楊木鉛筆板的改性生產方法及其設備的製作方法
2023-04-29 14:41:51
專利名稱：楊木鉛筆板的改性生產方法及其設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及鉛筆生產加工領域，具體涉及一種楊木鉛筆板的改性生產方法及其設備。
背景技術：
隨著我國文化事業的快速發展和出口的需要，鉛筆需求量不斷增加，中國鉛筆行業高度景氣，使鉛筆板用材過度消耗。據林業部門統計，我國每年至少要消耗掉30萬立方左右木材用於鉛筆板生產加工上。長期以來，我國鉛筆板用材主要採用國產的椴木為主及少部分進口的鉛筆柏，其中國產椴木大都是產自東北方向。眾所周知，椴木成長周期較長，一般需要50年才可以採伐，而鉛筆板生產所需的木材需求量還在不斷增長，致使椴木資源越來越少，導致木製鉛筆用料越來越緊張、短缺，促使原材料成本不斷增加，使得木材質量難以跟上，給鉛筆生產企業造成很大的壓力，已嚴重危及鉛筆行業的發展。
楊木和我們產生鉛筆通常所使用的椴木在材質和性質上有很多相似之處，楊木和椴木同屬於闊葉材種，材質鬆軟、細膩，便於生產加工。楊木具有獨特的天然優勢，它是速長樹種，生長不受地域限制，一般只需10年就可採伐利用，而且其徑級大，出材率高，普通椴木出材率每立方米生產鉛筆板200 210羅，而楊木每立方米可生產230 240羅。雖然楊木有很多優點，但它和椴木相比還是存在著很多差異。楊木收縮率大，一般在8% 12%，而椴木收縮率在6% 8%，因此和椴木相比楊木易翹曲變形，而且纖維粗、長，易造成筆桿不光和起毛現象。另外楊木不易乾燥，如果基準過硬，會出現塌陷現象，基準過軟則板子不易乾燥。目前國內椴木鉛筆板改性處理主要是採用高溫烤板，高溫烤板時以刨花、木材和燃煤等為燃料，用明火加熱烤板筒對木材進行改性處理。這種燃燒烤板方式的烤板時間和溫度完全依賴操作人員的經驗而進行手動操作，容易造成鉛筆板翹曲、糊角和局部燒灼炭化，質量不可靠，難以持續地批量化生產，操作不當還會導致鉛筆板燃燒，引發火災。這種烤板方式在操作時，工人勞動強度大，勞動條件差，煙氣汙染嚴重，有害人體健康，不符合可持續發展需求。另外還有一種椴木鉛筆板烤板改性方式，其與前者主要區別在於熱源區別，這種烤板改性方式主要採用導熱油加熱方式進行烤板改性處理，雖然在一定程度上緩減工人操作環境問題，但導熱油設備整機的投入成本較高，中小型企業難以承受高額成本，不適於產業化推廣；而且導熱油在加熱過程中同樣需要消耗較多燃料，在導熱油輸送過程中又將損耗一部分熱量，易造成能源浪費。目前，市面上尚未有楊木應用於鉛筆板材的相關報到，更未出現過用於楊木鉛筆板材加工的設備。根據上述楊木的優缺點及現有的鉛筆板烤板改性設備和方法，急需出一種低成本、高效率、節能環保、安全可靠且適用於楊木等木材質地硬度較低的板材改性處理的生產方法及加工設備
發明內容
本發明要解決上述現有技術的缺點，提供一種低成本、高效率、節能環保、安全可靠且適用於楊木等木材質地硬度較低的板材改性處理的生產方法及加工設備。本發明解決其技術問題採用的技術方案這種楊木鉛筆板的改性生產方法，依次包括如下步驟，
Ca)選材選取8年 15年樹齡的國產楊木；
(b)切板切板時，板材加厚至現有標準板厚度的115%；
(c)軟化將鉛筆板加入硫化罐，罐內溫度控在175°C 185°C、壓力控制IMPa I. 2MPa、軟化處理時間控制在5小時 6小時；
(d)熱壓炭化處理將軟化後的鉛筆板疊放整齊，通過自動推料機構將鉛筆板自動推送至自動熱壓機構下方，自動推料機構復位，自動熱壓機構對鉛筆板實施260°C的熱壓炭化處理，熱壓處理後自動熱壓機構復位，自動推料機構進行再次送料；所述熱壓炭化處理包括4次熱壓處理，熱壓時間依次為15秒、20秒、30秒、120秒；
(e)上臘在完成弟4次熱壓處理後60秒內嗔灑乳化石臘，收料。在高溫加熱時，木素較纖維素具有較大的穩定性。木素和纖維素很容易氧化，高溫笫一可以加速氧化，第二可以生成酸。楊木板在熱壓時溫度260°C，半纖維素分解，木素和纖維素被氧化，多糖的羥基轉化成醚，並轉化成酸類。因此木材的潤脹能力下降，憎水性提高，木材變為棕色和成脆性。並且，熱壓時產生大量高溫水蒸氣可使木材發生氧化分解，減少羥基的數量，從而使楊木板吸溼性降低。楊木經過高溫熱壓後，內部發生3種物理化學變化1、木材內部組織由於失掉水份，可能形成醚基，水份從兩個相鄰的羥基中析出；2、纖維素和木素的的氧化；3、部份有機物的炭化。這些反應會降低木材的強度，而強度的降低、脆性的提高，正是提高鉛筆板卷削性能所要求的。經測試楊木板經過高溫熱壓炭化之後密度可增強20%，光澤度可增加30%，並達到了椴木的效果。一種用於上述方法的楊木鉛筆板改性裝置，包括機架，所述機架上設有置物架，置物架前後對稱的側板底端均開有通槽，置物架後側設有自動推料機構，前側設有自動熱壓機構，自動推料機構上設有與通槽滑動插接配合的移動推料板，機架上還設有控制器，自動推料機構、自動熱壓機構分別通過控制器連接控制；
自動推料機構包括固定於機架上的推料活塞缸，移動推料板固定於推料活塞缸的活塞杆上，機架上還有設滑軌，移動推料板上固定有滑座，該滑座滑動設置於滑軌上，滑軌前端的機架上設有與控制器連接的行程開關，滑座與行程開關觸動配合；
自動熱壓機構包括上熱壓板、下熱壓板，機架上方固定有壓板活塞缸，上熱壓板固定於壓板活塞缸的活塞杆下，下熱壓板固定於機架上並與置物架前側的通槽連接配合；上熱壓板、下熱壓板均為電加熱板，下熱壓板上設有與控制器連通的溫度傳感器；壓板活塞缸的活塞杆下端固定有壓板座，上熱壓板固定於該壓板座下方，上熱壓板與壓板座之間設有隔熱絕緣層；下熱壓板與機架之間設有隔熱絕緣層；上熱壓板與下熱壓板之間設有靠模。這樣，使用時，推料活塞缸的活塞杆推動移動推料板向前移動，移動推料板插入通槽，推動鉛筆板使鉛筆板從置物架前側側板底端的通槽推出直至下熱壓板上方，這時，固定於移動推料板上的滑座移動至頂並觸動機架上的行程開關，使控制器給自動推料機構傳遞復位信號，同時還給自動熱壓機構傳遞壓合信號，自動熱壓機構中壓板活塞缸的活塞杆推、動壓板座使上熱壓板下壓，對下熱壓板上的鉛筆板實施熱壓炭化處理。當熱壓炭化時間達到預設的熱壓時間時，控制器給自動熱壓機構傳遞復位信號，同時自動推料機構傳遞送料信號，進行第二次推送鉛筆板。由於上熱壓板、下熱壓板之間設有靠模，使得上熱壓板下壓至底時，上熱壓板與下熱壓板間距始終保持一致，使鉛筆板規格尺寸更加標準統一。加熱時，在第二次推送過程中，在後的鉛筆板將在前已熱壓炭化處理過的鉛筆板頂出被收集，送至下一道工序。使用時，將四臺楊木鉛筆板改性裝置串接在同一流水線上，並在最後一臺設備出料端設置乳化石蠟噴灑裝置，明顯提高生產鉛筆板效率和質量。進一步，上熱壓板上方的機架上固定有一組擋杆，該組擋杆與壓板座阻擋配合設置。這樣，擋杆可阻擋自動熱壓機構復位時上熱壓板或壓板座回彈時產生慣性力量對設備造成損傷，可提高設備的使用壽命，同時也縮短自動熱壓機構復位時的行程，提高熱壓炭化處理的加工效率。上熱壓板上方的機架上至少固定有兩個壓板活塞缸。這樣，通過多個壓板活塞缸的作用可提高上熱壓板下壓時對鉛筆板均勻施力，提高鉛筆板炭化的合格率。
控制器包括相互連接的溫控器、活塞缸控制器、控制主板、電源開關，溫控器上連接有溫度顯示器，活塞缸控制器上連接有速率顯示器。這樣，便於可視化操作控制熱壓炭化處理的溫度及整機工作速度，可使單人多機操作，方便快捷。本發明有益的效果是本發明通過選材、切板、軟化、熱壓炭化處理和上蠟等工序進行鉛筆板改性處理，有效解決現有方法用於楊木鉛筆板生產不易乾燥、易翹曲變形，而且纖維粗、長，易造成筆桿不光和起毛現象等諸多問題。本發明通過機架、置物架、通槽、自動推料機構、自動熱壓機構和控制器等組件的合理配合設置，實現自動化進料、自動化熱壓炭化處理、自動化出料等動作，有效解決目前鉛筆板炭化處理設備存在的高汙染、高耗費、低成品率和手工操作難以規模化生產等諸多問題。生產加工時，人們只需直接控制操作控制器即可進行，簡單方便，而且整機成本遠低於現有設備成本，可大大節約企業成本。本發明成本低，熱壓炭化處理效果好，自動化程度高，使用壽命長，值得推廣。
圖I為本發明的立體結構示意 圖2為本發明局部剖視時的結構示意 圖3為本發明俯視時的結構示意 圖4為本發明控制器的結構示意 圖5為圖2中A部分放大後的結構示意圖。附圖標記說明機架1，置物架2，側板3，通槽4，自動推料機構5，自動熱壓機構6，移動推料板7，控制器8，推料活塞缸9，上熱壓板10，下熱壓板11，壓板活塞缸12，滑軌13，滑座14，行程開關15，溫度傳感器16，壓板座17，隔熱絕緣層18，擋杆19，溫控器20，活塞缸控制器21，控制主板22，電源開關23，溫度顯示器24，速率顯示器25，靠模26，鉛筆板27。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步說明
參照附圖本實施例中的這種楊木鉛筆板的改性生產方法，依次包括如下步驟，(a)選材選取8年 15年樹齡的國產楊木；
(b)切板切板時，板材加厚至現有標準板厚度的115%；
(c)軟化將鉛筆板加入硫化罐，罐內溫度控在175°C 185°C、壓力控制IMPa
I.2MPa、軟化處理時間控制在5小時 6小時；
(d)熱壓炭化處理將軟化後的鉛筆板疊放整齊，通過自動推料機構將鉛筆板自動推送至自動熱壓機構下方，自動推料機構復位，自動熱壓機構對鉛筆板實施260°C的熱壓炭化處理，熱壓處理後自動熱壓機構復位，自動推料機構進行再次送料；所述熱壓炭化處理包括4次熱壓處理，熱壓時間依次為15秒、20秒、30秒、120秒；
(e)上蠟完成第4次熱壓處理後60秒內噴灑乳化石蠟，收料。一種用於上述方法的楊木鉛筆板改性裝置，包括機架1，所述機架I上設有置物架2，置物架2前後對稱的側板3底端均開有通槽4，置物架2後側設有自動推料機構5，前側設有自動熱壓機構6，自動推料機構5上設有與通槽4滑動插接配合的移動推料板7，機架I上還設有控制器8，自動推料機構5、自動熱壓機構6分別通過控制器8連接控制；
自動推料機構5包括固定於機架I上的推料活塞缸9，移動推料板7固定於推料活塞缸9的活塞杆上，機架I上還有設滑軌13，移動推料板7上固定有滑座14，該滑座14滑動設置於滑軌13上，滑軌13前端的機架I上設有與控制器8連接的行程開關15，滑座14與行程開關15觸動配合；
自動熱壓機構6包括上熱壓板10、下熱壓板11，機架I上方固定有壓板活塞缸12，上熱壓板10固定於壓板活塞缸12的活塞杆下，下熱壓板11固定於機架I上並與置物架2前側的通槽4連接配合；上熱壓板10、下熱壓板11均為電加熱板，下熱壓板11上設有與控制器8連通的溫度傳感器16 ;壓板活塞缸12的活塞杆下端固定有壓板座17，上熱壓板10固定於該壓板座17下方，上熱壓板10與壓板座17之間設有隔熱絕緣層18 ;下熱壓板11與機架I之間設有隔熱絕緣層18 ;上熱壓板10與下熱壓板I之間設有靠模26。上熱壓板10上方的機架I上固定有一組擋杆19，該組擋杆19與壓板座10阻擋配合設置。上熱壓板10上方的機架I上至少固定有兩個壓板活塞缸12。控制器8包括相互連接的溫控器20、活塞缸控制器21、控制主板22、電源開關23，溫控器20上連接有溫度顯示器24，活塞缸控制器21上連接有速率顯示器25。本發明中的選材時選取8年、10年或15年樹齡的國產楊木；切板時，板材加厚至現有標準板厚度的115%，以保證木材的旋向收縮率；將鉛筆板加入硫化罐，罐內溫度控在175°C、180°C或185°C、壓力控制IMPaU. IMPa或I. 2MPa、軟化處理時間控制在5小時、5. 5小時或6小時；將軟化後的鉛筆板疊放整齊，通過自動推料機構將鉛筆板自動推送至自動熱壓機構下方，自動推料機構復位，自動熱壓機構對鉛筆板實施260°C的熱壓炭化處理，熱壓處理後自動熱壓機構復位，自動推料機構進行再次送料；所述熱壓炭化處理包括4次熱壓處理，熱壓時間依次為15秒、20秒、30秒、120秒；完成第4次熱壓處理後60秒內噴灑乳化石蠟，收料。本發明使用時，將待熱壓炭化處理的鉛筆板27疊放在置物架2內，合上控制器8上的電源開關23，啟動整機，調節控制器8上的溫控器20適當調整上熱壓板10、下熱壓板11的實時溫度，預設熱壓時間。推料活塞缸9的活塞杆推動移動推料板7向前移動，移動推料板7插入通槽4，推動鉛筆板27使鉛筆板27從置物架2前側側板3底端的通槽4推出直至下熱壓板11上方，這時，固定於移動推料板7上的滑座14移動至頂並觸動機架I上的行程開關15，使控制器8給自動推料機構5傳遞復位信號，同時還給自動熱壓機構6傳遞壓合信號，自動熱壓機構6中壓板活塞缸12的活塞杆推動壓板10座使上熱壓板10下壓，對下熱壓板11上的鉛筆板27實施熱壓炭化處理。當熱壓炭化時間達到預設的熱壓時間時，控制器8給自動熱壓機構6傳遞復位信號，同時自動推料機構5傳遞送料信號，進行第二次推送鉛筆板27。在第二次推送過程中，在後的鉛筆板27將在前已熱壓炭化處理過的鉛筆板27頂出被收集，送至下一道工序。本發明操作過程中可根據生產需要調節控制活塞缸控制器21和溫控器20，操作簡單方便，適用於各種材質板熱壓炭化處理，特別對於楊木鉛筆板的熱壓炭化處理效果顯著。使用本發明時可多機由同一人操作，大大減少勞動力，而且整體成本極低，運行穩定，可靠，成品率高，能耗少，值得推廣。 雖然本發明已通過參考優選的實施例進行了描述，但是，本專業普通技術人員應當了解，在權利要求書的範圍內，可作形式和細節上的各種各樣變化。
權利要求
1.ー種楊木鉛筆板的改性生產方法，其特徵是依次包括如下步驟， Ca)選材選取8年 15年樹齡的國產楊木； (b)切板切板時，板材加厚至現有標準板厚度的115%； (c)軟化將鉛筆板加入硫化罐，罐內溫度控在175°C 185°C、壓カ控制IMPa I.2MPa、軟化處理時間控制在5小時 6小時； (d)熱壓炭化處理將軟化後的鉛筆板疊放整齊，通過自動推料機構將鉛筆板自動推送至自動熱壓機構下方，自動推料機構復位，自動熱壓機構對鉛筆板實施260°C的熱壓炭化處理，熱壓處理後自動熱壓機構復位，自動推料機構進行再次送料；所述熱壓炭化處理包括4次熱壓處理，熱壓時間依次為15秒、20秒、30秒、120秒； (e)上臘在完成弟4次熱壓處通後60秒內嗔灑乳化石臘，收料。
2.ー種用於權利要求I方法的楊木鉛筆板改性裝置，其特徵是包括機架(1)，所述機架(I)上設有置物架(2)，所述置物架(2)前後対稱的側板(3)底端均開有通槽(4)，所述置物架(2 )後側設有自動推料機構(5 )，前側設有自動熱壓機構(6 )，所述自動推料機構(5 )上設有與通槽(4 )滑動插接配合的移動推料板(7 )，所述機架(I)上還設有控制器(8 )，所述自動推料機構(5)、自動熱壓機構(6)分別通過控制器(8)連接控制； 所述自動推料機構(5)包括固定於機架(I)上的推料活塞缸(9),所述移動推料板(7)固定於推料活塞缸(9)的活塞杆上，所述機架(I)上還有設滑軌(13)，所述移動推料板(7)上固定有滑座(14)，該滑座(14)滑動設置於滑軌(13)上，所述滑軌(13)前端的機架(I)上設有與控制器(8)連接的行程開關(15)，所述滑座(14)與行程開關(15)觸動配合； 所述自動熱壓機構(6)包括上熱壓板(10)、下熱壓板(11)，所述機架(I)上方固定有壓板活塞缸(12)，所述上熱壓板(10)固定於壓板活塞缸(12)的活塞杆下，所述下熱壓板(11)固定於機架(I)上並與置物架(2)前側的通槽(4)連接配合；上熱壓板(10)、下熱壓板(11)均為電加熱板，所述下熱壓板(11)上設有與控制器(8)連通的溫度傳感器(16);所述壓板活塞缸(12)的活塞杆下端固定有壓板座(17)，所述上熱壓板(10)固定於該壓板座(17)下方，所述上熱壓板(10)與壓板座(17)之間設有隔熱絕緣層(18);所述下熱壓板(11)與機架(I)之間設有隔熱絕緣層(18);所述上熱壓板(10)與下熱壓板(I)之間設有靠模(26)。
3.根據權利要求2所述的楊木鉛筆板炭化裝置，其特徵是所述上熱壓板(10)上方的機架(I)上固定有一組擋杆(19)，該組擋杆(19)與壓板座(10)阻擋配合設置。
4.根據權利要求2所述的楊木鉛筆炭化裝置，其特徵是所述上熱壓板(10)上方的機架(I)上至少固定有兩個壓板活塞缸(12)。
5.根據權利要求2所述的楊木鉛筆炭化裝置，其特徵是所述控制器(8)包括相互連接的溫控器(20)、活塞缸控制器(21)、控制主板(22)、電源開關(23)，所述溫控器(20)上連接有溫度顯示器(24)，所述活塞缸控制器(21)上連接有速率顯示器(25)。
全文摘要
一種楊木鉛筆板的改性生產方法及其設備，通過選材、切板、軟化、熱壓炭化處理和上蠟等工序進行鉛筆板改性處理，有效解決現有方法用於楊木鉛筆板生產不易乾燥、易翹曲變形，而且纖維粗、長，易造成筆桿不光和起毛現象等諸多問題；通過機架、置物架、通槽、自動推料機構、自動熱壓機構和控制器等組件的合理配合設置，實現自動化進料、自動化熱壓炭化處理、自動化出料等動作，有效解決目前鉛筆板炭化處理設備存在的高汙染、高耗費、低成品率和手工操作難以規模化生產等諸多問題。生產加工時，操控簡單方便，而且整機成本較低，可節約企業成本。本發明熱壓炭化處理效果好，自動化程度高，使用壽命長，值得推廣。
文檔編號B27M1/06GK102699970SQ20121015973
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月22日 優先權日2012年5月22日
發明者其他發明人請求不公開姓名, 周光軍 申請人:浙江慶元歐迪實業有限公司