CN1056560C - 热压集合体成形方法 - Google Patents
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Abstract
由单板、通过滚压使纤维张开的片状体、细碎地撕裂单板而成的条状体、刨花状或丝状体等的集合所构成的坯件插入热压设备的上下热压板之间。在插入坯件之前或之后，将一个确定坯件加工厚度的隔套设置在坯件周围。用上、下热压板对坯件加压而由上、下热压板及隔套形成一个气密空间，将气密空间减压一定时间后，向减压后的气密空间中的坯件喷射蒸汽或热气。在喷射蒸汽或热气后最好再次减压，由此热压成形集合体。
Description
本发明涉及一种通过热压制造集合体的方法。它适合于在喷射蒸汽或热空气的同时，对例如下述物体进行热压成形：单板、通过滚压使纤维张开的片状物体、从单板上撕碎的条状体、刨花状和丝状物体、以及将木质杆排列后的片状体，这样就可以生产出各种集合体，例如胶合板、层压材(LVL)、碎料板、碎丝板、纤维板以及木质杆层压体等。
更具体地，本发明涉及一种热压成形制造集合体的方法，通过热压设备向热压板之间喷射加压的热空气或蒸汽，这种方法就能够保证在更短时间内热压成形出集合体。
本说明书中的″坯件″指的是热压之前的各种集合体，而″产品″指的是热压之后的各种集合体。
至今为止，将胶合板、碎料板、纤维板或类似的由木质纤维素材质构成的物体制造成板材的方法都是在各种单板、碎木片或碎纤维的表面上涂覆粘结剂，之后，把它们叠码起来，再将这个坯件放入热压设备的一对热压板之间，以对其热压成形。在这种方法中，因为要加热和固化粘结剂，这就需要一定的热压成形时间，尤其是当制造较厚的产品时，热量传入坯件需要很长时间，而确保较长时间热压成形就更为必要。然而，确保热压成形的这个时间直接与生产时间相关联。因此，较长的热压成形时间在批量生产中难以实现，而且产品的单件成本也会因此而上升。
为了解决这些问题和缩短热压时间，以前的方法中有一种喷射蒸汽的热压方法。这种方法在图6所示的热压设备的上下热加板1，2的各热压表面上设置了一些精细的喷射孔2a。从这些喷射孔2a中喷出加压的热空气或蒸汽。在该设备中，加热板1、2上设置的蒸汽管3与各个加压表面上的许多喷射孔2a相通。在这些蒸汽管3上设置有由电磁阀构成的开关阀3a。加压的压缩空气或蒸汽便经过蒸汽管3从各个加压表面的许多喷射孔2a中喷出。从而通过蒸汽或类似物将坯件4加热。由此而使整个坯件即刻便达到粘结剂的固化温度。因而缩短了时间，提高了生产率。这种方法尤其具有这一特征：当产品是由碎料板或纤维板这类碎片型或纤维型的坯件热压制造时，由于坯件中存在许多孔隙，喷射的蒸汽或热气很容易渗入坯件，因此坯件内部的温度就能很快地升高。
然而，在上述喷射蒸汽的热压方法中，仍有一个问题，就是当所热压的坯件是由单板、大尺寸的薄片或丝段或木质杆等构成时，由于坯件是内部结构致密的层叠体，喷射出的蒸汽或热气就难以渗入到坯件中，因此热压时间便出乎预料地延长了。
也就是说，对这样一些产品来说：例如由一些单板层叠粘合而成的层压材(LVL)和由一些木质杆平行排列再层叠而成的木质杆板，所存在的问题是，即使采用了喷射蒸汽的热压方法来确保热压成形，所需要的热压时间实际上等于现有技术中热板加压的成形时间，因而无法充分体现蒸汽喷射热压方法的优点。
本发明的目的是提供一种热压制造集合体的方法。在喷射蒸气的热压方法中，当热压成形的坯件变为致密的内部结构时，本发明的方法易于使喷射出的蒸汽或热气渗入到坯件中，以缩短热压成形时间，因而提高生产率。
为了实现上述目的，一种如图1至图3所示的通过热压制造集合体的方法，其特征是包括步骤：把由集合体构成的坯件11插入热压设备10的上热压板12和下热压板13之间；在插入坯件11之前或之后，设置一个用于确定坯件11工作厚度的隔套14，使其围绕坯件11；用上热压板12和下热压板13加压坯件11，因而通过上热压板12、下热压板13和隔套14形成一个气密空间；将气密空间减压一定时间；向减压后的气密空间中的坯件11喷射蒸汽或热气。
如上所述，根据本发明，在对坯件加压后立即进行减压，然后再对其喷射蒸汽或热气，蒸汽或热气便能渗入坯件的中心部位，中心部位的温度便可在短时间内立即升高。因此，整个热压时间便可大大缩短，并显著提高生产率。
作为本发明的结果，不仅对于在隔套上设置蒸汽喷孔的热压工艺，而且对于在热压板上设置蒸汽喷孔的热压工艺，都可产生同样的优点。而且同样的优点不仅可以在薄杆板、层压材(LVL)上实现，而且可以在木质板和其它结构的板材上实现，例如Zepher板、定向丝板(OSB)、刨花板、碎料板和纤维板。
图1是用来实施本发明方法的热压设备的立体图。
图2是图1热压设备中上热压板的俯视图。
图3是图1热压设备的剖视图。
图4是表示热压后以层压材(LVL)为坯件的实例1和参照例1之间的温度变化图。
图5是表示热压后以高梁杆的片状体作为坯件的实例2和参照例2之间的温度变化图。
图6是传统热压设备的立体图。
下面描述本发明的实施例。
首先，将包含集合体的坯件插入热压设备的上下热压板之间。包含集合体的坯件最好是下述的结构：木质单板热压成形的胶合板或层压材(LVL)、通过滚压被称为Zepher木的细材并使其纤维张开而获得的层压片状体、刨花状碎片热压成形的层压体(例如，Parallam板)、刨花状或丝状木材碎片或木质小碎片热压成形的刨花板或细丝板、或木质小碎片或木质纤维等热压成形的碎料板或纤维板。本发明的坯件最好包含选自下述这组材料中至少一种木质材料的集合体：单板、通过滚压使纤维张开的片状体、从单板上撕碎的条状体；刨花状或丝状体。
作为一个例子，用来实施本发明方法的热压设备10表示在图1中，本发明的坯件可以是片状体11，其中一些以木质纤维素为主体的木质杆11a彼此平行地排列。片状体11是这样的：一些压过的木质杆11a用绳11b编织成百页帘。作为其产品的木质杆板是通过涂覆粘结剂将许多这种片状体11彼此叠放而制成的。在由这种片状体11制造层压体时，要将片状体11叠放多层，当需要叠层体在各个方向上有相同的弯曲强度并防止其卷曲时，最好这样叠放：每一层片状体11的木质杆11a相对于另一层的木质杆彼此交叉。
通常，用以确定坯件工作厚度的隔套是在坯件插入后设置的。然而，也可以在插入坯件之前就将隔套先装在上热压板和下热压板上。如果隔套事先就已装好，与每次临时加装隔套相比，可以缩短工作时间。
当坯件被充分压缩后，其组织变得致密，坯件中的孔隙减少，蒸汽或热气向坯件中的渗透变得非常缓慢。通常的产品厚度是15mm或更小。然而，当需要制造15mm以上厚度的产品时，通常的方法是首先制出较薄的层压产品或类似物，然后再将多个较薄的层压片再次层压。在使用本发明的热压成形方法时，15mm以上厚度的产品可以由一次热压成形而层压，生产效率可以明显提高。然而，当要制造200mm或更大厚度的层压产品时，热压之前的集合体(坯件)的厚度就太大了。除非加大热压设备的工作行程，否则热压难以完成，而且热压机的体积也不可避免地加大，因而增加设备成本。因此有用于制作200毫米厚的产品的空间是合乎需要的。
在坯件插入之前就设置隔套的情形中，最好将隔套事先装在上、下热压板其中之一或两者的热压表面上。例如，在图1表示的热压设备10中，隔套14已事先装在上热压板12上。热压设备10在其上方有一上热压板12，在其下方有一下热压板13。在本例中，下热压板13是固定的，而上热压板12可以上下运动，以压缩作为坯件插在二者之间的片状体11。隔套14用来确定热压成形后坯件的厚度，在本例中，它被制成矩形的框状环绕件，以环绕片状体11，对应于矩形片状体11的外部形式。螺钉孔(未示出)设置在上热压板12的预定位置上。矩形框状隔套14用6个螺钉16装在上热压板12上。隔套14用来与上下热压板12、13一起将坯件气密在受压状态中。而且，隔套14的形状并不限于图1所示的矩形框。如果坯件的外形为多边形，隔套就制成与其外形相适应的环绕件。
接着，通过上下热压板压缩坯件，由上下热压板和隔套形成气密空间，然后对气密空间进行一定时间的减压。热压设备10的减压结构如图1所示，在隔套14的内表面14a上设置了一些孔14b，它们正对着坯件排成一行。如图2详细表示的那样，一些喷射孔14b以规则间隔设置在矩形框状隔套14的四个内表面14a上并且平行上热压板12的热压表面。这些孔14b如图中虚线所示在隔套14的内部彼此相通，并且通向和接通到设在隔套14外表面上的抽气管17和蒸汽管18上。抽气管17和蒸汽管18分别设有由电磁阀构成的开关阀17a、18a。抽气管17与一个减压设备相连，例如排水器(未示出)，通过开启开关阀17a使排水器工作，这样空气从孔14b吸入，因而使气密空间减压。
减压不仅可以通过设在隔套14上的孔14b实现，还可以通过设在现有热压板上的喷射孔实现。实施的减压通常不高于大气压，最好不高于400毫米汞柱(400mmHg)，根据坯件的厚度和板状体的性质，最好在不高于500毫米汞柱的条件下保持10秒至10分钟的减压时间。
在完成减压之后，喷入温度为50℃～250℃、压力为2～60kg/cm2的蒸汽或热气，以实施热压成形。在这一情形中，最好借助从孔中喷出的蒸汽的温度而使热压板预先就置于高温状态。喷射时间根据坯件的厚度和板状体的性质选择为儿秒至几十分钟。下面描述图1所示的热压设备10，图3示出了其剖视图。尽管图中未予以表示，但用来加热热压板12、13的蒸汽管12a、13a是以曲折的方式设置在热压板12，13上的。还有，各自由电磁阀构成的输入阀和输出阀(未示出)设置在蒸汽管12a、13a上，热压板12，13的加热温度可以通过将热蒸汽引入蒸汽管12a、13a中或关闭它们而加以调整。通过蒸汽管12a、13a预先设定热压板的温度，在加压状态中，设置在吸气管17上的电磁阀形式的开关阀17a是关闭的，而设置在蒸汽管18上的电磁阀形式的开关阀18a则开启，这样，加压的热蒸汽便从隔套14上的孔14b中喷出。
然后，与传统的喷射蒸汽热压方法相似，喷射出的蒸汽渗入坯件，传递其热能，因而使整个坯件迅速达到预定的温度。使图1所示的热压设备10保持一定时间的加热加压状态，然后再关闭开关阀18a，蒸汽停止从孔14b中喷射，升起上热压板12，于是就完成了一系列的加热和压缩步骤。
然而，有时即便是在对上述气密空间进行一次减压后再喷入加压的热气或蒸汽，集合体内部的温度升高仍然很慢。此时，可以在喷射热气或蒸汽后再进行一次减压，以确保集合体的热压成形，这样蒸汽或热气就可以进一步渗入坯件。
坯件插在热压设备的上下热压板之间，隔套环绕坯件而设置，对通过压缩而形成的气密空间进行减压，然后使加压的热气或蒸汽喷向坯件，喷出的热气或蒸汽迅速渗入坯件。
下面将结合参照例描述本发明的实例。实例1
3毫米厚和8-10％含量水的南海木单板，7层叠置，纤维方向相互平行，这样就可生产出7层的层压材(LVL)。此时，每一偶数层单板的两个表面上都涂覆了粘结剂，该粘结剂是将100重量份的酚醛树脂粘结剂(由Ohshika Shinko Co.Ltd.制造的SHINKOBOND D-17)与20重量单位的小麦粉混和，每一涂覆层的涂覆密度为200g/m2。涂有和未涂有粘结剂的单板交替叠置7层，将该坯件插入150℃的热压设备中，然后马上将20mm厚的具有许多蒸汽喷射孔的隔套环绕住层叠的单板，然后开始热压成形。
当隔套与热压板相互接触，放有7层叠置单板的空间成为气密空间时，排水器立即工作，就这样使该空间减压60秒。60秒之后，从隔套的喷射孔喷入约5kg/cm2压力的蒸汽，历时8分钟。此后，内部空间就又恢复为正常的压力状态，继续进行热压成形，4分钟之后从热压设备中取出产品。
在这一热压作业中，通过热电偶测出离热压板最远的层压体最里层的中心部位的温度变化，其测试结果由图4中的实线表示。参照例1
与实例1相同的7层叠置体插入热压板之间，20mm厚的具有蒸汽喷射孔的隔套围绕在外面，然后进行热压成形，使放置有叠层体的空间成为气密空间，同时喷入约5kg/cm2压力的蒸汽，历时15分钟。层叠体最里层中心部位的温度变化由热电偶测量，其结果由图4中的虚线所示。实例2
浸有约20％酚醛树脂的高梁杆相互平行地排列，用绳使其固定，连成一百页帘，然后叠置7层，构成各层百叶帘的杆与另一层的杆相互垂直，同时涂覆粘结剂组合物。粘结剂组合物通过均匀混合100重量份的异氰酸酯系列的粘结剂(由Koyo Sangyo Co.，Ltd.制造的KRF-46)，50重量份的交联剂(由Koyo Sangyo Co.，Ltd的制造Am)，15重量份的小麦粉，10重量份的水而制备。每一粘结层的涂覆量为200g/m2。然后，将1.8mm厚的放射松(radiata pine)单板叠放在上述7层的层叠体两边，再将该坯件置入预先设定为约150℃的热压设备中。
随即将30mm厚的具有许多蒸汽喷射孔的隔套围住坯件，然后开始热压成形。
当隔套与热压板彼此接触，放有坯件的空间成为气密空间时，排水器立即工作，就这样使该空间减压60秒。60秒之后，从隔套的喷射孔喷入约5kg/cm2压力的蒸汽，历时5分钟。之后内部空间就又恢复为正常压力，继续进行热压成形，3分钟之后从热压设备中取出产品。
在这一热压作业中，离热压板最远的层压体最里层的中心部位温度变化由热电偶测出，其结果由图5中的实线表示。参照例2
与实例2相同的坯件插入热压板之间，30mm厚的具有许多蒸汽喷射孔的隔套围在外面，进行热压成形，然后使放有坯件的空间成为气密空间，同时喷入约5kg/cm2压力的蒸汽，历时12分钟。层压体最里层的中心部位的温度变化由热电偶测出，其结果由图5中的虚线所示。评价
从图4和图5明显可见：与未进行减压的参照例1和2相比，在实例1和2中，形成气密空间后对该空间进行减压，然后再喷入蒸汽，这样坯件温度的升高只需很短的热压时间。
Claims (4)
1.一种通过热压制造木质纤维素集合体的方法，它包括如下步骤：
把由木质纤维素集合体构成的坯件(11)插入热压设备(10)的上热压板(12)和下热压板(13)之间；
在插入坯件(11)之前或之后，设置一个用以确定坯件(11)加工厚度的隔套(14)，使其围绕着坯件(11)；
用上热压板(12)和下热压板(13)压缩坯件(11)，由此上热压板(12)、下热压板(13)和隔套(14)形成一个气密空间；
将气密空间减压一定时间；和
向减压后的气密空间中的坯件(11)喷射蒸汽或热气。
2.如权利要求1所述的热压制造木质纤维素集合体的方法，其特征在于，包括一个在喷射蒸汽或热气后再次减压的步骤。
3.如权利要求1所述的热压制造木质纤维素集合体的方法，其特征在于，坯件(11)由选自下述这些木质材料中的至少一种材料集合而成：单板、通过滚压而使纤维张开的片状体、从单板上仔细剥离的条状体、刨花状体或丝状体。
4.如权利要求1所述的热压制造木质纤维素集合体的方法，其特征在于，坯件(11)是以木质纤维素为主要成分的木质杆构成的集合体。
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