细木工板甲醛捕捉设备的设计及其捕捉工艺技术
李光荣 辜忠春 蔡芳 李军章 王霄
摘 要：针对目前细木工板甲醛捕捉剂人工喷涂和简单机械喷涂效率低、不均匀的现状，设计、研制出甲醛捕捉剂喷施的机械化设备，并对其捕捉工艺参数进行研究和细木工板理化性能测定，结果表明：甲醛释放量为E2级细木工板（2.8 mg·L-1），使用甲醛捕捉设备，用喷施量33.6 g·m-2 的W-BC甲醛捕捉剂处理之后，甲醛释放量可以降低到了E1级水平，对物理力学性能无不利影响。因此，该甲醛捕捉设备适合于机械化处理细木工板，大幅提高了捕捉剂喷施均匀性、加工效率及其产品质量，降低了生产成本。
关键词：细木工板；甲醛捕捉剂；甲醛捕捉设备；甲醛释放量
中图分类号： TS653.92+1文献标识码： A文章编号： 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
细木工板（俗称大芯板），广泛应用于室内装饰装修行业，其规模化生产使用的胶粘剂主要是脲醛树脂胶，胶合性能好，成本低，但胶粘剂中游离甲醛释含量高，制备的细木工板甲醛释放量高，危及人体健康。
在人造板行业，降低人造板甲醛释放量的方法可以分为4类：①对脲醛树脂胶进行改性；②改进人造板热压工艺；③在脲醛树脂胶中加入甲醛捕捉剂；④人造板成品的捕醛处理[]。第4种方法，适合捕捉细木工板成品的游离甲醛，但目前企业喷施的方式大多是人工喷涂或简单机械喷涂，均匀性差，效率低，成本高。
针对人工喷涂和简单机械喷涂的问题，本文研制出合适的甲醛捕捉设备，代替人工和简单机械喷涂甲醛捕捉剂。通过对甲醛捕捉设备的设计、研制，甲醛捕捉工艺参数的研究和细木工板（以下简称板材）理化性能评价，制备出一台可以机械化喷施甲醛捕捉剂的设备，以提高甲醛捕捉剂喷施均匀性、喷施效率和产品质量，降低板材生产成本。
1 甲醛捕捉技术
本文主要研究一种细木工板成品甲醛捕捉技术，依据甲醛捕捉的原理，设计、研制出一台适合于批量、机械化甲醛捕捉设备，并开展甲醛捕捉技术的研究。
1.1 甲醛捕捉原理
甲醛捕捉基本原理：利用胺类、酚类、尿素、生物质甲醛捕捉剂、无机铵盐类物质与游离甲醛反应，生成另一种稳定的物质，减少游离甲醛释放到空气中的量[2]。本文中所用到的甲醛捕捉剂主要是有机类和无机类化合物的水溶液，可以通过研制的设备，均匀地喷施于板材的表面，与板材中游离甲醛反应，从而降低板材甲醛释放量。
1.2 甲醛捕捉设备组成
本设计和研制的甲醛捕捉设备主要由前升降机（上料台）、进板辊台、喷雾系统、控制系统、出板辊台、自动堆垛机等组成。
1.3 工艺流程
甲醛捕捉设备是通过电气控制，实现甲醛捕捉剂的均匀喷施，从而达到降低板材甲醛释放量的目的，工艺流程图如图1所示。
2 甲醛捕捉设备的研制
2.1 甲醛捕捉设备原理图
设备主要部位功能如下：前升降台（1）—用于设备上料；设备机体（2）—作为整个设备的支架，传动辊筒、捕捉剂喷箱、光电开关等安装在其上；传动电机（3）—为传动辊筒的动力来源；传动辊（4）—给予板材动力，按照设定的方向传动；捕捉剂存储罐（5）—储备捕捉剂，并通过空压机注入压缩空气保持捕捉剂喷施过程中的工作压力；捕捉剂喷箱（7）—固定喷头，防止捕捉剂喷射到板材以外的地方；后升降台（8）—接收处理之后的板材；直推气缸（9）—板材落入后升降台之后，直推气缸将板材纵向对齐；横推气缸（10）—板材在纵向位置对齐之后，通过横推气缸，使板材横向对齐；出板电机（11）—给予板材被输送到后升降台的动力；喷头（12）—捕捉剂喷射出口；光电开关（13）—感应板材的位置，控制电磁阀的开闭； 电磁阀（14）—通过光电开关传递的信号，控制捕捉剂的施加。
2.2 甲醛捕捉设备喷雾系统
甲醛喷雾系统主要由空压机、压力容器罐、光电开关、继电器、液控电磁阀、喷嘴、喷箱、加料泵等组成，其工作原理如图3“行走-喷嘴控制”部分所示。加料泵注入压力容器罐一定捕捉剂后，空压机将压缩空气输入压力容器罐中，使工作压力达到要求值，光电开关探测到板材之后，液控电磁阀打开，喷嘴喷出捕捉剂，当板材传送完毕后，光电开关和时间继电器共同作用控制液控电磁阀关闭，喷嘴停止喷雾。
2.3 甲醛捕捉设备控制系统
甲醛捕捉设备控制系统主要包括：喷雾系统控制，行走系统控制，前升降机系统控制，后升降机系统控制，空压机系统控制。甲醛捕捉设备电气原理图如图3所示。甲醛捕捉设备气动原理图如图4所示。
3 甲醛捕捉工艺
3.1 喷嘴的选择
经过预实验得知：喷嘴选择“6504”，“6506”，“9501”，“9502”等型号，其喷射角度、喷射的幅面均不能满足要求。因此选择型号为11001的喷嘴，能够满足要求。其喷射角度为110°，等效喷孔孔径0.66 mm。0.6 MPa压力下流量为0.56 L·min-1的不锈钢扇形喷嘴，喷箱上部、下部一定高度处各安装2个，在0.6 MPa压力下，捕捉剂刚好覆盖整个板面。
3.2 甲醛捕捉工艺参数的确定
本研究选择W-BC甲醛捕捉剂。依据捕捉剂喷出形状和喷洒到板材表面的均匀性，确定喷施压力P范围为0.4～0.6 MPa。依据捕捉剂喷施到板材表面的量，确定板材传送速度V范围为0.2～0.6 m·s-1。通过单因素试验，根据喷施效果确定甲醛捕捉工艺参数，如表1所示。喷施压力为0.4 MPa时，压力过小，不能覆盖整个板面，喷施压力为0.8 MPa时，喷施压力过大，板面中间部分为两个喷头重叠喷施，喷施量较大。因此甲醛捕捉工艺参数为：喷施压力为0.6 MPa，进板速度为0.4 m·s-1。
4 细木工板理化性能对比测试
板材按照设备的甲醛捕捉工艺参数处理之后，平衡7 d后测试其甲醛捕捉效果，依据GB 18580-2001[3]进行。在相同批次板材上喷施不同量的捕捉剂如表2所示，当喷施捕捉剂的量在16.8 g·m-2及以上时，甲醛释放量无显著变化，喷施量趋于饱和。在不同甲醛释放量等级的板材上喷施相同量的捕捉剂如表3所示，所测得的甲醛释放量不同，但板材甲醛降低率无明显差异。
由此可见，同批次板材，在经过甲醛捕捉剂处理之后，板材物理力学性能之间无显著差异，其存在的微弱差异只是同批次板材本身之间存在的非均匀性差异，因此板材甲醛捕捉剂的处理对板材物理力学性能没有不利影响。
5 结论
通过设备的设计、研制及其捕捉工艺参数的研究和细木工板理化性能对比测试，研制的设备完全能实现对板材表面批量化、机械化喷施效果。在喷施压力为0.6 MPa，进板速度为0.4 m·s-1的喷施工艺参数条件下，喷施W-BC甲醛捕捉剂，甲醛释放量为的E2级板材，经过33.6 g·m-2 的甲醛捕捉剂处理之后，甲醛释放量可以降低到E1级水平，甲醛降低率达到60%以上，物理力学性能无显著变化。因此，该甲醛捕捉设备适合于机械化处理板材甲醛释放量，提高了板材甲醛捕捉剂喷施均匀性、喷施效率和产品质量，降低了板材生产成本。
参 考 文 献
[1] 崔立东，张晶.甲醛捕捉剂在刨花板中的应用[J].林业科技，2008，33（6）：54-55.
[2]张换换，刘浪浪，刘军海.甲醛捕捉剂的研究热点和方向[J].中国环保产业，2010，（1）：51-54.
[3] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB 18580-2001 室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量[S].北京：中国标准出版社.2001：1-50.
[4] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.细木工板：GB/T 5849-2006[S].北京：中国标准出版社.2006：1-10.
（责任编辑：郑京津）
摘 要：针对目前细木工板甲醛捕捉剂人工喷涂和简单机械喷涂效率低、不均匀的现状，设计、研制出甲醛捕捉剂喷施的机械化设备，并对其捕捉工艺参数进行研究和细木工板理化性能测定，结果表明：甲醛释放量为E2级细木工板（2.8 mg·L-1），使用甲醛捕捉设备，用喷施量33.6 g·m-2 的W-BC甲醛捕捉剂处理之后，甲醛释放量可以降低到了E1级水平，对物理力学性能无不利影响。因此，该甲醛捕捉设备适合于机械化处理细木工板，大幅提高了捕捉剂喷施均匀性、加工效率及其产品质量，降低了生产成本。
关键词：细木工板；甲醛捕捉剂；甲醛捕捉设备；甲醛释放量
中图分类号： TS653.92+1文献标识码： A文章编号： 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
细木工板（俗称大芯板），广泛应用于室内装饰装修行业，其规模化生产使用的胶粘剂主要是脲醛树脂胶，胶合性能好，成本低，但胶粘剂中游离甲醛释含量高，制备的细木工板甲醛释放量高，危及人体健康。
在人造板行业，降低人造板甲醛释放量的方法可以分为4类：①对脲醛树脂胶进行改性；②改进人造板热压工艺；③在脲醛树脂胶中加入甲醛捕捉剂；④人造板成品的捕醛处理[]。第4种方法，适合捕捉细木工板成品的游离甲醛，但目前企业喷施的方式大多是人工喷涂或简单机械喷涂，均匀性差，效率低，成本高。
针对人工喷涂和简单机械喷涂的问题，本文研制出合适的甲醛捕捉设备，代替人工和简单机械喷涂甲醛捕捉剂。通过对甲醛捕捉设备的设计、研制，甲醛捕捉工艺参数的研究和细木工板（以下简称板材）理化性能评价，制备出一台可以机械化喷施甲醛捕捉剂的设备，以提高甲醛捕捉剂喷施均匀性、喷施效率和产品质量，降低板材生产成本。
1 甲醛捕捉技术
本文主要研究一种细木工板成品甲醛捕捉技术，依据甲醛捕捉的原理，设计、研制出一台适合于批量、机械化甲醛捕捉设备，并开展甲醛捕捉技术的研究。
1.1 甲醛捕捉原理
甲醛捕捉基本原理：利用胺类、酚类、尿素、生物质甲醛捕捉剂、无机铵盐类物质与游离甲醛反应，生成另一种稳定的物质，减少游离甲醛释放到空气中的量[2]。本文中所用到的甲醛捕捉剂主要是有机类和无机类化合物的水溶液，可以通过研制的设备，均匀地喷施于板材的表面，与板材中游离甲醛反应，从而降低板材甲醛释放量。
1.2 甲醛捕捉设备组成
本设计和研制的甲醛捕捉设备主要由前升降机（上料台）、进板辊台、喷雾系统、控制系统、出板辊台、自动堆垛机等组成。
1.3 工艺流程
甲醛捕捉设备是通过电气控制，实现甲醛捕捉剂的均匀喷施，从而达到降低板材甲醛释放量的目的，工艺流程图如图1所示。
2 甲醛捕捉设备的研制
2.1 甲醛捕捉设备原理图
设备主要部位功能如下：前升降台（1）—用于设备上料；设备机体（2）—作为整个设备的支架，传动辊筒、捕捉剂喷箱、光电开关等安装在其上；传动电机（3）—为传动辊筒的动力来源；传动辊（4）—给予板材动力，按照设定的方向传动；捕捉剂存储罐（5）—储备捕捉剂，并通过空压机注入压缩空气保持捕捉剂喷施过程中的工作压力；捕捉剂喷箱（7）—固定喷头，防止捕捉剂喷射到板材以外的地方；后升降台（8）—接收处理之后的板材；直推气缸（9）—板材落入后升降台之后，直推气缸将板材纵向对齐；横推气缸（10）—板材在纵向位置对齐之后，通过横推气缸，使板材横向对齐；出板电机（11）—给予板材被输送到后升降台的动力；喷头（12）—捕捉剂喷射出口；光电开关（13）—感应板材的位置，控制电磁阀的开闭； 电磁阀（14）—通过光电开关传递的信号，控制捕捉剂的施加。
2.2 甲醛捕捉设备喷雾系统
甲醛喷雾系统主要由空压机、压力容器罐、光电开关、继电器、液控电磁阀、喷嘴、喷箱、加料泵等组成，其工作原理如图3“行走-喷嘴控制”部分所示。加料泵注入压力容器罐一定捕捉剂后，空压机将压缩空气输入压力容器罐中，使工作压力达到要求值，光电开关探测到板材之后，液控电磁阀打开，喷嘴喷出捕捉剂，当板材传送完毕后，光电开关和时间继电器共同作用控制液控电磁阀关闭，喷嘴停止喷雾。
2.3 甲醛捕捉设备控制系统
甲醛捕捉设备控制系统主要包括：喷雾系统控制，行走系统控制，前升降机系统控制，后升降机系统控制，空压机系统控制。甲醛捕捉设备电气原理图如图3所示。甲醛捕捉设备气动原理图如图4所示。
3 甲醛捕捉工艺
3.1 喷嘴的选择
经过预实验得知：喷嘴选择“6504”，“6506”，“9501”，“9502”等型号，其喷射角度、喷射的幅面均不能满足要求。因此选择型号为11001的喷嘴，能够满足要求。其喷射角度为110°，等效喷孔孔径0.66 mm。0.6 MPa压力下流量为0.56 L·min-1的不锈钢扇形喷嘴，喷箱上部、下部一定高度处各安装2个，在0.6 MPa压力下，捕捉剂刚好覆盖整个板面。
3.2 甲醛捕捉工艺参数的确定
本研究选择W-BC甲醛捕捉剂。依据捕捉剂喷出形状和喷洒到板材表面的均匀性，确定喷施压力P范围为0.4～0.6 MPa。依据捕捉剂喷施到板材表面的量，确定板材传送速度V范围为0.2～0.6 m·s-1。通过单因素试验，根据喷施效果确定甲醛捕捉工艺参数，如表1所示。喷施压力为0.4 MPa时，压力过小，不能覆盖整个板面，喷施压力为0.8 MPa时，喷施压力过大，板面中间部分为两个喷头重叠喷施，喷施量较大。因此甲醛捕捉工艺参数为：喷施压力为0.6 MPa，进板速度为0.4 m·s-1。
4 细木工板理化性能对比测试
板材按照设备的甲醛捕捉工艺参数处理之后，平衡7 d后测试其甲醛捕捉效果，依据GB 18580-2001[3]进行。在相同批次板材上喷施不同量的捕捉剂如表2所示，当喷施捕捉剂的量在16.8 g·m-2及以上时，甲醛释放量无显著变化，喷施量趋于饱和。在不同甲醛释放量等级的板材上喷施相同量的捕捉剂如表3所示，所测得的甲醛释放量不同，但板材甲醛降低率无明显差异。
由此可见，同批次板材，在经过甲醛捕捉剂处理之后，板材物理力学性能之间无显著差异，其存在的微弱差异只是同批次板材本身之间存在的非均匀性差异，因此板材甲醛捕捉剂的处理对板材物理力学性能没有不利影响。
5 结论
通过设备的设计、研制及其捕捉工艺参数的研究和细木工板理化性能对比测试，研制的设备完全能实现对板材表面批量化、机械化喷施效果。在喷施压力为0.6 MPa，进板速度为0.4 m·s-1的喷施工艺参数条件下，喷施W-BC甲醛捕捉剂，甲醛释放量为的E2级板材，经过33.6 g·m-2 的甲醛捕捉剂处理之后，甲醛释放量可以降低到E1级水平，甲醛降低率达到60%以上，物理力学性能无显著变化。因此，该甲醛捕捉设备适合于机械化处理板材甲醛释放量，提高了板材甲醛捕捉剂喷施均匀性、喷施效率和产品质量，降低了板材生产成本。
参 考 文 献
[1] 崔立东，张晶.甲醛捕捉剂在刨花板中的应用[J].林业科技，2008，33（6）：54-55.
[2]张换换，刘浪浪，刘军海.甲醛捕捉剂的研究热点和方向[J].中国环保产业，2010，（1）：51-54.
[3] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB 18580-2001 室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量[S].北京：中国标准出版社.2001：1-50.
[4] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.细木工板：GB/T 5849-2006[S].北京：中国标准出版社.2006：1-10.
（责任编辑：郑京津）
