中密度纤维板生产工艺

第一章纤维制造一、纤维板的原料纤维板生产所用原料的主体是植物纤维原料。凡是具有一定纤维素含量的植物都可作为纤维板生产的原料，原料来源丰富。但目前中密度纤维板生产仍以木材原料为主。（一）原料的种类制造中密度纤维板的原料有：木材原料和非木材植物纤维原料。1．木材原料中密度纤维板生产所采用的木材原料，主要是经济价值较低的原木和各种剩余物。（1）原木等外材和小径级原木是中密度纤维板生产的较好原料。（2）采伐和抚育剩余物森林采伐所产生的枝丫材、梢头材、薪炭材，抚育过程中伐下的幼树、枝条以及间伐材等，都可以作为中密度纤维板生产的原料。（3）木材加工剩余物这类剩余物很多，是中密度纤维板生产的主要原料来源途径之一。（4）木材废弃物废矿柱、废枕木、汽车箱板等木材废弃物均可以作为中密度纤维板的原料。2．竹类原料各种竹材均可用于制造纤维板，纤维板具有强度高、耐磨、耐腐蚀、耐气候性好等优点。3．藤灌木类原料可用于制造中密度纤维板的灌木及藤条类原料有：胡枝子、山柳、荆条、沙柳等。当前，木材供需矛盾十分突出，发展藤灌木类纤维板大有可为。4．农作物废料及其他原料近年来，用非木材纤维原料生产纤维板的厂家越来越多，且发展前景看好。这些原料主要包括以下几类：（1）秸杆类：稻草、麦秸、棉秆、麻秆、烟秆、芦苇等。（2）茎梗类：葵柄、大豆茎、碗豆茎等。上述原料均可以作为纤维板生产的原料，而且有的还是最好的原料之一。用其制成的板，板面平整光滑、强度高、尺寸稳定性好，能达到优质板的性能指标。但这类原料多数季节性较强，在运输和贮存方面存在一定困难，而且在制造工艺和设备上也有别于木材纤维板。（二）原料的质量和选择选用何种原料来制板，直接影响到产品的质量和经济效益。在选用原料时，应考虑①原料来源丰富②价格低廉③运输和加工方便④制成的产品质量高等因素。因此，对于木材原料也存在合理选择和使用问题。1．原料的纤维含量及其形态任何植物都是由无数的细胞所组成的。大体上分为纤维细胞（简称纤维）和“杂细胞”。纤维细胞决定着木材及其制品的机械强度，是制纤维板的最主要和最有用成分。“杂细胞”，壁薄、短小、纤维分离时易碎。“杂细胞”含量高的原料质量差。针、阔叶材的各类细胞含量是不同的。针叶材中的管胞占整个木材体积的90%～95%，不同树种的各类细胞组成变化不大。而阔叶材则不同，不同树种的各类细胞组成差异很大，纤维含量高的达80%以上，低的仅为16%。因此，在使用阔叶材作原料制造中密度纤维板时，应考虑这一因素。2．原料的化学成分木材的主要化学成分为纤维素、半纤维素和木质素，是木材细胞壁的主要成分，细胞壁是木材的实质部分。木材中的主要化学成分在木材中的分布是不同的，细胞壁内以纤维素为主，而胞间层物质则以木质素为主（一般在70%以上，有的针叶树材高达90%），其余是半纤维素和果胶，胞间层中纤维素比重极小。（1）纤维素纤维素是不溶于水的简单聚糖，它包含有许多不同聚合度的物质。纤维素分α—纤维素、β—纤维素和γ—纤维素，木材中以α—纤维素为主要部分，是聚合度各不相同的多分散物。在纤维板制造中，并不希望得到高纯度的纤维，往往只要求将原料简单分离成单体纤维，甚至容许存在一些细小的纤维束，一方面可以保证纤维本身的强度，另一方面可以提高原料利用率。纤维素对水具有吸附作用，从纤维素分子的化学结构可以知道，纤维素分子具有羟基，羟基是较强的亲水性基团，能吸附空气中的水分子。纤维素有两种聚集状态：结晶区和非结晶区。水分子只能进入纤维素的非结晶区。纤维素的吸湿能力决定于亲水性羟基的多少、纤维素的结构、非结晶区的多少以及非结晶区内大分子链排列的疏密程度等等。纤维素的耐热性不如木质素。在高温下即使没有酸的存在，只要与水作用也会发生水解反应，但水解反应速度较慢。在高温作用下纤维素会产生热降解。总的来看，一般纤维素可经受短暂的高温（200～230℃）加热而不立刻分解，但即使α—纤维素含量很高的棉纤维，在长期低温（120～130℃）下加热几个月也会全部碳化。了解纤维素在高温作用下的热解和水解作用，对于掌握纤维分离工艺和控制热压工艺是很有帮助的。（2）半纤维素半纤维素又名木聚糖，半纤维素的主要成分是由多种糖类组成的混合物，不是单一物质，所以又叫多聚糖。它的聚合度很低，大约在70～250左右。其分子排列无方向性，不能形成纤丝，属于无定型结构，成粉状，包围在纤维素束的外边。所以半纤维素的稳定性很差，吸水性强，能溶于碱液，甚至溶于热水，很容易被酸水解成单糖，耐热性也很差，在100℃以下就开始软化，在高温下极易分解而焦糖化。根据半纤维素的性质，可利用它的高吸水性使浆料易于帚化（纤丝化），有利于纤维分离和增加纤维之间的结合强度。但大量半纤维素存在，热压时会产生粘板等缺陷，过多的半纤维素含量还会导致产品吸水性提高。另外，半纤维素的水溶性对纤维得率及污水处理都不利。因此，纤维分离时必须考虑半纤维素的特性。（3）木质素木质素在胞间层的含量占绝大多数，但就整个木材而言，木质素还是主要存在于细胞壁内，它与半纤维素共同组成结壳物质。木质素是无定型高分子物质，无固定熔点，分离木质素因种类不同，其软化和熔化温度也不一样，熔化温度最低为140～150℃，最高为170～180℃。木材中胞间层内的木质素，有水存在时，在100℃以上就开始软化，到170℃左右就可熔化。全部熔化的木质素冷却后，会变成硬而脆的物质。木质素的热塑性是纤维分离和重新结合的前提之一。木质素与纤维素比较，是较不稳定的物质。木质素在高温不产生放热反应。木质素虽不溶于水和普通有机溶剂，但木质素的反应能力很强，可以起许多化学反应，如硝化、卤化、氢化、氧化、酯化、甲基化等反应。例：木质素在氢氧化钠或亚硫酸钠的作用下，会变成水溶性物质，前者比后者的作用更为剧烈一些。木质素在氢氧化钠中的溶解随温度与浓度的上升而增加，在碱液中溶化后得到的重要产物是不同形式的酚类。在纤维板生产过程中，根据木质素在木材组分中的分布情况和它的热特性，就可以制定出合理的工艺过程。3．原料对产品质量的影响原料的质量是决定产品质量的关键因素之一。（1）原料化学成分的影响化学成分中最主要的是纤维素的含量。纤维素是组成各种纤维的骨架，决定着各种纤维的机械强度。半纤维素的聚合度很低，强度低、吸湿性高。半纤维素的过量存在是纤维板生产中的一个不利因素。保证纤维素含量的条件下，木质素含量较高，有利于纤维板生产。（2）原料纤维含量及其形态的影响纤维含量高低是决定某些原料能否用于纤维板生产的依据。纤维板的强度取决于单体纤维本身的强度和纤维之间的结合强度为保留纤维本身强度所需要的条件与为提高纤维之间的结合强度所需要的条件相互矛盾。故，不可过于单独强调某一方面。就木材原料而言，一般认为针叶树材优于阔叶树材。４．原料的选择与搭配原料纤维板生产的物质保证，也是决定产品质量、性能和效益的基础。原料选择时应考虑它的质量、产量和经济性。就原料质量来看，针叶材优于阔叶材，树干优于枝丫和梢头，边材优于心材，早材优于晚材。为了尽可能制出强度高、质量好、不变形的板子，最好选用同一树种作原料。当采用混合树种作原料时，应尽量选用性质相近的材种。否则，材性相差悬殊，会使板内产生较大的内应力，不仅给热压操作带来困难，而且会降低板子的强度和出现明显的翘曲变形。科学合理的进行原料搭配，不仅能保证产品质量，降低成本，而且能充分利用木材原料资源。当用质量低的原料制纤维板时，搭配一部分质量高的原料，可以提高产品的等级。加工剩余物因树种较杂，各种纤维质量不一样，更应注意搭配使用。质量较好的原料中适当加一部分质量较差的原料，不仅不会过多的影响产品质量，而且可以降低生产成本，扩大原料来源。（三）原料的贮存贮存一定量的原料，主要是为了保证连续化生产，防止出现停工待料的现象。原料贮存量的大小，应根据工厂的生产规模、原料来源途径、运输条件、供应情况以及是否受季节影响等因素来决定。木材原料的贮存量一般应满足14～30天的生产需要。原料贮存的方式，主要取决于原料的种类，同时也要考虑本单位的条件。原料贮存应注意以下几点：第一、合理使用原料，做到先堆放的先使用，减少原料的存放时间。第二、堆放场地必须保持过道畅通，地面平坦，有利于防火和安全作业。原木堆放必须符合原木楞场的安全规程。原料贮存区要建立完善的规章制度，且要配置完备的防火设施。第三、注意料堆的通风和排水，以防止原料的腐烂变质。第四、性质相近的原料应集中堆放，便于在生产过程中合理搭配使用。二、原料准备原料准备，系指在制造木片以前，根据原料状况、生产设备和工艺要求，对木材进行水热处理、剥皮及截断等准备工作。（一）木材的水热处理木材水热处理的目的是：①软化木材，增加木材的含水率，便于切削加工，提高合格木片的获得率。②经过水热处理的木材，还易于剥皮。木材含水率对木片质量及获得率影响很大，含水率太低（如低于35%）和太高都会影响纤维质量。由此可见，木材含水率以35%～50%为宜。木材的水热处理可在水泥砌的池子里进行。一般浸泡水温以40～60℃为宜。（二）木材剥皮1．木材剥皮的目的木材剥皮的主要目的：①提高板子的质量②增加板面的美观性③延长切削刀具的使用寿命。2．木材剥皮方法及设备剥皮及剥皮设备：①剥皮操作时，尽量不要损伤木质部，否则影响出材率②要把树皮全部剥掉。对木段剥皮设备的要求：①使用的设备应该效率高，动力消耗小②结构简单，不受木段的树种、直径、长度、外形等影响，③还要节省人力。木段剥皮分人工剥皮和机械剥皮。机械剥皮机按其工作原理可分为刀具切削型、摩擦型和冲击型三种。（1）刀具切削型剥皮机刀具切削型剥皮机是利用刀具的切削作用，配合木段定轴转动或直线前进运动（或两者兼而有之），从木段上切下或刮下树皮。刀具切削型剥皮机有顺剥和横剥二种形式。顺剥刀辊式剥皮机横剥刀辊式剥皮机1．载运小车2．翻木装置3．木段1．支承辊2．木段3．刀头4．刀头5．龙门架6．升降丝杆（2）摩擦型剥皮机摩擦型剥皮机是利用木材与木材相互摩擦产生的力或木材与机械间相对运动的摩擦力，将树皮剥去。磨擦式剥皮机示意图1．出料2．凸轮3．喷嘴4．传动轴5．进料（3）冲击型剥皮机冲击型剥皮机是利用高压水流冲击木段表面，使树皮与木质部分开。水力剥皮可以处理任何长度和形状的木段，剥皮干净，木材损失小。但高压水流的压力为8～12MPa，因此动力消耗大，用水量大，同时还产生了大量污水，所以应用受到了限制。（三）木材截断和劈料根据生产工艺和设备性能的要求，把较长的木段截成一定长度，把直径过大、过宽的木料劈开。原木截断可以用圆锯、带锯等。劈料可以用劈裂机劈开，也可用带锯冲开。量少时可以用手工斧劈开。第二节木片制造木片制造就是对原料进行初步加工，使之变成有一定规格和含水率的木片。一、对木片的要求（一）木片的规格尺寸制成的木片应符合规格，且大小均一。木片规格应在长15～35mm、宽15～25mm、厚3～5mm范围内。（二）木片的切口质量木片的切口要平整光滑，木片的切口应由刀片切断，而不是打断或撕裂。具有平滑切口的木片，不仅能减少被损伤纤维的数量，而且对分离成高质量的纤维都是很有利的。（三）木片的含水率木片的含水率以35%～50%为宜。在纤维板生产中，木片的含水率对纤维分离的质量影响很大。（四）木片的洁净性木片应保持一定的洁净性，不得混入金属物和其它杂质，以保持纤维洁净，避免损伤后续加工机械和刀具。二、木片制造（一）木片生产工艺过程采用不同的原料和生产设备，木片生产的工艺过程是不同的，下面是两种较典型的木片生产工艺流程。原料截断削片筛选磁选木片贮存过大木片再碎原料削片筛选水洗木片贮存过大木片碎屑（二）影响木片质量的因素影响木片质量的因素很多，主要有原料质量、削片机类型、刀片的锋利程度以及刀片的安装状况等。1．原料质量原料质量要求：外形规整，有一定含水率，无腐烂材。2．削片机类型用盘式削片机加工的木片，切口平滑、尺寸均匀、质量好。盘式削片机适用于加工小径木、制材板皮等原料。用鼓式削片机加工的木片质量不及盘式削片机，它生产的木片碎屑多。3．刀片的锋利程序刀片有单刃面和双刃面两种。单刃面刀易产生碎木块；双刃面刀片适