一種高強度纖維板的製備方法及其鋪裝裝置與流程

2024-02-24 06:11:15

本發明涉及一種纖維板的製備方法與裝置，尤其涉及一種高強度纖維板的製備方法及其鋪裝裝置。

背景技術：

纖維板是一種以木質纖維或其他植物纖維為主要原料，經纖維製備，施加膠粘劑，纖維乾燥後鋪裝成型，再經熱壓後製成的一種人造板材。按容重分類，纖維板可分為高密度纖維板、中密度纖維板、低密度纖維板。由於纖維板材質均勻，廣泛應用於家具、地板、牆板、包裝盒、吊頂等的加工。纖維板的製造技術經過40多年的發展，生產工藝技術已進入極限，無法較大幅度提高纖維板板材的物理力學性能，特別是在低密度下的輕質纖維板的開發中，無法生產出密度小於500kg/m3的較高性能的板材來，產品主要表現為鬆軟、握釘力差，只能應用於木門的門芯、隔牆的芯材和吸音、隔音材料、吊頂等，不能作為家具板或承載板使用。即使是高密度纖維的生產，也同樣無法突破原有的技術指標。如果要突破原有的技術指標，只能更改生產所使用的膠種。而膠種的改變，纖維板生產行業也已經實施，如用三聚氰胺改性脲醛樹脂膠替代脲醛樹脂膠，用異氰酸酯膠黏劑代替三聚氰胺改性脲醛樹脂膠，以此提高板材的性能，但是較大幅度的提高了板材的生產成本，生產技術達到另一個瓶頸；而沒有從板材的結構上進行深入研究和改善板材物理力學性能指標。

木纖維單絲強度和普通鋼材近似，木材細胞的總體形成以後，其強度僅為普通鋼材的10％左右,這種由於結構上的缺陷導致強度的下降是驚人的。在人造板材中的定向結構刨花板製備中，許多學者研究超高強度微米長纖維定向高密度板的原料形成機理，把木材進行刨切成長材刨花，烘乾施膠後再對長材刨花進行定向鋪裝，熱壓成型，提高板材強度，例如申請號為201010231536.6，公開的定向鋪裝機及其定向鋪裝方法，通過加速輥的加速作用，可以對較長的木料纖維進行加工，使加工後得到的複合板材質量與短纖維製得的板材性能相當。通常纖維鋪裝機纖維鋪裝頭的纖維出口只有一個出口，直接鋪裝纖維毛板坯；在纖維板製備方法研究中，由於幹纖維表現出較高的絕緣性，每釐米的絕緣電阻常表現大於70mω，而且幹纖維經過打散輥的打散，分布均勻，無法象定向結構刨花板那樣，對烘乾後的木質纖維進行定向鋪裝，從而改善纖維板的物理力學性能指標。

另外為了提高纖維板的生產數量，提高纖維板製備的熱壓機熱壓效率，對纖維鋪裝好的幹纖維毛板坯預熱提出了許多方式，如噴蒸預熱，微波加熱，環境空氣加熱等方式，目前對芯層的直接加熱研究較少。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種高強度纖維板的製備方法及其鋪裝裝置，應用該方法及鋪裝裝置生產的低密度、中密度、高密度纖維板，在同等生產工藝條件下能提高板材的物理力學性能指標。

本發明所採用的技術方案是：

一種高強度纖維板的鋪裝裝置，包括進料輸送裝置和鋪裝成型裝置，所述鋪裝成型裝置包括纖維定向鋪裝預熱裝置與板坯運輸裝置，所述纖維定向鋪裝預熱裝置設在進料輸送裝置的纖維出口與板坯運輸裝置之間。

所述纖維定向鋪裝預熱裝置包括多個陽極板和陰極板以及兩側的加熱部件(加熱部件的加熱介質可以是電、熱油、熱水或蒸汽介質的一種)，所述陽極板和所述陰極板相鄰縱向排列且互有間距。所述加熱部件與臨近的電極板絕緣連接。

所述陽極板分為五個部分，由上至下分別是加熱層、絕緣層、正電荷層、絕緣層、加熱層，所述陰極板由上至下分別是加熱層、負電荷層、加熱層。

優選地，所述陽極板和陰極板的總數量為2-6個。

所述加熱部件、加熱層溫度控制在40℃—75℃。

所述板坯運輸裝置在上層鋪裝運輸皮帶下方設有一加熱板。所述加熱板溫度控制在40℃—75℃。

所述陽極板和陰極板的長度為2900mm，高500mm-1000mm，間距100mm-150mm。

對所述陽極板和陰極板施以高壓直流電，電壓30kv-120kv。

所有鋪裝的幹纖維繞過或進入纖維定向鋪裝預熱的裝置，都獲得短時間的預熱，預熱到30℃-60℃的幹纖維，提高了幹纖維初始溫度，提高熱壓效率。

進入纖維定向鋪裝預熱裝置的幹纖維通過高壓電場進行電離的過程中，使幹纖維荷電，並在電場力的作用下，使部分幹纖維水平垂直於陽極板集膚在陽極表面，這部分垂直幹纖維在鋪裝原料的不斷進入下，不斷吸附在陽極上，同時在重力和不斷落下的幹纖維的下壓下與其它普通均勻幹纖維一起掉落在鋪裝運輸皮帶上。

所述進料輸送裝置包括進料口下方的鋪裝耙、打散輥、出料皮帶運輸機。所述鋪裝耙包括橫向排列的兩個滾動鏈條，以及隨兩個滾動鏈條移動的多個連接棍。

所述打散輥設在所述鋪裝耙與所述鋪裝成型裝置之間。

所述出料皮帶運輸機設在鋪裝耙的正下方。

在所述纖維定向鋪裝預熱裝置外端壁上設有1-2臺振動電機，所述纖維定向鋪裝預熱裝置的底座用位於板坯運輸裝置兩側的彈簧支架固定。

一種高強度纖維板的製備方法，具體步驟包括木材削片、纖維製備、纖維施膠、纖維鋪裝、預壓、熱壓、毛板處理。所述纖維鋪裝利用所述的高強度纖維板的鋪裝裝置進行。

所述的纖維鋪裝步驟中，在纖維鋪裝機(鋪裝成型裝置)纖維鋪裝頭(進料輸送裝置)的纖維出口下有一帶纖維定向鋪裝預熱的裝置，把纖維分成三個部分纖維，右邊出口的纖維為常規鋪裝的下表面鋪裝纖維，中間口的纖維為部分纖維定向鋪裝纖維，即纖維層中有一部分層是生產線水平方向的定向鋪裝層和常規鋪裝的混合體層，在左邊出口的纖維是常規鋪裝的上表面鋪裝纖維，纖維鋪裝情況如圖5所示。

所述纖維施膠步驟中，纖維和膠粘劑的重量配比為10︰(1.2～2)。

所述膠粘劑為三聚氰胺改性脲醛樹脂膠粘劑或異氰酸酯膠黏劑。

所述三聚氰胺改性脲醛樹脂膠粘劑中甲醛與尿素的摩爾比為1.2︰1，三聚氰胺佔膠料比重2-6％。

所述熱壓步驟中工藝參數為：熱壓溫度為170～250℃，熱壓機的閉合時間為3～8秒，熱壓時間為60～150秒，熱壓壓力為0～3.2mpa，熱壓係數為6～15秒/毫米。

本發明還提供了由所述生產工藝製成的高強度纖維板。所述高強度纖維板可作為裝飾板、強化地板等的基材。

本發明的有益效果是：

1、本發明提供一種高強度纖維板的製備方法與鋪裝裝置，應用該方法和裝置生產的低密度、中密度、高密度纖維板，在同等生產工藝條件下能提高其板材的物理力學性能指標5-10％，即使是450～540公斤/立方米低密度下的輕質纖維板也可達到中密度纖維板國家標準(gb/t11718-2009)中乾燥狀態下使用的家具型中密度纖維板的性能要求指標。

2、本發明通過改進纖維板的生產工藝，熱壓時間縮短，能減少能源的消耗，降低生產成本，生產效率提高5％至10％；所製備的板材可作為家具板或承載板使用，也可做為展覽會用臨時展板、隔牆板等非家具用板使用。

附圖說明

下面參照附圖結合實施例對本發明作進一步的說明。

圖1為本發明的鋪裝成型裝置剖面圖。

圖2為本發明的鋪裝裝置剖面圖。

圖3為帶振動電機的鋪裝成型裝置側視圖。

圖4為鋪裝耙俯視圖。

圖5為纖維鋪裝結構。

圖中標號為：1、纖維定向鋪裝預熱裝置，11、陽極板，111、加熱層，112、絕緣層，113、正電荷層，12、陰極板，121、加熱層，122、負電荷層，13、加熱部件，2、板坯運輸裝置，21、鋪裝運輸皮帶，22、加熱板，3、鋪裝耙，31、滾動鏈條，32、連接棍，4、打散輥，5、出料皮帶運輸機，6、振動電機，7、彈簧支架，8、普通纖維層，9、定向纖維層。

具體實施方式

下面參照附圖1-5結合以下實施例對本發明作進一步的說明。

實施例1

一種帶高強度纖維板的鋪裝裝置，包括進料輸送裝置和鋪裝成型裝置，所述鋪裝成型裝置包括纖維定向鋪裝預熱裝置1與板坯運輸裝置2，所述纖維定向鋪裝預熱裝置1設在板坯運輸裝置2上方。

所述纖維定向鋪裝預熱裝置1有1個陽極板11和1個陰極板12以及連接在外圍的兩個加熱部件13，所述陽極板11和所述陰極板12相鄰縱向排列且互有間距，所述陽極板11分為五個部分，由上至下分別是加熱層111、絕緣層(套絕緣膠)112、正電荷層113、絕緣層(套絕緣膠)112、加熱層111，所述陰極板12由上至下分別是加熱層121、負電荷層122、加熱層121。所述加熱層111、加熱層121、兩個加熱部件13的溫度控制在40℃。

所述陽極板11和所述陰極板12的長度為2900mm，高500mm，間距150mm，高壓直流電電壓30kv。

一種高強度纖維板的製備方法，包括木材削片、纖維製備、纖維施膠、鋪裝、預壓、熱壓、毛板處理步驟，所述的纖維鋪裝步驟中，纖維鋪裝機纖維鋪裝頭的纖維出口下有一纖維定向鋪裝預熱的裝置，把纖維分成三個部分纖維，右邊出口的纖維為常規鋪裝的下表面鋪裝纖維，中間口的纖維為部分纖維定向鋪裝纖維，即纖維層中有一部分層是生產線長度方向的定向鋪裝層和常規鋪裝的混合體層，在左邊出口的纖維是常規鋪裝的上表面鋪裝纖維。

所有鋪裝的幹纖維繞過或進入纖維定向鋪裝預熱的裝置，都獲得短時間的預熱，預熱到30℃的幹纖維，提高了幹纖維初始溫度，為熱壓效率提高贏得時間。進入纖維定向鋪裝與預熱裝置的幹纖維通過高壓電場進行電離的過程中，使幹纖維荷電，並在電場力的作用下，使部分幹纖維水平垂直於陽極集膚在陽極表面上，這部分垂直幹纖維在鋪裝原料的不斷進入下，不斷吸附在陽極上，同時在重力和不斷落下的幹纖維的下壓下與其它普通均勻幹纖維一起掉落在鋪裝運輸皮帶上。

所述纖維施膠步驟中，纖維和膠粘劑的重量比為10︰1.2，所述膠粘劑為三聚氰胺改性脲醛樹脂膠粘劑，所述三聚氰胺改性脲醛樹脂膠粘劑中甲醛與尿素的摩爾比為1.2︰1，三聚氰胺佔膠料比重3％。

所述熱壓步驟中工藝參數為：熱壓溫度為170～230℃，熱壓機的閉合時間為3秒，熱壓時間為70秒，熱壓壓力為0～2.8mpa，熱壓係數為8.5秒/毫米。

經檢測，本實施例所製備的9mm低密度纖維板的密度為540公斤/立方米，其性能指標可達到中密度纖維板國家標準(gb/t11718-2009)中乾燥狀態下使用的家具型中密度纖維板的性能要求指標，其性能指標檢測值如表1所示。

表1實施例1性能指標

實施例2

一種帶高強度纖維板的鋪裝裝置，包括進料輸送裝置和鋪裝成型裝置，所述鋪裝成型裝置包括纖維定向鋪裝預熱裝置1與板坯運輸裝置2，所述纖維定向鋪裝預熱裝置1設在板坯運輸裝置2上方。

所述纖維定向鋪裝預熱裝置1有2個陽極板11和1個陰極板12以及與兩側電極板絕緣連接的兩個加熱部件13，所述陽極板11和所述陰極板12相鄰縱向排列且互有間距，所述陽極板11分為五個部分，由上至下分別是加熱層111、絕緣層112、正電荷層113、絕緣層112、加熱層111，所述陰極板12由上至下分別是加熱層121、負電荷層122、加熱層121。所述加熱層111、加熱層121、兩個加熱部件13的溫度控制在57.5℃。

所述板坯運輸裝置2在鋪裝運輸皮帶21下方設有一加熱板22。所述加熱板22溫度控制在57.5℃。

所述陽極板11和所述陰極板12的長度為2900mm，高750mm，間距125mm，高壓直流電電壓75kv。

所述進料輸送裝置包括進料口下方的鋪裝耙3、打散輥4、出料皮帶運輸機5。所述鋪裝耙3包括橫向排列的兩個滾動鏈條31以及隨兩個滾動鏈條移動的多個連接棍32。鋪裝耙3使入口堆積的幹纖維相對均勻地落在出料皮帶運輸機5上。

所述打散輥4設在所述鋪裝耙3與所述鋪裝成型裝置之間。

所述出料皮帶運輸機5設在鋪裝耙3的正下方。

一種高強度纖維板的製備方法，包括木材削片、纖維製備、纖維施膠、鋪裝、預壓、熱壓、毛板處理步驟，所述的纖維鋪裝步驟中，纖維鋪裝機纖維鋪裝頭的纖維出口下有一帶纖維定向鋪裝與預熱的裝置，把纖維分成三個部分纖維，右邊出口的纖維為常規鋪裝的下表面鋪裝纖維，中間口的纖維為部分纖維定向鋪裝纖維，即纖維層中有一部分層是生產線長度方向的定向鋪裝層和常規鋪裝的混合體層，在左邊出口的纖維是常規鋪裝的上表面鋪裝纖維。

所有鋪裝的幹纖維繞過或進入纖維定向鋪裝預熱的裝置，都獲得短時間的預熱，預熱到45℃的幹纖維，提高了幹纖維初始溫度，為熱壓效率提高贏得時間。

進入纖維定向鋪裝預熱裝置的幹纖維通過高壓電場進行電離的過程中，使幹纖維荷電，並在電場力的作用下，使部分幹纖維水平垂直於陽極集膚在陽極表面上，這部分垂直幹纖維在鋪裝原料的不斷進入下，不斷吸附在陽極上，同時在重力和不斷落下的幹纖維的下壓下與其它普通均勻幹纖維一起掉落在鋪裝運輸皮帶上。

所述纖維施膠步驟中，纖維和膠粘劑的重量份比為10︰1.6，所述膠粘劑為三聚氰胺改性脲醛樹脂膠粘劑，所述三聚氰胺改性脲醛樹脂膠粘劑中甲醛與尿素的摩爾比為1.2︰1，三聚氰胺佔膠料比重4.5％。

所述熱壓步驟中工藝參數為：熱壓溫度為180～245℃，熱壓機的閉合時間為4秒，熱壓時間為140秒，熱壓壓力為0～3.0mpa，熱壓係數為10.6秒/毫米。

經檢測，本實施例所製備的15mm低密度纖維板的密度為495公斤/立方米，其性能指標可達到中密度纖維板國家標準(gb/t11718-2009)中乾燥狀態下使用的家具型中密度纖維板的性能要求指標，其性能指標檢測值如表2所示。

表2實施例2性能指標

實施例3

如圖1-4所示，一種帶高強度纖維板的鋪裝裝置，包括進料輸送裝置和鋪裝成型裝置，所述鋪裝成型裝置包括纖維定向鋪裝預熱裝置1與板坯運輸裝置2，所述纖維定向鋪裝預熱裝置1設在板坯運輸裝置2上方。

所述纖維定向鋪裝預熱裝置1有2個陽極板11和1個陰極板12以及連接在外圍的兩個加熱部件13，所述陽極板11和所述陰極板12相鄰縱向排列且互有間距，所述陽極板11分為五個部分，由上至下分別是加熱層111、絕緣層112、正電荷層113、絕緣層112、加熱層111，所述陰極板12由上至下分別是加熱層121、負電荷層122、加熱層121。所述加熱層111、加熱層121、兩個加熱部件13的溫度控制在75℃。

所述板坯運輸裝置2在鋪裝運輸皮帶21下方設有一加熱板22。所述加熱板22溫度控制在75℃。

所述陽極板11和所述陰極板12的長度為2900mm，高1000mm，間距100mm，高壓直流電電壓120kv。

所述進料輸送裝置包括進料口下方的鋪裝耙3、打散輥4、出料皮帶運輸機5。所述鋪裝耙3包括橫向排列的兩個滾動鏈條31以及隨兩個滾動鏈條移動的多個連接棍32。鋪裝耙3使入口堆積的幹纖維相對均勻地落在出料皮帶運輸機5上。

所述打散輥4設在所述鋪裝耙3與所述鋪裝成型裝置之間。

所述出料皮帶運輸機5設在鋪裝耙3的正下方。

在所述纖維定向鋪裝預熱裝置1外端壁上配有1臺振動電機6，所述振動電機6的底座用位於板坯運輸裝置2兩側的彈簧支架7固定。通過振動電機6振動，加速定向纖維的掉落。

一種高強度纖維板的製備方法，包括木材削片、纖維製備、纖維施膠、鋪裝、預壓、熱壓、毛板處理步驟，所述的纖維鋪裝步驟中，纖維鋪裝機纖維鋪裝頭的纖維出口下有一纖維定向鋪裝預熱的裝置，把纖維分成三個部分纖維，右邊出口的纖維為常規鋪裝的下表面鋪裝纖維，中間口的纖維為部分纖維定向鋪裝纖維，即纖維層中有一部分層是生產線長度方向的定向鋪裝層和常規鋪裝的混合體層，在左邊出口的纖維是常規鋪裝的上表面鋪裝纖維，纖維鋪裝情況如圖5所示。

所有鋪裝的幹纖維繞過或進入纖維定向鋪裝預熱的裝置，都獲得短時間的預熱，預熱到60℃的幹纖維，提高了幹纖維初始溫度，為熱壓效率提高贏得時間。進入纖維定向鋪裝預熱裝置的幹纖維通過高壓電場進行電離的過程中，使幹纖維荷電，並在電場力的作用下，使部分幹纖維水平垂直於陽極集膚在陽極表面上，這部分垂直幹纖維在鋪裝原料的不斷進入下，不斷吸附在陽極上，同時在重力和不斷落下的幹纖維的下壓下與其它普通均勻幹纖維一起掉落在鋪裝運輸皮帶上。

所述纖維施膠步驟中，纖維和膠粘劑的重量份比為10︰2，所述膠粘劑為三聚氰胺改性脲醛樹脂膠粘劑，所述三聚氰胺改性脲醛樹脂膠粘劑中甲醛與尿素的摩爾比為1.2︰1，三聚氰胺佔膠料比重6％。

所述熱壓步驟中工藝參數為：熱壓溫度為190～250℃，熱壓機的閉合時間為5秒，熱壓時間為150秒，熱壓壓力為0～3.2mpa，熱壓係數為11.5秒/毫米。

經檢測，本實施例所製備的18mm低密度纖維板的密度為450公斤/立方米，其性能指標可達到中密度纖維板國家標準(gb/t11718-2009)中乾燥狀態下使用的家具型中密度纖維板的性能要求指標，其性能指標檢測值如表3所示。

表3實施例3性能指標

雖然以上描述了本發明的具體實施方式，但是熟悉本技術領域的技術人員應當理解，我們所描述的具體的實施例只是說明性的，而不是用於對本發明的範圍的限定，熟悉本領域的技術人員在依照本發明的精神所作的等效的修飾以及變化，都應當涵蓋在本發明的權利要求所保護的範圍內。