CN1042608C - 连续生产刨花板的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

一种用压机连续加工刨花、纤维及胶合板的方法。钢带将板坯送入压机。钢带经驱动转鼓和倒向转鼓引导，绕加压底座和压板传动并相对于它们的支座来支承滚柱。滚柱轴线与钢带运行方向相正交。一调节装置可改变进料开口处的压缩角度。在进料开口中对板坯的第一加压阶段中从轻到重压，相应角度以水平面为准从0.5°变到约5°，在第二阶段中从重到轻压，相应角度从约7°变到负1°。第一加压阶段的加压过渡区E可凹凸型地调节。

Description

连续生产刨花板的方法及设备
本发明涉及一种用于连续生产刨花板，纤维板，塑料板及胶合板的方法以及实施此方法的设备。
现有的制造人造板的方法和设备中，为了达到所生产木板的使用强度要求，以及为了与相应的板坯构造相适应，在压机的压块和/或压机的工作台处装备有调节进料端挤压角的装置。通过改变挤压角的大小，可以相应地根据使用要求来设置进料口间隙的大小。而如果要改变进料系统处的挤压力分布状况，只能在很窄的范围内实现，这时要在相对来讲较长的进料路程上持续地加压。
有些设备的连续加压技术的进一步发展使得借助于滚动支承可采用较高的钢带速度和较低的单位挤压因数的压机产生，从而达到很长的加压行程，在凸型的进料口间隙处实现了快速加压。但是随着进料速度的加快，在凸型开口处由于渐进加压的缘故，当板坯开始与上、下钢带接触时，沿着进料宽度在板的表层导致出现排气现象。如果板坯透气性变差，当进料速度很高时，其中的空气会爆泄从而形成灰尘或纤维涡流。这种涡流导致在连续工作的压机加工好的板上出现难看的纹影。这种排气方式有时还会导致整个表层突然与中间层脱落。这不仅影响了表观质量，而且也使一些使用要求比如分层性或弯曲强度无法得以满足。
此后，又有人设计出的具有刚性过渡区的预压行程的设备。它要通过改变进料及生产速度，才能根据对表层透气性的不同要求，在其平直的预加压段域内匹配以相应的垂直加压速度。如果不改变生产速度，采用这种方式就无法满足对表层排气性能的不同要求，比如当表层灰粒含量高，或者表层纤维结构透气性差时，要满足其要求，则必须放慢生产速度，从而影响了经济性。
根据USP 5,042,372(即DE-OS3,918,757)，可采用双铰接系统使不利的放气效应降到最低。然而对薄的纤维板表层的快速加压问题还未得到解决，因为处于第一个铰接点之前的加压行程远大于其后的加压行程。过份长的预压行程的另一个缺陷是：已做好的板材受到较强的预硬化，从而使得磨削成本增加以及导致表层体积密度分布(强度)降低。
本发明的目的是，提供一种改进的制造方法和设备，使在生产尤其为厚度约5mm至16mm或更厚些的刨花板及纤维板时，能在不同阶段迅速调节压力和加压速度，以提高板材的强度，进而提高刨花板等成品板材的总体质量。
为实现上述目的，本发明提供的一种连续制作刨花板、纤维板、塑料板及胶合板的加工方法，具有一个带有柔性的闭式钢带的压机，钢带通过驱动转鼓及倒向转鼓绕压机工作台和压块导向传动，并将物料送向压机，相对于压块和压机工作台的支座来支承随其一同运动的滚动杆，滚动杆轴线与钢带运行方向正交，通过一个调节装置可以改变进料口间隙处的加压角度的大小，其特点是，在进料口间隙中对板坯的加压过程是在两个加压段(Ⅱ,Ⅲ)里，通过两个起到压制板作用的、相互灵活铰接在一起的支承板的可变的角度控制实现的，其加压角(α,β)可在-1°至+7°范围内调节。
采用上述方法可对薄的以及厚的刨花板和纤维板所必需的工艺流程进行优化实施。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
——在滚动杆输入区后紧接着是通过啮合或摩擦互相柔性地联结在一起的加压阶段Ⅱ,Ⅲ和Ⅳ。根据各自的加工工艺的要求，可以做到加压阶段Ⅱ至Ⅲ及Ⅲ至Ⅳ之间过渡区的压力分布进行优化调节。
——通过对加压阶段Ⅱ,Ⅲ和Ⅳ的各衔接处的角度做正的或负的调整，使得过渡区更具有适应性，即具有凸型的或凹型的形状锁合支承功能，从而可对力及压力的分布形式在进料区进行调节，这是上面谈到的现有技术水准所无法做到的。
——基于上述功能，还可以下列变型工艺过程进行优化调节：
——板坯厚度在10mm以上，表层透气性差。可采用控制预加压段Ⅱ平角排气来进行调节。
——表层透气性好，可以调节板坯厚度在16mm以上的材料。
——板坯厚度在5mm以下，空气量积累较少。加压角度可调节得陡些(β-区域)，从而加快了表层压缩的过程。
——可对体积密度分布高的刨花板，比如大约1100kg/m3，其表层下大约0.2mm，透气性相对来讲比较好的材料进行调节。这种情况下通过减小加压角度α，在后加压段Ⅲ形成向内摆动，从而会产生压力集中的效果。
根据对所生产板材的使用要求，刨花板坯及纤维板坯的结构以及在进料区的加工特性，按其上述优点，用一台计算机系统通过液压伺服控制环节，根据进料口间隙前的尺寸测量值(y1=板坯高度)，实现预加压段Ⅱ和后加压段Ⅲ对主加压区域Ⅳ的竖直位置(进料口间隙)的角度状态的最优控制。
依照本发明，进料角度β与预加压段Ⅱ相协调而带来的好处还在于，在不改变生产速度的情况下可以对表层的不同的泄气性能进行平衡。同时，板坯与上钢带的接触，可以沿着下一个铰接线的输送方向任意地离开上面接触点或后面接触点。
预加压段Ⅱ对后加压段Ⅲ的最佳长度比约为1∶2至1∶4，这就使板通过进料口间隙需有一相应的时间，从而避免了过早的硬化，这种过早硬化将由于要对表层喷砂磨削而造成较大的人工和材料的浪费。而且，确实提高了加工好的板材的表面强度。
在预加压段Ⅱ不需要额外的加热措施。由于气体的累积，在刨花板坯和纤维板坯内的刨花、纤维及其它物粒之间形成了气室，从而使导热性能变坏。当热量很大时，表层会出现预硬化现象。依照本发明，板坯先经预压后已减少了气体含量，到了后加压段Ⅲ才集中加热。
为了使得压件及刨花和纤维板坯在加工过程中安全地送到下钢带上，压件底部与钢带的相切线F要先出现于切线C，其间有一安全距离X。与刨花板坯和纤维板坯对称地同上、下钢带接触的情况相反，上述的刨花板坯和纤维板坯与上下钢带的非对称接触进料方案产生出惊人的结果：对角排气横截面Y2大于板坯高度Y1。板料愈薄，这个对角横截面就愈大，也就是说，如果物料比较薄，则当生产速度调整到较快时，气流速度也增大，排气横截面自然也增大。
为实现上述目的，本发明又提供一种实施上述本发明方法用的连续制作刨花板、纤维板、塑料板及胶合板用的设备，它由一带有柔性的闭式钢带的连续工作的压机组成，其中的钢带通过驱动转鼓及倒向转鼓绕压机工作台和压块导向传动，并将物料送向压机，且保持以一可调的压制口间隙相对于压块和压机工作台的支座来支承随其一同运动的滚柱，滚柱轴线与钢带运行方向正交，通过一个调节装置可以改变进料口间隙处的加压角度的大小，其特征在于，在该连续工作的压机1中，通过一个柔性的三铰链系统，由可变化调节的角度α,β和γ构成压机的进料口间隙，压块内两个相互灵活铰接在一起的支承板的角度可如此加以调控：两个支承板的加压角都为正，或者第一支承板的角度为正而第二支承板的角度在正、负之间进行调节，角度度量以水平面为基准，两个支承板间的加压段的过渡区可调整成外凸型的或内凹型的；压块的进料口间隙由三个铰接段构成，通过三个灵活的铰链这三段共同构成外凸型地而第二段和第三段也可构成内凹型地分别在过渡区处连接起来。
采用上述设备可以实施本发明中所提出的加工方法，特别是对进料口间隙可进行调节。
下面利用附图结合更多的实施方案对本发明加以进一步的介绍。
附图表示：
图1：本发明中生产设备的侧视图。
图2至图5：由图1，针对不同的刨花板坯厚度和变型工艺方案表达出各种情况下一个连续工作压机的进料口间隙。
图6：以放大比例表示滚动杆一矫正段Ⅰ和预加压段Ⅱ的支座。
图7：由图2绘出进料口间隙处的压力分布状况。
图8：由图3绘出的进料口间隙处压力分布。
图9：由图4绘出的进料口间隙处压力分布。
图10：由图5绘出的进料口间隙处压力分布。
在图1至图5中所表示的设备由连续工作压机1，供料装置5，包括用于压制品，即刨花板坯/纤维板坯2的传递凸起6，以及控制单元电脑13和液压伺服系统17组成。图中只展示了压机的前面部分，即物料的入口处、供料装置5、进料口间隙11，进料区和滚动杆矫正段Ⅰ、预加压段Ⅱ、压后阶段Ⅲ及主加压区Ⅳ的开始段。压机的主要部分是加压工作台，可移动的加压压块10及与其相联的支柱19。为了调整压制口间隙35，可通过液压活塞油缸(此处未表示出来)将加压压块10上、下移动，以使其处于所选好的位置。钢带3和4是各通过一个驱动转鼓(设置在加压压块10和加压工作台9的末端)以及换向转鼓7和8围绕压块10和加压工作台9带动运行。为了减少装在压机工作台9和压块10上的相应的加热板29和37分别与循环运行的钢带3和4之间的摩擦力，另设有由诸滚动杆12组成的滚动杆垫层和钢带3、4一起环行。滚动杆12正交于钢带运行方向布置且超过加压区域的宽度尺寸。滚动杆在压机1两侧与具有一定节距的扁环链条15锁合在一起，一侧在加热板29和37处经加压压块10和加压工作台9，另一侧在钢带3和4处通过压机1带着滚动，从而带动物料运行。
由附图可进一步看出，滚动杆12由带齿卷盘24和25可靠地送入，而辊子链15由分别沿支承板14、30以及在进料加热板38两侧设置的入口带齿卷盘26和27送入压机的水平平面。带齿卷盘24和入口带齿卷盘26固结在加压压块10的一根轴上，带齿卷盘25和入口带齿卷盘27固结在加压工作台的一根轴上。B表示滚动杆12的进入区的始端(进料切线)，E表示进料区的末端及主压区Ⅳ的始端。滚动杆通过导向辊31而实现在加压工作台9及压块10中循环运行。滚动杆-矫正区Ⅰ，预加压段Ⅱ，后加压段Ⅲ以及主加压区Ⅳ是通过三个柔性铰接系统啮合地和摩擦地联结起来的，因而确保了刨花板坯和纤维板坯的进料区同后续的各个区、段静态地顺利地分离。通过改变压缩角α和β以及滚动杆进入角γ可以对进料口间隙11进行调节。
正如图2至图5所示，整个加压过程是按其功能分成四个步骤的：
Ⅰ弯曲的、非承载的滚动杆-矫正段。滚动杆12不承受负荷，落到下钢带上。
Ⅱ平直的预加压段，表面护层的平角排气。可进行变量控制。
Ⅲ平直的中间层后加压段。可进行变量控制。
Ⅳ特别针对刨花板和纤维板时效硬化和校准的平直的主加压区。加压力及加压行程的形式可进行调节。由此实现
--最终的压缩
--排除空气及水蒸汽
--校准
关于滚动杆－矫正段Ⅰ：
借助供料装置5将刨花及纤维板坯2运送到下钢带4上。滚动杆12的进料下切线F(=板坯到达下钢带4上的传递及进入线)是以一个安全间距X，约200mm，水平地相对于上进料切线C(=刨花及纤维板坯2在上钢带3上的进入线)划出的。这样当板坯2在经过下部的拱型区及压机工作台9的滚动杆－矫正装置后顺利地被传递到下钢带4上去，而不会在上、下钢带之间的过渡凸起6的前部出现自锁现象。板坯与上下钢带的接触因而是非对称的，并且保持有安全间距X。当钢带3和4处于凸型的供料区内时，在板弹簧组20作用下，滚动杆12由此弹性力压向钢带3和4。
带齿卷盘24和26经过箱体36与一块滚动板16啮合联结。板弹簧组20靠摩擦经齿轮箱调节线33与平衡支承块39和控制环节28的液压缸依次相结合，宽度超过加压段的宽度。上面的进料曲面(从B到C)与预加压段Ⅱ的可调节角度β之间处于弹性变化。板弹簧组20因此可在支承板14的楔型开口内自由运动。带齿卷盘24和26装在箱体36内构成一个紧凑的部件。齿轮箱36和板弹簧组20经过三个调节轴/调节线33,34和C与紧接其后的预加压段Ⅱ弹性地铰接在一起。齿轮箱36同板弹簧组20一道，经过液压操纵的控制环节28，相对刚性压块10而支承着。控制环节28中液压缸的力调整成为正常的支承力，从而使得进料切线B自然地与紧接其后的预加压段Ⅱ中可变化的角度β相适应，也就是说，处于进料和进料切线B和C之间呈拱型的上部滚动杆进入角γ可以与预加压段Ⅱ相适应地灵活地改变。从拱型的滚动杆－矫正区Ⅰ到平直的预加压段Ⅱ的过渡区几乎柔性地与滚动杆12的进料切线C相接。该进料切线C同时也是板坯在上钢带3上的输入线。
关于预加压段Ⅱ：
预加压段Ⅱ的平直加压行程在进料切线C的揉曲的过渡区处开始，在后加压段Ⅲ前具有一定弹性的过渡板18处的铰接轴D处结束。支承板14与后加压段Ⅲ铰接在一起。根据不同的使用要求，通过液压控制环节21，经过铰链的转动轴D对角度β进行最优控制。控制环节21本身是与刚性压块10相对而支承着的。通过位移传感器22可以测得β角相对于平直的支承块30的期望值。在α角调为零时，角度β可做如下变化：
β≤+5°针对相对于后加压段来说压缩程度高的情况，
β≈0°预加压段Ⅱ与后加压段连成直的行程，加压行程加长且呈线性，
β≥-4°减少预压缩，比如在α大约为+5°时；产生平角排气以防止排气现象。
处于铰链销轴D之下的弹性过渡板18设计成随β角的不同状况而能做相应的角度调节，比如角度为正时呈凸型，角度为负时呈凹型。
在整个进料系统中皆与位移测量系统23接通。位移传感器22测出板坯高度Y1并将测量结果输给计算机13。位移传感器测量出的参数亦是液压控制环节21和32决定调节量的先决条件。通过这些调节参量以保证板坯2在经过了安全间距X后，首先与预加压段Ⅱ的上面进入线C边上的上钢带3相接触。预加压段Ⅱ的上、下区域，比如说支承板14和进料加热板的前面部分应该是不加热的。
关于后加压段Ⅲ：
后加压阶段Ⅲ的平直加压行程大约比预加压段加压行程长2至4倍。它起始于铰链销轴D，结束于铰链销轴E处。在铰链销轴E之下又是一个弹性过渡板18和滚动板16，它们应能根据α角的大小不同而呈凸型或凹型变化来支承滚动杆12及钢带3，并且通过这种凹凸变形来与过渡区C,D和E光顺衔接。在这段加压行程里上、下都在加热，以使对在前面加压行程中或多或少地进行了预压的板坯2集中输入热量。在转动轴线E处铰接的支承块30通过液压控制环节32以其角度α进行调整。相对于基本上平直的主加压区Ⅳ的α角度位置也是通过位移传感器22来测知的。液压控制环节32也是相对刚性压块10而支承着的。
关于主加压区Ⅳ
与前面几个加压行程相比较，这段压力区段比较长。其行程长度取决于从表层到中间层的传热时间及相关联的时效硬化和校准时间。刚性压块10与平直的刚性工作台9之间的间距基本上根据所加工的板材的毛厚度按其终压缩，排除气体和水蒸汽以及校准的工艺流程来决定的。此间距的变动以及上铰链轴销E的竖直位置通过沿主压区布置的液压控制油缸(图中未画出)在压块10和压机工作台9之间进行调节。
图2显示了针对板坯高度Y1极高的工况进行连续加压的过程。为了避免放气现象，将预压角β同支承板14调整到大约负2°，后压角α调整到与支承块30呈大约正5.0°，形成较陡的后压压力分布。
图3中虽然Y1值仍很高，但β角调节为大约3°，α角为2°左右。这样前压过程快，后压过程变慢。如图4所示，如果板坯高度Y1较小，则可适当地将支承块30的角度α调整到0°或略大些，支承板14的角度β则应在整个压缩过程中调整得陡峭些。
如果板材的体积密度大，如图5，则将支承块30的α角调整为负值更为有利。这样在经由支承板14的作用而产生的迅速的、强的预压之后，可减轻板坯2在到达主加压区Ⅳ之前的压力负荷。
图7到图10所表示的是相应于图2至图5中支承板14和30的α角及β角的调节状况而呈现出的压力分布状态。图7与图2，图8与图3，图9与图4，图10与图5分别对应。Pspez表示作用在支承板14和30以及加热板29,37和38上的压力，用bar表示。S是加压位移。箭头表示工作的方向，H代表角度α和β的水平位置。由画了剖面线的区域或以看到特别是在预加压段Ⅱ及后加压段Ⅲ处相应各个α和β角的位置而得出的压力分布状态。
图6展示了拱型的滚动杆-矫正段Ⅰ以及与预加压段Ⅱ的过渡区的细节。由两片或更多的钢板组成的板弹簧组20经过滚动杆－进料切线C与支承块14的平直部分固结。板弹簧组20和弹性的滚动板16在楔型开口40中可以自由运动，因而使得滚动杆也是弹性地进入。平衡块39经过齿轮箱调节轴33和铰链销轴34而与齿轮箱36啮合联结。从附图中可以看出，在整个从B到E的进料区都各有一个分别处于压机工作台9和压块10上的滚动板16，作为滚动杆12的进入及滚动部分。在铰链销轴D和E处也铺有过渡板18。
如果要加工板型的其它坯料，可根据具体的技术要求，通过改变加压角度来调整压机工作台9处的进料口间隙11。在本发明的范围内能以与压块10类似的方式安排支承板14和30，而不是进口加热板38，并以同样方式对它们控制。
为了更加清楚起见，图中将α和β的角度调节以放大的比列展示。
为了使板坯2的表层压缩迅速，预加压段Ⅱ的长度设计成300mm至600mm。在从滚动杆12的进入直到从主加压区Ⅳ压块10和压机工作台9中出来的从Ⅰ至Ⅳ整个加压过程中都各用一个弹性滚板16加以覆盖。这样做的目的是在滚动杆—矫正段Ⅰ的铰接的、弹性的、滚子进入区的前部发生的凹凸形变处，以及在铰接销轴C,D和E处形成柔性支承。为了满足功能要求，滚动板16的厚度约为钢带3和4的厚度的2到2.5倍。这样可以避免不利的单侧冷变形效应。实践结果突出地表明，按照上述尺寸关系就不会出现关键效应，因为弹性滚动板是全部淬硬的。为了减少磨损，滚动板16应具有不低于550的布氏硬度。
由本发明所介绍的加工工艺及设备所得出的优异结果可以看出，根据对所加工板材使用要求，刨花及纤维板坯2的结构以及加工性能的不同情况，由图2至图5以及图7至图10中所阐述的不同实施方案，特别在进料区域，可以对预加压段Ⅱ的各角度参量和预加压段Ⅱ相对于主加压区Ⅳ的竖直位置进行最优控制。控制过程是根据相应的参量Y1的测量值用电脑13经液压伺服系统17来完成的。

Claims (13)

1．一种连续制作刨花板、纤维板、塑料板及胶合板的加工方法，具有一个带有柔性的闭式钢带的压机，钢带通过驱动转鼓及倒向转鼓绕压机工作台和压块导向传动，并将物料送向压机，且保持以一可调的压制口间隙(35)相对于压块和压机工作台的支座来支承随其一同运动的滚柱，滚柱轴线与钢带运行方向正交，通过一个调节装置可以改变进料口间隙处的加压角度的大小，其特征在于，在进料口间隙(11)中对板坯(2)的加压过程是在两个加压段(Ⅱ,Ⅲ)里，通过两个起到压制板作用的、相互灵活铰接在一起的支承板(14和30)的可变的角度控制实现的，其加压角(α,β)可在-1°至+7°范围内调节。
2．如权利要求1所述之加工方法，其特征在于，板坯在进料口间隙(11)的两个加压段Ⅱ和Ⅲ内的运行时间是这样确定的：在第一加压段(Ⅱ)内的时间与在第二加压段(Ⅲ)内的时间之比为1∶2至1∶4。
3．如权利要求1或2所述之加工方法，其特征在于，在第一加压段(Ⅱ)进行予加压时不需要加热，在第二加压段(Ⅲ)进行后加压时需要加热。
4．如权利要求1或2所述之加工方法，其特征在于，通过改变板坯(2)进入到下钢带(4)的支点切线(F)以安全间距(X)表示，可以使对角排气横截面(Y2)相对大于板坯高度(Y1)。
5．一种连续制作刨花板、纤维板、塑料板及胶合板用的设备，由一带有柔性的闭式钢带的连续工作的压机组成，其中的钢带通过驱动转鼓及倒向转鼓绕压机工作台和压块导向传动，并将物料送向压机，且保持以一可调的压制口间隙(35)相对于压块和压机工作台的支座来支承随其一同运动的滚柱，滚柱轴线与钢带运行方向正交，通过一个调节装置可以改变进料口间隙处的加压角度的大小，其特征在于，在该连续工作的压机1中，通过一个柔性的三铰链系统，由可变化调节的角度α,β和γ构成压机的进料口间隙(11)，压块(10)内两个相互灵活铰接在一起的支承板(14和30)的角度(α和β)可如此加以调控：两个支承板(14和30)的加压角(α和β)都为正，或者第一支承板(14)的角度为正而第二支承板(30)的角度在正、负之间进行调节，角度度量以水平面为基准，两个支承板(14和30)间的加压段的过渡区(D和E)可调整成外凸型的或内凹型的；压块(10)的进料口间隙(11)由三个铰接段(Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ)构成，通过三个灵活的铰链这三段共同构成外凸型地而第二段和第三段(Ⅱ和Ⅲ)也可构成内凹型地分别在过渡区(D和E)处连接起来。
6．如权利要求5所述之加工设备，其特征在于，第一支承板(14)的长度与第二支承板(30)的长度之比约为1∶2至1∶4。
7．如权利要求6所述之加工设备，其特征在于，压机工作台(9)和压块(10)的第一个支承板(14)不加热，第二个支承板(30)进行加热。
8．如权利要求6或7所述之加工设备，其特征在于，支承板(14和30)的三个角度(α,β和γ)以及板弹簧组(20)可经过计算机辅助控制环节(21,28和32)以液压伺服方式加以调节。
9．如权利要求6或7所述之加工设备，其特征在于，板坯(2)的高度(Y1)经测量后输入到计算机程序中，以作为控制环节(21,28和32)的控制参变量，使得板坯在平直的预加压段(Ⅱ)开始处的铰接线(C)处的接触准确无误。
10．如权利要求6或7所述之加工设备，其特征在于，控制环节(28)的控制力在楔型开口(40)内是弹性地作用在齿轮箱(36)上以及经过一个平衡块(39)作用在板弹簧组(20)上的，因此支承板(14和30)的可变化的角度(α和β)能够自然地与进料切线(B)相适应。
11．如权利要求6或7所述之加工设备，其特征在于，压机工作台(9)上的进料区是相应于压块(10)而划分的，两个支承板(14和30)上的进料加热板(38)也是如同在压块(10)上一样通过铰链系统构成的。
12．如权利要求6或7所述之加工设备，其特征在于，预加压段(Ⅱ)的长度为300mm至600mm。
13．如权利要求6或7所述之加工设备其特征在于，弹性的滚动板(16)的厚度大约为钢带(3和4)厚度的2至2.5倍，其硬度为大约布氏硬度550。
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