CN101318347A - 微波能人造板处理机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微波能人造板处理机。该机能有效解决降低人造板及其制品的甲醛释放率这一棘手问题。该机包括底部敞口的微波作用腔，所述微波作用腔横截面为矩形；其相对应的左右两侧壁上分别均布设有两个以上的微波馈口，每个馈口经微波传输线与外置微波源相连接；其前后两侧壁上分别设有进料门和出料门；其内侧顶面设有加湿机喷嘴和风机，内侧顶面还开有测温孔和排气口；微波作用腔敞口底部配合设有平板装料小车，装料小车上部的平板车身作为微波作用腔的腔室底壁。该设备可以高效、批量地处理人造板或人造板制品，达到明显降低其后续甲醛释放率、从而提高被处理的人造板材或人造板制品环保性能和环保级别的目的。

Description

微波能人造板处理机
技术领域
本发明涉及含甲醛的人造板处理装置。
背景技术
在人造板的生产过程中，宜使用不含或少含甲醛成分的黏合剂。目前虽然已经有这种无害或低害的黏合剂问世，但由于成本太高，尚无法推广使用。由于脲醛树脂类黏合剂具有成本低、性能高等优点，目前被世界各国大量使用。这种在人造板生产工艺中以脲醛树脂类黏合剂占主导地位的格局在可预见的将来很难改变。脲醛树脂类黏合剂富含甲醛成分，会长期释放对人体极为有害的甲醛气体、造成严重的公害。如何降低人造板的甲醛含量、从而显著减小甲醛的释放量是一个亟待解决的技术难题。
目前，处理人造板及其制品以降低其甲醛释放量的方法有以下几种：
饰面法：在成品人造板外表面加贴阻止气体穿透的外皮。这种方法目前被大量使用。虽然该方法可以阻止人造板板材及其制品中的有害气体释放出来。但是一旦饰面外皮破损，有害气体就会大量溢出。因此它不是一种根本的治理方法。
化学处理：在人造板表面或环境空气中喷洒化学药剂，中和板材释出的有害气体。这种方法虽然可以在一定程度上减轻甲醛等有害气体的危害，但仅仅是一种短期效应。同时所使用的化学药剂往往会造成新的污染。
物理处理：使用各种方法使人造板材或其制品中的有害气体集中排出，以达到降低板材后续甲醛排放率的目的。目前已提出或已使用的方法有：
A、热氨气处理法(源自比利时、荷兰)：将温度为50-55℃的热氨气循环导入密闭的放置人造板的室中，氨气渗透进入板材内部将板材加热并与挥发出来的甲醛反应生成无害物质(六次甲基四胺)。因氨气的渗透是一个极慢的过程，因此处理过程耗时很长、能量和耗材(氨气)消耗极大。采用该方法处理板材的过程十分缓慢，所需时间视板材规格的不同约为10-24小时。
由于这种方法的处理效率太低，有人提出了改进方案。其基本思想是：在人造板的一侧形成负压，氨气由大气压方向向负压方穿透过人造板。在负压作用下，氨气的渗入和穿透应该比较快。(专利号：99229606.4)但这种方法仍存在设备过于庞大和复杂、成本过高，以及需消耗大量热氨气、会造成环境的二次污染等缺点，至今未能付诸实现。
B、真空处理法：有人提出可以将板材置于真空环境中。利用低气压下物质挥发点较低的特点，无须加热、板材中的游离甲醛就可以自动析出。但不加任何辅助手段，仅依靠真空环境，板材中甲醛气体析出的速度仍十分缓慢，效率很低。(系国内专利，尚未见实际应用)
以上所列的物理处理方法虽然可以达到降低板材有害气体释放率的目的，但处理效率低、速度慢、需大量耗能、会造成二次污染、环保问题难以解决，因此很难大规模推广。
上述各种降低人造板及其制品甲醛释放率的方法或者成本过高、难以推广，或者只具有短期效果、不能解决根本问题，或者会造成新的污染，或者效率很低、能耗过大、运行成本过高。这些方法均难以大规模推广应用于大批量、工业化生产中。
发明内容
为了解决降低人造板及其制品的甲醛释放率这一棘手问题，本发明提出一种人造板微波能处理方法并提供基于该技术的微波能人造板处理机。
具体设计方案如下：
微波能人造板处理机基于微波可快速加热人造板材至设定温度并在该温度下保持一段时间，使板材中的游离态甲醛集中释出，和微波高频电磁场可以加快含甲醛大分子分解从而使板材内所含束缚态甲醛释放的原理。
该设备包括底部敞口的微波作用腔，所述微波作用腔横截面为矩形，其相对应的左右两侧壁上分别均布设有两个以上的微波馈口，每个馈口经微波传输线与外置微波源相连接；其前后两侧壁上分别设有进料门和出料门；其内侧顶面设有加湿机喷嘴和风机，内侧顶面还开有测温孔和排气口；微波作用腔敞口底部配合设有平板装料小车，平板装料小车上部为金属平板车身，金属平板车身作为微波作用腔的腔室底壁，金属平板车身底部设有车轮。
所述微波作用腔的长、宽、高分别为3000毫米、1600毫米、1600毫米。该尺寸数据可以根据被处理物件的具体形状作相应调整。
所述微波作用腔相对应的左右两侧壁上分别均布设有10个微波馈口，馈口为标准矩形单模接口或多模接口。微波馈口的数量可以根据微波作用腔的尺寸作相应调整。
所述微波作用腔相对应的左右两侧壁上的十个微波馈口分上下排均布，每排馈口呈横向、竖向交错排列，水平方向相邻馈口之间间距为600毫米，垂直方向相邻馈口之间间距为540毫米。
所述外置微波源为分体式多单元磁控管组合微波源、其总功率达到16-30千瓦；各单元磁控管的输出功率可达800瓦或1500瓦，工作频率为2450MHz。
本发明微波能人造板处理机的工作机理：
(1)甲醛在人造板中的两种存在状态：游离态和束缚态。
游离态甲醛：存在于板材内的细微空隙中。常温下处于长期缓慢释放状态。板材的甲醛释放率随环境温度的升高明显加快。
束缚态甲醛：甲醛分子与其它的分子形成化合物或聚合物大分子。该种大分子并不十分稳定，具有分解倾向。该种大分子分解后能释放出甲醛。在通常的温度、湿度条件下，这种机制造成的甲醛释放速度较低，但释放周期极长，可达到几年到十几年。
(2)微波的本质是处于一定频率范围的超高频电磁场。微波可以携带大量能量、对介质有很强的穿透性，微波与物质能发生强烈地相互作用、可以把自己的能量传给被作用物质、使其温度内外一致地升高。高能量密度的微波电磁场在微细空间中能引起高频放电。
(3)板材处理过程：将人造板板材置于微波作用腔中。用大功率微波作用于人造板材，令其均匀而迅速地升温至55-60℃，并在该温度范围内保持一段时间(十几-几十分钟)。在此期间，板材中的游离态甲醛集中迅速释出。同时，微波的高频电磁场有力地促进了含甲醛大分子的分解(这是一种微波化学过程)，使部分处于束缚态的甲醛解除束缚并溢出。经过该种处理，板材中的甲醛含量大幅度减少，从而大大降低了板材的后续甲醛释放率。
(4)在板材的处理过程中，集中释放出的甲醛气体通过密封管道进入水箱并溶于水中。水中的甲醛浓度达到一定程度(25％以上)后就成为福尔马林液。这种福尔马林液可以在农业、林业等领域得到再利用，从而实现废物的循环利用。
与成型板材负压热氨处理法相比(专利号99229606.4)，微波能处理法在工作机理、去除甲醛效果、废气处理、工作效率、设备成本、运行成本、设备操作性、可控性等方面显示出很大优势。下表对这两种方法进行了对比。
  处理机名称   热氨法人造板材处理机   微波能人造板材处理机
基本方法描述   用热氨气对板材进行接触式加热和负压渗透，氨气与板材内游离态甲醛反应生成无害物质   微波对板材进行非接触式快速加热、同时在板材微细结构内形成放电促使含醛化合物分解，造成甲醛大量溢出
  处理对象   原始人造板   原始人造板和经饰面/涂漆的人造板制件
  处理能力   3.5万立方米/年   7000-8000立方米/年
  废气处理   废气氨合成法   废气水溶法、废气氨合成法
  废气利用   无   产生稀福尔马林液，可再利用
  设备成本   高，500万元/套   适中，45-55万元/套
处理成本   低效率、高能/材耗，板材处理成本比较高，约50元/m3 属高效、节能装置，板材处理成本较低，约33元/m3
  投入成本收回周期 三年左右   一年左右
附图说明
图1为本发明结构示意图，图2为微波馈口分布示意图。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。
实施例：
如图1、图2所示，微波能人造板处理机包括底部敞口的微波作用腔1，微波作用腔1横截面为矩形，其长、宽、高分别为3000毫米、1600毫米、1600毫米。其相对应的左右两侧壁上分别均布设有十个微波馈口9，馈口为标准矩形单模接口或多模接口，每个馈口经微波传输线与外置微波源的相应接口连接。微波作用腔前后两侧壁上分别设有进料门10和出料门11；其内侧顶面设有加湿机喷嘴5和两个风机8，操作人员可根据板材在处理过程中的失水情况进行适当的加湿作业，风机的作用是加速微波作用腔内温度的均匀化；其内侧顶面还开有测温孔6和排气口7，测温孔为安装温度传感器使用，排气口为处理过程中排出甲醛气体，它们由抽气机经密封管道抽入水箱中；微波作用腔1敞口底部配合设有平板装料小车2，平板装料小车2上部为金属平板车身，金属平板车身与微波作用腔1配合作为微波作用腔的腔室底壁，金属平板车身底部设有车轮，与车轮配合地面安装有轨道3。
如图2所示，微波作用腔1相对应的左右两侧壁上的十个微波馈口9均分为上下两排，每排馈口呈横向、竖向交错排列，水平方向相邻馈口之间间距为600毫米，垂直方向相邻馈口之间间距为540毫米。
使用单管功率为800瓦或1500瓦，工作频率为2450MHz的磁控管组成分体式多管微波源。单台组合微波源总输出功率可达到16-30千瓦。该微波源具有良好的调节性和操控性，各单元微波源的输出功率单独可调。各路微波源经矩形波导管与微波作用腔侧壁上的微波馈口相连接。微波经微波馈口馈入作用腔，在腔内形成分布均匀的多模高频电磁场。
作业时，将一组待处理人造板4摆放在装料小车2的金属平板车身上，打开进料门10将装载着人造板材的装料小车2送入微波作用腔1内，接着关上进料门10即可进行微波处理。处理完毕后该组人造板随小车由出料门11离开微波作用腔。

Claims (5)

1、微波能人造板处理机，其特征在于：包括底部敞口的微波作用腔，所述微波作用腔横截面为矩形，其相对应的左右两侧壁上分别均布设有两个以上的微波馈口，每个馈口经微波传输线与外置微波源相连接；其前后两侧壁上分别设有进料门和出料门；其内侧顶面设有加湿机喷嘴和风机，内侧顶面还开有测温孔和排气口；微波作用腔敞口底部配合设有平板装料小车，平板装料小车上部为金属平板车身，金属平板车身作为微波作用腔的腔室底壁，金属平板车身底部设有车轮。
2、根据权利要求1所述的微波能人造板处理机，其特征在于：所述微波作用腔的长、宽、高分别为3000毫米、1600毫米、1600毫米。
3、根据权利要求1所述的微波能人造板处理机，其特征在于：所述微波作用腔相对应的左右两侧壁上分别均布设有10个微波馈口，馈口为标准矩形单模接口或多模接口。
4、根据权利要求1所述的微波能人造板处理机，其特征在于：所述微波作用腔相对应的左右两侧壁上的十个微波馈口分上下排均布，每排馈口呈横向、竖向交错排列，水平方向相邻馈口之间间距为600毫米，垂直方向相邻馈口之间间距为540毫米。
5、根据权利要求1所述的微波能人造板处理机，其特征在于：所述外置微波源为分体式多单元磁控管组合微波源、其总功率达到16-30千瓦；各单元磁控管的输出功率可达800瓦或1500瓦，工作频率为2450MHz。
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