纖維定型和細(xì)化大纖維研發(fā)體系技藝合理化

1、傳統(tǒng)纖維形成的設(shè)備發(fā)展趨勢目前所采用的纖維分離設(shè)備主要有熱磨機(jī)、精磨機(jī)和高速磨漿機(jī)，自誕生至20世紀(jì)30年代工業(yè)化，其結(jié)構(gòu)和性能不斷改進(jìn)，最初的活塞式進(jìn)料裝置已被螺旋式進(jìn)料器所代替，隨后回轉(zhuǎn)式進(jìn)料閥的采用解決了反噴問題且預(yù)熱裝置也作了改進(jìn)。此外，有些大型設(shè)備采用了組合式研磨磨盤，即將其固定磨盤改成內(nèi)環(huán)和外環(huán)兩部分，并在內(nèi)、外兩研磨區(qū)之間通入稀釋加冷卻用的高壓水，使熱磨與精磨在同一設(shè)備完成。目前，熱磨機(jī)的生產(chǎn)能力已進(jìn)一步提高，有些大型設(shè)備的日產(chǎn)量可高達(dá)400800t，磨盤直徑達(dá)1625mm，轉(zhuǎn)速1800rmin，動(dòng)力達(dá)9000kN.總體看來，不少國家又有向大型、高速及大功率方向發(fā)展的趨勢。纖維板

2、工業(yè)的發(fā)展歷程及未來市場分析自熱磨機(jī)于20世紀(jì)初誕生以來，濕法硬質(zhì)板正式進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)。隨后，在20世紀(jì)中葉首創(chuàng)干法生產(chǎn)硬質(zhì)板，直至60年代，在干法工業(yè)基礎(chǔ)上又發(fā)明了MDF，至此，纖維板的發(fā)展幾乎達(dá)到了頂峰。由于MDF具有良好的物理力學(xué)性能和優(yōu)良的機(jī)械加工性能，功能多，使用范圍廣，因此被市場廣泛接受且具有不可替代的地位。目前，市場上被用作強(qiáng)化地板的HDF業(yè)異軍突起，其具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。許多MDF的生產(chǎn)工廠也都看好這個(gè)產(chǎn)品，進(jìn)口設(shè)備而轉(zhuǎn)向HDF的生產(chǎn)。在未來市場，纖維板的發(fā)展需擴(kuò)大原料使用范圍，提高產(chǎn)品質(zhì)量。濕法硬質(zhì)纖維板應(yīng)首先解決生產(chǎn)中的水污染問題，同時(shí)降低能耗，增加花色品種（比如超薄型硬質(zhì)

3、纖維板、層積纖維板模板等）而擴(kuò)大硬質(zhì)纖維板的使用范圍。MDF則側(cè)重技術(shù)的創(chuàng)新和用途的開發(fā)，如低孔隙度、均質(zhì)板、防潮彎曲加工、纖維著色、超輕質(zhì)、復(fù)合門窗、預(yù)成型、異形型材、零甲醛結(jié)構(gòu)材、表面起絨和板坯芯層預(yù)熱等，不斷添加新板種。傳統(tǒng)纖維磨漿過程及功率消耗分離纖維是纖維板區(qū)別于其它板種最突出的特點(diǎn)，纖維質(zhì)量是板材性能的關(guān)鍵。分離纖維在高溫高壓和高密封的系統(tǒng)中進(jìn)行，這也是纖維板生產(chǎn)中最重要及最復(fù)雜的環(huán)節(jié)。其熱磨工序耗電占3545，是一個(gè)物理和化學(xué)轉(zhuǎn)化過程，即加熱弱化纖維的牢固結(jié)合作用后，通過機(jī)械方法獲得纖維。由于其理論復(fù)雜，加之又難于觀察和模擬，因此纖維分離的機(jī)理研究很難量化，目前尚處于定性階段。但

4、理論上講熱磨纖維加工是大楔角、甚至是負(fù)前角加工，漿液的高速運(yùn)動(dòng)而使磨片與纖維之間、纖維與纖維之間的摩擦損失很大，重達(dá)幾百千克乃至上噸的高速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子的機(jī)械損失及整個(gè)功率損失更大，其功率利用率相當(dāng)?shù)?。傳統(tǒng)的纖維分離是建立在松弛原理的基礎(chǔ)上，破壞多發(fā)生在細(xì)胞胞間層上的剪切分離，細(xì)胞內(nèi)容物單寧等無法流出，在化學(xué)和過熱處理后，其纖維顏色變深，使木本色消失。同時(shí)，由于細(xì)胞六棱結(jié)構(gòu)沒有被切開破壞，因此壓制板材時(shí)，板材密度很難輕于組成木材的密度。另外，這種熱磨方法得到的木纖維常有過細(xì)或過粗的現(xiàn)象，也無法剔除木材的節(jié)子、蟲眼等天然缺陷。微米長纖維形成MLFB的技術(shù)可行性分析纖維形狀的變化和不同人造板板種的定性分

5、析碎料板板種差別的實(shí)質(zhì)是纖維單元形態(tài)的差別。在傳統(tǒng)人造板纖維加工中MDF的纖維單元最細(xì)，重組木的纖維單元最粗，華夫板的片最大，均質(zhì)刨花板的纖維單元厚度尺寸一致性最好，刨花板對纖維規(guī)格要求最低，這些板在強(qiáng)度、握釘力、內(nèi)應(yīng)力、表面質(zhì)量、工藝性等方面的性能差異都是由于纖維單元形狀不同而引起的。因而纖維形態(tài)最細(xì)的纖維板的表面質(zhì)量最好，均勻細(xì)膩光滑，而且機(jī)械加工性能也好，但由于其加工手段使其失去了木本色；重組木的單元最粗，其物理力學(xué)性能如MOR、MOE都已接近實(shí)木；OSB由于其定向好，因而其主方向的MOE最大，但由于其單元厚而粗大，其表面粗糙、平整度不好。微米長木纖維的纖維形態(tài)可行性分析傳統(tǒng)纖維制備理論

6、中，原料及板材顏色深，耗能大，而本文所指微米長木纖維是基于“木材橫斷面六棱規(guī)則細(xì)胞數(shù)學(xué)描述理論”和“微米木纖維定向重組細(xì)胞纖維含量的定量求解理論”，利用微米木纖維機(jī)械切削加工技術(shù)，將木材纖維細(xì)胞壁割裂，使其內(nèi)容物擠出而不回流，消除原有微觀缺陷，并篩除其它雜細(xì)胞來制備微米長木纖維。在MLFB加工的構(gòu)思過程中，將單絲纖維直接作為板材強(qiáng)度的構(gòu)成主體，通過改變木材細(xì)胞的剖分方式來獲得缺陷的剔除和纖維重組，這也是MLFB形成的主要機(jī)理。從形態(tài)上與傳統(tǒng)人造板的纖維單元比較，六棱形細(xì)胞的割裂與內(nèi)容物的排除以及其形態(tài)長而http:/ 磨粉機(jī) wty寬，使其單元強(qiáng)度大大提高，同時(shí)增加了纖維間的接觸面積，即增加了

7、膠合面積，有利于制板時(shí)良好膠合。因而該形態(tài)是可行的。微米長木纖維干燥方法簡單易行傳統(tǒng)的木纖維制備過程是一個(gè)磨漿過程，因而水分比較大，干燥時(shí)溫度較高需350，二級干燥也需160左右，設(shè)備復(fù)雜，且易著火。而微米長木纖維由機(jī)械制得，水分少，它的蒸發(fā)面積大，因而干燥方法簡單易行。微米長纖維生產(chǎn)過程分析在微米長纖維的切削過程中，切削厚度的確定是關(guān)鍵。其可以分為兩種情況，一種是以破壞細(xì)胞斷面為目的的切削，須將切削厚度定義在0.20.4d0之間，當(dāng)纖維切削加工達(dá)到0.3d0時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)整個(gè)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，經(jīng)篩選后，得到的就是優(yōu)質(zhì)木質(zhì)長纖維；另一種情況是以破壞細(xì)胞間缺陷為目的的切削，由于這種缺陷斷面面積相對于纖維

8、斷面要大得多，加工切削時(shí)將切削厚度定義在1.52.5d0之間，削片加工不會(huì)出現(xiàn)整個(gè)細(xì)胞缺陷區(qū)域結(jié)構(gòu)。削片刀片是小刀楔角順紋切削，消除了碟簧效應(yīng)，可保證較高的切削速度，切削功率也很小。MLFB的整體結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度分析在傳統(tǒng)的低密度人造板制造中，其原料的纖維單元呈針狀結(jié)構(gòu)的幾乎很難形成密度在0.4gcm3以下的板材，而目前加工手段所生產(chǎn)的片狀原料，由于纖維接觸面積小，形成低密度板材時(shí)多采用發(fā)泡劑技術(shù)來填充原料間的空隙，提高膠合質(zhì)量。而微米長木纖維打破其細(xì)胞結(jié)構(gòu)，既保證了其纖維單元強(qiáng)度，又增加了其接觸面積，同時(shí)這種木纖維由于其長度較大，形態(tài)各異，使其能互相交織在一起而形成絮狀結(jié)構(gòu)，加大了纖維間的空隙，起到了發(fā)泡劑的作用，同時(shí)也使纖維單元之間有一個(gè)相互的約束力。因此，MLFB將提高板材強(qiáng)度的兩個(gè)對立因素在一定程度上統(tǒng)一起來，利用重組加工技術(shù)在理論上就能制造出密度在實(shí)木和人造板中最低、而強(qiáng)度在同密度板材中最高的新板種MLFB.小結(jié)在MLFB加工的構(gòu)思過程中，將單絲纖維直接作為板材強(qiáng)度的構(gòu)成主體，通過改變木材細(xì)胞的剖分方式來獲得缺陷的剔除和纖維重組，是MLFB形成的主要