三种速生建筑材树种制造中纤板制浆工艺和磨片选型[1]

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1、第 13 卷 第 3 期 木材工业 Vol. 13 No. 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 ,

2、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 Zhongr

3、ong Huang Luohua Qu YanchunUsed for Manufacturing Medium Density Fiberboard Abstract Defibering 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

4、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 specti

5、vely ; 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 f

6、or cooking. Keywords Plantation 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

7、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 100091 3 113 纤维制备 用奥地利 Sprout2Waldron 公司生产的、磨盘直

8、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

9、%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

10、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) ,

11、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 71952615

12、6417 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

13、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 1999 CHINA WOOD INDUSTRY Vol.13 No. 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. 1 Main chemical composition

14、 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

15、1117%。 A1 中细齿形 B1 粗齿形 C1 中齿形图 1 三种磨片齿形 Fig. 1 3 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. 2 Drainage 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

16、。 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. 5 Effect of cooking time on internal bond strenght图 6 不同齿形对平面抗拉