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1、1,第二节 刨花干燥、分选与施胶一、刨花干燥（particle drying）通过热介质供热使刨花水分蒸发，达到所要求的终含水率的过程。1、目的和要求 目的：合理控制刨花含水率；使刨花含水率均匀一致。（制材废料、木芯和废单板：80%，木工废料：小于10%）要求：三层结构刨花板：表层刨花含水率为46%；芯层刨花含水率为24%。单层结构刨花板：含水率为35%（使用UF，施胶后含水率为14%左右）。,2,2、刨花干燥机理（1）刨花中水分的性质：平衡水与自由水：按物料中水分能否在一定干燥条件下去除划分。平衡水：一定状态下，刨花中所含的这部分水分不因时间的延长而变化。该值表示了一定状态下可能干燥的程度。
2、自由水：是刨花中所含的大于平衡水的那部分水分，是可在一定条件下去处的水分。物料中所含的总水分是自由水和平衡水的总和。,3,结合水与非结合水：按水分被去除的难易程度划分。结合水：存在于微毛细管中，（结合水产生的蒸汽压低于液态水在同温度时所产生的蒸汽压），所受到的束缚力较大，与刨花的结合力强，难排除。非结合水：存在与大毛细管中，（非结合水表面产生的水蒸汽分压接近或等于自由水表面上的蒸汽分压），易于排除。物料中所含的总水分是结合水和非结合水的总和。,4,（2）刨花干燥过程 刨花干燥与一般物料干燥相似，既：通过传热与传质两个过程同时作用而实现。传热过程：湿刨花在与干燥介质接触中接受热量，该热量由刨花表
3、面向内部传导。传质过程：刨花表面水分的汽化过程以及刨花内部水分向表面移动的过程。传热过程可以促进传质过程，只有干燥介质向物料传热，水分才能蒸发而产生传质过程。刨花内水分的内扩散与其表面的汽化是紧密联系、同时进行的。干燥速率与传热速率和传质速率紧密相关。,5,3、刨花干燥工艺 工艺特点：刨花为膨松状态的物料，传热传质效率高，可采用高温、低湿的干燥介质进行干燥。刨花干燥过程基本上属于恒速干燥过程，水分扩散快，干燥时间短，因而不会发生翘曲、开裂等缺陷。厚度稍大的刨花或碎料可采用不断搅拌的方法以提高干燥速度。刨花干燥工艺的选择决定于刨花树种、厚度和初含水率等。干燥温度：通常据原料刨花的初含水率确定。例
4、：MC初 20%2040%4060%5570%max t干 180 200250 250300 300400,6,4、影响干燥质量的主要因素刨花原料的初含水率-原料来源：废料刨花初含水率为1520%；锯屑3545%；板皮、截头等制成的刨花3540%；碎单板和木芯制成的刨花6575%。初含水率相差大的刨花应分别干燥，以保证干燥质量。避免：过湿刨花干燥后达不到干燥要求，使热压时出现鼓包和分层等加工缺陷；过干刨花继续干燥易引起燃烧，也影响胶合质量。只有当初含水率相对一致的刨花进入干燥机干燥，方可实现干燥后的终含水率基本一致。,7,-树种：树种不同，生材含水率不同。例如：沙松生材含水率约为150%，而
5、落叶松仅为70%。另外：鱼鳞松心材含水率为40%，而边材则高达140%。最好将树梢材刨花和树根材刨花分开干燥，因前者边材较多，所以含水率高，后者则相反。注意：树种不同，细胞的组成结构不同，密度差异大，导致在相同的干燥工艺条件下，干燥速度不同。加料量 过量：影响干燥后刨花的含水率均匀性和终含水率。过小：干燥效率低，能耗高，而且易造成终含水率过低。,8,刨花形状尺寸 刨花的形态对干燥速度影响显著，因木材中的水分主要是通过表面蒸发的，所以，与水分扩散阻力及距离密切相关的刨花厚度就是影响干燥速度的关键。干燥过程中，当刨花形状尺寸相差较大时，将严重影响干燥质量。一般，刨花厚度越大，需要的干燥时间就越长。
6、刨花尺寸的参差不齐也是影响刨花干燥质量的重要因素。在相同的干燥干燥条件下，大小刨花混在一起干燥，会出现：大刨花未达终含水率值；小刨花过干，甚至引起火灾及爆炸危险。因此，对三层结构刨花板，所需的表层刨花与芯层刨花应分别干燥。,9,干燥机进料装置 进料方式一般有容积式和重量式两种：前者采用固定容积的方式进料；后者采用重量称量的方式进料。一般，前者多用。例如：螺旋式运输机在已定的速度下供给固定容积的刨花。容积式运输机的问题：输送过程中刨花的容积重会发生变化。（因树种、刨花形状尺寸和含水率变化等引起）。,10,供料设备最好采用直径较小、速度较高的螺旋式运输机。若采用皮带运输机，则要求输送速度高，输送量
7、相对小些。干燥机外界条件变化 干燥机外界周围的空气温度和湿度改变时，需及时调整干燥机的进口温度，使刨花含水率仍能达到生产要求。例：气温低湿度大时，应适当提高干燥机进口温度，并适当降低刨花终含水率，以防刨花吸湿。,11,5、刨花干燥设备-对刨花干燥机的要求全部刨花快速均匀地干燥到要求的含水率；不损伤刨花，所需热量少；可除去粉尘；容量大，工效高，操作简便。整个干燥过程可以连续化作业，而且无火灾危险。整个干燥设备可以放在室外，以节约基建费用并减少火灾危害。-常用的干燥设备 接触式干燥机（间接传热为主）对流式干燥机（直接传热为主）。,12,接触加热回转筒干燥机：湿刨花与加热管直接接触使刨花干燥。特点：
8、效率高，刨花易碎(粉尘)，蒸汽管维修困难。过程控制因素：圆筒长度，转数，风速，温度。,13,转子式干燥机（热管束回转型干燥机）：由蒸汽管加热刨花使其干燥，同时由叶片推动刨花沿干燥机轴向移动。特点：效率高，热损失少。,14,炉气加热圆筒干燥机 是以直接传热为主的机械传动干燥。刨花与热介质（炉气）直接接触进行热交换，导向叶片使刨花在圆筒转动时向出料口移动。,15,喷气式干燥机 为直接传热为主的气流传动干燥。采用旋转流动层干燥原理，热空气成切线方向进干燥机，使物料一边旋转一边向前运动。,16,3、机械分选 可据刨花平面尺寸（长度和宽度）进行分选，但不能按照厚度分选出不同等级。-机械分选的方法：将刨花
9、置于水平或垂直的筛网内振动或摆动，根据刨花的重力和惯性，达到刨花分选目的。-机械分选设备：平面筛：借助刨花的重力和水平方向的惯性进行分选的设备。运动速度低，振幅大，分选效果好，但生产能力低。目前工业生产中应用不多。,17,振动筛：借助刨花的重力和垂直方向的惯性力进行分选的设备。振动频率高，振幅小，分选效果差，但生产能力高。目前应用的也不广泛。晃动筛（即摆动筛）：借助平面筛和振动筛两者的运动特点和优点进行分选的设备。结构简单，分选效果好，生产能力高。为目前刨花板厂普遍采用的设备。圆筒筛：借助绕轴转动的圆形筛网上的网孔进行分选的设备，对刨花的破坏小，适合大片刨花的分选。圆盘分选器：根据刨花的长度不
10、同进行分选的设备，用于定向刨花的分选。,18,4、气流分选 是根据刨花厚度进行分选的一种分选方法，可据刨花表面积与重量的比例，分出厚度不同的两个或更多的等级。具体：将刨花置于气流中，通过气流的作用，借助刨花的质量与表面积的比例，将其分成不同的等级。在分选室中，刨花受到两个力的作用，即刨花自身的重力和向上的气流提供的上升力（刨花所受的向上力与刨花的表面积成正比）。由于这两个力的作用，而产生分选的功能。,19,在原料的树种、含水率、刨花长度和宽度确定的情况下，刨花在分选室中的运动状态主要取决于刨花的厚度，本质上是取决于刨花的悬浮速度。采用气流分选可以获得厚度均匀一致的刨花。当气流速度大于悬浮速度时
11、，刨花就上升，一般可以通过实验来得到刨花的悬浮速度（经验参数）。-气流分选的方式：悬浮式气流分选；抛甩式气流分选；风力分选。,20,-气流分选设备：根据设备的结构不同，可将气流分选分为三类：单级气流分选借助单级气流分选机实现，是目前国内刨花板生产普遍采用的一种分选方式，可以将混合刨花分成合格刨花（作芯层刨花）和不合格刨花（需要再碎）。典型的单级气流分选机的结构示意图：,21,双级气流分选对刨花进行二次分选，第一次先将表层刨花分选出来，第二次将粗刨花分成芯层刨花和需要再碎的大刨花。目前，这种设备应用的不多。,22,曲折型（“Z”字型、迷宫型）气流分选采用这种分选机，可以分选出芯层和表层中较厚的刨
12、花。设备的主要组成包括：封闭型的进料螺旋：将刨花送入进料口；风机：产生高速气流，使刨花穿过倾斜的网眼板，被送进分选室中；（分选机内的空气可循环使用）分选管：共12根，刨花在这里进行分选，细料沿管道上升，最后进螺旋分离器被排出，粗料沿管壁下降，从出料口排出。,23,5、刨花再碎 刨花分选后，产生一部分粗刨花不能直接用于制板，必须经过再碎才能使用。此外，有时靠刨花制备工段产生的细刨花不能满足板坯铺装工序对表层细刨花量的需求量时，也常会取一部分合格刨花，将其加工成用于表层的细料。显然，刨花再碎是必不可少的。刨花再碎的设备有：双鼓轮打磨机、筛环式打磨机、锤式再碎机、十字型打磨机等。我国工业生产中采用的
13、较多的是筛环式打磨机。,24,（1）锤式再碎机 是借助于冲击作用，将大刨花或木片再碎。工作时，转子转动，帮助转子上的锤把在离心作用下呈辐射状甩动，打击落入机内的物料，达到再碎的目的。得到的是棒状的刨花，用于芯层刨花。再碎的效果取决于网眼尺寸和形状以及落料的含水率。,25,（2）十字式再碎机 也是一种冲击式再碎机。其工作原理与锤式再碎机相类似。单打击的机构为叶片状，并固定在十字形转子上。此外，壳体上配有齿纹环。,26,6、刨花贮存 刨花板生产中，中间贮存是不可缺少的。贮存量一般为满足24h的生产所需刨花量。对料仓的基本要求是：出料畅通，不架桥，密封性好。目前生产中常用的两种料仓：（1）立式料仓
14、特点：结构简单，占地面积小，但贮存密度大，易架桥。,27,三、刨花拌胶(particle blending)将一定量的胶粘剂和其它添加物加入干刨花中并均匀搅拌的过程。刨花板强度和成本均受制于胶粘剂的质量和施胶效果的好坏。通常，刨花胶合所用的胶为热固性树脂胶，其性能主要为：固体含量：60%65%粘度：200400cp（25）pH值：78，与石蜡乳液的相溶性好。,28,除此以外，还需考虑如下问题：（1）用于刨花胶合的胶粘剂，应具有一定的初粘性，其粘性的大小，应足以满足成型板坯在运输过程中，边部不会塌散；（2）用于刨花胶合的胶粘剂，既要在热压时快速固化，又要防止胶的早期固化。为此，常在树脂中加某种助
15、剂，以满足上述要求；（3）所用的胶粘剂，必须是少污染的或是低污染的，达到相应的国际或国家卫生标准，对人体无害，如：低游离甲醛含量、低游离酚含量；（4）胶液中所使用的各种添加剂，如：阻燃剂、防腐剂、防水剂等，与胶液应具有良好的相溶性；（5）因刨花的原料比较混杂，变异性大，所以要求采用的树脂要有较宽的使用范围和稳定性。,29,1、常用胶种：脲醛树脂胶：要求低游离甲醛。减少游离甲醛释放量的方法：-采用低摩尔比的UF制作刨花板；-在树脂中添加混合“捕捉剂”；-采用合理的热压工艺参数。,30,酚醛树脂胶：耐水性能优于脲胶，但价高且色深。脲胶与三聚氰胺共聚树脂 采用三聚氰胺改性剂对脲胶改性而得。异氰酸酯树
16、脂胶：二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）。效果好，价高。2、常用添加剂-防水剂：石蜡乳液；熔融石蜡液。-固化剂：为缩短热压时间而加入。（防止提前固化）-防火剂：注意尽量减少对刨花板强度的影响。-防腐剂：提高防霉防虫性能。,31,3、拌胶工艺-拌胶后的刨花含水率：单层板：914%三层结构：芯层912%；表层1216%。-用胶量：单层：UF710%；PF46%。三层：芯层710%；表层1013%。-拌胶工艺控制：合理的施胶量和施胶均匀性对板材的尺寸稳定性有重要影响，其主要影响因素有：,32,拌胶方法：摩擦法-将胶液分次或连续不断地倒入被搅动的刨花中，靠刨花间的相互摩擦作用将胶液分散开。拌胶质量主要取决
17、于刨花在拌胶机内的停留时间。缺点：生产效率低。喷雾法-使胶液在空气压力（或液压）作用下，通过喷嘴形成雾状，喷到悬浮状态的刨花上。拌胶方法不同，则胶料在刨花表面的覆盖情况和均匀程度也不同，由此而使相应的产品胶合强度不同。,33,34,35,刨花几何形状：刨花的几何形状差异越大，则其表面上分布的胶液均匀性越不易均匀。一般：细小刨花上分布的胶液量大，而粗料上的胶液量较小。另外：刨花的表面质量对拌胶的质量也有影响。刨花表面纤维的结构完整性越好，树脂胶的均匀性越好，胶合作用越理想。喷胶条件：包括喷嘴类型、雾化程度、搅拌量、搅拌时间、刨花温度等，以雾化程度最重要。,36,喷头类型：常用的三种基本形式：（1
18、）压力式喷雾喷头：即无空气雾化，采用输送泵使胶液在高压下（8MPa）通过喷头，喷头内有螺旋室，液体在其中高速旋转，然后从出口呈雾状喷出。这种喷头能耗低、生产能力大，可将高粘度的胶液雾化。又因为是无空气雾化，工作环境好，可明显减轻气体污染，但需要采用高压泵。压力喷雾喷头是采用的较普遍的喷胶设备。,37,（2）气流式喷雾喷头：采用表压为0.10.7MPa的压缩空气，压送胶液经喷头形成雾状喷出。适合喷胶量较低时使用，操作方便，雾化后的胶滴小，并可处理含少量固体的溶液。此类喷头应用也较多，但应注意设备的密封，防止雾气泄露，污染空气环境。,38,（3）离心式喷雾喷头：胶液被送入一个高速旋转的圆盘中央，圆
19、盘上有放射叶片，一般该圆盘转速为400020000rpm。液体受离心作用而被加速，到达周边时呈雾状甩出。此方法适合处理含较多细小固形物的胶粘剂。,39,雾化程度：即胶液在空气压力作用下，经过喷嘴将胶液分离的程度。胶滴越细，在刨花表面分布越均匀。雾化程度与空气压力、喷嘴流量、喷嘴数量和喷嘴位置等有关。一般：空气压力越大而喷嘴流量又较小时，则喷出的胶滴平均直径减小，雾化程度较好，胶液可达到均匀分布的目的。而当喷嘴流速增加，则产生的胶液液滴较大，使分布均匀性下降，影响板的性能。,40,理论上：胶液的液滴平均直径为835m时，效果最理想。但目前工业喷胶设备只能达到30100 m（胶液流量150250g
20、/min），刨花中约有1025%的刨花未涂上胶，从而影响了刨花板的强度。实验室条件下（胶液流量100g/min）制成的刨花板，通常要比实际工业化生产线上的刨花板强度更高。当喷嘴喷出的胶液的流速增加时，产生的胶滴直径也加大，使胶液在刨花上的分布均匀性降低，将影响板刨花板的性能。,41,喷嘴的数量、喷嘴的位置及搅拌机的机轴转速均与喷胶质量有相互关系。研究表明，喷嘴的数量增加、喷嘴出口到搅拌机中刨花的高度距离适当增加、搅拌轴转速提高时，刨花的施较效果较容易达到理想状态，即：板材的强度提高，吸水率和厚度膨胀率下降。原因在于：喷嘴的数量提高和喷嘴到刨花的距离加大时，实际上是增大了喷嘴所形成的雾化圆锥体的
21、几何尺寸，降低了每一个雾化圆锥体内的胶液分布浓度，结果导致拌胶机内，胶液的分布区域增大，提高了胶液的分布均匀性。,42,另外，提高了转轴的转速，也就提高了单位时间内，经过喷嘴口的刨花数量，虽然减少了通过一次喷嘴所得到的胶液量，但因为喷嘴的数量增加，喷到刨花表面上的总胶量还是增加了。一般建议，采用以下的喷胶工艺条件：空气压力0.20.35MPa，胶液粘度为150600cp时，可获得50m左右的小胶滴。,43,44,胶粘剂在刨花上的三种分布状态模式图（1）所有刨花均有胶滴（2）一片刨花没有胶滴（3）两片相邻的刨花没有胶滴,（1）（2）（3）,45,施胶量：是固体树脂胶粘剂的质量与绝干刨花质量之百分
22、比（%）。实践证明，在相同密度条件下，板材的静曲强度和平面抗拉强度，均随施胶量在一定范围内的提高而线性增加，而吸水厚度膨胀率则随施较量的提高而减少。虽然施较量提高有利于产品性能的明显提高，但实际生产中，还应考虑对成本的影响。刨花的用胶量与树脂的性质、产品结构、刨花的形态等因素有关。,46,生产三层结构或多层结构刨花板时，为保证各项性能要求，各层的施较量不同。通常表层施较量略高于芯层，以保证板材具有良好的静曲强度和表面性能。实际生产中，脲醛树脂胶的配制是以脲醛树脂为主体，加入固化剂、防水剂、缓冲剂和适量的水配制而成的。各种助剂的用量可根据生产时，各种因素（气温、树种、原料的pH值）而确定。一般，
23、生产中使用的胶液配比范围见下表。,47,胶液的配比范围,48,影响施较量的其他因素：（1）树种：制造刨花使用的材料的树种不同，其施较量也不同。以阔叶材为原料的施较量要稍高于以针叶材为原料制造的刨花的施较量。（2）刨花的形状和尺寸：研究表明，在密度一定的条件下，刨花的厚度越小，则其比表面积越大，在相同施较量的条件下，施在薄刨花单位面积上的胶量相对就减少。因此，采用薄刨花原料生产刨花板时，要相应提高用胶量，否则会因施较量不足引起缺胶而影响板材的质量。,49,不同厚度和密度的刨花，100g绝干刨花的相应面积,50,100g绝干刨花，施8g固体胶粘剂时，每平方米刨花表面上的施较量,51,（3）施较时，
24、刨花的表面质量：刨花的表面越粗糙，则施较时所需的胶液量越大；相反，表面光滑的刨花，施较时的胶液量可相应减少。在满足刨花板强度等指标要求的前提下，降低施较量可以降低产品成本，提高经济效益。目前，生产中降低施较量的措施主要包括：A.改进刨花的筛选设备，减少锯屑和粉尘含量（从25%30%减少到10%15%），采用这些措施，施较量可降低5%左右。B.采用新型的拌胶设备，提高拌胶的均匀性，也可使施较量降低10%左右。,52,C.提高削片机刀具的切削部件的加工精度和耐磨性，可有效改善刨花表面质量，也有利于减低施较量。D.提高铺装精度，保证热压制品厚度公差，也可使施较量降低1.03.0%。目前，生产密度为0
25、.60.7g/cm3的刨花板，一般的施较量为：单层板 8 14%；三层板 芯层5 8%，表层9 12%；渐变板 8 10%。,53,4、计量与控制 刨花施较时，刨花与胶液的计量，可按照容积式，也可按照质量式计量装置计量。胶液的计量，因为其比重较稳定，因此计量目前主要采用容积式计量方法。在周期式拌胶机中，用专门的容器计量。在连续式拌胶机中，是采用调节胶液泵的转速控制胶液流量。刨花的计量若采用容积计量方法则效果不好。因为，刨花的形态和大小差异较大，作为蓬松的物料，刨花的装料容器稍有振动，就会使计量产生误差，影响计量的准确性。生产中刨花常采用重量法计量，计量秤可有周期式或连续式，用电器控制，自动秤量
26、。,54,生产中，必须能精确地控制拌胶机内的胶液量与刨花的比例，使之容易调节和校对，达到控制刨花板质量的目的。常用的三种控制胶液和刨花比例的方法：（1）一定容积的刨花，经带式秤连续秤量，根据秤上刨花的质量控制胶液量。该装置与刨花干燥机的出料装置相连，当带式秤上的刨花质量有变化时，输胶泵会自动调整转速，保证胶料与刨花的比例。在胶泵和喷嘴堵塞时，还可自动进行补偿调节。,55,（2）将一定体积的刨花，送往连续秤量的带式秤，带式秤可自动调节线速度，以确保其上的刨花质量稳定，输胶泵只需用固定流量的胶液供料，即可保证一定的施较量。,56,（3）胶液预先定量，固定输胶泵的转速，用流量计控制，间歇地向拌胶机内
27、加入定量的刨花。,57,5、施胶（拌胶）设备-刨花拌胶机应具备的条件（拌胶工艺要求）：刨花拌胶后应满足胶液均匀而且涂层薄，液体胶与刨花要全方位的非常均匀混合。对细小刨花也能均匀涂胶，而且对大小不均的刨花可分别涂上适量的胶粘剂；尽可能减少胶液的损失浪费；过程中不损伤刨花；连续工作型：可以实现在线自动控制。,58,刨花的施较设备通常是借助机械搅拌和施较装置共同完成，因此，刨花的施较机一般称为拌胶机。按拌胶过程，拌胶机分为连续式和周期式两种类型。连续式拌胶机：因不断地出料，生产效率高，劳动强度低，生产规模较大的企业都采用此类设备。周期式的拌胶机：设备结构简单，投资少，维修方便，但劳动强度大，适合于小
28、规模的生产企业使用。无论何种类型的拌胶机，均要求在拌胶过程中，尽量减少刨花的破碎，最大可能的保持刨花原有的形态完整。,59,-常用设备：（1）喷雾式连续拌胶机（长滞留型）特点：胶液几乎无损失，但设备体积大，拌胶效率不高，而且刨花易被打碎。,60,（2）离心喷胶法拌胶机 特点：（1）使用一个大直径喷嘴，胶液不堵塞，而且易改变施胶量而无需停止设备运行；（2）避免了采用空气雾化法喷胶时，胶液液滴小，易飞散的问题；（3）刨花滞留时间短，在施胶区的刨花很少；（4）设备占地面积小，施胶过程易观察，设备易检修。该拌胶机是目前广泛使用的一类拌胶机。,61,（3）高速拌胶机 特点：（1）由拌胶装置和调节仓两部分
29、组成；（2）拌胶部分共有四个拌胶箱，每个拌胶箱内都装有一个高速搅拌轴，拌胶箱是相互沟通的；（3）胶液从输胶泵中甩出时，是从第二个拌胶箱中进入的，而在后两个拌胶箱中，刨花是靠相互摩擦达到胶液均匀分布的目的；（4）刨花通过拌胶机的时间较短(30 s以下)；（5）拌胶箱下有调节冷却仓，可用于贮存和冷却拌胶刨花。,62,（4）铲式喷雾拌胶机 特点：适合于定向结构大刨花的施胶。,滚筒内装有旋转轴，轴上安装有搅拌铲，在旋转轴的作用下，搅拌铲带动刨花旋转，使其在机内形成环状运动。搅拌铲有利于使刨花在机内作内外交换运转，施胶时间约12min。采用高速离心喷雾器，向刨花喷洒胶液。,63,（6）涡轮型拌胶机 特点：胶液分布易控制，省胶，设备结构简单，占地少，无清洁问题。,64,人造板单体原料处理思考题（刨花板部分）1、刨花板干燥的特点？2、影响刨花板干燥质量的主要因素。3、常用的刨花干燥设备类型及特点。4、刨花分选的目的？为什么一般先要进行机械分选，再进行气流分选？气流分选的三种方式？5、刨花板用胶粘剂主要有哪几种？降低游离甲醛释放量的主要方法？6、常用的刨花拌胶设备有哪几种？离心喷胶法拌胶机的主要特点？,
