专利名称：湿法制造人造板热压过程的检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及湿法制造人造纤维板的技术领域，具体说，涉及一种人造板热压过程的检测方法及装置。
在用湿法生产纤维板的工艺中，热压过程是一个重要的工序，该工序要借助热压机对板坯施加热量和压力，以便使板坯中的水份快速排出，使板的密度增加，组分发生一系列物理、化学变化，进而使纤维板形成牢固的结合。
上述变化，或先后发生，或同时进行。根据板坯组份的变化，需及时调整热压机状态，以保证板坯组份发生变化时所必需的热压工艺条件，这是保证产品质量，优化热压时间，节能降耗，提高生产效率的一条行之有效的途径。
然而，在热压过程中，影响板坯组份变化的因素众多，要对这种变化进行全面、准确的分析和控制十分困难，尤其在定量控制方面，至今尚无法实现。长期以来，国内人造板企业在对纤维板实施热压的过程中一般采用经验法或热压曲线法进行检测。前者要凭操作者的经验，因人而异，难以掌握；后者使操作者往往不能把握热压过程中的随机变化。会因热压曲线运用不当而造成废品或次品。
虽然，目前人们尚不能完全掌握热压过程中板坯组分变化的规律，但是，理论研究和技术实践表明，板坯组分的变化程度与其在一定热压工艺条件下的含水率和芯层温度密切相关。
图1为采用三段式热压曲线实施热压过程中，板坯含水率、芯层温度以及热压板表面温度的关系曲线，通过对这些关系的分析，可以找出在一定条件下，表征板坯组分变化的一些特征参量。
在曲线的密实段中，主要是利用机械压力将板坯中的自由水挤出，使纤维之间紧密化，同时向板坯传导热量，以便纤维表面的附着水和细胞壁内的吸着水达到或即将达到蒸发的程度。
通常，操作者在实施控制时，仅凭观察板坯排水情况和经验来确定该段热压曲线的转点A，其判断往往失误，操作者若能随时了解板坯芯层温度及表面温度，便可准确选择该热压曲线的转点A。
在热压曲线的干燥段中，主要是利用热量排除板坯中机械压力所无法排除的水分。这一段的关键因素是板坯的保留含水率，它直接影响纤维间的结合力。保留含水率过高会造成产品的水渍、鼓泡、放炮等缺陷，过低又会造成表面碳化，板质松软等问题，从理论上讲对于纤维的所有表面，至少有一个单分子水膜复盖时，最有利于纤维分子间形成氢键结合。此时板坯的含水率大约在4％左右。但是在实际生产过程中，由于板坯结构上的非均匀性，以及在高温下水分的强烈蒸发作用，水膜通常不会完整存在和均匀分布，因此，板坯的含水率必须大于4％，这样才有利于纤维间的结合。本发明人发现，在热压干燥段选取板坯含水率作为表征其变化程度的特征参量较为合理。
在热压曲线的塑化段，主要是使板坯结构紧密化并达到密度的要求。同时使板坯发生物理化学变化而真正固化。在这一过程中，运用高压使板坯达到一定的温度，是达到上述目的的必要外部条件，从板坯组份变化来看，纤维表面的胞间层结构物质需要在180℃左右的温度下才能熔化并产生胶粘作用，半纤维素、木素的软化以及各种化学化应都需要在一定的温度下才能发生。压力不仅是使纤维素分子间距离缩小到产生氢键的程度以及使纤维间的结壳物质的界面消失而结合起来的必要条件，同时也有利于热量的传递。由于板坯内存在着含水率和温度变化梯度，其组份的固化过程由表及里逐次进行，为避免产品分层，减小结构不均匀性，需注意板坯芯层的温度变化，尽量使其接近表面温度时再结束热压塑化过程。
从以上分析不难看出，在板坯的热压过程中，板坯含水率及其芯层温度是二个与板坯组分变化程度密切相关的特征参量。
本发明的目的在于为人造板的热压过程提供一种随机、定量的检测方法及装置，借助于该方法及装置可以对湿法硬质纤维板，特别是二面光密度板的热压过程进行随机、定量的控制。
在本发明所述的方法中，(1)以板坯芯层温度的数值作为被测对象，该数值在达到并稳定在某一范围之后再转入干燥段；(2)进入干燥段后，按照板坯含水率的变化来控制该段的持续时间，当含水率达到予定的保留含水率数值时，即可转入塑化段；(3)在塑化段中，按板坯芯层温度来控制该段的结束时间，当芯层温度达到或接近某一数值时，便可结束热压过程。
本发明所述的装置由温湿度传感器，通道转换器，温度检测装置，湿度检测装置四部分组成，所述的温湿度传感器主要包括一个检测探头，用于提取板坯芯层的温度及含水率的信号，通道转换器、温度检测装置、湿度检测装置构成了本检测装置的主体，经由测湿电极引出线及测温热电偶引出线将测得的信号输入检测装置主体。
采用本发明的方法和装置，即可对纤维板热压过程中的温湿度变化有一随机、定量的了解，从而对热压过程的密实段，干燥段以及塑化段进行适时有效的控制，既保证了纤维板成品的内在质量，又达到节约能源，提高生产效率的目的。
下面将通过实施例并结合附图对本发明的检测方法及装置作进一步详细的说明。
附图1是纤维板板坯热压过程中的热压曲线；附图2是本发明检测方法及装置的方框示意图；附图3是纤维板热压机的示意图；附图4是本发明温湿度传感器的俯视图；附图5是沿图4中B—B线所作的该温湿度传感器的剖视图；附图6是本发明温度检测装置的线路图。
下面以4×8英尺中密度两面光纤维板的热压过程为例，对本发明所采用的检测方法作进一步说明。
在常规热压条件下，板坯含水率的变化趋势如图1所示，由于板坯处于热压板之间，所承受的压力，温度变化范围很大，加之板坯本身所发生的一系列物理、化学变化，使其排水机理有别于普通木材，尤其是两面光密度板，其排水过程更为复杂，采用常规的木材含水率检测方法和仪器，难以实现对其随机检测。
由图1可见，板坯含水率在达到保留值(B)前的一段时间内，热压曲线已处于干燥段的中后期，其板坯所承受的压力，温度相对平稳，在此条件下，可认为板坯所承受的压力及温度为常量，可以板坯芯层电阻为信号，对含水率这一参量进行提取，实验证明，板坯中某点n的含水率Hn与其芯层电阻R间具有下述关系
Hn＝C—K·lgR其中，C、K为常数，它们取决于测试点附近板坯组分状态及测试电极间的距离。对于板坯中各点含水率分布的不均匀性及所存在的变化梯度，可采用多点平均和加权处理的方法予以修正。若板坯平均含水率为H，测试点为n，则H可按下式求得H=D·1nΣHn]]>其中D为分布加权系数。
由上述二公式即可得到板坯芯层电阻R与含水率间的数量关系。
此外，也可以利用关系表格，通过实验的方法建立起R与H间的量化关系。
按照本发明的方法，需要对热压密实段及塑化段的板芯层温度进行检测，在这二个阶段中，板坯要承受50—70Kg/cm2的高压，并经历板坯固化过程。在本发明的一个实施例中，采用热电偶来完成对温度信号的提取。
在图1中，曲线3是热压板表面温度曲线；曲线2是板坯芯层温度曲线；曲线1是热压曲线；曲线4是板坯含水率曲线。
下面再结合附图3—6对本发明的检测装置进行说明。
附图3表示了一台纤维板热压机3，机内放有板坯1和热压垫板2，湿法成型的纤维板在该热压机内脱水，固化。
附图4和5所示的温湿度传感器可用来检测板坯内的温湿度信号，该传感器包括湿度探针4，一个热电偶探头5和二块绝缘板6，借助于信号线7将测得的温湿度信号送入主机内。
图6是本发明中使用的湿度检测装置的线路图，其中in1—in4是通道转换器，借助该转换器可以对不同的测点进行测试，该转换器由多组同轴开关构成。该线路图中包括(1)对数式电阻值检出电路该电路用于检出表征板坯含水率的板坯芯层电阻R信号，并将其转换成对数形式。
(2)运算电路该电路包括比例衰减器、恒压源、反相器及加法器，主要作用是使检出器输出信号Vo变成与含水率呈线性关系的形式，即H＝C—K·logR(3)标度变换该电路的作用是保证输出显示的数字与所测含水率值相应。
(4)A/D转换及数字显示这一部分可直接利用数字电压面板表来实现。
(5)辅助控制电路。
该部分主要包括热压干燥段予定保留含水率设定电路，以及比较，告警指示等。
以上结合附图描述了本发明的检测方法以及实施该方法的优选的检测装置。在不脱离本发明原理的前提下，对于本领域的普通技术人员来说，还可以对所述的实施例进行某些变化和改进，例如，在密实段、干燥段及塑化段中，其温度及含水率的选定应根据产品的种类及规格来具体确定；作为温度检测装置，除了热电偶之外，还可以采用其他测温元件，很显然，这类修改或改进都应被视为本发明的保护内容。
权利要求
1.湿法制造人造板热压过程的检测方法，它包括(1)在密实段中以板坯芯层温度的数值作为被测对象，该数值在达到并稳定在某一范围之后再转入干燥段；(2)进入干燥段后，按照板坯含水率的变化来控制该段的持续时间，当含水率达到予定的保留含水率数值时，即可转入塑化段；(3)在塑化段中，按板坯芯层温度来控制该段的结束时间，当芯层温度达到或接近某一数值时，便可结束热压过程。
2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于所述的温度及含水率的数值取决于人造板的种类规格。
3.一种用于湿法制造人造板热压过程的检测装置，其特征在于它包括温湿度传感器，通道传感器，温度检测装置及湿度检测装置，所述的温湿度传感器主要包括一个检测探头，用于提取板坯芯层的温度及含水率的信号，通道转换器，温度检测装置及湿度检测装置构成本检测装置的主体，经由测湿电极引出线及测温热电偶引出线将测得的信号输入检测置主体；
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于所述的温度检测装置是一热电偶。
5.如权利要求3或4所述的检测装置，其特征在于所述的湿度检测装置包括对数式电阻值检出电路，运算电路，标度变换电路，A/D转换及数字显示电路以及辅助控制电路。
全文摘要
本发明涉及湿法制造人造纤维板的技术，具体说，涉及一种人造板热压过程的检测方法及装置。所述的检测方法包括在人造板热压过程中的密实段、干燥段以及塑化段，分别测试纤维板芯层的温度及含水率，用以确定上述三个阶段的转化点。所述的检测装置主要包括温湿度传感器、通道转换器、温度检测装置和湿度检测装置，通过一个探头提取板坯芯层的温湿度信号。采用本发明，可以对纤维板热压过程的温湿度变化有一随机、定量的了解，从而进行适时有效控制。
文档编号G01K7/00GK1117582SQ95104268
公开日1996年2月28日 申请日期1995年4月25日 优先权日1995年4月25日
发明者孙立谔, 撒潮, 李光沛, 鹿振友, 韦益民 申请人:北京林业大学