CN111993513B - 木竹重组材料单元的连续化浸渍设备和连续化浸渍方法 - Google Patents

Abstract

提供了木竹重组材料单元的连续化浸渍设备和连续化浸渍方法。连续化浸渍设备包括机架，含水率控制辊组和浸胶辊组。含水率控制辊组的内部安装有加热烘干装置，用于降低木竹重组材料单元的含水率。浸胶辊组能够对木竹重组材料单元进行疏解、浸胶。含水率控制辊组和浸胶辊组之间具有间隔，且含水率控制辊组和浸胶辊组可转动地平行安装在机架上。机架内还设有浸胶室，使得木竹重组材料单元能够在经含水率控制辊组加热烘干后自动进入浸胶辊组而被疏解并在浸胶室中浸胶。通过含水率控制辊组和浸胶辊组在对木竹重组材料单元进行脱水处理后直接进行浸渍处理，实现了木竹重组材料单元浸渍过程的低能耗和连续化加工。

Description

木竹重组材料单元的连续化浸渍设备和连续化浸渍方法

技术领域

本申请涉及材料浸渍工艺，具体涉及一种木竹重组材料单元的连续化浸渍设备和连续化浸渍方法。

背景技术

木竹重组材料是以人工速生林木材、竹材、沙生灌木等生物质资源为原料，通过纤维定向重组成型而成的一种新型木竹重组材料。经过近20年的持续攻关与技术开发，木竹重组材料制造关键技术与产业化已经获得重大突破，并在我国实现了大规模的工业化生产。我国既在该领域拥有关键技术、产品开发和装备制造等方面的处于国际领先水平的完全自主知识产权，也是全世界唯一能够实现大规模工业化生产的国家。该项技术的突破，对于保障我国木材供应安全、解决人工林木材和竹材的高值化利用的产业难题、助力国家精准扶贫政策的实施等方面都具有重要的意义。

木竹重组材料是由我国自主创新开发的新一代先进材料制造技术，完全靠国内自己探索发展，在关键技术和装备连续化领域仍然存在极大短板，生产线由于不能实现连续化，单线产能低，仍属于劳动密集型，现阶段，制约生产线实现连续化的关键工序主要在于浸渍工艺，现有的木竹重组材料单元浸渍过程中，木竹重组材料单元需要树脂进行增强处理。现有浸渍工艺属于半机械化加工，首先需要对木竹重组材料单元进行干燥，然后将干燥后的木竹重组材料单元手工装框，立式地放入坑式浸胶池中进行浸渍处理，形成预浸料。整个加工过程首先需要对木质重组单元进行干燥处理，然后人工进行半机械加工浸渍处理，属于高能耗和劳动强度比较高的阶段，并严重制约了我国重组材料产业做大做强。

发明内容

为解决木竹重组材料单元浸渍过程中需要对木竹重组材料单元先干燥处理，然后人工进行半机械加工浸渍处理的高能耗和高劳动强度，本申请提供了一种木竹重组材料单元的连续化浸渍设备和连续化浸渍方法。

提供一种木竹重组材料单元的连续化浸渍设备，用于将木竹重组材料单元加工成木竹重组材料单元预浸料，所述连续化浸渍设备包括机架、含水率控制辊组和浸胶辊组，

所述含水率控制辊组的内部安装有加热烘干装置，用于降低所述木竹重组材料单元的含水率，

所述浸胶辊组能够对所述木竹重组材料单元进行疏解、浸胶，

所述含水率控制辊组和所述浸胶辊组之间具有间隔，且所述含水率控制辊组和所述浸胶辊组可转动地平行安装在所述机架上，所述机架内还设有浸胶室，使得所述木竹重组材料单元能够在经所述含水率控制辊组加热烘干后自动进入所述浸胶辊组而被疏解并在所述浸胶室中浸胶。

在至少一个实施方式中，所述浸胶辊组包括上辊和下辊，所述上辊和下辊中的至少一者的辊筒周面分布有多个疏解齿，

所述疏解齿具有刀刃，成列分布，沿所述浸胶辊组的轴向间断延设，

所述浸胶辊组能够对所述木竹重组材料单元进行挤压和疏解使得所述木竹重组材料单元形成负压空腔，便于胶液的导入。

在至少一个实施方式中，所述含水率控制辊组包括上辊和下辊，所述含水率控制辊组的上辊和下辊中的至少一者的辊筒周面设有点状齿，

所述浸胶辊组包括上辊和下辊，所述浸胶辊组的上辊和下辊中的至少一者的辊筒周面设有点状齿，

所述点状齿能够增加所述辊筒周面的摩擦力。

在至少一个实施方式中，所述连续化浸渍设备还包括位于所述浸胶辊组的下游的胶液控制辊组，所述胶液控制辊组可转动地且与所述浸胶辊组平行地安装在所述机架上，能够通过挤压被浸胶的所述木竹重组材料单元使得胶液重新分布，并能够通过控制挤压压力对浸胶量进行控制。

在至少一个实施方式中，所述胶液控制辊组的辊筒周面上覆盖有橡胶层，能够起到缓冲作用，防止所述木竹重组材料单元被压溃。

在至少一个实施方式中，所述连续化浸渍设备还包括贮胶系统，所述贮胶系统包括：

贮胶箱，所述贮胶箱能够与所述浸胶室连通，从而向所述浸胶室中供给胶液及接收从所述浸胶室排出的胶液；

搅拌器，所述搅拌器能够实现胶液的均匀配置；以及

加热系统，所述加热系统能够使得胶液温度控制在一定范围。

在至少一个实施方式中，所述浸胶室设有：

进胶口和出胶口，所述进胶口和所述出胶口能够通过管道与所述贮胶箱连通，以实现所述浸胶室内胶液的供给和排出；

浓度感应器，用于实时或定时监测胶液浓度；以及

搅拌系统，用于对所述浸胶室的胶液进行搅拌，实现胶液的均匀配置。

在至少一个实施方式中，所述浸胶辊组包括上辊和下辊，所述浸胶室内胶液液面能够浸没所述浸胶辊组的下辊，

所述浓度感应器为比重感应器。

比重感应器的感应精度可以为0.0001。

所述搅拌系统为空气搅拌器，空气气压为0.2～2MPa，

所述加热系统包括在所述贮胶箱的箱壁上或所述贮胶箱的内部设置的加热管道，在所述加热管道内通入蒸汽或液体，以对所述贮胶箱内胶液的进行保温。

在至少一个实施方式中，所述机架包括脱水室，所述含水率控制辊组设置在所述脱水室中或上，所述脱水室设有出水口，用于排出液体。

提供一种木竹重组材料单元的连续化浸渍方法，其使用本申请提出的连续化浸渍设备，所述连续化浸渍方法包括：

将木竹重组材料单元沿长度方向送入所述连续化浸渍设备，使所述木竹重组材料单元依次经过所述含水率控制辊组而脱水，经过所述浸胶辊组而被疏解和浸胶。

本申请通过含水率控制辊组和浸胶辊组在对木竹重组材料单元进行脱水处理后直接进行浸渍处理，无需人工搬运装框，最终实现木竹重组材料单元浸渍过程的低能耗和连续化加工。

附图说明

图1示出了本申请的一个实施方式的木竹重组材料单元的连续化浸渍设备的结构示意图。

附图标记说明

1含水率控制辊组 2浸胶辊组 3胶液控制辊组 4搅拌器

5贮胶箱 50加热管道 6进胶口 7搅拌系统 8浓度感应器

9出胶口 10机架 110脱水室 111出水口 120浸胶室。

具体实施方式

下面参照附图描述本申请的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本申请，而不用于穷举本申请的所有可行的方式，也不用于限制本申请的范围。

本申请提供一种木竹重组材料单元的连续化浸渍设备(下面，有时简称“连续化浸渍设备”)及连续化浸渍方法。“浸渍”有时候称为“浸胶”。木竹重组材料单元可以包括木板或竹板，也可以同时包括木板和竹板。可以理解，木竹重组材料单元指的是木竹重组材料的加工单元。在一个具体的示例中，木竹重组材料单元包括例如大片竹束帘或木单板的其中一种，其中大片竹束帘的宽度可以为50～2440mm，木单板的宽度可以为100～2440mm，木竹重组材料单元的含水率大约为30％～50％。“比重感应器”有时称为“比重控制器”。

如图1所示，本申请的连续化浸渍设备包括机架10、可转动地平行安装在机架10上的含水率控制辊组1、浸胶辊组2和胶液控制辊组3，各辊组包括至少两个辊，呈上下分布。各辊组的上辊和下辊之间具有一定的间隙，各辊组的上辊和下辊中的至少一者可以通过例如减速传动装置与电机连接，同时各辊组的上辊和下辊中的至少一者可以通过例如间隙调整装置进行间隙精准控制，控制精准度可以为±0.01mm，间隙开档可以为0～300mm，以便于清理和维护。

高含水率的木竹重组材料单元沿长度方向依次通过：含水率控制辊组1，将木竹重组材料单元中的水分排出，实现含水率降低的目的，形成低含水率(约为20％～30％)的木竹重组材料单元；浸胶辊组2，木竹重组材料单元通过浸胶辊组2的挤压和疏解作用，形成负压空腔，使得胶液(胶粘剂)均匀快速导入；以及胶液控制辊3，通过表面挤压压力控制实现胶液的二次重新分布，达到均匀渗透的效果，从而实现对木竹重组材料单元浸胶量的控制。预浸料的胶液浸渍量可以为5％～20％，含水率可以为20％～30％。可以理解，为达到木竹重组材料单元连续化顺畅运转的效果，各辊组之间水平高度、距离不宜设置得太大。

含水率控制辊组1在辊内部可以安装有加热烘干装置(例如热烘机)，加热温度范围可以是40～200℃，对高含水率的木竹重组材料单元进行初步脱水处理。木竹重组材料单元经过含水率控制辊组1后可以被干燥到约为20％～30％的含水率。含水率控制辊组1包括上辊(从动辊)和下辊(主动辊)，主动辊和从动辊的表面可以设置增加摩擦力的点状齿。其中，含水率控制辊组1的上辊和下辊之间的压力可以设置为2～30MPa，含水率控制辊组1的上辊和下辊的转速可以设置为150～2900转/分。含水率控制辊组1可以设置于机架10的脱水室110中或上，脱水室110用于承接脱出的液体(主要是水)。脱水室110的下部可以设置出水口111，用于排出液体。

浸胶辊组2包括上辊(从动辊)和下辊(主动辊)，在上辊的辊筒圆周面上可以设置有多个疏解齿，所述疏解齿上具有刀刃。多个疏解齿可以沿上辊的轴向间断延设。在上辊的轴向可以分布若干列所述疏解齿。在下辊的辊筒圆周面上可以分布有多个增加摩擦力的点状齿。可以理解，点状齿设置在了主动辊上，如果上辊设置为主动辊，下辊设置为从动辊，那么点状齿可以设置在为主动辊的上辊上。

可以理解，如果两辊都是主动辊，可以在上下辊上都设置疏解齿，当然，本申请不限于此。浸胶辊组2的上辊和下辊之间的压力可以设置为2～30MPa，浸胶辊组2的上辊和下辊的转速可以设置为150～2900转/分。

胶液控制辊组3设置在浸胶辊组2的下游(指木竹重组材料单元加工工序应先通过浸胶辊组2疏解、浸胶，再通过胶液控制辊组3挤压、控制浸胶量)，所述胶液控制辊组3可以包括上辊(从动辊)和下辊(主动辊)，通过辊组的上下辊表面的挤压压力，实现对木竹重组材料单元胶液的二次重新分布，达到均匀渗透以及对浸渍量(浸胶量)的控制。胶液控制辊组3的上辊和下辊之间的压力可以设置为2～30MPa，胶液控制辊组3的上辊和下辊的转速可以设置为150～2900转/分。辊筒圆周面上可以覆盖有橡胶层，起到缓冲作用，防止木竹重组材料单元被压溃造成操作不便。胶液控制辊组3作为浸胶的优化手段，可以实现胶量的精准控制。例如，当胶液浓度为约25％时，胶液控制辊组3的上下辊压力设置可以为大约5MPa时，浸胶量可以达到17％～18％；当胶液浓度为约35％时，胶液控制辊组3的上下辊压力设置可以为大约20MPa时，浸胶量可以达到17％～18％；当胶液浓度为约30％时，胶液控制辊组3的上下辊压力设置可以为大约12MPa时，浸胶量可以达到14％～15％。

浸胶辊组2和胶液控制辊组3设置在机架10的浸胶室120中，浸胶室120为木竹重组材料单元提供浸渍胶液。浸胶室120中的胶液高度可以浸没浸胶辊组2的下辊即可。可以理解，为实现物料的运转顺畅，含水率控制辊1、浸胶辊组2和胶液控制辊组3之间可以设置例如辊式传送带，对木竹重组材料单元进行引导。

可以理解，木竹重组材料单元经过浸胶控制辊组3精准控制浸胶量以后，不宜接触浸胶室120内的胶液，浸胶控制辊组3的水平高度可以设置成高于浸胶辊组2的高度。可以理解，木竹重组材料单元在经过浸胶控制辊组3挤压后，不宜再接触浸胶室120内的胶液。

浸胶室120内设置有搅拌系统7和浓度感应器8。搅拌系统7可以是空气搅拌器，可以实现浸胶室120中胶液的均匀配置，所需空气气压可以为0.2～2MPa。可以根据比重控制胶液的浓度，胶液的浓度可以为20％～40％，浓度感应器8可设置为比重感应器(比重控制器)，实时监测胶液的浓度，其中比重感应器的感应精度可以为0.0001。

本申请提供的连续化浸渍设备可以还包括贮胶系统。在图1中的示例性而非限制性的示例中，所述贮胶系统设置于机架10内。所述贮胶系统包括搅拌器4、贮胶箱5和加热系统。搅拌器4可以为电动搅拌器，搅拌器4伸入贮胶箱5中，实现胶液的均匀配置。贮胶箱5可以设计为封闭结构，可以留有开口，用于向贮胶箱内补充胶液。可以在贮胶箱5的箱壁上设置加热管道50，通入蒸汽或者液体(温度可以高于例如50℃)进行加热保温。胶液的浓度根据比重控制，而胶液比重又根据温度变化而变化，因此为了避免胶液比重波动而造成的胶液浓度不稳定，使用加热系统进行加热保温。

可以理解，加热管道50还可以设置成伸入到贮胶箱5的内部，通入蒸汽以达到加热目的；或者可以不利用加热管道，而直接应用例如电力加热器等加热贮胶箱5或热贮胶箱5内的胶液。加热系统主要实现胶液的加热，保证胶液比重和温度的一致性，加热温度可以例如为30～50℃。

本申请提供的连续化浸渍设备可以在浸胶室120上设置进胶口6和出胶口9，进胶口6和出胶口9通过管道和贮胶箱5进行连接，实现浸胶室120内胶液的供给和排出。进胶口6可以设置于浸胶室120的例如侧部，根据浸胶室120内的浓度感应器8确定胶液浓度变化，需要添加胶液时进胶口6工作，用于从贮胶箱5向浸胶室120内添加胶液。出胶口9设置于浸胶室120的例如底部，停止工作时，通过出胶口9进行放胶使浸胶室120的胶液返回贮胶箱5或其他储存处。

可以理解，进胶口6和出胶口9不同时工作。可以只保留一个口，利用控制系统，进胶口6和出胶口9或与其相连的管道上的阀，以及例如泵根据工作状态改变进胶口6和出胶口9的开闭和胶液流向，实现浸胶室120内胶液的供给或排出。

可以理解，胶液浓度、比重、温度三个数值具有对应关系，可以仅在贮胶箱5设置加热装置，而不需要在浸胶室设置加热装置。

本申请提供的连续化浸渍设备可以还包括控制器，其可以控制进胶口6或与其相连的管道上的阀及泵和贮胶箱5处的加热系统，基于浓度感应器8的测量结果计算胶液浓度，控制进胶口6或与其相连的管道上的阀及泵和贮胶箱5处的加热系统，实现胶液的补入。对浸胶室120处的胶液浓度进行自动控制。

优选地，各组成单元可以一体化设置，更具体地，含水率控制辊组1、浸胶辊组2、胶液控制辊组3和贮胶系统均设置于机架10。对浸胶辊组2所在的胶液处的胶液进行自动补给，同时木竹重组材料单元自动脱水、浸渍处理，得到所需的木竹重组材料单元预浸料。实现设备的一体化连续工作，达到木竹重组材料单元低碳和连续化加工以及木竹重组材料单元的浸渍均匀，浸渍量可控。

在本申请的木竹重组材料单元连续化浸渍方法中，将高含水率(30％～50％)的木竹重组材料单元，沿长度方向送入连续化浸渍设备。该浸渍方法包括：

通过含水率控制辊组1将木竹重组材料单元中的水分排出，实现含水率降低的目的，形成低含水率(20％～30％)木竹重组材料单元；

通过浸胶辊组2的挤压和疏解作用，低含水率木竹重组材料单元形成负压空腔，被送入浸胶室120的胶液中，胶液的浓度可以为20％～40％，达到胶液(胶粘剂)导入的效果；以及

通过胶液控制辊组3的挤压作用，对浸渍后的木竹重组材料单元进行浸胶量控制，最终形成浸渍均匀并可控的木竹重组材料单元预浸料，预浸料胶粘剂的浸渍量(浸胶量)可以为5％～20％，含水率可以为20％～30％。

采用上述工艺首先可以直接采用疏解好的木竹重组材料单元直接进行浸渍处理，无需在疏解后进行干燥处理。采用本设备能够实现浸渍工艺的连续化生产，且浸渍后的预浸料含水率较常规浸渍形成的预浸料可以降低8％～20％，后期采用同样干燥条件，后期干燥效率可提高30％～50％。

整个浸渍和干燥过程能耗可以降低20％～50％，同时预防胶液的预固化。采用本连续化浸渍方法制备的木竹重组材料尺寸稳定性较传统木竹重组材料能够提高3％～15％。

尽管已经参照示例性实施方式说明了本申请，但是应当理解，本申请不限于所公开的示例性实施方式。本领域技术人员可以在本申请的教导下对上述实施方式做出各种变形和改变，而不脱离本申请的范围。

Claims (2)

1.一种木竹重组材料单元的连续化浸渍设备，用于将木竹重组材料单元加工成木竹重组材料单元预浸料，所述连续化浸渍设备包括机架(10)，其特征在于，

所述连续化浸渍设备包括含水率控制辊组(1)和浸胶辊组(2)，

所述含水率控制辊组(1)的内部安装有加热烘干装置，用于降低所述木竹重组材料单元的含水率，

所述浸胶辊组(2)能够对所述木竹重组材料单元进行疏解、浸胶，所述浸胶辊组(2)包括上辊和下辊，所述上辊和下辊中的至少一者的辊筒周面分布有多个疏解齿，

所述疏解齿具有刀刃，成列分布，沿所述浸胶辊组(2)的轴向间断延设，

所述浸胶辊组(2)能够对所述木竹重组材料单元进行挤压和疏解使得所述木竹重组材料单元形成负压空腔，便于胶液的导入，

所述含水率控制辊组(1)包括上辊和下辊，所述含水率控制辊组(1)的上辊和下辊中的至少一者的辊筒周面设有点状齿，

所述浸胶辊组(2)的上辊和下辊中的至少一者的辊筒周面设有点状齿，

所述点状齿能够增加所述辊筒周面的摩擦力，

所述含水率控制辊组(1)和所述浸胶辊组(2)之间具有间隔，且所述含水率控制辊组(1)和所述浸胶辊组(2)可转动地平行安装在所述机架(10)上，所述机架(10)内还设有浸胶室(120)，使得所述木竹重组材料单元能够在经所述含水率控制辊组(1)加热烘干后自动进入所述浸胶辊组(2)而被疏解并在所述浸胶室(120)中浸胶，

所述连续化浸渍设备还包括位于所述浸胶辊组(2)的下游的胶液控制辊组(3)，所述胶液控制辊组(3)可转动地且与所述浸胶辊组(2)平行地安装在所述机架(10)上，能够通过挤压被浸胶的所述木竹重组材料单元使得胶液重新分布，并能够通过控制挤压压力对浸胶量进行控制，

所述胶液控制辊组(3)的辊筒周面上覆盖有橡胶层，能够起到缓冲作用，防止所述木竹重组材料单元被压溃，

所述连续化浸渍设备还包括贮胶系统，所述贮胶系统包括：

贮胶箱(5)，所述贮胶箱(5)能够与所述浸胶室(120)连通，从而向所述浸胶室(120)中供给胶液及接收从所述浸胶室(120)排出的胶液；

搅拌器(4)，所述搅拌器(4)能够实现胶液的均匀配置；以及

加热系统，所述加热系统能够使得胶液温度控制在一定范围，

所述浸胶室(120)设有：

进胶口(6)和出胶口(9)，所述进胶口(6)和所述出胶口(9)能够通过管道与所述贮胶箱(5)连通，以实现所述浸胶室(120)内胶液的供给和排出；

浓度感应器(8)，用于实时或定时监测胶液浓度；以及

搅拌系统(7)，用于对所述浸胶室(120)的胶液进行搅拌，实现胶液的均匀配置，

所述浸胶辊组(2)包括上辊和下辊，所述浸胶室(120)内胶液液面能够浸没所述浸胶辊组(2)的下辊，

所述浓度感应器(8)为比重感应器，比重感应器的感应精度为0.0001，

所述搅拌系统(7)为空气搅拌器，空气气压为0.2～2MPa，

所述加热系统包括在所述贮胶箱(5)的箱壁上或所述贮胶箱(5)的内部设置的加热管道(50)，在所述加热管道(50)内通入蒸汽或液体，以对所述贮胶箱(5)内胶液的进行保温，

所述机架(10)包括脱水室(110)，所述含水率控制辊组(1)设置在所述脱水室(110)中或上，所述脱水室(110)设有出水口(111)，用于排出液体。

2.一种木竹重组材料单元的连续化浸渍方法，其特征在于，其使用权利要求1所述的连续化浸渍设备，所述连续化浸渍方法包括：

将木竹重组材料单元沿长度方向送入所述连续化浸渍设备，使所述木竹重组材料单元依次经过所述含水率控制辊组(1)而脱水，经过所述浸胶辊组(2)而被疏解和浸渍，经过所述胶液控制辊组(3)而被控制浸胶量。

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