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热压影响
主要热压工艺因素对板材性能的影响
1板坯含水率
(1)板坯中水分的作用
l增加纤维的可塑性和导热性;
l参与纤维素和半纤维素的水解反应;
l促使木素树脂化和降低熔点
(2)板坯含水率对板材性能的影响
l适当的板坯含水率,对板的质量有保证作用。
l含水率过高,热压过程中产生的大量水蒸汽很难排除,造成纤维的强烈水解,有机酸类分解物增多,引起板面污染和鼓泡等缺陷。
l含水率过低,纤维塑性差,压缩困难。
图5-10板坯含水率对制品密度的影响
含水率:
1、表、芯层10%
2、表层12%、芯层8%,平均10%
3、表层14%,芯层7%,平均10%
表芯层的含水率差异大,制品厚度方向上的密度梯度也大。
原因:
含水率高,纤维易软化,可塑性强,特别在加温加压的条件下,使纤维的弹性变形过渡到塑性变形而被压实,表层密度增大,芯层由于含水率低,温度低,压缩阻力大,而不易压实,使密度减小。
(3)板坯含水率控制范围
l多层热压工艺MC=10%
l连续热压工艺MC=5%
l表芯层板坯含水率2%
2热压温度
(1)温度对板材力学性能的影响
表5-2热压温度与板性的关系
板性能
热压温度
密度
(g/cm3)
MOR
(MPa)
IB
(MPa)
吸水率
(%)
TS
(%)
140℃
0.74
29.2
0.43
29.2
18.0
160℃
0.72
32.3
0.64
18
15.3
170℃
0.72
31.8
0.85
17.8
8.2
185℃
0.73
30.0
1.02
12.4
9.3
l现象:
温度从140增加到170,MOR、IB有所增加,吸水率、TS有所下降
温度达到185,MOR、IB有所下降,吸水率、TS有所增加
l原因:
热压温度升高,使板坯表芯层温度梯度加大,热传导加快,芯层温度快速上升,胶料能较好流动和均匀分布于纤维之间,从而得到充分固化。
温度升高,增强了纤维化学组分的降解,从而提高了纤维的活性,有利于纤维之间的结合。
但温度过高,可能导致胶粘剂的降解和脆化,而影响胶合性能。
(2)温度控制范围
UF160~180(200~220)
PF185~195
温度的选择取决于原料树种、板坯含水率、胶粘剂性能、板坯厚度、加热方式、加热时间、压力大小等。
3热压压力
热压压力是指热压过程中的最大压力。
(1)热压压力对板材性能的影响
表5-3热压压力对板性的影响
板性能
压力(Mpa)
密度
(g/cm3)
MOR
(MPa)
IB
(MPa)
吸水率
(%)
TS
(%)
3.5
0.74
28.7
0.67
21.4
8.6
4.5
0.73
29.4
0.70
20.1
8.2
5.5
0.74
31.3
0.74
19.2
8.5
l现象:
最高压力从3.5升至5.5,产品的各项力学性能有所改善,但提高幅度不大。
l原因:
当热压压力克服了反弹力,热压板已接触厚度规后,再加大压力,只是使厚度规受力,对板坯则无大影响。
l压力控制:
以热压板接触厚度规为宜。
一般为2.5~3.5MPa.
2.热压压力曲线的选择
薄板、板坯含水率低者(MC<5%),取一段热压曲线
厚板、板坯含水率高者,取二段或三段热压曲线。
图几种不同热压曲线比较
1、厚度3mm(温度230℃)
2、厚度6mm(温度230℃)
一段压力曲线:
需要板坯含水率稳定在5%以下。
二段压力曲线:
板坯含水率大于5%以上采用。
其中高压段仅使板坯结构紧密和排除空气,故时间不宜太长。
低压段使水分蒸发汽化,胶粘剂固化,纤维之间各种结合力的形成。
(2)闭合速度和升压速度
闭合速度:
压机压板从张开到完全闭合的速度
升压速度:
压机压板闭合后,压力从0升到额定压力的速度。
观察图5-11、5-12、5-13、表5-6
序号预压压力(Mpa)压力(Mpa)闭合时间(s)
30.421.7128
70.423.432
110.425.810
150.4210.52
21未预压10.5128
热压温度:
11682121
l闭合速度和升压速度慢,导致表面预固化层增厚,严重时表面起毛
l闭合速度快、升压速度慢,将使板材厚度方向上的密度分布越均匀。
l闭合速度和升压速度的控制:
为了保证板坯内的胶粘剂不致提前固化,闭合速度应尽可能快,但应以板坯内空气的排出速度为限。
一般<10s。
升压速度控制在15~30s内,不可过快,以防止板坯内的气体来不及排出而形成高压气体问破板坯。
(3)高压与低压的压力
采用两段热压曲线,高压段仅使板坯结构紧密和排除空气,水分蒸发汽化、胶粘剂固化以及纤维间各种结合力的形成,主要在低压段完成。
过高的压力会使板材的密度梯度加大。
对于低压段压力过高会造成水蒸汽排除困难,易出现水迹、鼓泡等缺陷。
压力过低,由于导热效率过低,要延长热压时间,一般取1.5~2.0MPA。
(4)卸压速度
卸压时间一般不应少于10S(3MM薄板)。
4热压时间
(1)热压时间的确定
接触加热:
20~30S/mm
高频加热:
1/3~1/2
喷蒸加热:
1/5~1/10
(2)热压时间的分配
二段热压曲线时间分配:
lT1段:
排除板坯内的空气,使板坯压密实(图5-9)
T1段时间过长,由于胶液的固化,板坯表面形成硬壳,不得于导热和汽化,产品往往产生鼓泡。
T1段时间过短,板坯压缩不足,在T2段时厚度有较大的反弹,影响产品质量。
T1段应以板坯的压缩状态、板坯厚度和热压温度等因素来决定
lT2段:
水分蒸发汽化、胶粘剂固化以及纤维间各种结合力的形成
T2段时间过长,树脂过固化,产品变脆,降低了质量。
T2段时间过短,干燥不充分,树脂没有完全固化,影响产品的力学性能。
T2段时间应以树脂固化为准。
l在一定范围内,热压时间越长,产品的物理力学性能越好。
lT1段控制在3~4min为宜。
从图5-1可知,板坯芯层温度升至105~110约需1.5~2.0min,再延长1~2min,待胶初步固化,结束热压第一阶段,此时产品质量最好。
表5-5热压时间对板性的影响
热压时间
板性能
热压时间(min)
时间分配(min)
密度
(g/cm3)
MOR
(Mpa)
IB
(Mpa)
吸水率
(%)
TS
(%)
6
2~4
0.71
25.1
0.52
27.7
14.0
3~3
0.72
29.6
0.54
24.9
13.8
4~2
0.71
27.8
0.49
26.4
13.5
8
2~6
0.73
31.9
0.68
18.4
9.6
3~5
0.72
34.6
0.68
17.5
9.2
4~4
0.71
36.2
0.72
14.8
8.6
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