CN101745949B - 用于在材料板的制造过程中对木屑、纤维或类似纤维的材料进行涂胶的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在纤维板、MDF板、HDF板或纤维绝缘板、木质材料板、塑料板的制造过程中在加载有输送介质(20)的、具有基本上超过环境压力的压力情况的输送管(1)中用粘结剂(5)对木屑、纤维或类似纤维的材料进行涂胶的方法，其中通过至少一个喷嘴(3)并通过至少一个连接输送管(1)和喷嘴(3)的开口(16)将粘结剂(5)引入输送管(1)并且在输送管(1)中将粘结剂(5)与被输送的纤维(2)混合。本发明在于，彼此分开地将粘结剂(5)和蒸汽(6)送入喷嘴(3)，在混合室(7)中将喷嘴(3)内的蒸汽(6)和粘结剂(5)混合成蒸汽-粘结剂混合物，以及在喷嘴(3)中或喷嘴(3)上通过至少一个调节装置(4)以及与调节装置(4)有效连接的调整头(12)来改变混合室(7)与输送管(1)之间的开口(16)，以便控制或调整要被引入输送管(1)的粘结剂(5)的量。此外，本发明还涉及另一种方法以及一种用于涂胶的装置。

Description

用于在材料板的制造过程中对木屑、纤维或类似纤维的材料进行涂胶的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于在材料板的制造过程中对木屑、纤维或类似纤维的材料进行涂胶的方法以及一种根据权利要求15的前序部分所述的用于涂胶的装置。

背景技术

例如用木屑或中密度纤维或其他松散的材料制成的材料板的制造目前均为自动化过程，并且多年以来已在许多国家广泛应用。如公知的那样，要么按照一定的节奏，要么以连续方式压制预加工后的木屑或者纤维。然而除了在压机前后有许多设备单元之外，起关键作用的是借助铺装机来制造板坯；除了原料的质量之外，所制成的板坯的质量也是一个重要因素。在大规模工业制造木质材料板时，使用连续式压机，但是部分地也使用单层板或多层板压机。追求用自然的原材料和人工制成的粘结剂来制造价格低廉的材料板，迫使制造商们去开发越来越高效率的方法。在此情况下，特别的重点在于在质量保持不变的情况下的能源成本、原材料节约和粘结剂节约以及具有少停机时间和低磨损的在技术上经优化的设备结构。

现有的完善涉及用于优化粘结剂消耗以及随之而来还具有能源成本节约的方面。因为在用低湿度成分进行最优的涂胶时，不仅通过粘结剂消耗得到更低的成本，而且还必定在干燥器中在木屑/纤维上干燥更少的粘结剂，这再次节约了能源并且因此节约了成本。原则上，粘结剂指的是所谓的胶粘剂漂染液，该胶粘剂漂染液的主要组分包括胶粘剂。根据需要，附加地添加乳浊液、硬化剂、甲醛清除剂、着色剂、杀虫和杀菌剂以及其他添加剂。通常还使用没有添加物的胶粘剂。非穷尽性地，作为粘结剂的可以是：异氰酸酯、MDI、三聚氰胺尿素甲醛(MUF)、尿素甲醛(UF)、MUPF或者PF。

原则上，现有技术所基于的是在用于木屑板或纤维板的生产设备中借助喷嘴来对木屑或纤维进行涂胶。在此情况下，这些喷嘴粉碎粘结剂并将其喷到运动的木屑或纤维上。此时存在两种不同的涂胶方法：在旋转地被混合的木屑上的喷射过程或者在高速通过的纤维上的喷射过程。

这些木屑通常已作为木屑来供应或者在现场制造并且在干燥之前或之后被送去涂胶。纤维则是通过纤维化装置在现场制造的并且在两个磨盘之间进行的纤维化之后通过输送管被输送到干燥器。根据设备大小和设备结构，输送管可具有最多达100m的长度。在优选以超音速在小直径的相对较小的管中执行的输送期间，纤维被涂胶并且随后被送入干燥器。随后，在底板上铺装这些木屑或纤维并且借助压机将它们压制成材料板。

在输送管中进行高压涂胶时会产生特别的挑战，因为会出现极其激烈的具有7×10⁵至3×10⁶的雷诺数(Reynoldszahl)的流动。在此情况下，纤维的速度在至少50m/s直至474m/s的速度的宽范围内波动。

通常，用喷嘴将用于涂胶所必需的粘结剂引入输送管或混合装置，这些喷嘴如此打散该粘结剂，以使得该粘结剂是以多位数的微米范围被喷入的。利用所谓的雾化喷嘴可以将粘结剂大致分解到100至400微米的大小。但是，为此所必需的是，使用通过另一压力区域中的降压来打散喷嘴头处的粘结剂的高压喷嘴来一起工作。这些喷嘴遭受高的磨损并且具有如下缺点，即必须根据猜测来更换这些喷嘴，因为不能自动地通过粘结剂的较少打散来识别出具有差涂胶质量的有缺陷的喷嘴或者可能出现堵塞或部分堵塞并且该缺陷只有在根据实验室试验发现所制成的材料板的差质量时才能表现出来。此外，刚好在输送管涂胶时以如此高的过压将粘结剂喷入输送管，以使得该粘结剂在输送管的反面仍旧以细小射流的方式出现并且在接下去的过程中才分散开来。除了在输送管处出现粘结的缺点之外，纤维会以某种方式碰到集中的壁，其中这些纤维中的一部分被过度涂胶并且因此在接下去的过程中出现结块的可能性在统计上被增大了。

发明内容

现在，本发明的任务在于，提供一种用于对木屑和/或纤维进行涂胶的 方法和装置，该方法和装置实现了在混合装置或者在加载有输送介质的输送管中用高度打散的粘结剂来对木屑和/或纤维进行涂胶。优选地，粘结剂在此情况下被打散到小于40微米的范围内并且与木屑和/或纤维接触。

对于根据权利要求1所述的用于输送管中基本上超过环境压力的压力情况的方法而言，该任务的解决方案在于：彼此分开地将粘结剂和蒸汽送入喷嘴；在混合室中将喷嘴内的蒸汽和粘结剂混合成蒸汽-粘结剂混合物；以及在喷嘴中或喷嘴上通过至少一个调节装置以及与该调节装置有效连接的调整头来改变混合室与输送管之间的开口，以便控制或调整要被引入输送管的粘结剂的量。

对于根据权利要求2所述的在具有基本上对应于环境压力的压力情况的混合装置中使用的方法而言，该任务的解决方案在于：彼此分开地将粘结剂和蒸汽送入喷嘴；在混合室中将喷嘴内的蒸汽和粘结剂混合成蒸汽-粘结剂混合物；以及在喷嘴中或喷嘴上通过至少一个调节装置以及与该调节装置有效连接的调整头来改变混合室与混合装置之间的开口，以便控制或调整要被引入混合装置的粘结剂的量。

对于用于涂胶的装置而言，该任务的解决方案在于：在喷嘴处布置至少一个蒸汽管道和至少一个粘结剂管道；该蒸汽管道和粘结剂管道与至少一个混合室相连接；以及在喷嘴中或喷嘴处布置与喷嘴的混合室与混合装置或输送管之间的开口中的调整头相有效连接的调节装置。

本发明所基于的主要原理在于，使粘结剂在排出喷嘴之前与蒸汽混合，其中蒸汽的高温以及混合室中极其激烈的湍流流动用于在混合室中最优地打散粘结剂。这尤其在进行高压涂胶时是有利的，因为在“喷放管道(Blow-line)”的输送管中的现有压力情况下，应当优选以比输送管中的压力更高的压力来进行喷射。尽管如此，不再强迫喷嘴通过巨大的压力下降来引起粘结剂的降压以粉碎该粘结剂。因此，可以更受控制地并且更细致地调整喷射，因为决定性的标准是输送管或混合装置内的最佳分布而不再是压力差。在此情况下特别突出的是如下可能性，即在流动技术上最佳地设计本发明的装置或喷嘴内的混合室之间的开口，以使得纤维或木屑并不碰撞高度集中的进入射流，而是碰撞细微地分布的喷雾，该喷雾优选布置在输 送管或混合装置的整个宽度上。为此，在输送管中将喷嘴布置在半径上。喷嘴的布置、喷出角度、喷出扇形等仅在一定条件下是本发明的主题。在一个优选的实施例中，喷嘴头相对于输送管或混合装置的壁的开口是根据其角度来描述的。

实践表明，以下粘结剂：液态或悬浮(半液态)或者分散形式的MDI、UF、MUF和PF，特别适用于采用本发明的方法或装置的喷射。所介绍的装置不仅特别适用于执行本发明的方法，而且其本身还可以独立地操作和应用。原则上必须强调，在蒸汽中经打散并经喷射的粘结剂的可达到的大小即使在不同的粘结剂量(升/分钟)的情况下也保持不变。在每小时或每分钟不同的流量情况下可以附加地喷入蒸汽，以提高输送管或混合装置中的湍流流动。这附加地显著减小了胶团的数目。

在此情况下还直接有利的是，可以容易地或者自动地清洗喷嘴区域中所提及的装置。甚至喷嘴头处的堵塞或结块也不会形成或者可立即通过附属的调节装置来消除。尽管如此，通过蒸汽流动给出了自清洗的效果。除了在混合装置中对木屑进行涂胶之外，还有利地通过热的流入的蒸汽-粘结剂混合物使木屑加热2℃至20℃。在此情况下，蒸汽的进入混合装置的部分在冷的木屑上面冷凝。

附图说明

从从属权利要求和以下带有附图的描述中得到本发明的主题的其他有利措施和设计方案。附图示出：

图1示出了通过根据第一实施例的、在高压区域中具有输送管和喷嘴的装置的截面，

图2示出了根据图1的从混合室进入输送管的过渡的放大图，

图3示出了通过根据第二实施例的、在标准压力区域中具有混合装置和喷嘴的装置的截面。

具体实施方式

图1和2示出了装置的原则上可能的结构，该装置此外还用于执行本 发明的方法并且包括具有壁10的输送管1，在该输送管1内用流动的输送介质20将纤维2输送经过至少一个喷嘴3。为了清楚明了而未在输送管1上示出多个喷嘴3。此外，输送管1的大小与喷嘴3或者壁10之间的关系不是按正确比例给出的。喷嘴3具有在本示例中通过挺杆11与喷嘴头12处于有效连接的调节装置4。因此，该调节装置4能够通过喷嘴头12来调整开口23的大小或者甚至封闭该开口23。调节装置4并不限于其设计方案并且在涉及许多可能性(线性输送带、曲柄传动、钢球传动、齿条传动、间接传动...)的选择方面可通过本领域技术人员来详细地安排。必须强调，在喷嘴3中布置混合室7，可彼此分开地通过蒸汽管道17将蒸汽6送入该混合室7并且通过粘结剂管道16将粘结剂5送入该混合室7。流体和高压技术方面的设计方案(高压泵、输送介质、蒸汽生产、蒸汽管道、止回阀、压力计)同样处于相应的本领域技术人员的能力范围内，这些本领域技术人员检测并使用根据现有技术是可能的或者必需的标准部件。在操作期间，在与开口23邻接并且因此与到输送管1的过渡处邻接的混合室7中产生蒸汽-粘结剂混合物15，优选在通过控制或调整装置9处的压力设定值25预先给定的压力下混合该蒸汽-粘结剂混合物15。在此情况下，控制和调整装置9通过调节装置4来控制或调整喷嘴头12的位置并且因此根据压力设定值25或者根据通过混合室7上或混合室7中的测量装置8得到的测量结果来控制或调整开口23的大小。为了改善该控制或调整，所述装置具有多个测量点。例如，用测量装置8来检测混合室7中的压力和/或用测量装置14来检测粘结剂管道23中的压力和/或用测量装置18来检测蒸汽管道17中的压力和/或用测量装置13来检测输送管1中或者混合装置22中的压力。为了进一步优化所述方法，通过控制或调整装置4并根据要被引入输送管1中的粘结剂5的量来控制或调整混合室7中的压力和/或可调节的开口16的大小。为此目的，还可以调节或调整相对于纤维2的流速的相应依赖性。优选地，可以用比蒸汽6更高的压力将粘结剂5送入混合室7。实践表明，应当通过喷嘴将具有小于40微米的大小的粘结剂5引入混合装置22或输送管1。在此情况下，本发明的方法或装置的应用特别适用于具有大致3mm的长度和0.03mm的直径的纤维2，尤其是在输送管1中在喷嘴3附 近以超音速来输送纤维的时候。因此，在此情况下优选地，以8至16巴的绝对压力将蒸汽管道17中的蒸汽6引入混合室7。根据应用场合可以有意义的是，为了朝着输送介质20的流动方向促进涂胶，在喷嘴3之前和/或之后，通过附加蒸汽管道19将附加蒸汽21引入输送管1。在输送管1中在喷嘴之前和/或之后的蒸汽添加提升了在涂胶之前、期间或之后纤维的湍流流动。这在生产不同板厚度的情况下在运行中需要变化的每小时纤维流量的时候是特别有利的。在低纤维流量的情况下可能导致仅少量蒸汽从纤维化机到达输送管并且必须附加地将蒸汽引入输送管以获得必需的输送流动。尽管如此，推动输送流动也同样可以是有利的，因为在更高的湍流情况下会更少地出现两个或更多个纤维之间的粘结。

图3示出了通过根据第二实施例的、在标准压力区域中具有混合装置22的装置的截面。在此情况下，该混合装置包括固定的滚筒29，该滚筒29一方面具有用于木屑24的入口并且在另一方面具有用于经涂胶的木屑24的出口。在此，箭头方向示出了木屑24的通过方向，在混合装置22中通过由电动机28驱动的搅拌轴26上的搅拌叶片27来混合并输送该木屑24。在上方区域中示出了喷嘴3的截面并且在背面示出了另一个喷嘴3的开口23。以虚线的形式示出了另一组喷嘴3。在本发明的范围中当然还可以仅布置一个喷嘴3，在必要时还可以仅布置在入口区域中。在此情况下，喷嘴头12定义喷嘴3的开口23并且通过调节装置3来运动。优选地，在混合装置22中以3至16巴的绝对压力将蒸汽管道17中的蒸汽6引入混合室7。在另一个实施例中，为了促进混和装置22中的涂胶，可以通过附加蒸汽管道19将附加蒸汽21引入混合装置22。在此情况下，还可以从下面将附加蒸汽蒸汽管道喷入滚筒29以卷起木屑。

如果在所描述的优选实施方式中设置了用于对纤维或类似纤维的材料进行涂胶的输送管1以及用于对木屑进行涂胶的混合装置22，那么这不应当被理解为是限定性的，而是存在可受益于所提出的喷嘴和所提出的方法的应用的大量装置或混合器或混合装置。

附图标记列表：

1     输送管

2     纤维

3     喷嘴

4     调节装置

5     粘结剂

6     蒸汽

7     混合室

8     测量装置

9     控制或调整装置

10    壁

11    挺杆

12    喷嘴头

13    测量装置

14    测量装置

15    蒸汽-粘结剂混合物

16    粘结剂管道

17    蒸汽管道

18    测量装置

19    附加蒸汽管道

20    输送介质

21    附加蒸汽

22    混合装置

23    粘结剂管道

24    木屑

25    用于混合室7的压力设定值

26    搅拌轴

27    搅拌叶片

28    电动机

29    滚筒

Claims (24)

1.一种用于在纤维绝缘板、木质材料板、或塑料板的制造过程中在加载有输送介质(20)的、具有超过环境压力的压力情况的输送管(1)中用粘结剂(5)对木屑、纤维或类似纤维的材料进行涂胶的方法，其中通过至少一个喷嘴(3)并通过至少一个连接所述输送管(1)和所述喷嘴(3)的开口(16)将所述粘结剂(5)引入所述输送管(1)并且在所述输送管(1)中将所述粘结剂(5)与所述被输送的纤维(2)混合，其特征在于，

彼此分开地将粘结剂(5)和蒸汽(6)送入所述喷嘴(3)，

在混合室(7)中将所述喷嘴(3)内的所述蒸汽(6)和所述粘结剂(5)混合成蒸汽－粘结剂混合物，从而将所述粘结剂打散，以及

在所述喷嘴(3)中或所述喷嘴(3)上通过至少一个调节装置(4)以及与所述调节装置(4)有效连接的调整头(12)来改变所述混合室(7)与所述输送管(1)之间的所述开口(16)，以便控制或调整要被引入所述输送管(1)的所述粘结剂(5)的量。

2.一种用于在或纤维绝缘板、木质材料板、或塑料板的制造过程中在具有基本上对应于环境压力的压力情况的混合装置(22)中用粘结剂(5)对木屑(24)、纤维或类似纤维的材料进行涂胶的方法，其中通过至少一个喷嘴(3)并通过至少一个连接所述混合装置(22)和所述喷嘴(3)的开口(16)将所述粘结剂(5)引入所述混合装置(22)并且在所述混和装置(22)中将所述粘结剂(5)与所述被输送的纤维(2)混合，其特征在于，

彼此分开地将粘结剂(5)和蒸汽(6)送入所述喷嘴(3)，

在混合室(7)中将所述喷嘴(3)内的所述蒸汽(6)和所述粘结剂(5)混合成蒸汽－粘结剂混合物，从而将所述粘结剂打散，以及

在所述喷嘴(3)中或所述喷嘴(3)上通过至少一个调节装置(4)以及与所述调节装置(4)有效连接的调整头(12)来改变所述混合室(7)与所述混合装置(22)之间的所述开口(16)，以便控制或调整要被引入所述混合装置(22)的所述粘结剂(5)的量。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用测量装置(8)来检测所述混合室(7)中的压力和/或用测量装置(14)来检测所述粘结剂管道(23)中的压力和/或用测量装置(18)来检测所述蒸汽管道(17)中的压力和/或用测量装置(13)来检测所述输送管(1)中的压力。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，用测量装置(8)来检测所述混合室(7)中的压力和/或用测量装置(14)来检测所述粘结剂管道(23)中的压力和/或用测量装置(18)来检测所述蒸汽管道(17)中的压力和/或用测量装置(13)来检测所述混合装置(22)中的压力。

5.如权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于，将胶粘剂漂染液用作所述粘结剂。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述胶粘剂漂染液可以至少包括异氰酸酯、MDI、三聚氰胺尿素甲醛(MUF)、尿素甲醛(UF)、MUPF或者PF，其中根据需要可以混合诸如乳浊液、硬化剂、甲醛清除剂、着色剂、杀虫和杀菌剂以及其他通常介质的添加料。

7.如权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于，通过控制或调整装置(4)并通过所述混合室(7)中预先给定的压力来控制或调整所述可调节的开口(16)的大小。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过控制或调整装置(4)并根据要被引入所述输送管(1)的所述粘结剂(5)的量来控制或调整所述混合室(7)的压力和/或所述可调节的开口(16)的大小。

9.如权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于，用比所述蒸汽(6)更高的压力将所述粘结剂(5)送入所述混合室(7)。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述喷嘴将具有小于40微米的大小的所述粘结剂(5)引入所述输送管(1)。

11.如权利要求2所述的方法，其特征在于，通过所述喷嘴将具有小于40微米的大小的所述粘结剂(5)引入所述混合装置(22)。

12.如权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于，所述纤维(2)平均具有3mm的长度以及0.03mm的直径。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述输送管(1)中在所述喷嘴(3)附近用超音速来进行输送。

14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在使用输送管(1)的情况下用8至16巴的绝对压力将所述蒸汽管道(17)中的所述蒸汽(6)引入所述混合室(7)。

15.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在使用混合装置(22)的情况下用3至16巴的绝对压力将所述蒸汽管道(17)中的所述蒸汽(6)引入所述混合室(7)。

16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为了促进在在所述输送管(1)中朝着所述输送介质(20)的流动方向进行的涂胶或者更好的充分混合，在所述喷嘴(3)之前和/或之后通过附加蒸汽管道(19)引入附加蒸汽(21)。

17.如权利要求2所述的方法，其特征在于，为了促进在所述混合装置(22)中朝着所述输送介质(20)的流动方向进行的涂胶或者更好的充分混合，在所述喷嘴(3)之前和/或之后通过附加蒸汽管道(19)引入附加蒸汽(21)。

18.一种用于在制造纤维绝缘板、木质材料板或塑料板的制造过程中在具有基本上对应于环境压力的压力情况的混合装置(22)中用粘结剂(5)对木屑(24)进行涂胶或者在加载有输送介质(20)的、具有基本上超过环境压力的压力情况的输送管(1)中用粘结剂(5)对纤维(2)或类似纤维的材料进行涂胶的装置，所述装置包括混合装置(22)或输送管(1)以及至少一个喷嘴(3)，其中所述喷嘴(3)可通过至少一个开口(16)与所述混合装置(22)或者所述输送管(1)相连接并且所述喷嘴(3)具有至少一个用于调节要被引入所述输送管(1)或者所述混合装置(22)的所述粘结剂(5)的量的调节装置(4)，其特征在于，

在所述喷嘴(3)上布置至少一个蒸汽管道(17)以及至少一个粘结剂管道(23)，

所述蒸汽管道(17)与所述粘结剂管道(23)与至少一个混合室(7)相连接，所述喷嘴(3)内的蒸汽(6)和粘结剂(5)在所述混合室中混合成蒸汽－粘结剂混合物，以将粘结剂打散，以及

在所述喷嘴(3)中或所述喷嘴(3)上布置与所述喷嘴(3)的混合室(7)与所述混合装置(22)或所述输送管(1)之间的所述开口(16)中的调整头(12)有效连接的调节装置(4)。

19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，为了测量所述压力，在所述混合室(7)中或所述混合室(7)上布置测量装置(8)和/或在所述粘结剂管道(23)中或所述粘结剂管道(23)上布置测量装置(14)和/或在所述蒸汽管道(17)中或所述蒸汽管道(17)上布置测量装置(18)和/或在所述输送管(1)或所述混合装置(22)中或者在所述输送管(1)或所述混合装置(22)上布置测量装置(13)。

20.如权利要求18或19所述的装置，其特征在于，为了通过所述混合室(7)中预先给定的压力来控制或调整所述开口(16)的大小，布置控制或调整装置(4)。

21.如权利要求18或19所述的装置，其特征在于，为了根据要被引入所述输送管(1)或所述混合装置(22)的所述粘结剂(5)的量来控制或调整所述混合室(7)中的压力和/或所述可调节的开口(16)的大小，布置控制或调整装置(4)。

22.如权利要求18或19所述的装置，其特征在于，朝着所述输送介质(20)的流动方向在所述喷嘴(3)之前布置用于附加蒸汽(21)的附加蒸汽管道(19)。

23.如权利要求18或19所述的装置，其特征在于，所述喷嘴头(12)相对于所述输送管(1)的壁(10)或者所述混合装置(22)的壁(10)具有5°至85°的角度α。

24.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述角度α为30°至60°。