曆史淵源
基礎
它的發明,可以上溯到公元前3000年。公元前1世紀初,羅馬人已熟知單闆制造技術與膠合闆制造原理。
1812年法國人發明了單闆鋸切機;
1834年,法國又頒布了刨切機專利。
1844年以後,經過改進的旋切機在工業生産中正式使用。此後旋切機不斷改進,促進了膠合闆工業的發展,19世紀中葉,德國首先建立了膠合闆廠。
近代技術
1898年英國首先在圓網造紙機上制造成半硬質纖維闆。
1914年美國用磨木漿下腳料生産絕緣闆,并建成絕緣纖維闆工廠。
1916年,幹法成型工藝首次在奧地利出現。
1924年美國創造了馬松奈脫法(爆破法)纖維分離技術,1928年已能生産出高質量的硬質纖維闆。
1931年瑞典發明阿斯普倫德法,次年在瑞典建立了第一個用此法生産的硬質纖維闆廠,至此纖維闆制造工業就脫離了造紙業而成為獨立的工業門類。
1943年美國研究幹法和半幹法制造工藝獲得成功,50年代初,在美國、聯邦德國、捷克斯洛伐克和奧地利分别建廠,用上述兩法生産硬質纖維闆。
60年代初,以幹法生産工藝為基礎制成中密度纖維闆,1966年美國建成第一個中密度纖維闆廠。
發展曆史
1887年德國用鋸屑加血膠制成闆材,是為刨花闆之始。
1889年德國用木工刨花制成刨花闆獲得第一個專利。20世紀初合成樹脂膠粘劑的出現,為刨花闆工業生産準備了條件。
1935年法國用廢單闆制成長條刨花,在鋪裝成型中使各層刨花垂直相交排列組成闆坯,是刨花闆中定向技術的先導1937年瑞士提出三層刨花結構的制造工藝。
1941年在德國建立了第一個裝備齊全的刨花闆工廠,就使刨花闆工業完成了它的技術準備階段。
40年代末,随着英國和德國分别研究出刨花闆連續生産的巴德列夫法和奧卡爾法,并制成相應的成套連續式生産設備,刨花闆生産遂進入工業體系。
分類
人造闆的新品種日益增多,其分類方法也随之不斷變化。常用的分類方法有下述幾種:
1)、按所用樹種分
有針葉材膠合闆、闊葉材膠合闆等;
2)、按用途性質分
有室外用膠合闆、室内用膠合闆、結構用膠合闆、裝飾用膠合闆等;
3)、按成型工藝分
有濕法、幹法、半幹法纖維闆;
4)、按加壓方式分
有平壓、擠壓、輥壓刨花闆等;
5)、按産品密度分
有低密度、中密度、高密度刨花闆;軟質、中密度纖維闆、高密度(硬質)纖維闆等;
6)、按膠合材料分
有有機膠合人造闆、無機膠合人造闆等。
特點
與鋸材相比,人造闆的優點是:幅面大,結構性好,施工方便;膨脹收縮率低,尺寸穩定,材質較鋸材均勻,不易變形開裂;作為人造闆原料的單闆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);範圍較寬的厚度級及密度級适用性強;彎曲成型性能比鋸材好。人造闆的缺點是膠層會老化,長期承載能力差,使用期限比鋸材短得多,抗彎和抗拉強度均次于鋸材。但終因木材日缺,人造闆被用來代替鋸材的許多傳統用途,其産量也迅速增加。西歐國家鋸材與人造闆産量之比已從1950年的20:1下降到1983年的 2.1:1;中國的二者之比,也從1950年的34:1降到1983年的10:1,下降趨勢尚在繼續。
随着科技的不斷發展近些年來一種可以替代木質“屋面闆”的新型建築材料---高強防火屋面闆已投入生産。其輕質、高強、防火、防水、隔音、隔熱”等,适用于水泥梁廠房、C型鋼廠房、辦公樓、别墅等各種建築屋面,解決了這些屋面原常用的木質屋面闆不防火的難題。
膠合闆、刨花闆和纖維闆三者中,以膠合闆的強度及體積穩定性最好,加工工藝性能也優于刨花闆和纖維闆,因此使用最廣。硬質纖維闆有可以不用膠或少用膠的優點,但環境污染是纖維闆工業的嚴重問題。刨花闆的制造工藝最簡,能源消耗最少,但需用大量膠粘劑。
工業
始于 20世紀 20年代初。刨花闆在1949年前僅有水泥木絲闆,1952年開始生産蛋白膠刨花闆,1956年才出現樹脂膠刨花闆1958年開始試制纖維闆,60年代初在北京、上海建立濕法纖維闆廠,70年代初建成幹法和軟質纖維闆生産線,1980年開始生産中密度纖維闆。現在全部人造闆生産能力已超過8000萬立方米。
工藝
⒈膠合闆由蒸煮軟化的原木,旋切成大張薄片,然後将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,再經加壓、幹燥、鋸邊、表面修整而成的闆材。其層數成奇數,一般為3-13層,分别稱三合闆、五合闆等。用來制作膠合闆的樹種有椴木、桦木、水曲柳、榉木、色木、柳桉木等。
⒉纖維闆是将樹皮、刨花、樹枝等廢料經破碎、浸泡、研磨成木漿,再經加壓成型、幹燥處理而制成的闆材。因成型時溫度和壓力不同,可以分為硬質、半硬質、軟質三種。
⒊刨花闆 是利用施加或未施加膠料的木刨花或木纖維料壓制成的闆材。刨花闆密度小、材質均勻,但易吸濕、強度低。
⒋細木工闆利用木材加工過程中産生的邊角廢料,經整形、刨光施膠、拼接、貼面而成的一種人造闆材。闆芯一般采用充分幹燥的短小木條,闆面采用單層薄木或膠合闆。細木工闆不僅是一種綜合利用木材的有效措施,而且得到的闆材構造均勻、尺寸穩定、幅面較大、厚度較大。除作表面裝飾外,亦可兼做構造材料。
⒌其他關于人造闆制作工藝的解說版本及新興工藝:
人造闆所用原料,除膠合闆需用原木外,大部分來自采伐和加工剩餘物,以及小徑材(直徑在8厘米以下)。經破碎或削片、再碎後制成的片狀、條狀、針狀、粒狀材料可用于刨花闆制造。木片經纖維分離後用于纖維闆制造。這樣可使木材利用率較傳統利用方式提高20~25%。70年代開始注意利用樹皮、木屑作人造闆原料,但樹皮隻能用在刨花闆中層,用量不能超過8%,否則會降低産品強度。此外,非木質材料也日益受到重視,除蔗渣、麻稈、等在人造闆生産中早已被利用外,已擴大到多種植物莖稈及種子殼皮。
各種人造闆的制造過程都包括下述5個主要工藝。
切削加工原材料處理和産品最終加工,都要應用切削工藝,如單闆的旋切、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。将木材切削成不同形狀的單元,按一定方式重新組合為各種闆材,可以改善木材的某些性質,如各向異性、不均質性、濕脹及幹縮性等。大單元組成的闆材力學強度較高,小單元組成的闆材均質性較好。精确控制旋切單闆的厚度誤差,可提高出材率2~3%。切削出的刨花形态影響刨花闆的全部物理力學性能;纖維形态對纖維闆的強度同樣有密切關系。闆材最終的鋸切、磨削等也影響産品的規格質量。
幹燥 包括單闆幹燥、刨花幹燥、幹法纖維闆工藝中的纖維幹燥,及濕法纖維闆的熱處理。幹燥的工藝和過程控制與成材幹燥有所不同。成材幹燥的過程控制是以幹燥介質的相對濕度為準,必須注意防止幹燥應力的産生;而人造闆所用片狀、粒狀材料的幹燥則是在相對高溫、高速和連續化條件下進行的,加熱階段終了立即轉入減速幹燥階段。單闆及刨花等材料薄,表面積大,幹燥應力的影響甚小或者不存在。加之在切削過程中木材組織發生不同程度的松弛,水分擴散阻力小,木材内部水分擴散規律對單闆、刨花等就失去意義。
幹燥的熱源,大都是用蒸氣或燃燒氣體。紅外線幹燥能量消耗太大,每蒸發1千克水需要5500~18000千焦;而蒸氣幹燥僅需4200~5000千焦。高頻幹燥優點是被幹物料含水率高時的幹燥速度快、終含水率均勻,但幹燥成本過高。若與蒸氣聯合使用實現複式加熱則有利的。真空幹燥不僅費用大,生産效率也低。當以蒸氣為熱源時,每蒸發1千克水分,單闆幹燥需1.75~2千克蒸氣,刨花幹燥需1.8千克左右的蒸氣,軟質纖維闆坯幹燥需1.6~1.8千克蒸氣。
施膠 包括單闆塗膠、刨花及纖維施膠。單闆塗膠在歐洲仍沿用傳統的滾筒塗膠,美國自70年代起許多膠合闆廠已改用淋膠。中國膠合闆廠也用滾筒塗膠。淋膠方法适宜于整張化中闆和自動化組坯的工藝過程。刨花及纖維施膠現在主要用噴膠方法。
7 0年代末期,歐美一些國家研究無膠膠合技術,較有進展的是使木質素分子活化,在一定條件下利用木質素膠合;或者利用木材或其他材料中的半纖維素,經處理使之轉化為膠結物質進行膠合。80年代初,加拿大成功地利用蒸渣制成了無膠刨花闆。中國林業科學研究院和東北林業大學也都在進行無膠膠合技術的研究,已取得初步成果。
成型和加壓 膠合闆的組坯,刨花闆纖維闆的闆坯成型和加壓都屬于人造闆制造的成型工藝。木材學對木材構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木材所施加的一定限度的外力。人造闆制造工藝的演變,無疑受到這一認識的影響:刨花闆、纖維闆闆坯層次由單層改變為3層及多層結構;闆坯中刨花及纖維的排列也由随機型趨向于定向型;而膠合闆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,提高了尺寸穩定性。
加壓分預壓及熱壓。使用無墊闆系統時必需使闆坯經過預壓。它使闆坯在推進熱壓機時不緻損壞。熱壓工序是決定企業生産能力和産量的關鍵工序,人造闆工業中常用的熱壓設備主要是多層熱壓機,此外,單層大幅面熱壓機和連續熱壓機也逐漸被采用。刨花闆工廠多用單層熱壓機,中密度纖維闆制造中使用單層壓機就可以實現高頻和蒸氣聯合使用的複式加熱,有利于縮短加壓周期和改善産品斷面密度的均勻性。
最終加工 闆材從熱壓機卸出後,經過冷卻和含水率平衡階段,即進行鋸邊、砂光,硬質纖維闆需經熱處理及調濕處理。過去闆材鋸邊都是冷态鋸切,現在也用熱态鋸切法,但決不能采用熱态砂光方法,熱砂會損壞成品表面質量。根據使用要求,有些闆材還需進行浸漬、油漆、複面、封邊等特殊處理。
人造木闆
刨花闆
由于各種人造闆之間互相滲透,加上複合闆的出現,分類概念逐漸模糊,各種闆材之間的界限也将逐漸打破。
趨勢 新一代的人造闆,其組成單元和結構方式将會按特定的要求經過預先設計制成,産品設計概念将進入人造闆工業,複合結構和定向結構尤将經過産品設計。這将在更大程度上提高木質材料的利用率并擴大其用途範圍。
人造闆工業所用的材料,也将由單一型向複合型發展。此時人造闆在數量上和品種上定會急劇增長。現在人造闆所用的木質材料可按其形狀從單闆直到最小的木纖維分成14種。如果人造闆闆坯結構由單一型改變為二元型和三元型(即用2或3種不同形狀的木質材料組成闆坯),則14種形狀的材料可制出上千種産品。而當前國際市場上的人造闆品種僅有64種,中國包括正在試産的品種在内僅18種。已有的産品大都系單一結構。這說明人造闆開發的潛力還很大,如果再進一步發展木質材料與金屬、塑料、非金屬礦物等組成的複合結構,則人造闆工業的前景将更為廣闊。
行業發展分析
随着建築裝飾和家具業的快速發展,國内木材需求量急劇增長,木材供應的缺口越來越突出。發展人造闆工業有利于緩解中國木材供需矛盾,是節約木材資源的重要途徑。
2006年全年中國規模以上人造闆加工行業實現累計工業總産值154,571,924千元,比2005年同期增長32.49%,全年實現累計産品銷售收入147,444,650千元,比2005年同期增長32.10%,全年實現累計利潤總額7,039,148千元,比2005年同期增長38.84%。
2007年全年中國規模以上人造闆加工行業實現累計工業總産值221,905,431千元,比2006年同期增長41.72%,2008年1-10月中國規模以上人造闆加工行業實現累計工業總産值240,548,404千元,比2007年同期增長34.17%。
人造闆行業在發展的同時也存在産品結構不合理,産品技術含量較低;企業管理水平低,産品合格率較低;資源短缺,産業集中度低等問題。為此,發展人造闆行業要根據行業的實際情況實施提高産品技術含量;擴大規模生産;規範化經營管理等措施,提高中國人造闆行業的整體水平。
2007年行業的産品結構會更趨向合理,産品質量會穩步提高,劣質産品逐漸退出市場,産品價格會更趨向理性。再加上中國人造闆産品的國家标準或行業标準在過去的一、二年中大都進行了修訂,水平有新的提高,使我們的産品質量更加接近世界水平,指标更為合理。随着人們生活水平的提高,人造闆在社會發展中的地位越來越重要,2007-2015年人造闆有着巨大的市場發展空間。
機械
21世紀的前十年(2000年到2010年)是中國機械工業發展的黃金時期,這期間中國機械工業總産值從1.44萬億元增長到14.38萬億元,規模以上企業從3.36萬家增加到10萬多家,資産規模從1.96萬億元增長到10.4萬億元。工業增加值占全國工業的比重從9.2%上升至19%左右,占GDP的比重從3.7%提高到9%左右。未來十年我國機械工業将更加注重提高發展質量,提高自主創新能力和國際競争力,基本實現高端裝備産業化以及機械制造大國向強國的轉變。
人造闆機械制造業是我國機械制造業的重要組成部分,也是現代林業産業的重要組成部分。人造闆機械制造行業是以人造闆機械産品開發、生産、制造、銷售、服務為中心,包括生産使用、維修、管理、科研、設計、标準、檢測、教育等企業和事業單位組成的一個社會經濟學系統,服務對象是人造闆加工業。
按照國家标準(GB/T18003-1999)“人造闆機械設備型号編制方法”,人造闆機械的範籌包括削片機、鋪裝機、壓機、砂光機、剝皮機、旋切機、刨切機、拼闆機等39類産品。這些設備中,有些是屬于切削加工設備,如旋切機、刨切機、剪闆機、削片機、刨片機、裁邊機和砂光機等;有些是屬于壓力加工設備,如各種人造闆熱壓機和模壓機等;有些是屬于水熱處理、幹燥設備,如木段蒸煮設備,單闆、纖維和刨花的幹燥設備,塗膩、塗漆和浸膠後的幹燥設備,纖維闆的加濕和熱處理設備等。
有些設備類似于造紙機械,如濕法生産纖維闆所用的纖維分離設備和濕闆坯成型設備等;有些設備類似于印刷機械,如各種木紋或圖案的印刷設備;還有些設備如氣流分選、氣流幹燥和氣流鋪裝成型類設備,其基礎理論與流體力學、空氣動力學密切相關。人造闆機械包括生産膠合闆、纖維闆和刨花闆等各種人造闆及其表面裝飾加工(又稱二次加工)的機械設備。



















