连续平压胶合板工艺路线和设计理念

连续平压胶合板工艺路线和设计理念

张林俊¹，刘守华¹，盖诺特•冯•哈斯²

1. 德国迪芬巴赫机械设备有限责任公司北京代表处，北京  100004；2. 德国迪芬巴赫机械设备有限责任公司，德国  埃平根海尔布隆  75031

摘要：介绍了中国首条连续平压胶合板生产线工艺流程，并从单板制备、干燥、拼接、修补、施胶、组坯，到板坯热压，再到素板砂光、裁切、产品深加工等环节对其设计路线、设备工作原理进行了概括地阐述。

关键词：连续压机；胶合板；工艺流程；设计理念。

Continuous Flat Pressing Production Flowsheet and Design Concept for Plywood

Zhang Linjun¹, Liu Shouhua¹, Gernot Von Haas²

1. Dieffenbacher GMBH Maschinen-und Alagenbau Beijing Representative Office, Beijing 100004, China; 2. Dieffenbacher GMBH Maschinen und Anlagenbau, Eppingen, Heilbronner Strasse, 75031, Germany

Abstract: This article mainly introduced the process flowsheet of the first continuous press production line of plywood in China. The  design and working principle of the production line were preliminarily discussed from preparation, drying, splicing, repair, gluing and assembly of the veneers to hot pressing of slab, sanding, cutting and deep processing of plywood product.

Key words: continuous press; plywood; process flowsheet; design concept

胶合板是中国人造板生产和消费的主要板种之一，约占中国人造板总产量的2/3，在地板、家具、装修、运输和建筑等领域广泛应用。据中国林产工业协会统计数据，截至2023年底，中国胶合板年总生产能力约2.05亿m3，生产企业7 400余家，分布在28个省市区。中国的胶合板产业，属于劳动密集型产业，大部分工厂生产线的自动化水平低，以中小企业为主，7 400余家胶合板生产企业中年生产能力超10万m3的有376家，年生产能力超过50万m3仅7家，整个产业亟待整合提升。

近年，在中国胶合板产业大力推进供给侧结构性改革的背景下，一些大型企业广开合作渠道，利用各方优势，积极探索胶合板企业转型升级路径。其中，广西林业集团与德国迪芬巴赫（Dieffenbacher）公司积极响应广西壮族自治区政府做大做强木材加工产业的号召，利用双方各自的资源和技术装备优势，建设了一条国际先进的连续平压胶合板自动化生产线。生产线采用国际先进的生产技术，从单板干燥、含水率检测、扫描分级、拼接、涂胶、连续自动组坯以及连续热压，直至后期处理、自动堆垛等整线采用德国工业4.0自动化控制，使胶合板生产连续化、规模化，同时该生产线还具备生产单板层积材（LVL）的能力。该生产线既保证了产品环保又降低了人工成本，减少了物料损失，提高了产品质量和生产效率。该生产线于2022年6月建成投产，为中国第一条自动化程度最高的连续平压胶合板生产线，本文简要介绍连续平压胶合板生产线的工艺路线和设计理念。

连续平压胶合板生产线分为5个大的工序：单板制备和干燥工序；单板拼接和修补工序；施胶和组坯工序；板坯预热和热压工序；素板处理及深加工工序。

1  单板制备和干燥

1.1 单板制备

该工序是连续压机生产胶合板的基础工序，将经过筛选的规格原木通过横向皮带运输机送至规格锯，规格锯对原木进行定尺和齐头，定尺齐头后的原木经过往复升降式阶梯输送栈逐一送至智能高速旋切机，其生产线组成见图1所示。原木进入旋切机后，先在入口端进行3D激光扫描，经过计算机计算找到最佳旋切的中心线，然后再送到旋切机进行旋切加工。其中树皮和旋圆前的碎单板通过底部的废料皮带运输机输送到废料仓，合格的单板经过出口的板面检测扫描后，按照利用率最大化的原则经济地裁切成2′×4′，4′×4′，4′×8′或其他需要的规格尺寸，最后通过真空皮带堆垛系统进行分等收集和堆垛。

图1 单板高速旋切生产线

1.2 单板干燥

裁切好的规格湿单板经转运后送入辊筒式单板干燥机进行干燥，辊筒式单板干燥的基本流程如图2所示。湿单板的板垛送到干燥机入口处，板垛经链式运输机输送至进料站，进料站底部的液压升降台将板垛调整到合适的高度，再由板垛上方的真空吸盘将单板逐张吸起，入口区的单板导向分配装置将吸起的单板分别分配到各层的辊筒床，单板经过干燥机腔体内部的干燥区逐渐干燥，在经过出口段的均衡冷却区后含水率稳定控制在8%±2%，均衡后的单板表面温度控制在60 ℃以下，再经出口区的收集辊台输送至含水率检测仪和单板表面质量检测仪检测，根据设定的缺陷类别，单板质量检测仪对单板表面质量进行分级，分级后的单板通过后端的真空皮带堆垛装置整理堆垛后送入下工序备用。

图2 单板干燥分拣一体化生产线

2  单板拼接和修补

2.1 单板拼接

干燥后的单板需经整理后拼接成生产需要的规格尺寸，如常用的整张大单板尺寸2 500 mm×1 270 mm。单板拼接分为横拼和纵拼，横拼是按照单板纹理方向平行地将单板拼接连在一起，拼接后的木纹纹理与拼接后整张大板的宽度方向平行，见图3。纵拼是将单板按照旋切后的单板纹理顺纹拼接，拼接后的木纹纹理与拼接后整张大板的长度方向平行，见图4。

图3 单板横拼

图4 单板纵拼

2.1.1 单板横拼

单板横拼使用胶带或者热熔胶+胶线进行粘接。在连续压机生产胶合板中，通常使用热熔胶线拼接单板。小规格单板经过齐头齐尾后，再用热熔胶线将纹理方向平行的单板相互拼接起来，通常在整张大单板宽度方向上均布4～5条胶线（见图5），然后马上用专用冷却压轮对热熔胶线进行压紧冷却，使胶线牢固地粘接在单板表面上，从而使两块单板拼接起来。

图5 横拼单板的胶线分布

2.1.2 单板纵拼

单板纵拼常见的方法有热熔胶+胶线直接拼接、齿接拼接（见图6）和斜磨搭接等。因为中国的单板主要由速生杨木或桉木加工而来，其材质偏软，木质部比较疏松，再加上一般单板厚度多在1.7 mm，为了使拼接后的单板具有更高的强度适用连续化机械作业，所以纵拼的单板多采用齿接拼接的方式。其加工工艺是先将单板用胶线横拼，之后转角90°，使用梳齿机对横拼后的单板尾端和首端分别进行打齿，再使用涂胶机对梳齿后的单板齿部涂胶，涂胶后立即进行齿接，再经冷压机冷却固定数秒后成型。

图6 齿接纵拼单板

2.2 单板修补

单板修补一般采用挖补或裁切两种方式，通常安排在单板干燥后进行。挖补是使用专用单板挖补机将单板缺陷挖掉，再以同样大小的补板补填缺陷挖掉处的部位，如图7所示。这种修补方式效率偏低，以全自动修补的方式，每小时可修补1 000个缺陷。另外一种单板修补方式为缺陷裁切方式，多用于单板横拼作业，通过横拼机前面的板面质量扫描仪、厚度测量仪、含水率测试仪等仪器对通过的单板进行逐一检测和识别，将缺陷逐一锁定，经过计算直接将有质量缺陷的部分用裁切刀裁切掉（见图8），再采用胶线将无缺陷的好单板连接起来，这种处理方式高效快捷，但是单板的损耗较大。

图7 单板挖补示意图

图8 单板裁切拼接

将拼接完成后的整张大单板送入中间智能仓储进行分类储存备用，智能仓储系统根据木纹方向、厚度、生产时间等信息将单板逐一分类储存，其信息随板垛直接传入到后工序，实现整个生产系统信息无缝衔接，便于进行质量跟踪和追溯。

3  单板施胶和组坯

3.1 单板施胶

将中间智能仓储储存的整张大单板送至组坯线，根据生产的成品板厚度，按纵横木纹交错奇数层进行组坯。真空吸盘吸附整张大单板放到真空皮带运输机上，向下工序传送，经毛刷清除表面的木屑和杂物后进入施胶系统。连续胶合板生产线采用淋涂、喷涂、辊涂等施胶方式，不同胶种所采用的施胶方式也不同。以脲醛胶为例，一般采用单面淋涂，即单板经运输机传送通过幕帘式施胶机，在单板上表面均匀涂布一层胶黏剂，见图9，施胶后的单板送入组坯站进行组坯。

图9 单板施胶

3.2 单板组坯

在组坯站，伸缩式组坯头托运施胶后的整张大单板，按纵横木纹交错的要求将其逐一叠放在组坯站的皮带输送机上组成板坯，皮带输送机载着整张大单板的板坯按节拍间歇地向前运动，使组坯完成后的整张大单板堆叠呈阶梯状，见图10。其目的是组坯完成的整张大单板板坯与前面的整张大单板板坯进行首尾搭接，且连接的接缝会错开位置，以避免接缝重合影响最终制品的力学性能。通常情况下，设定的搭接重合宽度为20～30 mm。通过多个组坯头的协作，施胶的单板被拼接成连续的板坯带后送入下一工序，见图11。

图10 单板组坯效果图

图11 单板连续组坯拼接

4  板坯预加热和热压

4.1 板坯预加热

因为单板的含水率比较低，喷蒸汽的加热方式不适合单板板坯的预加热，所以连续压机生产胶合板采用微波加热（见图12）。与喷蒸加热板坯相比，微波加热借助于微波辐射高效地向物料内部穿透，引发物料内部水分极速震动而发热，实现物料从里向外的快速加热。就木材的分子结构而言，微波可以引起木材内部的化学组分如纤维素和木素等大分子的震荡而吸收微波，辅助发热。与传统的蒸汽预加热方式不同的是，微波加热还可以通过调控微波的频率实现板坯由内而外的穿透式加热。进入连续压机前，微波加热后的板坯芯层温度建议不低于65°。

图12 板坯微波加热

4.2 连续热压

与其他人造板产品连续压机不同，生产胶合板和单板层积材的连续压机需要重新进行设计，因为胶合板和单板层积材连续热压过程采用低温低压成型，这也是连续压机生产的胶合板比多层压机生产的胶合板压缩比低的原因。通常生产胶合板的连续压机最高压力不超过3 MPa，最高温度区不超过220 ℃，其热能分配见图13所示。同时连续压机的入口的上下楔角需要快速导入板坯，并在压机的入口段就开始加压。

图13 胶合板连续压机的热能分配

5  素板处理与深加工

5.1 素板处理

热压后的素板经过齐边、斜切锯后（见图14），通过素板厚度检测仪和鼓泡探测仪检测后进入后面工序。其中，不合格的素板将直接进入废板剔除堆垛台，合格的素板经过晾板架晾板冷却。外观合格的素板经堆垛后直接进入智能储存仓库养生，外观有缺陷的素板需要进入自动修补机进行修补（见图15），修补完成后进入智能养生区养生。

图14 素板裁切

图15 素板表面缺陷修复

5.2 砂光、锯切和深加工处理

工程或结构用胶合板经过初步砂光后即可使用，但是大部分的家装用胶合板（饰面胶合板和多层实木复合地板基材用胶合板）则需进行覆贴薄木等深加工处理。需要深加工的胶合板素板由轨道车从智能仓储送出，先送入砂光机进行砂光，然后经涂胶并将珍贵树种的薄木或科技木单板（重组装饰单板）覆贴在素板上下表面，之后堆垛至一定高度后送入预压机进行预压。预压好的贴面板坯经辊台出料后送入至贴面压机进行热压，之后经翻板冷却后送入砂锯线进行砂光和裁板，裁切成目标规定尺寸。最后经检验、分等、堆垛、打包后，由叉车送入成品仓库储存。

6  结语

崇左广林迪芬新材料有限公司的连续平压胶合板项目是中国胶合板制造产业首次引入连续平压设备的生产线，同时也是国际首条 pMDI 无醛添加连续平压胶合板生产线，是中国胶合板产业连续平压生产胶合板的革命性突破，打破中国传统胶合板生产模式，引领中国胶合板生产技术走向世界前列。该生产线工艺和整体设计上践行清洁生产和绿色发展理念，以本土速生小径级桉木为原料，采用全球领先的自动化胶合板生产技术与装备，通过高度整合的胶合板生产工艺，从原料、中间产品再到成品提高各个环节的生产效率、加工精度和产品质量。为市场提供优质胶合板，产品可广泛用于特殊包装、建筑、装修、车船、家具、航空及军工等领域，满足市场上对高档胶合板产品的需求，符合中国胶合板产业由规模驱动向高质量发展的转变，其市场前景广阔，将为中国林业产业供给侧结构性改革和转型升级提供样板和示范作用。

引文格式：张林俊, 刘守华, 盖诺特•冯•哈斯. 连续平压胶合板工艺路线和设计理念[J]. 中国人造板, 2024, 31(6): 11-17. DOI：10.12393/j.1673-5064.20240602