人造板热压机的发展历程

人造板热压机的发展历程

re压机是制造人造板的最重要设备之一。热压机的生产能力决定了人造板生产线的产量,而热压机的技术水平也在很大程度上决定了人造板产品的质量。人造板生产的发展与热压机技术水平的进步息息相关。人造板行业的发展对热压机提出了更高的要求,而更先进水平的热压机的出现则又极大地促进了人造板工业的发展。笔者将对人造板热压机的发展历程作一简单的回顾。1多层压机的市场发展情况最早在人造板行业出现的热压机是多层压机,其是借鉴并根据纺织工业使用的压机改造而来,用于以纸浆来生产最早的纤维板。最初的多层压机尽管还不完善,但已经具有现代多层压机的雏形。装卸板系统、加热装置、压机闭合开启装置等都为人们所了解。这些多层压机的制造商则是来自人造板设备技术比较发达的德国,如辛北尔康普公司和贝克-冯赫伦公司,前者至今仍然在世界人造板设备供应领域占据重要的地位,而后者却已于20世纪80年代退出了市场的竞争行列。后来多层压机在刨花板生产中获得了极大的成功,并推广开来。多层压机的使用在促进刨花板工业的发展的同时推动了整个人造板工业的进步。而刨花板行业的发展又为多层压机的不断改进提供了生产依据。最初人造板多层压机的主要制造商主要集中在欧洲,包括比松公司、辛北尔康普公司、贝克-冯赫伦公司、迪芬巴赫公司以及顺智公司等,之后随着多层压机制造技术的推广,美洲以及包括中国在内的一些亚洲国家也加入到多层压机设备供应商之列。近年来,随着压机技术的发展,欧洲的主要压机生产厂家已经将主要的生产力转移到连续压机的生产上,而我国的上海人造板机器厂、美国的华盛顿铁工厂则成为除欧洲厂商外的多层压机市场上较为重要的供应商。美国的华盛顿铁工厂一直致力于多层压机的发展,产品的层数、压机幅面也不断加大。而我国的上海人造板机器厂则是多层压机市场的后期之秀,依靠国内强大的市场支持,目前已向国内外市场提供了100多套多层压机设备。为了提高单机生产能力,多层压机采用两种途径提高产能,一是增加压机层数,二是增大热压板的幅面。目前通常使用的压机层数为10～15层,最多可达40层,幅面主要有4和8英尺。随着生产规模的不断扩大,多层压机的层数在不断增多,幅面也在不断加大。然而多层压机的缺点也越来越显现出来。1)热压辅助时间长,压机有效生产率低。使用多层压机,需要相应配置附属的装板、卸板系统,这无形中增加了热压的辅助时间,再加上压机自身所需要的闭合开启时间,导致热压周期长,生产效率低。而且压机的层数越多,辅助时间越长,辅助系统也越复杂。2)随着层数的增多,多层压机对系统的同时闭合系统要求更高。而且由于在热压过程中各层板坯受压力不同,造成成品板的产品厚度不均一,产品稳定性差。3)由于装板以及热压板闭合后板坯在未加压的情况下受热,使产品产生较厚的预固化层,砂光余量大。4)热压板在热压过程中,直接受湿热蒸气的作用,热压板腐蚀严重,影响使用寿命。5)受压机开档和热压板的限制,多层压机生产的产品规格具有一定的限制,不能满足人们对产品多规格的要求。尽管多层压机具有以上缺点,但是到目前为止,多层压机仍然占据压机市场的大部分市场份额,成为人造板生产的主要压机之一。2减少了身份柱的压机,提高了生产能力继多层压机之后,世界上第一台人造板单层压机出现了。第一台单层压机由德国的比松公司制造,是一种主要用于刨花板生产的半自动系统,于1957年正式交付使用。单层压机的最大特点是使用一条循环的钢带,通过钢带牵引铺装好的板坯进入压机进行热压,热压完成后板坯被牵引出压机。由于钢带的使用减少了下压板与板坯的直接接触,避免压板受到湿热蒸气的腐蚀,提高了热压板的使用寿命。单层压机的另一特点是辅助热压时间的降低。与多层压机相比,由于省去了压机装板、卸板装置,单层压机的辅助热压时间有较大的缩短,因此在一定程度上提高了劳动生产率。同时单层压机也没有多层压机复杂的装卸板系统,结构比较简单,易于操作,而且由于不受压机开档的限制,在理论上可以生产任意规格厚度的产品。钢带的使用在人造板压机史上具有重要的意义。钢带的使用一方面保护了热压板,一方面使得热压时压力比较均匀,生产的产品尺寸比较稳定,减少了砂光余量和锯切余量。随着钢带技术的进步,在一定程度上使得后来连续压机的出现成为了可能。随着生产规模的不断扩大和客户需求的不断提高,单层压机的产能也在不断提高。单层压机产能的提高依靠压机长度和宽度的增大。目前单层压机热压幅面宽度在7～9英尺可调,压机的有效长度可达52m。目前,全世界共有600多台单层压机在世界各个角落运转。制造商包括比松公司、辛北尔康普公司、贝克-冯赫伦公司、迪芬巴赫公司、顺智公司以及其他的一些设备厂商。我国的部分人造板设备供应商虽然也能生产单层压机,但是由于在热压板制造、加热系统等方面技术不成熟,与世界的先进水平差距很大。由于单层压机的优点,使得其与多层压机相比具有一定的优势。在世界人造板工业生产特别是刨花板工业生产中,单层压机有替代多层压机的趋势。3间歇式压机是一种具有无砂生物基无论是单层压机还是多层压机,都是间歇式压机,流水式生产线在此中断,成为生产线提高产量和自动化的一个瓶颈。而且间歇式压机还具有生产的产品厚度偏差大,原材料消耗高,能耗大,砂光余量大等自身无法克服的缺陷。在这种情况下,迫切需要一种能够连续化生产的压机。3.1国外门德压机的研究世界上真正实现连续化工业生产的连续压机是连续辊压机,主要用于薄板生产。因为无论是多层压机还是单层压机,其生产薄板都是不经济的。因为压机的辅助热压时间是一定的,热压时间随着板厚的不同而变化。而随着板厚的降低,生产薄板时非有效工作时间比例大大增加,不利于薄板产量的提高。同样问题出现在砂光余量上。砂光余量是固定的,而砂光过程中砂去的木质材料和胶粘剂占成品板的比重却随着板厚减少而增加。因此,连续辊压机诞生了。连续辊压工艺是第一个实现薄型刨花板和纤维板连续生产的工艺。世界上第一台连续辊压机首先由德国的BERSTORFF(贝尔斯托夫)公司研制成功,并在德国的门德刨花板厂实验成功,因此也把连续辊压机称为门德压机。门德压机的主要特点是:使用一条连续的钢带通过铺装机,由钢带牵引铺装好的板坯到连续辊压机。通过钢带把板坯压向主压辊,在加热的主压辊和3个压力辊的作用下,完成对板坯的加热加压过程。已压制成型的毛板,通过驱动辊进入板材运输机。主压辊具有不同的系列,直径为3、4、5m,可满足不同的生产能力需要。另外,门德法生产的板材是两面光,表面光洁,无需砂光或砂光余量很小,节约了生产成本。由于其在生产薄板方面的这些优势,连续辊压机很快在世界人造板市场上占有了一席之地。BERSTORFF公司是一家专门从事压机生产的厂家,不具有向人造板生产企业提供全套生产设备的能力。为了克服这一缺点,其首先与比松公司合作,由比松公司配套向世界提供门德压机生产线。2001年比松公司并入美卓公司人造板部后,其又与德国MOD-UL公司合作,负责向世界推广门德压机。截止到目前,BERSTORFF公司已向世界人造板工业提供了将近100套的门德压机。但是,连续辊压机也有自身的缺点。一方面钢带在生产过程中既要经受高压和高温的考验,又要能够弯一定的角度,具有较好的抗弯能力,因此,在制造水平一定的情况下,钢带的寿命有限,而且更换钢带也会使生产较长时间的停顿,导致生产成本的增加。而另一方面由于铺装好的板坯在加热加压过程中也要弯转很大的角度,要承受很大的弯曲应力和压力,因此连续辊压机生产的产品厚度具有一定的限制。通常其产品厚度为2～8mm,最厚可达12mm(但生产效率不高),因此其不适合生产中厚板。随着生产的发展,它不能满足社会对大规模工业化人造板生产的要求。3.2连续压力压机3.2.1巴特列夫连续压机门德压机尽管实现了人造板的连续化生产,但其在生产厚板方面的劣势是显而易见的。而且其产量有限,单机产量很难超过5万m3/a。在这种情况下,为了满足人们对中厚板的大规模连续生产的要求,连续平压压机问世了。连续平压热压工艺最先由英国提出,世界上第一台连续平压压机于1953年在MARKTEY投入刨花板的生产,由英国的W.J.Fischbein设计制造。人们习惯把这种压机称为巴特列夫连续平压机。自此,巴特列夫连续平压机载入了人造板机械的发展史。巴特列夫压机的压板布置采用环形板式链,板链支撑在两侧的滚轮上,在压机中旋转。在压板上面覆盖钢带,通过钢带实现对板坯的加热和加压,因此是一种履带式压机。巴特列夫连续压机的出现本有望开创人造板生产的一个历史性的纪元,但是由于其自身的缺点,却未能在市场中存活下来。巴特列夫连续压机最大的问题在于其利用传动链板为生产提供热量方面存在技术难题。早期,其采用在压机出口安装气体燃烧器用辐射的方式向压板供热,明火使这部分传动链板过热,然后热量在压机上下部的返回段得到平衡。回空段是绝热的,以减少热损失。这种直接加热方式存在着明显的局限性,后来被温控器控制的电热元件取代。设置在热压板中的电热元件由母线经滑动触点供给电能,但是能量消耗大。由于存在供热问题,再加上热压板磨损严重,履带运动不平稳,噪音大等问题,巴特列夫连续压机在20世纪60年代就退出了市场。3.2.2库斯特压机公司1974年,在连续平压压机发展历史上是重要的一年。在这一年,位于德国克利费尔德的爱德华-库斯特(KUSTERS)机器制造厂推出了世界上第一台适用于木质人造板生产的连续平压压机——库斯特压机。这台压机机长12m,宽2.1m,是一种钢带滚子链型连续平压机。其首先安装在德国歌士温德的昆兹(KUNZ)刨花板厂进行生产性试验。一年半后,迁到比利时的SPANO进行正式生产。第一台库斯特压机的研制成功并没有使连续压机在世界很快得到推广,也没给库斯特压机带来巨大的市场效应,这一方面是因为库斯特机器制造厂只是一家压机生产厂家,只能够生产压机,整个生产线的其他工段的设备需要向其他设备供应商订货,这在一定程度上限制了库斯特的发展。另一方面库斯特压机的首位客户对其操作经验秘而不宣,使人们在相当长的时间内没有认识到连续平压压机的优点,造成了库斯特压机推广的困难。1981年,德国比松(BISON)推出了首台钢带油膜型连续平压热压机(HYDRODYN-PRESS),并作为成套设备向刨花板生产供货。1984年,辛北尔康普公司推出了ContiRoll连续平压压机,由于这两家公司具有全套人造板生产线设备的供货能力,很快占领了市场。之后,连续平压压机很快在世界推广开来。就连一向以生产多层压机见长的迪芬巴赫公司,也看到了连续压机的巨大市场,于1990年推出了其第一台CPS连续平压热压机,并向丹麦的一家工厂供货。连续压机的出现,有效促进了人造板工艺技术、生产线相关设备以及控制技术的发展,它的出现是人造板发展历史上的一场具有重要意义的革命。3.3薄热压板的特点与间歇式压机相比,连续压机具有以下优点:1)可以在有效长度上以固定的压力和温度曲线对板坯进行加热加压,产品质量稳定。2)较薄热压板的使用,使连续压机可以在全部有效长度上排除热压过程中板坯中产生的水蒸气,最大程度上避免板坯放炮的发生。3)产品质量高,表面光洁,厚度均匀,砂光余量小。4)产品规格多。压制的板材可以锯出多种幅面的板材。板厚也可在2～40mm之间选择。5)可以有效地节约生产原料,同时,电能、热能的消耗也有大幅度的降低,压机运行更加平稳,适应了市场对大规模、高品质产品生产的要求。4国外连续平压压机企业欧洲是世界连续压机的发源地,一直致力于连续压机技术水平的研究与提高,代表了世界连续压机制造的最高水平。全世界的连续压机制造商也都集中在欧洲。在新旧世纪交替之际,由顺智和维美德合并而成的芬兰美卓公司先后并购了比松公司(BISON)、库斯特公司(KSTERS)、顺智公司,成为世界连续压机设备供应的又一重要厂商。目前全世界的连续平压压机制造商只有三家:德国的辛北尔康普公司、迪芬巴赫公司以及芬兰的美卓公司,其压机的品牌分别为:ContiROll、CPS、ContipressTM。连续平压压机问世后,技术发展很快,到现在已经经历了7代产品。从技术上来看,近年来,连续压机的技术向着框架式、模块化、标准化、通用性发展。尽管三大公司的压机设计理念不尽相同,但是在技术进展理念上却大同小异。据报道,世界上投入使用的连续压机已达126台,占世界人造板总生产能力的67.7%。尽管多