CN104210009A

CN104210009A - 一种控制纤维板断面密度分布的方法

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Publication number: CN104210009A
Application number: CN201310221265.XA
Authority: CN
Inventors: 张扬; 于志明; 罗立丝
Original assignee: Beijing Forestry University
Current assignee: Beijing Forestry University
Priority date: 2013-06-05
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2033-06-05
Also published as: CN104210009B

Abstract

本发明公开了一种控制纤维板断面密度分布的方法，通过对断面密度分布优化控制，可以消除预固化层，提高表层、芯层密度，增强板材强度，本发明方法使用碱性溶液增加板坯的表面含水率和延缓表面预固化层形成，对板坯进行预热处理，调节板坯断面密度分布，采用热压工艺制备的纤维板板材的断面密度呈“U”型分布，消除预固化层，省去后续砂光处理；板材表层、芯层密度提高，强度高；采用本发明方法制备的板材，不仅节省了原材料，降低了生产成本，而且还提高了纤维板板材的质量和木材资源的利用率。

Description

一种控制纤维板断面密度分布的方法

技术领域

本发明涉及一种人造板生产工艺的优化技术，特别涉及一种优化控制纤维板断面密度分布的方法，属于木材加工技术领域。

背景技术

断面密度分布是指板材在厚度方向上的密度分布，断面密度分布是人造板材料，特别是纤维板的一个非常重要的结构特征，它影响着板材的物理力学性能。由于传统多层热压机生产纤维板过程普遍采用基于压力控制的热压曲线，不利于热压过程板坯内部应力的调控，且在闭合阶段，表层胶黏剂快速固化，纤维压缩率很小，易形成预固化层，因此，形成的断面密度分布呈明显的“M”型结构（也称马鞍形结构）分布：预固化层过厚，芯层密度相对较低，表芯层过渡期厚度过大，使得板材性能偏低，强重比（即板材的强度与重量的比值）低。因此，“M”型结构的断面密度分布不够合理，需要后期将较厚的预固化层砂光、去除，芯层密度低，导致板材的内结合强度低。传统方法生产的纤维板均在两侧表面产生3mm左右松软的预固化层，需要用砂光机去掉，浪费了纤维、胶等大量原料，造成污染。

纤维板断面密度分布并不一定是越均匀越好，也不一定是梯度越大越好，不同用途的纤维板所需的断面密度分布曲线并不一样。理想的纤维板断面密度分布有两种：一种是断面密度分布较为均匀的板材，称之为均密纤维板，适用于当需要塑料贴面板覆面时的中低密度纤维板；另一种是表层密度高、芯层密度低且分布均匀的板材，称之为“U”型断面密度分布纤维板，采用该断面密度分布的板材可以得到很高的强重比。“U”型断面密度分布纤维板与“M”型断面密度分布的板材相比，“U”型断面密度分布纤维板具有“消除表面低密度区和使得芯层断面密度分布更为均匀”等特点，使得在相同平均密度的条件下，表层密度和芯层密度都得到提高，从而提高板材的强度。采用传统热压工艺难以实现该目的。因此，需要研发新工艺去消除表面低密度区和均匀化芯层断面密度分布。

平压法热压中密度纤维板一般采用厚度规控制板坯厚度，传统的热压过程可以分成板坯压缩阶段、板坯厚度保持阶段和卸压3个阶段。Winistorfer利用在线密度监测系统研究中密度纤维板热压过程断面密度分布的变化，得出中密度纤维板的断面密度分布主要形成于板坯压缩阶段后期和板坯厚度保持阶段前期，厚度保持阶段对断面密度分布的影响有限。板坯压缩阶段和厚度维持阶段前期的厚度调节对中密度纤维板的断面密度分布控制具有重要意义。Wang S Q采用分段压缩板坯的热压工艺成功制取芯层密度分布较为均匀的板材，但由于板坯压缩时间很短及板坯承受压力的有效压缩厚度很小，难以实现精确的控制。因此，热压过程的板坯压缩阶段对断面密度分布形成具有重要意义，同时又难以模拟与预测；对于普通的多层压机而言，无法实现板坯压缩过程的厚度控制，因此难以有效地控制板材的断面密度分布。

理论上经改良的传统热压工艺可以制造理想的“U”型断面密度分布纤维板。但由于不同树种和形态的纤维力学性能差别较大，传统热压工艺作为一种压力主导型的工艺操作方法，其工艺方法设置本身给热压过程带来了很大的不确定性，例如：加压闭合速度的不确定性、加压闭合时间的不确定性、高压压力的设定缺乏依据、忽视含水率的作用等，同时工艺参数难以合理并且稳定的确定。因此为了保持热压工艺的稳定性和制取“U”型断面密度分布纤维板，应该修正传统热压工艺，实现预固化层的消除和芯层密度分布均匀化。预固化层消除技术主要包括：降低表面升温速率、减缓表面胶粘剂固化以及提高表面纤维塑性等方法。

目前常用增加板材的表面含水率的方法来减小板材的预固化层，但是太高的含水率容易形成过低的芯层密度和鼓泡、分层等热压缺陷，且采用分层铺装不同含水率的板坯不仅增加工艺难度，并且难以即时实现纤维含水率的调控和测量，因此分层铺装不同含水率纤维在实际生产中难以操作。采用表面喷水的工艺，表面喷水可以使得在热压过程中表层含水率高于芯层，产生“蒸汽冲击”效应，以此获得与蒸汽注入热压相似的效果，从而缩短热压周期、减少表面低密度区厚度、提高产品质量，但是该技术使得板材芯层密度进一步降低，降低内结合强度。

例如专利号为CN200810162378.6的中国发明专利公开了预固化层减少的方法,包括纤维制造、铺装、预压、纵横锯截、多层压机装板、热压、卸板、冷却、裁边、砂光，其特征是在纤维坯板的上、下表面与多层压机的热压板之间增设有延迟传热板。该技术虽然通过降低板坯表面升温速率的方法，避免在升压阶段板坯表面达到固化温度，从而减少预固化层，但是该技术无法彻底消除预固化层，仍需要砂光处理，去除较厚的预固化层，造成原料浪费。

为了制备性能优良的纤维板，研究者不仅对纤维板的制备方法和制备工艺进行了研究和优化，而且对纤维板制备过程中使用的设备等进行了改良。如专利号为CN00137591.1的发明专利公开了一种减少、消除预固化层的纤维板生产方法。该发明方法包括：置备纤维，将纤维干燥至含水3-8％之间，加入固体胶并混拌均匀，所述的固体胶与含水纤维之间的重量比为5-7∶100，混匀后，进行铺装、预压和热压。例如专利号为CN200520020458.X的实用新型专利公开了一种降低胶耗及预固化层的拌胶机。该降低胶耗及预固化层的拌胶机，其组成包括：壳体，装在其上的传输辊，所述的传输辊上装有传输带，所述的壳体内安装有带叶片的搅拌轴，所述的壳体上装有纤维计量装置和胶料计量装置，所述的壳体内具有工作腔。该拌胶机用于生产中密度纤维板、高密度纤维板以及低密度纤维板的施胶设备。又如专利号为CN00268922.7的实用新型专利公开了一种减少或者消除预固化层的拌胶机。该拌胶机包括：外壳，所述的外壳内安装有带叶片搅拌轴，所述的外壳上装有纤维计量装置和胶料计量装置，叶片为三角形叶片，所述的叶片和拌胶头按螺旋线分布。上述专利虽然都是针对现有物流拌胶机不适合固体胶粘剂与纤维混合的改进，使得固化速率低于液体胶黏剂的固体胶粘剂与纤维混合均匀，达到在热压过程的升压阶段中，表层胶黏剂固化速率降低，减小预固化层的产生的目的，但是采用搅拌施胶的方法，极易使得纤维结团，使物料混拌不均，制取的产品密度分布不均，影响产品的强度。

纤维板断面密度分布优化控制的方法，目前的研究主要集中于预固化层方面，整体密度分布优化控制的研究很少，且主要采用调节压力、温度、含水率的方法，这些方法不能同时实现既可以消除预固化层，用能够使芯层密度均匀化的目的，而且纤维板的制备工艺与树种、外界环境密切相关，在不同的条件不一定能起到相同的作用，工艺稳定性差。因此，目前没有一种稳定的工艺过程，可以既能消除预固化层，用能均匀化芯层密度，起到优化板材断面密度分布的作用。

发明内容

本发明的目的是针对以上现有技术的问题而提供一种纤维板断面密度分布优化控制的方法，本发明方法的纤维板依次经过预热处理、预压处理和基于控制板坯厚度的热压处理而成，制备的纤维板板材断面密度分布合理，无预固化层、芯层密度分布均匀，相比同密度的板材，其强度达到较大提高，且节约了原料用量。

为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种控制纤维板断面密度分布的方法，包括如下顺序进行的步骤：

1）板坯铺装

将干燥的木纤维与胶粘剂混合均匀后铺装成纤维板坯；

2）增湿处理

向纤维板坯的上下表面喷洒碱性溶液，进行增湿处理，制得增湿板坯；

3）预热处理

对增湿板坯进行微波辐射，进行预热处理，制得预热板坯；

4）预压处理

对预热板坯进行预压处理，制成预压板坯；

5）热压处理

将预压板坯置于热压机内，进行热压处理，即得。

特别是，还包括步骤6），将热压处理后的板坯进行冷却、砂光、裁边处理，制成纤维板成品。

其中，步骤1）所述的纤维板板坯中木纤维的含水率为5‐13%，优选为6-10%。

特别是，所述干燥的木纤维为绝干木纤维；胶粘剂的施胶量为9‐12%，即与木纤维混合的胶黏剂中的固含量与木纤维（绝干）的重量之比为9‐12：100，优选为10：100。

尤其是，所述绝干木纤维是采用干燥机将木纤维干燥至绝干状态而成。

其中，步骤2）所述的碱性溶液为氯化铵溶液、尿素溶液、碳酸氢钠溶液、氢氧化钠溶液中的一种或多种。

特别是，所述碱性溶液为尿素与碳酸氢钠的混合溶液。

其中，所述碱性溶液中尿素与碳酸氢钠的摩尔之比为1‐3：1，优选为1：1。

特别是，所述碱性溶液的质量百分比浓度为1～10%，优选为2-5%；所述碱性溶液的喷洒量为每平方米施加所述碱性溶液50～500g，优选为150-500g，进一步优选为150-250g，更进一步优选为150-200g。

其中，步骤3）中将所述板坯预热至25-80℃，优选为40-80℃。

特别是，将增湿板坯置于微波干燥机，进行微波辐照，对板坯进行加热，至板坯温度达到25-80℃，优选为40-80℃。

尤其是，所述微波辐照加热过程中微波的频率为2450MHz、功率为20KW。

其中，步骤4）所述的预压板坯的厚度与成品纤维板厚度之比为0.8‐1.5：1，优选为0.9-1.0：1。

特别是，板坯预压卸压后厚度反弹至板坯厚度的2-3倍。

特别是，所述预压处理的时间为10～60s，优选为30-45s；预压温度为25-80℃，优选为40-80℃；预压压力为1-12MPa，优选为6.5-9MPa。

其中，步骤5）中所述热压处理的温度为170～220℃，优选为180-200℃。

特别是，步骤5）中所述热压处理包括如下顺序进行的步骤：

5A）第一次热压处理

在热压机上对预压板坯进行第一次热压处理，制得第一热压板坯，其中，第一次热压处理的压力为2-7MPa；

5B）第二次热压处理

对第一热压板坯进行第二次热压处理，制得第二热压板坯，其中，第二次热压处理的压力为0‐1MPa；

5C）第三次热压处理

对第二热压板坯进行第三次热压处理，将第二热压板坯压缩至成品纤维板的厚度1倍，制得第三热压板坯；

5D）固化处理

在保持第三热压板坯厚度的情况下，继续热压处理第三热压板坯，使得板坯胶粘剂完全固化，制得固化板坯；

5E）卸压处理

卸除热压机压力，取出固化板坯。

其中，步骤5A）中所述第一次热压处理过程中将所述预压板坯压缩至成品纤维板厚度的0.5-1.5倍，优选为0.8-1.0倍，即所述的第一热压板坯的厚度与成品纤维板厚度之比为0.5-1.5：1，优选为0.8-1.0：1。

特别是，所述第一次热压处理过程中的热压压力优选为3-5MPa；第一次热压处理的时间为1-20s，优选为5-20s；热压温度为170～220℃，优选为180-200℃。

其中，步骤5B）中所述第二次热压处理过程中将所述第一热压板坯热压至成品纤维板的厚度1-2倍，优选为1.1-1.5倍，进一步优选为1.25-1.5倍，即所述第二热压板坯的厚度与成品纤维板厚度之比为1-2：1，优选为1.1-1.5：1，进一步优选为1.25-1.5：1。

特别是，所述第二次热压过程的热压压力为0-1MPa，优选为0.5-1MPa；第二次热压处理的热压时间为3-15s，优选为5-10s；热压温度为170～220℃，优选为180-200℃。

其中，步骤5C）中所述第三次热压处理过程中将所述第二热压板坯压缩至成品纤维板厚度的1倍，即所述第三热压板坯厚度与成品纤维板厚度之比为1：1。

特别是，所述第三次热压处理过程中的热压压力为1-3MPa，优选为2-3MPa；第三次热压处理的热压时间为30-60s，优选为45-60s；热压温度为170～220℃，优选为180-200℃。

其中，步骤5D）中在固化处理过程中的固化时间为100‐150s，优选为120-140s。

特别是，固化处理过程中热压温度为170～220℃，优选为180-200℃；热压压力为1-3MPa，优选为2-3MPa。

特别是，固化处理过程中热压至板坯沿着板坯厚度方向的中心位置的温度达到100℃以上，优选为100-130℃，进一步优选为110-120℃。

其中，步骤5E）中卸除热压机压力的时间为60-180s，即在60-180s内将热压机压力从固化处理过程中的热压压力降低至0MPa，优选为100-120s。

在卸压处理阶段，逐步降低热压机的压力调节水蒸气的排出速率，避免产生“放炮”等热压缺陷。

本发明方法具有如下优点：

1、本发明方法中采用碱性溶液对纤维板板坯的表面进行增湿处理，减缓了表面胶黏剂的固化速率，提高表面纤维的可塑性，使得在热压阶段前期固化的表层纤维胶黏剂组合体密度大幅度提高，增加了纤维板表层密度，制备的纤维板材表面密度为平均密度的1.3-1.6倍，没有密度低于平均密度的预固化层。

2、本发明方法制备的纤维板材断面密度分布呈“U”型分布，具有密度分布均匀的芯层区域，没有预固化层，减少了后续砂光处理的砂光余量1-2mm，节省了材料，而且本发明纤维板与具有相同密度和材料的普通方法制备的纤维板相比，表层及芯层密度提高了10-15%，降低了纤维板的生产成本，提高了生产效率。

3、制备相同平均密度的纤维板，本发明方法制备的纤维板的静曲强度、内结合强度均高于采用普通方法制备的纤维板的静曲强度和内结合强度，提高了5-10%，本发明的纤维板的强重比高。

4、本发明方法操作简单，操作工艺条件容易控制，使得制备的产品品质可控，便于大规模推广。

5、本发明基本不增加生产成本，只需对现有设备进行微小改造，产品质量好，生产稳定，有利于纤维板质量的提高和木材资源的高效利用。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的纤维板断面密度分布图；

图2为本发明实施例2制备的纤维板断面密度分布图；

图3是本发明实施例3制备的纤维板断面密度分布图；

图4是对照例1制备的纤维板断面密度分布图；

图5是对照例2制备的纤维板断面密度分布图。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

本发明实施例以生产厚度为12±0.5mm、平均密度为750±20Kg/m³的成品纤维板材为例进行说明，其中木纤维原料来源于2012年10月份北京森华人造板公司的中纤板生产线上取出的硬杂木混合纤维；胶粘剂选用固含量为100%的脲醛树脂胶黏剂；施胶量为10%。

实施例1

1、板坯铺装

1A）向固含量为100%的脲醛树脂胶黏剂中加入水，搅拌均匀，制得固含量为62.5%的脲醛树脂胶黏剂稀释液，备用；

1B）采用鼓风式干燥机将木纤维干燥至绝干后，通过喷胶机将脲醛树脂胶黏剂稀释液加入到绝干木纤维中，搅拌均匀，施胶量为10%（按树脂固体含量与绝干纤维计算），木纤维吸收胶黏剂稀释液中的水分，制得木纤维混合料，其中木纤维含水率为6%；

1C）采用机械式铺装机将木纤维混合料铺装成纤维板板坯，其中板坯中木纤维的含水率为6%。

本发明使用的胶黏剂不限于上述脲醛树脂，工厂普遍采用的各种普通胶黏剂也都适用。本发明中的施胶量除了10%之外，其他如9-12%均适用于本发明。

2、增湿处理

2A）将尿素和碳酸氢钠加入到水中，溶解、搅拌均匀，制得尿素-碳酸氢钠碱性溶液，备用，其中，尿素和碳酸氢钠的总重量与水的重量之比为2：100（即制得的尿素-碳酸氢钠碱性溶液的质量百分比浓度为2%），尿素与碳酸氢钠的摩尔之比为1：1；

2B）采用喷雾机对纤维板板坯的上下表面喷洒尿素-碳酸氢钠碱性溶液，按照每平方米喷洒200g尿素-碳酸氢钠碱性溶液的量喷洒尿素-碳酸氢钠碱性溶液，使纤维板板坯的上下表面湿度提高，进行增湿处理，制得增湿板坯；

喷洒在板坯上下表面的碱性混合溶液除了增加纤维板坯表面的湿度，达到增湿的目的之外，还可以减缓板坯表层胶黏剂的固化速度，降低表层纤维的软化温度，提高表层纤维的可塑性。

3、预热处理

将增湿板坯置于频率为2450MHz、功率为20KW的微波干燥机中，采用热电偶传感器监控板坯温度，对板坯进行微波辐照，加热板坯，对增湿板坯进行预热处理，将增湿板坯的温度加热到80℃，制得预热板坯；

通过预热处理,可以提高板坯芯层温度，减少热压过程中板坯内部温度梯度，提高板坯芯层密度,增加芯层密度分布均匀区域的厚度,实现板坯内部断面密度分布的调节。

4、预压处理

采用预压机对预热板坯进行预压处理，将预热板坯压缩至10mm，制得预压板坯；预压处理的压力为6.5MPa；预压板坯的厚度是成品板坯厚度的0.83倍；预压时间为30s；

5、热压处理

5A）将预压板坯置于热压机中，在温度为200℃下对预压板坯进行第一次热压处理，在热压20s内将预压板坯压缩至10mm，制得第一热压板坯，其中第一热压板坯的厚度为成品纤维板厚度的0.83倍，第一次热压时间为20s，热压压力为5MPa；

5B）将第一热压板坯在温度为200℃下进行第二次热压处理，第二次热压压力为0.5MPa，使板坯在5秒钟内反弹至15mm，板坯第二次热压后的厚度与成品纤维板厚度之比为1.25：1，制得第二热压板坯；

5C）在200℃下对第二热压板坯进行第三次热压处理，控制第三次热压处理的热压压力为2MPa，使板坯在45s内压缩至12mm，制得第三热压板坯，其中第三热压板坯的厚度与成品纤维板的厚度之比为1：1；

5D）固化处理

在保持温度为200℃，第三热压板坯厚度为12mm的情况下，对第三热压板坯继续进行热压，使得板坯沿着厚度方向的中心位置的温度达到110℃，胶粘剂完全固化，制得固化板坯；其中固化处理过程中的热压压力为2MPa，固化时间为120s；

5E）卸压处理

在60s内将热压机的压力从2MPa降低至0MPa，调节水蒸气的排出速率，

制得厚度为12mm的纤维板板材，然后将纤维板板材冷却、砂光、裁边制成成品纤维板。

采用该工艺制取的纤维板产品表面平整、光滑、颜色均匀，按GB／T17657－1999《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》检测纤维板理化性能，测定结果如表1所示。

采用DA‐X断面密度分析仪（德国格雷康公司）检测纤维板的密度，测定结果如图1所示。

本发明方法制备的纤维板为U型断面密度分布纤维板，即本发明纤维板无预固化层，纤维板的断面密度呈U型分布；本发明的纤维板表面密度分布及芯层密度高，表面密度高达1051Kg/m³，即本发明方法制备的纤维板板材的表面密度即是纤维板的最高密度；芯层密度分布均匀，芯层密度最低，达到642Kg/m³，并且芯层密度分布均匀的区域为4.3mm，因此，本发明方法制备的纤维板的表面低密度区得到消除，使得芯层存在密度分布均匀的区域。

实施例2

1、板坯铺装

1A）向固含量为100%的脲醛树脂胶黏剂中加入水，搅拌均匀，制得固含量为50%的脲醛树脂胶黏剂稀释液，备用；

1B）采用鼓风式干燥机将木纤维干燥至绝干后，通过喷胶机将脲醛树脂胶黏剂稀释液加入到绝干木纤维中，搅拌均匀，施胶量为10%（按树脂固体含量与绝干纤维计算），木纤维吸收胶黏剂稀释液中的水分，制得木纤维混合料，其中木纤维含水率为10%；

1C）采用机械式铺装机将木纤维混合料铺装成纤维板板坯，其中板坯中木纤维的含水率为10%。

2、增湿处理

2A）将尿素和碳酸氢钠加入到水中，溶解、搅拌均匀，制得尿素-碳酸氢钠碱性溶液，备用，其中，尿素和碳酸氢钠的总重量与水的重量之比为5：100（即制得的尿素-碳酸氢钠碱性溶液的质量百分比浓度为5%），尿素与碳酸氢钠的摩尔之比为3：1；

2B）采用喷雾机对纤维板板坯的上下表面喷洒尿素-碳酸氢钠碱性溶液，按照每平方米喷洒150g尿素-碳酸氢钠碱性溶液的量喷洒尿素-碳酸氢钠碱性溶液，使纤维板板坯的上下表面湿度提高，进行增湿处理，制得增湿板坯；

3、预热处理

将增湿板坯置于频率为2450MHz、功率为20KW的微波干燥机中，采用热电偶传感器监控板坯温度，对板坯进行微波辐照，加热板坯，对增湿板坯进行预热处理，将增湿板坯的温度加热到60℃，制得预热板坯；

4、预压处理

采用预压机对预热板坯进行预压处理，将预热板坯压缩至10.8mm，制得预压板坯；预压处理的压力为9MPa；预压板坯的厚度是成品板坯厚度的0.9倍；预压时间为45s；

5、热压处理

5A）将预压板坯置于热压机中，在温度为180℃下对预压板坯进行第一次热压处理，在热压10s内将预压板坯压缩至12mm，制得第一热压板坯，其中第一热压板坯的厚度为成品纤维板厚度的1倍，第一次热压时间为10s，热压压力为7MPa；

5B）将第一热压板坯在温度为180℃下进行第二次热压处理，第二次热压压力为1MPa，使板坯在3秒钟内反弹至18mm，板坯第二次热压后的厚度与成品纤维板厚度之比为1.5：1，制得第二热压板坯；

5C）在180℃下对第二热压板坯进行第三次热压处理，控制第三次热压处理的热压压力为3MPa，使板坯在30秒钟内压缩至12mm，制得第三热压板坯，其中第三热压板坯的厚度与成品纤维板的厚度之比为1：1；

5D）固化处理

在保持温度为180℃，第三热压板坯厚度为12mm的情况下，对第三热压板坯继续进行热压，使得板坯沿着厚度方向的中心位置的温度达到120℃，胶粘剂完全固化，制得固化板坯；其中固化处理过程中的热压压力为3MPa，固化时间为140s；

5E）卸压处理

在120s内将热压机的压力从3MPa降低至0MPa，调节水蒸气的排出速率，制得厚度为12mm的纤维板板材，然后将纤维板板材冷却、砂光、裁边制成成品纤维板。

采用DA‐X断面密度分析仪（德国格雷康公司）检测纤维板的密度，测定结果如图2所示。

本发明方法制备的纤维板为U型断面密度分布纤维板，即本发明纤维板无预固化层，纤维板的断面密度呈U型分布；本发明的纤维板表面密度分布及芯层密度高，表面密度高达1058Kg/m³，即本发明方法制备的纤维板板材的表面密度即是纤维板的最高密度；芯层密度分布均匀，芯层密度最低，达到592Kg/m³，并且芯层密度分布均匀的区域为3.2mm，因此，本发明方法制备的纤维板的表面低密度区得到消除，使得芯层存在密度分布均匀的区域。

实施例3

1、板坯铺装

1A）向固含量为100%的脲醛树脂胶黏剂中加入水，搅拌均匀，制得固含量为43.5%的脲醛树脂胶黏剂稀释液，备用；

1B）采用鼓风式干燥机将木纤维干燥至绝干后，通过喷胶机将脲醛树脂胶黏剂稀释液加入到绝干木纤维中，搅拌均匀，施胶量为10%（按树脂固体含量与绝干纤维计算），木纤维吸收胶黏剂稀释液中的水分，制得木纤维混合料，其中木纤维含水率为13%；

1C）采用机械式铺装机将木纤维混合料铺装成纤维板板坯，其中板坯中木纤维的含水率为13%。

2、增湿处理

2A）将尿素和碳酸氢钠加入到水中，溶解、搅拌均匀，制得尿素-碳酸氢钠碱性溶液，备用，其中，尿素和碳酸氢钠的总重量与水的重量之比为10：100（即制得的尿素-碳酸氢钠碱性溶液的质量百分比浓度为10%），尿素与碳酸氢钠的摩尔之比为2：1；

2B）采用喷雾机对纤维板板坯的上下表面喷洒尿素-碳酸氢钠碱性溶液，按照每平方米喷洒250g尿素-碳酸氢钠碱性溶液的量喷洒尿素-碳酸氢钠碱性溶液，使纤维板板坯的上下表面湿度提高进行增湿处理制得增湿板坯；

3、预热处理

将增湿板坯置于频率为2450MHz、功率为20KW的微波干燥机中，采用热电偶传感器监控板坯温度，对板坯进行微波辐照，加热板坯，对增湿板坯进行预热处理，将增湿板坯的温度加热到40℃，制得预热板坯；

4、预压处理

采用预压机对预热板坯进行预压处理，将预热板坯压缩至12mm，制得预压板坯；预压处理的压力为12MPa；预压板坯的厚度是成品板坯厚度的1.0倍；预压时间为10s；

5、热压处理

5A）将预压板坯置于热压机中，在温度为170℃下对预压板坯进行第一次热压处理，在热压5s内将预压板坯压缩至18mm，制得第一热压板坯，其中第一热压板坯的厚度为成品纤维板厚度的1.5倍，第一次热压时间为5s，热压压力为3MPa；

5B）将第一热压板坯在温度为170℃下进行第二次热压处理，第二次热压压力为0MPa，使板坯在10秒钟内反弹至24mm，板坯第二次热压后的厚度与成品纤维板厚度之比为2：1，制得第二热压板坯；

5C）在170℃下对第二热压板坯进行第三次热压处理，控制第三次热压处理的热压压力为2MPa，使板坯在60秒钟内压缩至12mm，制得第三热压板坯，其中第三热压板坯的厚度与成品纤维板的厚度之比为1：1；

5D）固化处理

在保持温度为170℃，第三热压板坯厚度为12mm的情况下，对第三热压板坯继续进行热压，使得板坯沿着厚度方向的中心位置的温度达到100℃，胶粘剂完全固化，制得固化板坯；其中固化处理过程中的热压压力为2MPa，固化时间为150s；

5E）卸压处理

在180s内将热压机的压力从2MPa降低至0MPa，调节水蒸气的排出速率，制得厚度为12mm的纤维板板材，然后将纤维板板材冷却、砂光、裁边制成成品纤维板。

采用DA‐X断面密度分析仪（德国格雷康公司）检测纤维板的密度，测定结果如图3所示。

本发明方法制备的纤维板为U型断面密度分布纤维板，即本发明纤维板无预固化层，纤维板的断面密度呈U型分布；本发明的纤维板表面密度分布及芯层密度高，表面密度高达1055Kg/m³，即本发明方法制备的纤维板板材的表面密度即是纤维板的最高密度；芯层密度分布均匀，芯层密度最低，达到590Kg/m³，并且芯层密度分布均匀的区域为2.2mm，因此，本发明方法制备的纤维板的表面低密度区得到消除，使得芯层存在密度分布均匀的区域。

实施例4

1、板坯铺装

1A）向固含量为100%的脲醛树脂胶黏剂中加入水，搅拌均匀，制得固含量为66.7%的脲醛树脂胶黏剂稀释液，备用；

1B）采用鼓风式干燥机将木纤维干燥至绝干后，通过喷胶机将脲醛树脂胶黏剂稀释液加入到绝干木纤维中，搅拌均匀，施胶量为10%（按树脂固体含量与绝干纤维计算），木纤维吸收胶黏剂稀释液中的水分，制得木纤维混合料，其中木纤维含水率为5%；

1C）采用机械式铺装机将木纤维混合料铺装成纤维板板坯，其中板坯中木纤维的含水率为5%。

2、增湿处理

2A）将尿素和碳酸氢钠加入到水中，溶解、搅拌均匀，制得尿素-碳酸氢钠碱性溶液，备用，其中，尿素和碳酸氢钠的总重量与水的重量之比为1：100（即制得的尿素-碳酸氢钠碱性溶液的质量百分比浓度为1%），尿素与碳酸氢钠的摩尔之比为1：1；

2B）采用喷雾机对纤维板板坯的上下表面喷洒尿素-碳酸氢钠碱性溶液，按照每平方米喷洒500g尿素-碳酸氢钠碱性溶液的量喷洒尿素-碳酸氢钠碱性溶液，使纤维板板坯的上下表面湿度提高，进行增湿处理，制得增湿板坯；

3、预热处理

将增湿板坯置于频率为2450MHz、功率为20KW的微波干燥机中，采用热电偶传感器监控板坯温度，对板坯进行微波辐照，加热板坯，对增湿板坯进行预热处理，将增湿板坯的温度加热到25℃，制得预热板坯；

4、预压处理

采用预压机对预热板坯进行预压处理，将预热板坯压缩至18mm，制得预压板坯；预压处理的压力为1MPa；预压板坯的厚度是成品板坯厚度的1.5倍；预压时间为60s；

5、热压处理

5A）将预压板坯置于热压机中，在温度为220℃下对预压板坯进行第一次热压处理，在热压10s内将预压板坯压缩至6mm，制得第一热压板坯，其中第一热压板坯的厚度为成品纤维板厚度的0.5倍，第一次热压时间为10s，热压压力为2MPa；

5B）将第一热压板坯在温度为220℃下进行第二次热压处理，第二次热压压力为0.5MPa，使板坯在15秒钟内反弹至13.2mm，板坯第二次热压后的厚度与成品纤维板厚度之比为1.1：1，制得第二热压板坯；

5C）在220℃下对第二热压板坯进行第三次热压处理，控制第三次热压处理的热压压力为1MPa，使板坯在45s内压缩至12mm，制得第三热压板坯，其中第三热压板坯的厚度与成品纤维板的厚度之比为1：1；

5D）固化处理

在保持温度为220℃，第三热压板坯厚度为12mm的情况下，对第三热压板坯继续进行热压，使得板坯沿着厚度方向的中心位置的温度达到130℃，胶粘剂完全固化，制得固化板坯；其中固化处理过程中的热压压力为1MPa，固化时间为100s；

5E）卸压处理

在100s内将热压机的压力从1.0MPa降低至0MPa，调节水蒸气的排出速率，制得厚度为12mm的纤维板板材，然后将纤维板板材冷却、砂光、裁边制成成品纤维板。

对照例1

1、板坯铺装

2、增湿处理

3、热压处理

将增湿板坯置于热压机中，在温度为200℃下对增湿板坯进行热压处理，其中热压时间为360s，热压压力为3MPa，制得厚度为12mm的纤维板，纤维板经过冷却、砂光、裁边后制成成品纤维板。

制备的成品纤维板产品表面平整、光滑、颜色均匀，按GB／T17657－1999《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》检测纤维板理化性能，测定结果如表1所示。

采用DA‐X断面密度分析仪（德国格雷康公司）检测纤维板的密度，测定结果如图4所示。

对照例1制备的纤维板材无预固化层，表面密度最高，无芯层密度分布均匀的区域，芯层密度偏低，断面密度分布曲线呈“V”型分布；对照例制备的纤维板板材的表面密度最高，达到1150Kg/m³，芯层最低，达到505Kg/m³，纤维板断面的密度从表层至芯层逐渐降低，无密度均匀分布区域。

对照例2

1、板坯铺装

2、热压处理

将纤维板板坯置于热压机中，在温度为200℃下对板坯进行热压处理，其中热压时间为360s，热压压力为3MPa，制得厚度为12mm的纤维板，纤维板经过冷却、砂光、裁边后制成成品纤维板。

制备的成品纤维板产品表面不平整、粗糙，按GB／T17657－1999《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》检测纤维板理化性能，测定结果如表1所示。

表1纤维板理化性能测试结果

	静曲强度（MPa）	内结合强度（MPa）
			实施例1	26	0.6
实施例2	25	0.7
			实施例3	28	0.5
实施例4	27	0.45
			对照例1	22	0.2
对照例2	18	0.7

由表1的检测结果表明：

本发明方法制备的纤维板的力学性能好，均高于国家标准，静曲强度高达到25MPa以上，内结合强度高达到0.45MPa以上；而对照例1方法制备的纤维板的内结合强度低；对照例2方法制备的纤维板的静曲强度低，不符合国家标准。

采用DA‐X断面密度分析仪（德国格雷康公司）检测纤维板的密度，测定结果如图5所示。

按照对照例2的方法制备的纤维板材存在较厚的预固化层，表面密度偏低，但芯层密度较高，但是无无芯层密度分布均匀的区域，板材断面密度分布呈典型的“M”型分布；板材的最高密度出现在距离板材表面约为1.2mm处，最高密度为920Kg/m³、芯层的最低密度为604Kg/m³；传统热压处理制备的纤维板未能消除预固化层，表面最高密度偏低，芯层最低密度偏高，整体断面密度分布不合理。

从纤维板断面密度分布图可以看出本发明方法制备的纤维板无预固化层、芯层密度分布均匀、表面密度分布及芯层密度都比按照传统热压工艺制取的板材有较大的程度的提高，不仅消除了预固化层，减少了板材后期砂光处理余量1-2mm，而且在制备相同平均密度的纤维板板材时，板材的表层、芯层密度提高10%以上，并且板材的性能得到提高，静曲强度、内结合强度高，提高了强重比，具有优化断面密度分布和提高力学性能的作用。

Claims

1.一种控制纤维板断面密度分布的方法，包括如下顺序进行的步骤：

1）板坯铺装

将干燥的木纤维与胶粘剂混合均匀后铺装成纤维板坯；

2）增湿处理

3）预热处理

对增湿板坯进行微波辐射加热，进行预热处理，制得预热板坯；

4）预压处理

对预热板坯进行预压处理，制成预压板坯；

5）热压处理

将预压板坯置于热压机内，进行热压处理，即得。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是，步骤1）所述的纤维板坯中木纤维的含水率为5‐13%。

3.如权利要求1所述的方法，其特征是，步骤2）所述碱性溶液为氯化铵、尿素、碳酸氢钠、氢氧化钠溶液中的一种或多种。

4.如权利要求1所述方法，其特征是，步骤3）将所述板坯加热至板坯温度达到25‐80℃。

5.如权利要求1所述方法，其特征是，步骤4）所述预压处理的压力为1‐12MPa。

6.如权利要求1所述方法，其特征是，步骤5）中所述热压处理的热压温度为170～220℃。

7.如权利要求1所述方法，其特征是，步骤5）中所述热压处理包括如下顺序进行的步骤：

5A）在热压机上对预压板坯进行第一次热压处理，制得第一热压板坯，其中，第一次热压处理的压力为2-7MPa；

5B）对第一热压板坯进行第二次热压处理，制得第二热压板坯，其中，第二次热压处理的压力为0‐1MPa；

5C）对第二热压板坯进行第三次热压处理，将第二热压板坯压缩至成品纤维板的厚度1倍，制得第三热压板坯；

5D）在保持第三热压板坯厚度的情况下，继续热压处理第三热压板坯，使得板坯胶粘剂完全固化，制得固化板坯；

5E）卸除热压机压力，取出固化板坯。

8.如权利要求7所述的方法，其特征是，步骤5A）中将所述预压板坯压缩至成品纤维板厚度的0.5-1.5倍。

9.如权利要求7所述的方法，其特征是，步骤5B）将所述第一热压板坯压缩至成品纤维板厚度的1‐2倍。

10.如权利要求7所述的方法，其特征是，步骤5E）中所述卸除压力的时间为60‐180s。