Una linea di produzione MDF è un tipico processo ad alta intensità energetica, in cui le sezioni di raffinazione, essiccazione e pressatura a caldo consumano grandi quantità di energia termica ed elettrica. Queste sezioni generano notevole calore di scarto durante il funzionamento, compreso il vapore secondario scaricato dal raffinatore, il calore di scarico dell'essiccatore, il calore dell'acqua di raffreddamento dalla pressa a caldo e la dissipazione del calore superficiale dalle apparecchiature. Il concetto centrale della linea di produzione MDF a recupero di calore è quello di catturare questo calore di scarto, che altrimenti verrebbe emesso nell'ambiente, attraverso sistemi di recupero appositamente progettati e riutilizzarlo all'interno del processo di produzione, consentendo l'utilizzo a cascata e il riciclaggio dell'energia.

L'Energy Center è un sistema integrato di approvvigionamento energetico basato su biomasse in grado di fornire l'energia termica ed elettrica necessaria alla linea di produzione dell'MDF. Costituisce una base importante per ottenere il recupero del calore. L'applicazione di questo sistema può ridurre il consumo di energia termica per unità di prodotto del 15-30%, diminuire di conseguenza il consumo di carburante e abbassare direttamente i costi di produzione.

1. Sezione Preparazione e Cippatura delle Materie Prime

Questo è il punto di partenza della linea MDF. I tronchi (ad esempio legno di piccolo diametro, legname di ramaglie, residui di lavorazione) vengono prima alimentati in una scortecciatrice per rimuovere la corteccia, quindi tagliati in trucioli di dimensioni uniformi da una cippatrice. La dimensione ideale del chip è generalmente lunga 15-30 mm, larga 6-40 mm e spessa 2-8 mm. I trucioli vengono poi vagliati per rimuovere impurità e particelle sovradimensionate o sottodimensionate. I trucioli qualificati vengono convogliati nei contenitori di stoccaggio. La composizione ideale della materia prima è 60%-70% legno di conifere e 30%-40% legno di latifoglie, con un contenuto di corteccia non superiore al 5%.

2. Sezione Preparazione delle fibre (Sezione Raffinazione)

Questo è il processo principale che distingue la produzione di MDF dalla produzione di pannelli truciolari. I trucioli qualificati entrano prima in un preriscaldatore verticale o orizzontale per la cottura a vapore e l'ammorbidimento, con temperature tipicamente 165-180°C, pressione 8,0-9,0 bar e tempo 2-5 minuti. I trucioli ammorbiditi vengono poi compressi e disidratati da una coclea prima di entrare nel raffinatore. Nel raffinatore, in condizioni di alta temperatura e pressione, i trucioli vengono separati in singole fibre o fasci di fibre dal movimento relativo ad alta velocità delle piastre del raffinatore. I moderni sistemi di raffinazione pressurizzati forniscono un'eccellente qualità delle fibre, ottenendo fibre dal colore più chiaro e dalla superficie più liscia, riducendo al minimo il consumo di energia.

Durante il processo di raffinazione, dalla linea di soffiaggio del raffinatore può essere iniettata paraffina fusa (idrorepellente), applicata alle fibre. La paraffina viene sciolta mediante riscaldamento a serpentina di vapore e pompata attraverso le tubazioni ai trucioli prima di entrare nella camera del raffinatore; dopo la separazione delle fibre, la paraffina viene distribuita uniformemente sulla superficie delle fibre.

3. Sezione di miscelazione ed essiccazione

Mentre le fibre separate vengono convogliate pneumaticamente attraverso la linea di soffiaggio verso l'essiccatore, vengono applicati gli adesivi. Gli adesivi tradizionali sono resine urea-formaldeide (UF), ma presentano problemi di emissione di formaldeide. Pertanto, l'uso di adesivi privi di formaldeide (ad esempio resine a base di isocianato) è in aumento. Il metodo di miscelazione utilizza tipicamente l'applicazione tramite linea di soffiaggio: un ugello per colla è configurato nella linea di soffiaggio dal raffinatore al tubo dell'essiccatore; una pompa dosatrice trasferisce la colla a concentrazione stabile nell'ugello mentre viene immessa aria compressa per atomizzare la colla, mescolandola uniformemente con le fibre in uno stato turbolento e rotolante ad alta velocità.

Le fibre bagnate miste entrano in un ampio condotto di asciugatura, entrando in intenso contatto con l'aria calda. L'umidità evapora rapidamente in pochi secondi, raggiungendo il contenuto di umidità richiesto (tipicamente 8-12%). Il sistema di asciugatura è dotato di rilevatori di scintille e sistemi di estinzione per ridurre al minimo il rischio di incendio. L'essiccazione della fibra adotta un metodo di essiccazione pneumatica a una fase; dopo che le fibre bagnate entrano nel tubo di asciugatura, l'umidità vaporizza rapidamente in condizioni di gradiente di temperatura elevata. Controllando la temperatura e la portata del mezzo di essiccazione, il contenuto di umidità della fibra raggiunge i requisiti del processo.

4. Sezione di formazione

Le fibre essiccate, dopo il dosaggio, vengono distribuite uniformemente da una macchina formatrice su un nastro trasportatore mobile, creando un tappeto sciolto con spessore, larghezza e densità uniforme specifici. Le tecnologie di formatura includono la formatura meccanica o sotto vuoto. La formatura sotto vuoto utilizza la pressione negativa per assorbire uniformemente le fibre: le fibre secche si mescolano con l'aria e vengono distribuite uniformemente sul nastro a rete mobile secondo uno schema di flusso d'aria ad alta velocità. Un serbatoio a pressione negativa è situato sotto il nastro a rete, prevenendo gli schizzi di fibre e consentendo alle fibre di essere assorbite sul nastro, formando gradualmente un tappeto uniforme.

Per garantire un'alimentazione uniforme della fibra, il contenitore di dosaggio della fibra è dotato di un indicatore di livello, interbloccato con l'essiccatore e la macchina formatrice per il controllo elettrico. Il materassino formato passa quindi attraverso una prestampa per la compressione iniziale, che espelle l'aria, aumenta la densità e conferisce al materassino sufficiente resistenza allo stato verde per il trasporto nella pressa a caldo. La prestampa è tipicamente del tipo a nastro continuo, con il tappeto che si muove sotto pressione. Dopo la prepressatura, il tappeto viene tagliato a misura da una sega volante.

5. Sezione Pressatura a caldo

Questo è il cuore e la parte più critica della linea di produzione. Il tappetino precompresso viene inserito in una pressa a caldo. Ad alta temperatura e pressione, l'adesivo polimerizza rapidamente e le fibre si uniscono saldamente tra loro, formando un pannello grezzo con lo spessore e la densità specificati.

I parametri della pressatura a caldo sono cruciali per le proprietà finali del pannello e comprendono principalmente tre fattori chiave:

Temperatura di pressatura a caldo: la selezione della temperatura dipende da fattori globali tra cui la materia prima, la specie legnosa, il contenuto di umidità delle fibre, le proprietà adesive, lo spessore del tappetino, il tempo di pressatura, l'entità della pressione e le condizioni dell'attrezzatura.

Pressione di pressatura a caldo: la pressione varia durante il processo di pressatura a caldo. La pressione aumenta gradualmente durante la pressatura, per poi essere ridotta al raggiungimento dello spessore del materassino richiesto. L'indurimento dell'adesivo e la formazione del legame delle fibre avvengono principalmente nella fase a bassa pressione, tipicamente 0,6-1,3 MPa.

Tempo di pressatura a caldo: il tempo di pressatura si riferisce alle proprietà adesive e al tempo di indurimento, alla qualità delle fibre, al contenuto di umidità del tappetino, allo spessore, alla temperatura di pressatura, alla pressione e ad altri fattori, generalmente espressi come tempo richiesto per millimetro di spessore del pannello.

6. Sezione Finitura

Il pannello grezzo che esce dalla pressa a caldo viene raffreddato, rifilato e impilato. Nei processi tradizionali, le tavole richiedono spesso un periodo di 'condizionamento' o 'maturazione' (per equilibrare il contenuto di umidità e alleviare le tensioni interne), che può richiedere più di 48 ore. Successivamente, le tavole vengono levigate per la calibrazione dello spessore e la levigatura della superficie utilizzando levigatrici a nastro largo, ottenendo uno spessore preciso e una superficie liscia. Le levigatrici a nastro largo migliorano la qualità della superficie del pannello e riducono i costi operativi. Infine, vengono tagliati in dimensioni standard (ad esempio, 4x8 piedi, 6x8 piedi, 6x9 piedi, 4x12 piedi, 6x12 piedi, ecc.) o in dimensioni personalizzate mediante sezionatrici in base alle esigenze del cliente. Dopo l'ispezione, le tavole finite vengono impilate e imballate.