纤维定型和细化大纤维研发体系技艺合理化

1、传统纤维形成的设备发展趋势目前所采用的纤维分离设备主要有热磨机、精磨机和高速磨浆机，自诞生至20世纪30年代工业化，其结构和性能不断改进，最初的活塞式进料装置已被螺旋式进料器所代替，随后回转式进料阀的采用解决了反喷问题且预热装置也作了改进。此外，有些大型设备采用了组合式研磨磨盘，即将其固定磨盘改成内环和外环两部分，并在内、外两研磨区之间通入稀释加冷却用的高压水，使热磨与精磨在同一设备完成。目前，热磨机的生产能力已进一步提高，有些大型设备的日产量可高达400800t，磨盘直径达1625mm，转速1800rmin，动力达9000kN.总体看来，不少国家又有向大型、高速及大功率方向发展的趋势。纤维板

2、工业的发展历程及未来市场分析自热磨机于20世纪初诞生以来，湿法硬质板正式进入工业化生产。随后，在20世纪中叶首创干法生产硬质板，直至60年代，在干法工业基础上又发明了MDF，至此，纤维板的发展几乎达到了顶峰。由于MDF具有良好的物理力学性能和优良的机械加工性能，功能多，使用范围广，因此被市场广泛接受且具有不可替代的地位。目前，市场上被用作强化地板的HDF业异军突起，其具有很好的经济效益。许多MDF的生产工厂也都看好这个产品，进口设备而转向HDF的生产。在未来市场，纤维板的发展需扩大原料使用范围，提高产品质量。湿法硬质纤维板应首先解决生产中的水污染问题，同时降低能耗，增加花色品种（比如超薄型硬质

3、纤维板、层积纤维板模板等）而扩大硬质纤维板的使用范围。MDF则侧重技术的创新和用途的开发，如低孔隙度、均质板、防潮弯曲加工、纤维着色、超轻质、复合门窗、预成型、异形型材、零甲醛结构材、表面起绒和板坯芯层预热等，不断添加新板种。传统纤维磨浆过程及功率消耗分离纤维是纤维板区别于其它板种最突出的特点，纤维质量是板材性能的关键。分离纤维在高温高压和高密封的系统中进行，这也是纤维板生产中最重要及最复杂的环节。其热磨工序耗电占3545，是一个物理和化学转化过程，即加热弱化纤维的牢固结合作用后，通过机械方法获得纤维。由于其理论复杂，加之又难于观察和模拟，因此纤维分离的机理研究很难量化，目前尚处于定性阶段。但

4、理论上讲热磨纤维加工是大楔角、甚至是负前角加工，浆液的高速运动而使磨片与纤维之间、纤维与纤维之间的摩擦损失很大，重达几百千克乃至上吨的高速转动转子的机械损失及整个功率损失更大，其功率利用率相当低。传统的纤维分离是建立在松弛原理的基础上，破坏多发生在细胞胞间层上的剪切分离，细胞内容物单宁等无法流出，在化学和过热处理后，其纤维颜色变深，使木本色消失。同时，由于细胞六棱结构没有被切开破坏，因此压制板材时，板材密度很难轻于组成木材的密度。另外，这种热磨方法得到的木纤维常有过细或过粗的现象，也无法剔除木材的节子、虫眼等天然缺陷。微米长纤维形成MLFB的技术可行性分析纤维形状的变化和不同人造板板种的定性分

5、析碎料板板种差别的实质是纤维单元形态的差别。在传统人造板纤维加工中MDF的纤维单元最细，重组木的纤维单元最粗，华夫板的片最大，均质刨花板的纤维单元厚度尺寸一致性最好，刨花板对纤维规格要求最低，这些板在强度、握钉力、内应力、表面质量、工艺性等方面的性能差异都是由于纤维单元形状不同而引起的。因而纤维形态最细的纤维板的表面质量最好，均匀细腻光滑，而且机械加工性能也好，但由于其加工手段使其失去了木本色；重组木的单元最粗，其物理力学性能如MOR、MOE都已接近实木；OSB由于其定向好，因而其主方向的MOE最大，但由于其单元厚而粗大，其表面粗糙、平整度不好。微米长木纤维的纤维形态可行性分析传统纤维制备理论

6、中，原料及板材颜色深，耗能大，而本文所指微米长木纤维是基于“木材横断面六棱规则细胞数学描述理论”和“微米木纤维定向重组细胞纤维含量的定量求解理论”，利用微米木纤维机械切削加工技术，将木材纤维细胞壁割裂，使其内容物挤出而不回流，消除原有微观缺陷，并筛除其它杂细胞来制备微米长木纤维。在MLFB加工的构思过程中，将单丝纤维直接作为板材强度的构成主体，通过改变木材细胞的剖分方式来获得缺陷的剔除和纤维重组，这也是MLFB形成的主要机理。从形态上与传统人造板的纤维单元比较，六棱形细胞的割裂与内容物的排除以及其形态长而http:/ 磨粉机 wty宽，使其单元强度大大提高，同时增加了纤维间的接触面积，即增加了

7、胶合面积，有利于制板时良好胶合。因而该形态是可行的。微米长木纤维干燥方法简单易行传统的木纤维制备过程是一个磨浆过程，因而水分比较大，干燥时温度较高需350，二级干燥也需160左右，设备复杂，且易着火。而微米长木纤维由机械制得，水分少，它的蒸发面积大，因而干燥方法简单易行。微米长纤维生产过程分析在微米长纤维的切削过程中，切削厚度的确定是关键。其可以分为两种情况，一种是以破坏细胞断面为目的的切削，须将切削厚度定义在0.20.4d0之间，当纤维切削加工达到0.3d0时，就会出现整个细胞的结构，经筛选后，得到的就是优质木质长纤维；另一种情况是以破坏细胞间缺陷为目的的切削，由于这种缺陷断面面积相对于纤维

8、断面要大得多，加工切削时将切削厚度定义在1.52.5d0之间，削片加工不会出现整个细胞缺陷区域结构。削片刀片是小刀楔角顺纹切削，消除了碟簧效应，可保证较高的切削速度，切削功率也很小。MLFB的整体结构及强度分析在传统的低密度人造板制造中，其原料的纤维单元呈针状结构的几乎很难形成密度在0.4gcm3以下的板材，而目前加工手段所生产的片状原料，由于纤维接触面积小，形成低密度板材时多采用发泡剂技术来填充原料间的空隙，提高胶合质量。而微米长木纤维打破其细胞结构，既保证了其纤维单元强度，又增加了其接触面积，同时这种木纤维由于其长度较大，形态各异，使其能互相交织在一起而形成絮状结构，加大了纤维间的空隙，起到了发泡剂的作用，同时也使纤维单元之间有一个相互的约束力。因此，MLFB将提高板材强度的两个对立因素在一定程度上统一起来，利用重组加工技术在理论上就能制造出密度在实木和人造板中最低、而强度在同密度板材中最高的新板种MLFB.小结在MLFB加工的构思过程中，将单丝纤维直接作为板材强度的构成主体，通过改变木材细胞的剖分方式来获得缺陷的剔除和纤维重组，是MLFB形成的主要