材料板制造中运行胶合碎屑、纤维或类似纤维的材料的设备和装置的方法

摘要

本发明涉及一种在材料板制造中操作胶合材料的设备的方法和装置，其中，该设备设计为每单位时间胶合规定的最大可能通过量的纤维/碎屑，且在粘结材料（5）与纤维（2）或碎屑（24）接触之前，可将粘结材料（5）与蒸汽（6）混合成蒸汽-粘结材料混合物（15），该粘结材料（5）或蒸汽-粘结材料混合物（15）经至少一个喷嘴（3）的特别是可调节的开口（23）分散到运输管道（1）或混合装置（22）内，并与纤维（2）和/或碎屑（24）相接触。对于该方法而言，本发明在于，通过量达到最大可能通过量的66％，较佳地达到最大通过量的50％，使作为蒸汽-粘结材料混合物（15）的粘结材料（5）与纤维（2）和/或碎屑（24）实现接触。本发明的装置的特征在于，蒸汽管道（17）和粘结材料管道（16）与至少一个混合腔（7）连接，蒸汽阀（30）基本上与混合腔（7）相邻或邻接地布置在蒸汽管道（17）内。

说明书

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的在材料板制造中操作胶合碎 屑、纤维或类似纤维的材料的设备的方法，以及根据权利要求15的前序部分 所述的用于胶合的装置。

例如，目前，从碎屑或中密度纤维或其它自由流动的材料中制造材料板是 自动化的生产过程，且多年来已经在许多国家中得到应用。众所周知，对处理 过的碎屑或纤维进行压制不是周期性地进行就是连续地进行。虽然除了位于压 力机之前和之后的许多设备部件外，借助于散布机生产散布材料垫也起突出的 作用。然而除了原材料的质量外，生产出的散布材料垫的质量却是重要的因素。 在大规模工业化制造木质材料板中，采用连续工作的压力机投入生产，但部分 还是单级的或多级的压力机。迫切希望用天然原材料和人造胶合材料来制造价 格便宜的材料板迫使生产者去开发更加有效的制造方法。其中特别的重点是能 量成本、保持同样质量下的原材料和胶合材料的节约，以及停车时间短和损耗 低的技术优化的设备构造。

当前发展涉及对胶合材料消耗的优化以及随之还有能量成本的节约。因为 用含水量少的胶合剂进行优化胶合时，不仅由于胶合剂消耗少而降低成本，而 且碎屑/纤维中胶合剂在干燥机中的干燥量变小，这又节约了能量和成本。基 本上将胶合剂理解为所谓的粘合漂浮液（Klebstoffflotte），其主要成分由粘合 材料组成。另外根据需要还添加了乳化剂、硬化剂、甲醛吸附剂、染料、除虫 剂、防霉剂以及其它添加剂等。通常也可使用没有添加剂的粘合材料。作为粘 结剂，不求完全，以下材料当属考虑之列：异氰酸酯、MDI、三聚氰胺尿素甲 醛（MUF）、尿素甲醛（UF）、MUPF或PF。

原则上依据技术状态，在用于碎屑板或纤维板的生产设备中，是借助于喷 嘴来胶合木材或纤维的。此时，喷嘴碎化粘结材料并将粘结材料喷洒在移动的 碎屑或纤维上。这里，要区分两种胶合方法，在旋转混合的碎屑上的喷雾过程， 或在以较高速度通过的纤维上的喷雾过程。

碎屑通常以现成的碎屑来提供，或在现场制造碎屑，并在干燥之前或之后 输入用于胶合。纤维可由纤维粉碎机在现场制造，并在粉碎之后，在两个机器 之间通过输送管（英语：吹送管线）输送到干燥机。根据设备大小和设备构造， 该输送管可具有长达100m的长度。在运输过程中，其最好在直径较小的相对 小的管子内以超音速的速度进行，纤维粘结起来并接着输送到干燥器内。然后， 碎屑或纤维散布到衬底（Unterlage），并借助于压力机而压制成材料板。在输 送管内进行高压粘结是出现特别的挑战，因为流动极为湍流，以7x10⁵至3x10⁶的雷诺数出现。此时纤维速度在至少为50m/s至474m/s的大致范围内移动。 通常，粘结所需的粘结材料用喷嘴送到输送管或混合设备（转动的粘结滚筒和 /或带有运动的混合元件）中，该混合设备使粘结材料散开，以将粘结材料注 入到多处微小区域内。采用所谓雾化喷嘴可将粘结材料雾化为大致100至40 微米的大小。但为此还必须用高压喷嘴工作，该高压喷嘴通过卸压在另一压力 区域内化解喷头上的粘结材料。该喷嘴受到高的磨损。

根据DE10 2008 059 877A1可获知用于胶合碎屑、纤维或类似纤维的材料 的方法和装置，利用该装置，粘合材料在从喷嘴喷出之前与蒸汽相混合。此时， 为了使粘结材料得到优化的分散，需提供高温蒸汽以及喷嘴混合腔内极大湍流 的流动。这在高压粘合时是特别有利的，因为在输送管（吹送管线）内存在压 力时，最好注入高于输送管的压力。该注入也可有控制地和精细调节，因为压 差不再是决定性的准则，而是输送管以及混合设备内优化的压力分布。这表明 呈流体或悬浮（半流体）以及弥散形式的粘结材料、MDI、UF、MUF和PF 特别适合于用目前所述方法或装置的喷射。

该公开文本的一个特殊方面是，应使喷嘴有任意的通过量范围，同时，每 通过量的胶水消耗量应保持相等。尽管总的来说可成功地使用该装置和方法， 但在另外方面仍然有缺点。

一个不利的方面是，要不断地准备用于胶合的蒸汽，该蒸汽的制备证明对 于雾化基本上是有利的，但从成本核算来看却是不利的，因为无休止的蒸汽制 备和应用，明显地增加了最终产品的价格。

基本上，在设备设计时，出现如下问题：如果将生产胶合的碎屑或纤维的 设备设计为30t/h（每小时30x10³kg）的产量，则也确定了胶合用的喷嘴其数 量和胶合形式（输送管、胶合滚筒、…）。当然，如此的设备不再满负荷运行， 而是也生产低密度板，胶合时低密度板每小时只需要三分之一或一半的材料通 过量。此时，特别在胶合时，问题是胶水消耗量不与低的材料通过量成正比， 而在低的胶水消耗量时几乎是通过量的三分之一。如果从30t/h产量约为 3000l/min（升/分钟）的粘结材料消耗量的理论实例出发，于是，在15t/h的材 料通过量时，并不是如所期待地需要1500l/min消耗量，而是1800l/min，以在 胶合时达到优化的结果。与胶合设备较低负荷时比设计高的胶水消耗量相比， 这差异可高达20％和以上。于是，生产低密度的薄板对设备运行商来说就很 贵，因为薄板高的费用只是与委托商反复地沟通，所以在薄板生产（年产量中 约一半的份量）时，由于胶水消耗量较高会使得利润显著地降低。对于粘结材 料来说，作为设备生产者企业主还依赖于大型的化工企业，它们能够主宰其胶 水的价格并定期地提高价格。

发明内容

本发明的任务是提出用于胶合碎屑和/或纤维的方法和设备，即使每单位时 间内通过量不同，设备也能够在混合装置或装有输送装置的运输管内，以每材 料量为类似或甚至相同的胶水消耗量来胶合碎屑和/或纤维。

该任务的解决方案在于，对于驱动设备的方法而言，该方法是以每单位时 间能够让给定的尽可能最大纤维/碎屑通过量实现胶合为基础，在粘结材料与 纤维或碎屑接触之前，可让粘结材料与蒸汽混合成蒸汽-粘结材料混合物，粘 结材料5或蒸汽-粘结材料混合物经过至少一个喷嘴的特别是可调整的开口散 开到运输管或混合设备内，并与纤维和/或碎屑接触，其中，直至通过量达到 最大可能通过量的66％，较佳地达到最大通过量的50％，使作为蒸汽-粘结材 料混合物的粘结材料与纤维和/或碎屑实现接触。

该任务的解决方案在于，对于胶合装置而言，设置至少一个用于胶合的喷 嘴，其中，该喷嘴通过至少一个开口与混合装置或运输管相连接，该喷嘴具有 至少一个用于调节注入运输管或混合设备内粘结材料量的调节装置，其中，至 少一个蒸汽管道和至少一个粘结材料管道布置在该喷嘴上，其中，蒸汽管道和 粘结材料管道与或少一个混合腔连接，且蒸汽阀门基本上与混合腔相邻或邻接 地布置在蒸汽管道内。

较佳地，本发明理论现可在于根据每单位时间实际纤维/碎屑的通过量来调 节胶合方式或者用粘结材料对纤维/碎屑的湿润，并给出操作者测量规则，即， 何时起应用作为蒸汽-粘结材料混合物的粘结材料才是有意义的/必要的，何时 不是有意义的/必要的。在粘结材料通过量高的时候，因为设备在最大设计的 上部区域内工作，所以，直接借助于喷嘴来雾化粘结材料就足够了，这是因为 喷嘴内的粘结材料压力对于最佳的雾化来说已足够高了。若喷嘴内粘结材料通 过量下降，则因为每单位时间必须胶合的碎屑/纤维较少，喷嘴超比例地优化 胶合能力下降。由于此缘故，一般来说，每单位时间有比为了确保碎屑/纤维 有成功的粘结质量本来所需的更多粘结材料要雾化，这显然提高了喷嘴内的压 力。如已经指出的，为了产生蒸汽-粘结材料混合物，接上该运行区域（在喷 嘴/胶合设备中每单位时间的粘结材料通过量较少），而不是提供更多粘结材 料蒸汽也就足够了。喷嘴内以及相应混合腔内的蒸汽压力雾化较少量的粘结材 料但尚到达优化。还可达到的是，在进一步优化的胶合中，通过组合，用于高 压力区域/通过量的粘结材料、用于较小压力区域/通过量的蒸汽-粘结材料混合 物，能够一直以最少粘结材料量达到最佳的胶合。所要生产和应用的蒸汽支出 与节约粘结材料量相比，显然对成本是有利的。合适的喷嘴和控制装置可在粘 结材料和蒸汽-粘结材料混合物的雾化之间转换，在该长寿命的设备中可忽略 掉合适的喷嘴和控制装置的折旧率。

喷嘴以较佳的方式设计成使适于生产蒸汽-粘结材料混合物的混合腔与蒸 汽管道相分离。由此较佳地装入黑/白阀（Schwarz-weiβ Ventil，闪变阀）。然 而，根据喷嘴类型也可想到，在混合腔内设置一套管，其可经蒸汽管道的开口 推移。这一点是有利的，因为在不使用蒸汽管道时，可使粘结材料压到蒸汽管 道内直至阀门。如果该阀门离混合腔太远，则这里的粘结材料会结块，阀门在 蒸汽下一次的注入时会弄脏或损坏。因此提出阀门就其闭合作用尽可能紧靠混 合腔、即与混合腔相邻或邻接地布置。所谓邻接，人们理解为混合腔的分离是 直接在通向混合腔的蒸汽管道的开口上，所谓相邻，人们理解为距离可达 20cm，较佳地可达10cm。该喷嘴是作为双料喷嘴设计的（蒸汽和粘结材料）， 其中，蒸汽管道可被关闭。该提出的设备不仅对于方法的实施特别合适，而且 对于设备的运行也很独立自主并可找到应用。

尤其是，令人惊奇地且现有利地表明，在每单位时间的通过量较高的时候， 用所提出的方法和设备可节省蒸汽，因为在对其作出优化设计的运行区域内， 在高压力和伴随着喷嘴的应用时，为了达到粘结材料的良好的分解不再必要将 蒸汽注入喷嘴内。如果将每单位时间的通过量和随之必须通过喷嘴喷出的粘结 材料量降低大约一半（从40l/min降到20l/min），则喷嘴内的压力也降低。 这可通过控制开口宽度在小范围内得到调节，但可惜不够精确。其结果是，喷 嘴不再优化地工作，粘结材料的分解质量显然变坏。但同时，在设计设备时却 决定了喷嘴的数量。不可以关上一半的喷嘴，以由此在剩余的喷嘴内保持粘结 材料的最佳通过量，因为然后喷入到待要胶合的材料内的喷射点突然少了一 半，这同样又带来不良的胶合。较佳地，本发明在这里现提出，仅在有效区域 （Leistungsbereich）内接入蒸汽，在该区域内喷嘴不在优化的压力区域和有效 区域内工作。此时较佳地建议将蒸汽接入到喷嘴以及相应设备的该有效区域的 下2/3区域内，但至少一半以上。因此，在一实施例中，在设计为30t/h的设 备中，胶合喷嘴内的蒸汽最早在约为20t/h（2/3）的产量时，但尤其是在15t/h （1/2）以上时接通。通过在这些有效区域内接通蒸汽，便可抑制在下部有效 区域内超比例的胶水消耗，于是，与设备满载时一样，有望达到大约同样的胶 水消耗。自然，在该概念上必须计入蒸汽消耗量（蒸汽产量），但其与每单位 时间粘结材料的消耗成本相比低得多，甚至几乎可忽略，于是，给如此设备的 运行者带来进一步节约效果。

其中直接的优点还在于，喷嘴区域内的所述设备重量轻且自动化，尤其是， 可预防性地清洁。还可排除喷嘴头上的堵塞或粘结，以及通过所属的调整装置 立即予以清除。类似地，当接入蒸汽时，通过蒸汽流给出自清洁的效果。

从附后的权利要求书以及以下参照附图的描述中，将会给出本发明进一步 优点的措施和结构布置。

在附图中：

图1示出通过根据第一实施例的设备的剖视图，该设备在高压区域内有输 送管和作为举例提出的喷嘴，

图2示出从混合腔到根据图1的输送管的过渡的放大图，以及

图3示出通过根据第二实施例的设备的剖视图，该设备在常压区域内有混 合设备和作为举例提出的喷嘴。

图1和2示出装置的基本可能的结构，此外还示出方法的实施，该装置由 带有壁10的输送管1组成，在带有流动的输送介质20的输送管内，纤维2 被输送经过至少一个喷嘴3。为一目了然起见，舍弃输送管1上有多个喷嘴3 的图示。而且，输送管1对于喷嘴3或壁10的尺寸关系没有按比例给出。喷 嘴3具有调整装置4，调整装置4与喷头12有效连接，例如，通过一根挺杆 11进行操作。该调整装置4能够通过喷头12来调节开口23的大小，或还可 关闭该开口。该调整装置4的结构布置不受限制，且相关的选择有许多可能性 （线性输送器、曲柄驱动、球驱动或齿条驱动、间接驱动、…），它们由技术 人员个别具体地进行构造。特别要强调的是，混合腔7布置在喷嘴3内，在混 合腔中互相分离的是，蒸汽6可通过蒸汽管道17引入，而粘结材料5可通过粘结 材料管道16引入。流体技术和高压技术的结构（高压泵、输送装置、蒸汽生产、 蒸汽管道、止回阀、压力计）同样落在相应技术人员所能做到的范围内。技术人 员可计算和构造标准构件，这些标准构件根据目前技术状态是可能的或是必要的。 在运行过程中，在与开口23邻接的混合腔7内以及由此通向运输管1的过渡段内 产生蒸汽-粘结材料混合物15，该混合物15较佳地在规定压力下通过控制或调节 装置9上的压力给定值25进行混合。此时，根据压力给定值25以及根据通过混 合腔7上或混合腔内的测量装置8获得的测量结果，控制或调节装置9通过位置 调整装置4来控制或调节喷嘴头12的位置和开口23的开度。为了改进控制或调 节，该装置具有多个测量点。例如，混合腔7内的压力用测量装置8测得，和/ 或粘结材料管道16内的压力用测量装置14测得，和/或蒸汽管道17内的压力用 测量装置18测得，和/或运输管1以及混合装置22内的压力用测量装置13测得。 为了进一步优化该方法，混合腔7内的压力和/或可调节开口23的开度可根据注 入运输管1内的粘结材料5量通过控制或调节装置4进行控制或调节。以下还可 相应地依赖于纤维2的流动速度进行控制和调节。较佳地，粘结材料5可作为蒸 汽以较低压力引入混合腔7。这在通过蒸汽从混合腔7中分散和排出粘结材料5 时是有利的。业已表明，粘结材料5通过开度小于40微米的喷嘴注入混合装置 22或运输管1内。

在图3中，图中示出通过根据本发明第二实施例的装置的剖视图，该装置处于 正常压力范围内并带有混合装置22。该混合装置由固定的滚筒29构成，该滚筒 在一侧上具有用于碎屑24的入口，在另一侧上具有用于胶合过的碎屑24出口。 箭头方向表示碎屑24的通过方向，碎屑24经过混合轴26上的混合叶片27由电 动机28驱动在混合装置22内进行混合和输送。在上部区域，是喷嘴3的截面， 在开口23的背侧示出另一喷嘴3。虚线示出另一喷嘴3。在本发明的范围内，自 然也可布置只一个喷嘴3，必要时也只布置在入口区域内。喷嘴头12形成喷嘴3 的开口23，并通过位置调整装置4运动。较佳地，在混合装置22中，蒸汽管道 17内的蒸汽6以3至16巴的绝对压力注入到混合腔7内。在另一实施例中，为 了经附加蒸汽管道19输送混合装置22内的胶水，可将附加蒸汽21输入到混合装 置22内。此时，附加蒸汽管道也可从下面注入滚筒29内，以使碎屑产生漩涡。

较佳地是，蒸汽6的接通和关闭或者蒸汽阀30的位置经由混合腔7内的给定 压力通过控制或调节装置4进行控制或调节。混合腔7内的压力和/或可调节开口 16的开度根据流过运输管1或混合装置22内的纤维2/碎屑24的量通过控制或调 节装置4进行控制或调节。特别是为了测量混合腔7内或混合腔7上的压力可设 置测量装置8，和/或为了测量粘结材料管道16内或粘结材料管道16上的压力可 设置测量装置14，和/或为了测量蒸汽管道17内或蒸汽管道17上的压力可设置测 量装置18，和/或为了测量运输管1内或运输管1上以及混合装置22内的压力可 设置测量装置13。还为有意义的是，为了控制或调节开口23的开度和/或蒸汽阀 30的开度，可设置控制或调节装置4。还为了控制或调节混合腔7内的压力和/ 或可调节开口16和/或蒸汽阀30的开度，以根据注入运输管1或混合装置22内 的粘结材料5量来控制蒸汽量，可设置控制或调节装置4。特别优选地是，蒸汽 管道17内的蒸汽阀30设置推移件或球阀。蒸汽管道17的蒸汽阀30可与混合腔 7直接分开，和/或构造成与喷嘴3形成一体。

当在所述优选的实施例中设置用于纤维或类似纤维的材料胶合的运输管1，以 及用于碎屑胶合的混合装置22时，这不能理解为就这些，还存在许多装置以及混 合器或混合装置，这些装置可从所提出的喷嘴应用和所提出的方法中获益。1419

附图标记列表：

1.   运输管

2    纤维

3    喷嘴

4    位置调整装置

5    粘结材料

6    蒸汽

7    混合腔

8    测量装置

9    控制或调节装置

10   壁

11   挺杆

12   喷嘴头

13   量装置

14   测量装置

15   蒸汽-粘结材料混合物

16   粘结材料管道

17   蒸汽管道

18   测量装置

19   附加蒸汽管道

20   输送介质

21   附加蒸汽

22   混合装置

23   开口

24   碎屑

25   用于混合腔7的压力给定值

26   混合轴

27   混合叶片

28   电动机

29   滚筒

30   蒸汽阀