CN101342720B - 一种流化床施胶方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种固体料施胶方法，该方法包括下列步骤：(A)将该固体料粉碎至适宜的尺寸；(B)所述粉碎的固体碎料通过管道用风力输送到流化床；(C)在所述流化床中在流化状态下用雾化胶粘剂施胶，并且任选附件用来改善施胶效果。本发明还涉及一种固体料施胶系统，包括(A)送风装置；(B)用于由送风装置向流化床送风的管道；(C)设有雾化系统的流化床；和(D)改善施胶效果的附件。
Description
技术领域
本发明属于人造板制造、造纸等领域，尤其是人造板领域。更具体地说，本发明涉及一种流化床施胶方法和系统，所述方法和系统尤其适合秸秆人造板工业生产的施胶。
背景技术
对于传统的固体施胶有如下四种常见方式(原理)：浸渍施胶；喷雾施胶；摩擦施胶；流化方法。然而这四种方法也都有限制性，尤其是针对低用量胶粘剂。
浸渍施胶，一般要求胶粘剂用量较大，或者通过加入溶剂或其他液体稀释后进行浸渍施胶。这种施胶要求胶粘剂用量大，用量小的胶粘剂则需要通过加入溶剂实现，而对于用量少又不能加入其他溶剂的胶粘剂则限制了使用。
喷雾施胶，一种非常常见的施胶方式，利用压力使胶粘剂分散开来。这种施胶方式一方面要求有雾化设备，另一方面被施胶物质也要分散开来，目前常用的方法为机械搅拌。
摩擦原理，当物体与另一物体沿接触面的切线方向运动或有相对运动的趋势时，在两物体的接触面之间有阻碍它们相对运动的作用力，这种力叫摩擦力。接触面之间的这种现象叫摩擦。液体胶粘剂通过这种方式分散到碎料表面。这种施胶对于胶量少的施胶也存在弊端。
流化原理，这是一种理想的施胶原理。固体颗粒在流体作用下表现出类似流体状态的现象称为流态化。在气流的作用下，由于不同物质密度等本身特性的原因，其运动方式和速度都有差异，在这种状态下施胶，尤其适用于小剂量胶粘剂的施胶。
在工业生产上，施胶方式多种多样。
例如在造纸工业上，根据施胶效果的不同，施胶方法分为内部施胶和表面施胶两种。内部施胶是将胶料加入纸浆中，再抄成具有憎液性的纸和纸板。常用胶料有松香胶料和合成胶料。表面施胶是在纸张表面涂上一层薄的胶料，从而使纸张具有憎液性能。常用胶料有淀粉、动物胶、及合成胶料等。表面施胶主要用于胶版纸、书写纸和有憎液性要求的包装纸和纸板。
再例如，对于人造板工业来说，人造板工业在国民经济、人们生活中占有重要的位置。对于层积材、胶合板来说，施胶则采用涂饰施胶，这应该说是浸渍施胶的一种。
在纤维板的生产中，有采用管道施胶和拌胶工艺。其中管道施胶多为传统湿法施胶，在此基础上，又有人提出了干法施胶工艺。
人造板工业发展至今取得了重大的发展，新类型的板材不断推出，满足了人们的需求。在其中，人造秸秆板便是新型的板材之一。
鉴于秸秆板生产有保护环境、保护生态资源、提高农民收入的巨大意义，同时秸秆板在替代传统板材的同时，还因为其使用异氰酸酯胶粘剂没有甲醛污染，秸秆板将成为新型板材发展的趋势。
但目前由于秸秆板生产需要的异氰酸酯胶粘剂用量少，传统的施胶方式，例如环式摩擦施胶、滚筒施胶，以及两者组合施胶方式都不能达到理想的效果。因此就需要提高施胶量，以保证秸秆板性能指标的要求。若加入水，则胶和水进行反应，而加入其他有机溶剂，则影响了环保性。而提高施胶量，这样势必引起秸秆板成本的上升。
针对诸如上述秸秆板施胶类型，胶粘剂用量少，而且不能和其他物质共混，需要采用一种新型的施胶工艺和装置。
发明内容
本发明在综合考虑施胶原理，原有的施胶工艺基础上，提出了一种新型的流化施胶工艺，即利用气体(混合固体碎料)进入直径扩大的容器内(容器内有雾化胶粘剂)来实现。该发明尤其适用用料多胶少的情况下施胶。
本发明通过多次的论证、探索和重复实验，在生产线上取得了成功。
因此，本发明的一个目的是提供一种固体料施胶方法，该方法包括下列步骤：
(A)将该固体料粉碎至适宜的尺寸；
(B)所述粉碎的固体碎料通过管道用风力输送到流化床；
(C)在所述流化床中在流化状态下用雾化胶粘剂施胶，并且任选同时用任意附件例如导向板、分布板进一步改善施胶效果。
所述固体料可以是通常用于造纸、制造层积材、胶合板等的原料，如植物原料，例如稻草、小麦、高梁、麻等的秸秆。
对粉碎的固体碎料的形状和尺寸没有特别限制，例如该尺寸可以是0.1-100mm，优选0.5-20mm，更优选1-10mm。
优选的是，先将固体料粉碎成单一或者组合的碎料，然后经过筛选，干燥等工序后，制得合适状态和尺寸的碎料。固体碎料的含水率优选控制在0-20％，固体碎料含水率更优选控制在4％-16％。
固体碎料通过管道由风力输送到流化床，固体碎料和空气选择一定的比例，该比例优选小于1：1，更优选为小于1：1到大约1：50，风速10-30m/s；
为了更好地实现本发明的目的，风速进一步选择在15-25m/s。
然后混有固体碎料的气流进入流化床内，由于气体通道增大，流化床直径与输入通道直径比大于2，最好在2-8，尤其是在3-8。风速下降，风速约在2-10m/s，为了更好地实现本发明的目的，进一步优选在2-8m/s，混有秸秆的气流扩散，与雾化的胶粘剂充分混合。
优选地，胶粘剂的雾化通过在流化床内由有气喷头或者无气喷头或者离心雾化器来实现。
本发明的优点是胶粘剂能和碎料充分混合，因此胶粘剂的用量为碎料重量的0.1-10％，尤其是适用于7％以下更能体现本专利的优点。
为了更好地实现本发明的目的，进一步喷头采用多喷头进行雾化。
为了更好地实现本发明的目的，进一步多喷头采用多方向进行雾化。
为了更好地实现本发明的目的，进一步喷头采用单一或者组合方式进行，例如有气喷头和高压喷头、离心雾化器，等其他方式的单一或者任意组合实现。
为了更好地实现本发明的目的，进一步雾化的胶粘剂的粒径要小于100μm，优选10-60μm。
为了更好地实现本发明的目的，进一步在流化床内设有附件，例如导向板或者分布板等，以使得混有固体碎料的气流在流化床内运动更加无序，完成更充分的混合。
为了更好地实现本发明的目的，进一步可以采用流化床施胶和其他任意一种或者两种以上施胶方式任意组合。例如，经过流化床施胶后，再经过环式拌胶机施胶，流化床施胶过程中施胶量占总施胶量的60％，而环式拌胶机施胶过程中施胶量占总施胶量的40％，经过两次施胶后的秸秆再进入到铺装、预压等后面的工序；再例如经过流化床施胶后，再经过滚筒拌胶机施胶，流化床施胶过程中施胶量占总施胶量的60％，而滚筒拌胶机施胶过程中施胶量占总施胶量的40％，经过两次施胶后的秸秆再进入到铺装、预压等后面的工序；再例如经过流化床施胶后，再经过滚筒拌胶机施胶，经过滚筒拌胶机施胶后再经过环式拌胶机施胶，流化床施胶过程中施胶量占总施胶量的50％，而滚筒拌胶机施胶过程中施胶量占总施胶量的20％，环式拌胶机施胶过程中施胶量占总施胶量的30％，经过三次施胶后的秸秆再进入到铺装、预压等后面的工序；以及包括流化床施胶在内的各种施胶方式按照种类的任意组合，以及各种顺序的任意组合。
通过不同质物质速度不一，和流体的运动(涡流)等原理在流化床内完成施胶工序。施完胶的碎料再进入其他工序。
本发明的另一个目的是提供板材的生产方法，包括：
(A)将该固体料粉碎至适宜的尺寸；
(B)所述粉碎的固体碎料通过管道用风力输送到流化床；
(C)在所述流化床中在流化状态下用雾化胶粘剂施胶，并且流化床内任选设有附件，例如导向板或者分布板等(见附图1)；
(D)将施胶后的固体碎料铺装，热压，喷水处理，再裁切为适当的尺寸。
本发明的又一个目的是提供了一种固体料施胶系统，该系统包括：
(A)送风装置；
(B)用于由送风装置向流化床送风的管道；
(C)设有雾化系统的流化床；
(D)流化床内任选设有的附件，例如导向板或者分布板等。
优选的是，流化床直径与输入管道直径比大于2，最好在2-8，尤其是在3-8。
本发明的流化床包括流化床主体部，喷头，筛网，进料口，包括一风管部和一锥斗部，出料口，包括一风管部和一锥斗部，以及任选的导向板和分布板。
导向板可以在直径方向上设置2-4块，位于风管与锥斗接合部，导向板可以设计为简单的长方形，也可以选择效果更加的弧形或其他形状，保证气流以及原料均匀分布在流化床的腔体里面。
送风装置可以是现有的任何送风装置，例如鼓风机(例如苏州市协办环保设备有限公司生产的MQS5-54物料输送风机)。
所述雾化系统优选是在流化床中安装的一个或多个有气、无气喷头或者离心雾化器。对所述喷头的安装位置和数量没有特定限制(例如靖江市精工高速电机有限公司生产的JG-15电动高速离心雾化器，再例如发明人设计的喷头，见附图2)，只要它能够在流化床内形成均匀的喷雾，可以对固体料均匀施胶。例如，该有气或无气喷头可以安装在流化床的1/3到2/3的高度，在流化床管壁的四周上每间隔90度、60度或120度角设置一个。对于喷头的压力没有特定限制，例如可以是0.1-10MPa。图2的喷头的工作原理为管接头11与压缩空气连接，中间接头14与物料连接，通过调整空气喷头18与中空螺杆17之间的间距和压缩空气压力大小，可以控制物料的雾化距离和雾化程度。
胶粘剂可以是本领域任何已知的用于此类用途的胶粘剂，例如MDI(4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯)。胶粘剂装在储器内，通过泵输送给喷头。
经过验证流化床施胶有如下优点：
1.由于改变了胶粘剂的施胶方式，适用于胶粘剂相对于被施胶物质为小剂量的施胶方式。例如，不能通过加入溶剂的胶粘剂，对水反应敏感的胶粘剂，成本高的胶粘剂等。例如在秸秆板生产中使用异氰酸酯胶粘剂，该胶粘剂成本高，使用量小，仅在5％左右，而且不能通过加入溶剂(带来污染)，加入水(胶粘剂和水反应)，提高施胶量(增高成本，降低秸秆板竞争力)来实现。
2.流化床施胶，几乎是胶不受阻拦地和碎料全方位接触，因此胶均匀。
附图说明
图1是本发明的施胶系统的示意图，其中1为流化床主体部，2为喷头，3为筛网，4为进料口，包括一风管部和一锥斗部，5为出料口，包括一风管部和一锥斗部，6为分布板，7为导向板。
图2是发明人设计的有气喷头，其中11为管接头、12为过渡接头、13为锁紧螺母、14为中间接头、15为中间接管、16为锁紧环、17为中空螺杆和18为空气喷嘴。
具体实施方式
实施例1：本发明的秸秆人造板的施胶及其生产
秸秆板的生产其包括原料加工、刨花制备、施胶、铺装、热压、前处理、成品处理等步骤。
1.1流化床施胶及其生产流程以及产品性能
(1)取稻草秸秆800kg为原料，将秸秆经过切断机，切断成长为10-80mm的秸秆单元；
(2)刨花制备：将切断后的稻草秸秆进入粉碎机中制成刨花，然后再进入干燥机进行匀湿处理，刨花含水率13％；
(3)施胶：对稻草秸秆进行施胶，流化床施胶系统如附图1所示。
A、流化床1的高度为6m，直径为2.5m。
B、在流化床1的四壁安装了4个有气喷头2，有气喷头为发明人设计，构造见附图2。喷头高度：离筛网3有20mm，喷头2与筛板的夹角为60°；喷头伸入分选机的长度为30-40mm；导向板、分布板设在附图1所示位置，材质为普通钢材，分布板6长宽厚尺寸为300mm×200mm×10mm，四个方向各一块，导向板7为两块长宽厚尺寸为300mm×200mm×10mm以150度连接而成，同样是四个方向各一块，6和7之间距离约为200mm。
C、筛网的孔径，20mm×20mm，筛网的高度为20cm。
D、MDI给胶由自控系统完成，自控系统采用手动控制。
管道输送风速在18m/s，流化床内风速在6m/s，秸秆从底部进料口4随风进入流化床，刨花进料量7kg/s，风量5.5m3/s，通过分布板和导向板，MDI(异氰酸酯)胶粘剂通过有气喷头施胶，喷头压力为0.5MPa，每个喷头的喷MDI胶速度是8.5g/s，施胶量占绝干秸秆刨花的量为5％；
(4)铺装：将施胶后的刨花采用分级铺装机和机械铺装机进行铺装，经预压后的板坯厚度控制在50mm左右，铺装后的板坯采用垫板送至压机进行热压；
(5)热压：采用多层压机，将铺装后的板坯进行热压，热压压力4.0MPa，热压时间350秒，热压温度200℃；热压后含水率控制在7％左右。
(6)将板材冷却、裁边、砂光为(厚度×宽度×长度)：6mm×1220mm×2440mm
根据木质刨花板的国家标准GB/T4897-92测试秸秸秆板的各项性能，其具体性能如下：
密度：700kg/cm3
板内密度偏差：+4、-3.5
板内强度偏差：+6、-5.5
含水率：7％
内结合强度：0.45MPa
静曲强度：120MPa
弹性模量：2500MPa
螺钉力(N)板面1200板边820
甲醛释放量：未测出
阻燃等级：GB8624难燃B
对比例1：传统的施胶及其生产流程
(1)取稻草秸秆800kg为原料，将秸秆经过切断机，切断成长为10-80mm的秸秆单元；
(2)刨花制备：将切断后的稻草秸秆进入粉碎机中制成刨花，然后再进入干燥机进行匀湿处理，刨花含水率13％；
(3)拌胶：对秸秆刨花进行拌胶，使用的滚筒拌胶机，利用离心雾化器将二苯基甲烷二异氰酸酯胶粘剂高速旋转，通过离心力将MDI甩出与秸秆刨花混合，施胶量为绝干刨花重量的2％，然后通过再次拌胶，此次拌胶采用环式拌胶机，施胶量为3％；
(4)铺装：将施胶后的刨花采用分级铺装机和机械铺装机进行铺装，经预压后的板坯厚度控制在50mm左右，铺装后的板坯采用垫板送至压机进行热压；
(5)热压：采用多层压机，将铺装后的板坯进行热压，热压压力4.0Mpa，热压时间350秒，热压温度200℃；热压后含水率控制在7％左右；
(6)将板材冷却、裁边、砂光为(厚度×宽度×长度)：6mm×1220mm×2440mm。
根据木质刨花板的国家标准GB/T4897-92测试秸秸秆板的各项性能，其具体性能如下：
密度：700kg/cm3
板内密度偏差：+4、-3.5
板内强度偏差：+8.5、-9.5
含水率：7％
内结合强度：0.38MPa
静曲强度：18MPa
弹性模量：2300MPa
螺钉力(N)板面1150板边750
甲醛释放量：未测出
阻燃等级：GB8624难燃B
现在将两者进行对比，如下表：
从上表可以看出，采用本发明施胶方法制备的秸秆刨花板表观状态、内结合强度以及内结合强度偏差，静曲强度、弹性模量、螺钉力等性能优于现有技术方法制备的刨花板。
Claims (12)
1.一种固体料施胶方法，该方法包括下列步骤：
(A)将该固体料粉碎至适宜的尺寸；
(B)所述粉碎的固体碎料通过管道用风力输送到流化床；所述流化床包括流化床主体(1)、喷头(2)、筛网(3)、进料口(4)、出料口(5)、分布板(6)和导向板(7)，其中，流化床直径与进料口输入管道的直径比以及流化床直径与出料口输出管道的直径比为2-8；
所述固体碎料和空气的体积比例小于1∶1，在进料口输入管道的风速为10-30m/s；进入流化床后的风速为2-10m/s；
(C)在所述流化床中在流化状态下用雾化胶粘剂施胶，并且任选同时用导向板和/或分布板进一步改善施胶效果。
2.根据权利要求1所述的固体料施胶方法，其中所述固体碎料选自植物秸秆，含水率控制在0-20％。
3.根据权利要求1所述的固体料施胶方法，其中固体碎料通过管道由气流输送到流化床的风速为15-25m/s。
4.根据权利要求1所述的固体料施胶方法，其中流化床直径与输入通道直径比为3-8，进入流化床后风速下降为2-8m/s。
5.根据权利要求1所述的固体料施胶方法，其中胶粘剂的雾化通过在流化床内由有气喷头或者无气喷头或者离心雾化器来实现，胶粘剂的用量为碎料重量的0.1-10％。
6.根据权利要求5所述的固体料施胶方法，其中所述胶粘剂的用量为碎料重量的0.1-7％。
7.一种板材的生产方法，包括：
(A)将该固体料粉碎至适宜的尺寸；
(B)所述粉碎的固体碎料通过管道用风力输送到流化床；所述流化床包括流化床主体(1)、喷头(2)、筛网(3)、进料口(4)、出料口(5)、分布板(6)和导向板(7)，其中，流化床直径与进料口输入管道的直径比以及流化床直径与出料口输出管道的直径比为2-8；
所述固体碎料和空气的体积比例小于1∶1，在进料口输入管道的风速为10-30m/s；进入流化床后的风速为2-10m/s；
(C)在所述流化床中在流化状态下用雾化胶粘剂施胶，并且任选同时用附件改善施胶效果，在流化施胶之后任选用滚筒拌胶机或者环式拌胶机进一步施胶；
(D)将施胶后的固体碎料铺装，热压，喷水处理，再裁切为适当的尺寸。
8.一种固体料施胶系统，该系统包括：
(A)送风装置；
(B)用于由送风装置向流化床送风的管道；
(C)设有雾化系统的流化床；所述流化床包括流化床主体(1)、喷头(2)、筛网(3)、进料口(4)、出料口(5)、分布板(6)和导向板(7)，其中，流化床直径与进料口输入管道的直径比以及流化床直径与出料口输出管道的直径比为2-8；
(D)任选的改善施胶效果的导向板或/和分布板。
9.根据权利要求8所述的固体料施胶系统，其中流化床直径与输入管道直径比为3-8。
10.根据权利要求8所述的固体料施胶系统，其中雾化系统是在流化床中安装的一个或多个有气或无气喷头或者离心雾化器。
11.根据权利要求10所述的固体料施胶系统，其中该有气或无气喷头安装在流化床的0到1/2处，在流化床管壁的四周上每间隔90度、60度或120度角设置一个。
12.根据权利要求11所述的固体料施胶系统，其中所述有气或无气喷头安装在流化床的0到1/3的高度。
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