CN115464723A - 一种并联式同步预制胶合板生产线及生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种并联式同步预制胶合板生产线及生产方法，至少包括表层和芯层同步预制工艺单元和成型组装工艺单元，每个工艺单元至少包含低温等离子体处理、涂胶、组坯、定厚热压等工序，其中涂胶工序中表层和芯层使用不同胶黏剂以匹配整体工艺要求。其有益效果是，薄型中密度纤维板和刨花板作为芯层结构单元，简化了工艺流程，实现了胶合板生产连续化和自动化，通过并联设置表层和芯层同步预制工艺单元，提高了胶合板生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种并联式同步预制胶合板生产线及生产方法，属人造板生产技术领域。
背景技术
我国人均木材蓄积量为世界平均水平的30％左右，木材短缺问题十分突出，发展人造板，提高木材综合利用率有重要的现实意义。胶合板是世界人造板产业中最重要的人造板产品，全球70％左右的胶合板由中国企业生产，提高胶合板生产技术对我国人造板工业技术进步有重要的现实意义。
现代胶合板的生产工艺主要包括：单板旋切、干燥、涂胶、组坯、预压、热压及后期处理等工序。经干燥处理的单板在完成涂胶工序后，通常还需要经过一段时间的堆放陈化，然后再根据最终产品厚度要求进行一次性组坯，该板坯由多层涂胶单板堆积组成，由于板坯结构松散，输送过程中容易产生叠芯、离缝等缺陷，为预防该缺陷产生，增设了板坯预压工序，单板涂胶、陈化和板坯预压工序的累计时间通常为120分钟左右，造成了工艺过程的停滞，导致胶合板生产效率极低。
更为突出的问题是，每次涂胶对象为2mm左右厚的各种幅面的单板，组坯依赖手工操作，因此，涂胶和组坯过程难以通过连续化自动化提高生产效率，涂胶和组坯过程大量使用手工操作，不仅质量稳定性低，而且人工成本高。通过单板整张化虽然能在一定程度克服上述缺陷，但由于整张化单板胶接强度不高，涂胶过程中容易发生破损撕裂，涂胶和组坯过程效率低的问题没有得到本质上的解决。
综上所述，现代胶合板生产由于涂胶和组坯等工艺环节的制约，难以实现连续自动化生产，生产效率仍然有待提高。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种并联式同步预制胶合板生产线及生产方法，其至少从部分上解决了胶合板生产线效率有待提高的技术问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明的并联式同步预制胶合板生产线及生产方法，所采用的技术方案包括：
使用薄型中密度纤维板和刨花板等作为预制单元的芯层，为高效率涂胶和组坯奠定了基础，可实现高速自动化涂胶，而上下两个表面选用整张化的单板，可以确保组坯过程中不产生叠芯、离缝等缺陷，便于组坯过程实现连续化自动化。
通过平行设置相对独立的表层和芯层同步预制工艺单元，实现树脂部分固化，预制半成品具有较高的初期强度，成型组装单元中涂胶对象为前次热压所得到的预制芯层半成品，具有较高的胶合强度，满足连续化自动的生产需求。整个生产过程中省略了陈化和预压工序，没有工艺停滞，可以实现胶合板连续自动化生产。
为了避免并联生产过程中，较高的板面温度导致的涂胶过程中胶黏剂预固化，通过在不同工艺单元选配不同类型胶黏剂来匹配本发明的生产方法，例如在表层和芯层同步预制工艺单元使用超支化羟甲基丙烯酰胺改性的尿素-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂，在成型组装工艺单元使用异氰酸酯类胶黏剂。同时，通过部分使用异氰酸酯类胶黏剂，可确保胶合板甲醛释放量达到国家标准ENF级释放标准要求。
超支化羟甲基丙烯酰胺改性的尿素-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂，其中尿素：三聚氰胺：甲醛：超支化羟甲基丙烯酰胺化合物重量比为100:2～10:45～50:1～5。合成步骤：向反应釜中加入尿素35份、甲醛水溶液100份、三聚氰胺2～10份和超支化羟甲基丙烯酰胺化合物1～5，调整pH至5.5～6.5，30分钟内升温90～95℃，保温反应30分钟，调整pH至5.0～5.5，保温反应30分钟后，调整pH至7.5～8.5，分2～3次加入尿素65份，控制温度在80～85℃之间，反应30～60分钟，得到所述树脂。
总之，本发明使用薄型中密度纤维板和刨花板作为芯层结构单元参与胶合板制造，简化了工艺流程，实现了胶合板生产连续化和自动化，通过并联设置表层和芯层同步预制工艺单元，提高了胶合板生产效率。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：
首先，使用薄型中密度纤维板或刨花板等作为预制单元的芯层，上下两个表面选用整张化的单板，可实现高速自动化涂胶和组坯，消除了胶合板连续自动化生产的主要障碍，也大大增加了板坯对胶黏剂和施胶技术的适应性，可适应各种涂胶方式和涂胶速度，且显著改善了施胶均匀性，便于胶量调节，有利于降低胶合板生产过程中的胶耗。
其次，对比一次性涂胶、一次性组坯和一次性热压生产技术，并联设置表层和芯层同步预制工艺单元，再经成型组装达到产品厚度指标，一是通过每次组坯后即刻实施热压固化，省略了单板陈化和预压工序，生产周期显著缩短，二是各工艺单元相对独立，可根据加工工艺及产品性能需求选配不同胶黏剂，增加了胶合板生产的适应性，例如通过搭配使用改性酚醛树脂和异氰酸酯类胶黏剂，可以生产NQF级胶合板和ENF级胶合板等。
薄型中密度纤维板和刨花板通常具有光滑的表面，涂胶过程中，胶黏剂难以附着在表面，为了克服这一缺陷，本发明采用低温等离子体处理技术，同时，低温等离子体处理技术也可降低胶黏剂用量并降低人造板甲醛释放量。
使用超支化羟甲基丙烯酰胺改性的尿素-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂，不仅可以降低常规甲醛系列树脂的甲醛释放量，同时，通过改变超支化羟甲基丙烯酰胺的用量可以调整树脂的固化时间以匹配生产工艺要求，此外，由于在常规甲醛系列树脂分子结构中引入超支化结构，可提高树脂的胶合性能。
附图说明
图1为本发明的并联式同步预制胶合板生产线及生产方法示意图。
其中：1-低温等离子体处理装置，2-涂胶机，3-自动组坯机器人，4-热压机，5-翻板冷却装置，6-输送装置。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例一18mm并联式同步预制胶合板生产方法
一、表层预制
1、低温冷等离子体表面处理。使用双界质阻挡放电技术产生的等离子体处理薄型中密度纤维板，其中低温等离子体电源功率为3～8KW。
2、涂胶。选用2.1mm薄型中密度纤维板，胶黏剂为超支化羟甲基丙烯酰胺改性的尿素-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂，双面涂胶量为300g/m2；
3、组坯。在涂好胶的2.1mm薄型中密度纤维板上下两个表面铺设2.0mm厚整张化的单板，单板的顺纹方向与纤维板长度方向相一致；
4、定厚热压。使用单层热压机，热压时间90秒，热压温度为130℃，控制胶黏剂固化程度70％，得到厚度为6.0mm预制表板A；
二、芯板预制
1、低温冷等离子体表面处理。使用双界质阻挡放电技术产生的等离子体处理薄型中密度纤维板，其中低温等离子体电源功率为3～8KW。
2、涂胶。选用2.1mm薄型中密度纤维板，胶黏剂为市售聚合二苯基甲烷二异氰酸酯，双面涂胶量为100g/m2；
3、组坯。在涂好胶的2.1mm薄型中密度纤维板上下两个表面铺设2.0mm厚整张化的单板，单板的顺纹方向与纤维板长度方向相垂直；
4、定厚热压。使用单层热压机，热压时间90秒，热压温度为80℃，控制胶黏剂固化程度80％，得到厚度为6.0mm预制芯板B；
三、成型组装
1、涂胶。以预制芯板B为涂胶对象，使用的胶黏剂为市售聚合聚合二苯基甲烷二异氰酸酯，双面涂胶量为150g/m2；
2、组坯。在涂胶的预制芯板B的上下两个表面铺设预制表板A，得到成型板坯。
3、热压。将成型板坯送入热压机热压固化，其中热压温度为160℃，热压时间为210秒钟，得到18mm最终产品。
其中，
超支化羟甲基丙烯酰胺改性的尿素-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂合成配方为，尿素：三聚氰胺：甲醛：超支化羟甲基丙烯酰胺化合物重量比为100:2:45～50:5。合成步骤：向反应釜中加入尿素35份、甲醛水溶液100份、三聚氰胺2份和超支化羟甲基丙烯酰胺化合物5份，调整pH至5.5～6.5，30分钟内升温90～95℃，保温反应30分钟，调整pH至5.0～5.5，保温反应30分钟后，调整pH至7.5～8.5，分2次加入尿素65份，控制温度在80～85℃之间，反应30～60分钟，得到所述树脂。
所得胶合板干状胶合强度2.9MPa，湿状胶合强度2.1MPa，甲醛释放量0.009mg/m3。
实施例二15mm并联式同步预制胶合板生产方法
一、表层预制
1、低温冷等离子体表面处理。使用双界质阻挡放电技术产生的等离子体处理薄型刨花板，其中低温等离子体电源功率为3～8KW。
2、涂胶。选用2.1mm薄型刨花板，胶黏剂为超支化羟甲基丙烯酰胺改性的尿素-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂胶黏剂，双面涂胶量为250g/m2；
3、组坯。在涂好胶的2.1mm薄型刨花板上下两个表面铺设1.0mm厚整张化的单板，单板的顺纹方向与纤维板长度方向相一致；
4、定厚热压。使用单层热压机，热压时间90秒，热压温度为110℃，控制胶黏剂固化程度70％，得到厚度为4.0mm预制表板A；
二、芯板预制
1、低温冷等离子体表面处理。使用双界质阻挡放电技术产生的等离子体处理薄型刨花板，其中低温等离子体电源功率为3～8KW。
2、涂胶。选用3.0mm薄型刨花板，胶黏剂为市售聚合二苯基甲烷二异氰酸酯，双面涂胶量为200g/m2；
3、组坯。在涂好胶的3.0mm薄型刨花板上下两个表面铺设2.0mm厚整张化的单板，单板纹理方向为横纹方向且上下表面的纹理方向为横纹方向；(建议单板纹理方向的表述同上并作适应性调整)
4、定厚热压。使用单层热压机，热压时间100秒，热压温度为90℃，控制胶黏剂固化程度70％，得到厚度为7.0mm预制芯板B；
三、成型组装
1、涂胶。以预制芯板B为涂胶对象，使用的胶黏剂为市售聚合二苯基甲烷二异氰酸酯，双面涂胶量为100g/m2；
2、组坯。在涂胶的预制芯板B的上下两个表面铺设预制表板A，得到成型板坯。
3、热压。将成型板坯送入热压机热压固化，其中热压温度为130℃，热压时间为150秒。得到15mm最终产品。
其中，
超支化羟甲基丙烯酰胺改性的尿素-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂合成配方：尿素：三聚氰胺：甲醛：超支化羟甲基丙烯酰胺化合物重量比为100:10:45～50:1。合成步骤：向反应釜中加入尿素35份、甲醛水溶液100份、三聚氰胺10份和超支化羟甲基丙烯酰胺化合物1份，调整pH至5.5～6.5，30分钟内升温90～95℃，保温反应30分钟，调整pH至5.0～5.5，保温反应30分钟后，调整pH至7.5～8.5，分3次加入尿素65份，控制温度在80～85℃之间，反应30～60分钟，得到所述树脂。
所得胶合板干状胶合强度2.7MPa，湿状胶合强度1.9MPa，甲醛释放量0.0015mg/m3。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种并联式同步预制胶合板生产线，其特征在于至少包括上下表层和芯层同步预制工艺单元和成型组装工艺单元，每个工艺单元依次包含如下设备并通过传送装置连接成生产线：低温等离子体处理装置(1)，涂胶机(2)，自动组坯机器人(3)，热压机(4)，翻板与冷却装置(5)，输送装置(6)。
2.如权利要求1所述生产线，其特征在于，
使用的低温等离子体处理装置通过双界质阻挡放电技术产生等离子体，其中低温等离子体电源功率为3～8KW。
3.如权利要求1所述生产线，其特征在于，
使用的涂胶机包括辊筒涂胶机和喷胶机。
4.如权利要求1所述生产线，其特征在于，
表层和芯层同步预制工艺单元所使用的热压机为单层热压机和/或连续平压热压机，其中单层热压机采用厚度规控制，连续平压热压机采用位置控制。
5.一种并联式同步预制胶合板生产方法，其特征在于至少包括如下步骤：
(一)上下表层同步预制：
SA10、低温冷等离子体表面处理，使用双界质阻挡放电技术产生的等离子体处理薄型中密度纤维板或刨花板表面，其中低温等离子体电源功率为3～8KW；
SA20、涂胶，在2～5mm薄型中密度纤维板或刨花板两面涂覆超支化羟甲基丙烯酰胺改性的尿素-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂，使用辊筒涂胶机，双面涂胶量为150～300g/m2；
SA30、组坯，在涂胶层的上下两个表面铺设厚度为1～3mm整张化的单板，得到预制板坯，其中单板的顺纹方向与纤维板长度方向相一致；
SA40、定厚热压，将预制板坯送入热压机热压预固化，其中热压温度为110～130℃，控制胶黏剂固化程度60～70％，得到预固化半成品A；
(二)芯层同步预制：
SB10、低温冷等离子体表面处理。使用双界质阻挡放电技术产生的等离子体处理薄型中密度纤维板或刨花板表面，其中低温等离子体电源功率为3～8KW；
SB20、涂胶，在2～5mm薄型中密度纤维板或刨花板两面涂覆市售异氰酸酯胶黏剂，使用喷胶机，双面涂胶量为100～200g/m2；
SB30、组坯，在涂胶层的上下两个表面铺设厚度为1～3mm整张化的单板，得到预制板坯，其中单板的顺纹方向与纤维板长度方向相垂直；
SB40、定厚热压。将预制板坯送入热压机热压预固化，其中热压温度为80～100℃，控制胶黏剂固化程度80～90％，得到预固化半成品B；
(三)成型组装：
SC10、低温冷等离子体表面处理。使用双界质阻挡放电技术产生的等离子体处理薄型中密度纤维板或刨花板表面，其中低温等离子体电源功率为3～8KW。
SC20、涂胶。以预固化半成品B为涂胶对象，使用的胶黏剂为超支化羟甲基丙烯酰胺改性的尿素-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂，使用辊筒涂胶机，双面涂胶量为150～300g/m2；
SC30、组坯，在涂胶的预固化半成品B的上下两个表面铺设预固化半成品A，得到成型板坯；
SC40、热压，将成型板坯送入热压机热压固化，其中热压温度为130～160℃。
6.如权利要求5所述生产方法，其特征在于，
所述超支化羟甲基丙烯酰胺改性的尿素-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂，其中尿素：三聚氰胺：甲醛：超支化羟甲基丙烯酰胺化合物重量比为100:2～10:45～50:1～5，合成步骤：向反应釜中加入尿素35份、甲醛水溶液100份、三聚氰胺2～10份和超支化羟甲基丙烯酰胺化合物1～5，调整pH至5.5～6.5，30分钟内升温90～95℃，保温反应30分钟，调整pH至5.0～5.5，保温反应30分钟后，调整pH至7.5～8.5，分2～3次加入尿素65份，控制温度在80～85℃之间，反应30～60分钟，得到所述树脂。
7.如权利要求5所述生产方法，其特征在于，
所述市售异氰酸酯类胶黏剂为聚合二苯基甲烷二异氰酸酯(PMDI)。
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