人造板制作:人造板所用原料,除膠合板需用原木外,大部分來自采伐和加工剩余物,以及小徑材(直徑在8厘米以下)。經(jīng)破碎或削片、再碎后制成的片狀、條狀、針狀、粒狀材料可用于刨花板制造。木片經(jīng)纖維分離后用于纖維板制造。這樣可使木材利用率較傳統(tǒng)利用方式提高20~25%。70年代開始注意利用樹皮、木屑作人造板原料,但樹皮只能用在刨花板中層,用量不能超過8%,否則會(huì)降低產(chǎn)品強(qiáng)度。此外,非木質(zhì)材料也日益受到重視,除蔗渣、麻稈、等在人造板生產(chǎn)中早已被利用外,已擴(kuò)大到多種植物莖稈及種子殼皮。
人造板制作工藝
切削加工
原材料處理和產(chǎn)品最終加工,都要應(yīng)用切削工藝,如單板的旋切、刨切,木片、刨花的切削,纖維的研磨分離,以及最終加工中的鋸截、砂磨等。將木材切削成不同形狀的單元,按一定方式重新組合為各種板材,可以改善木材的某些性質(zhì),如各向異性、不均質(zhì)性、濕脹及干縮性等。大單元組成的板材力學(xué)強(qiáng)度較高,小單元組成的板材均質(zhì)性較好。精確控制旋切單板的厚度誤差,可提高出材率2~3%。切削出的刨花形態(tài)影響刨花板的全部物理力學(xué)性能;纖維形態(tài)對(duì)纖維板的強(qiáng)度同樣有密切關(guān)系。板材最終的鋸切、磨削等也影響產(chǎn)品的規(guī)格質(zhì)量。
干燥
包括單板干燥、刨花干燥、干法纖維板工藝中的纖維干燥,及濕法纖維板的熱處理。干燥的工藝和過程控制與成材干燥有所不同。成材干燥的過程控制是以干燥介質(zhì)的相對(duì)濕度為準(zhǔn),必須注意防止干燥應(yīng)力的產(chǎn)生;而人造板所用片狀、粒狀材料的干燥則是在相對(duì)高溫、高速和連續(xù)化條件下進(jìn)行的,加熱階段終了立即轉(zhuǎn)入減速干燥階段。單板及刨花等材料薄,表面積大,干燥應(yīng)力的影響甚小或者不存在。加之在切削過程中木材組織發(fā)生不同程度的松弛,水分?jǐn)U散阻力小,木材內(nèi)部水分?jǐn)U散規(guī)律對(duì)單板、刨花等就失去意義。
干燥的熱源,大都是用蒸氣或燃燒氣體。紅外線干燥能量消耗太大,每蒸發(fā)1千克水需要5500~18000千焦;而蒸氣干燥僅需4200~5000千焦。高頻干燥優(yōu)點(diǎn)是被干物料含水率高時(shí)的干燥速度快、終含水率均勻,但干燥成本過高。若與蒸氣聯(lián)合使用實(shí)現(xiàn)復(fù)式加熱則有利的。真空干燥不僅費(fèi)用大,生產(chǎn)效率也低。當(dāng)以蒸氣為熱源時(shí),每蒸發(fā)1千克水分,單板干燥需1.75~2千克蒸氣,刨花干燥需1.8千克左右的蒸氣,軟質(zhì)纖維板坯干燥需1.6~1.8千克蒸氣。
施膠
包括單板涂膠、刨花及纖維施膠。單板涂膠在歐洲仍沿用傳統(tǒng)的滾筒涂膠,美國自70年代起許多膠合板廠已改用淋膠。中國膠合板廠也用滾筒涂膠。淋膠方法適宜于整張化中板和自動(dòng)化組坯的工藝過程。刨花及纖維施膠主要用噴膠方法。
7 0年代末期,歐美一些國家研究無膠膠合技術(shù),較有進(jìn)展的是使木質(zhì)素分子活化,在一定條件下利用木質(zhì)素膠合;或者利用木材或其他材料中的半纖維素,經(jīng)處理使之轉(zhuǎn)化為膠結(jié)物質(zhì)進(jìn)行膠合。80年代初,加拿大成功地利用蒸渣制成了無膠刨花板。中國的研究院和大學(xué)也都在進(jìn)行無膠膠合技術(shù)的研究,已取得初步成果。
成型和加壓
膠合板的組坯,刨花板纖維板的板坯成型和加壓都屬于人造板制造的成型工藝。木材學(xué)對(duì)木材構(gòu)造的研究揭示了木纖維在天然木材中的排列方式有層次性和方向性,因而能承受自然界對(duì)木材所施加的一定限度的外力。人造板制造工藝的演變,無疑受到這一認(rèn)識(shí)的影響:刨花板、纖維板板坯層次由單層改變?yōu)?層及多層結(jié)構(gòu);板坯中刨花及纖維的排列也由隨機(jī)型趨向于定向型;而膠合板的相鄰層纖維方向互相垂直排列則改善了木材在自然生長條件下形成的各向異性缺點(diǎn),提高了尺寸穩(wěn)定性。
加壓分預(yù)壓及熱壓。使用無墊板系統(tǒng)時(shí)必需使板坯經(jīng)過預(yù)壓。它使板坯在推進(jìn)熱壓機(jī)時(shí)不致?lián)p壞。熱壓工序是決定企業(yè)生產(chǎn)能力和產(chǎn)量的關(guān)鍵工序,人造板工業(yè)中常用的熱壓設(shè)備主要是多層熱壓機(jī),此外,單層大幅面熱壓機(jī)和連續(xù)熱壓機(jī)也逐漸被采用。刨花板工廠多用單層熱壓機(jī),中密度纖維板制造中使用單層壓機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)高頻和蒸氣聯(lián)合使用的復(fù)式加熱,有利于縮短加壓周期和改善產(chǎn)品斷面密度的均勻性。
最終加工
板材從熱壓機(jī)卸出后,經(jīng)過冷卻和含水率平衡階段,即進(jìn)行鋸邊、砂光,硬質(zhì)纖維板需經(jīng)熱處理及調(diào)濕處理。過去板材鋸邊都是冷態(tài)鋸切,也用熱態(tài)鋸切法,但決不能采用熱態(tài)砂光方法,熱砂會(huì)損壞成品表面質(zhì)量。根據(jù)使用要求,有些板材還需進(jìn)行浸漬、油漆、復(fù)面、封邊等特殊處理。
人造板行業(yè)發(fā)展
隨著建筑裝飾和家具業(yè)的快速發(fā)展,國內(nèi)木材需求量急劇增長,木材供應(yīng)的缺口越來越突出。發(fā)展人造板工業(yè)有利于緩解中國木材供需矛盾,是節(jié)約木材資源的重要途徑。
2006年全年中國規(guī)模以上人造板加工行業(yè)實(shí)現(xiàn)累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值154,571,924千元,比2005年同期增長32.49%,全年實(shí)現(xiàn)累計(jì)產(chǎn)品銷售收入147,444,650千元,比2005年同期增長32.10%,全年實(shí)現(xiàn)累計(jì)利潤總額7,039,148千元,比2005年同期增長38.84%。
2007年全年中國規(guī)模以上人造板加工行業(yè)實(shí)現(xiàn)累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值221,905,431千元,比2006年同期增長41.72%,2008年1-10月中國規(guī)模以上人造板加工行業(yè)實(shí)現(xiàn)累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值240,548,404千元,比2007年同期增長34.17%。
人造板行業(yè)在發(fā)展的同時(shí)也存在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理,產(chǎn)品技術(shù)含量較低;企業(yè)管理水平低,產(chǎn)品合格率較低;資源短缺,產(chǎn)業(yè)集中度低等問題。為此,發(fā)展人造板行業(yè)要根據(jù)行業(yè)的實(shí)際情況實(shí)施提高產(chǎn)品技術(shù)含量;擴(kuò)大規(guī)模生產(chǎn);規(guī)范化經(jīng)營管理等措施,提高中國人造板行業(yè)的整體水平。
2007年行業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)會(huì)更趨向合理,產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)穩(wěn)步提高,劣質(zhì)產(chǎn)品逐漸退出市場(chǎng),產(chǎn)品價(jià)格會(huì)更趨向理性。再加上中國人造板產(chǎn)品的國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在過去的一、二年中大都進(jìn)行了修訂,水平有新的提高,使我們的產(chǎn)品質(zhì)量更加接近世界水平,指標(biāo)更為合理。隨著人們生活水平的提高,人造板在社會(huì)發(fā)展中的地位越來越重要,未來人造板有著巨大的市場(chǎng)發(fā)展空間。
人造板產(chǎn)品選購
1、甲醛釋放量是人造板中較為重要的指標(biāo),消費(fèi)者選購人造板時(shí),應(yīng)盡量選擇刺激性氣味較小,甲醛釋放量較低的板材。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定板材甲醛釋放量分為兩個(gè)等級(jí):E1級(jí)可直接用于室內(nèi);E2級(jí)必須經(jīng)過飾面處理后方可用于室內(nèi)。所以消費(fèi)者有選購時(shí)應(yīng)注意廠家所明示的甲醛釋放量等級(jí)。
2、好的人造板其外觀表面應(yīng)光滑平整、表面無鼓泡分層,板面厚度均勻,無明顯翹曲現(xiàn)象,板邊的四周無缺損。
3、正規(guī)的生產(chǎn)企業(yè),在板上都會(huì)標(biāo)明廠名、廠址、產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)號(hào)、產(chǎn)品的等級(jí)和甲醛釋放量的等級(jí)等標(biāo)識(shí),消費(fèi)者應(yīng)盡量到信譽(yù)較好的建材超市去購買[1] 。
人造板研究成果
2022年6月26日,中國林學(xué)會(huì)發(fā)布了“十三五”期間林草科技進(jìn)展。其中,人造板產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型升級(jí)技術(shù)加快推進(jìn)。突破植物纖維承載單元力學(xué)體系構(gòu)建與秸稈資源材料化利用、無醛植物蛋白膠黏劑制備與綠色人造板生產(chǎn)、人造板有害揮發(fā)物分級(jí)與承載評(píng)價(jià)等重大關(guān)鍵技術(shù)及核心裝備,在20多個(gè)省市建成無醛人造板、秸稈刨花板、超薄纖維板等多條規(guī)模化生產(chǎn)線,實(shí)現(xiàn)了綠色功能性人造板的高效低碳節(jié)能制造,對(duì)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)和保障我國木材安全具有重大意義。[2]