淺談噴蒸預(yù)熱在中密度板生產(chǎn)中的應(yīng)用

隨著我國(guó)密度板產(chǎn)業(yè)持續(xù)升級(jí)，目前，中密度纖維 板（MDF）工廠大多采用連續(xù)平壓干法生產(chǎn)。板坯預(yù)熱 處理是影響干法密度板熱壓傳熱的關(guān)鍵因素之一。國(guó)外 生產(chǎn)厚板通常采用微波預(yù)熱、高頻預(yù)熱或噴蒸預(yù)熱， 或者是以上方式的聯(lián)合預(yù)熱。微波預(yù)熱和高頻預(yù)熱受耗 電量大、費(fèi)用高等因素限制，在我國(guó)密度板連續(xù)平壓線 中并不常見，大多配備意大利意瑪（IMAL）公司和我國(guó) 敦化市亞聯(lián)機(jī)械制造有限公司提供的噴蒸預(yù)熱機(jī)。

噴蒸預(yù)熱是通過外部壓力使高溫水蒸氣迅速透過 板坯內(nèi)部，均勻地瞬間加熱整個(gè)板坯，以縮短制板時(shí)間的技術(shù)。噴蒸預(yù)熱可以改善人造板熱壓過程中的熱量 傳遞，合理的預(yù)熱工藝可以提高板坯熱壓時(shí)傳熱的均勻 性，減少升溫時(shí)間，從而提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、降 低生產(chǎn)成本。本文討論分析了中密度板連續(xù)平壓生 產(chǎn)線生產(chǎn)過程中所遇到的實(shí)際問題，希望能對(duì)工廠規(guī)范 板坯預(yù)熱、熱壓工藝提供借鑒。

1 噴蒸預(yù)熱設(shè)備構(gòu)成

噴蒸預(yù)熱機(jī)主要包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、熱油系統(tǒng)、蒸汽系 統(tǒng)、風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)和清潔系統(tǒng)等。以敦化亞聯(lián)寬4′長(zhǎng)4 m 噴蒸預(yù)熱機(jī)（見圖1）為例，對(duì)設(shè)備工作進(jìn)行說明。

在進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)（3）的作用下，凈化的冷空氣（1）經(jīng) 過空氣-熱油加熱器（2）在混合室（4）中與蒸汽混合， 達(dá)到工藝要求的混合溫度和濕度后，混合氣體透過網(wǎng)帶 和帶孔壓板進(jìn)入板坯。為防止產(chǎn)生冷凝水，帶孔壓板采 用熱油盤管（6）進(jìn)行加熱。

為了確保板坯的上下板面吸收數(shù)量大致相等的熱 量，在分風(fēng)室（5）進(jìn)行氣流分配，使得預(yù)熱前段（7） 板坯上板面受熱，同時(shí)，預(yù)熱后段（10）實(shí)現(xiàn)板坯下板 面受熱。

由于進(jìn)風(fēng)氣流在一定壓力下透過板坯，因而回風(fēng) （13）中會(huì)攜帶有少量粉塵。另外，濕熱的網(wǎng)帶在靜電 作用下，很易吸附纖維，需隨時(shí)清理。因而配備有真空 回收風(fēng)箱（7，10，11）和真空旋風(fēng)分離器（12）收集廢 棄粉塵。

2 噴蒸預(yù)熱的關(guān)鍵控制參數(shù)

2.1 露點(diǎn)溫度和濕度

蒸汽和熱空氣混合后的露點(diǎn)溫度反映了混合氣體 中所攜帶的熱能多少；而混合濕度則反映了混合氣體中 的水蒸汽含量。在板坯密度、纖維含水率和生產(chǎn)線速度 一定的條件下，提高露點(diǎn)溫度，可顯著提高板坯芯層溫 度。需要指出的是，混合濕度的設(shè)置同樣會(huì)影響到板坯 芯層溫度。干燥后纖維含水率一般為8%～12%，如果 混合濕度過低（如3%～5%），則在混合氣流通過板坯時(shí)，很易造成表層板坯含水率低于芯層，不利于后續(xù)熱 壓，造成預(yù)固化層變厚、斷面密度曲線（VDP）峰值降 低和靜曲強(qiáng)度小幅升高，所制毛板板面粗糙，甚至“掉 灰”；如果濕度過高（如20%～30%），則很易造成板坯 表層含水率高于芯層，雖然有利于后續(xù)熱壓傳熱，但很 易造成網(wǎng)帶堵塞，甚至粘帶，直接反映為產(chǎn)品表面出現(xiàn) 質(zhì)量缺陷。通過實(shí)際生產(chǎn)的長(zhǎng)期摸索，得出的經(jīng)驗(yàn)是濕 度要略高于纖維含水率，約高3%～5%，可綜合平衡能 耗、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率各項(xiàng)指標(biāo)。

2.2 風(fēng)機(jī)氣流壓力

氣流穿過板坯進(jìn)行加熱，其穿過板坯的能力主要受 到風(fēng)壓、預(yù)壓后板坯厚度、板坯密度（空隙率）、混合 濕度（含濕量）的影響。

風(fēng)壓的影響——在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的情況下，希 望風(fēng)壓足夠大，這樣有利于氣流穿透板坯的深度。但在 實(shí)際生產(chǎn)中，風(fēng)壓增大到一定程度后，由于預(yù)壓后的板 坯強(qiáng)度有限，很易在較大的風(fēng)壓下吹破（甚至吹斷）板 坯，出現(xiàn)“噴灰”或板面裂紋的現(xiàn)象。因此在生產(chǎn)過程 中，需經(jīng)常現(xiàn)場(chǎng)查看板坯狀態(tài)，以便及時(shí)對(duì)風(fēng)壓進(jìn)行 調(diào)整。

板坯厚度的影響——相同的板坯密度，在其他條件 不變的情況下，板坯越厚（如比較成品厚度分別為9 mm 和18 mm的板坯），則氣流越難穿過板坯，即透入板坯的深度越小。反之亦然。影響板坯厚度的因素比較多，如 原料配比、纖維含水率、施膠量等，其生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)值仍在 探索中。

板坯密度的影響——相同的成板厚度，板坯密度越 高，其空隙率越低，則氣流越難通過板坯。同時(shí)，考慮 到在預(yù)壓后高密度板坯的厚度反彈率較高，因而在實(shí)際 生產(chǎn)過程中往往減少預(yù)壓段的壓縮率，既可延長(zhǎng)預(yù)壓機(jī) 設(shè)備壽命，又能滿足噴蒸預(yù)熱的工藝需求。總結(jié)探索的 經(jīng)驗(yàn)值為生產(chǎn)高密度板材時(shí)的壓縮率僅相當(dāng)于生產(chǎn)中密 度密度板板坯壓縮率的85%～90%。

混合濕度的影響——為了便于理解，進(jìn)行如下的對(duì) 比，同樣是360目的網(wǎng)孔，一定壓力下相同體積的空氣和 水，空氣更容易通過。因而空氣含濕量過高不利于氣流 透過板坯。

3 噴蒸預(yù)熱與板坯熱壓的匹配

3.1 連續(xù)壓機(jī)入口調(diào)整

入口位移的調(diào)整，要根據(jù)噴蒸預(yù)熱的狀態(tài)而定。 每次停機(jī)再進(jìn)板坯時(shí)，需待板坯進(jìn)入壓機(jī)后，才能開啟 噴蒸預(yù)熱，但此時(shí)板坯厚度較使用噴蒸預(yù)熱時(shí)要厚得 多，因此要及時(shí)抬高壓機(jī)入口位移。若板坯厚來不及時(shí) 調(diào)整，則板坯在壓機(jī)入口排氣嚴(yán)重，會(huì)出現(xiàn)“噴灰”現(xiàn) 象，甚至板坯斷裂。待噴蒸預(yù)熱投入使用后，預(yù)熱后的 板坯變薄，則需要及時(shí)將壓機(jī)入口降低。若不及時(shí)調(diào)整 入口高度，則出壓機(jī)后的板材明顯變寬（預(yù)熱后塑性增 強(qiáng)，相同壓力下延展性好），甚至造成堵板停機(jī)。在生 產(chǎn)中，隨時(shí)觀察壓機(jī)入口情況，以確保壓機(jī)入口處于合 理的位置。實(shí)際生產(chǎn)中往往保持壓機(jī)入口高度與預(yù)熱后 板坯高度基本一致，通常其工作壓力不很過50 bar。

3.2 壓機(jī)速度的調(diào)整

在噴蒸加熱正常使用過程中，如果前段工序故障或 纖維倉(cāng)料位低，為了不停機(jī)，需要進(jìn)行降速生產(chǎn)。在此 類情況下，板坯不需要那么多的熱能，因此需及時(shí)調(diào)整 噴蒸預(yù)熱的相關(guān)參數(shù)。若不及時(shí)調(diào)整，則很易造成膠黏 劑過度固化，甚至嚴(yán)重時(shí)板材出現(xiàn)鼓泡等現(xiàn)象。在大量 生產(chǎn)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，摸索出這樣的規(guī)律：當(dāng)壓機(jī)降速幅度20 mm/s時(shí)，壓力基本可以不調(diào)整，但噴蒸加熱需相 應(yīng)降低露點(diǎn)溫度2～4℃，成板越厚，則需要降低的就越 多；反之亦然。

3.3 含水率波動(dòng)時(shí)的調(diào)整

若生產(chǎn)各工序基本正常，但由于原料或熱能中心 供熱波動(dòng)，進(jìn)而造成纖維含水率變化（如從8%上升到 9%，甚至10%）。在此類情況下，可以進(jìn)行壓機(jī)提速， 以確保板坯不過熱，但對(duì)于板材質(zhì)量情況并無把握。因 此往往不調(diào)整壓機(jī)速度，而是調(diào)整噴蒸加熱。生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn) 值為：纖維含水率升高1%，壓機(jī)高壓區(qū)壓力緊急調(diào)低 10～15 bar，同時(shí)噴蒸加熱露點(diǎn)溫度調(diào)低2～3 ℃；反之 亦然。

4 板材常見質(zhì)量缺陷分析與處理

4.1 粗糙、掉灰或凹坑

粗糙、掉灰或凹坑成因基本相同，主要受壓機(jī)入 口高度、噴蒸網(wǎng)帶透氣效果、混合濕度等因素影響。往 往是網(wǎng)帶、鋼帶受濕度（含水率）或靜電的影響粘附纖 維，造成傳熱障礙，受熱少的部位表現(xiàn)為粗糙；再嚴(yán)重 一些，則板面毛糙，手搓掉纖維，俗稱“掉灰”；較嚴(yán) 重的則是板面局部纖維粘附在網(wǎng)帶或鋼帶上，隨著膠黏 劑固化而粘結(jié)在網(wǎng)帶或鋼帶上，進(jìn)而擠壓板面出現(xiàn)周期 性凹坑。受壓機(jī)入口高度的影響，板坯在壓機(jī)入口排氣 嚴(yán)重，會(huì)出現(xiàn)“噴灰”現(xiàn)象，甚至板坯斷裂。實(shí)際生產(chǎn) 中，除了工藝參數(shù)應(yīng)設(shè)置合理外，還需及時(shí)檢查網(wǎng)帶和 鋼帶的清潔狀態(tài)，必要時(shí)停機(jī)手工清理。

4.2 水漬點(diǎn)

水漬點(diǎn)主要是在工序中形成的冷凝水混入了板坯中 或板坯表面而形成的。

情況一：噴蒸加熱管道預(yù)熱升溫階段的升溫速度太 快，形成的冷凝水未能及時(shí)排除，投入使用后，在風(fēng)壓 的作用下進(jìn)入板坯。其表現(xiàn)為混合濕度偏高，且在噴蒸 加熱投入使用半小時(shí)后水漬點(diǎn)自動(dòng)消失。

情況二：噴蒸壓板溫度過低，高溫含濕混合氣體通 過壓板時(shí)，形成冷凝水并滴落在板坯上。其表現(xiàn)為水漬 點(diǎn)在板面分布不規(guī)律，并且由于噴蒸壓板在混合氣體作用下往復(fù)升溫降溫，水漬點(diǎn)會(huì)周期性地出現(xiàn)。

4.3 板邊密度低

板邊密度低主要是由于壓機(jī)入口或噴蒸加熱處“噴灰”所致。噴灰是指 在壓縮板坯過程中，空氣排出的速度過快，并很出了板坯的預(yù)壓強(qiáng)度，造成 部分纖維脫離板坯的現(xiàn)象。調(diào)整壓機(jī)入口高度、板坯厚度、風(fēng)壓等參數(shù)可及 時(shí)排除缺陷。

4.4 內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度（IB）波動(dòng)大

網(wǎng)帶粘附少量纖維粉塵，透氣效果略差，但尚未形成粘帶。此時(shí)透氣 差的部位傳遞熱量少，造成該部位的膠黏劑固化不完全，因此造成結(jié)合強(qiáng)度 低，表現(xiàn)為檢測(cè)時(shí)該部位點(diǎn)內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度特別低，如表1中加粗?jǐn)?shù)字所示；而 其他部位受熱充分，不存在該問題。

若該缺陷部位膠黏劑固化程度低或施膠量很低，即單點(diǎn)IB過低，其膠合 強(qiáng)度不足以抵消板坯芯層形成的蒸汽壓力，則很容易形成局部鼓泡，通常表 現(xiàn)為碗口大，不連續(xù)；嚴(yán)重時(shí)，則表現(xiàn)為連續(xù)條狀鼓泡。

4.5 斷面密度曲線（VDP）不對(duì)稱

如圖2所示，斷面密度曲線（VDP）峰值左側(cè)920 kg/m3，右側(cè)880 kg/m3， 相差40 kg/m3；同時(shí)左側(cè)致密層厚約5～6 mm，而右側(cè)厚約3～4 mm，這在生 產(chǎn)12 mm中密度板時(shí)并不常見。因此在生產(chǎn)中將峰值高度、致密層厚度 明顯差異的斷面密度曲線稱為不對(duì)稱曲線。

分析其原因?yàn)榘迮髟趪娬纛A(yù) 熱期間，上下板面吸收熱量不同， 造成上下板面的塑性不同，進(jìn)而熱 壓時(shí)在相同壓力的作用力下形成左 右明顯差異的斷面密度曲線。通過 現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，往往是因?yàn)橄聣喊?網(wǎng)孔堵塞，在其向下板面?zhèn)鳠釙r(shí)， 氣流自下向上吹送，下板面吸收的 熱量很少，故其塑性略差（圖2右 側(cè)），因此在相同的壓機(jī)壓力下， 峰值略低，致密層偏薄。

其現(xiàn)象為同一塊樣板上下板面 靜曲強(qiáng)度有明顯差別；測(cè)試內(nèi)結(jié)合 強(qiáng)度時(shí)，樣塊斷裂位置靠近吸收熱 量少的一面（固化不充分），而不 是在樣塊厚度的中間部位。

5 存在的問題和建議

由于噴蒸加熱可提升生產(chǎn)效率 15%～25%，增產(chǎn)效果明顯，因此近 年在密度板企業(yè)中推廣較快。但也 存在一些明顯問題，比如運(yùn)輸排氣 網(wǎng)帶高溫（120～140 ℃）工作條件 下變形大造成網(wǎng)帶跑偏；網(wǎng)帶使用 壽命短，易粘附纖維，造成質(zhì)量缺 陷；下網(wǎng)孔壓板容易堵塞造成斷面 密度曲線不一致等。

針對(duì)噴蒸加熱設(shè)備現(xiàn)階段的特 點(diǎn)，建議：1）加強(qiáng)設(shè)備巡檢與清理 頻次；2）噴蒸網(wǎng)帶易變形、堵塞， 建議定期更換（如8～12周/次）和及 時(shí)備件。

中密度板生產(chǎn)線正朝著大 產(chǎn)能、高質(zhì)量、次、大幅面、 適應(yīng)性廣的方向發(fā)展，各工廠應(yīng)根 據(jù)各自的腔比均小于1，屬于很好的纖維原料。從纖維形態(tài)、化學(xué) 成分和潤(rùn)濕性方面分析，楊木纖維略優(yōu)于竹柳纖維。

2）竹柳和楊木纖維以不同混合比制備中密度纖維 板，性能均能達(dá)到中密度板國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，混合 比對(duì)板材性能的影響不明顯。

3）竹柳、楊木以4∶6混合比制備中密度板， 隨著密度的增加，板材MOR、MOE和IB均呈逐漸增大趨 勢(shì)，24 h TS逐漸下降；隨著施膠量的增加，MOR、MOE 和IB均呈上升趨勢(shì)，而24 h TS則逐步降低。實(shí)際生產(chǎn) 中，可采用竹柳、楊木混合比4∶6，密度0.75 g/cm3，施 膠量12%的工藝參數(shù)，制得的中密度板各項(xiàng)性能均 能達(dá)到中密度板國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。

責(zé)任編輯：尹江蘋