細(xì)木工板甲醛捕捉設(shè)備的設(shè)計(jì)及其捕捉工藝技術(shù)

李光榮　辜忠春　蔡芳　李軍章　王霄

摘 要：針對(duì)目前細(xì)木工板甲醛捕捉劑人工噴涂和簡單機(jī)械噴涂效率低、不均勻的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)、研制出甲醛捕捉劑噴施的機(jī)械化設(shè)備，并對(duì)其捕捉工藝參數(shù)進(jìn)行研究和細(xì)木工板理化性能測定，結(jié)果表明：甲醛釋放量為E2級(jí)細(xì)木工板（2.8 mg·L-1），使用甲醛捕捉設(shè)備，用噴施量33.6 g·m-2 的W-BC甲醛捕捉劑處理之后，甲醛釋放量可以降低到了E1級(jí)水平，對(duì)物理力學(xué)性能無不利影響。因此，該甲醛捕捉設(shè)備適合于機(jī)械化處理細(xì)木工板，大幅提高了捕捉劑噴施均勻性、加工效率及其產(chǎn)品質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：細(xì)木工板；甲醛捕捉劑；甲醛捕捉設(shè)備；甲醛釋放量

中圖分類號(hào)： TS653.92+1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 1004-3020（2016）02-0039-04

Abstract： Formaldehyde capturing instrument was designed to change the current situation of spraying formaldehyde scavenger by hand and instrument， which were inefficiency and noununform. The formaldehyde capturing instrument was developed by designing， preparing，studying on capturing technology parameters and evaluating the physical and chemical properties of block board after its treatment with formaldehyde scavenger. Results indicated that formaldehyde emission was reduced to class E1 from class E2 2.80 mg·L-1 after treatment with 33.6 g·m-2 W-BC formaldehyde scavenger by mechanizied spraying，and there were no adverse effect on physical and mechanical properties. Thus， the formaldehyde captured instrument would be feasible to process the formaldehyde emission of block board.At the same time，the spraying uniformity， efficiency and quality were improved，and the cost of block board was reduced.

Key words：block board；formaldehyde scavenger；formaldehyde capturing instrument；formaldehyde emission

細(xì)木工板（俗稱大芯板），廣泛應(yīng)用于室內(nèi)裝飾裝修行業(yè)，其規(guī)模化生產(chǎn)使用的膠粘劑主要是脲醛樹脂膠，膠合性能好，成本低，但膠粘劑中游離甲醛釋含量高，制備的細(xì)木工板甲醛釋放量高，危及人體健康。

在人造板行業(yè)，降低人造板甲醛釋放量的方法可以分為4類：①對(duì)脲醛樹脂膠進(jìn)行改性；②改進(jìn)人造板熱壓工藝；③在脲醛樹脂膠中加入甲醛捕捉劑；④人造板成品的捕醛處理[]。第4種方法，適合捕捉細(xì)木工板成品的游離甲醛，但目前企業(yè)噴施的方式大多是人工噴涂或簡單機(jī)械噴涂，均勻性差，效率低，成本高。

針對(duì)人工噴涂和簡單機(jī)械噴涂的問題，本文研制出合適的甲醛捕捉設(shè)備，代替人工和簡單機(jī)械噴涂甲醛捕捉劑。通過對(duì)甲醛捕捉設(shè)備的設(shè)計(jì)、研制，甲醛捕捉工藝參數(shù)的研究和細(xì)木工板（以下簡稱板材）理化性能評(píng)價(jià)，制備出一臺(tái)可以機(jī)械化噴施甲醛捕捉劑的設(shè)備，以提高甲醛捕捉劑噴施均勻性、噴施效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低板材生產(chǎn)成本。

1 甲醛捕捉技術(shù)

本文主要研究一種細(xì)木工板成品甲醛捕捉技術(shù)，依據(jù)甲醛捕捉的原理，設(shè)計(jì)、研制出一臺(tái)適合于批量、機(jī)械化甲醛捕捉設(shè)備，并開展甲醛捕捉技術(shù)的研究。

1.1 甲醛捕捉原理

甲醛捕捉基本原理：利用胺類、酚類、尿素、生物質(zhì)甲醛捕捉劑、無機(jī)銨鹽類物質(zhì)與游離甲醛反應(yīng)，生成另一種穩(wěn)定的物質(zhì)，減少游離甲醛釋放到空氣中的量[2]。本文中所用到的甲醛捕捉劑主要是有機(jī)類和無機(jī)類化合物的水溶液，可以通過研制的設(shè)備，均勻地噴施于板材的表面，與板材中游離甲醛反應(yīng)，從而降低板材甲醛釋放量。

1.2 甲醛捕捉設(shè)備組成

本設(shè)計(jì)和研制的甲醛捕捉設(shè)備主要由前升降機(jī)（上料臺(tái)）、進(jìn)板輥臺(tái)、噴霧系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、出板輥臺(tái)、自動(dòng)堆垛機(jī)等組成。

1.3 工藝流程

甲醛捕捉設(shè)備是通過電氣控制，實(shí)現(xiàn)甲醛捕捉劑的均勻噴施，從而達(dá)到降低板材甲醛釋放量的目的，工藝流程圖如圖1所示。

2 甲醛捕捉設(shè)備的研制

2.1 甲醛捕捉設(shè)備原理圖

設(shè)備主要部位功能如下：前升降臺(tái)（1）—用于設(shè)備上料；設(shè)備機(jī)體（2）—作為整個(gè)設(shè)備的支架，傳動(dòng)輥筒、捕捉劑噴箱、光電開關(guān)等安裝在其上；傳動(dòng)電機(jī)（3）—為傳動(dòng)輥筒的動(dòng)力來源；傳動(dòng)輥（4）—給予板材動(dòng)力，按照設(shè)定的方向傳動(dòng)；捕捉劑存儲(chǔ)罐（5）—儲(chǔ)備捕捉劑，并通過空壓機(jī)注入壓縮空氣保持捕捉劑噴施過程中的工作壓力；捕捉劑噴箱（7）—固定噴頭，防止捕捉劑噴射到板材以外的地方；后升降臺(tái)（8）—接收處理之后的板材；直推氣缸（9）—板材落入后升降臺(tái)之后，直推氣缸將板材縱向?qū)R；橫推氣缸（10）—板材在縱向位置對(duì)齊之后，通過橫推氣缸，使板材橫向?qū)R；出板電機(jī)（11）—給予板材被輸送到后升降臺(tái)的動(dòng)力；噴頭（12）—捕捉劑噴射出口；光電開關(guān)（13）—感應(yīng)板材的位置，控制電磁閥的開閉； 電磁閥（14）—通過光電開關(guān)傳遞的信號(hào)，控制捕捉劑的施加。

2.2 甲醛捕捉設(shè)備噴霧系統(tǒng)

甲醛噴霧系統(tǒng)主要由空壓機(jī)、壓力容器罐、光電開關(guān)、繼電器、液控電磁閥、噴嘴、噴箱、加料泵等組成，其工作原理如圖3“行走-噴嘴控制”部分所示。加料泵注入壓力容器罐一定捕捉劑后，空壓機(jī)將壓縮空氣輸入壓力容器罐中，使工作壓力達(dá)到要求值，光電開關(guān)探測到板材之后，液控電磁閥打開，噴嘴噴出捕捉劑，當(dāng)板材傳送完畢后，光電開關(guān)和時(shí)間繼電器共同作用控制液控電磁閥關(guān)閉，噴嘴停止噴霧。

2.3 甲醛捕捉設(shè)備控制系統(tǒng)

甲醛捕捉設(shè)備控制系統(tǒng)主要包括：噴霧系統(tǒng)控制，行走系統(tǒng)控制，前升降機(jī)系統(tǒng)控制，后升降機(jī)系統(tǒng)控制，空壓機(jī)系統(tǒng)控制。甲醛捕捉設(shè)備電氣原理圖如圖3所示。甲醛捕捉設(shè)備氣動(dòng)原理圖如圖4所示。

3 甲醛捕捉工藝

3.1 噴嘴的選擇

經(jīng)過預(yù)實(shí)驗(yàn)得知：噴嘴選擇“6504”，“6506”，“9501”，“9502”等型號(hào)，其噴射角度、噴射的幅面均不能滿足要求。因此選擇型號(hào)為11001的噴嘴，能夠滿足要求。其噴射角度為110°，等效噴孔孔徑0.66 mm。0.6 MPa壓力下流量為0.56 L·min-1的不銹鋼扇形噴嘴，噴箱上部、下部一定高度處各安裝2個(gè)，在0.6 MPa壓力下，捕捉劑剛好覆蓋整個(gè)板面。

3.2 甲醛捕捉工藝參數(shù)的確定

本研究選擇W-BC甲醛捕捉劑。依據(jù)捕捉劑噴出形狀和噴灑到板材表面的均勻性，確定噴施壓力P范圍為0.4～0.6 MPa。依據(jù)捕捉劑噴施到板材表面的量，確定板材傳送速度V范圍為0.2～0.6 m·s-1。通過單因素試驗(yàn)，根據(jù)噴施效果確定甲醛捕捉工藝參數(shù)，如表1所示。噴施壓力為0.4 MPa時(shí)，壓力過小，不能覆蓋整個(gè)板面，噴施壓力為0.8 MPa時(shí)，噴施壓力過大，板面中間部分為兩個(gè)噴頭重疊噴施，噴施量較大。因此甲醛捕捉工藝參數(shù)為：噴施壓力為0.6 MPa，進(jìn)板速度為0.4 m·s-1。

4 細(xì)木工板理化性能對(duì)比測試

板材按照設(shè)備的甲醛捕捉工藝參數(shù)處理之后，平衡7 d后測試其甲醛捕捉效果，依據(jù)GB 18580-2001[3]進(jìn)行。在相同批次板材上噴施不同量的捕捉劑如表2所示，當(dāng)噴施捕捉劑的量在16.8 g·m-2及以上時(shí)，甲醛釋放量無顯著變化，噴施量趨于飽和。在不同甲醛釋放量等級(jí)的板材上噴施相同量的捕捉劑如表3所示，所測得的甲醛釋放量不同，但板材甲醛降低率無明顯差異。

由此可見，同批次板材，在經(jīng)過甲醛捕捉劑處理之后，板材物理力學(xué)性能之間無顯著差異，其存在的微弱差異只是同批次板材本身之間存在的非均勻性差異，因此板材甲醛捕捉劑的處理對(duì)板材物理力學(xué)性能沒有不利影響。

5 結(jié)論

通過設(shè)備的設(shè)計(jì)、研制及其捕捉工藝參數(shù)的研究和細(xì)木工板理化性能對(duì)比測試，研制的設(shè)備完全能實(shí)現(xiàn)對(duì)板材表面批量化、機(jī)械化噴施效果。在噴施壓力為0.6 MPa，進(jìn)板速度為0.4 m·s-1的噴施工藝參數(shù)條件下，噴施W-BC甲醛捕捉劑，甲醛釋放量為的E2級(jí)板材，經(jīng)過33.6 g·m-2 的甲醛捕捉劑處理之后，甲醛釋放量可以降低到E1級(jí)水平，甲醛降低率達(dá)到60%以上，物理力學(xué)性能無顯著變化。因此，該甲醛捕捉設(shè)備適合于機(jī)械化處理板材甲醛釋放量，提高了板材甲醛捕捉劑噴施均勻性、噴施效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低了板材生產(chǎn)成本。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 崔立東，張晶.甲醛捕捉劑在刨花板中的應(yīng)用[J].林業(yè)科技，2008，33（6）：54-55.

[2]張換換，劉浪浪，劉軍海.甲醛捕捉劑的研究熱點(diǎn)和方向[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2010，（1）：51-54.

[3] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB 18580-2001 室內(nèi)裝飾裝修材料人造板及其制品中甲醛釋放限量[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.2001：1-50.

[4] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.細(xì)木工板：GB/T 5849-2006[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.2006：1-10.

（責(zé)任編輯：鄭京津）