中密度纤维板组合施胶系统技术探讨

中密度纤维板组合施胶系统技术探讨

林新青

2020年底，我国纤维板总生产能力突破 5 100 万m3 ，短期内存在产能过剩风险，市场销售竞争异常激烈。如何提高产品质量，降低生产成本，以提高市场竞争力，成为生产厂家高度重视的问题，施胶工艺路线的合理选择就成为降低胶耗以降低生产成本的重要手段之一。
1 中密度纤维板生产施胶工艺
目前，国内外中密度纤维板生产的干燥后施胶工艺，因其胶斑问题无法避免已很少采用，普遍采用先施胶后干燥的管道施胶工艺。为了解决管道施胶工艺的施胶量较高问题，人们在管道施胶的施胶方式上进行了较多技术改进，如将传统的机械压力施胶改进为超雾化蒸喷自动施胶、高压雾化自动喷胶等，生产实践数据表明，其节省施胶量可达到4% ～12% 。为了节省更多地的施胶量，国内外许多人造板机械制造公司对施胶工艺进行了更深入的研究，德国迪芬巴赫公司研发推出了在纤维干燥前的管道施胶基础上增设一套可独立运行的干燥后施胶系统的组合施胶工艺，在国外的中密度纤维板生产线进行了生产应用，生产实践数据表明，其节省施胶量可达到25% ～50% 。从不同施胶工艺节省施胶量比较看，干燥前与干燥后组合施胶工艺能够大幅节省施胶量，在节约生产成本上更具竞争优势。
2 纤维干燥前与干燥后组合施胶系统
纤维干燥前与干燥后组合施胶系统是在目前普遍采用的干燥前管道施胶基础上增加了一套可独立运行的干燥后施胶系统，见图1所示，使生产线可根据生产工艺实际需要灵活选择施胶工艺。选择干燥前施胶或干燥后施胶和干燥后施胶为主干燥前施胶为辅的组合施胶，以达到大幅节省施胶量和生产差异化产品的目的。

图1 纤维干燥前与干燥后组合施胶工艺流程图

2.1 纤维干燥前与干燥后组合施胶系统技术原理
1）纤维干燥前施胶系统原理。纤维干燥前施胶采用的是管道施胶系统，胶黏剂通过施胶泵送入安装在热磨喷放管上的施胶管组，纤维借助热磨机内高压蒸汽快速喷出，纤维处于分散悬浮状态，施胶喷嘴以高于管道内汽压0.1～0.2 M Pa的压力喷出雾状胶液，从而使胶黏剂与纤维得到充分均匀地混合，胶黏剂与热磨后纤维经自然混合后一同喷入气流干燥机入口处，纤维与胶黏剂在干燥机内靠气流扰动进一步混合并干燥 。
2）纤维干燥后施胶系统原理。纤维干燥后施胶系统由纤维输送系统、施胶系统、热风低温干燥系统（包括热交换系统）、“保护纤维”系统、电控系统、灭火系统等组成。干燥后的纤维经由纤维输送系统输送，通过离心分离使纤维与空气分离，纤维流由分配器分配，分两路将纤维流均匀分布在2 m宽度上进入施胶机，施胶机高速旋转的针辊能有效地打散纤维团，使暴露的纤维
流的表面积显著增大，保证施胶的均匀性，雾化到粒径小于15μm的胶滴通过3组（每组28个喷嘴）施胶喷嘴组同时从上、左、右3个方向向纤维流均匀施胶，同时热空气从7个方向（顶部5个、左右各1个）进入施胶机（见图2），对施过胶的纤维进行干燥；“保护纤维”从施胶机最底部的“保护纤维”入口处进入，“保护纤维”包裹住施过胶的纤维流，一同进入特殊设计水平放置的气力滑板溜槽，在气力滑板溜槽底部形成托底纤维层，加上槽道独特的特氟伦涂层，可防止输送管道粘结，“保护纤维”包裹住施过胶的纤维流通过气力滑板溜槽后进入垂直设置的调节塔，调节塔底部的分选器将纤维流中的重物（纤维团、粗杆等）分离出来，纤维流在调节塔内得到烘干，调节塔出来的纤维经纤维分料器分成两部分，一部分纤维通过“保护纤维”旋风分离器系统返回施胶机作为“保护纤维”，另一部分纤维送往第二级干燥系统干燥到生产需要的含水率进到后续生产工序铺装成型，其流程如图2所示。

图2 纤维干燥后施胶系统工作原理图

3）纤维干燥前与干燥后组合施胶系统原理。如图1所示，组合施胶系统是由干燥前管道施胶系统与干燥后施胶系统两者组合的。纤维经过干燥前管道施胶系统先进行部分施胶，施过胶纤维经第一级干燥系统干燥后进入干燥后施胶系统进行第二次施胶，经两次施胶的纤维再进入第二级干燥系统干燥到生产需要的含水率后送到铺装成型工序。同时可根据生产工艺需要进行不同选择：（1）纤维经过干燥前管道施胶系统施胶，并通过两级干燥系统干燥后直接送到铺装成型工序，不经过干燥后施胶系统。（2）纤维干燥前不施胶，经第一级干燥后进入干燥后施胶系统进行施胶，施过胶纤维再进入第二级干燥系统干燥后送到铺装成型工序。

2.2 纤维干燥前与干燥后组合施胶系统技术优点
1）可根据生产工艺实际需要灵活选择施胶工艺，可采用不同配方的胶种，生产差异化产品。
2）组合施胶的干燥后施胶系统以纤维流的机械式流体均质化理论为基础，增大纤维比表面积，与传统拌胶机相比纤维流的比表面积增大7倍，使靠近施胶区域的纤维流能够始终保持在均匀的状况下得到更为高效的施胶分布，能够更有效节省施胶量，并防止胶斑。
3）组合施胶的干燥后施胶系统引入了“保护纤维”的概念，施过胶的干燥纤维一部分返回干燥后施胶系统，作为“保护纤维”包裹住施过胶的纤维流，解决了干燥后施胶系统生产运行过程中易产生的管道粘结问题。

4）组合施胶的干燥后施胶系统把胶雾化到粒径小于15μm的胶滴，1升胶滴总量的表面积可以达到400 m2 ，通过施胶喷嘴组均匀施胶，与干燥后拌胶的施胶方式相比胶与纤维混合的效果更好。
5）组合施胶系统拥有传统管道施胶的所有优点但又避免了传统管道施胶的缺点，同时可以有效消除干燥系统尾气中一般由干燥前施胶所产生的额外排放物。
6）在与传统施胶工艺相比，节省生产成本上更具竞争优势，见表1所示。

表1 不同施胶工艺节省生产成本对比

3 纤维干燥前与干燥后组合施胶系统在我国中密度纤维板生产线上的实际应用
福人集团有限责任公司独家引进的组合施胶系统在
生产线上进行了生产应用调试。
1）以9 mm E 0 板进行生产应用调试的步骤：首先，全部采用干燥前管道施胶系统进行施胶，施过胶纤维全部通过干燥后施胶系统，但其施胶量设定为零；第二步，将干燥前管道施胶量减少2% ，干燥后施胶系统投入使用，其施胶量设定为1% ；第三步，将干燥前管道施胶量减少4% ，干燥后施胶系统施胶量设定为2% ；第四步，将干燥前管道施胶量减少6% ，干燥后施胶系统施胶量设定为3% 。
2）纤维干燥前与干燥后组合施胶系统调试运行实验结果，见表2。
表2 组合施胶系统调试运行试验结果

通过上述3种施胶组合比例进行的生产应用调试，从相关质量指标检测结果来看，加入干燥后施胶系统生产出的产品板面质量与全部采用干燥前管道施胶生产的产品板面质量一致，无胶斑，但干燥后施胶系统施胶量只能达到2% ，施胶量达到3% 时生产过程会产生大量的纤维球，使生产应用调试无法进行，目前能达到的节省施胶量为16% ，未能达到设备供应商承诺的节省施胶量25%目标。
4 纤维干燥前与干燥后组合施胶系统生产应用存在问题分析及解决办法
4.1 存在问题
当干燥后施胶系统施胶量设定增加到3% 时，生产应用调试过程中会产生大量纤维球，造成二级干燥后的分选机堵塞，生产应用调试无法进行。
4.2 问题原因分析
1）进入干燥后施胶系统的纤维含水率偏低，根据美国华盛顿铁工厂提供的生产线的生产经验，干燥后的纤维含水率越低，出现的纤维球越多。
2）施胶因素影响：一是施胶喷嘴雾化不够好，胶粒过大造成施胶不均匀；二是进入施胶机的纤维分布不均匀造成部分纤维施胶量过大。
3）纤维干燥的含水率波动大，超过±0.5% ，使进入施胶机的热空气温度值与纤维含水率不匹配。
4.3 问题解决办法
1）减少施胶过程纤维球的产生。（1）通过改进进入施胶机的进料管结构解决纤维分布不均匀问题；（2）使用水溶性好的胶黏剂并通过增加胶液研磨泵改善施胶喷嘴雾化效果，实现纤维流的均匀施胶；（3）控制好进入干燥后施胶系统的纤维含水率，同时设定匹配的进入施胶机的热空气温度，使纤维流不易产生纤维球。
2）在减少纤维球产生的同时，调整好调节塔分选和二级干燥后分选机的分选比例，使两台设备的分选功能得到充分发挥。
5 纤维干燥前与干燥后组合施胶系统后续应用的建议
在干燥前管道施胶系统基础上增加一套干燥后施胶系统的组合施胶工艺与传统施胶工艺相比具有很多优点，并在国外的多条生产线上进行了实际应用，节省施胶量可以达到30% 以上，但增加干燥后施胶系统一次性设备投资大（大于2 000万元），设备运行费用较高（总装机容量大于1 400 kW ），如果不能提高干燥后施胶量，使节省施胶量达到25% 以上，增加一套干燥后施胶系统经济意义不大。从干燥前与干燥后组合施胶系统国内生产实际应用来看，该组合施胶系统生产过程控制要求高，从目前掌握的技术全部采用干燥后施胶系统有难度，采用逐步降低干燥前管道施胶量，逐步提高干燥后施胶量大于3% 的组合施胶方式，节省更多施胶量的目的是可以实现的，建议进一步做好以下几点：
1）进入干燥后施胶系统前纤维含水率控制波动范围要小，不能超过±0.5% ；
2）进入干燥后施胶系统热空气温度控制能随纤维含水率波动快速进行调整；
3）用于防止管道粘结的“保护纤维”与生产纤维的分配比例要能随生产产量变化自动调整；
4）在干燥后施胶的胶黏剂选择上应与管道施胶有所不同，胶黏剂水溶性要好。
随着人造板生产装备水平不断提高，生产工艺水平不断完善，智能自动化水平快速发展，干燥前与干燥后组合施胶系统应能得到更加广泛的应用。