一种人造板热压过程在线控制装置及其热压过程在线控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种人造板热压过程在线控制装置及其热压过程在线控制方法，通过将热电偶在线植入人造板板坯的芯层，另一端通过与信号放大器的输入端串联；信号放大器的输出端连接数据显示器；将液压控制系统和温度控制系统分别连接热压工艺操作系统的输出端，热压工艺操作系统的输入端与信号放大器的输出端相连，形成了在线反馈调控系统，可实时在线采集人造板在热压过程中的芯层温度，并根据芯层温度，通过热压工艺操作系统对液压控制系统和温度控制系统在线自适应闭环反馈，进而，实时调整人造板热压工艺。本发明实现了对人造板芯层温度进行在线实时监控，有助于优化人造板的热压工艺，提高产品质量的稳定性和生产率，降低生产能耗。
【专利说明】一种人造板热压过程在线控制装置及其热压过程在线控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于人造板行业中的人造板及其制造【技术领域】，涉及一种人造板热压过程在线控制装置及其热压过程在线控制方法。
【背景技术】
[0002]人造板的热压是指带胶黏剂的板坯在一定的温度、压力、时间内，完成板子的过程。温度是热压工序的一个重要因素，它使胶黏剂逐步完成固化，使板材内部的组成单元胶合成一个整体。人造板在热压过程，热量经过热压板板面传递给垫板(用垫板时)，垫板再传递给板坯表层，然后再逐步传递到板坯芯层，热压温度与时间有密切的关系，温度的高低直接影向到加压时间和生产率。温度传递受到胶黏剂的类型、板种、设备能力、树种、板坯含水率、板的厚度、生产环境(气候和天气)等因素的影响。由于人造板的传热是一个十分复杂的过程，目前尚未有理论和模型可以准确地预测板坯内部温度，因此，在热压过程中对板坯温度的在线检测不仅可以有效地减少热压时间，提高生产效率，节约热压能耗，还能有效地提高板材的质量稳定性，尤其对采用冷热冷工艺制造的重组竹、重组木、集装箱底板或竹材水泥模板等人造板显得尤为显著。但是，目前，现有的人造板压机只对热压板的温度进行监测，缺乏一种装置能够对人造板的芯层温度进行在线监测，并根据获得的数据实时对热压过程实施在线控制。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种人造板热压过程在线控制装置，能通过在线监测人造板板坯芯层温度，并根据芯层温度在线自动调整热压工艺参数。
[0004]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:
[0005]本发明提供的一种人造板热压过程在线控制装置，包括热压系统(I)，液压控制系统(2)，温度控制系统(3)，热压工艺操作系统(4)，数据显示器(5)，信号放大器(6)和热电偶(7)，其中:热电偶(7)另一端与信号放大器(6)的输入端串联；信号放大器的输出端连接数据显示器(5);将液压控制系统(3)和温度控制系统(2)输出端与热压系统(I)相连，输入端与热压工艺操作系统(4)相连,热压工艺操作系统(4)的输入端与信号放大器(6)的输出端相连，并与数据显示器(5)的输入端相连；所述热电偶(7)是可移动的。
[0006]所述信号放大器(6)是由连接热电偶(7)的温度补偿电路(I)、热压工艺操作系统⑷的放大电路(II)和正负电源电路(III)构成，其中温度补偿电路⑴的输出线分别接放大电路(II)中反向输入端和同向输入端，温度补偿电路⑴电源输入正负电源电路(III)的电源输入端，正负电源(III)的输出线接受放大电路(II)，作为其电源输入。
[0007]所述热电偶(7)的感温体为K(CA)NiCr / NiAl合金热电偶，所述热电偶(7)的表面绝缘体为铁氟龙。
[0008]所述热压工艺操作系统(4)为程序自动运行或人工手动操作。[0009]本发明另一目的是提供一种人造板热压过程在线控制方法，包括如下步骤:
[0010]A将人造板热压工艺参数输入热压工艺操作系统(4)中；
[0011]B将热电偶(7)植入人造板板坯的芯层，所述热电偶连同人造板板坯一起送入热压系统⑴中；
[0012]C开启热压工艺操作系统(4)，所述热压工艺操作系统(4)向液压控制系统(3)输入闭合信号，热压系统⑴中的热压机开始闭合；同时，所述热压工艺操作系统⑷向温度控制系统(2)输入升温信号，锅炉开始向热压系统(I)中的热压机输入热能，所述热压机的热压板开始升温；
[0013]D热电偶(7)开始采集板坯芯层温度，并将其转化为毫伏级的电压信号，此电压信号经过信号放大器(6)变成0-5V的电压信号,该0-5V的电压信号分成两路,一路输给热压工艺操作系统(4)，另一路输给数据显示器(5)进行处理并显示数值和/或波形；
[0014]E热压工艺操作系统(4)通过判断放大器(6)送来的电压信号，结合步骤A所述热压工艺参数，向液压控制系统(3)输出控制信号，调控热压压力；向温度控制系统(2)输出控制信号，调控热压温度；
[0015]F当完成热压工艺参数规定的热压流程时，热压工艺操作系统(4)向液压控制系统(3)输出开启控制信号，热压系统(I)中的热压机打开，热压完成。
[0016]所述热压工艺操作系统(4)为程序自动运行或人工手动操作。
[0017]所述信号放大器(6)以每0.25-0.5s时间记录一次人造板芯层温度的变化值。
[0018]所述数据显示器(5)配有数据采集软件，采集人造板芯层在热压中的升温、保温和降温过程记录的数据值和/或曲线图像。
[0019]所述热电偶(7)的感温体为K(CA)NiCr / NiAl合金热电偶，所述热电偶(7)的表面绝缘体为铁氟龙。
[0020]本发明提供的一种人造板热压过程在线控制装置及其热压过程在线控制方法，设置了可移动的热电偶，在热压时，在线植入人造板的芯层，利用K(CA)NiCr / NiAl合金热电偶的塞贝克效应(Seebeck effect)产生的毫伏级电压信号，此电压信号经过信号放大器变成0-5V的电压信号，并通过数据显示器进行处理，显示出板坯芯层的温度，实现了对人造板热压过程芯层温度的在线监测。
[0021]本发明提供的一种人造板热压过程在线控制装置及其热压过程在线控制方法，将热电偶采集的电信号通过信号放大器放大后输入热压工艺操作系统，热压工艺操作系统根据芯层的温度，对板材的热压温度、热压压力和热压时间进行实时调控，在满足胶黏剂固化的条件下，选择优化适合的温度和时间，有助于提高生产效率和降低能耗。
[0022]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，并非对本发明的限制，凡是依照本发明公开内容所进行的任何本领域的等同替换，均属于本发明的保护范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1人造板热压过程在线控制装置的结构连接示意图
[0024]图2信号放大器的电路原理连接图
【具体实施方式】:[0025]实施例1多层热压机冷热冷工艺热压过程在线控制装置及其在线控制方法
[0026]本发明提供的冷热冷工艺热压过程在线控制装置是由热压系统(I)，液压控制系统(2)，温度控制系统(3)，热压工艺操作系统(4)，数据显示器(5)，信号放大器(6)和热电偶(7)构成，如图1-2所示，其中:
[0027]热压系统(I)包括多层热压机，装、卸板机、垫板回送机，液压装置，蒸汽的进排气装置、水冷却装置，所述的装板机、热压机、卸板机和垫板回送机组成一个循环系统，属于现有技术；
[0028]液压控制系统(2)是热压机和装卸板机的压力源，通过3个各自独立的油路系统，分别控制着热压机的升降、闭合、加压，装板机的提升、下降、进板和卸板机的提升、下降、出板，属于现有技术；
[0029]温度控制系统(3)包括蒸汽的进排气装置和水冷却装置，进排气装置为热压机工作提供热源的，包括进气柱管、排气柱管、金属软管或曲臂肘管、热压板及各类阀门；冷却装置在进气柱管上端连接一根水管，进水管与水泵相连，在排气管上端连接一根排气水管，排气水管可以把水直接排入循环水池中，属于现有技术。冷却装置的目的是为防止板材在卸压过程鼓泡，在热压将近完成时，需要对热压板进行冷却，冷却通常采用水冷方式，使人造板板坯降温；
[0030]热压工艺操作系统(4)为程序自动运行或人工手动操作；
[0031]热电偶的感温体为K(CA)NiCr / NiAl合金热电偶，表面绝缘体为铁氟龙。
[0032]信号放大器(6)是由连接热电偶(7)的温度补偿电路⑴、热压工艺操作系统(4)的放大电路(II)和正负电源电路(III)构成，其中温度补偿电路⑴的输出线分别接放大电路(II)中反向输入端和同向输入端，温度补偿电路(I)电源输入正负电源电路(III)的电源输入端，正负电源(III)的输出线接受放大电路(II)，作为其电源输入。
[0033]数据显示器(5)配有数据采集软件，采集人造板芯层在热压中的升温、保温和降温过程记录的数据值和/或曲线图像。
[0034]热电偶(7)另一端与信号放大器(6)的输入端串联；信号放大器的输出端连接数据显示器(5);将液压控制系统(3)和温度控制系统(2)输出端与热压系统⑴相连，输入端与热压工艺操作系统(4)相连，热压工艺操作系统(4)的输入端与信号放大器(6)的输出端相连，并与数据显示器(5)的输入端相连；所述热电偶(7)是可移动的。
[0035]下面对本发明实施例的热压过程在线控制方法再详细说明:
[0036]采用冷热冷工艺生产重组竹、重组木、集装箱底板或竹材水泥模板，其热压工艺参数:热压压力4.0MPa，装板时的热压板温度60°C，热压时板坯芯层温度145°C，芯层保温时间lOmin，卸压时板坯芯层的温度60°C，将上述的热压工艺参数输入热压工艺操作系统(4)中；
[0037]将重组竹、重组木、集装箱底板或竹材水泥模板板坯送入进板机，将K(CA)NiCr /NiAl合金热电偶(7)植入重组竹、重组木、集装箱底板或竹材水泥模板的芯板，之后，将所述热电偶(7)连同重组竹、重组木、集装箱底板或竹材水泥模板板坯一起送入热压机热压板之间；开启热压工艺操作系统(4)，热压工艺操作系统(4)向液压控制系统(3)输入闭合信号，热压系统(I)开始闭合，当压力达到4.0MPa时，保持压力不变；同时，所述热压工艺操作系统(4)向温度控制系统(2)输入升温信号，锅炉开始向热压系统(I)输入过热蒸汽，所述热压系统(I)的热压板开始升温:热电偶(7)开始采集板坯芯层温度，并将其转化为毫伏级的电压信号，此电压信号经过信号放大器(6)变成0-5V的电压信号,该0-5V的电压信号分成两路，一路输给热压工艺操作系统(4)，另一路输给数据显示器(5)进行处理并显示数值和/或波形；
[0038]当热电偶(7)采集的板坯芯层温度达到145°C时，热压工艺操作系统⑷向温度控制系统(2)输出调节蒸汽量信号，进出气装置通过调节进气阀的进气量，使板坯的芯层温度保持在145°C左右，保温时间IOmin ;之后，热压工艺操作系统⑷向温度控制系统(2)输出开启冷却装置信号，关闭进气阀，同时开启冷却装置，通入冷水，使板坯开始降温；当板坯芯层的温度降到60°C，热压工艺操作系统(4)向温度控制系统(2)输出调控信号，关闭冷却装置；热压工艺操作系统(4)向液压控制系统(3)输出控制信号，热压机开启打开，卸板机将板坯从而压机脱出，热压完成。实施例2多层热压机热热工艺热压过程在线控制装置及其在线控制方法
[0039]本发明提供的多层热压机热热工艺热压过程在线控制装置是由热压系统(1)，液压控制系统(2)，温度控制系统(3)，热压工艺操作系统(4)，数据显示器(5)，信号放大器
(6)和热电偶(7)构成，如图1-2所示，其中:
[0040]热压系统(I)包括多层热压机，装、卸板机、垫板回送机，液压装置，蒸汽的进排气装置，所述的装板机、热压机、卸板机和垫板回送机组成一个的循环系统，属于现有技术；
[0041]液压控制系统(2)是热压机和装卸板机的压力源，通过3个各自独立的油路系统，分别控制着热压机的升降、闭合、加压，装板机的提升、下降、进板和卸板机的提升、下降、出板，属于现有技术；
[0042]温度控制系统(3)包括蒸汽的进排气装置或者导热油进排装置，进排气装置或者导热油进排装置为热压机工作提供热源的，包括进气或进油柱管、排气或排油柱管、金属软管或曲臂肘管、热压板及各类阀门；
[0043]热压工艺操作系统(4)为程序自动运行或人工手动操作；
[0044]热电偶的感温体为K(CA)NiCr / NiAl合金热电偶，表面绝缘体为铁氟龙。
[0045]信号放大器(6)是由连接热电偶(7)的温度补偿电路⑴、热压工艺操作系统(4)的放大电路(II)和正负电源电路(III)构成，其中温度补偿电路⑴的输出线分别接放大电路(II)中反向输入端和同向输入端，温度补偿电路(I)电源输入正负电源电路(III)的电源输入端，正负电源(III)的输出线接受放大电路(II)，作为其电源输入。
[0046]数据显示器(5)配有数据采集软件，采集人造板芯层在热压中的升温、保温和降温过程记录的数据值和/或曲线图像。
[0047]热电偶(7)另一端与信号放大器(6)的输入端串联；信号放大器的输出端连接数据显示器(5);将液压控制系统(3)和温度控制系统(2)输出端与热压系统⑴相连，输入端与热压工艺操作系统(4)相连，热压工艺操作系统(4)的输入端与信号放大器(6)的输出端相连，并与数据显示器(5)的输入端相连；所述热电偶(7)是可移动的。
[0048]下面对本发明实施例的胶合板热压过程在线控制方法再详细说明:
[0049]采用热热工艺生产胶合板，其热压工艺参数:热压压力2.0MPa，热压时芯层温度120°C，芯层保温时间5min，将上述的热压工艺参数输入热压工艺操作系统(4)中；
[0050]将胶合板板坯送入进板机，将K (CA) NiCr / NiAl合金热电偶(7)植入胶合板的芯板，之后，将所述热电偶(7)连同胶合板板坯一起送入热压机热压板之间；开启热压工艺操作系统(4)，热压工艺操作系统(4)向液压控制系统(3)输入闭合信号，热压系统(I)开始闭合，当压力达到1.5MPa时，保持压力不变；同时，所述热压工艺操作系统(4)向温度控制系统(2)输入升温信号，锅炉开始向热压系统(I)输入过热蒸汽，所述热压系统(I)的热压板开始升温；热电偶(7)开始采集板坯芯层温度，并将其转化为毫伏级的电压信号，此电压信号经过信号放大器(6)变成0-5V的电压信号,该0-5V的电压信号分成两路,一路输给热压工艺操作系统(4)，另一路输给数据显示器(5)进行处理并显示数值和/或波形；
[0051]当热电偶(7)采集的板坯芯层温度达到120°C时，热压工艺操作系统(4)向温度控制系统(2)输出调节蒸汽量信号，进出气装置通过调节进气阀的进气量，使板坯的芯层温度保持在120°C左右，保温时间5min ;之后，热压工艺操作系统(4)向液压控制系统(3)输出开启控制信号，热压系统(I)打开，卸板机将板坯从而压机脱出，热压完成。
[0052]下面对本发明实施例的纤维板热压过程在线控制方法再详细说明:
[0053]采用热热工艺生产脲醛树脂纤维板，其热压工艺参数:初始热压压力1.5MPa，当芯层温度达到100°c，热压压力调整为3.0MPa，当热压时芯层温度140°C，热压压力调整为
2.0MPa，当热压时芯层温度160°C，热压压力调整为1.5MPa，并保持温度和压力不变，保温和保温时间2min，将上述的热压工艺参数输入热压工艺操作系统(4)中；
[0054]将纤维板板坯送入进板机，将K (CA) NiCr / NiAl合金热电偶(7)植入纤维板的芯板，之后，将所述热电偶(7)连同纤维板板坯一起送入热压机热压板之间；开启热压工艺操作系统(4)，向温度控制系统(2)输入升温信号，锅炉开始向热压系统(I)输入过加热的导热油，所述热压系统(I)的热压板开始升温；同时，热压工艺操作系统(4)向液压控制系统(3)输入闭合信号，热压系统(I)开始闭合，当压力达到1.5MPa时，在下一次调压前，保持压力不变；
[0055]在开启热压工艺操作系统(4)的同时，热电偶(7)开始采集板坯芯层温度，并将其转化为毫伏级的电压信号，此电压信号经过信号放大器(6)变成0-5V的电压信号,该0-5V的电压信号分成两路，一路输给热压工艺操作系统(4)，另一路输给数据显示器(5)进行处理并显示数值和/或波形；当芯层温度达到100°C，热压工艺操作系统(4)向液压控制系统
(3)输出调控信号，将热压压力调整为2.0MPa，在下一次调压前，保持压力不变；当热压时芯层温度160°C，热压工艺操作系统(4)向液压控制系统(3)输出调控信号，热压压力调整为1.5MPa，在下一次调压前，保持压力不变；当热压时芯层温度160°C，热压工艺操作系统
(4)向液压控制系统(3)输出调控信号，热压压力调整为1.5MPa;同时，热压工艺操作系统
(4)温度控制系统(2)输出调控信号，进出油装置通过调节进气阀的进油量，使板坯的芯层温度保持在160 C左右，在下一次调压如，保持压力不变，保温和保压时间2min,之后,热压工艺操作系统(4)向液压控制系统(3)输出控制信号，热压机开启，卸板机将板坯从而压机脱出，热压完成。
[0056]下面对本发明实施例的刨花板热压过程在线控制方法再详细说明:
[0057]采用热热工艺生产酚醛树脂刨花板，其热压工艺参数:热压压力3.0MPa,芯层温度180°C，当芯层温度达到180°C，温度和压力不变保持3min后，卸压。将上述的热压工艺参数输入热压工艺操作系统(4)中，采用人工手动操作；
[0058]将刨花板板坯送入进板机，将K (CA) NiCr / NiAl合金热电偶(7)植入刨花板的芯板，之后，将所述热电偶(7)连同刨花板板坯一起送入热压机热压板之间；开启热压工艺操作系统(4)，采用人工手动方式控制液压系统，热压机开始闭合；同时，采用人工手动方式控制温度控制系统(2)开启进气阀门，锅炉开始向热压机输入过热蒸汽，热压机的热压板开始升温；热电偶(7)开始采集板坯芯层温度，并将其转化为毫伏级的电压信号，此电压信号经过信号放大器(6)变成0-5V的电压信号,该0-5V的电压信号分成两路,一路输给热压工艺操作系统(4)，另一路输给数据显示器(5)进行处理并显示数值和/或波形；
[0059]当压力达到3.0MPa时，采用人工手动方式调节液压系统，使热压机压力保持在
3.0MPa ;当热电偶(7)采集的板坯芯层温度达到180°C时，采用人工手动方式调控温度控制系统(2)进气阀阀的进气量，使板坯的芯层温度保持在180°C左右，保温时间3min ;之后，采用人工手动方式打开液压控制系统(3)开启信号，热压机(I)开启，卸板机将板坯从而热压机脱出，热压完成。
【权利要求】
1.一种人造板热压过程在线控制装置，包括热压系统(I)，液压控制系统(2)，温度控制系统(3)，热压工艺操作系统(4)，数据显示器(5)，信号放大器(6)和热电偶(7)，其特征是:热电偶(7)另一端与信号放大器(6)的输入端串联；信号放大器的输出端连接数据显示器(5);将液压控制系统(3)和温度控制系统(2)输出端与热压系统(I)相连，输入端与热压工艺操作系统(4)相连，热压工艺操作系统(4)的输入端与信号放大器(6)的输出端相连，并与数据显示器(5)的输入端相连；所述热电偶(7)是可移动的。
2.根据权利要求1所述一种人造板热压过程在线控制装置，其特征是:所述信号放大器(6)是由连接热电偶(7)的温度补偿电路(I)、热压工艺操作系统⑷的放大电路(II)和正负电源电路(III)构成，其中温度补偿电路⑴的输出线分别接放大电路(II)中反向输入端和同向输入端，温度补偿电路⑴电源输入正负电源电路(III)的电源输入端，正负电源(III)的输出线接受放大电路(II)，作为其电源输入。
3.根据权利要求1所述一种人造板热压过程在线控制装置，其特征是:所述热电偶(7)的感温体为K(CA)NiCr / NiAl合金热电偶，所述热电偶(7)的表面绝缘体为铁氟龙。
4.根据权利要求1所述一种人造板热压过程在线控制装置，其特征是:所述热压工艺操作系统(4)为程序自动运行或人工手动操作。
5.一种人造板热压过程在线控制方法，其特征是:包括如下步骤: A将人造板热压工艺参数输入热压工艺操作系统(4)中； B将热电偶(7)植入人造板板坯的芯层，所述热电偶连同人造板板坯一起送入热压系统(I)中； C开启热压工艺操作系统(4)，所述热压工艺操作系统(4)向液压控制系统(3)输入闭合信号，热压系统(I)中的热压机开始闭合；同时，所述热压工艺操作系统(4)向温度控制系统(2)输入升温信号，锅炉开始向所述的热压机输入热能，所述热压机的热压板开始升温； D热电偶(7)开始采集板坯芯层温度，并将其转化为毫伏级的电压信号，此电压信号经过信号放大器(6)变成0-5V的电压信号,该0-5V的电压信号分成两路,一路输给热压工艺操作系统(4)，另一路输给数据显示器(5)进行处理并显示数值和/或波形； E热压工艺操作系统(4)通过判断放大器(6)送来的电压信号，结合步骤A所述热压工艺参数，向液压控制系统(3)输出控制信号，调控热压压力；向温度控制系统(2)输出控制信号，调控热压温度； F当完成热压工艺参数规定的热压流程时，热压工艺操作系统(4)向液压控制系统(3)输出开启控制信号，热压系统(I)的热压机打开，热压完成。
6.根据权利要求5所述一种人造板热压过程在线控制方法，其特征是:所述热压工艺操作系统(4)为程序自动运行或人工手动操作。
7.根据权利要求5所述一种人造板热压过程在线控制方法，其特征是:所述信号放大器(6)以每0.25-0.5s时间记录一次人造板芯层温度的变化值。
8.根据权利要求5所述一种人造板热压过程在线控制方法，其特征是:所述数据显示器(5)配有数据采集软件，采集人造板芯层在热压中的升温、保温和降温过程记录的数据值和/或曲线图像。
9.根据权利要求5所述一种人造板热压过程在线控制方法，其特征是:所述热电偶(7)的感温体为K(CA)NiCr /` NiAl合金热电偶，所述热电偶(7)的表面绝缘体为铁氟龙。
【文档编号】B27D3/00GK103528704SQ201310469807
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年10月11日
【发明者】余养伦, 于文吉, 祝荣先 申请人:中国林业科学研究院木材工业研究所