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促进中密度纤维板发展的新工艺

近年来干法生产纤维板的技术进步是举世目睹的。多年来,连续压机技术,除了用于生产中密度纤维板外,也被广泛地用于轻质(LDF)或高密度(HDF)纤维板的生产中。通过改变压机入口形状,以及对整个压制长度压力的精密控制,大大加宽了对得起维板的密度变化范围。

  增大密度变化范围,拓宽应用领域

由于3D饰面技术的出现,对中密度纤维板的需求又有了较大的增长。当今,厨房和浴室家具不再是刨花板做基材,再上各色油漆的天下了,而是用十分高档的热塑薄膜贴在中密度纤维板基板上进行的3D饰面板。目前可选用3D压制工艺有用薄膜和无薄膜两种工艺。在家具制造业纤维板取代刨花板似乎已是必然。

高密度纤维板作为地板材料有着巨大的市场潜力,它可作为装饰层积材或多层直接饰面材料的基材。目前主要使用短周期压机压制饰面,用双带压机压制饰面产品。前者有高的灵活性,物美价廉的压纹。双带压机优点是在工作压力下有回冷系统,从而降低温度控制费用,工件运行也很平稳。薄型纤维板的应用在不远的未来将会越来越广,特别是在如今使用胶合薄板的领域。此处厚度为1mm以上的中密度纤维板今后有可能代替纸板。

轻质纤维板目前还没有一个大的使用领域,所以其它产量也有限。刨花板的用户,即家具厂家,有可能成为其主要用户之一。另一方面纤维板的板重和售价高,也限制了它的使用范围。但是轻质纤维板在加工中也有其优点,特别是其致密的侧面。轻质纤维板的密度只有650kg/m3,单从这点上看,在原料使用上就比中密度纤维板便宜。另外它也可象刨花板一样进行加工处理。如果价格适宜,自然可以打开市场。降低产品价格,可为中密度纤维板民展创造条件。

  生产面本呈下降趋势

通过用特殊结构的热磨机磨盘,可以使更多的废料种类归入到中纤维板的原料配方中。已有报道,全部由锯末制中密度纤维板已获成功。在德国有年生产能力近100万立方米的制材厂,若中密度纤维板生产厂建在这种制材厂附近,在经济上是极具吸引力的。刨花板厂已有先例。由于原木本身成本价格低,所以由废纸纤维制中密度纤维板至今仅在机械厂实验室中进行。中密度纤维板生产用的胶粘剂为PMDI,这种胶粘剂已久经考验。由于造纸工业对废纸的需求也越来越大,从长远的观点讲,由废纸纤维制中密度纤维板这一工艺流程不具有吸引力。另外有膏纤维板生产也可用废纸。

生产中密度纤维板比生产刨花板电耗量要高得多,所以电价在选择热压系统时起着重要的作用。目前主要使用的是滚动件支撑的压机系统与油循环作为润滑剂工作的Hydro-Dyn工艺相比需要大的能耗,所以在热压工艺上也可做一些改进。为此,通过使用高价值的硅油延长其使用寿命,可使其成本降低三分之一。上述几点,加上其它因素,为进一步降低热压系统的运行成本提供了可能。

  板坯预热提高产量

不久前,人们把注意力集中到用高频或微波向板中心进行热传递但进而达到板坯预热方面,这一方法由于成本太高,而无法实际应用。1999年Ligna木工展览会上,克瓦纳(Kvaerner)公司推出用“板芯加热器”的全新系统。借助这一加热器,可使热能以蒸汽的形式从板坯的中心均匀地传递到整个板坯。在连续压机入口处用带锯将纤维板坯中心水平分开。在带锯片后紧接着一剑形的喷管,它可使蒸汽在整个板坯宽均匀公布。由于蒸汽凝结放出的热,可使产量提高约20%,但如果想提高板芯的密度,在此新形成的潮度可能太小。但即使是这样一个小的改进,在实际应用中也展示了其优越性。在对深铣质量的中密度纤维板的铣侧面和型面进行上漆及二次喷漆(带中间干燥过程)处理时,有必要采取一些特殊措施。获专利的“预热器”还有一个优点,即在水蒸汽部位可以让固化剂以气相涂敷,从而缩短加热时间。但具体的量可能不会太高。

  缩短热压时间降低成本

由于纤维板坯密度高、纤维的导热性能差,所以中密度纤维板热压时间明显比刨花板长。同样生产能力的中密度纤维板连续压机的热压时间要长几乎一倍。目前市场上主要使用的是滚动支撑件的加压系统。另一热压系统是Hydro-Dyn系统,它的作用原理是使用油做润滑剂。目前这一工艺还处在不断开发和优化中。Bison公司,特别是Kvaerner公司为此做了许多开发工作。但目前还很难断论这种热压系统在实际应用中的优劣。

近来,压力下回冷越来越成为人们注意的焦点。它会影响胶粘过程的工艺参数以及加压时间。从必要的冷却区长度角度来说,该工艺对薄型纤维板生产比较有意义,特别是由于地板市场的快速增长对这种板的需求量也增加。冷却效率和所用的加压系统有关。连续柱传动系统由于在冷却区中热传递量太大,而不适合使用。非传动的辊柱链分成两个相邻的压机,幷具有共同的压带。在只需冷却出口端时,这种系统不能分离的高压部分是很常见的。无压区即从压带到过渡中间区宽度约为130mm。因为在出口处压力几乎为零,所以这样的宽度是可以接受的。压带起热炽体的作用,将热能连续送到冷却区,因此其热效率有一定的限制。而在对Hydro-Dyn系统中,热的压带也进入冷却区。但它通过大量的油循环在分开的油循环系统中快速冷却。此外,这类设备运行温度较低,一方面,由于高的运行温度可减少使用寿命,另一方面,通过有效的热交换达到胶粘剂的低温固化。

在Hydro-Dyn压机上,进行了冷却对热压机时间的影响的试验。在保证压机系统机械性能的前提下,生产效率有显著提高。对于密度为900kg/m3的纤维板,在板厚为5.5毫米时,热压时间缩短约25%,板厚8.0毫米时缩短约15%。

这种生产效率的显著提高,对设备的机械性能也提出了相应的要求。辊动组件的推进速度要满足一定的值,因为薄板在即使没有回冷的情况下也要求十分高的速度。在使用润滑油系统时,没有机械方面的限制,进给速度为60m/min已证明是可行的,70min甚至80m/min的进给速度也正在试验中,生产厚度为1.0mm以上薄板时,哪种压机系统更具有发展前途,也是显而易见了。

  回冷改善板性能

按工艺要求,对温度进行灵敏控制幷加上回冷工艺,可大大提高压机的可调性。使用润滑油系统时冷却可在100摄氏度以下进行,以保证蒸汽冷凝。即使在凝结点即100摄氏度以上时,也有显著的效果。

与非回冷工艺制造的薄中密度纤维板相比,使用回冷工艺制造的中密度纤维板,在不影响静曲强度的同时,横向抗拉伸强度也有极大改善,从而可开辟新的市场用途,特别是厚度为1mm以上的薄板,若对这一性能的要求不是很高,则可减少胶的使用量。

采用回冷工艺可减少热压出口处蒸汽溢出,使形面的板面更加致密,这对以后的各种饰面加工非常有利。当然,光滑表面在胶合或上漆时有一定的困难。为此要调整用的胶和漆,或在表面进行细砂抛光。

在压力下回冷的产品在很薄时也很平整。这一工艺是否可以节约昂贵的空气温湿调节投资(这对地板块的生产至关重要),还有待进一步的验证。因为在此随后的饰面时的热传递也起着一定作用。产品可在入口前就进行覆面处理,也就是在板坯进入压机前,其上面就放2或3张薄膜,在背面放平衡薄膜,然后一起进行热压。回冷可将温度冷却到100摄氏度以下,这样避免了排气问题,它可制造与短周期热压工艺可相比拟的高耐磨表面。可用多次使用的隔离纸生产压纹。这样相应的干扰因素必然增加,正品率将低于98%

从生态学的角度讲,硬质纤维板的湿法制备过程是非常有意义的,但是目前在欧洲和世界范围内,越来越多的企业却放弃了这一生产方法。因为他们认为,使用这种湿法工艺需要使用新鲜水,同时还需相应的废水处理工艺。湿法制造的板,在生态上是一流的,因为使用这一方法可减少胶粘剂用量,降低成本。目前用湿法生产的产品品种很有限。仅有硬质的纤维板和极轻的绝缘板。因为这两种产品是使用的多步冲程序压机工作的两种极限情况,在生产硬质纤维板时,压机要在高压下挤出多余的水份,达到可接受的热压时间,在生产极轻的绝热板时不进行多余水份的挤压,只进行校正,然后在一种特定区域内进行干燥。

  湿法连续生产

所有连续压机均适合于包括湿法在内的纤维板生产工艺。下部的循环网带与板坯一起运行应该没有什幺因难。但是运行开始时大量排出的水必须设法排除。要强调的是因为油和水不兼容,所以与滚动系统的润滑油以及与Hydro-Dyn压机系统油均不兼容。因为压机上带的上部和下带的下部侧面溢出的热油流几乎可以无泄漏排出,从下压带的上部排走。

问题是这一工艺过程的实际应用。可以想象,入口处大量的多余的冷水从冷的或近100摄氏度的高压区排出,然后在高热压温度下工作,以利用在出口处强烈冷却的优点。在湿法生产时的胶粘剂起的作用不大,因此仅需对物理过程如:主排水-蒸发-凝固进行优化。如水循环在冷的高压区进行时,可排除冷水与热油混合的可能性。

  中密度纤维板发展的选择

干法生产纤维板,如中密度纤维板,高密度硬纤维板和低密度轻质纤维板,依然赋有生机。种种情况表明,这一生产过程有进一步降低成本的可能。Hydro-Dyn压机系统对纤维板发展提供销了另外一种可能性,使纤维板与刨花板相比更具有竞争性。

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