本發(fā)明涉及人造板生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種加速樹脂膠黏劑固化方法。
背景技術(shù)：
人造板(纖維板、刨花板和定向刨花板)生產(chǎn)主要包括木質(zhì)單元制備、干燥、施膠、鋪裝成型、熱壓及后期處理等主要工序。在所有工序中，熱壓是在一定的時(shí)間、壓力和溫度條件下使膠黏劑充分固化，將較小的木質(zhì)單元牢牢的粘接在一起的工藝過程，也是實(shí)現(xiàn)人造板從“分”到“合”的過程。熱壓過程是人造板生產(chǎn)工藝中能耗最高的工序，決定了人造板生產(chǎn)效率的關(guān)鍵和核心。熱壓效率主要取決于所用膠黏劑的固化速率，所以，膠黏劑的選擇也是影響熱壓過程的其中因素之一。目前，人造板工業(yè)化生產(chǎn)使用最為廣泛的膠黏劑仍為甲醛系列合成樹脂膠黏劑。但是，隨著消費(fèi)者環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和社會(huì)對環(huán)保型板材的需求度越來越高，有效降低合成樹脂膠黏劑中的甲醛含量就成為共識(shí)。隨著膠黏劑研發(fā)技術(shù)的進(jìn)步，低摩爾比樹脂膠黏劑的研發(fā)成功較有效的控制了人造板材中的甲醛釋放量，但也帶來了樹脂膠黏劑固化速度慢，導(dǎo)致生產(chǎn)效率大大降低，并且明顯增加了生產(chǎn)能耗，同時(shí)還導(dǎo)致了板材力學(xué)強(qiáng)度的下降等一系列問題。所以，人造板用低摩爾比甲醛系列樹脂膠黏劑較難在環(huán)保、生產(chǎn)效率和板材力學(xué)強(qiáng)度之間實(shí)現(xiàn)較好的平衡。
因此，通過加速膠黏劑的固化來實(shí)現(xiàn)人造板的快速生產(chǎn)就顯得至關(guān)重要。在傳統(tǒng)的人造板熱壓生產(chǎn)工藝中，通常采取高溫、高壓和較長的熱壓時(shí)間來保證溫度從板坯表層逐步向芯層傳遞，產(chǎn)生由表層到芯層內(nèi)部的溫度梯度，溫度梯度的大小直接影響膠黏劑的固化速度及質(zhì)量，進(jìn)而影響人造板質(zhì)量。另外，木質(zhì)單元和膠黏劑組成的板坯含水率的高低也將直接影響溫度的傳遞效率，高含水率有助于溫度熱量的傳遞，進(jìn)而減小溫度梯度，但又會(huì)影響前段的施膠工序。一般而言，組坯好的人造板板坯含水率應(yīng)控制在6％左右。
溫度梯度的差異通常通過較長的熱壓時(shí)間來平衡，減小芯層與表層的溫度差異，保證其產(chǎn)品質(zhì)量。但是，單方面的延長熱壓時(shí)間來減少溫度梯度帶來的影響，勢必又會(huì)大大增加生產(chǎn)成本。微波和高頻預(yù)熱技術(shù)雖然能較好的實(shí)現(xiàn)板坯預(yù)熱(可見：關(guān)清洋，mdf板坯微波預(yù)熱初探[j]，福建林業(yè)科技，2002,29(3):69-72；王旭，微波預(yù)熱mdf板坯的實(shí)驗(yàn)研究[j]，福建林業(yè)科技，2006,33(1):36-39；celestemc.pereirahighfrequencyheatingofmediumdensityfiberboard(mdf)：theoryandexperiment[j].chemicalengineeringscience，2004(59):735-745等)，但由于其耗電量大、生產(chǎn)成本高導(dǎo)致難以應(yīng)用于規(guī)?；a(chǎn)中。蒸汽沖擊法(噴射法)是一種先對表層刨花或纖維噴水使表層處于含水率較高的狀態(tài)后進(jìn)行熱壓的一種方法，但是這種方法不適應(yīng)于固化溫度在100℃以上的膠黏劑人造板制品(可見：謝力生，人造板蒸汽噴射熱壓法[j]，木材加工機(jī)械，2000(1):14-17)。蒸汽噴射熱壓法能大大縮短板材熱壓時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，且制備的產(chǎn)品質(zhì)量較高，已經(jīng)在國外人造板生產(chǎn)企業(yè)得以大量使用，成為人造板熱壓的主要方法(何澤龍，噴蒸熱壓新工藝技術(shù)及其在國內(nèi)外人造板工業(yè)中應(yīng)用開發(fā)[j]，林產(chǎn)工業(yè)，2005,32(1):10-12；高偉，淺談噴蒸預(yù)熱在中密度纖維板生產(chǎn)中的應(yīng)用[j]，中國人造板，2017,24(1:)：8-11)。在這種方法中，當(dāng)板坯壓縮到一定程度后，上、下兩面熱壓板上的蒸汽噴射孔向板坯內(nèi)噴射具有一定溫度和壓力的飽和蒸汽或過熱蒸汽，使板坯整體溫度迅速提高，從而提高生產(chǎn)效率。該種方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要封邊裝置，避免了壓板有效面積的損失，蒸汽噴射過程中不會(huì)造成“爆破”現(xiàn)象，但該方法的蒸汽損失量較大，加工厚板的時(shí)候甚至不能使膠黏劑充分固化。而封邊噴蒸熱壓系統(tǒng)雖然解決了蒸汽大量損失的問題，但是金屬框架封邊系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致部分板材幅面的浪費(fèi)，而且在加工不同厚度的板坯時(shí)還需要更換不同厚度的金屬框架。更主要的是，該種方法需要對人造板生產(chǎn)現(xiàn)有熱壓系統(tǒng)進(jìn)行大量的拆、改裝，使得板材熱壓和蒸汽噴射處于同一體系和同一設(shè)備中，另外，當(dāng)這種方法應(yīng)用于中密度纖維生產(chǎn)時(shí)，網(wǎng)帶容易粘附纖維，造成質(zhì)量缺陷，下網(wǎng)孔壓板容易堵塞造成斷面密度曲線不一致導(dǎo)致的網(wǎng)孔壓板需要定期更換等問題。最新研發(fā)的落料箱式板坯預(yù)熱系統(tǒng)(王學(xué)平，王德彪，纖維板板坯預(yù)熱的應(yīng)用研究[j]，中國人造板，24(1)：12-15)能顯著提高板坯芯層溫度，使纖維均勻加熱，且實(shí)現(xiàn)纖維較好鋪裝，但是，由于纖維加熱較早，導(dǎo)致板坯在運(yùn)輸過程中有熱量損失，能耗大大增加。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種蒸汽穿透式預(yù)熱加速熱固性樹脂固化的裝置與方法，提高人造板用熱固性樹脂膠黏劑的固化速度。
其技術(shù)方案是：一種蒸汽穿透式預(yù)熱加速熱固性樹脂固化的裝置，其特征是包括：蒸汽噴射系統(tǒng)、真空吸附系統(tǒng)；所述蒸汽噴射系統(tǒng)用于提供飽和蒸汽或過熱蒸汽，所述真空吸附系統(tǒng)用于提供真空環(huán)境，快速吸附所述蒸汽噴射系統(tǒng)產(chǎn)生的飽和蒸汽或過熱蒸汽。
一種蒸汽穿透式預(yù)熱加速熱固性樹脂固化的方法，其特征是：在人造板板坯完成之后、熱壓工序之前，使用如上所述的一種蒸汽穿透式預(yù)熱加速熱固性樹脂固化的裝置，對人造板板坯進(jìn)行蒸汽穿透式預(yù)熱處理，包括如下步驟：
所述蒸汽噴射系統(tǒng)產(chǎn)生飽和蒸汽或過熱蒸汽垂直對向人造板板坯上方，自上而下穿透所述人造板板坯，實(shí)現(xiàn)板坯有效預(yù)熱；同時(shí)，所述真空吸附系統(tǒng)設(shè)置在所述人造板板坯的下方，使所述蒸汽噴射系統(tǒng)產(chǎn)生的飽和蒸汽或過熱蒸汽快速穿透所述人造板板坯。
進(jìn)一步的，所述蒸汽穿透式預(yù)熱處理使所述人造板板坯的芯層與表層含水率差異控制在2％-10％之間，且芯層含水率控制在4％-8％范圍內(nèi)；芯層與表層層溫度差異控制在10℃-40℃之間，且板坯芯層溫度控制在30℃-85℃范圍內(nèi)。
進(jìn)一步的，所述蒸汽穿透式預(yù)熱處理時(shí)，所述蒸汽噴射系統(tǒng)的壓力控制在1bar-3bar之間，預(yù)熱處理過程中蒸汽處理時(shí)間為3s-20s，用量為10g/m2-60g/m2。進(jìn)一步的，所述蒸汽穿透式預(yù)熱處理時(shí)，所述蒸汽噴射系統(tǒng)使用的是蒸氣與空氣的混合物，使所述人造板板坯芯層與表層的溫度易于控制。
進(jìn)一步的，所述蒸汽穿透式預(yù)熱處理時(shí)，輸送所述人造板板坯的輸送帶設(shè)置有網(wǎng)眼。
進(jìn)一步的，所述輸送帶網(wǎng)眼的孔徑為0.1mm-2mm，孔距為3mm-8mm。
進(jìn)一步的，所述熱固性樹脂為脲醛樹脂(uf)和三聚氰胺-尿素-甲醛共縮聚樹脂(muf)，其尿素與甲醛摩爾比控制在1:0.8-1:1.3之間。
進(jìn)一步的，所述蒸汽穿透式預(yù)熱處理時(shí)，將所述蒸汽噴射系統(tǒng)使用的是蒸氣加入了在干燥工序產(chǎn)生的剩余熱氣。
上述所述的一種蒸汽穿透式預(yù)熱加速熱固性樹脂固化的方法，應(yīng)用于刨花板和定向刨花板的生產(chǎn)。
本發(fā)明在板坯組坯成型之后和熱壓工序之前增加蒸汽預(yù)熱處理表面增濕裝置，實(shí)現(xiàn)飽和蒸汽或過熱蒸汽對板坯芯-表層的預(yù)熱、增濕處理，加速熱固性樹脂固化，節(jié)省人造板熱壓時(shí)間10％-30％。同時(shí)，該方法通過使用蒸汽和空氣的混和物，避免了板坯溫度難以控制的問題，目標(biāo)預(yù)熱溫度可以通過調(diào)整混合物中的蒸汽量而被精確地設(shè)置；顯著提高生產(chǎn)效率，降低人造板生產(chǎn)能耗，促進(jìn)人造板產(chǎn)業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展。該蒸汽穿透式預(yù)熱處理加速熱固性樹脂固化的方法應(yīng)用于刨花板和定向刨花板的生產(chǎn)，特別適用于超低摩爾比的人造板用熱固性氨基樹脂膠黏劑。
附圖說明
圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)與方法示意圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
實(shí)例1：
一種蒸汽穿透式預(yù)熱加速熱固性樹脂固化的方法用于刨花板的生產(chǎn)，一種蒸汽穿透式預(yù)熱加速熱固性樹脂固化的裝置，其特征是包括：蒸汽噴射系統(tǒng)、真空吸附系統(tǒng)；所述蒸汽噴射系統(tǒng)用于提供飽和蒸汽或過熱蒸汽，所述真空吸附系統(tǒng)用于提供真空環(huán)境，能快速吸附所述蒸汽噴射系統(tǒng)產(chǎn)生的飽和蒸汽或過熱蒸汽。
所述蒸汽穿透式預(yù)熱處理包括如下步驟：
所述蒸汽噴射系統(tǒng)產(chǎn)生飽和蒸汽或過熱蒸汽垂直對向人造板板坯上方，自上而下穿透所述人造板板坯，實(shí)現(xiàn)有效預(yù)熱；同時(shí)，所述真空吸附系統(tǒng)設(shè)置在所述人造板板坯的下方，使所述蒸汽噴射系統(tǒng)產(chǎn)生的飽和蒸汽或過熱蒸汽快速通所述人造板板坯。
所述蒸汽穿透式預(yù)熱處理時(shí)，所述蒸汽噴射系統(tǒng)的壓力控制在1.5bar，預(yù)熱處理過程中蒸汽處理時(shí)間為10s，用量為35g/m2。
所述蒸汽穿透式預(yù)熱處理時(shí)，所述蒸汽噴射系統(tǒng)使用的是蒸氣與空氣的混合物，使所述人造板板坯芯層與表層的溫度易于控制。
所述蒸汽穿透式預(yù)熱處理時(shí)，輸送所述人造板板坯的輸送帶設(shè)置有網(wǎng)眼。
所述輸送帶網(wǎng)眼的孔徑為1mm，孔距為6mm。
所述熱固性樹脂為脲醛樹脂(uf)或三聚氰胺-尿素-甲醛共縮聚樹脂(muf)，其尿素與甲醛摩爾比控制在1:0.8。
使用上述方法后，刨花板熱壓因子由8s/mm降低到6s/mm，節(jié)省人造板熱壓時(shí)間25％；刨花板板坯芯、表層含水率差異在5％左右，芯、表層溫度差異在20℃左右，板坯芯層溫度由預(yù)熱前的30℃提高到55℃，芯層含水率為6％左右。
實(shí)例2：
一種蒸汽穿透式預(yù)熱加速熱固性樹脂固化的方法用于定向刨花板的生產(chǎn)，一種蒸汽穿透式預(yù)熱加速熱固性樹脂固化的裝置，其特征是包括：蒸汽噴射系統(tǒng)、真空吸附系統(tǒng)；所述蒸汽噴射系統(tǒng)用于提供飽和蒸汽或過熱蒸汽，所述真空吸附系統(tǒng)用于提供真空環(huán)境，能快速吸附所述蒸汽噴射系統(tǒng)產(chǎn)生的飽和蒸汽或過熱蒸汽。
所述蒸汽穿透式預(yù)熱處理包括如下步驟：
所述蒸汽噴射系統(tǒng)產(chǎn)生飽和蒸汽或過熱蒸汽垂直對向人造板板坯上方，自上而下穿透所述人造板板坯，實(shí)現(xiàn)有效預(yù)熱；同時(shí)所述真空吸附系統(tǒng)設(shè)置在所述人造板板坯的下方，使所述蒸汽噴射系統(tǒng)產(chǎn)生的飽和蒸汽或過熱蒸汽快速通所述人造板板坯。
所述蒸汽穿透式預(yù)熱處理時(shí)，所述蒸汽噴射系統(tǒng)的壓力控制在3bar，預(yù)熱處理過程中蒸汽處理時(shí)間為3s，用量為60g/m2。
所述蒸汽穿透式預(yù)熱處理時(shí)，所述蒸汽噴射系統(tǒng)使用的是蒸氣與空氣的混合物，使所述人造板板坯芯層與表層的溫度易于控制。
所述蒸汽穿透式預(yù)熱處理時(shí)，輸送所述人造板板坯的輸送帶設(shè)置有網(wǎng)眼。
所述輸送帶網(wǎng)眼的孔徑為2mm，孔距為8mm。
所述熱固性樹脂為三聚氰胺-尿素-甲醛共縮聚樹脂(muf)，其尿素與甲醛摩爾比控制在1:1.3。
使用上述方法后，定向刨花板熱壓因子為6s/mm，節(jié)省人造板熱壓時(shí)間25％；板坯芯層溫度由預(yù)熱前的30℃提高到45℃，芯層含水率為4％左右。
實(shí)例3：
一種蒸汽穿透式預(yù)熱加速熱固性樹脂固化的方法用于刨花板的生產(chǎn)，一種蒸汽穿透式預(yù)熱加速熱固性樹脂固化的裝置，其特征是包括：蒸汽噴射系統(tǒng)、真空吸附系統(tǒng)；所述蒸汽噴射系統(tǒng)用于提供飽和蒸汽或過熱蒸汽，所述真空吸附系統(tǒng)用于提供真空環(huán)境，能快速吸附所述蒸汽噴射系統(tǒng)產(chǎn)生的飽和蒸汽或過熱蒸汽。
所述蒸汽穿透式預(yù)熱處理包括如下步驟：
所述蒸汽噴射系統(tǒng)產(chǎn)生飽和蒸汽或過熱蒸汽垂直對向人造板板坯上方，自上而下穿透所述人造板板坯，實(shí)現(xiàn)有效預(yù)熱；同時(shí)所述真空吸附系統(tǒng)設(shè)置在所述人造板板坯的下方，使所述蒸汽噴射系統(tǒng)產(chǎn)生的飽和蒸汽或過熱蒸汽快速通所述人造板板坯。
所述蒸汽穿透式預(yù)熱處理時(shí)，所述蒸汽噴射系統(tǒng)的壓力控制在1bar，預(yù)熱處理過程中蒸汽處理時(shí)間為20s，用量為40g/m2，
所述蒸汽穿透式預(yù)熱處理時(shí)，所述蒸汽噴射系統(tǒng)使用的是蒸氣與空氣的混合物，使所述人造板板坯芯層與表層的溫度易于控制。
所述蒸汽穿透式預(yù)熱處理時(shí)，輸送所述人造板板坯的輸送帶設(shè)置有網(wǎng)眼。
所述輸送帶網(wǎng)眼的孔徑為0.1mm，孔距為3mm。
所述熱固性樹脂為脲醛樹脂(uf)或三聚氰胺-尿素-甲醛共縮聚樹脂(muf)，其尿素與甲醛摩爾比控制在1:1.0。
使用上述方法后，刨花板熱壓因子由9s/mm降低到7s/mm，節(jié)省人造板熱壓時(shí)間22％；板坯芯層溫度提高到70℃，芯層含水率為8％左右。