CN1048349A - 改进型板材加工工艺及装置 - Google Patents

Abstract

为连续制造碎料板提供一种新而有效的方法和 装置，它由碎料刨花为基体形成底板或板坯，其步骤 包括将片刨花或碎料与树脂、催化剂以及石蜡一类的 粘结性材料混合在一起形成板坯的基体，通过将基体 连续地供给输入能够压轧进给的装置，传输板坯并压 制板坯成预定的宽度和厚度，并对板坯施加蒸汽和/ 或气体加热。软化和/或固化板坯，然后通风借助于 真空设备快速的排除蒸汽或气体，本发明还提供了为 实施本方法的装置。

Description

本发明涉及对碎料板、纤维板、胶合板等产品的生产技术，及由碎料形式的物质为原料所生产出的产品。

更特别地，本发明包括生产连续长度碎料板产品的改进了的工艺及设备，它应用蒸气和/或气体作为传热介质来加热板坯使其达到固化。

尽管本发明将参照连续碎料板的生产来加以描述，但本发明的装置和工艺并不局限于这种应用。

目前生产碎料板材产品，至少有三种传统的方法。从本质纤维素薄片刨花原料到构成碎料板的生产，通常要包括刨花和/或碎料的准备步骤，该步骤是将薄片刨花和/或碎料与粘结材料或树胶、催化剂以及石蜡一类的混合物掺合在一起，然后将配好的原料制成板坯，将其压制成预定厚度后，再用液力热压机进行固化。

按照现有传统技术之一，其方法是将刨花制成为一定尺寸的板材或板坯后，再用机械的方式将它们放在具有压板的热压机中加载（压板温度为140-220°），加载的时间应使板材在通过热压机时足以加热板材的芯层，并使原料中的树脂产生固化。在另外施加了一段时间的低压压力之后，压机打开。在这段施加低压压力期间，含在原料中的由水生成的多余蒸汽会从板材中跑出而不损坏板材。在打开压机之后，该板材即被卸载，新的板坯又被加载。该方法用于单层及多层平板压机。

另一种现有技术的方法，是将刨花原料形成一条一定宽度的连续无极板坯，将其送进连续压机的连续基座上进行压缩，并通过一条热皮带加热，使树脂产生固化。该连续压机基本上包括一个挤压区、一系列的热压缩区、压力区、排气区和出料区。通过前面的描述可知，该现有加工技术的主要优点是该系统可连续生产无极板材，这样可使板材能够切成任何长度而没有任何端截头或由于切下端部而造成的损失。

再一种已经被应用的现有技术系统公开在澳大利亚说明书AU-A57390/86上，它类似于所描述的第一种方法，但不同点在于板材的固化方法并不包括使用热压板。尽管如此，它仍然需要用热压板来防止蒸气在该压板中冷凝。在该系统中，固化是靠控制通过压板而喷入碎料中的蒸气来实现的。压板是带孔的板，它允许来自蒸气发生器中的蒸气通过蒸气通道系统穿过该板的孔隙。该蒸气固化系统的优点是：甚至厚度在50-100mm范围内的板材都可以被加热至芯层，而换一种方式这是不可能的，或是不能实现的。这种方法明显地减少了生产时间。西德专利申请2058820号公开了一种应用蒸气喷射的方式，但它只是在挤压区将蒸气喷射到板坯上，而在挤压区，板坯还没有被大范围地压缩。

这种通入蒸气的目的并不是固化板坯，而是预热和软化板坯。由于在挤压区板坯的组成仍然处于相当疏松的状态（密度相当低），所以只能通入低压蒸气，使用低温（120℃），否则，施加蒸气的作用会撕裂板坯。

因此，在上述过程中，板坯只能用蒸气预热，它还必须被进一步加热才能实现固化。这种固化可以通过使已预热过的板坯进一步穿过加热区来进行，它类似于连续压机中一般的过程。尽管由应用蒸气带来了改进，但在加工过程中仍存在只能生产固定尺寸的板材这一主要缺点，即：切割损失仍然存在。

本发明的一个主要目的是提供一种加工方法。它把连续板材生产工艺的优点与利用蒸气或气体喷射来进行原料的加热和固化这一方式结合起来。本发明的装置提供了一种连续喷射蒸气的压机，它比传统的压机更简单、更短，但却具有同等的或更高的生产率。

更特别地，本发明与其它系统的不同之处在于板坯的加热完全是靠不同压力的蒸气喷射到板坯上来进行的，特别是板坯已经达到了最终厚度之后进行蒸气的喷射，这与只在横切进给挤压区预热板坯是不同的。按照现有技术，压板的加热只是用于防止蒸气在压板内冷凝，而不是起加热板坯的作用。因此，本发明用在压板上滑动的皮带代替了在低摩擦材料上的辊轮。此外，还应用真空来主动地排除板坯中的蒸气而不仅仅是依靠通风排气来将蒸气排入周围的大气环境中。

本发明最主要的形式包括一个生产碎料板的工艺过程，该工艺过程有如下步骤：

a）.把薄片刨花或碎料与树脂、催化剂、石蜡的混合物或类似的粘结材料混合在一起制成原料;

b）.把原料连续地供给到具有原料进给机构、输送机构和压缩机构的装置中，使其形成预定的宽度和厚度;

c）.在原料上施加蒸气和/或气体，以固化所说的薄片刨花或碎料，从而形成碎料板;

d）.借助于真空设备将蒸气自动地从原料中排除。

在另外一个实施例中，本发明包括生产碎料板和纤维板的过程，它具有如下步骤：

a）.把薄片刨花或碎料与树脂、催化剂、石蜡的混合物或类似的粘结材料混合在一起制成原料;

b）.把原料连续地供给到具有原料进给机构、输送机构和压缩机构的装置中，使其形成预定的宽度和厚度;

c）.在原料上施加蒸气和/或气体，以固化所说的薄片刨花或碎料;

d）.采用使蒸气排到大气中的方式来排除蒸气，并对由所说的原料形成的板材施加真空;

e）.将所说的板材切成预定的长度。

按照本发明的装置，其主要的方面包括：

一个用来产生连续蒸气或气体以固化由原料形成的碎料板的装置，该装置包括：

用于连续地挤压供给碎料板的挤压供给机构，它包括压力带和驱动辊，该压力带和驱动辊用于接收所说的预成型的原料，并使所述的原料在所述的压力带之间沿着压力带通过所说的挤压进给机构;

用于压缩所述原料的机构;

用于将蒸气和/或气体引进板坯以加热和固化所述板坯的机构;

用于被动或主动地把所述的薄片刨花或碎料中的蒸气和/或气体排除的机构;以及

用于将固化好的原料切割成预定长度的机构。

本发明装置的另一个主要的方面包括：

应用于由碎料材料制成原料或板坯、再做成碎料板这一连续生产中的装置，这种类型的装置包括：

一个具有支撑平台或支架的上部结构;

一个由所述支撑平台或支架所支撑的底部支承梁和一个联接上部支承梁的搭接梁，以使每个支承梁的至少一个表面与另一个支承梁的至少一个表面相对;

联接两个支承梁并使两个支承梁相互分开或接近以松开或夹住放在它们之间传送的碎料板材、从而形成一个压力的机构;

在每一个支承梁上使其与辊子相接合的机构，至少一个环形皮带绕辊子运行，皮带也沿所述梁的表面运行;

用于测量当板材通过该装置时施加在所述碎料板上的压力的机构;

该装置的特征在于：它还包括一个气体和/或蒸气源，它被用来在原料或板坯通过预选的区域时控制蒸气喷射、加热和固化碎料原料;

还包括真空形成机构，使原料或板坯在加热和固化之后自动地去除所述的蒸气和/或气体。

以下将按照最佳实施例并参照附图更详细地描述本发明，但本发明并不受此实施例所限制。其中：

图1展示的是按照本发明装置的辊压机的侧面示意图;

图2为本发明装置的侧面放大示意图，其显示了原料被挤压进该发明装置时的工作情况;

图3是按照本发明装置最佳实施例的立体图;

图4是压板及该装置的挤压供料端更详细的视图;

图5为在连续生产过程中各个步骤的流程图。

图1展示了用于连续加压、固化原料以形成预定尺寸的碎料板的装置1的侧视图。以下是按照最佳实施例对该发明的工艺和装置进行的描述。形成板坯2的碎料经过辊子3进入压缩、固化机，并通过驱动辊15离开该机。碎料2最好形成一条木质纤维素碎料带作为松软的板坯进入该压机，并以成型的碎料板而离开该装置。

碎料2形成一条无极板坯并以恒速传送到底部传输扩散带12上。底部传输扩散带12基本上有两个功能，第一个功能是使板坯2进入并通过压机，第二个功能是分散由蒸气喷射区5集中喷射的蒸气，使其分布在压力带6上。传输扩散带把这些喷射蒸气扩散（未示出），以防止碎料2通过每一个喷口时发生变形破坏。然后板坯进入挤压端7，蒸气在挤压端7中喷入板坯内，并且在板坯压缩时还要通过喷射区5喷射蒸气。总的压缩量及压缩率基本取决于所要求的板材的特性、碎料2的种类及所用的蒸气喷射压力。

在这里，由挤压角度决定了板坯2所需的压缩量，而在其它一些情况中，该所需压缩量取决于碎料的种类、板坯的进给速度、所需要的板材的特性、压力以及被喷射蒸气或气体的饱和度。

装置1的上部结构显示在图3和图4中，它包括：支撑平台或支架20、底部支承梁21和搭接梁22。搭接梁22用于借助液压缸的作用对板坯2施加压力，该压力是通过压力带6和压板23和24来施加到板坯2上的。

按照最佳实施例，在所选定的位置上分开设置的关闭油缸9搭接在支承梁21、22上，它以预定压力关闭压力机，从而在板坯2上施加并保持一定的压力。另外，液压压力可以被控制，以便在压机的顶部支承梁22和底部支承梁21之间保持一定的开口距离。

当板坯2进入蒸气喷射区5时，它受到具有一定控制压力和一定饱和度的蒸气的喷射。当蒸气与较冷的碎料接触时，蒸气冷凝，由此而使碎料加热并在同时使碎料软化。碎料的加热引起树脂的固化，由此将碎料粘接在一起。碎料的软化引起板坯硬度下降，因此减少了把板坯压缩到所需厚度所需要的压力，并减少了在压力带6与蒸气喷射区5的表面之间的界面的摩擦。压力带6是具有足够强度的环形带（或制成环形的，或用连接或焊接的方式做成环形的），它被从挤压区7拉到真空区10和11。压力带6的另一个主要特性是它们具有足够的渗透性，能使蒸气和/或气体充分地通过，使气体从挤压端7和蒸气喷射区5的蒸气喷射口分别通过压力带6和传输扩散带12或上部蒸气扩散带13进入板坯2，然后又从板坯2中出来而进入排气区10和真空区11。

装置1上还可带有导向辊14，它与成型辊3结合起来以防止压力带6横向运行超出一定的限度。为了防止压力带6与驱动辊15之间打滑，辊轮15最好可沿支承梁21和22轴向地做调节，以增加压力带6和驱动辊15上的张力。

图4展示了在支承架21上的调节油缸25的细节，油缸25可以通过移动位于每一个支架上的驱动辊15而使皮带张紧。

所述的扩散带13的主要目的是在具有传输扩散带12的情况下分散和扩散蒸气喷射。

蒸气喷射区5由所说的压板23和24构成，它们的强度足以经受住在加工过程中所施加的压力。压板23和24的主要功能是使蒸气或气体沿着板坯的宽度均匀地喷射到板坯2上。在其它机构中这是通过在压板的表面设置具有合适排列的孔（未示出）来获得的，而这些孔是与压板内部的蒸气通道系统相连接的，以使它们可被按顺序从合适的蒸气源中供给蒸气。通过该区域的蒸气分配也可以靠压板材料本身所具有的足够的孔隙和它的可渗透性来获得，并且除了朝向碎料的一侧以外，在表面上要进行合适的密封。

如果在该系统中使用多于一个的蒸气区域，那么可以使用以下一项或多项的组合：不同的蒸气/气体压力，不同的蒸气饱和度和不同的气体。也可以设想为另外的实施例，即，在同一区域内不同的气体通过各自的通道系统进行喷射。

为了避免或减少在较冷区域饱和蒸气的冷凝，蒸气喷射区可以（但并非必须地）由蒸气独立地加热。如果使用这种加热，也可以用它来进行喷射蒸气的过渡加热。

典型的蒸气喷射区5的长度必须能使所要求的蒸气量足以喷射到板坯2上。除了该区段的实际设计（数量、直径和喷射孔的形状等等）以外，影响这一长度的变化因素主要是蒸气压力、板坯进给速度、温度、碎料特性及质量。

由于所喷射的蒸气将在板坯的整个厚度上产生压力，可以认为，即使在只有单面蒸气喷射的情况下，蒸气流的前峰也将在整个板坯厚度上产生，并且向着压机的横切进给端侧运行，在此端侧碎料较冷、压缩较弱，因此使更多的蒸气在此处冷凝，同时使蒸气扩散。蒸气冷凝和扩散的结果使蒸气压力从蒸气喷射区朝着压机的横切进给端逐渐下降。

需要引起注意的是，在如上所述的目前常用的循环过程中，只从一侧喷射将只会从一侧加热和软化板坯，因此只会在板坯上产生密度不均匀的横截面。

由于板坯经过通风排气区10，所以过量的蒸气会从板坯中排入到大气中，这样就减少了在喷射区5产生的蒸气压力。排气区10具有与喷射区5相类似的结构，但它不与蒸气源相连接而是通向大气，以使过量的蒸气通过排气压板而从碎料板中排出。

当板材经过真空区11时，它受到真空的作用，真空不仅加速了蒸气从板材中的排除，而且也使得板材中的蒸气压力低于大气压，由于降低了温度，这就使水能从板材上蒸发，因此而降低了成型的碎料板的含水量。

真空区11与喷射区5的结构相类似，但所不同的是真空区11与真空源相连接。使用一个以上的真空区时，利用各自独立的真空系统可更有效地去除目前的压缩板即碎料板2上的蒸气和水。更好的真空可以借助于在区段内循环着的适宜的冷却介质、通过人工冷却真空压板来获得。

通风排气区10和真空区11的长度分别主要取决于碎料板的特性、进给速度、在板材上的蒸气压力和所需要的含水量。

区段5、10或11的顶部和底部之间的距离可以是不同的或是以一定角度逐渐变化的，从而在有必要进行进一步的压缩时控制回跳和板材的收缩。

本发明应用蒸气发生器，克服了现有技术中与应用对流加热来固化树脂有关的问题。对流加热会在将被加工的材料的整个厚度上产生无益的热量梯度。在本发明中，蒸气能更快更均匀地加热到碎料的芯层。当蒸气喷射到碎料中时蒸气冷凝，在树脂固化以后，可以用真空来抽空过量的蒸气以便降低含水量。一旦树脂固化，就再也不需要保持固化温度了。通过该工艺可以连续生产厚度范围较大的板坯及成品碎料板。更常用的碎料板的厚度范围为10～43mm，然而这一范围对于所有可能的厚度尺寸并不构成结构上的限制。

另一些所考虑的与加工有关的辅助特性是克服了挤压摩擦压力和通常沿着该装置产生的进给摩擦（包括皮带摩擦）。

以下描述一个按照所建议的技术压制碎料板的加工过程的实例：

按照现有技术的步骤将准备好的连续的碎料板坯以5m/min的恒速送入该装置。

当板坯进入到挤压区时（该挤压区最好是1000mm长，并以4°的角度逐渐收敛到最终的17mm的厚度），板坯从最初的50mm厚度被压缩到了所说的17mm。由于该装置有剩余的长度，因此板坯可保持在17mm厚度直至它离开该装置。

当板坯接近到挤压区端部100mm以内，并在随后的被保持在17mm厚度的400mm长的范围内，板坯受到比方说4bar压力、143℃温度的饱和蒸气的喷射。该蒸气经过带孔的钢带和传输扩散带从压板中进入到板坯中（为此目的，压板适合于装备蒸气通道）。

为了防止蒸气在压板上冷凝，压板被加热到蒸气的冷凝温度以上。

蒸气在较冷的板坯碎料上冷凝，这样不仅加热了板坯，使树脂固化，而且也使碎料增加塑性，从而降低了板坯内部的耐压性。

在板坯通过了蒸气喷射区段之后，它将经过下一个400mm长的区段。在该区段，仍然留在板坯中的蒸气可以通过皮带和压板自由地逸出。在这里，压板的通道是与大气压相连通的。在该区段，由于蒸气的逸散，在板坯中的蒸气的压力减少到比方说1-2bar。接着这个区段，板坯进入到一个比方说800mm长的另一个区段，在该区段压板的通道与真空相连。在这里，不仅剩余的蒸气被抽出，而且由于在真空环境中蒸气压力已降低，先前因蒸气冷却而变成的水则进一步蒸发，从而被排出板坯。

在板坯受到真空作用以后，板坯成为板材而离开该装置，按照现有技术进行进一步加工。

可以设想，以上的过程可以采取许多的变化，特别是蒸气的喷射和逃逸/排出可以只通过一侧来进行，在各自不同的喷射系统中可以使用不同压力的蒸气进行喷射，在挤压区用较低压力的蒸气喷射板坯，在获得最终板材厚度的区域用较高压力的蒸气进行喷射。

进一步地，在实际中可将类似于固化剂的其它气体与蒸气一起喷射到板坯上，或与蒸气分别喷射。在这里，分别地喷射是指：在压板的同一区段中具有不同的蒸气和其它气体的通道系统;或者，具有使一种气体或另一种气体或蒸气分开进行喷射的分开区段（从板坯传送方向看）。除了使不同的物质分开以外，后一种情况还可以使由不同气体所引起的不同的反应并不同时发生，而是顺序发生（如果需要这样的话）。例如，在挤压区所喷射的蒸气先软化和加热板坯，那种经过这样一种区段-即在该区段板坯已被完全压缩-而喷射的固化剂然后才起作用或才加速进行固化。

以上所述的整个过程和装置在许多方面可以进行改变。这些改变包括：皮带的渗透系数、按预定的通路控制蒸气的逃逸、以及在板坯进入到挤压区之前进行预压缩。

该加工过程可以采用手工、半自动化或是用具有辅助操作的计算机进行。也可以设想，该系统和装置可以应用到现有的机器上以及应用到新的装置上。

对于熟悉本领域技术的人来说，在本发明以上所进行的较宽范围的描述内所进行的许多变化和改进都不会脱离本发明的整个精神和范围。

Claims (28)

1、一种应用于由碎料材料制成原料或板坯，再由原料或板坯制成碎料板这一连续生产的装置，这类装置包括；

一个具有支撑平台或支架的上部结构；

一个由所述支撑平台或支架支撑的底部支承梁和一个联接上部支承梁的搭接梁，以使每个支承梁的至少一个表面与另一个支承梁的至少一个表面相对；

联接两个支承梁并使两个支承梁相互分开或接近以松开或夹住放在它们之间传送的碎料板材、从而形成一个压力的机构；

在每一个支承梁上使其与辊子相接合的机构，至少一个环形皮带绕辊子运行，皮带也沿所述梁的表面运行；

用于测量当板材通过该装置时施加在所述碎料板上的压力的机构；

其特征在于：该装置还包括一个气体和/或蒸气源，它被用来在原料或板坯通过预选的区域时控制蒸气喷射、加热和固化碎料原料；

还包括真空形成机构，使原料或板坯在加热和固化之后自动地去除所述的蒸气和/或气体。

2、按照权利要求1所述的装置，其特征在于：支承梁配备有压板，以便于所述的碎料原料或板坯夹在当中，并且在压板上形成了加热区、排放区和真空区。

3、按照权利要求2所述的装置，其特征在于：该装置还具有与压板相连接或设置在压板上的通道网，以便使蒸气或气体在原料的所选择的区域内进行有选择性的蒸气喷射或将蒸气排除。

4、按照权利要求3所述的装置，其特征在于：所述的压板被分成气体和/或蒸气的接收区和使所选定的气体和/或蒸气分离的排放区。

5、按照权利要求4所述的装置，其特征在于：压板也具有与预热有关的机构，以便减少或防止蒸气的冷凝，并可以对蒸气进行过渡加热，使进入的蒸气与压板之间产生适当的温度差。

6、按照权利要求5所述的装置，其特征在于：所说的通道网包括能够通过通道使蒸气和/或气体沿着所述压板的宽度或长度有选择性地输送或排出的机构。

7、按照权利要求6所述的装置，其特征在于：每一个支承梁在其附近通过辊子而设置有压力带和传输扩散带。

8、按照权利要求7所述的装置，其特征在于：至少一条所述的传输扩散带上带有一系例的孔，以使气体或蒸气能通过该孔而传输，从而促进所说的加热、固化和借助于真空将蒸气和/或气体排除。

9、按照权利要求8所述的装置，其特征在于：所述的底部传输扩散带是由钢材制成的。

10、按照权利要求9所述的装置，其特征在于：所述的传输扩散带用于传输碎料板坯使其通过压机，并且促使由蒸气和/或气体源发射的集中喷射的蒸气通过传输扩散带上的孔进行分散。

11、按照权利要求10所述的装置，其特征在于：每一个支承梁均与进料辊和出料辊相连接，而传输扩散带和压力带均绕进料辊和出料辊运行，其中每一个出料辊用于张紧所述的传输扩散带和压力带。

12、按照权利要求11所述的装置，其特征在于：所述的传输扩散带沿着压板上的低摩擦表面滑动。

13、按照权利要求12所述的装置，其特征在于：所述的压板上具有若干个与蒸气通道网相连通的孔。

14、按照权利要求13所述的装置，其特征在于：原料通过挤压端而进入到该装置中，挤压端由一块成一定角度的板组成，以使得原料的进给角度可以改变。

15、按照权利要求14所述的装置，其特征在于：在每一个支承梁上有一块板，该板之一能够调节挤压进给角度或两块板均可用于调节挤压进给角度。

16、一种应用于由碎料材料制成原料或板坯，再由原料或板坯制成碎料板这一连续生产的方法，该工艺方法包括如下步骤：

a）.将薄片刨花或碎料与树脂、催化剂、石蜡的混合物或类似的粘结材料混合在一起制成原料;

b）.把原料连续地供给到具有原料进给机构、输送机构和压缩机构的装置中，使其形成预定的宽度和厚度;

c）.在原料上施加蒸气和/或气体，以加热、软化和/或固化所说的原料;

d）.使原料排气;

e）.用真空设备主动地排除原料中的蒸气或所说的气体。

17、按照权利要求16所述的工艺方法，其特征在于：采用主动喷射方式喷射蒸气，用蒸气加热和软化原料。

18、按照权利要求17所述的工艺方法，其特征在于：该工艺方法还包括在所述装置连续加压下，将蒸气或气体主动地喷入原料中以固化原料这一附加步骤。

19、按照权利要求18所述的工艺方法，其特征在于：将蒸气和/或气体从原料中主动地排除，这是在原料连续加压的情况下进行的。

20、按照权利要求19所述的工艺方法，其特征在于：该方法还包括人工冷却所述装置的压板和压力带中的排气区和真空区这一步骤。

21、按照权利要求20所述的工艺方法，其特征在于：蒸气和/或气体的喷射可以进行调节，以使在原料的所选择的区域内有选择地施加和排除蒸气。

22、按照权利要求21所述的工艺方法，其特征在于：蒸气和/或气体的喷射或真空抽出可以按照操作者的选择在原料的一个侧面或另一个侧面进行。

23、按照权利要求22所述的工艺方法，其特征在于：原料在进入挤压端之前被加热到预定的温度。

24、按照权利要求23所述的工艺方法，其特征在于：原料由所述的蒸气及在所述装置的热压板上的热对流来进行加热。

25、按照权利要求24所述的工艺方法，其特征在于：压板被预热到蒸气的冷凝温度以上。

26、按照权利要求25所述的工艺方法，其特征在于：碎料原料为木质纤维素。

27、按照权利要求26所述的装置，其特征在于：碎料原料为木质纤维素。

28、一种使用如上述权利要求所述的传送压制装置来进行碎料板的连续生产的工艺方法，包括如下步骤：

a）.用树脂一类的材料混合和压制碎料材料，形成板坯原料;

b）.将原料送进所述的装置中;

c）.将蒸气和/或气体主动地喷射到已压缩的板坯原料中;

d）.使原料排气;

e）.主动地排除原料中的蒸气和/或气体;

f）.将原料从所述的装置中取出，并将其切成预定的长度。

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