三种速生建筑材树种制造中纤板的制浆工艺和磨片选型[1].doc

第 13卷第 3期 木材工业 Vol. 13No. 3 1999年 5月CHINA WOOD INDUSTRY May 1999三种速生建筑材树种制造中纤板的制浆工艺和磨片选型曹忠荣 3黄洛华曲岩春摘要研究了供制造中密度纤维板用的三种速生建筑材的制浆工艺和磨片齿形。试材树种为杉木、火炬松及湿地松 ;磨片齿形有中细齿、粗齿及中齿三种 ;木片蒸煮汽压固定为 0140165 MPa,蒸煮时间分别为 3 ,6 ,9及 12 min,磨盘间隙 011 mm。研究结果表明 ,三种齿形制浆所得中长纤维 (留于 32115目)占总纤维量的 50 %70 %,尤以中齿形磨片制浆 ,效果更好 ;在 312 min的蒸煮时间内 ,纤维分离效果及制板后板的平面抗拉强度无明显差异 ,因此以采用 3 min的蒸煮时间较为合理。关键词速生建筑材 ;中密度纤维板 ;纤维分离 ;磨片型式 Defibering Processes and Determination of Refining Plate Pattern for 3 Plantation Building Use Species (Research Institute of Wood Industry ,Chinese Academy of Forestry , Beijing 100091)Cao ZhongrongHuang LuohuaQu YanchunUsed for Manufacturing Medium Density Fiberboard AbstractDefibering processes of 3 plantation building use species used for manufacturing medium density fiberboard (MDF) were investigated and appropriate refining plate pattern was determined. Experimental conditions were as follows: 1) species were Chinese fir ( Cunninghamia lanceolata ) , loblolly pine ( Pinus teada) and slash pine ( Pinus elliottii) ; 2) 3 refining plate patterns were classified as medium2fine , mediumandcoarse; 3)chipswere steamed underfixedpressureof 0.40. 65MPa for 3 ,6 ,9 and 12 min re2 spectively ; 4) refining plate gap was adjusted to about 0. 1mm. Experiment results showed : medium2long fibers (retained on 32115 mesh) content was 50 %70%,but medium plate pattern produced better fiber , cooking time had no significant effect on fiber quality and internal bond so that 3 min was enough for cooking. KeywordsPlantation buildingusespecies; Mediumdensityfiberboard (MDF) ;Defibering; Refiningplate pattern建筑材在国内木材消费构成中约占 50 %60 %,对三种速生建筑材 (杉木、火炬松及湿地松 )的制浆工在建筑材的林木培育和加工过程中 ,产生大量的间伐艺和磨盘齿形适应性进行了研究 ,旨在为工业化生产小径材、枝丫材、截头和板皮等剩余物。将这些剩余物提供必要的技术参数。 用于制造中密度纤维板 (简称中纤板或 MDF)是高效利用优质建筑材资源、提高木材综合利用率的现代化1材料和方法 技术之一 ,符合我国“人造板工业产业政策”中有关发111试材展有适度规模的中密度纤维板等产品的精神。本研究杉木 ( Cunninghamia lanceolata)采自江西省分宜收稿日期 1998212231县大岗山林场 ,火炬松 ( Pinus teada)采自湖南省汨罗本文系 “九五”国家科技攻关专题中密度纤维板工艺及关键设备配套技术研究的部分内容。 市桃林林场 ,湿地松 ( P. elliottii)采自广东省阳江市阳 3中国林科院木材工业研究所研究员 ,北京 1000913 113纤维制备用奥地利Sprout2Waldron公司生产的、磨盘直径为30 cm的实验室用磨浆机制浆。蒸煮器的木片装锅量3 000 g (绝干量) ,蒸煮汽压为0140165 MPa ,蒸煮时间分别为3 ,6 ,9及12 min ,磨盘间隙为011 mm ,磨片的齿形见图1。制浆后的纤维用滤水度仪和干纤维筛分仪分别测定纤维滤水度和筛分值。为改善中纤板的防水性能,在制浆时添加约115 %的固体石蜡。114纤维干燥与施胶湿纤维用气流干燥机干燥至含水率不高于30 % ,装袋存放供制板用。试验用脲醛树脂胶为光华木材厂中纤板生产用胶,施胶量均为10 %。使用氯化铵作固化剂,用量为018 %。施胶后纤维含水率控制在8 %12 %。脲醛树脂胶的主要性能:固体含量/ %51148 p H值719526156417游离甲醛/ % 0119 115成型与热压施胶干燥后的纤维按计算密度称量,在幅面为30 cm 30 cm的成型框中手工铺坯,经预压机预压后的板坯用80 t电加热压机压制成9 mm厚的中纤板。热压工艺为:温度170 ,压力315116 MPa ,时间1175 min + 2125 min (合计为4 min)。116性能测定中纤板的性能按GB 117181110289的规定并结合实验室条件测定密度、平面抗拉强度、静曲强度、吸水厚度膨胀率等。2结果和讨论211不同制浆条件的纤维滤水度和筛分值制浆后的纤维质量通常用纤维滤水度和纤维筛分值表示,测定结果列于表2。虽然纤维滤水度和纤维筛分值都可反映制浆后的纤维质量,但两者的侧重点有所不同:滤水度只反映纤维的粗细程度,而筛分值则反映纤维的长短、粗细及纤维配比的情况。因此,后者更能反映纤维的总体质量,也更具实用价值。从表2与图2可知,不论采用何种齿形,三种树种纤维的滤水度都是随着木片蒸煮时间的延长呈稍113纤维制备用奥地利Sprout2Waldron公司生产的、磨盘直径为30 cm的实验室用磨浆机制浆。蒸煮器的木片装锅量3 000 g (绝干量) ,蒸煮汽压为0140165 MPa ,蒸煮时间分别为3 ,6 ,9及12 min ,磨盘间隙为011 mm ,磨片的齿形见图1。制浆后的纤维用滤水度仪和干纤维筛分仪分别测定纤维滤水度和筛分值。为改善中纤板的防水性能,在制浆时添加约115 %的固体石蜡。114纤维干燥与施胶湿纤维用气流干燥机干燥至含水率不高于30 % ,装袋存放供制板用。试验用脲醛树脂胶为光华木材厂中纤板生产用胶,施胶量均为10 %。使用氯化铵作固化剂,用量为018 %。施胶后纤维含水率控制在8 %12 %。脲醛树脂胶的主要性能:固体含量/ %51148 p H值719526156417游离甲醛/ % 0119 115成型与热压施胶干燥后的纤维按计算密度称量,在幅面为30 cm 30 cm的成型框中手工铺坯,经预压机预压后的板坯用80 t电加热压机压制成9 mm厚的中纤板。热压工艺为:温度170 ,压力315116 MPa ,时间1175 min + 2125 min (合计为4 min)。116性能测定中纤板的性能按GB 117181110289的规定并结合实验室条件测定密度、平面抗拉强度、静曲强度、吸水厚度膨胀率等。2结果和讨论211不同制浆条件的纤维滤水度和筛分值制浆后的纤维质量通常用纤维滤水度和纤维筛分值表示,测定结果列于表2。虽然纤维滤水度和纤维筛分值都可反映制浆后的纤维质量,但两者的侧重点有所不同:滤水度只反映纤维的粗细程度,而筛分值则反映纤维的长短、粗细及纤维配比的情况。因此,后者更能反映纤维的总体质量,也更具实用价值。从表2与图2可知,不论采用何种齿形,三种树种纤维的滤水度都是随着木片蒸煮时间的延长呈稍May 1999CHINA WOOD INDUSTRY Vol.13No. 3 江林场。杉木、火炬松及湿地松的主要化学组分与 pH值见表 1。表 1三种建筑材树种的主要化学组分与 pH值 Tab. 1Main chemical composition and pHvalue of 3 plantation building use species综纤维素 2纤维素 聚戊糖 木质素 热水抽树种% %出物 % pH值杉木 62133 41118 10193 34118 3177 5125火炬松 71199 42178 13182 28184 4160 4122湿地松 68165 44147 12125 28142 2180 5115 112备料试验用杉木均为板皮边料 ,可直接用鼓式削片机削片。火炬松和湿地松为小径材 ,需先用圆锯剖料 ,再用鼓式削片机削片。削片后测定木片含水率为 :杉木 39 %,火炬松 1114%,湿地松 1117%。 A1中细齿形 B1粗齿形 C1中齿形图 1三种磨片齿形 Fig. 13 refining plate patterns 粘度/ mPas(25 ) 固化时间s(100 ) 4 第 13卷第 3期木材工业 1999年 5月表 2三种木材制浆的纤维滤水度和纤维筛分值 Tab. 2Drainage degnee and screen analgisi of f ibers tested蒸纤维筛分值 % 留于 32纤维磨片煮和 115时目筛分滤水齿形间 1632目 60115目 累加值 度/smin16目 3260目 WFR1-3WFR1-2-a。 5)22 #、32 #试样处理药剂 WFR1-2-a、WFR1-3的药剂吸潮率均接近公安部部颁标准所规定的吸潮率合格指标。 6)尽管 WFR系阻燃剂配方比普通磷 2氮系阻燃剂抗吸潮性能好得多 ,其中 WFR1-2-a、WFR1-3两种阻燃浸渍剂的吸潮率还接近公安部部颁标准所规定的吸潮率合格指标 ,但与未阻燃处理的 0#试样相比还是有较高的吸潮性 (见表 5) ,说明进一步研制抗吸潮较好的阻燃剂配方仍是当前重要课题之一。 (上接第 6页)图 5不同蒸煮时间对平面抗拉强度的影响 Fig. 5Effect of cooking time on internal bond strenght图 6不同齿形对平面抗拉强度的影响 Fig. 6Effect of refining plate pattern on internal bond strenght抗拉强度最高。杉木火炬松、湿地松用中齿形所得的平面抗拉强度比用其它两个齿形平均分别高出 919 % ,3013%和 3512%。由此可见 ,本试验的三个树种 ,用中齿形磨片制浆可以取得更优的板材平面抗拉强度。这一结果亦与前述齿形与中长纤维含量比较的分析结果一致。 4结论 1)杉木、火炬松及湿地松在培育和加工中的剩余物均可用来制造中密度纤维板。 2)用低温蒸煮工艺软化木片 ,蒸煮汽压 014 0165 MPa,时间 3 min即可满足分离纤维的需求。 3)选用中齿形磨片制浆 ,可取得更高的中长纤维得率和最好的板材平面抗拉强度。 4)在已有的杉木、火炬松及湿地松三个树种制浆工艺条件基础上 ,有必要对热压工艺作深入研究 ,以求得到较完整的制造中密度纤维板的主要工艺参数。 5参考文献 1王天佑 ,等.中密度纤维板专辑 .中国林业科