定向刨花板生產(chǎn)設備和工藝控制分析

莫 瀟，甘世存，張愉津，韋慧云，陸文吉

（廣西祥盛家居材料科技股份有限公司，廣西 寧明 532500）

與其他人造板材領域相比，定向刨花板生產(chǎn)加工領域的發(fā)展較慢。但隨著我國城市建設速度的加快、群眾生活水平的提高，定向刨花板的實際應用范圍得到有效擴增，各類附加價值得到顯著提高，發(fā)展前景較為廣闊。為進一步提升定向刨花板生產(chǎn)加工質(zhì)量，需要相關人員從生產(chǎn)設備及工藝控制兩方面進行分析、優(yōu)化，進而促進定向刨花板生產(chǎn)質(zhì)效的提高。

1 定向刨花板生產(chǎn)主要設備

板坯熱壓是生產(chǎn)定向刨花板的最后一道關鍵程序，該環(huán)節(jié)將直接決定板材的吸水厚度膨脹率、內(nèi)膠合強度、甲醛釋放量、彈性模量、靜曲強度等數(shù)值，由此就需要相關技術(shù)人員合理選擇熱壓設備。

1.1 單層及多層熱壓機

單層熱壓機具有上料、開合時間短的特點，主要用于對小工件進行貼面作業(yè)。需要注意的是，在進行雙貼面加工時，由于上料期間小工件下表面長時間接觸高溫板，將使得部分區(qū)域膠粘劑固化，出現(xiàn)離層、鼓包等問題。而多層熱壓機更適用于大體積、整板貼面作業(yè)，綜合雙面涂膠機使用將有效提高生產(chǎn)質(zhì)效。

1.2 連續(xù)平壓式熱壓機

連續(xù)平壓式熱機整體構(gòu)造與多層熱壓機不同，但在液壓缸及液壓板的選擇、使用方面具有一定的相似性。連續(xù)平壓式熱壓機在精度、自動化程度等方面具有突出優(yōu)勢，且零部件及機體使用壽命得到有效延長，單機生產(chǎn)成本降低，但產(chǎn)量提高了3 倍左右。從機體構(gòu)成來看，單層及多層熱壓機均采用熱壓板直接熱壓的作業(yè)方式，因此導熱效率較高。連續(xù)平壓式熱壓機需要將熱壓板熱量通過輥桿傳給鋼帶，再傳給板坯，導熱能力較差，因此需要選擇密度大、直徑小的輥桿提高連續(xù)平壓式熱壓機導熱效果，也應適當提高熱壓板溫度，確保滿足實際生產(chǎn)需要。無論選擇何種熱壓機，均應保證其熱壓板受熱均勻，熱壓板蒸汽進出口或板面溫度溫差小于5℃。另外，技術(shù)人員也可以通過觀察導熱油回油管及進油管溫差判斷熱壓板溫度均勻性，二者呈反相關關系[1]。

2 定向刨花板生產(chǎn)工藝流程

2.1 刨花制備及輸送

定向刨花板的原材料要求使用單一樹種，且剝皮后原木直徑應保證在8cm 以上，含水率在60%以上。大刨花制備一般需要配置兩工段及長材刨片兩條制備路線，兩工段生產(chǎn)路線實際上就是整合了削片+刨片的生產(chǎn)方式，主要可用于加工直徑較小的木材與預料處理。原料通過上料系統(tǒng)及削片機加工并制作成大木片，木材加工成長度為7cm 木片后，可依據(jù)不同需要靈活選擇地坑螺旋料倉或大型移動螺旋料倉將木片送至料倉進行存儲，利用鉆石輥分級篩去掉超大木片及廢料。隨后，大木片將送至大刨花環(huán)式刨片機設備中，生產(chǎn)出規(guī)格為長6cm～14cm、寬2cm～3cm、厚0.03cm～0.06cm的刨花。

長材刨片加工路線則是對直徑在12cm 以上的原木進行加工。在原木經(jīng)過剝皮處理后，進料系統(tǒng)可將原木壓緊、壓實并利用長材刨片機順著木材纖維生長方向進行加工，生產(chǎn)的刨花規(guī)格為長8cm～14cm、寬8cm～20cm，厚0.03cm～0.08cm。加工后的刨花需要利用膠帶輸送機進行輸送，避免刨花在氣流及葉片的作用下受力破碎，影響后續(xù)的鋪裝效果。長材刨片生產(chǎn)得到的廢料可直接利用皮帶傳輸至熱能中心進行統(tǒng)一焚燒，并將合規(guī)刨花送入后續(xù)的干燥系統(tǒng)中進行加工。

2.2 刨花干燥

定向刨花板材料干燥環(huán)節(jié)以結(jié)晶高溫煙氣為介質(zhì)，利用單通道式滾筒干燥機對濕刨花進行加工，刨花在滾筒內(nèi)可利用桶內(nèi)氣流進行螺旋狀懸浮式移動，此時刨花主要受到刨花間出現(xiàn)軟碰撞與氣流發(fā)生軟摩擦時產(chǎn)生的力，可極大保護刨花完整性。應注意，干燥后的刨花含水量需控制在2%左右。

2.3 刨花篩選

2.3.1 大刨花篩選

技術(shù)人員可利用落料箱收集大刨花，并送入配套的篩選設備，如滾筒分級篩或滾筒篩完成分級作業(yè)，并設計擋板控制產(chǎn)品表芯層刨花比例，分級篩下方可加裝切換閥對不同生產(chǎn)路線進行靈活切換，并對后續(xù)的表芯層刨花料倉進行合理控制。生產(chǎn)五層定向刨花板，需要將篩選得到的大刨花作為芯層，將次大刨花作為表層。篩選后的刨花可輸送至指定料倉進行存儲。由于不同板材的用料比例不同，因此需要按照干燥最大產(chǎn)能的60%設計輸送量。

2.3.2 細刨花篩選

利用旋風分離器收集細刨花，與利用矩形振動篩等設備得到的細刨花進行統(tǒng)一存儲。若是在旋風分離器中收集較多的樹皮，則需重新利用振動篩進行過濾，降低后續(xù)篩選壓力，避免樹皮對后續(xù)鋪裝生產(chǎn)造成影響。搜集得到的細刨花可利用供料螺旋送入振動篩中進行復篩，并將不合格的細料統(tǒng)一送至熱能中心進行焚燒。生產(chǎn)五層定向刨花板，需要將篩選合格的刨花送至風選機，除去其中的砂石、雜質(zhì)、厚度較大的刨花，并進行存儲，需要存儲一周以上、統(tǒng)一板材的細刨花材料，并劃定專門的區(qū)域及輸送設備進行刨花存儲，應按照干燥最大產(chǎn)能的20%設計輸送量。篩選后得到的大料可重新送入打磨機進行加工，并再次送入風送機中進行篩選[2]。

2.4 刨花施膠

大刨花在出倉后，需進行稱重，并送入拌膠機中進行施膠。為保證大刨花完整性，技術(shù)人員可利用中空滾筒拌膠機進行作業(yè)。干燥后的刨花經(jīng)稱重后，可直接從滾筒高處加入滾筒中，在抄板的帶動下使得刨花不斷抬高、落下，并向著低端出口移動，常用的膠粘劑為粉狀酚醛樹脂膠，具有極高的耐水性及耐久性，在刨花運用期間，膠粘劑可通過霧化的方式均勻噴涂在刨花表面，保證噴膠質(zhì)量。細刨花則需要在定量出倉后送入環(huán)式拌膠機進行拌膠作業(yè)，此時可選擇MDI作為膠粘劑，應保證施膠量在4%以下。施膠后的刨花即可進入后續(xù)的裝鋪環(huán)節(jié)。

2.5 鋪裝

板坯的定向裝鋪方式可分為有機械定向裝鋪及高壓靜電裝鋪兩類。其中機械定向裝鋪主要利用各類設備將碎料進行有序排列，可分為板式、圓盤、旋轉(zhuǎn)輥簡、定距鏈板、益面流料板、差動齒形插片等定向排列方式。靜電裝鋪則是利用木材自身特性使得碎料在靜電作用下自動進行定向排序，效果良好，可隨時改變定位方向，但需注意控制刨花的含水量在10%～12%內(nèi)。在生產(chǎn)定向刨花板時，需要利用多個鋪裝頭，其中芯層為大刨花，可利用橫向鋪裝的方式進行生產(chǎn)，次表層材料為次大刨花，可利用縱向鋪裝的方式進行生產(chǎn)，上下表層則可利用機械加氣流的方式對細刨花進行加工，保證板材表面平整性，同時在上下表層進行鋪裝之前應利用預壓機對板材進行預壓，防止表層細刨花與次大刨花相融合，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

2.6 熱壓

鋪裝好的板坯在進行齊邊、測重、預壓、金屬探測后需進入連續(xù)熱壓機進行加工，不合格的板材需直接送入廢料斗，篩選出可重復利用的刨花進行回收使用，含金屬的刨花則需要送入熱能中心進行焚燒。通過熱壓機可有效縮短板坯內(nèi)膠粘劑固化時間，保證材料密實性，使得板坯達到規(guī)定生產(chǎn)標準。主要加熱方式有高頻加熱、接觸加熱、綜合加熱、噴蒸加熱等。與一般刨花板相比，定向刨花板對于熱壓時間及溫度的要求較高，要求定向刨花板無裸露、不砂光。若是熱壓溫度過高，將影響板面顏色及強度，若是熱壓溫度較低，將影響其膠合強度。相關技術(shù)人員需控制好該環(huán)節(jié)的溫度等影響因素。

2.7 后期加工

由熱壓機加工得到的連續(xù)毛板帶，需要進行冷卻、齊邊、截斷、稱重、測厚、磨光、分級、修補等工序。不合規(guī)的板材直接剔出生產(chǎn)線，合格產(chǎn)品則進入冷卻翻板機、星形冷卻器或利用強制通風、自然通風等方式進行冷卻，隨后需使用縱橫聯(lián)合鋸邊機依據(jù)毛板規(guī)格切成所需尺寸，并利用寬帶式砂光機進行打磨，降低材料板厚度，保證板面光滑性，便于后續(xù)的裝飾、使用。之后，可將處理的板材進行分等、檢測，修補破損及鼓包處，再送入堆垛機堆垛、自動倉存儲，使得膠粘劑進行同化，即可得到成品[3]。

3 定向刨花板的關鍵生產(chǎn)工藝

3.1 板坯結(jié)構(gòu)

在定向刨花板制備工作中，刨花形態(tài)、含水量、膠粘劑類型、用膠量、噴膠均勻性、裝鋪定向率、板坯密度等均將直接影響定向刨花板的膠合強度、彈性模量、靜曲強度等特性。其中，定向刨花板的上下表層密度受到板坯密度因素的影響最大，其彈性模量及靜曲強度均會隨之發(fā)生較大改變，呈現(xiàn)正相關關系，而板材結(jié)合強度則與芯層密度有關，二者呈現(xiàn)反相關關系。技術(shù)人員需要從控制斷面密度的角度保證實際產(chǎn)品生產(chǎn)性能達到出廠標準。

3.2 熱壓工藝

板坯熱壓實際上就是實際對滿足生產(chǎn)要求的刨花進行干燥，保證其含水量在1.95%～2.05%之間，并分別對芯層及表層施加濃度為2%～8%及濃度為3%～12%的MUF 和PF 或PMDI 膠粘劑，保證裝鋪后板坯橫向密度偏差滿足實際生產(chǎn)需要，此時，芯層及表層的含水率分別為2%～8%及10%～18%，并完成后續(xù)的熱壓成型作業(yè)。在進行板坯熱壓工作中，熱壓板可將熱量均勻傳遞至板坯表面，使得刨花板表層水分在高溫條件下以水蒸氣的形式傳遞至芯層。

3.2.1 單層及多層熱壓機熱壓作業(yè)

單層及多層熱壓機均屬于間歇式熱壓機的一種，可滿足各階段定向刨花板素板熱壓成型工作需要，在極短的時間內(nèi)可將壓力從零提升至規(guī)定壓力值，并在加壓一定時間后將壓力逐漸降低至零，其實際產(chǎn)能與定向刨花板層數(shù)及熱壓機幅面掛鉤。

3.2.2 連續(xù)平壓式熱壓機熱壓作業(yè)

相較于單層及多層熱壓機熱壓作業(yè)，利用連續(xù)平壓式熱壓機進行作業(yè)需要依據(jù)不同的預壓階段設計不同的溫度及壓力值，保證其溫度、壓力、時間三要素均滿足預定的工作需要。以往的單層及多層熱壓機主要通過控制熱壓時間即可完成熱壓作業(yè)，但連續(xù)平壓式熱壓機需要以時間變化為參考，對熱壓因子及壓機速度進行改變。其中，壓機速度v 與時間t 的關系式為t=L/t，熱壓因子p 與壓機速度v 的關系式為p=L/（vδ），其中L（mm）為熱壓機有效加壓長度，v（mm/s）為壓機速度，δ（mm）為設定素板厚度，p（s/mm）為熱壓因子，t（s）為熱壓時間。若是將上述關系式中的熱壓機有效加壓長度L 視為特定常數(shù)，并在熱壓因子與壓機速度關系式中帶入v 與t 的關系，則可得到單層及多層熱壓機熱壓作業(yè)計算表達式[4]。

4 影響定向刨花板性能的主要因素

4.1 樹種

從樹種的角度進行分析，影響定向刨花板質(zhì)量的主要因素即為樹木中的纖維素。若是木材本身纖維素具有一定的柔韌性，則實際加工生產(chǎn)流程較為順暢，不會出現(xiàn)刨花破碎、板面破損等問題。若是原料本身纖維較粗，則在進行刨花處理期間極難達到使用要求。由此，盡量選擇品種單一、纖維良好的樹種作為定向刨花板的生產(chǎn)原料。

4.2 木材密度

從木材密度進行分析，密度越小，則其實際壓縮能力就越高。由此，在開展刨花生產(chǎn)作業(yè)期間，應盡量挑選低密度木材開展生產(chǎn)，保證作業(yè)順暢性。另外，低密度木材自身具有極高的可塑性，在刨花作業(yè)環(huán)節(jié)的接觸面較大，因此在粘膠環(huán)節(jié)，在壓縮比及用膠量相同的情況下，利用低密度木材生產(chǎn)出來的刨花力學性能更高。

4.3 膠粘劑和添加劑

在實際開展定向刨花板生產(chǎn)期間可選擇多種膠粘劑及添加劑，技術(shù)人員應首先考慮板材使用性能及材料自身特性，適當選擇合理的粘膠品種進行定量添加[5]。

5 結(jié)論

綜上所述，流程創(chuàng)新、技術(shù)進步、設備優(yōu)化將直接促進定向刨花板行業(yè)的蓬勃發(fā)展，相關企業(yè)需要時刻注意滿足社會發(fā)展需要，升級現(xiàn)有板材生產(chǎn)流水線，靈活選用單層、多層、連續(xù)平壓熱壓機等設備，提高對刨花制備及輸送、刨花干燥、刨花篩選、刨花施膠、鋪裝、熱壓、后期加工等環(huán)節(jié)的管理，保證不同生產(chǎn)線路的有序運營，滿足廣大消費者及市場需要，保障產(chǎn)品生產(chǎn)加工質(zhì)量，提高企業(yè)的經(jīng)濟及社會效益。