黑龙江省木材科学研究所
【摘 要】人造板内部环境的研究和模拟能够为最优热压工艺的选择提供很多最基本的信息。本文主要论述了人造板热压过程中板坯内部环境变化的研究及结果，着重说明了人造板内部的环境随着气温和气压改变的变化以及规律。分析表明：板坯内部的温度变化分为 3个阶段，即快速升温阶段、温度保持稳定阶段和后期的慢加速升温阶段；内部气压是由水蒸气分压和空气分压组成。
【关键词】热压；板块内部环境；内部温度；气压
1.热压过程工序的有关介绍
1.1热压过程是人造板生产过程中的关键工艺
它直接影响着产品的物理学性能，比如说胶合强度、密度分布的均匀性以及生产的能耗。著名学者Kamke等将人造板的热压过程描述为“一个伴随着动量传递、热传递、质传递及板坯内部复杂化学反应和相变同时发生的复杂过程”，而且因为人造板是由木质单元、空气和水分所组成的三相混合的体系，所以人造板内部环境的变化十分复杂多变，很多学者都认为它是一个研究的难点。
1.2热压工艺是决定人造板质量的关键因素之一
如何检测热压过程中板坯内部的温度和蒸汽压力的变化，为优化热压工艺提供最基本的信息以及如何有效地提高热压效率，缩短热压时间，成为广大工程技术人员和人造板生产企业急需解决的问题。热压参数是决定板坯质量的关键要素，确定以蒸汽压力与温度为主要检测参数，通过对人造板热压要求和板坯内部环境的分析，并借鉴国外的检测方法选定热电偶为温度测量传感器、溅射薄膜压力传感器为压力传感器，通过比较现代检测系统的组建方法，确定采用PC-DAQ 式虚拟仪器自动检测系统的方法，设计人造板热压过程中板坯内部环境在线检测系统。PC-DAQ 式虚拟仪器自动检测系统由传感器、信号调理、PC-DAQ 数据米集卡、通用计算机、软件等基本要素构成。
1.3热量在人造板内部的传递
热量在板坯内部进行传递，使胶粘剂达到固化的温度要求，让胶粘剂固化，随着此时人造板内部的水被加热汽化，在木板上空形成一定的气压。由此对人造板内部环境的研究来说，人造板在热压过程中内部环境的温度和气压的变化是学者们研究的一大重点，这些方面的研究能为我们建造更加优异的热压工艺提供有效的信息。
2.研究人造板热压过程中板块内部环境的意义
人造板具有很好的物理力学性能和价格优势，与普通的刨花板和胶合板相比较，是一种性价比很高的板材，所以目前人造板占据我国木材市场的主要份额，它的应用领域广泛，前景发展潜力特别好。因此，进行人造板成型机理和制造工艺的研究十分具有必要性。热压过程是大片人造板生产中的关键环节，而且热压过程中，人造板板胚里面的温度、湿度、和压力场的分布对成板的各种物理性能起着重大的作用。因此，研究热压过程中热质传递规律、探索板坯内部热质传递与成板性能的关系，对于深入理解刨花板成型机理、合理制定热压工艺、缩短热压时间、提高生产效率具有重要意义。
3.对人造板热压过程中内部环境温度的规律分析
3.1板坯内部温度梯度变化规律
在热压过程中，木板纵截面上始终有着温度梯度，热压开始的时候温度梯度最大，随着热压过程的加大，温度的梯度的温度几乎是一致的，温度梯度逐渐缩短；木板内部的横截面上每一点几乎温度相同，可以将横截面作为等温面。因此可以认为同一时刻里木板内各纵横面的温度梯度是相同的。
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3.2热压实验过程中粘合剂对人造板上升温度的影响
同时把添加粘合剂的人造板和没有添加粘合剂的人造板放入热压实验装置中，并观察每个人造板内部环境的温度变化。最终实验发现，没有添加粘合剂和添加了粘合剂的人造板的温度变化都近似相同。所以由此结果可以分析得知，粘合剂对热压过程中的人造板内部环境温度分布并没有很大的影响，甚至可以近似不计。
3.3热压过程中人造板温度的变化规律
热压过程中，大片人造板的温度变化可以分为三个阶段：即快速升温阶段、温度保持稳定阶段和后期的慢加速升温阶段。人造板的厚度、热压过程中的温度、人造板的密度和含水率等因素对升温速率的影响在三个阶段中表现各有不同：
（1）在快速升温阶段：人造板的厚度和热压过程的温度对单位体积内的木板内部的升温速率有着十分明显的影响，人造板的厚度越大单位体积的木板升温速度越慢，热压过程的温度越高，单位体积的温度升得就越快。其次就是木板密度和木板含水率的交相作用。木板的密度越大，他所含的水分就越高，所以人造板密度和含水量的相互作用对木板升温的速率有着很明显的影响。人造板密度越大，含水量越高，它升到同种温度所需要的时间就越多，人造板热压过程中内部的环境也就越复杂越难以控制。
（2）温度保持阶段：在热压过程中会有一个温度保持过程，在这个过程中间，一直让装置保持在一个合理的温度，所谓合理，就是即完成对木材的实验，又不损坏木材原本的构造，更不能引起自燃。在这个过程中，木材的每一部分自然保持着恒定，但是这个恒定并不是统一，就好比木材纵横面即使在温度持平时它的温度依然会有变化，所以在这一阶段是最好的通过恒温下的持平来找出木材不同地方的差异，从而来找出他们之间的规律。
（3）慢加速升温过程：这一过程是让木材在装置中慢慢进行升温，并时刻观察他们升温过程中的规律和特点，最后在与第一阶段的升温过程进行对比。对比后普遍发现第三阶段的升温规律与第一阶段的升温特点并不相同，因为在温度持平的时候，木材的某些特性已经改变了，比如人造板的含水量，它会随着温度的升高而降低，由此木材的一些气压也会因为水汽的产生而发生改变，所以最后一阶段的升温，人造板决定不是简单的全面升温，其中的变化更复杂。
结语:通过对人造板热压过程中板坯内的温度、气压和含水率的连续检测和实时观察，并且根据测试的结果进行理论分析，得出了温度、压力和含水率在板坯内部随不同温度阶段变化的分布规律、影响因素和三者之间的关系。介绍了人造板热压过程中板坯内部环境检测系统各组成部分作用原理以及它们在系统中的作用，着重阐述了系统硬件设计和检测软件的开发，并通过人造板的热压试验，着重地验证了热压过程中人造板温度的变化规律。
参考文献：
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基金项目：黑龙江省财政自拟项目“木结构材用间苯二酚改性酚醛树脂的研究与开发”（201112）
通讯作者:刘浩阳 研究实习员，本科，研究方向为木材胶黏剂。
论文作者:张晶,崔立东,刘浩阳（通讯作者）
论文发表刊物:《低碳地产》2016年10月第19期
论文发表时间:2016/11/18
标签：人造板论文; 温度论文; 过程中论文; 过程论文; 环境论文; 木板论文; 木材论文; 《低碳地产》2016年10月第19期论文;