CN1569422A - 成型压缩复合制品的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种成型压缩制品的方法。该方法包括将原料导入压力机内，其中该压力机在压缩阶段和释放阶段之间振动。在被压缩和释放时原料具有回复响应时间。通过反复地在压缩阶段压缩原料和在释放阶段释放原料成型压缩制品。
Description
技术领域
本发明总体上涉及成型压缩制品的方法，并且更特别地涉及一种利用振动压缩成型压缩复合制品的方法。
背景技术
由散木料制成的定向条板(oriented strand board)、平行条板(parallel strand lumber)以及其他工程木制品通过在压力机内放置树脂涂敷的木料底板(mat)并且向底板施加压缩力而制成。当底板处于压力机内时增加来自各种热源的热量以充分固化树脂。如图1所示，目前的压力机系统包括一对相对的压板40a，压板构造为将原料38a连续压缩成所需要的形状。邻接每个压板40a的是运转在辊装置35上的压力机皮带37。皮带37和辊装置35的组合使得原料38a移动通过压板40a同时压板向原料38a连续施加压缩力。这种成型复合木制品的方法在许多方面存在问题。
目前的连续压力机设计妨碍了能量的施加。压力机皮带、轴承装置以及必要的润滑材料很大程度地妨碍了热能向制品的施加。经由热压板对制品加热的工艺导致不均匀的加热分布，这转而形成制品中不均匀的密度分布。
所施加的恒定压力也有时会不利地影响最终制品。底板通常是多层木料设置。当施加压力时，经常有气泡或水泡夹压在木层内。当施加能量时，木料的天然含水可以在所夹压的空气区域内形成汽囊。因此产生鼓瘤(blowout)或者其他产品缺陷，从而使得制品不适合于其预定目的。
发明内容
本发明是一种成型压缩制品的方法。该方法包括将原料导入压力机内，其中该压力机在压缩阶段和释放阶段之间振动。在被压缩和释放时原料具有压缩回复响应时间。通过反复地在压缩阶段压缩原料和在释放阶段释放原料成型压缩制品。
本发明还包括一种成型压缩木制品的方法。该方法包括将树脂涂敷的散木料底板导入振动压力机内，其中该压力机在压缩阶段和释放阶段之间振动。在底板成型压缩木制品期间，控制底板的温度。
附图说明
以下参照附图详细说明本发明的优选和可选实施例。
图1是在先技术的压力机压榨部的示意图；
图2是本发明一个实施例的振动压缩处理的系统框图；
图3是本发明一个方面的振动压缩处理的示意图；
图4是本发明一个方面的振动压缩处理的另一方面的示意图；
图5是根据本发明的压力机行程和原料厚度之间随时间的关系图表；以及
图6是本发明一个方面的压力机压板的侧视图。
具体实施方式
本发明提供一种利用振动压缩处理成型压缩材料制品的系统和方法。总体而言，参照图2，当前的优选实施例包括一个压缩材料成型系统20。压缩材料成型系统20包括振动压缩系统22，用于向原料38b施加振动压缩力。并且，原料温度控制系统24用于在成型过程中控制原料38b的温度。原料传送系统26用于根据需要移动原料经过压缩材料成型系统20。另外，可选地包括原料处理系统28，用于在成型过程中处理原料38b。以下更加具体地说明压缩材料成型系统20的细节。
将要受到本发明处理的原料38b理想地包括树脂涂敷的散木料底板30(图3)，它可以同时经受压力和热以形成硬化的、固接的制品32。木料可以是任何公知的形式。合适的是，用于本发明的木料的非限制性例子是木屑、碎片、木条、胶合板、纤维、颗粒和木板。
优选地由本发明制成的制品32(图3)是本领域目前所公知的任何固接复合木制品。合适的制品32的例子包括，但是并不限定于，碎屑胶合板、定向条板、纤维板、薄板(waferboard)、夹层板、层压胶合板、平行条板、以及叠层梁。
在由本发明的工艺处理之前的原料38b的水分含量通常的范围在重量百分比大约0％到20％。但是，这种水分含量范围仅仅是通常的指导性指标，可以偏离该范围。原料38b的最佳水分含量优选地根据具体情况确定，对于本领域技术人员来说显然可以将水分含量和底板30的尺寸关联起来以做处这种确定。可以处理具有接近零的水分含量的原料，但是这种条件下木材有限的塑性使其不甚理想。可以采用含水粘接剂增大水分含量。
用于在本发明中的树脂由于其与木材有关，因此它优选地是碱性酚醛树脂。但是，它可以是固化速度随着施加热量而加速的任何粘接剂。例如可以采用水溶性和非水溶性碱性和酸性酚醛树脂、间苯二酚甲醛树脂、尿素甲醛树脂、和异氰酸酯树脂。可以将任何量的树脂添加到原料38b。当使用长木条时，树脂含量通常占木材干重的大约1到10％。更通常地，树脂添加量范围为木材干重的大约2到5％。
振动压缩系统22可以使用各种已知的结构来产生压板40b的振动运动，并且这些结构无意限制本发明的范围。例如，可以由构造为致动气动或液压致动的汽缸(未示出)的控制器27(图5)来产生振动。同样，控制器27可以构造为操作合适的电磁驱动机构来产生振动运动。
适宜地设置控制器27来以各种可接受的方式运行。例如，在一个实施例中，它由用于执行合适的操作的处理器或微处理器(未示出)运行。本领域任何公知的处理器都是可以接受的，非限制性的例如从Intel公司等可得到的奔腾(Pentium)系列处理器。可选地，压板40b的控制由电子计算机芯片、液压控制系统执行，或者手工执行。因此，本发明的范围并不受到产生振动运动的方式的限制。
图3-5表示振动压缩系统22的一个振动压缩周期34。根据本发明，一个振动压缩周期34包括一个完全压缩阶段44和一个完全释放阶段46。压缩阶段44是振动压缩周期34的一个阶段，其中原料38b受到压板40b的压缩力。相反，释放阶段46是振动压缩周期34的一个阶段，其中原料38b完全不受到压缩力的作用。
通过合适地控制至少一个压板40b相对于原料38b的运动形成释放阶段46。更具体地，在压缩阶段44之后，至少一个压板40b以快于当释放压缩力时原料38b膨胀的速度移动离开原料38b。在释放阶段46期间，原料38b以给定的膨胀速度在弹性区42膨胀。原料38b膨胀到基本为压缩前尺寸所需的时间是压缩回复响应时间66。正如本领域技术人员可以理解的那样，许多因素将影响压缩回复响应时间66。例如但不限于，原料尺寸、原料成分、树脂硬化状态(如果有关的话)、施加于原料38b的压缩量、以及所需要的弹性区42的尺寸都是影响压缩回复响应时间66的因素。
振动压缩周期34优选地选择为在释放阶段46期间释放原料。在一个具体实施例中，振动压缩周期34的发生频率选择为释放阶段46小于原料38b的压缩回复响应时间66。更特别地，适当地控制至少一个压板40b以释放原料38b并且随后以快于原料的压缩回复响应时间66的速度再次压缩原料38b。如上所述，各种因素影响原料的压缩回复响应时间66。因此，给定原料的合适的压缩回复响应时间66的确定优选地通过本领域技术人员的实验来进行。
尽管本发明的范围无意由释放阶段46的频率范围限制，但是已经发现当在本发明中采用一个优选范围可以获得理想的结果。在一个具体实施例中，本发明的振动压缩周期34优选地在大约1Hz到大约400Hz之间。
如图3所示，压缩矢量36表示在压缩阶段44开始的同时的那个时刻的压板40b的合成运动矢量。在优选实施例中，压缩矢量36基本上垂直于原料在振动压缩系统20内的流动方向50。这样，对于沿如方向箭头50所表示的水平路径移动原料38b的压缩材料成型系统20，压缩矢量36将基本上垂直取向。
根据本发明，当压板40b以快于原料38b膨胀的速度拉离原料38b时在释放阶段46期间形成释放区43。如图5所示，适当地选择压板40b相对于原料厚度64的行程62来形成需要的释放区43。本领域技术人员可以理解，释放区43的尺寸优选地确定为适应合适的释放阶段46。另外，释放区43的尺寸确定为允许压板40b复位而不影响原料38b经过压缩材料成型系统20的运动。
图6表示本发明独有的一个方面。压板40b构造为在压缩过程中直接接触原料38b。但是，应当明白，压板40b可以沿着原料例如不锈钢(未示出)设置，以便有助于微波能的分布。下文将详细说明的温度控制系统24使得不需要任何压板衬离材料(未示出)即可实现原料38b的适当温度控制。
压板40b通常是由铝或者其他材料制成，包括一个锥形入口部分48，用于当底板30进入振动压缩系统20时接受底板30。锥度可以由本领域技术人员适当地确定。但是，在本发明的一个具体实施例中，发现大约7度的锥度足够。但是，具有锥度或大或小的入口部分48的压板40b应当在本发明的范围内。另外，具有位于压板40b相对端部的入口部分48的压板40b也在本发明的范围内。
温度控制系统24任选地连通于至少一个，并且包括用于向原料38b施加能量的结构和部件以便控制原料38b的温度。例如，温度控制系统24可以用来将原料温度升高到需要的温度，例如树脂固化温度。相反地，温度控制系统24可以用来选择性地冷却原料38b。而且，温度控制系统24可以用来根据本发明的特定方面选择性地加热和选择性地冷却原料。
温度控制系统24包括温度控制单元54，它合适地构造为提供在具体实施例中将要使用的能量。温度控制单元54可以采用本领域所公知的任何形式。例如，温度控制单元54可以是微波发生器、射频发生器、喷汽发生器、热压板、冷压板、热流体发生器、冷流体发生器及其组合。为了简化，温度控制单元54表示为仅仅连通于一个压板40b。但是，这种设置并不限制本发明的范围。相反地，本领域技术人员可以明白温度控制单元54可以连通于任一个压板40b或者两个压板40b。另外，温度控制单元54可以合适地构造为沿原料的表面或侧面提供能量。而且，温度控制系统24可以用在压缩前、压缩中或压缩后结构中。
本领域技术人员可以明白，温度控制单元54包括使用温度控制单元54所必须的所有已知结构。具体地，如果温度控制单元54是微波发生器，那么具有合适的微波窗的合适的波导发生器(未示出)是温度控制单元54的组成部件。当温度控制单元54是射频发生器等时将使用类似的结构。当使用蒸汽发生器时，同样地将使用合适的软管和接头(未示出)，并且在本发明的范围内。
本发明的原料传送系统26可以采取各种形式。无论何种形式，本领域技术人员将可以明白，原料传送系统26的功能在于移动原料38b经过振动压缩系统20。本发明可以采用本领域目前所知的任何已知原料传送系统26。例如，外部牵引装置33可以用来将原料拖拉经过压力机。另外，原料传送系统26可以构造为通过有力地将原料38b推入压力机将原料推动经过压力机。另外，原料传送系统26可以包括既推动也拖拉原料38b经过压力机的结构。这些结构在本领域是公知的，因此这里略去其详细说明。
在图5中，揭示了另一种原料传送系统26。具体地，表示出一种皮带或传送带系统25。传送带系统25设置为支撑并携带原料38b经过振动压缩系统。合适的传送带系统25在本领域是公知的，因此这里略去其详细说明。本领域技术人员将可以明白，传送带系统25可以构造为在压缩阶段44期间停止移动而在释放阶段46期间移动。可选地，传送带系统25可以在整个压缩阶段44和释放阶段46中基本恒定地移动。
参照图2和3，原料处理系统28优选地构造为当原料38b在振动压缩系统20内时处理原料38b。原料处理系统28包括添加合适的染料或着色剂材料、阻火材料、或者防腐材料。但是，由原料处理系统28添加的产品种类并不限制本发明的范围。因此，可以由原料处理系统28添加任何合适的产品。
原料处理单元52合适地构造为控制任何处理产品的导入。原料处理单元52的形式并不限制本发明。例如，根据本发明，原料处理单元可以是一个通常用来临时存放和分配各种处理产品的具有合适的泵、计量装置、检测装置等的容器。
如以上关于温度控制单元54所述，原料处理单元52合适地包括使原料处理单元52产生其预期功用所必须的任何结构。例如，原料处理单元52包括在将处理产品分配到原料38b时原料处理单元52所使用的任何软管、管道、喷嘴、扩散器或通道。
在一个优选实施例中，原料处理系统28构造为在释放阶段46期间将处理产品导入振动压缩系统20内的原料38b。但是，原料处理系统28可以构造为在原料在振动压缩系统20内之前、期间或之后导入处理产品。
尽管已经表示并说明了本发明的优选实施例，但是如上面所指出的，可以进行许多改变而不脱离本发明的实质和范围。因此，本发明的范围并不受到优选实施例的内容的限制。相反，本发明应当完全由所附的权利要求书限定。
Claims (18)
1、一种压缩原料以成型压缩制品的方法，包括：
将原料导入压力机内，其中该压力机在压缩阶段和释放阶段之间振动，原料具有压缩回复响应时间；
在压缩阶段期间压缩原料；
在释放阶段期间释放原料，使得在所述释放阶段期间所述原料不接触压力机。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，释放阶段小于原料的压缩回复响应时间。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，振动频率在大约1Hz到大约400Hz之间。
4、如权利要求1所述的方法，还包括当原料在压力机内时通过加热原料或者冷却原料中的至少一种控制原料的温度。
5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，控制原料的温度包括施加喷汽、微波能、射频、热压板、冷压板、热流体和冷流体中的至少一种。
6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，原料是树脂涂敷的散木料构成的底板。
7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，木料是木屑、碎片、木条、胶合板、纤维、颗粒和木板中的至少一种。
8、如权利要求1所述的方法，其特征在于，由振动压力机施加的压缩力的矢量基本上垂直于原料在振动压力机内的移动方向。
9、如权利要求1所述的方法，还包括施加另外的产品到原料上。
10、如权利要求9所述的方法，其特征在于，另外的产品包括阻火剂产品、着色产品、染料产品、和防腐产品中的至少一种。
11、如权利要求1所述的方法，还包括在释放阶段移动原料经过振动压力机。
12、如权利要求1所述的方法，其特征在于，压缩制品是定向条板、夹层板、定向木条胶合板、定向胶合板、纤维板、薄板以及叠层梁中的至少一种。
13、一种成型压缩木制品的方法，包括
将由树脂涂敷的散木料构成的底板导入压力机内，其中该压力机在压缩阶段和释放阶段之间振动，底板具有压缩回复响应时间；
通过以下步骤成型底板
(a)在压缩阶段期间压缩底板；
(b)在释放阶段期间释放底板；
重复步骤(a)和(b)，使得释放阶段小于原料的压缩回复响应时间。
14、如权利要求13所述的方法，还包括通过加热底板或者冷却底板中的至少一种控制压力机内的底板的温度。
15、如权利要求14所述的方法，其特征在于，控制底板的温度包括施加喷汽、微波能、射频、热压板、冷压板、热流体和冷流体中的至少一种。
16、如权利要求13所述的方法，其特征在于，树脂涂敷的散木料是木屑、碎片、木条、胶合板、纤维、颗粒和木板中的至少一种。
17、如权利要求13所述的方法，其特征在于，压缩制品是定向条板、夹层板、定向木条胶合板、定向胶合板、纤维板、薄板以及叠层梁中的至少一种。
18、如权利要求13所述的方法，其特征在于，由振动压力机施加的压缩力的矢量基本上垂直于原料经过振动压力机的移动方向。
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