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        浅谈喷蒸预热在中密度板生产中的应用

        出自: 密度板 发布时间:2019-05-04 已被浏览:122 次

        随着我国密度板产业?#20013;?#21319;级,目前,中密度纤维 板(MDF)工厂大多采用连续平压干法生产。板坯预热 处理是影响干法密度板热压传热的关键因素之一。国外 生产厚板通常采用微波预热、高频预热或喷蒸预热, 或者是以上方式的联合预热。微波预热和高频预热受耗 电量大、费用高等因素限制,在我国密度板连续平压线 中并不常见,大多配备意大利意玛(IMAL)公司和我国 敦化市亚联机械制造有限公司提供的喷蒸预热机。

        喷蒸预热是通过外部压力使高温水蒸气迅速透过 板坯内部,均匀地?#24067;?#21152;热整个板坯,以缩短制板时间的技术。喷蒸预热可以改善人造板热压过程中的热量 传递,合理的预热工艺可以提高板坯热压时传热的均匀 性,减少升温时间,从而提高生产效率、节约能源、降 低生产成本。本文?#33268;?#20998;析了中密度板连续平压生 产线生产过程中所遇到的实际问题,希望能对工厂规范 板坯预热、热压工艺提供借鉴。

        1 喷蒸预热设备构成

        喷蒸预热机主要包括驱动系统、热油系统、蒸汽系 统、风循环系统和清洁系统等。以敦化亚联宽4′长4 m 喷蒸预热机(见图1)为例,对设备工作进行说明。

        在进风风机(3)的作用下,净化的冷空气(1)经 过空气-热油加热器(2)在混合室(4)中与蒸汽混合, 达到工艺要求的混合温度和湿度后,混合气体透过网带 和带孔压板进入板坯。为防止产生冷凝水,带孔压板采 用热油盘管(6)进行加热。

        为了确保板坯的上下板面吸收数量大致相等的热 量,在分风室(5)进行气流分配,使得预热前段(7) 板坯上板面受热,同时,预热后段(10)实现板坯下板 面受热。

        由于进风气流在一定压力下透过板坯,因而回风 (13)中会携带有少量粉尘。另外,湿热的网带在静电 作用下,极易吸附纤维,需随时清理。因而配备有真空 回收风箱(7,10,11)和真?#25307;?#39118;分离器(12)收集废 弃粉尘。

        2 喷蒸预热的关键控制?#38382;?/p>

        2.1 露点温度和湿度

        蒸汽和热空气混合后的露点温度?#20174;?#20102;混合气体 中所携带的热能多少;而混合湿度则?#20174;?#20102;混合气体中 的水蒸汽含量。在板坯密度、纤维含水率和生产线速度 一定的条件下,提高露点温度,?#19978;?#33879;提高板坯?#38745;?#28201; 度。需要指出的是,混合湿度的设置同样会影响到板坯 ?#38745;?#28201;度。干燥后纤维含水率一般为8%~12%,如果 混合湿度过低(如3%~5%),则在混合气流通过板坯时,极?#33258;?#25104;表层板坯含水率低于?#38745;悖?#19981;利于后续热 压,造成预固化层变厚、断面密度曲线(VDP)峰值降 低和静曲强度小幅升高,所制毛板板面粗糙,甚至“掉 灰”;如果湿度过高(如20%~30%),则极?#33258;?#25104;板坯 表层含水率高于?#38745;悖?#34429;然有利于后续热压传热,但极 ?#33258;?#25104;网带堵塞,甚至粘带,直接?#20174;?#20026;产品表面出现 质量缺陷。通过实际生产的长期摸索,?#36152;?#30340;经验是湿 度要略高于纤维含水率,约高3%~5%,可综合平衡能 耗、产品质量和生产效率各项指标。

        2.2 风机气流压力

        气流穿过板坯进行加热,其穿过板坯的能力主要受 到风压、预压后板坯厚度、板坯密度(空隙率)、混合 湿度(含湿量)的影响。

        风压的影响——在不影响产品质量的情况下,希 望风压足够大,这样有利于气流穿透板坯的深度。但在 实际生产中,风压增大到一定程度后,由于预压后的板 坯强度有限,极易在较大的风压下吹破(甚至吹?#24076;?#26495; 坯,出现“喷灰”或板面裂纹的现象。因此在生产过程 中,需经常现场查看板坯状态,以便及时对风压进行 调整。

        板坯厚度的影响——相同的板坯密度,在其他条件 不变的情况下,板坯越厚(如比较成品厚度分别为9 mm 和18 mm的板坯),则气流越难穿过板坯,即透入板坯的深度越小。反之亦然。影响板坯厚度的因素比较多,如 原料配比、纤维含水率、施胶量等,其生产经验?#31561;?#22312; 探索中。

        板坯密度的影响——相同的成板厚度,板坯密度越 高,其空隙率?#38477;停?#21017;气流越难通过板坯。同时,考虑 到在预压后高密度板坯的厚度反弹?#24335;?#39640;,因而在实际 生产过程中往往减少预压段的压缩率,既可延长预压机 设备寿命,又能满足喷蒸预热的工?#25307;?#27714;。总结探索的 经验值为生产高密度板材时的压缩?#24335;?#30456;当于生产中密 度密度板板坯压缩率的85%~90%。

        混合湿度的影响——为了便于理解,进行如下的对 比,同样是360目的网孔,一定压力下相同体积的空气和 水,空气更容?#28100;?#36807;。因而空气含湿量过高不利于气流 透过板坯。

        3 喷蒸预热与板坯热压的匹配

        3.1 连续压机入口调整

        入口位移的调整,要根据喷蒸预热的状态而定。 每次停机再进板坯时,需待板坯进入压机后,才能开启 喷蒸预热,但此时板坯厚度较使用喷蒸预热时要厚得 多,因此要及时抬高压机入口位移。若板坯厚来不及时 调整,则板坯在压机入口排气?#29616;兀?#20250;出现“喷灰”现 象,甚至板坯断裂。待喷蒸预热?#24230;?#20351;用后,预热后的 板坯变薄,则需要及时将压机入口降低。若不及时调整 入口高度,则出压机后的板材明显变宽(预热后塑性增 强,相同压力下延展性好),甚至造成堵板停机。在生 产中,随时观察压机入口情况,以确保压机入口处于合 理的位置。实际生产中往往保持压机入口高度与预热后 板坯高度基本一致,通常其工作压力不超过50 bar。

        3.2 压机速度的调整

        在喷蒸加热正常使用过程中,如果前段工序?#25910;?#25110; 纤维仓料位低,为了不停机,需要进行降速生产。在此 类情况下,板坯不需要那么多的热能,因此需及时调整 喷蒸预热的相关?#38382;?#33509;不及时调整,则极?#33258;斐山?#40655; 剂过度固化,甚至?#29616;?#26102;板材出?#27490;?#27873;等现象。在大量 生产实践的基础上,摸索出这样的规律:当压机降速幅度20 mm/s时,压力基本可以不调整,但喷蒸加热需相 应降低露点温度2~4℃,成板越厚,则需要降低的就越 多?#29615;?#20043;亦然。

        3.3 含水率波动时的调整

        若生产各工序基本正常,但由于原料或热能中心 供热波动,进而造成纤维含水?#26102;?#21270;(如从8%上升到 9%,甚至10%)。在此类情况下,可以进行压机提速, 以确保板坯不过热,但对于板材质量情况并无把握。因 此往往不调整压机速度,而是调整喷蒸加热。生产经验 值为:纤维含水率升高1%,压机高压区压力紧急调低 10~15 bar,同时喷蒸加热露点温度调低2~3 ℃?#29615;?#20043; 亦然。

        4 板材常见质量缺陷分析与处理

        4.1 粗糙、掉?#19968;?#20985;坑

        粗糙、掉?#19968;?#20985;坑成因基本相同,主要受压机入 口高度、喷蒸网带透气效果、混合湿度等因素影响。往 往是网带、钢带受湿度(含水率)或静电的影响粘附纤 维,造成传热障碍,受热少的部位表现为粗糙;再?#29616;?一些,则板面毛糙,手搓掉纤维,俗称“掉灰”;最严 重的则是板面局部纤维粘附在网带或钢带上,随着胶黏 剂固化而粘结在网带或钢带上,进而挤压板面出现周期 性凹坑。受压机入口高度的影响,板坯在压机入口排气 ?#29616;兀?#20250;出现“喷灰”现象,甚至板坯断裂。实际生产 中,除了工艺?#38382;?#24212;设置合理外,还需及时检查网带和 钢带的清洁状态,必要时停机手工清理。

        4.2 水渍点

        水渍点主要是在工序中形成的冷凝水混入了板坯中 或板坯表面而形成的。

        情况一:喷蒸加热管道预热升温阶段的升温速度太 快,形成的冷凝水未能及时排除,?#24230;?#20351;用后,在风压 的作用下进入板坯。其表现为混合湿度偏高,且在喷蒸 加热?#24230;?#20351;用半小时后水渍点自动消失。

        情况二:喷蒸压板温度过低,高温含湿混合气体通 过压板时,形成冷凝水并?#28201;?#22312;板坯上。其表现为水渍 点在板面分布不规律,并且由于喷蒸压板在混合气体作用下往复升温降温,水渍点会周期性地出现。

        4.3 板边密度低

        板边密度低主要是由于压机入口或喷蒸加热处“喷灰”所致。喷灰是指 在压缩板坯过程中,空气排出的速度过快,并超出了板坯的预压强度,造成 部分纤维脱离板坯的现象。调整压机入口高度、板坯厚度、风压等?#38382;?#21487;及 时排除缺陷。

        4.4 内结合强度(IB)波动大

        网带粘附少量纤维粉尘,透气效果略差,但?#24418;?#24418;成粘带。此时透气 差的部位传递热量少,造成?#35980;?#20301;的胶黏剂固化不完全,因此造?#23665;?#21512;强度 低,表现为检测?#22791;貌?#20301;点内结合强度特别低,如表1中加粗数字所示;而 其他部位受热充分,不存在该问题。

        表1 样块内结合强度
        ←左——————中——————右→
        样块编号 1 2 3 4 5 6
        内结合强度/MPa 0.85 0.80 0.92 0.88 0.66 0.87

         

        若该缺陷部位胶黏剂固化程度低或施胶量很低,?#21561;?#28857;IB过低,其胶合 强度不足以抵消板坯?#38745;?#24418;成的蒸汽压力,则很容易形成局部鼓泡,通常表 现为碗口大,不连续;?#29616;?#26102;,则表现为连续条状鼓泡。

        4.5 断面密度曲线(VDP)不对称

        如图2所示,断面密度曲线(VDP)峰值左侧920 kg/m3,右侧880 kg/m3, 相差40 kg/m3;同时左侧致密层厚约5~6 mm,而右侧厚约3~4 mm,这在生 产12 mm中密度板时并不常见。因此在生产中将峰值高度、致密层厚度 明显差异的断面密度曲线称为不对称曲线。

        分析其原因为板坯在喷蒸预 热期间,上下板面吸收热量不同, 造成上下板面的塑性不同,进而热 压时在相同压力的作用力下形成左 右明显差异的断面密度曲线。通过 现场检查发现,往往是因为下压板 网孔堵塞,在其向下板面传热时, 气流自下向上吹?#20572;?#19979;板面吸收的 热量极少,故其塑性略差(图2右 侧),因此在相同的压机压力下, 峰值略低,致密层偏薄。

        其现象为同一块样板上下板面 静曲强度有明显差别;测试内结合 强度时,样块断裂位置靠近吸收热 量少的一面(固化不充分),而不 是在样块厚度的中间部位。

        5 存在的问题和建议

        由于喷蒸加热可提升生产效率 15%~25%,增产效果明显,因此近 年在密度板企业中推广较快。但也 存在一些明显问题,?#28909;?#36816;输排气 网带高温(120~140 ℃)工作条件 下变形大造成网带跑偏;网带使用 寿命短,易粘附纤维,造成质量缺 陷;下网孔压板容易堵塞造成断面 密度曲线不一致等。

        针对喷蒸加热设备现阶段的特 点,建议:1)加强设备?#24067;?#19982;清理 频次;2)喷蒸网带易变形、堵塞, 建议定期更换(如8~12周/次)和及 时备件。

        中密度板生产线正朝着大 产能、高质量、高档次、大幅面、 适应性广的方向发展,各工厂应根 据各自的腔比均小于1,属于很好的纤维原料。从纤维形态、化学 成分和润湿性方面分析,杨木纤维略优于竹柳纤维。

        2)竹柳和杨木纤维以不同混合比制备中密度纤维 板,性能均能达到中密度板国家标准的要求,混合 比对板材性能的影响不明显。

        3)竹柳、杨木以4∶6混合比制备中密度板, 随着密度的增加,板材MOR、MOE和IB均?#25163;?#28176;增大趋 势,24 h TS逐渐下降;随着施胶量的增加,MOR、MOE 和IB均呈上升趋势,而24 h TS则逐步降低。实际生产 中,可采用竹柳、杨木混合比4∶6,密度0.75 g/cm3,施 胶量12%的工艺?#38382;频?#30340;中密度板各项性能均 能达到中密度板国家标准的要求。

        责任编辑:尹江苹

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