CN1827329A - 木质刨花模压托盘工艺方法及装置 - Google Patents
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Abstract
木质刨花模压托盘工艺方法及装置，本发明属于木质刨花制造的非扁平物方法及装置，特别是木质刨花托盘制造方法及装置。本发明目的是提供木质刨花模压托盘生产工艺方法及设备。其工艺方法步骤是制备棒状或针状刨花10～30mm*2～6mm*0.5～1.0mm原料，干燥终含水率2～5％，施胶的胶粘剂为粘度90～260mPa.s.20℃、固化时间60～80s的脲醛胶，铺装板坯刨花厚度压缩比为4～6∶1，模压温度为175℃～190℃，最高单位压力5.0～6.0MPa，热压周期为4～5分钟等。其装置包括进入热压机铺模的铺装小车3；在凹模6内形成托盘脚的脚模机16；热压机4上部活动横梁固定托盘凸模5，热压机4下部工作台固定托盘凹模6；热压成型后将托盘从凹模内顶出的托盘脱模机11。经实践证明本发明工艺可行，技术可靠，促进了模压托盘生产，对于建立环境友好的节约型社会具有的积极意义。
Description
所属技术领域
本发明属于木质刨花制造的非扁平物方法及装置，特别是木质刨花托盘制造方法及装置。
背景技术
托盘作为堆放和搬运货物的工具，能够移动的货台，是重要的物流器具，在快速高效的现代工商业物流系统中起着不可替代的作用，在我国具有广阔市场前景。
模压托盘是刨花模压制品中重要的一类，它是以木质或非木质为原料，经对原材料进行破碎、干燥并施加一定量的胶粘剂后，将这些碎料铺装在特定的模具中一次模压成型。这种托盘与普通实木托盘相比，原材料可用木制品的边角废料、小径木、枝丫材或农副产品的废弃物。具有自重轻，强度高、重叠性好、不易变形、无金属、免检疫等优点，其主要用于码头、货场、仓库、车间、商场等地搬运、贮存货物，它与货物形成一个移动单元或搬运单元，能与叉车、搬运车、起重机等配合作用。
模压托盘生产的工艺原理是将细碎木片先经148℃-138℃从高温到低温进行蒸汽干燥，热处理时间30min，然后与热固性树脂混合，置于220℃条件下进行模压成型，压力为1400psi或98kg/cm3。在这个过程中托盘的内部温度达105℃，并保持托盘内部温度超过56℃的时间在30min以上，产品最后的含水率不超过9％。1971年德国Werzalit公司发明了在金属模具中加入混有热固性树脂的木质纤维材料、木质刨花模压制造技术。Litco公司在1979年利用该技术建立了第一家模压刨花托盘生产企业(Presswood Pallet Plant)。模压托盘的欧洲规格主要有400×600mm，600×800mm，800×1200mm，1000×1200mm等，韩国国标KSA2155为1100×1100m。以1000×1200mm产品为例，其自重为14kg～16kg，动态承载能力是1250kg，静态承载能力是4500kg。
目前托盘的生产模压设备及其工艺主要是把干燥拌胶后刨花分两次进行铺装，先铺装托盘脚在凹模模具内并预压成型，且凹模模具在往返于热压机和铺装机之间移动平台上；再在凹模中铺托盘的平面部分后置于热压机下部工作台上，由固定在热压机上部活动横梁上凸模合模进行加压成型，待树脂完全固化后起模。这种工艺设备，处于高温的凹模往复运动会增加能量消耗，还必须调整模具之间的位置精度。两次铺装和模压，工序十分繁复，生产周期较长。由于上述原因以及模压托盘关键设备、工艺和技术的制约，使我国模压托盘生产发展较慢，不能满足市场的需求。
1992年，本发明人开始着手模压托盘工艺及设备的研究，2005年6月国产第一条模压托盘生产线在云南思茅镇沅利达木业有限公司投入生产。
发明内容
本发明目的是通过生产实践和研究，提出木质刨花模压托盘方法的生产工艺的技术参数。
本发明另一目的是提供木质刨花模压托盘的生产设备和装置。
本发明木质刨花模压托盘工艺方法通过以下途径实现，具有以下步骤：
(1)原料制备：棒状或针状刨花几何尺寸为长10～30mm，宽2～6mm，厚0.5～1.0mm，
(2)干燥：终含水率2～5％，
(3)施胶：胶粘剂为粘度90～260mPa.s.20℃、固化时间60～80s的脲醛胶，
(4)铺装：铺装板坯刨花厚度压缩比为4～6∶1，
(5)模压：热压温度为175℃～190℃，最高单位压力5.0～6.0Mpa，热压周期为4～
5分钟，模具表面温差不超过10℃。
所述的脲醛胶为三聚氰胺改性的胶粘剂，施胶量为12～16％。
刨花的流动性指在垂直加压条件下刨花在水平方向的流动能力，是在加压时模具腔中的刨花向四周扩散及充满模型腔中的能力。刨花形态与施胶量、树种、模压压力、制品形状有关，不同的刨花，自身的流动性不同。模压托盘对刨花形态要求满足两个条件：第一，要能满足模压托盘承受载荷要求；第二，要具有较好流动性才有利于深脚的成型。为了提高刨花流动性，刨花应当制备成棒针状原料，且适当增加施胶量。
为了生产密度均匀的托盘，必需依靠铺装方式及模具的结构质量。为此，木质刨花模压托盘装置，包括：
(1)在铺装机1与热压机4之间有进入热压机铺模的、机架上安装铺装皮带2的铺装小车3，
(2)在凹模6内形成托盘脚的脚模机16，
(3)在热压机4上部活动横梁上固定托盘凸模5，热压机4下部工作台上固定托盘凹模6，
(4)热压成型后将托盘从凹模内顶出的托盘脱模机11。
由于铺装速度比热压速度快，本发明采用一台铺装机对应多台热压机的结构，可同时生产多种不同规格的托盘。
木质刨花模压托盘装置的脚模机，由脚模架15、复合铰链18、活塞式油缸19、上、下导槽17、20、机架21、行走轮22、轨道23组成。其中，
复合铰链18构件A、A’、B、B’端分别与上、下导槽17、20呈移动副连接，活塞式油缸19的缸体固定在机架21上，活塞杆上端与上导槽17连接，构成垂直运动机构，
机架21通过行走轮22与轨道23滚动连接，构成平行运动机构。
木质刨花模压托盘装置的托盘脱模机，由顶杆7、齿条24、齿轮25、升降架9、机架10组成。其中，
顶杆7固定在升降架9上，
升降架9为主动件，与对称设置的活塞式油缸25的活塞杆连接，
齿条24固定在机架10上，
齿轮24以升降架9横梁8为齿轮轴，并与齿条25构成齿轮齿条传动副。
所述的托盘脱模机，在升降架9横梁上装有圆锥齿轮26，升降架9纵梁侧面套接传动轴14，传动轴14的轴端装有圆锥齿轮13，圆锥齿轮26、13构成旋转轴线相互交叉的齿轮副。
由于模压托盘物质质量密度分布非均匀性，顶杆一端受力较大时，受力较小的一端能够利用圆锥齿轮副分解出的转动力矩传递给受力较大的一端顶杆，让模压托盘得到均衡的脱模上升力。
所述的托盘脱模机，在横梁8上与升降架9的几何中心对称的位置设置活塞式油缸25。
采用这个机构能使升降架负载均衡，并能满足顶杆脱模所需的外力。
所述的托盘脱模机，固定在升降架9上的若干根顶杆7位置与凹模6的深脚位置相对应。
木质刨花模压托盘装置的热压机，其凸模5和凹模6采用精度及表面的光洁度高的钢模，模具5和6内排布有加热管道。
本发明模具的规格取决于市场对托盘需求进行调整更换；压模托盘一次成型不用锯边，出模后只需对飞边作适当修整即可检验出厂。
本发明在前序工艺原理中基于刨花板成型技术，但由于托盘载荷强度、深脚成型与流动性关系，要求模压托盘刨花形状区别于刨花板刨花的几何形状，而削片细化的木质原料，使得刨花干燥终含水率，拌胶的胶粘剂和量都与刨花板成型存在一定区别。后续工艺中，拌了胶的刨花铺入金属模具，在高温高压下凹凸模具合模并加压，刨花从局部密度高的地方向周边疏松处延伸达到平衡状态，胶粘剂固化后压机卸压开启，被胶接成一个整体的托盘脱模等，相比较在热压板平面上成型的刨花板，无论工艺或设备都有较大区别。
由于天然林资源短缺，模压托盘取代实木托盘而广泛应用于物流领域是不可避免的趋势。本发明模压托盘生产线通过生产实践证明工艺可行，技术可靠，标志着我国模压托盘技术进入了一个新领域，起到了促进模压托盘生产的关键作用，对于建立环境友好的节约型社会具有的积极意义。
附图说明
图1是本发明模压托盘铺装、压模工艺流程设备示意图。
图2是本发明模压托盘脚模机主视图。
图3是本发明模压托盘脚模机俯视图。
图4是本发明模压托盘脱模机主视图。
图5是本发明模压托盘脱模机俯视图。
图6是本发明模压托盘脱模机的圆锥齿轮副传动示意图。
图7是本发明工艺流程方法示意图。
图中，铺装机铺装室1、铺装机铺装皮带2、铺装小车3、热压机4、上模具5、下模具6、顶杆7、横梁8、升降架9、机架10、托盘脱模机11、底座12、圆锥齿轮13、传动轴14、脚模架15、脚模16、上导槽17、复合铰链18、活塞式油缸19、下导槽20、脚模机机架21、行走轮22、轨道23、齿轮24、齿条25、圆锥齿轮26、油缸27。
具体实施方式
以下结合附图做进一步说明：
如图1，往返在铺装机1与热压机4之间铺装小车3，其机架上安装能进入热压机铺模的铺装皮带2；在热压机4上部活动横梁上固定托盘凸模5，热压机4下部工作台上固定托盘凹模6，凸模5和凹模6为精度及表面的光洁度高的钢模，模具5和6内排布有加热管道。
本实施例生产线配二台热压机，每台热压机一次可压二件不同规格的托盘，产品规格为1200×1000×12mm，该生产线年产量20万件。
如图2、3，在热压机4下部工作台上固定托盘凹模6形成托盘脚的脚模机16，由脚模架15、复合铰链18、活塞式油缸19、上、下导槽17、20、机架21、行走轮22、轨道23组成，其中，复合铰链18构件A、A’、B、B’端分别与上、下导槽17、20呈移动副连接，活塞式油缸19的缸体固定在机架21上，活塞杆上端与上导槽17连接，构成垂直运动机构；机架21通过行走轮22与轨道23滚动连接，构成平行运动机构。
如图4、5，托盘脱模机11具有将热压成型后的托盘从凹模内顶出的功能，由顶杆7、齿条25、齿轮24、升降架9、机架10组成，其中，8根顶杆7固定在升降架9上，顶杆7位置与凹模6的深脚位置相对应；在横梁8、并与升降架9的几何中心对称的位置上安装两台活塞式油缸27，油缸27的活塞杆连接升降架9；齿条25固定在机架10上，齿轮24以升降架9横梁8为齿轮轴，并与齿条25构成齿轮齿条传动副。
如图6，在升降架9横梁上装有圆锥齿轮26，升降架9纵梁侧面套接传动轴14，传动轴14的轴端装有圆锥齿轮13，圆锥齿轮26、13构成旋转轴线相互交叉的齿轮副。
如图7，工艺流程包括下列步骤：
1、原料制备：把从林区收购来小径材、枝丫材、间伐材运到生产线的削片机进行削片、刨片后进入温料仓贮存。收购来的木制品加工剩余物、边角料及城市废旧家具等经过打碎和再碎进入湿料仓。本工序要求需要刨花具有较好的流动性，有利于深脚的成型，棒状或颗粒状的刨花流动性较好，扁平状刨花较差一些。
2、干燥分选：为了控制刨花的终含水率，拌胶前的刨花要进行干燥，刨花的干燥可采用转子式的干燥机，传热介质进干燥机的温度为：180-190摄氏度，刨花在干燥机内于燥时间约为15分钟就能达到终含水率要求，终含水率要求2～5％。干燥机出来的料要进行筛选，筛出粉状的细料及过大的刨花，细料耗费太多的胶粘剂，过大的刨花不易压缩会影响托盘的表面质量。
3、调胶施胶：模压托盘使用的胶粘剂是脲醛胶，使用时需要进行调制，还要加入一定的防水剂等，为了增强托盘的防水性能及降低游离甲醛的释放量，脲醛胶需要用三聚氰胺改性。模压托盘的施胶量为12～14％，大于刨花板的施胶量。由于模压托盘的料不分表芯层，拌胶时不分开表芯层，只用一台拌胶机即可。本工艺采用符合绿色环保要求的胶粘剂，避免产品影响环境和人类健康。所用的胶粘剂可采用普通刨花的脲醛树脂胶粘剂(UF)，但为了提高产品防水性能要求，建议采用三聚氰胺改性的胶粘剂(MUF)，MUF不但增强胶接强度还能改善其防水性能.其主要性能指标如下：粘度90-260mPa.s(20度)，固体含量：55-60％，PH值：7-8.5，固化时间：60-80s，游离醛含量：＜0.25％。
4、铺装：本发明采用下模为凹模固定，凸模固定在上热压板上。由于热压机开档受限，铺装机无法刨花直接铺进模具。施胶后的刨花被运至铺装机进行板坯铺装，铺装机先把刨花铺到可以往返于模具与铺装机之间的小车运输带上，然后，铺装小车运输带进入压机铺模，铺装小车退回后压机热压开始模压。铺装时求定量铺装，有利于成本的控制。铺装的均匀性越好托盘的深脚成型就越好，另外，因为模压时深脚处易出现缺陷，托盘脚部需要做特殊处理，铺入模具的板坯在深脚位置进行振动处理，让刨花落入深脚的侧面及底部。并且，为了保证托盘的深脚成型还需要脚模机铺脚工序。
模具质量直接影响模压托盘产品质量。本发明模具为钢模材质，钢模模具精度及表面的光洁度较高。模压托盘对模具要求包括具有较高的加工精度及合模精度以保证托盘结构的均匀性和深脚的成型；提高模具表面的光洁度以便于脱模及提高模压托盘表面质量；模具内加热管道的排布要求均匀合理，防止局部过热过冷以使模具传热的均匀及密封性，一般要求模具的温差不超过10℃；以及模具的使用寿命和模具排气性等。
本实施例板坯的尺寸为2150×1300×(50-70)mm，板坯厚度取决于托盘的厚度，一般刨花压缩比为5。
5、模压：铺模完成后，压机开始快速闭合，上模接近刨花时转为慢闭并加压，完成一个热压周期后提升上模，脱模机顶杆往上顶将托盘顶起脱离下模，当托盘被顶至一定高度时，卸板机进入热压机把已脱上模的托盘取出，铺装小车进行下一次铺模。本工艺步骤要求控制好热压参数即热压温度、单位压力、及压力与时间关系，一般热压温度为175℃～190℃，最高单位压力5.0～6.0Mpa，热压周期为4～5分钟。
6、后处理：修整出模后的托盘，刮去飞出的毛边后推垛。为了更好地控制成本，要对托盘进行适时称重检测，这样有利于前工序调整。
Claims (10)
1、木质刨花模压托盘工艺方法，其特征在于模压托盘工艺具有以下步骤：
(1)原料制备：棒状或针状刨花几何尺寸为长10～30mm，宽2～6mm，厚0.5～1.0mm，
(2)干燥：终含水率2～5％，
(3)施胶：胶粘剂为粘度90～260mPa.s.20℃、固化时间60～80s的脲醛胶，
(4)铺装：铺装板坯刨花厚度压缩比为4～6∶1，
(5)模压：热压温度为175℃～190℃，最高单位压力5.0～6.0Mpa，热压周期为4～5分钟，模具表面温差不超过10℃。
2、根据权利要求1所述的木质刨花模压托盘工艺方法，其特征在于脲醛胶为三聚氰胺改性的胶粘剂，施胶量为12～16％。
3、木质刨花模压托盘装置，其特征在于
(1)往返于铺装机(1)与热压机(4)之间铺装小车(3)，其机架上安装能进入热压机铺模的铺装皮带(2)，
(2)在凹模(6)内形成托盘脚的脚模机(16)，
(3)固定在热压机(4)上部活动横梁上的托盘凸模(5)，固定在热压机(4)下部工作台上的托盘凹模(6)，
(4)热压成型后将托盘从凹模内顶出的托盘脱模机(11)。
4、根据权利要求3所述的木质刨花模压托盘装置，其特征在于一台铺装机(1)对应多台热压机(4)，以同时生产多种不同规格的托盘。
5、木质刨花模压托盘装置的脚模机，其特征在于由脚模架(15)、复合铰链(18)、活塞式油缸(19)、上、下导槽(17)、(20)、机架(21)、行走轮(22)、轨道(23)组成，其中，
复合铰链(18)构件A、A’、B、B’端分别与上、下导槽(17)、(20)呈移动副连接，活塞式油缸(19)的缸体固定在机架(21)上，活塞杆上端与上导槽(17)连接，构成垂直运动机构，
机架(21)通过行走轮(22)与轨道(23)滚动连接，构成平行运动机构。
6、木质刨花模压托盘装置的托盘脱模机，其特征在于由顶杆(7)、齿轮(24)、齿条(25)、升降架(9)、机架(10)组成，其中，
顶杆(7)固定在升降架(9)上，
升降架(9)为主动件，与对称设置的活塞式油缸(27)的活塞杆连接，
齿条(25)固定在机架(10)上，
齿轮(24)以升降架(9)横梁(8)为齿轮轴，并与齿条(25)构成齿轮齿条传动副。
7、根据权利要求6所述的木质刨花模压托盘装置的托盘脱模机，其特征在于在升降架(9)横梁上装有圆锥齿轮(26)，升降架(9)纵梁侧面套接传动轴(14)，传动轴(14)的轴端装有圆锥齿轮(13)，圆锥齿轮(26)、(13)构成旋转轴线相互交叉的齿轮副。
8、根据权利要求6或7所述的木质刨花模压托盘装置的托盘脱模机，其特征在于在横梁(8)上与升降架(9)的几何中心对称的位置设置活塞式油缸(25)。
9、根据权利要求6或7所述的木质刨花模压托盘装置的托盘脱模机，其特征在于固定在升降架(9)上的若干根顶杆(7)位置与凹模(6)的深脚位置相对应。
10、木质刨花模压托盘装置的热压机，其特征在于凸模(5)和凹模(6)采用精度及表面的光洁度高的钢模，模具(5)和(6)内排布有加热管道。
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