【摘要]通過合理調整PF膠和膠合板生產工藝,解決小型膠合板生產企業,特別是其生產用鍋爐為小型者,生產中PF膠難于固化的問題,使pF膠在中溫情況下膠合良好。
PF膠因具有較好的耐沸水性、耐候性而在車廂板的生產中普遍使用。但因其性質上的特點(如固化溫度高、固化時間長等)與UF膠相比,在使用上有諸多不便之處,需對其制造工藝進行改進。
1、 問題的產生
通常在膠合板生產過程中,鍋爐所產生的壓力要同時供干燥機和熱壓機使用。而對于小型鍋爐來講,如本研究所針對的生產條件,其鍋爐只能產生壓力為0.4MP的蒸汽而干燥機至少需0.3MPa,這樣就只剩下0.1MPa供熱壓機使用,亦即熱壓機只能在105~110℃的條件下工作,與PF膠所要求的固化溫度(130℃)相差甚遠。為此,應考慮從調節PF膠生產工藝及膠合板生產工藝入手,選擇適合生產條件的各類工藝參數。
2、 PF膠合成工藝的改進
在制膠中,適當提高PF膠的摩爾比及堿濃度,并控制其縮聚度,可降低其固化溫度及固化時間。其中,縮聚終點的確定十分重要,試驗證明,當低于50s/涂4杯30℃時,由于縮聚程度不夠,熱壓效果不佳,易產生開膠;而高于60s/涂4杯30℃時,膠液過稠,涂膠量增大,陳化時間又太長,熱壓時還會產生鼓泡。另外,縮聚溫度也不宜高于92℃,否則會降低樹脂得率。為保證樹脂含量在 45%以上,經試驗確定:PF的摩爾比為:P>=2.0;堿濃度為NaOH: F>= 0.6;水:P<10。采用多次加料,分步反應的方法將縮聚反應溫度控制在90℃,縮聚終點為50~55s/涂4杯30度。當達到縮聚終點時降溫冷卻。具體操們順序如圖示。
為節省能源,溶解NaOH時使用干燥機或熱壓機的回水(溫度50℃以上),
NaOH溶解后直接加人反應釜中,再降溫冷卻至40~42℃,這樣可免去升溫工序,既節約了蒸汽用量,又縮短了反應周期,使反應在自然升溫中平穩進行。通過以上措施,制得的樹脂各項質量指標均達到ZBG39002-86的要求。
3、膠合板生產工藝的改進
3.1 合理確定陳化時間
在改進PF膠生產工藝的同時,還應對膠合板生產的其它環節進行調整,以保證PF膠在中溫下膠合良好。經過試驗和生產實踐表明,單板含水率應控制在8%~10%;涂膠量不超過 300g/m2(雙面);陳化時間要依據不同季節、氣溫高低、濕度大小適當調整。與UF膠相比,PF膠對陳化時間十分敏感,且其陳化時間長短對膠合質量起著舉足輕重的作用。一般情況下,陳化程度以膠液不粘手為度。陳化時間短,膠液在熱壓時易滲入板內,不能形成良好膠結面,木破率低,卸壓時易鼓泡;而陳化時間長,則易造成膠液過干,喪失部分膠合力,膠合強度低。所以通常夏季陳化時間在2h以內,其它季節適當延長。
3.2 合理確定熱壓參數
熱壓參數包括時間和壓力等。由于本試驗所針對的熱壓溫度只有110℃,無法滿足膠合板熱壓工序的需要,因此必須對相關參數重新調整,延長熱壓時間,增加壓力。通過研究確定,熱壓時間由常規的1.1min/mm增加至 1.3min/mm,單位壓力增至1.5MPa(以生產車廂板為例)。當壓力增大后,板坯被壓實,周邊水分強烈蒸發,而內部水分蒸發困難。因為溫度超過100℃時,形成蒸汽壓和溫度梯度,最初時兩者不斷提高,隨著熱壓時間的延長,溫度梯度逐漸縮小。雖然熱壓板溫度只有110℃,但因板坯
內部在高壓下形成蒸汽壓、隨著熱壓時間的延長,板坯溫度也可達到20℃以上,而含堿量高的PF在此溫度下足以固化了。所以,當熱壓時間進行至lmin/mm時,可將壓力降至0.15-0.2MPa,5min后再降壓至零。有時為節省蒸汽用量,也可將熱壓時間進行至lmin/mm后,關閉汽閥,任其溫度降至100℃,卸壓時再直接降壓至零,一也不會產生鼓泡現象,板子質量亦能得到保證。卸壓后將板子密堆2h以上,借助余熱促進PF膠固化完全。
4、結論
通過采取以上措施,在原有鍋爐產汽量有限的條件下,可保證PF膠在不加任何助劑的情況下中溫膠合良好,并節省蒸汽用量20 %以上,而且減少了因高溫熱壓產生的鼓泡現象。雖然熱壓時間較長,就試驗所在單位的具體條件而言,因組坯較慢,熱壓機(15層)生產能力有余,所以不會出現急工現象,為小廠使用PF膠生產1類膠合板開辟了一條新路,具有較好的實用價值。 應用結果表明,采用新工藝生產的膠合板(厚22mm)作為車廂板經一汽質檢部門多次抽檢,靜曲強度達80MPa以上,超過一汽企業標準(75MPa)。(劉世波 吉林集安飛龍木業 )
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