趙新平 穆 巖 白振華

麥秸板是將麥秸稈原料短切縱橫雙向鋪裝，經(jīng)過噴膠[改性異氰酸酯樹脂（p-MDI）膠黏劑]、熱壓（200 ℃）等工藝成型為定尺板材，具有較強(qiáng)的承載能力，用途廣泛。其原料麥秸稈中含有多縮戊糖達(dá)25.6%[1],為霉菌的產(chǎn)生提供了養(yǎng)料，受潮時板材很容易發(fā)霉。在倉運(yùn)及使用過程中，霉變除在板的上下兩面產(chǎn)生外，更容易在側(cè)面產(chǎn)生，因此預(yù)先對板材進(jìn)行防霉處理十分重要。在生產(chǎn)過程中，一般會在流水線上設(shè)置防霉劑（TF90）噴液系統(tǒng)對板材上下兩面進(jìn)行處理，而四周通過線下堆摞后由人工噴灑防霉劑進(jìn)行處理。目前，線上、線下噴液均為開放式， TF90揮發(fā)產(chǎn)生的刺激性氣體對人體有害，線上噴液量不能達(dá)到工藝要求，噴嘴噴液重疊不好，線下人工噴液均勻性差，噴量不易控制，飛散浪費(fèi)大，效果差，同時給管理帶來較大壓力。為了解決這些問題，開發(fā)了一種在線封閉式六面自動化防霉劑噴液系統(tǒng)，解決了麥秸稈板材生產(chǎn)在線防霉劑噴液難題。通過使用，系統(tǒng)控制精確，噴液均勻，定量準(zhǔn)確，減少了TF90揮發(fā)對操作工人的影響還節(jié)省人工，可節(jié)約防霉劑10%以上。

1 系統(tǒng)原理

設(shè)置在生產(chǎn)線輸送輥道開檔處的5組噴液單元（上表面噴液單元、下表面噴液單元、左右側(cè)面噴液單元、前側(cè)面噴液單元以及后側(cè)面噴液單元），根據(jù)生產(chǎn)線上的板材探測傳感器信號，在PLC控制下，按照設(shè)定流量、壓力，定時定量向通過噴液區(qū)的板材各個外表面進(jìn)行噴液（TF90）,板材離開噴液區(qū)，停止噴液。

2 系統(tǒng)要求

系統(tǒng)能夠按照工藝需要，對麥秸板材上下表面，前后、左右側(cè)面全部6個表面進(jìn)行在線自動均勻防霉劑噴液（霧）。

1）噴液啟停。由生產(chǎn)線上麥秸板探測傳感器探測有無板通過，當(dāng)有板通過時傳感器發(fā)出信號，在PLC控制下打開供液管路電磁閥噴液，無板時關(guān)閉供液管路電磁閥停止噴液。

2）噴液量調(diào)節(jié)。噴液量應(yīng)能夠根據(jù)不同規(guī)格的板材和傳輸速度結(jié)合工藝進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3）噴液壓力調(diào)節(jié)。噴液壓力應(yīng)在0.1～0.42 MPa范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，以便適應(yīng)噴嘴噴射角和噴霧粒子的大小，減少噴液飛濺或液滴撞擊板面后的反彈。

4）對防霉劑的要求。防霉劑應(yīng)該噴涂均勻，噴液部分應(yīng)設(shè)防液體飛濺防護(hù)結(jié)構(gòu)。

3 技術(shù)參數(shù)

3.1 板材相關(guān)參數(shù)

1）板材尺寸：2 440 mm×1 220 mm×（3～20）mm；2）板材傳送速度：0.5～1.5 m/s。

3.2 防霉劑噴液量

1）板上下表面噴液量：15～20 g/m2；2）板側(cè)面噴液量：140～150 g/m2。

3.3 防霉劑（TF90）性能數(shù)據(jù)

1）總活性成分：2-硫氰基甲基硫代苯并噻唑及其復(fù)配物；

2）濃度：40%；

3）比重：1.02～1.05 g/L（低于20 ℃）。

4 系統(tǒng)設(shè)計方案

4.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)分為噴液、供液、控制、配液單元4個部分。噴液單元將液體均勻噴到板材6個表面；供液單元在控制單元的控制下為噴液單元提供壓力、流量符合噴液要求的液體；配液單元為供液單元提供配制后的防霉液體。噴液單元設(shè)置5組噴嘴，分別為：上表面噴嘴、下表面噴嘴，左右側(cè)面噴嘴、前側(cè)面噴嘴與后側(cè)面噴嘴，5組噴嘴分5路(上、下表面噴嘴各一路，左右側(cè)面噴嘴為一路，前、后側(cè)面噴嘴各一路)與供液單元通過耐腐蝕不銹鋼管連接。噴液單元設(shè)置有不銹鋼密封罩，可減少防霉液噴霧時飛濺。罩殼一端設(shè)有抽風(fēng)機(jī)，定時抽除氣霧。供液單元按設(shè)定的壓力、流量為噴液單元各路噴嘴提供液體，與控制單元構(gòu)成一體?？刂茊卧ㄟ^PLC控制整個系統(tǒng)的自動運(yùn)行[2]；配液單元為不銹鋼電動攪拌罐，把配制好的防霉液（成品液以10%比例加水稀釋，即1體積防霉劑加9體積水，或根據(jù)實際需要稀釋）通過耐腐蝕管道輸送給供液單元。噴液單元安裝在自動輸送板輥道空檔處，供液、控制單元與配液單元安裝在自動輸送板輥道旁。抽風(fēng)機(jī)排風(fēng)口通過法蘭與排風(fēng)管道連接。

4.1.1 噴液單元

噴液單元由噴嘴與維護(hù)結(jié)構(gòu)組成。在線噴液單元維護(hù)結(jié)構(gòu)由3個部分組成：即上箱、下箱、支撐部分。各組噴嘴設(shè)置在上下箱內(nèi)，如圖1所示。

圖1 噴液單元組成Fig.1 The spray unit structure

1）上箱部分。

該部分內(nèi)設(shè)置上表面、左右側(cè)表面和前后側(cè)面噴液噴嘴。上表面3個噴嘴安裝在上下位置可調(diào)的噴桿上；左右噴嘴安裝在可調(diào)角度的安裝座上；前后側(cè)面兩組噴液噴嘴（各 3個電子噴槍）安裝在角度可調(diào)的安裝座上。上箱中還設(shè)有帶孔防凝滴導(dǎo)流板；三防照明燈管；活動觀察透明窗（維護(hù)噴嘴）；液體導(dǎo)流槽；板材進(jìn)出口聚氨酯橡膠封條等。其上頂蓋安裝有合頁和箱扣，便于打開清潔導(dǎo)流板、風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口和更換燈管等。側(cè)面設(shè)有抽風(fēng)口與側(cè)裝風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口對接。

2）下箱部分。

該部分內(nèi)設(shè)置有下表面噴液噴嘴3個，噴嘴安裝在可上下調(diào)節(jié)高度的噴桿上；并設(shè)有活動觀察透明窗（維護(hù)噴嘴）；板材進(jìn)出口聚氨酯橡膠封條等；下箱底部帶斜度，底部中間設(shè)有不銹鋼球閥，由人工定時排放收集的液體到儲液桶中。

3）支撐部分。

該部分由50 mm×50 mm不銹鋼方管加工組焊構(gòu)成，與下箱支腿通過螺釘連接。通過地腳膨脹螺栓固定于地面。支撐部分下可放置液體回收不銹鋼桶（帶蓋）。

4）噴嘴。

各組噴嘴采用大噴角扇形噴嘴，以便提高板材在運(yùn)行過程中表面噴液的均勻性。

（1）上下表面噴嘴。根據(jù)工藝要求，單位面積噴液量15～20 g/m2，板材傳送速度0.5～1.5 m/s，上下表面各采用3組扇形噴嘴（每組3個，可根據(jù)噴嘴分組，參照表1選擇更換）。噴嘴噴角沿板橫向展開，上、下噴嘴分別對著板材兩面噴液。位置見圖1件4所示。為防噴液間歇時上噴嘴滴液，上噴液支路設(shè)置A1電磁閥，噴液間歇期間，A1電磁閥打開，上支路泄壓，消除噴嘴滴液現(xiàn)象。各組噴嘴參數(shù)見表2。

（2）左右側(cè)面噴嘴。根據(jù)板材速度和側(cè)面噴液量140～150 g/m2， 左右側(cè)面各設(shè)置1個扇形噴嘴，噴液扇角沿板材傳送方向展開，厚20 mm板的噴嘴參數(shù)見表3。

表1 噴嘴分組Tab.1 The nozzle grouping

表2 上下表面噴嘴參數(shù)Tab.2 The nozzle parameters of top and bottom surface

（3）前后側(cè)面噴嘴。前后側(cè)面由于噴射時間短暫，因此各采用1組電子噴槍（每組由3個電子噴槍結(jié)合扇形噴嘴），電子噴槍高速通斷（7 000～8 000次/s）能滿足短暫、精確噴液。為了保證噴液量和噴液覆蓋角度，采用兩種大噴角扇形噴嘴，由通斷時間控制噴量，薄板采用1類噴嘴，厚板采用2類。噴嘴位置見圖1件10和14。噴嘴參數(shù)見表4。

4.1.2 供液單元

供液單元設(shè)置不銹鋼自吸泵、壓力變送器、變頻器、調(diào)壓閥、壓力表、電磁流量計、流量執(zhí)行器、分路電磁閥、管件等，與控制單元構(gòu)成柜式整體。不銹鋼自吸泵的壓力為0.45 MPa（揚(yáng)程45 m）,排量0.6 m3/h。通過壓力變送器、變頻器改變自吸泵輸出壓力的大小，流量計與流量執(zhí)行器改變某設(shè)定壓力下各管路輸出的流量。分路電磁閥控制各個支路的通斷。前后側(cè)面兩路電子噴槍按照所設(shè)定的通斷頻率和噴液時間進(jìn)行噴液。供液流程見圖2。

表3 左右側(cè)面噴嘴參數(shù)Tab.3 The nozzle parameters of left and right side surface

表4 前后側(cè)面噴嘴參數(shù)Tab.4 The nozzle parameters of before and after side surface

圖2 供液流程圖Fig.2 Liquid flow chart

4.1.3 配液單元

由于TF90不僅有刺激性氣味而且攪拌容易起泡沫，故采用封蓋式不銹鋼攪拌罐（儲液罐）進(jìn)行配液。儲液罐下部的出口與供液泵進(jìn)口用管道連接。回液電磁閥的出口與儲液罐上部進(jìn)液接口用管道連接，使多余液量返回儲液罐，以維持系統(tǒng)壓力、流量穩(wěn)定。

4.2 控制原理

系統(tǒng)控制原理見圖3。系統(tǒng)壓力、流量、噴液時間等參數(shù)通過觸摸屏界面設(shè)置。板材傳感器探測輸送線上是否有板材通過噴液區(qū)域，通過該探測信號使整個系統(tǒng)的噴嘴與電子噴槍在PLC的控制下間歇噴液。考慮噴液時重力的影響，上下表面分別控制。前后側(cè)表面由于噴液起始時間不同亦分兩路控制。

圖3 系統(tǒng)控制原理圖Fig.3 The control principle diagram

5 應(yīng)用效果

5.1 噴液效果

在2 440mm×1 220mm×20mm規(guī)格麥秸板生產(chǎn)過程的應(yīng)用表明，系統(tǒng)實現(xiàn)了自動完成板6個表面的噴涂。應(yīng)用效果對比見表5。

系統(tǒng)解決了原線上噴液不滿足工藝要求和泡沫液從儲液箱溢出的問題，消除了人工操作中的浪費(fèi)問題，據(jù)統(tǒng)計節(jié)省防霉劑10%以上，且噴液均勻，無漏噴，花噴現(xiàn)象。

5.2 防霉效果

采用TF90廣譜木材防霉劑對麥秸板表面進(jìn)行了防霉處理。當(dāng)溶液濃度為20%，板上下表面用量15～20 g/m2；側(cè)面用量140～150 g/m2時綜合效果較好。該噴液系統(tǒng)與原系統(tǒng)和人工邊噴液后的板（各3塊）進(jìn)行觀察比較，結(jié)果見表6。

表5 噴液效果對比Tab.5 Comparison of the effect of spraying liquid

表6 防霉效果對比Tab.6 Mildewproof effect contrast

6 結(jié)論

系統(tǒng)應(yīng)用液體霧化原理和PLC自動控制技術(shù)，滿足了麥秸板6個表面在線一次性噴涂防霉劑的需要，適應(yīng)不同厚度、不同運(yùn)行速度板材的噴液工藝要求。解決了人工噴涂防霉劑規(guī)范性不強(qiáng)、浪費(fèi)多、不均勻、工序多、管理困難等問題。特別是采用兩組電子噴槍解決了麥秸板前后表面在線噴涂防霉劑的難題。對改進(jìn)和提高麥秸板防霉處理過程具有重要作用。

[1]陳云, 張喜燕, 雷亞芳, 等. 麥秸的微觀構(gòu)造及化學(xué)成分分析[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2015(2):1-3.

[2]廖常初. PLC編程及應(yīng)用[M]. 第3版. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2008.

[3]尚大軍. 我國秸稈人造板工業(yè)若干問題之我見[J]. 中國人造板,2007(4):6-9.

[4]LY/T 2230—2013 人造板防霉性能評價[S]. 北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2013.