熱壓

熱壓壓力、熱壓溫度和熱壓時間稱為熱壓工藝三要素。實際熱壓過程是板坯狀態(木材原料、膠粘劑、含水率等)與熱壓要素綜合作用的結果。熱壓機上硬化時間較長磨具,揮發物已基本排出,可快速升溫;反之二次硬化應慢速升溫;磨具開頭複雜、粒度細應採取慢速升溫,反之則可快速升溫。需掌握“最高硬化溫度”,酚醛樹脂結合劑磨具最高硬化溫度180~190℃範圍為佳,低於170℃硬化不完全、化學穩定性差,高於200℃將損害磨具機械性能,使磨具強度、硬度及耐水性下降。

定義

熱壓 hot pressing

粉末或壓坯在高溫下的單軸向壓制,從而激活擴散和蠕變現象。

另指:由於溫差引起的室內外或管內外空氣柱的重力差。

熱壓三要素

熱壓溫度

溫度的作用

提供膠粘劑固化所需的能量;

增加木材可塑性,減小熱壓壓力。

時間溫度曲線

熱壓溫度指熱壓板表面溫度,而板坯實際的傳熱過程較為複雜。

板坯表芯層的溫度變化如右圖所示。

芯層溫度曲線分為5段:

T1段,板坯表層迅速升溫,芯層溫度無變化;

T2段,芯層溫度迅速上升,直至水分開始蒸發;

T3段,芯層溫度升至100℃;

T4段,芯層保持100 ℃,水分變為蒸汽,從板邊排出;

T5段,芯層溫度開始超過100℃,並逐漸升高接近熱壓板溫度。

確定溫度的原則

選擇熱壓溫度應考慮膠粘劑類型、人造板品種、設備生產能力、板坯含水率和板材厚度等因素。

常用熱壓溫度

對於脲醛樹脂膠,膠合板的熱壓溫度105~120 ℃,刨花板140~205 ℃,中密度纖維板150~180 ℃。

對於酚醛樹脂膠,膠合板130~150 ℃,刨花板與中密度纖維板170~195 ℃ 。

酚醛樹脂的熱壓

酚醛樹脂的熱壓成形技術多受關注。由於結合劑樹脂結合劑溫度作用下處於熔融態,流動性好、易於充滿模腔各部位,因此熱壓壓力不高、一般30~60Mpa;由於成型壓力一部分消耗於模壁摩擦阻力,一部分消耗於從成型料溢出水蒸氣揮發物,定壓成型法難以保證合適壓力,因而磨具達不到固定不變密度,故生產多採用定模成型法,即固定成型料單重,由模具本身尺寸控制磨具厚度,施加壓力以使模具壓到位為準。酚醛樹脂一般為185±5℃;聚醯亞胺樹脂為235±5℃。溫度過高反應速度太快,易造成成型挫折、基體與結合劑粘結差,有時甚至使磨具產生裂紋;溫度太低壓制時間延長、生產效率低。

其硬化原理先是酚醛樹脂硬化:第一階段熱塑性樹脂與烏洛托品發生反應,生成含二亞甲基氨基橋間產物;第二階段這些產物繼續與樹脂分子反應,生成龐大網狀結構熱固性樹脂,並分解出氨。硬化過程,烏洛托品不僅與熱塑性酚醛作用,而且與游離酚作用生成熱固性樹脂。此過程不要求任何催化劑,加熱到一定溫度即可進行。隨後聚醯亞胺硬化,它是一個不加硬化劑聚合過程,其聚合過程亦分兩步:第一步聚醯亞胺預聚物低溫下熔化,第二步將預聚物較高溫度下環化成不熔性聚醯亞胺。樹脂結合劑磨具有兩種硬化方法,一次硬化法二次硬化法,磨具熱壓機上加熱硬化30~40分鐘即成為成品稱為一次硬化法;它適用於小、薄及異形砂輪。

為得到硬化完全產品,一些大規模、厚度大砂輪,雖熱壓機上進行了初步硬化,但仍需電烘箱內進行二次補充硬化,方法這種稱為二次硬化。需掌握“最高硬化溫度”,酚醛樹脂結合劑磨具最高硬化溫度180~190℃範圍為佳,低於170℃硬化不完全、化學穩定性差,高於200℃將損害磨具機械性能,使磨具強度、硬度及耐水性下降。聚醯亞胺樹脂結合劑金剛石磨具硬化,需要高溫下生成環化聚醯亞胺鏈,以增加分子剛度、變為不熔塑膠。故其硬化溫度較高、可達230℃,溫度太低環化反應不易進行、製品強度低。升溫速度重要,與結合劑種類、熱壓機上硬化時間、磨具形狀、粒度等諸因素有關。熱塑性酚醛樹脂聚合溫度為100℃,而聚醯亞胺預聚溫度更高,前者可100℃前自由升溫、後者180℃前自由升溫。前者140℃後與硬化劑有固化反應,後者為180℃後預聚合、故均應慢速升溫。熱壓機上硬化時間較長磨具,揮發物已基本排出,可快速升溫;反之二次硬化應慢速升溫;磨具開頭複雜、粒度細應採取慢速升溫,反之則可快速升溫。

保溫時間與最高硬化溫度有關,硬化溫度高、時間可短,反之則長,酚醛樹脂磨具180℃保溫2~3小時即可,聚醯亞胺樹脂磨具一般需230℃保溫4~5小時。

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