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纖維板,是指由木質纖維素纖維交織成型並利用其固有膠粘性能製成的人造板。

1 纖維板 -纖維板

纖維板是用木材或植物纖維作主要原料,經機械分離成單體纖維,加入添加劑製成板坯,通過熱壓或膠粘劑組合成人造板。厚度主要有3、4、5毫米三種。纖維板因做過防水處理,其吸濕性比木材小,形狀穩定性、抗菌性都較好。

2 纖維板 -正文

  由木質纖維素纖維交織成型並利用其固有膠粘性能製成的人造板。製造過程中可以施加膠粘劑和(或)添加劑。纖維板具有材質均勻、縱橫強度差小、不易開裂等優點,用途廣泛。製造 1立方米纖維板約需2.5~3立方米的木材,可代替3立方米鋸材或5立方米原木。發展纖維板生產是木材資源綜合利用的有效途徑。
  纖維板的缺點是背面有網紋,造成板材兩面表面積不等,吸濕后因產生膨脹力差異而使板材翹曲變形;硬質板材表面堅硬,釘釘困難,耐水性差。干法纖維板雖然避免了某些缺點,但成本較高。
  分類  通常按產品密度分非壓縮型和壓縮型兩大類。非壓縮型產品為軟質纖維板,密度小於0.4克/厘米3;壓縮型產品有中密度纖維板(或稱半硬質纖維板,密度0.4~0.8克/厘米3)和硬質纖維板(密度大於0.8克/厘米3)。根據板坯成型工藝可分為濕法纖維板、干法纖維板和定向纖維板。按後期處理方法不同又可分為普通纖維板、油處理纖維板等。
  軟質纖維板  質輕,空隙率大,有良好的隔熱性和吸聲性,多用作公共建築物內部的覆蓋材料。經特殊處理可得到孔隙更多的輕質纖維板,具有吸附性能,可用於凈化空氣。
  中密度纖維板  結構均勻,密度和強度適中,有較好的再加工性。產品厚度範圍較寬,具有多種用途,如傢具用材、電視機的殼體材料等。
  硬質纖維板  產品厚度範圍較小,在3~8毫米之間。強度較高,3~4毫米厚度的硬質纖維板可代替9~12毫米鋸材薄板材使用。多用於建築、船舶、車輛等。
  生產技術 
  原料  組成纖維板的基本單元是分離的木質纖維或纖維束。製取纖維的原料主要來自森林採伐剩餘物,如枝椏、梢頭、小徑材等;以及木材加工剩餘物,如板邊、刨花、鋸末等。此外還可利用林產化學加工的廢料(如栲膠和水解的剩餘物)和其他植物桿莖製取纖維。針葉材的纖維含量高,纖維長度比闊葉材長30~50%。若用闊葉材,需先經過處理:可用針闊葉材混合製漿,或用化學方法處理木片,也可用熱水、蒸汽。纖維分離前將原料用削片機切成長20~30毫米、厚3~5毫米、寬15~25毫米的薄片。木片過大,在預熱處理和磨漿過程中難以軟化或軟化不勻、纖維分離度小;木片過短則被切斷的纖維比例大,交織性能差,導致纖維板強度下降。切削的木片經篩選、再碎、水洗等工序後送入料倉,以備纖維分離。
  生產工藝  分濕法、干法和半干法 3種。濕法生產工藝是以水作為纖維運輸的載體,其機理是利用纖維之間相互交織產生摩擦力、纖維表面分子之間產生結合力和纖維含有物產生的膠結力等的作用下製成一定強度的纖維板。干法生產工藝以空氣為纖維運輸載體,纖維製備是用一次分離法,一般不經精磨,需施加膠粘劑,板坯成型之前纖維要經乾燥,熱壓成板后通常不再熱處理,其他工藝與濕法同。半干法生產工藝也用氣流成型,纖維不經乾燥而保持高含水率,不用或少用膠料,因而半干法克服了干法和濕法的主要缺點而保持其部分優點。基本工藝內容是纖維分離→漿料處理→板坯成型→熱壓→後期處理等(見圖)。   ① 纖維分離。又稱製漿,是把製漿原料分離成纖維的過程。纖維分離方法可分機械法和爆破法兩大類,其中機械法又分熱力機械法、化學機械法和純機械法。熱力機械法是先將原料用熱水或飽和蒸汽處理,使纖維胞間層軟化或部分溶解,在常壓或高壓條件下經機械力作用分離成纖維,再經盤式精磨機精磨(干法纖紙板製漿一般不經精磨),此法生產的纖維漿,纖維形狀完整,交織性強,濾水性好,得率高,針葉材的漿料得率可達90~95%,耗電量小;纖維經精磨后長度變短,比表面積增加,外層和端部帚化,吸水膨脹性提高,柔軟,塑性增高,交織性好。因此,熱力機械法是國內、外纖維板工業中所用的主要製漿方法。化學機械法是用少量化學藥品,如苛性鈉、亞硫酸鈉等對原料進行預處理,使木質素和半纖維素受到一定程度的破壞或溶解,然後再用機械力的作用分離成纖維。純機械法是將纖維原料用水浸泡后直接磨成纖維,根據原料形狀又分原木磨漿法和木片磨漿,此法應用極少。爆破法是把原料在高壓容器中用壓力為4兆帕的蒸氣進行短時間(約30秒)熱處理,使木素軟化,碳水化合物部分水解,接著使蒸氣壓升至7~8兆帕,保持4~5秒,然後迅速啟閥,纖維原料即爆破成絮狀纖維或纖維束。
  ② 漿料處理。即根據產品用途,分別進行防水、增強、耐火和防腐等處理,以改善成品有關性能。硬質、半硬質纖維板漿料要用石蠟乳液處理提高耐水性,而軟質板漿料既可用松香乳液,也可用石蠟-松香乳液。施加防水劑可在漿池或連續施膠箱中進行。用於增強處理的增強劑要能溶於水,能被纖維吸附,並能適應纖維板的熱壓或乾燥工藝,硬質纖維板多用酚醛樹脂膠。耐火處理以施加耐火藥劑如FeNH4PO4及MgNH4PO4等較為普遍。在漿料中加入五氯酚或五氯酚銅鹽可起到防腐的作用。處理后的漿料,或經乾燥進行干法成型;或在調整濃度后直接進入成型機作濕法成型,製成一定規格並有初步密實度的濕板坯。
  干法生產纖維板要求熱壓時的纖維含水率為6~8%,施膠后的漿料含水率為40~60%,因此需在成型前進行乾燥。纖維乾燥可採用兩種管道氣流乾燥方法:一級乾燥法溫度為250~350℃,時間為5~7秒;二級乾燥法第一級溫度為160~180℃,含水率降至20%,第二級溫度為140~150℃,含水率降至6~8%,兩級乾燥的全部時間約12秒。乾燥設備有直管型、脈衝型、套管型3類。
  ③ 板坯成型有濕法成型與干法成型兩大類,軟質板和大部分硬質板用濕法成型;中密度板及部分硬質板用干法成型。
  濕法成型用低濃度漿料,經逐漸脫水而成板坯,其基本方法有箱框成型、長網成型、圓網成型 3種。箱框成型是把濃度約為 1%的漿料由漿泵送入一個放在墊網上的無底箱框內,在箱底用真空脫水,箱框頂部用加壓脫水,此法主要用於生產軟質纖維板。長網成型所用設備與造紙工業中長網抄紙機類似。1.2~2.0%濃度的漿料從網前箱抄上長網,經自重脫水、真空脫水、輥筒壓榨脫水而形成濕板坯,含水率為65~70%。圓網成型也是從造紙工業中移植過來,在纖維板生產中常用的是真空式單圓網型,漿料濃度為0.75~1.5%,由真空作用漿料吸附於圓網上,經輥筒加壓脫水並控制板坯厚度。
  干法成型大都採用氣流成型機。將施加石蠟和膠粘劑(酚醛樹脂)的乾燥纖維,由氣流送入鋪裝頭,借纖維自重和墊網下面真空箱的作用使干纖維均勻落在墊網上形成板坯。半干法成型多採用機械或氣流成型機。藉機械力或氣流作用,使高含水率的結團纖維分散並均勻下落,形成漸變結構或混合結構的濕板坯。但因濕纖維結團現象難以藉機械力或氣流完全加以分散,在實際生產中板坯密度均勻性較差,而易影響產品質量。20世紀70年代初在美國研究成功干纖維靜電定向成型。
  軟質纖維板和採用濕法成型乾熱壓工藝(又稱濕干法)的硬質纖維板,其板坯都要經過乾燥。乾燥設備有間歇式和連續式兩大類。乾燥 1千克水消耗1.6~1.8千克蒸氣。軟質纖維板坯乾燥后的終含水率為1~3%。用濕干法製造硬質纖維板時,板坯含水率不宜太高,否則熱壓時易於發生鼓泡。
  ④ 熱壓。濕法生產硬質纖維板需用壓力為 5兆帕,干法為7兆帕,超過此壓力時會降低抗彎強度。半干法所需壓力介於二者之間,為6兆帕。濕成型經乾燥后的板坯壓成硬質纖維板,壓力要高達10兆帕。濕壓法所用溫度為200~220℃。干法加壓時無乾燥階段,溫度以能使膠粘劑快速固化為準,一般採用180~200℃;以闊葉材為原料時,熱壓溫度可適當提高,最高可達 260℃。半干法熱壓溫度不宜超過 200℃,以防板坯中熔解木素及糖類熱解焦化,使產品強度明顯下降。用濕干法制硬質板要求溫度達230~250℃。
  在熱壓過程中,板坯的表層與芯層會出現溫差,厚度較大的中密度板坯表芯層溫差可達40~60℃,影響芯層樹脂固化率。可用常規加熱和高頻加熱消除溫差,並縮短熱壓周期。
  ⑤ 後期處理。濕法及半干法纖維板在熱壓后需經熱處理及調濕處理,干法纖維板則不需經過熱處理而直接進行調濕處理。中密度纖維板表面需砂光,軟質纖維板表面有時需開槽打洞,硬質纖維板作內牆板用時表面可開「V」形槽或條紋槽。纖維板的表面加工,通常有塗飾和覆貼兩種方法(見人造板表面裝飾)。至於浮雕、壓痕、模擬粗鋸成材表面的深度壓痕等工藝,大都在板坯熱壓時一次形成,不屬再加工範圍。
  參考書目
 Franz F.P.Kollmann, Edward W.Kuenzi, Alfred J.Stamm,Principles of Wood Science and Technology,vol.II, Wood Based Materials, Springer-Verlag, Berlin, Heidel berg,New York, 1975.

3 纖維板 -配圖

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