|
本文将向读者介绍提升辛北尔康普公司ContiRoll连续压机性能的又一种方法－在进入压机之前对板坯进行预热。辛北尔康普系统在OSB-预热方面有着多年的成功经验，如今，他们将这一技术引入到MDF的生产当中。
向更大产量的MDF厂发展的趋势
目前的趋势正朝着更大产量的MDF、OSB，及刨花板生产厂发展。更大产量的工厂有助于带来更低的生产成本从而给制造商带来在人造板市场上的竞争优势。
在上世纪70年代初，一条刨花板生产线的日产量大约为1000 m3 。而如今，每条人造板生产线每天能制造2000 m3 的产品。对于MDF的生产来说，使用ContiRoll? 连续平压式生产线完成最长为55米的生产已经不再是个别案例。 （图片） 提升产量的途径
热压机采用热量及压力将木质板坯压制成为最终的人造板产品。每台热压生产线的产量基于在给定时间内传递给板坯的能量以及板坯对热量的特定需求。
从压机传递给板坯的特定热流，只能经过大量的努力采用先进的技术得到提高。
事实上，如果板坯以更高的温度进入热压机，那么板坯对热量的特定需求就发生了显著的降低，这将提供一种有效的方法来提高产量。人们为了使板坯进入压机之前温度得到升高，也进行了许多尝试。
板坯的温度越高，那么在进入压机后就需要越少的时间来使胶水固化，从而带来更高的生产速度。固化因素由对每毫米厚度板材的压制时间来决定，这在热压机中使胶水进行固化是必需的。（图片） 除了采用许多方法尝试增加板坯的温度外，还有一些方法的目的在于缩短固化时间，从而增加产量。综合来看，所有这些方法都能够被划分进以下这三类当中：
◆ 加速压机中胶水的固化时间
这一类中包括所有能够加速胶粘剂固化的方法，例如，通过使用不同的固化介质或更为敏感的胶水。
◆ 加强压制过程中的热流
第二类中包括了帮助增强穿过板坯热流的所有方法，能依次提升板坯的热量。此类方法包括了影响热模板的温度、从热模板到钢带的热传导、板坯内的潮湿物质、以及向板坯表层喷洒水。向板坯加入潮湿的热蒸汽，正如在后两种方法中所描述的那样，将带来大量的蒸汽产生，喷向板的表面，依次增加向板内部的热传导（也被称为蒸汽震动）。
◆ 在板坯进入压机之前增加其温度
最后这一类别包括了所有旨在使板坯进入压机之前增加其温度的方法。举例来说，干燥设备和板坯成型机之间运输通道的隔热性能得到提升，降低了纤维和刨花中的热量损失。对于MDF生产来说，一种通过增加纤维在被运输到纤维仓过程中蒸汽的方法被用于提升筛子中的纤维温度。但是，最好的降低固化因素（加快固化时间）的方法能通过预热被实现。在预热过程中，板坯在进入压机之前被加热到现有技术可能达到的最高温度。（图片） 热压之前的预热
在板坯进入热压机之前预热板坯能通过两种不同的方式完成。一种工艺使用电磁波如HF（高频）或微波，另一种工艺通过气态混合物对板坯预热。
◆ 通过使用电磁波的方式进行预热
通过使用电磁波进行预热有一种优点但是存在两种显著的缺点。 优点是这种工艺能被用于加热几乎每种木质板坯（刨花板，OSB，MDF，LVL等等）。其缺点之一是需要耗费昂贵的电能。另外一个问题是胶水和水相对木头而言能吸收更多电磁场的能量。这有可能带来板坯的不均匀受热。而局部过热会则带来对胶水的严重破坏。
◆ 通过气流的方式预热
使用气流的方式进行预热只能在气流能穿入或穿过木质板坯的时候才能进行。以这种方法，热空气，热蒸汽或一种热的蒸汽－空气混合物能够被用于作为热量的载体介质。
热空气在穿过较冷的板坯时会释放热量，从而加热板坯。如果蒸汽被使用作为热量的载体介质，板坯只会被在木质刨花或纤维的冰冷表面冷凝后产生的蒸汽加热。在这一过程中，曾用于蒸发水的能量被释放出来。水蒸气冷凝的能量拥有的热量相比热空气来说要高许多倍，使得其能够非常快地加热板坯。
因为使用电磁波的预热方法具有一些缺点，因而它只是被用在蒸汽－空气混合物不能渗入板坯的情况下，比如在生产单板层积材(LVL) 或高质量专用产品 “Parallam”时采用。
使用气流的方式预热板坯在目前还不能得到广泛的应用。虽然空气广泛存在，但由于空气能携带的热量较少，因而其产生的低效率是其不被采用的主要原因。此外，热空气不能够被均匀地加热。从而，温度和湿度发生变化有可能导致严重的技术问题。
如果纯蒸汽能被用于预热木质板坯，板坯将能通过冷凝被加热到最高100℃。如果要使更大的零件或整个板坯能被加热，就需要足够量的蒸汽穿过板坯。在蒸汽开始作用于板坯处，一个冷凝锋沿着气流的方向穿过板坯，将板坯中的已被加热的部分从还未被加热的部分分出。如果板坯厚度中的大部分被加热，就需要更多的蒸汽作用于板坯，且被加热到100℃的板坯部分也会更大。（图片） ContiTherm方法的功能原理
用于木质板坯的ContiTherm方法是基于使用蒸汽冷凝进行预热的技术。
ContiTherm
这一方法的优势在于能够使用蒸汽和空气的混和物，从而避免了使板坯的温度超过期望的预热温度。期望的预热温度能通过调整混合物中的蒸汽量而被精确地设置。
预热温度同蒸汽－空气混合物的凝露温度相同。当混合物被降至蒸汽开始冷凝的温度时，即为凝露温度。在这一温度空气变得湿润且相对湿度达到100%。如果蒸汽－空气混合物同温度低于混合物露点的表面相接触，则在表面上会发生冷凝。这一表面冷凝会随着表面达到同混合物露点相同的温度而很快结束。
在混和了蒸汽和空气之后，可生成只包含露点在 0℃和100℃之间的空气混合物。因为露点依赖于蒸汽－空气混合物中蒸汽的数量，板坯应达到的温度能通过露点控制的方式精确设置。如果预热温度/露点温度以这种方式被选择，那么将不会引起对胶水的任何破坏，混合物能被作用于板坯，直到其完全被加热到所期望的预热温度。
由于蒸汽冷凝，木质板坯的湿度随着温度每升高10℃增加大约0.7% 。这一湿度的增加在预热的过程中均匀遍布整个板坯，且是能够被计算出来的。因此，在任何时候都不会导致技术故障。
◆ 快速加热木质板坯至预热温度。
◆ 非常高的能量需要被用来汽化水份，且在冷凝过程中释放，使得水蒸气成为出色的热量及能量来源。对于预热木质板坯来说，仅需要少量的水蒸汽/蒸汽－空气混合物并在数秒钟内作用完毕。
◆ 通过系统化及均匀加热到达预热温度。（图片） 蒸汽－空气混合物中的蒸汽随着温度降到露点之下而开始冷凝。我们所看到的一个例子是在冰冷的窗户或镜子上发生冷凝时，其温度是低于周围空气露点的。
空气中含有越多的蒸汽，露点就越高，从而蒸汽冷凝温度也更高。通过控制蒸汽－空气混合物中蒸汽的数量，木质板坯通过蒸汽冷凝应到达的温度能被简单地设置。
◆ 在到达期望的预热温度之后，蒸汽就不再发生进一步的冷凝。因而对木质板坯的过度加热也就不可能。因为蒸汽－空气混合物的温度仅比露点的温度高一点点，且因为整个预热工艺仅需数秒，所以通过板坯的热空气也不会造成板坯的过热。
MDF生产中的ContiTherm原理
混合腔是ContiTherm 蒸汽－空气系统的主要组成部分。空气和精确量的蒸汽相混合，以达到露点的技术指标。预热温度控制是非常可靠的，允许在很长的时间内维持在稳定的露点。混合气体通过隔热的供应管道，从混合腔输送到ContiTherm预热器，然后在这里通过漏斗和蒸汽喷射板作用于板坯。
这一原理同OSB ContiTherm 的过程是相似的，在该领域它已经成功运营了许多年。
图1显示了一张MDF ContiTherm 预热系统的侧面示意图。预热器上方和下方的蒸汽面板各自带有循环筛带，可看到预热器的这两个部分各有1.5m长的截面示意图。
在OSB ContiTherm系统中，混和气体从板坯的中心向板坯的边缘流动。这一流向在MDF ContiTherm 中是不可能实现的，因为MDF板坯具有较高阻力。对于混和气体来说想要完全加热MDF的唯一方式就是从垂直方向通过板坯。
图2中显示了蒸汽－空气混合气流在ContiTherm预热器的截面图上如何从上至下垂直穿过MDF板坯。如果在混合气体穿过板坯时有压力损耗，将会导致板坯吹风管压力过大并损坏板坯边缘。为了避免吹风管压力过大，在现有的混合物吹风机旁还使用了抽风机。
ContiTherm的另一个系统化界面显示了蒸汽－空气混合气流穿过板坯时是以相反的方向，举例来说，从底部到顶部。从而，温度和湿度被保持在尽量低的程度，使MDF板能够保持其均匀的密度特性，即使在预热之后。
在对MDF板坯的预热时不可能像OSB预热，无法采用均匀气流对不同宽度的所有产品都进行自动预热。因此，MDF ContiTherm 预热器拥有内建的宽度调节装置，允许更正气流的吹入宽度，以及抽出宽度，可根据特别产品的宽度来确定。 （图片） 因为MDF板坯在ContiTherm内的预热过程中发生塑化，预热器的上面板的输出口相比输入口而言关得更紧。
在MDF ContiTherm预热过程中的蒸汽冷凝会在板上留下水渍。因此，在MDF ContiTherm过程中，蒸汽喷射板上热蒸汽管道的无缝运行相比OSB ContiTherm情况下来说要重要得多。
MDF ContiTherm使用的混合气体相对来说较为潮湿，以避免板坯表面在预热过程中过于干燥。
使用MDF ContiTherm系统时获得的经验
第一台MDF ContiTherm预热设备于2003年安装于土耳其，作为一台20.5米长MDF ContiRoll?压机的一部分。装备了ContiTherm预热器，使得在这台连续平压机上生产厚度高达60mm的中纤板成为了可能。在对ContiTherm的控制概念进行了优化之后，这种预热过程被用于所有的产品并成功地被运行了超过一年的时间。最近，另一家土耳其MDF生产厂也将一台带有ContiTherm预热器的55m长ContiRoll ?连续平压生产线投入运行。
对现有成型及压力线进行改装，停机时间保持在最小的一周左右的时间。相比之下，增加一台压机而使其产能获得类似的增长将需要长得多的停机时间。
ContiTherm预热器以及控制概念已经发展成熟到了一定程度，允许在仅几个小时操作之后，即实现所期望的产能增长。这一方式所需的基本启动时间仅有一周左右。压机程序的优化过程，需要在基本启动之后完成，这是为了能获得最大的产量，其重要性能够和对一台新的连续平压机的优化过程相提并论。
厚度范围在6-60mm之间的MDF板能够在ContiTherm 预热器上生产，其预热温度在50到 75℃之间。因为在更低的露点温度，混合物中的空气数量增加使得预热过程变得更低效。因此，不应该采用低于60℃预热温度。
为了弥补ContiTherm预热过程中吸入的湿度，纤维中的水份应该在预热之前通过快速烘干被减少。涂胶同样也应适应ContiTherm预热器的生产状况，特别是对于采用低速进给生产出来的厚板。
当使用足够高速进料且适用于更高预热温度的胶水时，在7 ℃的预热温度下只需要增加极少的胶水消耗。
我们从3台运行中的MDF ContiTherm预热器所获得的经验显示出，通过应用ContiTherm 系统将带来产量上的可观增长。结果显示,对于板材厚度在6mm以上的情况，通过将温度预热到60 ℃和75 ℃之间，平均每升高1 ℃可获得的产量增长为0.8％。在某些案例中，平均每升高1 ℃可获得1.2%的产量增长。从30 ℃到 70 ℃加热板坯所带来的结果相当于将产量增加30% 到50%。
MDFContiTherm预热器实现相当高的产量增长，完成了第一个MDF预热过程，通过使板坯其在进入压机之前被完全加热，利用了板坯的巨大潜能。
本文选自 Siempelkamp Maschinen- und Anlagenbau, Bulletin 2/2005
2/3/2008
|
