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中密度板的基本工藝設計介紹

2017年05月04日

中密度板生產工藝包括生產部分和輔助部分(以木材原料為主)。 生產部分包括原料堆場和備料、熱磨施膠干燥、鋪裝預壓熱壓、后處理、中間儲存及砂光工段。輔助部分有實驗室、磨刀間和維修間等。

(一)原料堆場

原料堆場是生產工藝的組成部分。原料在儲存過程中,受自然條件的影響而減少水分和均衡含水率,能減少樹脂含量及果膠、淀粉、蛋白等成分,有利于原料質量的穩定,使原料更適于解纖。而不恰當的原料儲存方式和管理方法,不但會造成原料的腐朽變質和浪費,甚至會有火災的隱患。

在設計中必須根據工廠的生產規模、工藝流程、原料種類、儲存季節、場地利用和防火規范要求等來綜合考慮原料堆場的儲存方式和面積、工藝布局。原木進場后應按樹種和徑級以及進場時間的先后順序分類歸堆。考慮到原料供應的季節性作業和由于市場變化、運輸等不可預測的因素,會使原料供應不及時而影響正常生產,為滿足企業的正常連續生產必須要有一定的儲備量。對于木材原料來說,原木儲存量不能少于1個月的正常生產的需要量。以3~4個月的生產需要量為最佳。采用鏟車堆垛作業工藝,堆積高度按3 -5m 計算;外購到廠的木片可用簡易棚或露天堆場堆放,露天堆場的木片堆積高度可達20~ 30m。為避免原料堆1自2m致火災和腐爛變質,堆垛之間要求留有足夠的垛間距及通風道。堆~間距一般在1~2m,至少不小于0.5m;垛組間距~般在l0-15m,垛區間距~般為15~25m。原料場最好設置在生產區的下風向,堆垛長度方向應與常年主導風向成~個角度,以利通風。

非木材植物纖維原料則在很大程度上受季節影響,必須根據原料收購季節和運輸條件等來考慮原料儲存期、儲存面積及儲存方式。這些原料一般用打捆方式運進料場儲存,儲存期一般在6個月以上,棉桿、蔗渣類的儲存量在6~9個月,蘆葦、秸稈為7~10個月,竹材一般為2~3個月。可采取分場地儲存,但生產區內至少要儲存1~3個月的生產用量。儲存期間的含水率一般控制在10%~15%為宜。

原木堆場應就近備料工段周圍布置,并考慮消防通道和消防用水。原木堆場面積按式(2-1)計算。

s=nQ/12Hk1k2

式中 S-原木堆場面積,m2;

Q——年需原木數量,m3;

n——計劃儲存月數;

H-堆垛高度,取3.0~5.Om;

k1-場地利用系數,取0.6~0.7;

k2——實積系數,取0.35—0.7。

中密度纖維板工藝設計規范要求木材原料中樹皮含量小于10%(體積分數,下同);木片中樹皮含量小于8%。引進設備的生產工藝,要求木材原料中樹皮含量小于8%0基于國內中密度纖維板生產原料枝椏材和小徑木較多、原料的樹皮含量大的現實狀況,為保證板的質量,需采取控制樹皮含量的措施。

控制樹皮含量的有效方法之一就是增加剝皮工序。剝皮工序分人工和機械兩種,生產規模較小的生產線,當要求原木剝皮時也往往用人工剝皮。規模較大的生產線以及引進外國設備生產線,都配套裝備有剝皮機。特別是大型規模的連續平壓生產線,要求在篩選前的木片樹皮體積分數小于5%,因此必須對原木進行剝皮。機械剝皮大致有兩種采用方式:

(1)原木在轉筒中翻滾靠自身互相摩擦使樹皮剝落,剝皮能力取決于進給的喂料量和原木在筒中停留的時間。這種方式適用于比較平直的原木和小徑木。

(2)剝皮時主要靠轉子轉動接觸原木,靠與焊在轉子上的凸鐵塊摩擦將樹皮剝下來。這種方式適用于彎曲原木、小徑木(最小直徑60mm)和大徑木;對不同樹種易于調整。

3.削片工序

生產工藝要求在分離成纖維前先將原料切削成一定規格的木片或碎片(指非木材原料的切片)。木片或碎片的質量是根據削片的大小、均勻程度而定,要求木片大小合格、均勻。木片規格以長度15~30mm、寬度15~25mm、厚度3~Smm,含水率大于35%為宜;禾本科秸稈類原料切成長度為30~50mm為宜。為獲得質量合格的木片,須用機械方法將原料進行切削。常用的削片機有鼓式削片機和盤式削片機兩類。

4.篩選工序

由于工藝要求木片的規格尺寸要均勻,為了獲得合格均勻的木片,必須將木片中的超大木片分離再碎,將碎屑進行篩除。常用的篩選機有擺動式平篩和振動式平篩兩種。擺動式平篩的篩體作平面擺動,木片從上方進料口進入,第一層篩出超大木片,第二層篩網將合格木片從該層出料口排出進人生產線,碎屑則通過篩網漏到底部排出。振動式平篩的篩體作平面振動或垂直振動以達到木片分選的目的。經篩選后的木片組成應符合表2—5的要求。

5.木片的儲存

根據工藝設計規范,削片機采用1班生產,料倉必須具有大于16h生產用量的儲存 量;削片機采用2班生產,料倉必須具有大于8h生產用量的儲存量。

生產實踐證明,削片機采用3班生產時,料倉具有大于3h生產用量的儲存量才能夠 滿足生產的要求。

料倉的形式按結構區分,可分為金屬結構、混凝土結構、金屬與混凝土混合結構;按 形狀區分,可分為長方形和圓柱形。木片由料倉上部進入,從底部排出。為防止木片產生 “搭橋”現象,在料倉內壁可嵌焊三角鐵塊,并在出料的倒錐體外壁上安裝電動振蕩器。 倒錐體的錐角為550~600。比較常用的料倉為金屬結構的長方形料倉。

6.木片的運輸

木片的輸送設備主要有帶式運輸機、螺旋運輸機、刮板運輸機、埋刮板運輸機、斗式 提升機和氣力輸送系統。

帶式運輸機在運輸木材碎料時的速度一般取0.6~1.6m/s。普通帶式運輸機傾角一般 不大于180,若超過180,則須采用特殊皮帶如人字皮帶,以防木片下滑,這樣處理運輸機 的傾角可以達到26度~28度。也有傾角達到450~550的大傾角皮帶運輸機,但設備投資較 高。

螺旋運輸機的傾角可以達到300,且密閉性好,能均勻下料,適用于在不太長的距離 內運輸散碎物料。

刮板運輸機的傾角可以達到45度。刮板運輸機的生產率較低,特別是傾斜運輸時,隨 著傾角的增大,生產率急劇下降。而埋刮板運輸機能彎曲、傾斜和直立提升,不會揚起灰 塵,但生產率較低。斗式提升機用于提升散狀物料,工作速度范圍為0.8~2.5m/s,運行 平穩無噪聲,檢修方便。

氣力輸送系統是最為簡便的輸送木片的設備,一般采用的空氣與木片的混合質量比為 0.3~0.5,輸送風速為22~30m/s。由于風送過程中木片不斷與管壁發生劇烈碰撞,使木 片形態變壞,影響纖維質量,且原料損耗加大;再加上氣力輸送系統能耗大,運行成本 高,因此絕大部分新建廠,尤其是上規模的廠幾乎不采用這種輸送方式。但對灌木類原料 如沙柳,其切削木片較細碎,堆積密度低,含水率較低,則較適宜用氣力系統輸送。

一般生產中最常用的是帶式運輸機、螺旋運輸機與斗式提升機相結合的輸送方式:

7.木片的清洗

中密度纖維板生產所用木片,特別是外購木片混有大量泥沙、石塊甚至金屬物、泥沙 等雜物占質量分數的1%~3%,有的高達5%。中密度纖維板國家標準規定板的含沙量不 得大于0.05 %:而根據IS0 3340標準,要求在熱磨機進料口的木片含沙量不得大于 O.04 %,因此木片清洗是一個重要的環節。

木片通過篩選已去掉了泥沙等雜物的大部分,對于質量要求一般,主要生產中厚板的 生產工藝要求是可以滿足的,但對于質量要求高,主要生產薄板的生產工藝要求是不夠 的,必須對篩選后的木片做進一步的清洗。

木片清洗可分為水洗和干洗兩種方式。

水洗方法能有效地清除各種雜物,木片質量好,能提高磨漿纖維質量,在清洗的同時 進一步加濕木片。水洗后木片含水率一般在50%以上,有利于纖維分離和板的質量=根據 我國原料的現狀,采用水洗比較合適。但木片水洗耗水量大,又有污水處理問題,且造價 較高:因此,目前除了引進生產線配套有水洗設備,國產生產線甚少采用。水洗設備較為 復雜。常見的有螺旋脫水式和振動篩脫水式兩種c兩種設備的原理和結構類似,只是一種 采用螺旋機脫水,另一種采用振動篩脫水。設備的組成部分大致有攪拌洗滌、重物分離定 量排出、濾水排污、沉淀和浮選凈化、水循環系統等:

干洗又稱風洗,利用風量、風壓的調整和機械振動力,將不同重量的雜物與木片分 開。一般原料單一或已除掉樹皮的削片,采用此法清洗效果明顯:干洗沒有污水產生,但 系統的噪聲較大,相對水洗其造價較低,但干洗的木片質量不如水洗。國外干法中密度纖 維板生產線多采用此法,我國早期引進生產線也有采用干洗方式,主要在廣東一帶。

干洗設備常用的有干洗機,又稱風洗機。木片由進料口落入振動器中,通過振動使木 片與泥沙等雜物分離。清潔的木片從排料口進入生產線,泥沙等雜物被氣流送入旋風分離 器,氣固分離后泥沙雜物由下端排出,空氣則返回風送系統循環工作。整個系統為全封閉 式。干洗和水洗方式性能比較如表2-6。

(二)備料

備料是中密度纖維板生產的第一道工序,目的是把木材或其他非木材植物纖維原料, 按照纖維分離工藝和設備的要求,切成一定規格的碎片并加以凈化。備料包括剝皮、削 片、篩選、木片儲存和清洗工序。一般完整的備料工藝流程如圖2-1所示。

1.備料工藝流程簡述(以木材原料為主)

原木裝載機將木材原料由廠里的原木堆場運送至備料工段的剝皮生產線上,帶皮原木 經鏈條進給運輸機送人剝皮機,然后通過運輸機送人削片機,在削片機前裝有金屬探測 器,避免帶金屬的原木損壞刀盤。進入削片機的木材被削成規格木片,經由運輸機械送入 木片儲倉儲存。在軟材、硬材嚴格按比例混合的情況下,采用兩個儲倉,分別儲存軟材和 硬材木片。根據工藝配比,由出料裝置控制出料量,使軟硬木片按要求的比例均勻混合。

中密度纖維板生產所用原料混有大量的樹皮以及泥沙、石塊甚至金屬物,必須采取措 施予以清除。因此,木片經運輸機送至篩選機進行篩分,在除去過大的和過小的木片和雜 物后,將合格木片送至清洗設備,除去泥沙、小碎石、污物及金屬塊等。凈化后的木片經 運輸機械送往熱磨工段。

2.剝皮工序

樹皮占樹木體積分數的6%~20%,平均為10%;占制材板皮的10%,占小徑木和枝 椏材的13%~28%,平均為20%以上。樹皮中含有較多的抽提物,當纖維原料中的樹皮 含量大時,會導致板的強度下降、吸水率提高、板面色澤不均,從而影響板的質量。

實驗得出表2-3所示的數據,當板子密度為700kg/m3、施膠量為8%時,隨著樹皮 混合比例的增加,板子的強度呈下降趨勢;同時也可看出,在混合率一定時,不同長度纖 維的板子隨著纖維質量的下降也呈下降趨勢。

(三)熱磨工段

熱磨工段包括熱磨、施膠、干燥和風選工序,其工藝流程簡述如下:

清洗好的木片經過磁鐵除去鐵塊,進入熱磨機前的預熱料倉臨時儲存及預熱,預熱的 飽和蒸汽壓力為0.2~0.3MPa。預熱料倉裝有料位指示器,可觀測木片的過滿或空缺。木 片經振動給料器,木塞螺旋進入垂直蒸煮器進行蒸煮軟化,增加含水率。蒸煮器配有γ射 線料位計,用來控制料位和預置蒸煮時間。木片在蒸煮軟化后由運輸螺旋送入熱磨機進行 纖維分離。在熱磨系統中配有啟動分離器,熱磨機啟動時,通常開始熱磨的纖維質量不符 合生產要求,這些不合格纖維通過排料閥和排料管進入啟動分離器,然后落入廢料堆場。 當纖維質量達到生產要求時,排料閥關閉,生產出料閥打開。

與此同時,膠料和熔化的石蠟根據工藝要求按一定比例與合格纖維充分混合,借助熱 風將施完膠的纖維送入閃急式管道干燥機進行干燥。

干燥采用加熱空氣為載體,施好膠的纖維在管道中被熱風吹送前進。熱空氣入口溫度 為110~230℃,纖維含水率60%~80%,出口溫度60~75℃,纖維含水率8%~13% (干燥后施膠則要求纖維含水率為3%~5%)o干燥好的纖維被送人高效旋風分離器,在這 里纖維和濕空氣分離,濕熱空氣排到犬氣中。干纖維通過旋轉出料器排出,對纖維質量要 求特別高的生產線,還要配置風選裝置,進一步剔除纖維中的膠團和纖維粗桿。然后纖維 通過計量裝置被準確稱出重量,該裝置還可按預置定的膠和纖維的比例控制施膠量。之后 送至干纖維料倉儲存。干燥系統安裝了火花探測和自動滅火系統,可以在發生火花時及早 發現將之撲滅;一旦發生火警,著火纖維可從旋轉出料器后的分流管排出。

1.熱磨工序

中密度纖維板的制造過程,對植物纖維來說,是一個先分離而后又重新結合的復雜變 化過程。這里的分離,又稱制漿或解纖,是指將植物纖維原料分離成所需要的細小單體纖 維的工藝過程。纖維分離是中密度纖維板生產工藝中確保產品質量最重要的工序之一,它 就發生在熱磨工序。

(1)決定纖維板產品強度的主要因素。決定纖維板產品強度的主要因素是熱壓后分離 纖維在板中重新結合的情況。當纖維分離得越細,其比表面積就越大,纖維表面上游離羥 基數量就越多,纖維表面持有足夠數量的游離羥基是纖維之間形成結合的前提基礎,也就 是影響纖維結合力的重要因素。因此,對纖維分離的基本要求是:在纖維盡量少受損失的 前提下,消耗較少的動力將植物纖維原料分離成單體纖維,并使纖維具有一定的比表面積 和交織性能,這也是熱磨工序要達到的目的。

(2)纖維分離工藝確定時要注意兩個問題。

①纖維質量:纖維損傷小,保持完整形態多,具有一定的比表面積和交織性能,以利 于增加纖維板的強度。

②纖維得率:纖維得率高,可以降低原料消耗。

(3)纖維分離的方法。纖維分離的方法有機械法、化學機械法、爆破法和熱磨法四大 類別。

①機械法。直接將植物纖維原料(預先用水浸泡或不浸泡)進行機械分離。優點:纖 維得率高、顏色淺;缺點:纖維切斷嚴重、形態差、生產效率低、動力消耗高。

②化學機械法。先用少量化學藥品對原料進行預處理,然后進行機械分離。該法纖維 得率低、成本高,纖維有酸堿性,處理工藝復雜,且污染較嚴重。

③爆破法。將植物纖維在高壓容器中用高溫高壓蒸汽短時間處理,然后突然啟閥降 壓,原料內部蒸汽瞬間膨脹使其爆破分離成纖維。該法纖維得率低,顏色深,對設備要求 高。

④熱磨法,又稱為熱力機械磨漿法。其基本原理是利用高溫飽和蒸汽(160—180℃) 加熱軟化(3~5min)木片中的木質素,減弱纖維之間的結合力,然后在機械力作用下使 其受到強烈的摩擦而分離成為單體纖維或纖維束。該法纖維損傷小,而纖維得率高,一般 在92%~96%,高者可達98%。該法動力消耗相對小,是目前中密度纖維板制造業應用 最為廣泛的方法。

(4)熱磨法的工藝要求。

①對原料木片及質量的要求。原料最好選用單一樹種,如原料為多種樹種時,混合時 一定要注意合理搭配,盡量選原料密度和纖維形態相近的樹種混合。木片的大小要均一, 特別要注意厚度的變化,它直接影響加熱軟化效果。原料相對含水率控制在40%~50%, 不要低于35%,太低時要進行加濕處理。

②對木片進料均勻的要求。木片進料要均勻。進料過多會出現堵塞現象,或會影響纖 維分離質量;進料量太少,則影響熱磨機生產效率,也不利于保持均一的纖維質量,還會 造成熱磨機進料螺旋出現反噴的現象。

③對木片蒸煮處理的要求。蒸煮缸內的飽和蒸汽壓力一般控制在0.8~1.OMPa,蒸煮 處理的時間一般控制在3~5min。蒸煮溫度為165℃左右,這可以降低熱磨時的動力消耗, 這是因為溫度達到木素的熱可塑區域(針葉材為170~175℃,闊葉材為160~165℃)時, 胞間層軟化,原料很容易被分離成纖維,動力消耗因此急劇下降。若溫度超過180℃,不 但動力消耗不再降低,纖維得率也減少。

在用非木材植物纖維作為制造原料時,農業秸稈類或草類進行熱磨采用較低的溫度和 蒸汽壓力預熱處理,可以制得比較完整的纖維。總之,應根據原料種類、設備條件以及產 品品種等因素綜合考慮預熱蒸煮工藝。

④對研磨壓力的要求。研磨壓力高,增加耗電量,也影響產量。一般情況下,研磨壓 力要根據纖維濾水度或篩分值來調整,大致保持在0.6~1.2MPa。生產過程中研磨壓力是 以液壓壓力或以主電機消耗電流大小表示,研磨的液壓壓力要高于熱磨機蒸汽壓力的 3%~5%。

⑤對磨盤研磨間隙與磨片的要求。磨盤間隙越小,纖維的濾水度越高,所壓制的纖維 板強度也高,但動力消耗也相應增高,可以用調整磨盤間隙的方法來控制熱磨纖維的質 量。

磨片的齒型選擇應根據原料的材種而異,磨片的材料應選擇耐磨、耐腐蝕的合金鋼材 料。磨盤的盤片要平整。磨片的齒形要根據木片的材種和木片的軟化方法以及對產品的質 量要求來選擇。

(5)中密度纖維板生產中對纖維原料使用的要求。

①原材料的合理搭配。實踐證明,全部采用針葉材為原料壓制的纖維板,其性能不一 定為最好,這是由于針葉材的纖維管胞壁厚呈管狀,細胞壁的厚度相對比纖維寬度要大, 纖維間的總接觸面積就變小。相反,闊葉材的纖維管胞、韌型木纖維、導管等則是薄壁結 構而呈帶狀,這樣纖維間的接觸面積就大,結合交織性好,在熱壓過程中就容易壓成密度 和強度均高的纖維板產品。故在使用木質混合原料時,針闊葉材的搭配要合理,以針葉材 20%~50%、闊葉材50% N80%搭配為宜。在使用木材加工剩余物時,纖維短的原料如旋 切單板、碎木等應與纖維長的原料如制材板皮等搭配,前者所占比例應在總量的10 %~ 20%為宜。 ②纖維質量的衡量指標。 (a)纖維分離度:纖維分離度指解纖后纖維分離的程度。纖維分離得越細,纖維的比 表面積就越大,纖維的濾水性和透氣性就越差(纖維比表面積與濾水性呈反比),表明纖 維分離度越高。 纖維分離度是顯示纖維漿質量的重要指標,它直接影響中密度纖維板生產工藝和產品 質量。一定范圍內,纖維分離度越高,即纖維越細,板坯纖維之間的交織就好,板的強 度、耐水性及密度也隨之提高。纖維分離度用濾水度測定儀法測定,濾水度一般在15~ 25so (b)纖維篩分值:纖維篩分值是指纖維漿料中保留于或通過各種規格篩網的纖維重量 所占的百分比。有時兩種纖維的纖維分離度值基本相近,但纖維的長短、粗細比例大不相 同,也會影響成品板的性能。因此,要再通過測試纖維篩分值以補充分析被分離的纖維質 量狀況。 在實際生產中,通過調整纖維漿料篩分值,可改善纖維形態和漿料性質,從而提高板 產品質量。篩分值有濕式和干式兩種測定方法,使用干式較方便。干式用標準篩測定,以 篩孔尺寸mm計。較好的纖維分值為:1.25mm以上的小于10%,1.25~0.25mm的大于 70%,0.25~0.125mm的小于20%。實際生產中,粗、細纖維的比率可以增加到2mm以 上不超過20%, 0.125mm以下不超過10%。表2-7為纖維分離質量與中密度纖維板性能 的關系。 (C)纖維堆積密度:纖維堆積密度是指未經壓實,纖維呈松散狀的堆積密度。用纖維 堆積密度來檢測熱磨纖維質量也是一種有效的簡單方法。 生產實踐證明,當纖維松散密度在16~22kg/m3(纖維含水率為8%左右)時,可壓 制合格的干法中密度纖維板;纖維松散密度在25~35kg/m3時,可壓制較理想的干法高密 度纖維板。 2.施膠工序 由于干法制造工藝中纖維含水率低,可塑性差,纖維之間間隙大,僅靠一定的壓力和 溫度來達到成品板應有的強度和其他性能是困難的,必須通過施加膠粘劑等添加劑才能滿 足成品板性能的全面要求。 所謂施膠工藝,就是在生產過程中對制備合格的纖維施加膠粘劑、固化劑、防水劑等 添加劑,以保證成品板應達到的物理力學性能。在特殊需要時還可加入阻燃劑、耐腐劑 等,以增加纖維板的防火、防腐功能。 (1)膠粘劑。 ①對膠粘劑的工藝要求:要求樹脂膠的固體含量較大;有合適的固化速度;初粘度 小,滲透性好,不易使纖維粘結成團;游離甲醛低;適用時間長;儲存穩定;與其他添加 劑有好的混溶性。 ②施膠量:一般施膠量為絕干纖維重量的8%~13 %(膠固體含量按100%計)。 ③常用膠粘劑:常用的膠粘劑有脲醛樹脂膠、酚醛樹脂膠和三聚氰胺樹脂膠等。膠種 的確定,要根據樹脂膠的膠合性能、產品的用途和成本等綜合考慮。脲醛樹脂膠具有較好 的膠合強度和耐水性能,顏色淺,固化溫度低,適合于蓬松干燥的板坯熱壓時溫度上升較 慢的特點,價格也較低,得到廣泛的應用。目前,國內中密度纖維板主要生產室內型板, 以使用脲醛樹脂膠及其改性膠為主。 (2)防水劑。常用的防水劑有石蠟,它是一種疏水、易熔、柔軟的有機物質。其防水 性能較好,來源豐富,價格便宜。石蠟外觀分白色和黃色,熔點48~58℃。 (3)其他添加劑。添加劑包括固化劑、緩沖劑、甲醛捕捉劑和染色劑等。 固化劑:常用的固化劑有氯化銨、硫酸銨、硝酸銨等,用量一般為膠固體含量的 1% N3%。氯化銨在使用前先配成質量分數為25%的水溶液。 緩沖劑:常用的有尿素或六次甲基四胺或氨水,用量一般為膠固體含量的0.8%一 2%。 甲醛捕捉劑:尿素或其他類似功能產品,用量一般為膠固體含量的5%。 (4)中密度纖維板施膠(蠟)工藝特點。 ①有3種施膠工藝方法,一種是濕纖維在進入干燥機前的輸送管道中施膠,又稱管道 施膠;另一種是纖維干燥后采用機械攪拌機進行施膠;第三種是在濕纖維進入干燥機前的 輸送管道中施一部分膠,然后在纖維干燥后采用機械攪拌機進行施膠(組合施膠兩次或3 次)。 (a)管道施膠:優點是施膠均勻,干燥介質溫度較低,最終纖維含水率較高,著火機 會少,施膠工藝流程簡單,設備造價低。缺點是耗膠量相對大。國內的中密度纖維板生產 線幾乎全部采用這種工藝路線。管道施膠的含量一般控制在40%~45%(質量分數)。 (b)干燥后攪拌機施膠:優點是耗膠量相對小,可節省5%~10%;板的內結合強度 較高。缺點是較難混合均勻;5終纖維含水率較低(5%以下),增加了著火機會,投資較 高。攪拌機施膠的質量分數為50%~55%。 (C)組合施膠(兩次或3次):兩次施膠是在濕纖維進入干燥機前進行第一次管道施 膠,施膠量為70%;然后在纖維干燥后進行第二次的機械攪拌機施膠,施膠量為30%0 這種方式可以節省20%~30%的用膠量,但投資較高。 3次施膠是在濕纖維進入干燥機前進行第一次管道施膠,施膠量為20%;然后在纖維 干燥后的皮帶秤處進行第二次的施膠,施膠量為I5%;在風選之前進行第三次通過機械攪 拌機施膠,施膠量為65%。這種方式可以節省30%~50%的用膠量,但投資最高。 組合施膠法目前只在國外的一些生產線上使用。 ②施蠟工藝。 (a)中密度纖維板施蠟工藝是將石蠟加熱熔化過濾后,直接施加到木片或纖維上,通 過物理吸附作用均勻分布在板材中達到防水目的。 (b)可以在蒸煮后的木片上直接噴施熔化石蠟,施蠟的位置在熱磨機進料螺旋處。也 可以在濕纖維上直接噴施熔化石蠟,施蠟的位置在熱磨機排料閥后的管道上。大多數中密 度纖維板生產線使用前一種方法。 (C)石蠟加入量為絕干纖維量的0.5% N1.5%o (5)管道施膠工藝。將一定量的調制好的脲醛樹脂膠,通過一定壓力的齒輪泵將膠液 輸送到熱磨機排料閥后的管道處,經孔徑為3mm左右的特制噴嘴噴人,與利用磨室排出 的蒸汽輸送到干燥管道的合格纖維相遇,在處于紊流狀態高速流動氣流的劇烈攪動作用 下,膠霧與高度分散的纖維均勻地混合。而熔化石蠟則在熱磨機前施放。 還有將膠和石蠟液體借助壓縮空氣將其霧化,分別噴人熱磨機排料管道中,直接噴撒 在處于高速懸浮分散狀態的纖維上。噴膠壓力應大于熱磨機排料管道壓力0. 2MPa。 (6)中密度纖維板施膠(蠟)設備。按所采用的膠的計量系統不同,可分為容積式、 減重式和流量計式3種。 容積式施膠(包括施蠟)計量系統,以意大利意馬( IMAL)公司制造的設備為代表, 目前國產中小型中密度纖維板生產線也多采用此種施膠形式配套的設備。 減重式施膠、施蠟計量系統是以德國迪芬巴赫( DIEFFENBACHER)公司開發的 GRADO膠料系統為代表。其工作原理為:膠料和各種添加劑給料以減重原理,并與干纖 維按工藝要求所確定的重量比例,連續向施膠系統供膠。該系統同時能連續地檢查干纖維 通過的速率和膠粘劑瞬時流量及總量。在工作過程中,纖維落料不均和膠粘劑在各種因素 的變化產生不同的影響,能迅速得到平衡。 3.纖維干燥工序 從熱磨機排出的施膠纖維含水率一般為50%~60%,未施膠的纖維含水率也有40% ~50%,無法進行氣流輸送和均勻鋪裝,必須對纖維進行干燥,將含水率降低到5%~ 13%,才能適合氣流輸送、干燥后施膠、鋪裝成型和熱壓等工藝要求。纖維干燥采用熱氣 流干燥。 纖維干燥是中密度纖維板生產過程中最重要的工序之一。其機理是借助高速熱氣流, 使結團的濕纖維分散呈懸浮狀態,纖維整個表面暴露在熱氣流中,大大提高了濕纖維與熱 氣流介質的熱傳導系數,強化了干燥過程,使纖維中的水分在瞬間蒸發,完成干燥。 纖維氣流干燥時,按一級氣流干燥方式計算,汽化1kg水分約需要(950~1200)× 4.19×1 03j熱量。按二級氣流干燥方式計算汽化lkg水分約需要(750~850)×4.19× 103J的熱量。 (1)纖維干燥方式。目前中密度纖維板生產線廣泛使用的干燥方式為一級或二級管道 熱氣流干燥系統。由于干燥時間極短,只需4~5s,所以稱之為“閃急式”干燥。該系統 適用于以蒸汽、熱油等間接加熱和以熱煙氣直接加熱的熱介質。 國產線和絕大多數引進線的干燥方式為一級氣流干燥。有少數生產廠家采用二級氣流 干燥。一級氣流干燥一般人口溫度為130~170℃,出口溫度為60~70℃。 一級氣流干燥系統按氣流輸送方式不同可分為壓出式和吸人式。絕大多數的國內中密 度纖維板生產線為壓出式,即冷空氣通過風機吸人,加熱后的熱空氣流進入管道成為纖維 的載體,一邊輸送一邊干燥,干燥后的纖維經旋風分離器分離,通過旋轉排料閥排出,濕 熱空氣流經旋風分離器上部排氣筒排放到大氣中。其優點是風機不受物料干擾和氣體腐 蝕,運轉平穩,維修量少。 一級氣流干燥系統按干燥管道的垂直或水平布置方式的不同又分為垂直式和水平式。 將干燥管道沿加熱出口水平布置就是水平式,纖維進入干燥管道為水平噴放,為取得好的 干燥效果,第一段的水平管的長度不應少于30m,氣流速度應比立式的高出2m/s。而垂 直式干燥立管的垂直高度不應少于25m。從生產的實踐經驗來說,垂直式干燥管道占地面 積少,但濕纖維易粘附在管道開始段的管壁上,更容易引起火災。在較大生產規模的工 廠,目前絕大多數采用水平式管道布置。 干燥管道的截面形狀有圓形的,也有圓形和矩形相結合的。第一段管道的轉向彎頭為 1800時,在轉向處采用變截面,由圓形過渡到矩形,再由矩形過渡到圓形,稱為月亮彎, 是使氣流和纖維充分紊流混合的較好方式,有利于纖維充分干燥,并避免或減少干燥纖維 粘到管壁上。 (2)纖維干燥工藝參數。包括纖維分離質量、纖維含水率、干燥介質溫度、氣流速 度、送料濃度和干燥出口溫度。 ①纖維分離質量。纖維分離質量必須符合中密度纖維板的工藝規范。其纖維分離度和 纖維篩分值應符合工藝要求。濾水度控制在15~25s。實際生產中的纖維篩分值為:2mm 以上的小于20%,0.125~2mm的大于70%,0.125mm的小于10%比較適宜。 ②纖維含水率。 a.纖維初含水率:施膠后的濕纖維含水率一般為50% N60%。纖維初含水率過低, 使干燥后纖維含水率也低,易引起著火。纖維初含水率過高,就不易干燥,纖維易堵塞, 粘掛管道,也容易釀成火災。因此進入熱磨機的木片含水率必須嚴格控制。 b.纖維終含水率:纖維最終含水率對中密度纖維板性能有著十分重要的影響。若纖 維含水率過低,會出現板面起毛和板邊松軟等缺陷,大幅度降低產品的質量。由表2—8 的實驗數據可知:在一定的含水率范圍內,隨著纖維含水率的增加,板材質量有明顯的提 高,特別是強度提高尤為明顯。但含水率過高,由于水分吸收蒸發熱,溫度的傳導速度反 而減小,板內積累的水蒸氣氣壓會使內應力增加,熱壓結束后易出現分層、鼓泡等缺陷。 此外,纖維含水率越高,鋪裝成型時纖維也易結團,影響鋪裝成型質量,造成板材密度不 均勻。對于先施膠后干燥工藝,纖維含水率一般要求為8%~13%;對于先干燥后施膠 藝,控制在3%~5%范圍內。多層熱壓機生產工藝中的纖維板坯含水率與板性能的關系見 表2- 8。 ③干燥介質溫度。干燥介質溫度是干燥最重要的工藝參數之一。對于將脲醛樹脂作為 主要膠粘劑的中密度纖維板而,存在膠粘劑在干燥過程中提前固化的問題。溫度越高, 固化時間越短,固化程度越高。研究證明,高溫會引起纖維表面聚集,使纖維間的接觸面 積減小,從而導致內部結合程度減弱,影響板制品的質量。較低的干燥介質溫度不會導致 樹脂膠預固化,可以保證產品質量,其防火性能也比較好。介質溫度以干燥管道進口溫度 為控制標準。要求溫度適當,保持穩定,才能得到含水率均勻一致的干纖維。 干燥介質溫度的高低與干燥方式的選擇有關。其控制范圍為:管道施膠采用一級干燥 的干燥介質溫度為110~170℃;采用二級干燥時,其中的第一級干燥入口溫度為180℃, 第二級干燥人口溫度為120℃;對先干燥后施膠工藝的介質溫度可提高到300℃。 ④氣流速度。纖維中的水分汽化與氣流速度有關,在氣流干燥機中,氣流速度越大, 纖維表面汽化越快,纖維干燥的時間越短。一般來講,熱磨纖維的含水率在50%時,平均 懸浮速度為8.5~lOm/s。氣流速度必須大于纖維的懸浮速度,才能保證纖維在輸送過程中 進行干燥。為了延長纖維在干燥管道總的停留時間,一般取氣流速度為懸浮速度的1.3~1.5 倍,生產中選用氣流速度為22~30m/s,纖維在干燥管道內的停留時間為3.5~5s。 ⑤送料濃度。送料濃度通常指輸送1kg絕干纖維所需標準狀態下的空氣量(m3)。對 一臺干燥機而言,干燥管道的直徑、長度和風機風量都是固定不變的,在保證達到一定的 纖維含水率的條件下,送料濃度的大小就直接影響到干燥機的熱效率和產量,同時也影響 纖維干燥的質量。 增加送料濃度,則單位時間內纖維受熱面大,纖維中水分的汽化量增加,使干燥機出 口的溫度降低,提高了干燥機的熱效率和產量。但送料濃度過大,會使干燥過程中的干燥 介質溫度和氣流速度降低;同時,纖維過多,纖維的分散性變差,以至達不到纖維干燥對 含水率的要求,甚至產生纖維沉積現象。送料濃度過低,雖然可以獲得較為均勻的纖維干 燥質量,但是,干燥機的熱效率和產量相對降低無疑是不經濟的。因此,選擇合適的送料 濃度對干燥機高質量的工作非常關鍵,一般來講,在一級干燥中,熱介質與纖維的混合比 為16~20m3/kg較適合。 ⑥干燥出口溫度。作為干燥管道末端旋風分離器的氣流進口處的溫度,在系統穩定工 作的情況下,干燥出口溫度的高低可以間接代表纖維終含水率的高低。在生產中常以干燥 出口溫度作為干燥調節的依據。在一級干燥中,干燥出口溫度一般為60~70℃。 (3)纖維干燥的供熱方式。中纖板的纖維干燥通過熱空氣蒸發水分。熱空氣的供給方 式一般有3種。 第一種方式是利用蒸汽、熱油等熱介質通過熱交換器間接把冷空氣加熱為熱空氣。是 至今為止,國產生產線普遍采用的方法,就是采用蒸汽鍋爐產生的蒸汽或熱油爐的導熱油 作為供熱介質,但也是熱效率利用最低的方式,其熱效率利用率為60%~65%,可以用 煤、木質廢料等作為燃料。 第二種方式是利用燃燒爐(燃料為木質廢料、天然氣等)的煙氣和冷空氣混合為熱空 氣,即能源工廠產生的熱煙氣作為供熱介質,普遍為引進外國設備生產線(主要是年產10 萬m3以上生產線)所采用,其熱效率利用率最高,為93%~96%,為節能環保生產方 式;燃燒爐產生的煙氣一部分用來加熱水成為蒸汽供熱磨和制膠使用,一部分用來加熱導 熱油供熱壓機使用,加熱完這兩部分的尾氣連同第三部分煙氣全部用來干燥濕纖維,沒有 煙氣排放。但不能用煤作為燃料,因煤燃燒產生的S02會腐蝕管道。 目前,國產能源工廠設備也有在少數中密度纖維板廠配套使用,主要是配套年產8萬 m3的國產生產線,但設備和生產工藝有待完善和改進。 第三種方式是利用熱風爐直接產生熱空氣。其熱效率利用率為75% -80%,采用熱風 爐產生的熱風作為供熱介質,可以用煤、木質廢料等作為燃料。 在生產規模為日產55~180m3的情況下,一般采用第一種方式,生產工藝設計中可將 干燥機的蒸汽冷凝水回收鍋爐房利用;在生產規模為日產286m3以上的國產生產線的情況 下,可采用第三種方式;引進外國設備生產線(主要是年產10萬m3以上生產線)采用第 二種方式較適宜。 (4)氣流干燥設備。氣流干燥設備包括有風機、過濾器、熱交換器、干燥管道、旋風 分離器、旋轉下料器、計量裝置和自動控制裝置等。 風機:采用大流量離心風機,風量由每小時幾萬至幾十萬立方米,電機功率達上千瓦 (400kW以上宜采用lOkV電壓)。電機的啟動問題可采用在風機進口處裝可調節的導流葉 片式風門來解決。 過濾器:用來凈化冷空氣。外形為箱式,箱框兩面覆蓋金屬網、內部夾有過濾材料, 如玻璃絲等。 熱交換器:用在熱空氣為間接加熱方式的情況下。介質溫度一般在200℃以下。間接 加熱的熱源絕大多數為蒸汽。熱交換器的散熱面積根據干燥能力而定。 干燥管道:干燥管道的直徑范圍一般為0,8~2.9m,長度95~120m。在二級干燥中, 第一級干燥管道約36m,第二級干燥管道約75mo管道用4~6mm鋼板焊接制成,每隔一 定距離設檢查門,可進行檢查清理,還設有膨脹接管,以緩沖加熱冷卻引起管道長度方向 膨脹與收縮的變化。火花探測點一般放置在管道距分離器進口處25~30m的地方。在場 地允許的情況下,干燥管道布置方式最好為水平方向。彎頭的數量盡量少為宜。 旋風分離器:用于收集纖維。因為風量大,其體積也很大,直徑為3~6.5m,年產量 1 0萬113以上的生產線一般要配置2個。技術參數要求進口風速為18~22m/s,除塵效率 99%以上,排氣含塵量小于lOOmg/m3 (20℃條件下)。旋風分離器排氣管上裝有防雨帽, 下錐體上設檢查門,以供發生堵料時進行清理。更重要的應在其頂蓋上設若干防爆門,萬 一由于纖維著火發生爆炸,氣流也能把防爆門迅速沖開,釋放氣壓,使設備不受嚴重損 害。 旋轉下料器:用于干燥纖維的卸料,使在排料時不漏氣,從而保持良好工作狀態。 計量裝置:有螺旋稱重機、電子皮帶秤和核子秤。用于連續稱量干燥后的纖維重量, 并用稱量結果的信號來計量膠與石蠟的加入量,保證纖維的含膠量和含蠟量符合工藝要 求。電子皮帶秤可以反轉,當著火時,皮帶反轉,然后排出著火纖維。 4.纖維風選工序 在采用連續平壓機和連續輥壓機生產時,為了確保對壓機的保護,防止硬雜物進入壓 機而損壞鋼帶,也為了薄板的產品質量,在鋪裝前的干燥纖維必須通過氣流進行風選,將 金屬、膠塊、纖維團、纖維粗桿等剔除,然后將纖維風送至鋪裝機。此外,為了防止產生 冷凝水,纖維需保溫(送纖維的熱風封閉循環使用),使纖維含水率保持穩定,含水率誤 差為±0.5%。纖維松散密度約為22kg/m3,粗料的含量最大為0.1% -0.5%(質量分 數)。 一般纖維風選機分為兩級。第一級分選是將金屬、石頭、膠塊、纖維團等重物分選排 出;第二級分選主要是將纖維粗稈及第一級未分離出的次重物分選排出。 5.干纖維儲存 (1)干燥好的纖維在鋪裝之前要送入料倉儲存,這是因為: ①一定的纖維儲存量可以保證干燥與成型工序間的纖維平衡。 ②干燥后的纖維在料倉內有一個混合和停留的時間,可以均勻出料,對鋪裝質量有 利。 ③成為板坯刮平、齊邊、廢板坯等回收纖維的儲存點。 (2)由于干纖維容重很輕,松散密度約為22kg/m3,儲存It纖維需要45 m3以上的容 積,料倉不能過大。一般備有生產所需10~20min的纖維用量即可。儲存時間不宜過長, 夏天不宜超過1h,冬天不宜超過8ho表2-9為根據生產規模配置的纖維料倉容積表。 (3)干纖倉的形式。料倉有立式和臥式兩種,立式料倉容易產生“搭橋”和出料困 難,一般都不采用。臥式料倉較適合干纖維的儲存。纖維落人料倉上部后,不斷地經由縱 向水平螺旋推向料倉尾部,料倉底部的運輸機帶動整個料堆向前移動,到達前端時,被卸 料輥拋松打散,均勻地落人鋪裝機中。

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