CN1137769A - 制造木质纤维素板的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用木质纤维素材料连续制造板的方法，其中把材料碎裂成颗粒和/或纤维，而后干燥、粘结而形成坯板，最后压缩成成品板。在第一步骤中，形成的坯板通过蒸汽被加热，并且压缩成密度很均匀的、至少部分硬化的板。在第二步骤，在校准区域使板的表面层压缩至较高密度并硬化以形成一成品板。

Description

制造木质纤维素板的方法
用木质纤维素作为原料制造板的方法是众所周知的，并且在实践中得到广泛应用。其制造工艺包括下面的主要步骤：把原料碎裂成适当大小的颗粒和/或纤维，干燥至一确定的湿度比，并在干燥之前或之后把材料粘结起来，使粘结的材料成为坯板，该坯板可有若干层，可经过预冷压、预热、表面喷嘴喷射等等，同时在间歇或连续压制中用压力和热热压成一成品板。
在传统的热压过程中，通过从温度为150-250℃的相邻加热板或钢带传导的热来有效加热被压的材料，具体温度视被压制品的类型、所用的粘胶和要求的生产率等等而定。最靠近热源的材料的水分被蒸发，因此，在连续热压时，干燥层扩展，而蒸汽前锋面依次从各侧面进到板的中心。扩展着的层的温度上升到至少100℃，该温度促使粘胶固化。当蒸汽前锋面到达板的中心时，那儿的温度上升到至少100℃，甚至于板的中心也开始硬化，此后在数秒钟内终止热压。上述情况是针对传统的脲甲醛粘胶(UF)和类似的粘胶，例如蜜胺-强化粘胶(melamine-fortified glues)(MUF)而言的。当采用具有较高固化温度的其他粘胶时，在固化发生之前板中必须施加较高的温度和较高的压力。对传统的热压，发展了控制板厚度方向的密度分布的方法。在大多数情况下，要求表面层有较高的密度以改进其上色性能和强度等等，而要求中间层的密度相对来说比较低，尽可能低以降低板的重量和成本，而又足够高以便有一个可接受的内部粘结强度等等。在制造颗粒板时，往往用比较细的颗粒和湿度稍高的表面层，以便使板的表面密度较高。在制造具有均匀材料结构的MDF(中密度纤维板)时，发展了通过控制热源间的距离，在蒸汽前锋面朝里进到中心的过程中以一预定的方式依次达到最终的位置的方法。例如有关连续热压的专利SE 469270和有关单孔间歇热压(a single open-ing discontinuous press)的专利申请SE 93 00772-2。目前，这些原来用于MDF的方法至少部分地也在其他类型的板上使用。
为了达到所需的密度分布，压机必须是能在高温下施加高表面压力的压机。这对于间歇热压是不成问题的，然而有某些其他方面的缺陷，例如其中低的厚度公差。对于连续压缩，所需的高表面压力和高温存在着要解决钢带与底层加热板之间的辊道(roller table)代价昂贵的精度问题。通过热传导为板提供热量的方法还存在着加热要花去比较长的时间，由此导致较长的压机长度(较大的热压表面)。发展了长达约40米的热压机。此外，对于连续热压来说，使压机的加热板具有足够的灵活性几乎是不可能的，因此，密度分布不可能象间歇热压那样有较大的自由度。
此外，目前的连续热压机在温度方面受到限制(由于辊道中的润滑油的影响)，也就是说不是所有类型的板都可以采用连续热压方法的。
在间歇热压中以在加热板之间提供蒸汽为主的制造板的另一种方法的应用也同样受到限制。在这种方法中，在数秒钟内对材料提供蒸气进行加热，因此，加热时间可大大缩短。此外，供应蒸汽之后，材料对压缩的阻力有很大的下降。这是一个有效的特征，它意味着压机可设计得功率较小以及压机长度比较短(较小的压机表面)。然而，为了根据此方法制造的板具有一所要求的密度分布，不得不在开始热压循环时采用具有高表面压力和由传统加热板传导热的传统热压技术，由此在长时间的加热之后，表面层有了较高的密度。此后才可注入蒸汽以加热板的中心部分。由此产生了问题，因为蒸汽必须经过刚形成的高密度表面，以及高压和热传导时间被大大延长。由此，根据这个概念的蒸汽热压操作的生产率要低得多，换句话讲与要求达到均匀密度所需要的压机功率相比，要有较大的压机表面，以及较大的压机功率。
在上述的所有制造方法中，得到的都是一软的表面层，该表面层具有较低的强度和不能接受的上色性能等，这就意味着该层必须被磨掉。为此材料损失达5-15％，具体视板的类型和厚度等等而定。
本发明的一个目的是提供一种连续热压木质纤维素板的方法，该方法可以利用蒸汽加热的优点，即设备可被设计成压机表面比较小、其功率可以比较低，即成本低，此外不需要加热板，由此辊道的精度问题不复存在，设备价廉，还可获得所需的密度分布。
本发明的另一个目的是使制造工艺具有灵活性，用新的方式形成不同的密度分布和表面性能，从而开辟板的新的应用领域。
根据本发明，热压分两个步骤进行，在这种方式中的第一步骤中，先获得均匀的(直的)密度分布，然后在第二步骤中，形成表面层的密度，而且，在第一步骤中用蒸汽对板进行加热。
在第一步骤中坯板压缩至中等密度，此后供应蒸汽，然后在步骤1进一步压缩至最终的密度。此后板在保持区完全或部分硬化。
在第二步骤中表面层受到热和压力的作用，使表面材料软化的时间长到足以使表面层的深度达到要求、密度增加。步骤2的处理可以有若干方法且具有不同的目的，具体视要求得到的最终制品而定。在另一个实施例中，最初用一种粘胶胶合纤维，这种粘胶在步骤1中足以生产出板，然后在步骤2中通过加热和压力处理在表面层形成最终的粘结强度。
在又一个实施例中，形成的板有三层，其中在步骤1期间中间层固化，但表面层的粘胶还没有完全固化。
在第三个实施例中，在步骤2中通过施加一种液体使表面层软化，该液体含有粘胶、表面密封剂或其他化学品。
在第四个实施例中，对各表面供应其量受到控制的气体或蒸汽，使已制成的板的表面层经过气体或蒸汽处理。
在第五个实施例中，在步骤2中用具有已知软化效果的化学品进行软化。
与传统的板热压相比，本发明的方法显示出根本的区别，即对已经具有所需中心密度的板还可以进行最终的压缩，软化表面层使它们可以重新成形的再加热过程不会损害已硬化的中心层。本发明工艺可在较低的压力下加压并且使时间缩短(总的加压表面减小)。
在步骤1工艺的一较佳实施例中，在具有线材的辊压机压缩入口，来自成形台的坯板(如果要求更好地控制钢带的移动及更容易表明是什么样的材料，可不压缩或在一另外的带的预压中冷压该坯板)首先被热压至150-500kg/m3的密度，此后通过蒸汽箱和\或蒸汽辊经表面供应蒸汽。而后通过成对的辊轮进一步压缩坯板使其厚度稍小于最终厚度，接着坯板在具有辊轮的保持(校准)区域膨胀并硬化。当提供蒸汽时应加热辊压机，以避免冷凝。由于轻微的过压缩使厚度低于最终厚度，在保持区域所需的表面压力是很低的，因此，压机可设计成一轻型结构。与以前已知的所有制造木质纤维素板的压机相反，即使在高密度，也可以从工艺技术方面去获得具有良好性能的板，尽管在步骤1中的保持区域没有使用加热板。
在连续辊压机中，蒸汽是连续供应的，蒸汽加入量少量超过加热坯板所需的量，由此确保坯板中的所有空气在入口中被压向后面，进一步保证坯板的所有部分被加热。
在另一个实施例中，可在保持区域设置一蒸汽箱和/或真空负压箱以控制板的温度、水分和所含的压力。
当板要在后面的步骤2中制作(处理表面)时，在步骤1中被压的板可以进入中间储存也可以直接继续至步骤2以进行表面处理。
在步骤2工艺的一较佳实施例中，板通过一对或数对热辊，由于辊轮的温度和线性负荷，表面层被依次加热和进一步压缩。根据板的应用领域的不同，处理可以由少数几个适当压力的热压辊隙组成，以仅提供一薄的表层来提高上色性能，或者，当要求表面密度增加的较厚的表面层即类似于传统板的制品时，处理可以由多个较高线性负荷的压缩辊隙组成。通过这种处理，可减少或消除对表面进行磨去的工序，从而可大大节省材料。在步骤2中的工艺中，用已知的方法较佳地例如通过热油加热精确地控制滚动温度，是重要的。
为了改进对表面层的效果，如上所述，表面层可以在辊轮入口前进行处理。
在步骤2的另一个实施例中，步骤2的热压机有一钢带或钢的线材。因此，减少了在辊对间的板的热损失，因而更容易地达到所期待的效果，换句话说，只需要较少数量的辊隙。
下面通过一较佳实施例详细地描述本发明。
一图1是本发明步骤1的加热的热带压机(belt press)，其中带子是多孔带或线材，该压机配备有供应蒸汽的设备；
图2示出本发明步骤2的加热的带压机，其中带子是实心钢带，表面层可以在带压机入口之前进行制备；
图3和4示出根据步骤1制作的板的密度分布；
图5示出根据步骤1和2制作的板的密度分布。
图1是带压机1的侧视图，它是步骤1的实施例，该实施例和通常一样配备有驱动辊2、张力辊3、导向辊4和一带有输入辊6的可调整的入口部分5、蒸汽辊7、热压辊8和在保持区域(holding sec-tion)10的辊轮9以及环绕的线材(wire)11，或者是多孔的钢带。在入口部分5，把坯板热压至在150-500kg/m3、较佳在250-400kg/m3范围的预定密度，此后在通过蒸汽辊7时，在与线材接触的区域注射出用量足够的1-6巴蒸汽，以把坯板彻底加热至100℃，同时排出所含的所有空气。由此有效地减少了坯板对压缩的阻力，用很小的力就能继续压缩辊8和保持区域10的压缩。在保持区域10，粘胶固化，形成密度在150-900kg/m3、较佳在500-700kg/m3且均匀分布的板。在制作薄板时，采用800-900kg/m3的较高密度。
也可用一传统的真空或负压箱12代替蒸汽辊7。
类似地，在保持区域也可使用一传统蒸汽箱和一真空负压箱(图中没有示出)，供应压力受到控制的蒸汽以在板硬化期间确保有足够高的温度(具体视板的类型等等而定)，或者赋予真空负压以便控制残余的水分，同时可在保持区域的出口端去除过量的蒸汽。
图2是步骤2的实施例，图中的带压机20有驱动辊13、张力和导向辊14、导辊15、压缩辊16、在校准区域18的诸辊轮17和钢带19。步骤1制造的板在图的左面通过准备区域21送入，其中(如果需要见上文)采取了适用于预期结果的措施，此后板插入带压机的入口。导辊15的位置是可调的，以便在辊轮16的主压缩发生之前，板和热钢带的接触时间是可调的，因此，板的表面层又被加热。由此可减少辊轮16中表面层压缩的压力。表面层在校准区域18从一个辊隙到另一个辊隙依次连续压缩。
由于在处理时，表面层达到在玻璃转换温度(glass transforma-tion temperature)之上的至少50度的温度，材料很容易压缩。
例子
图3示出密度均匀而低(平均密度174kg/m3)的纤维板，它是根据步骤1的方法制造的。蒸汽源的密度是200kg/m3。
图4示出平均密度为677kg/m3的纤维板，它也是根据步骤1的方法制造的。蒸汽源的密度是300kg/m3。
在上述两种情况中，内粘结强度与传统的板一样高，密度相同，并且有几乎没有预硬化的良好表面。
图5示出一纤维板，该纤维板根据步骤1制造，具有类似于图4的均匀密度，而后在步骤2中在具有钢带的带压机中再次被压，所用的数据如下：
在辊轮压缩之前把蒸汽注入板的表面，钢带的温度为270℃，压缩辊的最大压力为60巴。
实施例并不限于上述的那些，在不脱离本发明的范围内实施方法还可以有种种改变。

Claims (18)

1.一种用木质纤维素材料连续制造板的方法，其中把材料碎裂成颗粒和/或纤维，而后干燥、粘结而形成坯板，最后压缩成成品板，其特征在于，在一第一步骤形成的坯板通过蒸汽被加热，并且压缩成密度均匀的、至少部分硬化的板，而后在第二步骤，在校准区域使板的表面层压缩至较高密度并硬化以形成一成品板。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一步骤把坯板的厚度压缩至低于最终厚度，此后在校准区域膨胀至最终厚度并硬化，在传递到第二步骤之前维持这个厚度。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在第一步骤中供应蒸气，蒸气的供应量要使得坯板中的空气可完全被排出。
4.如前述权利要求中的任何一项所述的方法，其特征在于，在第一步骤压缩的板在进到第二步骤之前有中间储存阶段。
5.如权利要求1-3的任何一项所述的方法，其特征在于，在第一步骤压缩的板直接传送到第二步骤。
6.如上述权利要求中的任何一项所述的方法，其特征在于，在第一步骤用粘胶胶合纤维材料，粘胶具有制造板的足够的粘结强度，但在第二步骤处理之前，表面层不形成最终的粘结强度。
7.如权利要求1-5的任何一项所述的方法，其特征在于，成型的坯板有数层，其表面层主要在第二步骤硬化。
8.如权利要求1-5的任何一项所述的方法，其特征在于，在第二步骤压缩之前和/或期间软化在第一步骤制造的板的表面层。
9.如上述权利要求中的任何一项所述的方法，其特征在于，在第二步骤中的板的表面层在压缩期间加热至高于纤维材料的玻璃转换温度之上50度的温度。
10.如上述权利要求中的任何一项所述的方法，其特征在于，在第二步骤压缩之前，在第一步骤制造的板的表面层涂敷一层液体膜。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，液体膜含有溶解的粘胶。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，液体膜含有表面密封剂。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，液体膜含有具有软化作用的化学品。
14.如上述权利要求中的任何一项所述的方法，其特征在于，在第一步骤制造的板的表面层在第二步骤压缩之前经过气体或蒸汽的预处理。
15.如上述权利要求中的任何一项所述的方法，其特征在于，在供应蒸汽之前，第一步骤中的坯板压缩至150-500kg/m3、较佳在250-400kg/m3的密度。
16.如上述权利要求中的任何一项所述的方法，其特征在于，第一步骤中的坯板压缩至对应于150-900kg/m3密度的最终厚度。
17.如权利要求2-16的任何一项所述的方法，其特征在于，在第一步骤中的校准区域也供应压力控制的蒸汽。
18.如权利要求2-17的任何一项所述的方法，其特征在于，在第一步骤的校准区域的端部施加真空负压。
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