CN106926325A - 一种蒸汽穿透式预热加速热固性树脂固化的装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及人造板生产技术领域，具体涉及一种加速树脂胶黏剂固化的方法。技术方案是一种蒸汽穿透式预热加速热固性树脂固化的方法，其特征是：在人造板组坯完成之后、热压工序之前，使用蒸汽喷射系统产生的饱和蒸汽或过热蒸汽垂直对向人造板板坯上方，自上而下穿透所述人造板板坯，实现板坯有效预热；同时所述真空吸附系统设置在所述人造板板坯的下方，使所述蒸汽喷射系统产生的饱和蒸汽或过热蒸汽快速穿透所述人造板板坯。本发明能够加速热固性树脂固化，可节省人造板热压时间10％‑30％，同时通过使用蒸汽和空气的混和物，便于板坯温度控制。

Description

一种蒸汽穿透式预热加速热固性树脂固化的装置与方法
技术领域
本发明涉及人造板生产技术领域，具体涉及一种加速树脂胶黏剂固化方法。
背景技术
人造板(纤维板、刨花板和定向刨花板)生产主要包括木质单元制备、干燥、施胶、铺装成型、热压及后期处理等主要工序。在所有工序中，热压是在一定的时间、压力和温度条件下使胶黏剂充分固化，将较小的木质单元牢牢的粘接在一起的工艺过程，也是实现人造板从“分”到“合”的过程。热压过程是人造板生产工艺中能耗最高的工序，决定了人造板生产效率的关键和核心。热压效率主要取决于所用胶黏剂的固化速率，所以，胶黏剂的选择也是影响热压过程的其中因素之一。目前，人造板工业化生产使用最为广泛的胶黏剂仍为甲醛系列合成树脂胶黏剂。但是，随着消费者环保意识的增强和社会对环保型板材的需求度越来越高，有效降低合成树脂胶黏剂中的甲醛含量就成为共识。随着胶黏剂研发技术的进步，低摩尔比树脂胶黏剂的研发成功较有效的控制了人造板材中的甲醛释放量，但也带来了树脂胶黏剂固化速度慢，导致生产效率大大降低，并且明显增加了生产能耗，同时还导致了板材力学强度的下降等一系列问题。所以，人造板用低摩尔比甲醛系列树脂胶黏剂较难在环保、生产效率和板材力学强度之间实现较好的平衡。
因此，通过加速胶黏剂的固化来实现人造板的快速生产就显得至关重要。在传统的人造板热压生产工艺中，通常采取高温、高压和较长的热压时间来保证温度从板坯表层逐步向芯层传递，产生由表层到芯层内部的温度梯度，温度梯度的大小直接影响胶黏剂的固化速度及质量，进而影响人造板质量。另外，木质单元和胶黏剂组成的板坯含水率的高低也将直接影响温度的传递效率，高含水率有助于温度热量的传递，进而减小温度梯度，但又会影响前段的施胶工序。一般而言，组坯好的人造板板坯含水率应控制在6％左右。
温度梯度的差异通常通过较长的热压时间来平衡，减小芯层与表层的温度差异，保证其产品质量。但是，单方面的延长热压时间来减少温度梯度带来的影响，势必又会大大增加生产成本。微波和高频预热技术虽然能较好的实现板坯预热(可见：关清洋，MDF板坯微波预热初探[J]，福建林业科技，2002,29(3):69-72；王旭，微波预热MDF板坯的实验研究[J]，福建林业科技，2006,33(1):36-39；Celeste M C.Pereira high frequency heatingof medium density fiberboard(MDF)：theory and experiment[J].ChemicalEngineering Science，2004(59):735-745等)，但由于其耗电量大、生产成本高导致难以应用于规模化生产中。蒸汽冲击法(喷射法)是一种先对表层刨花或纤维喷水使表层处于含水率较高的状态后进行热压的一种方法，但是这种方法不适应于固化温度在100℃以上的胶黏剂人造板制品(可见：谢力生，人造板蒸汽喷射热压法[J]，木材加工机械，2000(1):14-17)。蒸汽喷射热压法能大大缩短板材热压时间，提高生产效率，且制备的产品质量较高，已经在国外人造板生产企业得以大量使用，成为人造板热压的主要方法(何泽龙，喷蒸热压新工艺技术及其在国内外人造板工业中应用开发[J]，林产工业，2005,32(1):10-12；高伟，浅谈喷蒸预热在中密度纤维板生产中的应用[J]，中国人造板，2017,24(1:)：8-11)。在这种方法中，当板坯压缩到一定程度后，上、下两面热压板上的蒸汽喷射孔向板坯内喷射具有一定温度和压力的饱和蒸汽或过热蒸汽，使板坯整体温度迅速提高，从而提高生产效率。该种方法的优点是不需要封边装置，避免了压板有效面积的损失，蒸汽喷射过程中不会造成“爆破”现象，但该方法的蒸汽损失量较大，加工厚板的时候甚至不能使胶黏剂充分固化。而封边喷蒸热压系统虽然解决了蒸汽大量损失的问题，但是金属框架封边系统会导致部分板材幅面的浪费，而且在加工不同厚度的板坯时还需要更换不同厚度的金属框架。更主要的是，该种方法需要对人造板生产现有热压系统进行大量的拆、改装，使得板材热压和蒸汽喷射处于同一体系和同一设备中，另外，当这种方法应用于中密度纤维生产时，网带容易粘附纤维，造成质量缺陷，下网孔压板容易堵塞造成断面密度曲线不一致导致的网孔压板需要定期更换等问题。最新研发的落料箱式板坯预热系统(王学平，王德彪，纤维板板坯预热的应用研究[J]，中国人造板，24(1)：12-15)能显著提高板坯芯层温度，使纤维均匀加热，且实现纤维较好铺装，但是，由于纤维加热较早，导致板坯在运输过程中有热量损失，能耗大大增加。
发明内容
为了解决上述现有技术中所存在的问题，本发明的目的在于提供一种蒸汽穿透式预热加速热固性树脂固化的装置与方法，提高人造板用热固性树脂胶黏剂的固化速度。
其技术方案是：一种蒸汽穿透式预热加速热固性树脂固化的装置，其特征是包括：蒸汽喷射系统、真空吸附系统；所述蒸汽喷射系统用于提供饱和蒸汽或过热蒸汽，所述真空吸附系统用于提供真空环境，快速吸附所述蒸汽喷射系统产生的饱和蒸汽或过热蒸汽。
一种蒸汽穿透式预热加速热固性树脂固化的方法，其特征是：在人造板板坯完成之后、热压工序之前，使用如上所述的一种蒸汽穿透式预热加速热固性树脂固化的装置，对人造板板坯进行蒸汽穿透式预热处理，包括如下步骤：
所述蒸汽喷射系统产生饱和蒸汽或过热蒸汽垂直对向人造板板坯上方，自上而下穿透所述人造板板坯，实现板坯有效预热；同时，所述真空吸附系统设置在所述人造板板坯的下方，使所述蒸汽喷射系统产生的饱和蒸汽或过热蒸汽快速穿透所述人造板板坯。
进一步的，所述蒸汽穿透式预热处理使所述人造板板坯的芯层与表层含水率差异控制在2％-10％之间，且芯层含水率控制在4％-8％范围内；芯层与表层层温度差异控制在10℃-40℃之间，且板坯芯层温度控制在30℃-85℃范围内。
进一步的，所述蒸汽穿透式预热处理时，所述蒸汽喷射系统的压力控制在1bar-3bar之间，预热处理过程中蒸汽处理时间为3s-20s，用量为10g/m2-60g/m2。进一步的，所述蒸汽穿透式预热处理时，所述蒸汽喷射系统使用的是蒸气与空气的混合物，使所述人造板板坯芯层与表层的温度易于控制。
进一步的，所述蒸汽穿透式预热处理时，输送所述人造板板坯的输送带设置有网眼。
进一步的，所述输送带网眼的孔径为0.1mm-2mm，孔距为3mm-8mm。
进一步的，所述热固性树脂为脲醛树脂(UF)和三聚氰胺-尿素-甲醛共缩聚树脂(MUF)，其尿素与甲醛摩尔比控制在1:0.8-1:1.3之间。
进一步的，所述蒸汽穿透式预热处理时，将所述蒸汽喷射系统使用的是蒸气加入了在干燥工序产生的剩余热气。
上述所述的一种蒸汽穿透式预热加速热固性树脂固化的方法，应用于刨花板和定向刨花板的生产。
本发明在板坯组坯成型之后和热压工序之前增加蒸汽预热处理表面增湿装置，实现饱和蒸汽或过热蒸汽对板坯芯-表层的预热、增湿处理，加速热固性树脂固化，节省人造板热压时间10％-30％。同时，该方法通过使用蒸汽和空气的混和物，避免了板坯温度难以控制的问题，目标预热温度可以通过调整混合物中的蒸汽量而被精确地设置；显著提高生产效率，降低人造板生产能耗，促进人造板产业持续、健康发展。该蒸汽穿透式预热处理加速热固性树脂固化的方法应用于刨花板和定向刨花板的生产，特别适用于超低摩尔比的人造板用热固性氨基树脂胶黏剂。
附图说明
图1为本发明装置结构与方法示意图。
具体实施方式
结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
实例1：
一种蒸汽穿透式预热加速热固性树脂固化的方法用于刨花板的生产，一种蒸汽穿透式预热加速热固性树脂固化的装置，其特征是包括：蒸汽喷射系统、真空吸附系统；所述蒸汽喷射系统用于提供饱和蒸汽或过热蒸汽，所述真空吸附系统用于提供真空环境，能快速吸附所述蒸汽喷射系统产生的饱和蒸汽或过热蒸汽。
所述蒸汽穿透式预热处理包括如下步骤：
所述蒸汽喷射系统产生饱和蒸汽或过热蒸汽垂直对向人造板板坯上方，自上而下穿透所述人造板板坯，实现有效预热；同时，所述真空吸附系统设置在所述人造板板坯的下方，使所述蒸汽喷射系统产生的饱和蒸汽或过热蒸汽快速通所述人造板板坯。
所述蒸汽穿透式预热处理时，所述蒸汽喷射系统的压力控制在1.5bar，预热处理过程中蒸汽处理时间为10s，用量为35g/m2。
所述蒸汽穿透式预热处理时，所述蒸汽喷射系统使用的是蒸气与空气的混合物，使所述人造板板坯芯层与表层的温度易于控制。
所述蒸汽穿透式预热处理时，输送所述人造板板坯的输送带设置有网眼。
所述输送带网眼的孔径为1mm，孔距为6mm。
所述热固性树脂为脲醛树脂(UF)或三聚氰胺-尿素-甲醛共缩聚树脂(MUF)，其尿素与甲醛摩尔比控制在1:0.8。
使用上述方法后，刨花板热压因子由8s/mm降低到6s/mm，节省人造板热压时间25％；刨花板板坯芯、表层含水率差异在5％左右，芯、表层温度差异在20℃左右，板坯芯层温度由预热前的30℃提高到55℃，芯层含水率为6％左右。
实例2：
一种蒸汽穿透式预热加速热固性树脂固化的方法用于定向刨花板的生产，一种蒸汽穿透式预热加速热固性树脂固化的装置，其特征是包括：蒸汽喷射系统、真空吸附系统；所述蒸汽喷射系统用于提供饱和蒸汽或过热蒸汽，所述真空吸附系统用于提供真空环境，能快速吸附所述蒸汽喷射系统产生的饱和蒸汽或过热蒸汽。
所述蒸汽穿透式预热处理包括如下步骤：
所述蒸汽喷射系统产生饱和蒸汽或过热蒸汽垂直对向人造板板坯上方，自上而下穿透所述人造板板坯，实现有效预热；同时所述真空吸附系统设置在所述人造板板坯的下方，使所述蒸汽喷射系统产生的饱和蒸汽或过热蒸汽快速通所述人造板板坯。
所述蒸汽穿透式预热处理时，所述蒸汽喷射系统的压力控制在3bar，预热处理过程中蒸汽处理时间为3s，用量为60g/m2。
所述蒸汽穿透式预热处理时，所述蒸汽喷射系统使用的是蒸气与空气的混合物，使所述人造板板坯芯层与表层的温度易于控制。
所述蒸汽穿透式预热处理时，输送所述人造板板坯的输送带设置有网眼。
所述输送带网眼的孔径为2mm，孔距为8mm。
所述热固性树脂为三聚氰胺-尿素-甲醛共缩聚树脂(MUF)，其尿素与甲醛摩尔比控制在1:1.3。
使用上述方法后，定向刨花板热压因子为6s/mm，节省人造板热压时间25％；板坯芯层温度由预热前的30℃提高到45℃，芯层含水率为4％左右。
实例3：
一种蒸汽穿透式预热加速热固性树脂固化的方法用于刨花板的生产，一种蒸汽穿透式预热加速热固性树脂固化的装置，其特征是包括：蒸汽喷射系统、真空吸附系统；所述蒸汽喷射系统用于提供饱和蒸汽或过热蒸汽，所述真空吸附系统用于提供真空环境，能快速吸附所述蒸汽喷射系统产生的饱和蒸汽或过热蒸汽。
所述蒸汽穿透式预热处理包括如下步骤：
所述蒸汽喷射系统产生饱和蒸汽或过热蒸汽垂直对向人造板板坯上方，自上而下穿透所述人造板板坯，实现有效预热；同时所述真空吸附系统设置在所述人造板板坯的下方，使所述蒸汽喷射系统产生的饱和蒸汽或过热蒸汽快速通所述人造板板坯。
所述蒸汽穿透式预热处理时，所述蒸汽喷射系统的压力控制在1bar，预热处理过程中蒸汽处理时间为20s，用量为40g/m2，
所述蒸汽穿透式预热处理时，所述蒸汽喷射系统使用的是蒸气与空气的混合物，使所述人造板板坯芯层与表层的温度易于控制。
所述蒸汽穿透式预热处理时，输送所述人造板板坯的输送带设置有网眼。
所述输送带网眼的孔径为0.1mm，孔距为3mm。
所述热固性树脂为脲醛树脂(UF)或三聚氰胺-尿素-甲醛共缩聚树脂(MUF)，其尿素与甲醛摩尔比控制在1:1.0。
使用上述方法后，刨花板热压因子由9s/mm降低到7s/mm，节省人造板热压时间22％；板坯芯层温度提高到70℃，芯层含水率为8％左右。

Claims (10)

1.一种蒸汽穿透式预热加速热固性树脂固化的装置，其特征是包括：蒸汽喷射系统、真空吸附系统；所述蒸汽喷射系统用于提供饱和蒸汽或过热蒸汽，所述真空吸附系统用于提供真空环境，快速吸附所述蒸汽喷射系统产生的饱和蒸汽或过热蒸汽，实现蒸汽快速穿透人造板板坯。
2.一种蒸汽穿透式预热加速热固性树脂固化的方法，其特征是：在人造板组坯完成之后、热压工序之前，使用如权利要求1所述的一种蒸汽穿透式预热加速热固性树脂固化的装置，对人造板板坯进行蒸汽穿透式预热处理，包括如下步骤：
所述蒸汽喷射系统产生饱和蒸汽或过热蒸汽垂直对向人造板板坯上方，自上而下穿透所述人造板板坯，实现板坯有效预热；同时所述真空吸附系统设置在所述人造板板坯的下方，使所述蒸汽喷射系统产生的饱和蒸汽或过热蒸汽快速穿透所述人造板板坯。
3.如权利要求2所述的一种蒸汽穿透式预热加速热固性树脂固化的方法，其特征是：所述蒸汽穿透式预热处理使所述人造板板坯的芯层与表层含水率差异控制在2％～10％之间，且芯层含水率控制在4％～8％范围内；芯层与表层层温度差异控制在10℃～40℃之间，且板坯芯层温度控制在30℃～85℃范围内。
4.如权利要求2-3任意之一所述的一种蒸汽穿透式预热加速热固性树脂固化的方法，其特征是：所述蒸汽穿透式预热处理时，所述蒸汽喷射系统的压力控制在1bar～3bar之间，预热处理过程中蒸汽处理时间为3s～20s，用量为10g/m2～60g/m2。
5.如权利要求2-4任意之一所述的一种蒸汽穿透式预热加速热固性树脂固化的方法，其特征是：所述蒸汽穿透式预热处理时，所述蒸汽喷射系统使用的是蒸气与空气的混合物，使所述人造板板坯芯层与表层的温度易于控制。
6.如权利要求2-5任意之一所述的一种蒸汽穿透式预热加速热固性树脂固化的方法，其特征是：所述蒸汽穿透式预热处理时，输送所述人造板板坯的输送带设置有网眼。
7.如权利要求6所述的一种蒸汽穿透式预热加速热固性树脂固化的方法，其特征是：所述输送带网眼的孔径为0.1mm～2mm，孔距为3mm～8mm。
8.如权利要求2-7任意之一所述的一种蒸汽穿透式预热加速热固性树脂固化的方法，其特征是：所述热固性树脂为脲醛树脂和三聚氰胺-尿素-甲醛共缩聚树脂，其尿素与甲醛摩尔比控制在1:0.8～1:1.3之间。
9.如权利要求2-8任意之一所述的一种蒸汽穿透式预热加速热固性树脂固化的方法，其特征是：所述蒸汽穿透式预热处理时，将所述蒸汽喷射系统使用的是蒸气加入了在干燥工序产生的剩余热气。
10.如权利要求2-8任意之一所述的一种蒸汽穿透式预热加速热固性树脂固化的方法的应用，其特征是应用于刨花板和定向刨花板的生产。
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