中密度纤维板生产基本工艺设计 三 热磨工段.docx

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中密度纤维板生产基本工艺设计三热磨工段

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中密度纤维板生产基本工艺设计.（三）热磨工段作者：

gddyg8210热磨工段包括热磨、施胶、干燥和风选工序，其工艺流程简述如下：

清洗好的木片经过磁铁除去铁块，进人热磨机前的预热料仓临时储存及预热，预热的饱和蒸汽压力为0.2~0.3MPa。

预热料仓装有料位指示器，可观测木片的过满或空缺。

木片经振动给料器，木塞螺旋进人垂直蒸煮器进行蒸煮软化，增加含水率。

蒸煮器配有γ射线料位计，用来控制料位和预置蒸煮时间。

木片在蒸煮软化后由运输螺旋送入热磨机进行纤维分离。

在热磨系统中配有启动分离器，热磨机启动时，通常开始热磨的纤维质量不符合生产要求，这些不合格纤维通过排料阀和排料管进入启动分离器，然后落入废料堆场。

当纤维质量达到生产要求时，排料阀关闭，生产出料阀打了开。

与此同时，胶料和熔化的石蜡根据工艺要求按一定比例与合格纤维充分混合，借助热风将施完胶的纤维送人闪急式管道于燥机进行于燥。

于燥采用加热空气为载体，施好胶的纤维在管道中被热风吹送前进。

热空气入口温度。

为110~230℃，纤维含水率60%~80%，出口温度60~75℃，纤维含水率8%~13%：

（干燥后施胶则要求纤维含水率为3%~5%）。

干燥好的纤维被送入高效旋风分离器，在这里纤维和湿空气分离，湿热空气排到大气中。

干纤维通过旋转出料器排出，对纤维质量求特别高的生产线，还要配置风选装置，进一步剔除纤维中的胶团和纤维粗杆。

然后纤维通过计量装置被准确称出重量，该装置还可按预置定的胶和纤维的比例控制施胶量。

之后送至干纤维料仓储存。

干燥系统安装了火花探测和自动灭火系统，可以在发生火花时及早发现将之扑灭；一旦发生火警，着火纤维可从旋转出料器后的分流管排出。

1.热磨工序

中密度纤维板的制造过程，对植物纤维来说，是一个先分离而后又重新结合的复杂变化

过程。

这里的分离，又称制浆或解纤，是指将植物纤维原料分离成所需要的细小单体纤维的工艺过程。

纤维分离是中密度纤维板生产工艺中确保产品质量最重要的工序之一，它就发生在热磨工序。

（1）决定纤维板产品强度的主要因素。

决定纤维板产品强度的主要因素是热压后分离纤维在板中重新结合的情况。

当纤维分离得越细，其比表面积就越大，纤维表面上游离羟基数量就越多，纤维表面持有足够数量的游离羟基是纤维之间形成结合的前提基础，也就l是影响纤维结合力的重要因素。

因此，对纤维分离的基本要求是：

在纤维尽量少受损失的前提下，消耗较少的动力将植物纤维原料分离成单体纤维，并使纤维具有一定的比表面积。

和交织性能，这也是热磨工序要达到的目的。

（2），纤维分离工艺确定时要注意两个问题。

①纤维质量：

纤维损伤小，保持完整形态多，具有一定的比表面积和交织性能，以利于增加纤维板的强度。

②纤维得率：

纤维得率高，可以降低原料消耗。

（3）纤维分离的方法。

纤维分离的方法有机械法、化学机械法、爆破法和热磨法四大类别。

（4）热磨法的工艺要求。

：

①对原料木片及质量的要求。

原料最好选用单一树种如原料多种树种时，混合时一定要注意合理搭配，尽量选原料密度和纤维形态相近的树种混合。

木片的大小要均一，特别要注意厚度的变化，它直接影响加热软化效果。

原料相对含水率控制在40%~50%,不要低于35%，太低时要进行加湿处理。

②对木片进料均匀的要求。

木片进料要均匀。

进料过多会出现堵塞现象，或会影响纤维分离质量；进料量太少，则影响热磨机生产效率，也不利于保持均一的纤维质量，还会造成热磨机进料螺旋出现反喷的现象。

③对木片蒸煮处理的要求。

蒸煮缸内的饱和蒸汽压力一般控制在0.8~1.0MPa，蒸煮处理的时间一般控制在3~5min。

蒸煮温度为165℃左右，这可以降低热磨时的动力消耗，这是因为温度达到木素的热可塑区域（针叶材为170-175℃，阔叶材为160~165℃）时，胞间层软化，原料很容易被分离成纤维，动力消耗因此急剧下降。

若温度超过180℃，不但动力消耗不再降低，纤维得率也减少。

在用非木材植物纤维作为制造原料时，农业秸秆类或草类进行热磨采用较低的温度和蒸汽压力预热处理，可以制得比较完整的纤维。

总之，应根据原料种类、设备条件以及产品品种等因素综合考虑预热蒸煮工艺。

④对研磨压力的要求。

研磨压力高，增加耗电量，也影响严量。

一般情况下，研磨压力要根据纤维滤水度或筛分值来调节，大致保持在0.6~-4.2MPa。

生产过程中研磨压力是以液压压力或以主电机消耗电流大小表示，研磨的液压压力要高于热磨机蒸汽压力的3%-5%。

（5）中密度纤维板生产中对纤维原料使用的要求。

①原材料的合理搭配。

实践证明，全部采用针叶材为原料压制的纤维板，其性能不一定为最好，这是由于针叶材的纤维管胞壁厚呈管状，细胞壁的厚度相对比纤维宽度要大，纤维间的总接触面积就变小。

相反，阔叶材的纤维管胞、韧型木纤维、导管等则是薄壁结构而呈带状，这样纤维间的接触面积就大，结合交织性好，在热压过程中就容易压成密度和强度均高的纤维板产品。

故在使用木质混合原料时，针阔叶材的搭配要合理，以针叶材20%~50%、阔叶材50%~80.%搭配为宜。

在使用木材加工剩余物时，纤维短的原料如旋切单板、碎木等应与纤维长的原料如制材板皮等搭配，前者所占比例应在总量的10%~,20%为宜。

②纤维质量的衡量指标。

（a）纤维分离度：

：

纤维分离度指解纤后纤维分离的程度分纤维分离多越细{纤维的比表面积就越大，纤维的滤水性和透气性就越差（纤维比表面积与滤水性呈反比），表明纤维分离度越高。

纤维分离度是显示纤维浆质量的重要指标，它直接影响中密度纤维板生产工艺和产品质量。

一定范围内，纤维分越高，即纤维越细，板坯纤维之间的交织就好，板的强度、耐水性及密度提高。

纤维分离度用滤水度测定仪法测定，滤水度一般在15~25s。

（b）纤维筛分值：

纤维筛分值是指纤维浆料中保留于或通过各种规格筛网的纤维重量所占的百分分比。

（c）纤维堆积密度：

纤维堆积密度是指未经压实，纤维呈松散状的堆积密度。

用纤维堆积密度来检测热磨纤维质量一种有效的简单方法。

生产实践证明，当纤维松散密度在16~22kg/m3（纤维含水率为8%左右）时，可压制合格的中密度纤维板；纤维松散密度在25~35kg/m3时，可压制较理想的干法高密度纤维板。

2.施胶工序

由于干法制造工艺中纤维含水率低，可塑性差，纤维之间间隙大，仅靠一定的压力和温

度来达到成品板应有的强度和其他性能是困难的，必须通拄施加胶粘剂等添加剂才能满足成品板性能的全面要求。

所谓施胶工艺，就是在生产过程中对制备合格的纤维施加胶粘剂、固化剂、防水剂等添加剂，以保证成品板应达到的物理力学性能。

在特殊需要时还可加入阻燃剂、耐腐剂等，以增加纤维板的防火、防腐功能。

（1）胶粘剂。

①对胶粘剂的工艺要求：

要求树脂胶的固体含量较大；有合适的固化速度；初粘度小，渗透性好，不易使纤维粘结成团；游离甲醛低；适用时间长；储存稳定；与其他添加剂有好的混溶性。

②施胶量：

一般施胶量为绝干纤维重量的8%~13%（胶固体含量按100%计）.

③常用胶粘剂：

常用的胶粘剂有脲醛树脂胶、酚醛树脂胶和三聚氰胺树脂胶等。

胶种的确定，要根据树脂胶的胶合性能、产品的用途和成本等综合考虑。

脲醛树脂胶具有较好的胶合强度和耐水性能，颜色浅，固化温度低，适合于蓬松于燥的板坯热压时温度上升较慢的特点，价格也较低，得到广泛的应用。

目前，国内中密度纤维板主要生产室内型板，以使用脲醛树脂胶及其改性胶为主。

（2）防水剂。

常用的防水剂有石蜡，它是一种疏水、易熔、柔软的有机物质。

其防水性能较好，来源丰富，价格便宜。

石蜡外观分白色和黄色，熔点48~58℃。

（3）其他添加剂。

添加剂包括固化剂、缓冲剂、甲醛捕捉剂和染色剂等。

固化剂：

常用的固化剂有氯化铵、硫酸铵、硝酸铵等，用量一般为胶固体含量的1%~3%。

氯化铵在使用前先配成质量分数为25%的水溶液。

缓冲剂：

常用的有尿素或六次甲基四胺或氨水，用量一般为胶固体含量的0.8%~2%。

甲醛捕捉剂：

尿素或其他类似功能产品，用量一般为胶固体含量的5%。

（4）中密度纤维板施胶（蜡）工艺特点。

①有3种施胶工艺方法，一种湿纤维在进入于燥机前的输送管道中施胶，又称管道施胶；另一种是纤维干燥后采用机械搅拌机进行施胶；第三种是在湿纤维迸人干燥机前的输送管道中施一部分胶，然后在纤维干燥后采用机械搅拌机进行施胶（组合施胶两次或3次）,

（a）管道施胶：

优点是施胶均匀，千燥介质温度较低，最终纤维含水率较高，着火机会少，施胶工艺流程简单，设备造价低。

缺点是耗胶量相对大。

国内的中密度纤维板生产线几乎全部采用这种工艺路线。

管道施胶的含量一般控制在40%~45%（质量分数）.

（b）干燥后搅拌机施胶：

优点是耗胶量相对小，可节省5%~10%；板的内结合强度较高。

缺点是较难混合均匀；最终纤维含水率较低（5%以下），增加了着火机会，投资较.高。

搅拌机施胶的质量分数为50%~55%。

（c）组合施胶（两次或3次）：

两次施胶是在湿纤维进入干燥机前进行第一次管道施胶，施胶量为70%；然后在纤维干燥后进行第二次的机械搅拌机施胶，施胶量为30%。

这种方式可以节省20%~30%的用胶量，但投资较高。

3次施胶是在湿纤维进人于燥机前进行第一次管道施胶，施胶量为20%；然后在纤维干燥后的皮带秤处进行第二次的施胶，施胶量为15%；在风选之前进行第三次通过机械搅拌机施胶，施胶量为65%。

这种方式可以节省30%~50%的用胶量，但投资最高。

组合施胶法目前只在国外的一些生产线上使用。

②施蜡工艺

（a）中密度纤维板施蜡工艺是将石蜡加热熔化过滤后，直接施加到木片或纤维上，通过物理吸附作用均匀分布在板材中达到防水目的。

（b）可以在蒸煮后的木片上直接喷施熔化石蜡，施蜡的位置在热磨机进料螺旋处。

也可以在湿纤维上直接喷施熔化石蜡，施蜡的位置在热磨机排料阀后的管道上。

大多数中密度纤维板生产线使用前一种方法。

（c）石蜡加人量为绝干纤维量的0.5%~1.5%。

（5）管道施胶工艺。

将一定量的调制好的脲醛树脂胶，通过一定压力的齿轮泵将胶液输送到热磨机排料阀后的管道处，经孔径为3mm左右的特制喷嘴喷人，与利用磨室排出的蒸汽输送到干燥管道的合格纤维相遇，在处于紊流状态高速流动气流的剧烈搅动作用。

下，胶雾与高度分散的纤维均匀地混合。

而熔化石蜡则在热磨机前施放。

还有将胶和石蜡液体借助压缩空气将其雾化，分别喷入热磨机排料管道中，直接喷撒在处于高速悬浮分散状态的纤维上。

喷胶压力应大于热磨机排料管道压力0.2MPa。

3.纤维干燥工序

从热磨机排出的施胶纤维含水率一般为50%~60%，未施胶的纤维含水率也有

40%~50%，无法进行气流输送和均匀铺装，必须进行干燥，将含水率降低到5%~13%，才能适合气流输送、干燥后施胶、铺装成型和热压等工艺要求。

纤维干燥采用热气流于燥。

纤维千燥是中密度纤维板生产过程中最重要的工序之一。

其机理是借助高速热气流，使结团的湿纤维分散呈悬浮状态，纤维整个表面暴露在热气流中，大大提高了湿纤维与热气流介质的热传导系数，强化了干燥过程，使纤维中的水分在瞬间蒸发，完成干燥。

纤维气流干燥时，按一级气流干燥方式计算，.汽化lkg水分约需要（950~1200）×：

4.19×103J热量。

按二级气流干燥方式计算汽化lkg水分约需要（750~850）×4.19×103J的热量。

（1）纤维千燥万式。

目前中密度纤维板生产线广泛使用的干燥方式为一级或二级管道热气流干燥系统。

由于干燥时间极短，只需4~Ss，所以称之为"闪急式"干燥。

该系统适用于以蒸汽、热油等间接加热和以热烟气直接加热的热介质。

国产线和绝大多数引进线的干燥方式为一级气流干燥。

有少数生产厂家采用二级气流于燥。

一级气流干燥一般人口温度为130-170℃，出口温度为60~70℃。

一级气流干燥系统按气流输送方式不同可分为压出式和吸人式。

绝大多数的国内中密度纤维板生产线为压出式，即冷空气通过风机哎八，加热后的热空气流进人管道成为纤维的载体，一边输送一边干燥，干燥后的纤维经旋风分离器分离，通过旋转排料阀排出，湿热空气流经旋风分离器上部排气筒排放到大气中。

共优点是风机不受物料干扰和气体腐蚀，运转平稳，维修量少。

一级气流于燥系统按于燥管道的垂直或水平布置方式的不同又分为垂直式和水平式。

将干燥管道沿加热出口水平布置就是水平式，纤维进人于燥管道为水平喷放，为取得好的干燥效果，第一段的水平管的长度不应少于30m，气流速度应比立式的高出2m/s.而垂直式干燥立管的垂直高度不应少于25m。

从生产的实践经验来说，垂直式干燥管道占地面积少，但湿纤维易粘附在管道开始段的管壁上，更容易引起火灾。

在较大生产规模的工，目前绝大多数采用水平式管道布置。

干燥管道的截面形状有圆形的，也有圆形和矩形相结合的。

第一段管道的转向弯头为180°时，在转向处采用变截面，由圆形过渡到矩形，再由矩形过渡到圆形，称为月亮弯，是使气流和纤维充分紊流混合的较好方式，有利于纤维充分干燥，并避免或减少干燥纤维粘到管壁上。

（2）纤维干燥工艺参数。

包括纤维分离质量、纤维含水率、干燥介质温度、气流速度、送料浓度和千燥出口温度。

①纤维分离质量。

纤维分离质量必须符合中密度纤维板的工艺规范。

其纤维分离度和纤维筛分值应符合工艺要求。

滤水度控制在15~25s。

实际生产中的纤维筛分值为：

2mm以上的小于20%,0.125~2mm的大于70%,0.125mm的小于10%比较适宜。

②纤维含水率。

a.纤维初含水率：

施胶后的湿纤维含水率一般为50%~60%.纤维初含水率过低，使干燥后纤维含水率也低，易引起着火。

纤维初含水率过高，就不易干燥，纤维易堵塞，粘挂管道，也容易酿成火灾。

因此进入热磨机的木片含水率必须严格控制。

b.纤维终含水率：

纤维最终含水率对中密度纤维板性能有着七分重要的影响。

若纤维含水率过低，会出现板面起毛和板边松软等缺陷，大幅度降低产品的质量。

由表2-8的实验数据可知：

在一定的含水率范围内，随着纤维含水率的增加，板材质量有明显的提高，特别是强度提高尤为明显。

但含水率过高，由于水分吸收蒸发热，温度的传导速度反而减小，板内积累的水蒸气气压会使内应力增加，热压结束后易出现分层、鼓泡等缺陷。

此外，纤维含水率越高，铺装成型时纤维也易结团，影响铺装成型质量，造成板材密度不均匀。

对于先施胶后干燥工艺，纤维含水率一般要求为8%~13%；对于先干燥后施胶工艺，控制在3%~5%范围内。

多层热压机生产工艺中的纤维板坯含水率与板性能的关系见表2-8。

③干燥介质温度。

干燥介质温度是干燥最重要的工艺参数之一。

对于将脲醛树脂作为主要胶粘剂的中密度纤维板而言，存在胶粘剂在干燥过程中提前固化的问题。

温度越高，固化时间越短，固化程度越高。

研究证明，高温会引起纤维表面聚集，使纤维间的接触面积减小，从而导致内部结合程度减弱，影响板制品的质量。

较低的干燥介质温度不会导致树脂胶预固化，可以保证产品质量，其防火性能也比较好。

介质温度以干燥管道进口温度为控制标准。

要求温度适当，保持稳定，才能得到含水率均匀一致的干纤维。

干燥介质温度的高低与干燥方式的选择有关。

其控制范围为：

管道施胶采用一级干燥的干燥介质温度为110~170℃；采用二级干燥时，其中的第一级干燥入口温度为180℃第二级干燥入口温度为120℃；对先干燥后施胶工艺的介质温度可提高到300℃。

④气流速度。

纤维中的水分汽化与气流速度有关，在气流干燥机中，气流速度越大纤维表面汽化越快，纤维干燥的时间越短。

一般来讲，热磨纤维的含水率在50%时，平均悬浮速度为8.5~10m/s。

气流速度必须大于纤维的悬浮速度，才能保证纤维在输送过程中进行干燥。

为了延长纤维在干燥管道总的停留时间，一般取气流速度为悬浮速度的1.3~1.5倍，生产中选用气流速度为22~30m/s，纤维在千燥管道内的停留时间为3.5~5s。

⑤送料浓度。

送料浓度通常指输送lkg绝干纤维所需标准状态下的空气量（m3）。

对一台于燥机而言，干燥管道的直径、长度和风机风量都是固定不变的，在保证达到一定的纤维含水率的条件下，送料浓度的大小就直接影响到干燥机的热效率和产量，同时也影响纤维干燥的质量。

增加送料浓度，则单位时间内纤维受热面大，纤维中水分的汽化量增加，使干燥机出口的温度降低，提高了干燥机的热效率和产量。

但送料浓度过大，会使干燥过程中的干燥介质温度和气流速度降低；同时，纤维过多，纤维的分散性变差，以至达不到纤维于燥对含水率的要求，甚至产生纤维沉积现象。

送料浓度过低，虽然可以获得较为均匀的纤维干燥质量，但是，干燥机的热效率和产量相对降低无疑是不经济的。

因此，选择合适的送料浓度对千燥机高质量的工作非常关键，一般来讲，在一级干燥中，热介质与纤维的混合比为16~20m3/kg较适合。

⑥干燥出口温度。

作为干燥管道末端旋风分离器的气流进口处的温度，在系统稳定工作的情况下，干燥出口温度的高低可以间接代表纤维终含水率的高低。

在生产中常以干燥出口温度作为干燥调节的依据。

在一级干燥中，干燥出口温度一般为60~70℃。

4.干纤维储存。

（1）干燥好的纤维在铺装之前耍送入料仓储存，这是因为：

①一定的纤维储存量可以保证干燥与成型工序间的纤维平衡。

②干燥后的纤维在料仓内有一个混合和停留的时间，可以均匀出料，对铺装质量有利。

③成为板坯刮平、齐边、废板坯等回收纤维的储存点。

（2）由于干纤维容重很轻，松散密度约为22kg/m3，储存1t纤维需要45m3以上的容积，料仓不能过大。

一般备有生产所需10~20min的纤维用量即可。

储存时间不宜过长，夏天不宜超过1h，冬大小宜超过8h。

表2-9为根据生产规模配置的纤维料仓容积表。

表2-9纤维料仓容积表

生产规模万m31.5-33-55~8>10纤维料仓容积456585>100

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