中密度纤维板之纤维分离

第三节纤维分离纤维分离是中密度纤维板生产中的一道重要工序。纤维分离，又称制浆、解纤，是指将植物纤维原料分离成细小纤维的工艺过程。一、纤维分离的目的和方法（一）纤维分离的目的和要求纤维分离的目的就是：通过一定方法将纤维分离，以增加其比表面积，为增强纤维板中纤维之间的结合力创造良好的条件。同时也有利于防水剂及添加剂分布均匀。纤维分离的要求是：在纤维分离过程中，既要将纤维分离地细一些，分离成单体纤维最好，以提高纤维间的结合力，又要尽可能使纤维少受损伤，保持完整的纤维形态，以保持纤维的强度。（二）纤维分离的方法纤维分离常用的方法有机械法和爆破法两大类，其中机械法又分为加热机械法、化学机械法和纯机械法三种。1．加热机械法加热机械法是将植物原料先用热水或饱和蒸汽进行水煮或汽蒸等预热处理，使纤维胞间层软化或部分溶解，然后在常压或高压的条件下经机械外力作用而分离成纤维。这种纤维分离方法是目前国内外纤维板生产常用的方法。它的特点是：纤维损伤小、得率高，纤维得率可达95%左右。加热机械法中有热磨法和高速磨浆法。2．化学机械法化学机械法是先用少量化学药品对植物原料进行预处理，使胞间层软化和胞间层中木质素、半纤维素受到一定程度的破坏和溶解，从而削弱纤维之间结合力，再经机械外力作用而分离成纤维。此法的纤维得率低，由于耗费化学药品，使成本增加，制得的纤维还具有一定酸碱性，使纤维处理工艺更加复杂，故纤维板生产中一般不采用此法。3．纯机械法纯机械法是将纤维原料用温水浸泡后或直接磨成纤维。根据原料不同，又分为磨木法和木片磨木片，木片磨木法又称高速磨浆法，是纯机械法制浆的一个新发展，它将木片先用热水浸泡，使木片膨胀和软化，然后直接进入高速旋转的磨盘间磨制成浆料。4．爆破法爆破法是将植物纤维原料置入高压密闭容器中，用高温高压蒸汽进行短时间处理，之后突然启阀降压，纤维原料内部的水分瞬间汽化膨胀，并借助于高压蒸汽的作用，从容器口高速冲出，使木片与出口产生高速摩擦而爆破成棉絮状纤维或纤维束。爆破法的纤维得率较低，纤维颜色较深，对设备要求也较高，因此，较少采用。二、原料软化处理（一）原料软化处理的目的和方法原料软化其目的在于使纤维原料的胞间层物质软化或部分溶化，从而使纤维间的结合力受到削弱，使整个纤维原料变得膨润松软，提高纤维原料的塑性，为纤维分离创造条件，降低纤维分离时的动力消耗，缩短分离时间，减少纤维在分离时的操作难度，提高纤维的质量。纤维原料软化处理的常用方法有两种：一种是预热处理，即用热水浸泡或蒸汽加压蒸煮处理；另一种是用化学药品处理，其中主要有冷碱法、碱液蒸煮法和中性亚硫酸盐法。纤维板生产中通常采用加压蒸煮法对原料进行软化处理。（二）加压蒸煮工艺加压蒸煮可分为蒸汽蒸煮和水蒸煮两种。前者蒸煮器内水量为绝干木片质量的1～1.5倍，后者蒸煮器内水量为木片绝干质量的3倍以上。加压蒸煮的工艺条件主要是温度和时间。蒸煮温度高低和时间长短直接影响浆料质量、纤维得率和纤维分离时的动力消耗。在一定范围内，温度越高，木片塑性越好。分离的纤维质量越高，产品强度越大。蒸煮温度对纤维分离时的动力消耗影响也很大。一般认为，温度接近100℃时，动力消耗有所下降，超过100℃时，随温度升高，动力消耗明显下降。当温度达到160～180℃时，即温度达到木质素的热塑性温度（针叶树材170～175℃，阔叶树材160～165℃），胞间层被软化，动力消耗急剧下降。蒸煮时间也直接影响纤维板质量。温度不变时，适当延长蒸煮时间可提高纤维板强度。然而时间过长，板子强度反而下降，其原因也是纤维本身在长时间高温作用下受到严重破坏，纤维强度急剧下降。选择蒸煮工艺条件时，应根据生产条件，对树种、纤维质量、纤维得率、电耗、纤维板质量及废水处理等因素加以综合分析。热磨法制浆时，预热温度应在165～180℃左右，预热时间应使木片温度升至木质素软化点所需要的时间。但目前多数纤维板厂的预热时间只有1min左右。这样短的时间热量很难传到木片内部，木片软化不充分，影响纤维分离质量和产量。目前，新型热磨机都趋向于降低预热温度到160℃以下，使预热时间延长到5～7min，在低温度下使木片充分预热，分离的纤维质量更好。三、纤维分离原料经软化处理后，即可进行纤维分离。热磨法纤维分离（制浆）是对木片加热和研磨同时进行的方法。这种方法纤维损伤很少，动力消耗低，纤维分离效果较好。（一）热磨法纤维分离工艺热磨法纤维分离工艺较复杂，只有适当的选择工艺参数，才能生产出优质的纤维。１、木片质量要求木片大小整齐，应除去砂石和金属等杂质，木片的含水率应为35%～50％。木片含水率太低，软化处理效果不好，纤维分离难度大，且易出现粗短和过细纤维。木片含水率太高，不仅给干燥工序增加负担，而且给施胶和铺装带来困难。（2）进料速度进料要求均匀，量要适当，在满足热磨机工艺要求的条件下，供料要连续稳定。进料过多，会产生堵塞现象，分离出的纤维太粗，动力消耗增加。进料太少，又会使生产率降低，也不利于保持均一的质量，并容易造成反喷现象。由于原料树种、木片大小及含水率、磨片磨损程度经常有变化，所以，应根据上述变化适当地调整进料量。（3）预热蒸煮温度要求有一定的饱和蒸汽压力，以保证木片的预热温度。饱和蒸汽压力应保持在0.8～1.2MPa的范围内。针叶树材170～175℃，阔叶树材160～165℃热磨阔叶树材时，温度可以降至150～160℃。（4）设备技术参数热磨机的技术参数，主要指单位压力、磨盘间隙和磨片锋锐程度。热磨机的单位压力是指单位盘面上所承受的压力。为了将原料分离成单体纤维或纤维束，纤维分离时必须对木片施加一定的压力。磨盘间隙一般为0.1～0.2mm，具体磨盘间隙大小以接近纤维直径2～4倍为宜，过大或过小，都会影响纤维分离的产量和质量。磨片应保持锋锐，便于将木片尽可能分离成单体纤维。磨片锋锐的程度，是保证纤维产量和质量的关键之一。在其它条件相同的情况下，因磨片的磨损而降低产量达30％时，应更换磨片。（5）排料情况要求排料均匀，排料次数与排料阀的行程都会影响排浆效果。排料次数过多，阀门开启过大，研磨时间短，分离的纤维粗大，碎木片含量多，多数呈游离状浆料，且浪费蒸汽。反之，则研磨的时间长，分离的纤维呈短细状，易产生粘状浆料，且增加电机负荷。排料阀一般每分钟开启50～70次，开启程度为10～12mm左右。对于连续式排料方式，要注意控制排料孔口开启适度。（二）热磨法纤维分离的特点１、纤维形态完整２、纤维得率高３、动力消耗较小四、纤维分离过程中常见故隙产生原因和排除办法I.进料口蒸汽反喷在生产中由于：①振动器失灵造成进料不均或进料中断，②树液多或木片太湿等原因，造成螺旋进料器打滑，③进料器渐缩管、疏水管堵塞；④进料螺旋或外套磨损；⑤蒸汽压力过高等造成进料口蒸汽反喷的现象。由于喷出的蒸汽压力很高，并掺杂着木片，因而严重威胁操作工人的安全．所以，防止或及时排除进料口反喷是非常必要的。可以采取下列相应的措施：①检查料仓的振动器，如有失灵、及时使之恢复正常进料；②检查木片含水率，过湿的木片可与较干的木片搭配使用，避免进料螺旋打滑；③检查进料器渐缩管硫水孔，如堵塞要及时疏通；④检查进料螺旋与外套，如磨损较严重，要及时更换，⑤检查蒸汽压力，如过高，应降低到工艺要求范围．2.研磨室堵塞主要原因是：①上次停车时，留有没排干净的木片或纤维，开蒸汽后，将其吹入研磨室；②进料量过多，不能及时排出，③蒸汽压力不足，④排料阀开启次数少或阎门开启程度小，使进入量大于排出量；采取下列相应措施可以排除或防止：①将两磨盘分开，人工辅助排料；②减少进料量；③提高蒸汽压力；④检查排料阀的开启次数和阀门开启程度，，不符合工艺要求，立即调整。3．排料管堵塞其产生的原因是：①上次停车时纤维没有排放干净，下次开车时，纤维被吹入排料直管，②排料阀前阀阀头磨损；③排料阀摇臂小轴磨损，④排料次数少或阀门开启程度小。采取相应措施；①人工排料，停止机械排浆料，采用手动方法将纤维排除；②检查排料阀阀头，如已磨损、及时修整或更换；③仔细检查排料阀摇有小轴，如磨损，到需要更换；④检查排料次数和阀门开启程度，如不符合工艺要求，要及时调整；另外，有时研磨室与排料管同时堵塞，采用高压排料法，效果较好，排除故障快。即提高蒸汽压力（一般为l1.4~1.5MPa),利用高压蒸汽的冲力来排除堵塞。4．进料螺旋不进料这种情况在生产中经常遇到．通常由于木片太碎，含水率过高或过低等原因造成．采用小木方的强制进料法，取得了明显效果，即采用截面积20X20—40X40mm，长100-150mm木方5-6块，点动进料螺旋，间歇地加人，即可将料塞带动而进料．5.螺旋进料器超负荷主要原因是：①木片密度大，太干②渐缩管锥度太大等．防止措施：①加湿木片，提高木片的含水率（提高到30-40％），不要低于30％；②改小渐缩管锥度以适合工艺要求。6.预热器输送螺旋超负荷产生这种现象的主要原因：①进料螺旋进料不均匀，木片在预热器内堆积；②输送螺旋已被磨损等．可采取下列措施来解决；①进料螺旋暂时停止进料；②多次起动输送螺旋，放大磨盘间隙，人工辅助排料，如输送螺旋磨损较严重，要及时更换。7.金属物进入磨盘主要原因：①备料工段的磁选器失灵，不能将木片中的金属物吸出；②由于所用的工具或零件掉入料仓所致。采用下列措施：①经常检查磁选器，如果发现失灵，要及时修复．②在实际生产中，要特别注意防止金属物进入磨盘。8热磨机超负荷产生原因：①进料量大或熬汽压力低；②磨片磨损、沟楷堵塞；③排料何开启次数少，行程小等原因，如果热磨机超负荷过于严重，很容易使机器损坏．防止办法：①在实际生产中必须根据蒸汽压力确定进料量．；②磨片磨损时，要随时更换；③要经常检查磨片沟槽是否堵塞；④根据工艺要求，确定排料阀开启次数和开启程度，以避免发生热磨机超负荷现象。9:轴承烧毁轴承烧毁的主要原因是油管堵塞或润清油泵失灵，流量继电器失灵等．因此，在平时生产中要经常检查油管和润滑油泵、流量继电器，遇到故障及时排除，避免损坏机器，影响正常生产。五、纤维质量为使中密度纤维板具有较高的强度和耐水性，分离后的纤维必须具有一定的比表面积和交织性能。为此，对纤维的长度、长宽比、分离度、筛分值、松散系数等均有一定要求。纤维质量通常用纤维分离度、筛分值和松散系数来描述。1．纤维分离度纤维分离度即纤维被分离的程度。直接测量纤维分离度难度较大，但纤维分离的程度又与纤维浆料的滤水性能有直接关系。纤维分离得越细，其比表面积越大，浆料的滤水性能就越差；反之，纤维越粗，浆料的滤水性能越好。因此，浆料的滤水性能在一定程度上可以反映纤维被分离的程度，即纤维分离度。生产中正是利用浆料滤水性能与纤维分离的这种相互关系，通过测定浆料的滤水性能而间接地测定纤维分离度。2．纤维筛分值纤维分离度反映了纤维分离的粗细程度，仅反映纤维质量的一个方面，不能全面、准确的衡量纤维质量。而纤维的长短、粗细及配比情况对产品质量和生产工艺也有很大影响。纤维的长短粗细配比也是一项重要指标。为此，在测定纤维分离度的同时，还应采用其它方法测定纤维质量，通常采用测定纤维筛分值的方法。纤维筛分值是测定纤维大小及长短粗细配比的一项质量指标。是指使纤维通过不同网孔的筛网后，残留在不同网目的筛网上的纤维绝干质量与试样总质量的百分比。3．纤维松散系数纤维松散系数，又称纤维堆积密度。是指纤维自然堆积时单位体积所具有的质量。纤维松散系数小，则堆积密度大，说明纤维短细。用这样的纤维制板，强度较低，耐水性也较差。纤维松散系数太大也不行，否则，纤维粗长，内部结合力将受到影响，制成的板也不理想。实践证明：纤维含水率在8%左右时，其堆积密度为1.6～2.2g/cm3范围内，能制出质量较高的中密度纤维板。复习题１、中密度纤维板生产的原料有哪些？原料的质量如何评定？如何选择与搭配？２、原料准备有哪些内容？其目的是什么？３、对木片的要求有哪些？影响木片质量的因素是什么？４、木片分选包括哪些内容？５、常用木片运输设备的特点有哪些？６、纤维分离的目的和要求有哪些？７、常用的纤维分离方法有哪几种？各有什么特点？８、用哪