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為了實現木材的合理旋切,提高單板表面質量,木段在旋切前一般要經過蒸煮,因此旋切后的單板含水率很高,甚至達100%以上。濕單板貯存時會受霉菌侵蝕引起變色、發霉,邊緣也易開裂翹曲;單板干燥的終含水率高也容易在合板熱壓時產生鼓泡,使成品在使用過程中出現脫膠、變形、表面裂隙等缺陷。因此,旋切后的單板要及時干燥,并使其干燥后的終含水率達到工藝要求。干燥后單板的終含水率應根據樹種、膠種及膠合板的性能要求而定。一般情況下,為了保證膠合板有較高的膠合強度,減少膠合板的變形量與表面裂隙程度,脲醛樹脂膠合板的干燥單板終含水率以5%~10%為佳。國內各膠合板廠對于酚醛樹脂和脲醛樹脂膠合板,要求單板的終含水率為6%~l2%;血膠和豆膠膠合板要求單板的終含水率為8%~l4%。
1、單板干燥的特點
單板干燥與一般成材干燥不同。旋切單板的特點是面積大、厚度小,木材組織由于旋切或刨切而松弛,因而水分移動路徑短、擴散阻力小,可使蒸發和擴散速度加快,所以能夠用高溫快速干燥的方法來迅速排除單板中的水分。
單板干燥是高含水率的單板在一定條件下(空氣溫度、濕度和流速等),通過加熱進行水分的強制蒸發。當以對流加熱方式干燥單板時,單板干燥過程大致可分為加熱、恒速干燥和減速干燥三個時期。
在加熱期,單板剛接觸熱空氣時,表面自由水的蒸汽壓比熱空氣的蒸汽壓低,單板中的水分基本不能蒸發,熱空氣的熱量主要用于單板的升溫,此時單板表面溫度低于“露點”,熱空氣中的水蒸汽反而在單板表面凝結,但這個時期很短。
當單板濕度上升到露點時,木材表面的水分通過臨界層向空氣中蒸發。這一時期,熱空氣供給單板的熱量主要用以水分蒸發,且以蒸發自由水為主,單板表面溫度保持在濕球溫度,水分蒸發的速率大致相等,故稱恒速干燥期。
減速干燥期又分為兩個階段.第一階段指單板溫度大體上仍保持在濕球溫度,內部水分移動速度逐漸低于表面蒸發速度,隨著干燥過程的深入,干燥速度逐步降低。這一階段自由水已基本蒸發完畢,吸著水也大部分蒸發掉,這是單板干燥的主要階段。第二階段指單板含水率遠低于纖維飽和點,單板中只剩下部分吸著水,干燥速度更低。熱空氣供給的熱量除蒸發水分外,還使單板的溫度逐漸上升,直到接近于干球溫度。
在上述單板干燥過程的三個時期中,第一、第二時期和第三時期第一階段雖然熱空氣溫度高,但單板溫度仍基本保持在濕球溫度。因此,高溫熱空氣對木材造成的損傷較小,但能大大地提高單板干燥效率,所以目前新型高效干燥烘干機在進板端的溫度都很高。但在減速干燥的第二階段,因單板溫度接近干球溫度,所以干燥烘干機末端溫度不宜過高,以免高溫損傷單板。此外,為了使干燥后的單板能便于盡快膠合使用和促進單板含水率趨于平衡等,在干燥烘干機出板端還要設置冷卻通風系統來加速單板的冷卻。
2、單板干燥烘干機的分類
單板干燥的方法很多,但目前用于工業化生產的主要方式仍是采用熱風循環,可連續地使單板進行干燥。此外還有熱壓式、紅外線、微波和高頻等干燥方法。但直到目前,這些方法的實際應用尚不普遍。
單板干燥烘干機的種類很多,可按下列方式進行分類:
①按單板的傳送方式:單板干燥烘干機可分為輥筒式、網帶式和鏈條式,但鏈條式很少采用。
②按傳熱方式:單板干燥烘干機可分為對流式、接觸式、輻射式和混合式等。
目前,國內外普遍采用的是由網帶或輥筒來傳送單板的噴氣式單板干燥烘干機。
3、單板干燥烘干機的主要技術要求
①單板干燥烘干機要保證單板干燥后的含水率達到膠合板生產工藝要求。干燥烘干機要能根據單板的樹種、厚度、初含水率和終含水率以及干燥介質參數來調節對單板的傳送速度。因此,單板干燥烘干機的單板傳送機構需具有一定的調整范圍;此外,還要求干燥烘干機上、下各層單板的干燥條件基本相同,以保證各層單板干燥的終含水率都達到工藝要求。
②干燥烘干機應保證干燥單板終含水率的均勻性,使單板的終含水率波動指標滿足規定要求。輥筒式與橫向循環網帶式干燥烘干機干燥單板的終含水率波動測定值不得超過25%,噴氣式網帶干燥烘干機的不得超過40%.為此,在干燥烘干機的同一橫向截面上千燥介質參數應均勻一致,并保持相對穩定。這就要求除干燥烘干機的前后端外,干燥烘干機各干燥分室內的溫度差應達到規定的范圍,即:縱向循環的干燥烘干機不得超過6℃;橫向循環的干燥烘干機不得超過3℃;橫向循環噴氣式干燥烘干機不得超過4℃。
③干燥后的單板表面要平整、開裂少。因此,特別在干燥單板的后期要嚴格控制干燥介質的參數,溫度不能太高,濕度不能太低。單板在干燥過程中要能自由收縮,當對單板快速冷卻時,應使其處于被夾持狀態。
④干燥烘干機內的溫度和濕度應能根據工藝要求進行調整。在干燥過程中能實現自動控制。采用高溫干燥(如用燃氣直接干燥)單板時,要有安全防火措施。
⑤提高干燥烘干機的熱效率、降低能量損耗。單板干燥過程中耗能很大,國產單板干燥烘干機的熱能消耗約占整個膠合板生產中熱能消耗的70%以上,因此提高干燥烘干機的熱效率對節約能源、降低膠合板制造成本有著重要的意義。具體辦法有:提高干燥烘干機的密封性;提高于燥機室壁的保溫能力;嚴格控制機內濕熱空氣的排出量;采用換熱效率高的散熱器,并使其合理布置;減小干燥介質的流動阻力損失和搞好能量的回收再利用等。
⑥提高干燥烘干機生產能力,減小占地面積。干燥烘干機占地面積每平方米的產量是衡量干燥烘干機優劣的一項重要指標。目前,干燥1.2 Smm厚的椴木單板,普通干燥烘干機的干燥速度約為10m/min;噴氣式干燥烘干機約為20m/min;6—8層往復型干燥烘干機也只有35~45m/min。而旋切機旋切單板的速度可達100mbnin以上,國外較新型旋切機旋切單板的速度甚至可達250m/min,因此提高干燥烘干機的生產能力對減小單板的中間貯存環節、實現單板生產的連續化以及提高膠合板產量都有很大的實際意義。