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.docx

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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

第

13卷　第

3期

木材工业

Vol.13　No.3

1999年

5月CHINAWOODINDUSTRYMay1999

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

014～0165MPa,蒸煮时间分别为

3,6,9及

12min,磨盘间隙

011mm。

研究结果表明

三种齿形制浆所得中长纤维

（留于

32～115目）占总纤维量的

50%～70%,尤以中齿形磨片制

浆

效果更好

;在

3～12min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

3min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

DefiberingProcessesandDeterminationof

RefiningPlatePatternfor3PlantationBuildingUseSpecies

（ResearchInstituteofWoodIndustry,ChineseAcademyofForestry,Beijing100091）

CaoZhongrong　　HuangLuohua　　QuYanchunUsedforManufacturingMediumDensityFiberboard

Abstract　Defiberingprocessesof3plantationbuildingusespeciesusedformanufacturingmediumdensity

fiberboard（MDF）wereinvestigatedandappropriaterefiningplatepatternwasdetermined.Experimental

conditionswereasfollows:

1）specieswereChinesefir（Cunninghamialanceolata）,loblollypine

（Pinusteada）andslashpine（Pinuselliottii）;2）3refiningplatepatternswereclassifiedasmedium2fine,

mediumandcoarse;3）chipsweresteamedunderfixedpressureof0.4～0.65MPafor3,6,9and12minre2

spectively;4）refiningplategapwasadjustedtoabout0.1mm.Experimentresultsshowed:

medium2long

fibers（retainedon32～115mesh）contentwas50%～70%,butmediumplatepatternproducedbetter

fiber,cookingtimehadnosignificanteffectonfiberqualityandinternalbondsothat3minwasenoughfor

cooking.

Keywords　Plantationbuildingusespecies;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

（Cunninghamialanceolata）采自江西省分宜

收稿日期

1998212231县大岗山林场

火炬松

（Pinusteada）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、磨盘直径

为30cm的实验室用磨浆机制浆。

蒸煮器的木片装锅

量3000g（绝干量）,蒸煮汽压为014～0165MPa,蒸煮

时间分别为3,6,9及12min,磨盘间隙为011mm,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

pH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×30cm的成型框中手工铺坯,经预压机预压后的

板坯用80t电加热压机压制成9mm厚的中纤板。

热

压工艺为:

温度170℃,压力315～116MPa,时间

1175min+2125min（合计为4min）。

116　性能测定

中纤板的性能按GB1171811～10289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30cm的实验室用磨浆机制浆。

蒸煮器的木片装锅

量3000g（绝干量）,蒸煮汽压为014～0165MPa,蒸煮

时间分别为3,6,9及12min,磨盘间隙为011mm,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

pH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×30cm的成型框中手工铺坯,经预压机预压后的

板坯用80t电加热压机压制成9mm厚的中纤板。

热

压工艺为:

温度170℃,压力315～116MPa,时间

1175min+2125min（合计为4min）。

116　性能测定

中纤板的性能按GB1171811～10289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

May1999　CHINAWOODINDUSTRYVol.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　MainchemicalcompositionandpHvalueof3

plantationbuildingusespecies

综纤维素

α2纤维素

聚戊糖

木质素

热水抽

树种

%%%%出物

%

pH值

杉木

6213341118101933411831775125

火炬松

7119942178131822818441604122

湿地松

6816544147121252814221805115

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.1　3refiningplatepatterns

粘度/mPa·s（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　Drainagedegneeandscreenanalgisi

offiberstested

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

16～32目

60～115目

累加值

度/s

min>16目

32～60目

<115目%

杉木纤维

3

34169151822311216102101355419613137

中细639182121002116716113101384918013126

齿形

919126151642818922177131446713013150

1218188181172613121108151566515613133

3301493213727151913301306912111128

图

2　蒸煮时间与纤维滤水度的试验结果

63017927148251681114441616416012101Fig.2　Cookingtimeanddrainagedegree

粗齿形

9231522911327143131416151691971211916目的粗纤维量一般趋于减少

而小于

115目的细小

122114824185281431517391516910112144

324145281072114315189101166913911122

纤维量一般呈增多的趋势。

对不同树种和不同的磨片

62114629169241781610581027015211136齿形

这种减少或增加的幅度及其粗纤维或细小纤维

中齿形

92112827191241601619791246914811160

122417228114231621511881346619411171

的含量均无规律性。

但中长纤维

（指留存于

32目和

火炬松纤维115目之间的筛分累加值

）的含量是纤维筛分值的重

329192221461815317139111705813812140

18173

20167

28110

28117

19184

18164

16190

14100

14139

63100

66167

671481213525103251031719211110

2515524175

有4组,占1111%;超过60%的有30组,占8313%。

由此可见,中长纤维含量在50%以上的占绝大多数,

中细626123221692018619128101946218312131

要考察指标

本试验所得结果较为理想。

由不同树种、

齿形

924156131852610319194151625918212184蒸煮时间及磨片齿形组合的

36组数据中

中长纤维含

1216132111582410726108211956117312179量低于

50%的仅为

2组

占

516%;在

50%～60%的

327101201782219916167121556014411197

62011019120261401714012109

粗齿形

91913312114

1218113

3201926719811136

表明本试验的制浆效果良好。

62119417124101526715411171图

3为不同蒸煮时间下三种磨片齿形所制浆料的

中齿形

920134241152410516183141636510311187

1222189261102312913196131766313511199

中长纤维含量。

从图

3所示

蒸煮时间为

3min时

杉

湿地松纤维木、火炬松及湿地松浆的中长纤维含量分别为

31418917191201322319422194621171215163119%、62127%及

64117%,与其它蒸煮时间的制浆

中细611123131642512825188231976418012124结果基本相当。

因此

从中长纤维含量表明

3min的

齿形

922129191082111819178171676010412125

129152121671211622139431264712212146木片蒸煮时间对这三个树种都是适宜的。

315150211152115620154211256312512101

粗齿形

610162191312013220173291026013612127

914117171042215920194251266015712131

128154131272015023192331775716912140

32314725118211352015791436711011163

中齿形

620102231222210121168131076619111173

921131241682113822129101346813511192

1242145221572017421117151076414812110

有增大的趋势

反映了延长蒸煮时间促进了木片的软

化作用。

但同时亦表明在蒸煮汽压为

014～0165MPa

的条件下

蒸煮时间从

3min延长到

12min,对提高纤

维滤水度无显著作用。

因此

从纤维滤水度看

蒸煮时

间

3min已可满足纤维分离的要求。

总的来说

本试

验的纤维滤水度较生产所需值低

这与磨浆机等的使图

3　不同蒸煮时间所制浆的中长纤维含量比较

用条件有关

以后尚需结合生产条件

对相关的制浆工Fig.3　Comparisonofmedium2longfiber

艺参数作必要的验证和调整

以求获得更佳的纤维分contentsatvariouscookingtime

离效果。

从纤维筛分值看

随木片蒸煮时间的延长

大于图

4为在不同的木片蒸煮时间条件下

三个树种

·5·

May1999　CHINAWOODINDUSTRYVol.13　No.3

用三种齿形制浆所得的中长纤维含量的比较。

从图

4

可见

用中齿形磨片的制浆效果较其它齿形要好些或

相当

其中杉木中长纤维含量平均为

68108%,好于中

细齿形

与粗齿形相当

;火炬松的中长纤维含量平均为

66100%,优于中细齿形和粗齿形

;湿地松的中长纤维

含量平均为

66171%,同样优于中细齿形和粗齿形。

另外

从三种磨片齿形的结构和制造来看

中齿形较为

简单。

因此

对本试验的三个树种均采用中齿形磨片

进行制浆。

图

4　三种齿形所制浆的中长纤维含量的比较

refinedwithvariousplatepatterns

Fig.4　Comparisonofmedium2longfibercontents

212　三种树种中纤板的物理力学性能

本试验用的三种树种在不同制浆条件下所制的中

纤板物理力学性能见表

3。

考核的项目有静曲强度、平面抗拉强度

（内结合强

度）、吸水厚度膨胀率等。

此外

还针对产品的不同用

途

附加了弹性模量、正面及侧面握螺钉力等。

从表

3看

杉木中纤板的平面抗拉强度

0142～

0152MPa,静曲强度

2913～4410MPa,吸水厚度膨胀

率

616%～1318%。

12组测定结果中

除中细齿形、蒸

煮

3min的一组外

其余均达到国际

GB11718-89的

要求

;火炬松中纤板的平面抗拉强度为

0150～0176

MPa,静曲强度

2918～

4410MPa,吸水厚度膨胀率

717%～1311%。

12组测定结果中

也只有中细齿形、

蒸煮

3min的一组未达标

;湿地松中纤板的平面抗拉

强度在

0156～1104MPa,静曲强度

3012～4417MPa,

吸水厚度膨胀率

617%～1217%。

12组测定结果中

有中细齿形、蒸煮

3min及中细齿形、蒸煮

6min两组

未能达标。

未达标的项目全部是吸水厚度膨胀率

这

可能与施加固体石蜡不均匀等因素有关。

上述分析结

果表明

杉木、火炬松及湿地松三个树种均可用于制造

中密度纤维板。

·6·

表

3　三种树种中纤板的物理力学性能

Tab.3　PhysicalandmechanicalpropertiesofMDFtested

蒸煮

物理力学性能

磨片

时间

平面抗静曲吸水厚度

齿形密度

拉强度

强度

膨胀率

ming/cm3

MPaMPa%

杉木中纤板

中细

齿形

3

6

9

12

0178

0179

0178

0178

0142

0144

0151

0142

2913

3110

3212

3212

1318

1014

1118

916

粗齿形

3

6

9

12

0180

0177

0178

0178

0148

0147

0146

0144

4410

3618

4012

4112

616

711

618

714

中齿形

3

6

9

12

0178

0177

0177

0178

0152

0149

0151

0148

3416

3710

3616

3816

810

812

811

918

火炬松中纤板

中细

齿形

3

6

9

12

0178

0178

0180

0179

0150

0154

0155

0162

3214

3816

3616

3514

1311

1112

1118

1114

粗齿形

3

6

9

12

0176

0178

0176

0176

0160

0152

0152

0154

2918

4410

3318

3519

816

810

1114

1016

中齿形

3

6

9

12

0176

0175

0178

0178

0162

0176

0175

0171

3317

3416

3519

3813

811

913

916

717

湿地松中纤板

中细

齿形

3

6

9

12

0176

0176

0178

0178

0182

0166

0172

0178

3516

3012

3817

3614

1212

1217

1117

1210

粗齿形

3

6

9

12

0176

0178

0179

0178

0156

0175

0169

0171

3410

4417

3716

4010

1114

617

811

716

中齿形

3

6

9

12

0180

0178

01