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利用废弃原料制造木材/金属复合材料的工艺过程之原料准备
a.金属网和金属箔

由于木材纤维表面施加的是脲醛树脂胶,这种胶对木材纤维等多孔性的高分子材料具有良好的胶合性能,颜色浅且成本低廉,是目前纤维板生产用的主要胶种。但由于金属材料与木材纤维的结构、极性与表面特性有很大不同,这种胶对金属材料这种表面光滑、渗透性很差的无机材料没有任何胶合能力,所以当将金属网复合在施加了脲醛树脂胶的木材纤维中间时,由于金属网的隔断作用,将影响金属网两侧的木材纤维表面的脲醛树脂胶的良好胶合。金属网的网目数越大,这种不利影响越大,当金属网目数大于一定程度时,复合材料的胶合强度会低于国家标准的要求,所以要对金属网表面进行~定的处理。对金属箔来说,它的不利影响更大,当将金属箔复合在木材纤维中间时,它完全隔断了木材纤维之间的胶合,即如果不对金属箔表面采取必要的处理,它不能和施加了脲醛树脂胶的木材纤维形成复合材料。

b.木材纤维和金属纤维混合纤维

与金属网和金属箔一样脲醛树脂胶对金属纤维也没有胶合作用。所以当金属的加入比例越来越大时,它夹在木材纤维之间,影响了木材纤维之间的有效胶合,使木材纤维之间形成了一些没有胶合的空白点。在进行MOR测试时,板材一个表面的纤维之间受拉伸应力,另一个表面的纤维之间受压缩应力,而那些没有形成胶合的空白点很容易使纤维之间产生滑移,从而导致了复合材料的静曲强度值的降低。另外当测试复合材料的内结合强度时,混入的金属纤维本身不能产生任何胶合,而且还阻碍木材纤维之间的胶合,使木材纤维之间形成了无数微小的胶合断面,从而影响了复合材料的胶合强度,所以对混入了金属纤维的混合纤维也要进行必要的处理。

c·木材纤维和金属粉混合材料

当在施加了脲醛树脂胶的木材纤维表面混入金属粉时,由于金属粉均匀地附着在木材纤维的表面,从而在一定程度上隔断了木材纤维表面的脲醛树脂胶的有效胶合,尤其是当金属粉的加入比例越来越大时,它将木材纤维的表面覆盖的面积也越来越大,从而影响了木材/金属复合材料的胶合强度,所以对混入了金属粉的木材纤维也要进行必要的处理。

d.金属材料表面或木材纤维/金属混合材料的处理

对金属材料表面或木材/金属混合材料进行处理,目前主要采用对金属表面进行改性处理的方式,如加入偶联剂等。但这种处理方式对复合材料胶合强度的改进效果不是很理想且工艺复杂、成本较高。异氰酸酯树脂 ( PMDI)是一种对金属和木材都具有良好黏结作用的新型树脂,而且本身不含甲醛,是一种胶合性能优良的环保树脂胶,可作为木材/金属复合材料的胶黏剂,但这种胶价格较高,施加量大时将增加木材/金属复合材料的生产成本。所以为了降低成本,木材纤维表面仍施加普通脲醛树脂胶,只对金属材料表面或木材纤维/金属混合材料中施加一定量的异氰酸酯树脂。

对于金属网及金属箔,一般可采取胶合板制造过程中单板施加液体胶的辊筒施胶、淋胶、挤胶和喷胶等施胶方法。

①辊筒施胶属于接触式施胶的方法。常见为双辊筒和四辊筒施胶机,分别见图6—1 和图6-2。双辊筒施胶机上辊筒上的胶液是靠下辊筒传递上来的,施胶时金属网或金属箔从两辊筒中间通过,靠接触使辊筒上的胶涂在金属网或金属箔上,施胶量大小主要调节辊筒之间、辊筒上沟纹形式的数量。不同胶种对辊筒沟纹有不同要求,合咸树脂胶黏剂多用平辊筒表面包覆有带螺纹橡胶的施胶辊,液面高度以达下辊筒1/3为宜,太多或太少都会影响施胶量。

双辊筒施胶机结构简单,便于维护,但其工艺性能较差,胶量不易控制,效率也较低。

四辊筒施胶机在一定程度上克服了上述缺点,增加了两个钢制的挤胶辊;挤胶辊的速度低于施胶辊15%~20%,起着刮胶的作用。它与施胶辊间的距离是可调的,用以控制施胶量。由于四辊筒施胶机上、下同时供胶,所以施胶均匀性较好。

②淋胶

淋胶是一种高效率的施胶方法。其工作原理为:首先使胶液形成厚度均匀的胶幕,金属网或金属箔等基材通过胶幕后便在表面带上一层胶,淋在基材上的胶层厚度与胶的流量、黏度、材料的表面张力和基材的进料速度有关。增加胶的流量,提高胶的黏度,降低金属网或金属箔等基材的进料速度都能使胶层增厚。

③挤胶

挤胶是将高黏度或泡沫胶液经过挤胶器小孔施到金属网或金属箔上。金属网或金属箔在挤胶器下通过,胶呈条状流下,落在金属网或金属箔表面,胶液在预压时,可扩展成完整的胶层。也可用表面上覆有一层硅橡胶的辊筒把胶条压平。挤胶法的主要优点是节省胶料,不过使用时应防止胶孔堵塞。

④喷胶

喷胶有两种形式,普通喷胶法和压力喷胶法。普通喷胶法是使胶液在空气压力下在喷头内雾化,然后再喷出,这种方法胶液损失大。

压力喷胶法是给胶液施加一定的压力,使其从喷嘴中喷出,喷出的胶应是旋转前进的,分散性好。为了喷胶均匀,喷嘴直径一般仅在0.3~0.5mm,这就要求胶液清洁,黏度小。压力喷胶法效率高,胶损小,但胶量控制较难。

对于木材纤维/金属纤维的混合纤维及木材纤维/金属粉的混合物料,由于木材纤维和金属纤维或金属粉混合后,相对密度增大,难以在气流的作用下悬浮,所以不能再采用木材纤维常用的管道施胶方式。一般可采用刨花板生产中刨花的施胶方式。这种施胶方式一般可分为摩擦法、涂布法和喷雾法三种。

①摩擦法

将胶液连续不断地倒入搅动着的木材/金属的混合物料中,靠混合物料之间的相互摩擦作用将胶液分散开。此法拌胶质量取决于混合物料在拌胶机内停留的时间。

②涂布法

是用施胶辊将胶液涂在混合物料表面的一种方法,一般适用于高黏度的胶液,该方法的不足之处是生产效率较低。

③喷雾法

喷雾法主要通过不同的喷头来实施,主要分三种基本形式。

压力式喷雾喷头:此法又称无空气雾化,用泵使胶液在高压( 8MPa)下通过喷头,喷头内有螺旋室,胶液在其中高速旋转,然后从出口呈雾状喷出。该喷头能耗低、生产能力大,可将高黏度胶液雾化,由于是无空气雾化,工作环境好,对减轻气体污染效果明显,但需高压泵。压力喷雾法应用比较广泛。
 
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