[发明专利]一种蒸汽穿透式预热加速热固性树脂固化的装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及人造板生产技术领域，具体涉及一种加速树脂胶黏剂固化方法。

背景技术

人造板(纤维板、刨花板和定向刨花板)生产主要包括木质单元制备、干燥、施胶、铺装成型、热压及后期处理等主要工序。在所有工序中，热压是在一定的时间、压力和温度条件下使胶黏剂充分固化，将较小的木质单元牢牢的粘接在一起的工艺过程，也是实现人造板从“分”到“合”的过程。热压过程是人造板生产工艺中能耗最高的工序，决定了人造板生产效率的关键和核心。热压效率主要取决于所用胶黏剂的固化速率，所以，胶黏剂的选择也是影响热压过程的其中因素之一。目前，人造板工业化生产使用最为广泛的胶黏剂仍为甲醛系列合成树脂胶黏剂。但是，随着消费者环保意识的增强和社会对环保型板材的需求度越来越高，有效降低合成树脂胶黏剂中的甲醛含量就成为共识。随着胶黏剂研发技术的进步，低摩尔比树脂胶黏剂的研发成功较有效的控制了人造板材中的甲醛释放量，但也带来了树脂胶黏剂固化速度慢，导致生产效率大大降低，并且明显增加了生产能耗，同时还导致了板材力学强度的下降等一系列问题。所以，人造板用低摩尔比甲醛系列树脂胶黏剂较难在环保、生产效率和板材力学强度之间实现较好的平衡。

因此，通过加速胶黏剂的固化来实现人造板的快速生产就显得至关重要。在传统的人造板热压生产工艺中，通常采取高温、高压和较长的热压时间来保证温度从板坯表层逐步向芯层传递，产生由表层到芯层内部的温度梯度，温度梯度的大小直接影响胶黏剂的固化速度及质量，进而影响人造板质量。另外，木质单元和胶黏剂组成的板坯含水率的高低也将直接影响温度的传递效率，高含水率有助于温度热量的传递，进而减小温度梯度，但又会影响前段的施胶工序。一般而言，组坯好的人造板板坯含水率应控制在6％左右。

温度梯度的差异通常通过较长的热压时间来平衡，减小芯层与表层的温度差异，保证其产品质量。但是，单方面的延长热压时间来减少温度梯度带来的影响，势必又会大大增加生产成本。微波和高频预热技术虽然能较好的实现板坯预热(可见：关清洋，MDF板坯微波预热初探[J]，福建林业科技，2002,29(3):69-72；王旭，微波预热MDF板坯的实验研究[J]，福建林业科技，2006,33(1):36-39；Celeste M C.Pereira high frequency heating of medium density fiberboard(MDF)：theory and experiment[J].Chemical Engineering Science，2004(59):735-745等)，但由于其耗电量大、生产成本高导致难以应用于规模化生产中。蒸汽冲击法(喷射法)是一种先对表层刨花或纤维喷水使表层处于含水率较高的状态后进行热压的一种方法，但是这种方法不适应于固化温度在100℃以上的胶黏剂人造板制品(可见：谢力生，人造板蒸汽喷射热压法[J]，木材加工机械，2000(1):14-17)。蒸汽喷射热压法能大大缩短板材热压时间，提高生产效率，且制备的产品质量较高，已经在国外人造板生产企业得以大量使用，成为人造板热压的主要方法(何泽龙，喷蒸热压新工艺技术及其在国内外人造板工业中应用开发[J]，林产工业，2005,32(1):10-12；高伟，浅谈喷蒸预热在中密度纤维板生产中的应用[J]，中国人造板，2017,24(1:)：8-11)。在这种方法中，当板坯压缩到一定程度后，上、下两面热压板上的蒸汽喷射孔向板坯内喷射具有一定温度和压力的饱和蒸汽或过热蒸汽，使板坯整体温度迅速提高，从而提高生产效率。该种方法的优点是不需要封边装置，避免了压板有效面积的损失，蒸汽喷射过程中不会造成“爆破”现象，但该方法的蒸汽损失量较大，加工厚板的时候甚至不能使胶黏剂充分固化。而封边喷蒸热压系统虽然解决了蒸汽大量损失的问题，但是金属框架封边系统会导致部分板材幅面的浪费，而且在加工不同厚度的板坯时还需要更换不同厚度的金属框架。更主要的是，该种方法需要对人造板生产现有热压系统进行大量的拆、改装，使得板材热压和蒸汽喷射处于同一体系和同一设备中，另外，当这种方法应用于中密度纤维生产时，网带容易粘附纤维，造成质量缺陷，下网孔压板容易堵塞造成断面密度曲线不一致导致的网孔压板需要定期更换等问题。最新研发的落料箱式板坯预热系统(王学平，王德彪，纤维板板坯预热的应用研究[J]，中国人造板，24(1)：12-15)能显著提高板坯芯层温度，使纤维均匀加热，且实现纤维较好铺装，但是，由于纤维加热较早，导致板坯在运输过程中有热量损失，能耗大大增加。

发明内容