CN107160531B - 一种高强度纤维板的制备方法及其铺装装置 - Google Patents

一种高强度纤维板的制备方法及其铺装装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高强度纤维板的制备方法及其铺装装置。首先提供一种高强度纤维板的铺装装置，包括进料输送装置和铺装成型装置，所述铺装成型装置包括纤维定向铺装预热装置与板坯运输装置，所述纤维定向铺装预热装置设在进料输送装置的纤维出口与板坯运输装置之间；所述纤维定向铺装预热装置包括多个阳极板和阴极板以及两侧的加热部件，所述阳极板和所述阴极板相邻纵向排列且互有间距。以及一种高强度纤维板的制备方法，包括木材削片、纤维制备、纤维施胶、纤维铺装、预压、热压、毛板处理，所述纤维铺装利用所述的铺装装置进行。应用该方法及铺装装置生产的低密度、中密度、高密度纤维板，在同等生产工艺条件下能提高板材的物理力学性能指标。

Description

一种高强度纤维板的制备方法及其铺装装置
技术领域
本发明涉及一种纤维板的制备方法与装置，尤其涉及一种高强度纤维板的制备方法及其铺装装置。
背景技术
纤维板是一种以木质纤维或其他植物纤维为主要原料，经纤维制备，施加胶粘剂，纤维干燥后铺装成型，再经热压后制成的一种人造板材。按容重分类，纤维板可分为高密度纤维板、中密度纤维板、低密度纤维板。由于纤维板材质均匀，广泛应用于家具、地板、墙板、包装盒、吊顶等的加工。纤维板的制造技术经过40多年的发展，生产工艺技术已进入极限，无法较大幅度提高纤维板板材的物理力学性能，特别是在低密度下的轻质纤维板的开发中，无法生产出密度小于500kg/M3的较高性能的板材来，产品主要表现为松软、握钉力差，只能应用于木门的门芯、隔墙的芯材和吸音、隔音材料、吊顶等，不能作为家具板或承载板使用。即使是高密度纤维的生产，也同样无法突破原有的技术指标。如果要突破原有的技术指标，只能更改生产所使用的胶种。而胶种的改变，纤维板生产行业也已经实施，如用三聚氰胺改性脲醛树脂胶替代脲醛树脂胶，用异氰酸酯胶黏剂代替三聚氰胺改性脲醛树脂胶，以此提高板材的性能，但是较大幅度的提高了板材的生产成本，生产技术达到另一个瓶颈；而没有从板材的结构上进行深入研究和改善板材物理力学性能指标。
木纤维单丝强度和普通钢材近似，木材细胞的总体形成以后，其强度仅为普通钢材的10％左右,这种由于结构上的缺陷导致强度的下降是惊人的。在人造板材中的定向结构刨花板制备中，许多学者研究超高强度微米长纤维定向高密度板的原料形成机理，把木材进行刨切成长材刨花，烘干施胶后再对长材刨花进行定向铺装，热压成型，提高板材强度，例如申请号为201010231536.6，公开的定向铺装机及其定向铺装方法，通过加速辊的加速作用，可以对较长的木料纤维进行加工，使加工后得到的复合板材质量与短纤维制得的板材性能相当。通常纤维铺装机纤维铺装头的纤维出口只有一个出口，直接铺装纤维毛板坯；在纤维板制备方法研究中，由于干纤维表现出较高的绝缘性，每厘米的绝缘电阻常表现大于70MΩ，而且干纤维经过打散辊的打散，分布均匀，无法象定向结构刨花板那样，对烘干后的木质纤维进行定向铺装，从而改善纤维板的物理力学性能指标。
另外为了提高纤维板的生产数量，提高纤维板制备的热压机热压效率，对纤维铺装好的干纤维毛板坯预热提出了许多方式，如喷蒸预热，微波加热，环境空气加热等方式，目前对芯层的直接加热研究较少。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高强度纤维板的制备方法及其铺装装置，应用该方法及铺装装置生产的低密度、中密度、高密度纤维板，在同等生产工艺条件下能提高板材的物理力学性能指标。
本发明所采用的技术方案是：
一种高强度纤维板的铺装装置，包括进料输送装置和铺装成型装置，所述铺装成型装置包括纤维定向铺装预热装置与板坯运输装置，所述纤维定向铺装预热装置设在进料输送装置的纤维出口与板坯运输装置之间。
所述纤维定向铺装预热装置包括多个阳极板和阴极板以及两侧的加热部件(加热部件的加热介质可以是电、热油、热水或蒸汽介质的一种)，所述阳极板和所述阴极板相邻纵向排列且互有间距。所述加热部件与临近的电极板绝缘连接。
所述阳极板分为五个部分，由上至下分别是加热层、绝缘层、正电荷层、绝缘层、加热层，所述阴极板由上至下分别是加热层、负电荷层、加热层。
优选地，所述阳极板和阴极板的总数量为2-6个。
所述加热部件、加热层温度控制在40℃—75℃。
所述板坯运输装置在上层铺装运输皮带下方设有一加热板。所述加热板温度控制在40℃—75℃。
所述阳极板和阴极板的长度为2900mm，高500mm-1000mm，间距 100mm-150mm。
对所述阳极板和阴极板施以高压直流电，电压30kv-120kv。
所有铺装的干纤维绕过或进入纤维定向铺装预热的装置，都获得短时间的预热，预热到30℃-60℃的干纤维，提高了干纤维初始温度，提高热压效率。
进入纤维定向铺装预热装置的干纤维通过高压电场进行电离的过程中，使干纤维荷电，并在电场力的作用下，使部分干纤维水平垂直于阳极板集肤在阳极表面，这部分垂直干纤维在铺装原料的不断进入下，不断吸附在阳极上，同时在重力和不断落下的干纤维的下压下与其它普通均匀干纤维一起掉落在铺装运输皮带上。
所述进料输送装置包括进料口下方的铺装耙、打散辊、出料皮带运输机。所述铺装耙包括横向排列的两个滚动链条，以及随两个滚动链条移动的多个连接棍。
所述打散辊设在所述铺装耙与所述铺装成型装置之间。
所述出料皮带运输机设在铺装耙的正下方。
在所述纤维定向铺装预热装置外端壁上设有1-2台振动电机，所述纤维定向铺装预热装置的底座用位于板坯运输装置两侧的弹簧支架固定。
一种高强度纤维板的制备方法，具体步骤包括木材削片、纤维制备、纤维施胶、纤维铺装、预压、热压、毛板处理。所述纤维铺装利用所述的高强度纤维板的铺装装置进行。
所述的纤维铺装步骤中，在纤维铺装机(铺装成型装置)纤维铺装头(进料输送装置)的纤维出口下有一带纤维定向铺装预热的装置，把纤维分成三个部分纤维，右边出口的纤维为常规铺装的下表面铺装纤维，中间口的纤维为部分纤维定向铺装纤维，即纤维层中有一部分层是生产线水平方向的定向铺装层和常规铺装的混合体层，在左边出口的纤维是常规铺装的上表面铺装纤维，纤维铺装情况如图5所示。
所述纤维施胶步骤中，纤维和胶粘剂的重量配比为10︰(1.2～2)。
所述胶粘剂为三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂或异氰酸酯胶黏剂。
所述三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂中甲醛与尿素的摩尔比为1.2︰1，三聚氰胺占胶料比重2-6％。
所述热压步骤中工艺参数为：热压温度为170～250℃，热压机的闭合时间为3～8秒，热压时间为60～150秒，热压压力为0～3.2MPa，热压系数为6～15秒/毫米。
本发明还提供了由所述生产工艺制成的高强度纤维板。所述高强度纤维板可作为装饰板、强化地板等的基材。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供一种高强度纤维板的制备方法与铺装装置，应用该方法和装置生产的低密度、中密度、高密度纤维板，在同等生产工艺条件下能提高其板材的物理力学性能指标5-10％，即使是450～540公斤/立方米低密度下的轻质纤维板也可达到中密度纤维板国家标准(GB/T 11718-2009)中干燥状态下使用的家具型中密度纤维板的性能要求指标。
2、本发明通过改进纤维板的生产工艺，热压时间缩短，能减少能源的消耗，降低生产成本，生产效率提高5％至10％；所制备的板材可作为家具板或承载板使用，也可做为展览会用临时展板、隔墙板等非家具用板使用。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的铺装成型装置剖面图。
图2为本发明的铺装装置剖面图。
图3为带振动电机的铺装成型装置侧视图。
图4为铺装耙俯视图。
图5为纤维铺装结构。
图中标号为：1、纤维定向铺装预热装置，11、阳极板，111、加热层， 112、绝缘层，113、正电荷层，12、阴极板，121、加热层，122、负电荷层，13、加热部件，2、板坯运输装置，21、铺装运输皮带，22、加热板，3、铺装耙，31、滚动链条，32、连接棍，4、打散辊，5、出料皮带运输机，6、振动电机，7、弹簧支架，8、普通纤维层，9、定向纤维层。
具体实施方式
下面参照附图1-5结合以下实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种带高强度纤维板的铺装装置，包括进料输送装置和铺装成型装置，所述铺装成型装置包括纤维定向铺装预热装置1与板坯运输装置2，所述纤维定向铺装预热装置1设在板坯运输装置2上方。
所述纤维定向铺装预热装置1有1个阳极板11和1个阴极板12以及连接在外围的两个加热部件13，所述阳极板11和所述阴极板12相邻纵向排列且互有间距，所述阳极板11分为五个部分，由上至下分别是加热层111、绝缘层(套绝缘胶)112、正电荷层113、绝缘层(套绝缘胶)112、加热层 111，所述阴极板12由上至下分别是加热层121、负电荷层122、加热层121。所述加热层111、加热层121、两个加热部件13的温度控制在40℃。
所述阳极板11和所述阴极板12的长度为2900mm，高500mm，间距 150mm，高压直流电电压30kv。
一种高强度纤维板的制备方法，包括木材削片、纤维制备、纤维施胶、铺装、预压、热压、毛板处理步骤，所述的纤维铺装步骤中，纤维铺装机纤维铺装头的纤维出口下有一纤维定向铺装预热的装置，把纤维分成三个部分纤维，右边出口的纤维为常规铺装的下表面铺装纤维，中间口的纤维为部分纤维定向铺装纤维，即纤维层中有一部分层是生产线长度方向的定向铺装层和常规铺装的混合体层，在左边出口的纤维是常规铺装的上表面铺装纤维。
所有铺装的干纤维绕过或进入纤维定向铺装预热的装置，都获得短时间的预热，预热到30℃的干纤维，提高了干纤维初始温度，为热压效率提高赢得时间。进入纤维定向铺装与预热装置的干纤维通过高压电场进行电离的过程中，使干纤维荷电，并在电场力的作用下，使部分干纤维水平垂直于阳极集肤在阳极表面上，这部分垂直干纤维在铺装原料的不断进入下，不断吸附在阳极上，同时在重力和不断落下的干纤维的下压下与其它普通均匀干纤维一起掉落在铺装运输皮带上。
所述纤维施胶步骤中，纤维和胶粘剂的重量比为10︰1.2，所述胶粘剂为三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂，所述三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂中甲醛与尿素的摩尔比为1.2︰1，三聚氰胺占胶料比重3％。
所述热压步骤中工艺参数为：热压温度为170～230℃，热压机的闭合时间为3秒，热压时间为70秒，热压压力为0～2.8MPa，热压系数为8.5秒/ 毫米。
经检测，本实施例所制备的9mm低密度纤维板的密度为540公斤/立方米，其性能指标可达到中密度纤维板国家标准(GB/T 11718-2009)中干燥状态下使用的家具型中密度纤维板的性能要求指标，其性能指标检测值如表 1所示。
表1实施例1性能指标
实施例2
一种带高强度纤维板的铺装装置，包括进料输送装置和铺装成型装置，所述铺装成型装置包括纤维定向铺装预热装置1与板坯运输装置2，所述纤维定向铺装预热装置1设在板坯运输装置2上方。
所述纤维定向铺装预热装置1有2个阳极板11和1个阴极板12以及与两侧电极板绝缘连接的两个加热部件13，所述阳极板11和所述阴极板12 相邻纵向排列且互有间距，所述阳极板11分为五个部分，由上至下分别是加热层111、绝缘层112、正电荷层113、绝缘层112、加热层111，所述阴极板12由上至下分别是加热层121、负电荷层122、加热层121。所述加热层111、加热层121、两个加热部件13的温度控制在57.5℃。
所述板坯运输装置2在铺装运输皮带21下方设有一加热板22。所述加热板22温度控制在57.5℃。
所述阳极板11和所述阴极板12的长度为2900mm，高750mm，间距 125mm，高压直流电电压75kv。
所述进料输送装置包括进料口下方的铺装耙3、打散辊4、出料皮带运输机5。所述铺装耙3包括横向排列的两个滚动链条31以及随两个滚动链条移动的多个连接棍32。铺装耙3使入口堆积的干纤维相对均匀地落在出料皮带运输机5上。
所述打散辊4设在所述铺装耙3与所述铺装成型装置之间。
所述出料皮带运输机5设在铺装耙3的正下方。
一种高强度纤维板的制备方法，包括木材削片、纤维制备、纤维施胶、铺装、预压、热压、毛板处理步骤，所述的纤维铺装步骤中，纤维铺装机纤维铺装头的纤维出口下有一带纤维定向铺装与预热的装置，把纤维分成三个部分纤维，右边出口的纤维为常规铺装的下表面铺装纤维，中间口的纤维为部分纤维定向铺装纤维，即纤维层中有一部分层是生产线长度方向的定向铺装层和常规铺装的混合体层，在左边出口的纤维是常规铺装的上表面铺装纤维。
所有铺装的干纤维绕过或进入纤维定向铺装预热的装置，都获得短时间的预热，预热到45℃的干纤维，提高了干纤维初始温度，为热压效率提高赢得时间。
进入纤维定向铺装预热装置的干纤维通过高压电场进行电离的过程中，使干纤维荷电，并在电场力的作用下，使部分干纤维水平垂直于阳极集肤在阳极表面上，这部分垂直干纤维在铺装原料的不断进入下，不断吸附在阳极上，同时在重力和不断落下的干纤维的下压下与其它普通均匀干纤维一起掉落在铺装运输皮带上。
所述纤维施胶步骤中，纤维和胶粘剂的重量份比为10︰1.6，所述胶粘剂为三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂，所述三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂中甲醛与尿素的摩尔比为1.2︰1，三聚氰胺占胶料比重4.5％。
所述热压步骤中工艺参数为：热压温度为180～245℃，热压机的闭合时间为4秒，热压时间为140秒，热压压力为0～3.0MPa，热压系数为10.6 秒/毫米。
经检测，本实施例所制备的15mm低密度纤维板的密度为495公斤/立方米，其性能指标可达到中密度纤维板国家标准(GB/T 11718-2009)中干燥状态下使用的家具型中密度纤维板的性能要求指标，其性能指标检测值如表2所示。
表2实施例2性能指标
Figure BDA0001344531590000081
实施例3
如图1-4所示，一种带高强度纤维板的铺装装置，包括进料输送装置和铺装成型装置，所述铺装成型装置包括纤维定向铺装预热装置1与板坯运输装置2，所述纤维定向铺装预热装置1设在板坯运输装置2上方。
所述纤维定向铺装预热装置1有2个阳极板11和1个阴极板12以及连接在外围的两个加热部件13，所述阳极板11和所述阴极板12相邻纵向排列且互有间距，所述阳极板11分为五个部分，由上至下分别是加热层111、绝缘层112、正电荷层113、绝缘层112、加热层111，所述阴极板12由上至下分别是加热层121、负电荷层122、加热层121。所述加热层111、加热层121、两个加热部件13的温度控制在75℃。
所述板坯运输装置2在铺装运输皮带21下方设有一加热板22。所述加热板22温度控制在75℃。
所述阳极板11和所述阴极板12的长度为2900mm，高1000mm，间距100mm，高压直流电电压120kv。
所述进料输送装置包括进料口下方的铺装耙3、打散辊4、出料皮带运输机5。所述铺装耙3包括横向排列的两个滚动链条31以及随两个滚动链条移动的多个连接棍32。铺装耙3使入口堆积的干纤维相对均匀地落在出料皮带运输机5上。
所述打散辊4设在所述铺装耙3与所述铺装成型装置之间。
所述出料皮带运输机5设在铺装耙3的正下方。
在所述纤维定向铺装预热装置1外端壁上配有1台振动电机6，所述振动电机6的底座用位于板坯运输装置2两侧的弹簧支架7固定。通过振动电机6振动，加速定向纤维的掉落。
一种高强度纤维板的制备方法，包括木材削片、纤维制备、纤维施胶、铺装、预压、热压、毛板处理步骤，所述的纤维铺装步骤中，纤维铺装机纤维铺装头的纤维出口下有一纤维定向铺装预热的装置，把纤维分成三个部分纤维，右边出口的纤维为常规铺装的下表面铺装纤维，中间口的纤维为部分纤维定向铺装纤维，即纤维层中有一部分层是生产线长度方向的定向铺装层和常规铺装的混合体层，在左边出口的纤维是常规铺装的上表面铺装纤维，纤维铺装情况如图5所示。
所有铺装的干纤维绕过或进入纤维定向铺装预热的装置，都获得短时间的预热，预热到60℃的干纤维，提高了干纤维初始温度，为热压效率提高赢得时间。进入纤维定向铺装预热装置的干纤维通过高压电场进行电离的过程中，使干纤维荷电，并在电场力的作用下，使部分干纤维水平垂直于阳极集肤在阳极表面上，这部分垂直干纤维在铺装原料的不断进入下，不断吸附在阳极上，同时在重力和不断落下的干纤维的下压下与其它普通均匀干纤维一起掉落在铺装运输皮带上。
所述纤维施胶步骤中，纤维和胶粘剂的重量份比为10︰2，所述胶粘剂为三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂，所述三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂中甲醛与尿素的摩尔比为1.2︰1，三聚氰胺占胶料比重6％。
所述热压步骤中工艺参数为：热压温度为190～250℃，热压机的闭合时间为5秒，热压时间为150秒，热压压力为0～3.2MPa，热压系数为11.5 秒/毫米。
经检测，本实施例所制备的18mm低密度纤维板的密度为450公斤/立方米，其性能指标可达到中密度纤维板国家标准(GB/T 11718-2009)中干燥状态下使用的家具型中密度纤维板的性能要求指标，其性能指标检测值如表3所示。
表3实施例3性能指标
Figure BDA0001344531590000101
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (7)

1.一种高强度纤维板的铺装装置，包括进料输送装置和铺装成型装置，其特征在于：所述铺装成型装置包括纤维定向铺装预热装置与板坯运输装置，所述纤维定向铺装预热装置设在进料输送装置的纤维出口与板坯运输装置之间；所述纤维定向铺装预热装置包括多个阳极板和阴极板以及两侧的加热部件，所述阳极板和所述阴极板相邻纵向排列且互有间距；纤维定向铺装预热装置，把纤维分成三个部分纤维，右边出口的纤维为常规铺装的下表面铺装纤维，中间出口的纤维为部分纤维定向铺装纤维，即纤维层中有一部分层是生产线水平方向的定向铺装层和常规铺装的混合体层，在左边出口的纤维是常规铺装的上表面铺装纤维；
所述加热部件温度控制在40℃—75℃；
所述阳极板分为五个部分，由上至下分别是加热层、绝缘层、正电荷层、绝缘层、加热层，所述阴极板由上至下分别是加热层、负电荷层、加热层；
所述加热层温度控制在40℃—75℃。
2.根据权利要求1所述的高强度纤维板的铺装装置，其特征在于：所述板坯运输装置在上层铺装运输皮带下方设有一加热板。
3.根据权利要求2所述的高强度纤维板的铺装装置，其特征在于：所述加热板温度控制在40℃—75℃。
4.根据权利要求1所述的高强度纤维板的铺装装置，其特征在于：所述阳极板和所述阴极板的长度为2900mm，高500mm-1000mm，所述阳极板和所述阴极板的间距为100mm-150mm。
5.根据权利要求1所述的高强度纤维板的铺装装置，其特征在于：对所述阳极板和阴极板施以高压直流电，电压30kv-120kv。
6.根据权利要求1所述的高强度纤维板的铺装装置，其特征在于：在所述纤维定向铺装预热装置外端壁上设有1-2台振动电机，所述纤维定向铺装预热装置的底座用位于板坯运输装置两侧的弹簧支架固定。
7.一种高强度纤维板的制备方法，包括木材削片、纤维制备、纤维施胶、纤维铺装、预压、热压、毛板处理，其特征在于：所述纤维铺装利用权利要求1-6中任意一项所述的高强度纤维板的铺装装置进行。
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