浅析原料对中高密度纤维板性能的影响李杰张强Jn 、7 -。( 东营正和木业有限公司，东营2 5 7 3 0 0 )目前，国内的M D F 制造厂多以木质纤维为原料生产中高密度纤维板，包括采伐剩余物、造材剩余物、加工剩余物以及回收的废旧木材。木质原料的质量直接影响纤维板的性能。不同的原料树种，其纤维形态、纤维含量、树皮含量、树木的生长年龄等均对纤维板的性能有明显的影响。为了探索树种和不同质量的原料对中，高密度纤维板性能的影响。我公司进行了大量的生产性试验，并对产品进行物理性能检测。所有检测均在本公司中心实验室进行。现将公司进行的生产性试验情况浅析如下。1 对板材强度的影响纤维板的强度指标直接影响其加工性能和使用范围，是较重要的质量指标，工艺控制应在合理控制成本和密度的情况下，使生产的板材具有足够的强度。内结合强度和静曲强度是纤维板的主要强度指标。也是我国中纤板国家标准规定的必测项目。内结合强度是指板材承受垂直于表面的拉力时，板材内部抵抗破坏的能力，又称平面抗拉强度。是衡量板材内部纤维之间结合强度的重要指标。静曲强度是指在静弯曲载荷作用下，板材抵抗破坏的能力。从原料的角度分析，板材的内结合强度取决于单体纤维本身的强度和纤维之问的结合强度。单体纤维本身的强度是影响板材内结合强度的关键。单体纤维本身的强度取决于原料中的纤维细胞强度和它在生产过程中受到的破坏程度。纤维细胞强度与其主要细胞含量、纤维形态及细胞构造密切相关。1 1 树种不同木材由各类细胞组成，其中对纤维板最主要和最有用的是纤维细胞( 简称纤维) 。针叶材与阔叶材中各类细胞的含量差异较大。针叶材不同树种之间各类细胞组成变化不大，管胞占整个木材体积的9 0 一9 5 。阔叶材中不同树种之间各类细胞组成变化很大，纤维含量高的达8 0 以上，低的仅为1 6 。针叶材的管胞、阔叶材的木纤维和导管细胞等均属纤维细胞，针叶材的纤维比阔叶材的长。纤维板的强度随树种纤维含量、纤维长度及长宽比的增加而提高，因而针叶材原料压制的板材强度也较高。表1 不同榭种原料及所压制纤维板的强度指标生产产品密度内结合强度静曲强度序列号代码辫种( k g m 3 )( M P I ) ( M P a )1 2 树皮含量不同树木的树皮含量为6 一2 0 ，平均1 0 左右。制材板皮的树皮含量在1 0 以上。小径材和枝桠材的树皮含量为1 3 一2 8 ，平均2 0 以上。树皮内纤维含量极低，如在原料制备过程中没有剥皮工序，原料仅经过削片、筛选、水洗等工艺过程，只能将树皮的碎屑分离出去，大部分树皮被保留下来与木片一同进入纤维分离工序，并与纤维一同进入铺装系统。树皮中含有较多的抽提物，抽提物对纤维之间的结合有一定的阻碍作用，因此，纤维原料中树皮含量高，会导致板材强度下降，性能变差。静曲强度随树皮含量的增高而降低。通过多次试验发现，当树皮含量高于2 0 时。静曲强度呈明显下降趋势；若木质纤维的形态较好，树皮的混合率可以有所提高。表2 树皮含量对纤维板强度的影响表2 是在工艺参数相同、带皮杂木和杨木木片的5 5施胶量比净片施胶量高2 时，不同树皮含量板材的性能指标。1 3 腐朽材的影响腐朽材在削片、筛选、水洗、纤维分离和干燥等工艺过程中一部分流失掉，其余部分与正常纤维一起进入铺装和热压工序。并被制作成板材。腐朽材会导致板材的强度下降( 见表3 ) 。裹3 囊朽材含量对纤维板强度的影响4 7 5 0 0 9 14 7 5 H 55 4 3 ( 带皮片)9 0 97 5 0 0 9 34 7 5 H s6 7 t ( 带皮片) 8 9 14 7 5 一0 0 9 54 7 5 H S4 2 6 7 ( 净片) 8 6 74 7 5 0 0 9 74 7 5 f s4 6 7 3 ( 净片) 8 8 24 7 5 一0 0 9 64 7 5 H S4 8 2 2 ( 净片) 8 7 81 韶 4 2 71 ”4 1 41 4 63 9 7】4 13 6 91 3 23 6 92 对吸水厚度膨胀率的影响2 1树种不同由于针叶材和阔叶材主要细胞含量的不同，纤维形态也有较大差异，对板材的吸水厚度膨胀率有较大的影响，特别是在制做M D F 和H D F 时相比表现出明显的不同( 表4 、表5 ) 。公司经过大批量的生产试验，发现用松木制作M D F 与其它树种相比，在各项工艺参数一致时，松木的M D F 吸水厚度膨胀率明显优于其它树种制作的M D F 。而用松木制作H D F 与其它树种相比，松木H D F 的吸水厚度膨胀率明显比其它树种的H D F 板差。笔者分析其原因可能是由于松木管胞的纤维长，细胞壁厚，纤维本身的强度和韧性强，在生产M D F 时，因为有足够的空隙使纤维本身不被压扁，所以在压力释放后。在水中浸泡不会发生较大的变形。而在生产H D F 时，纤维受到较大压力作用发生弹性变形而被压扁，但不至于被压溃，当压力释放且在受到水的浸入时，被压制的细胞膨胀反弹且成为水分的储衰4 不同辨种木片生产M D F 的吸水厚度膨胀率5 6 存处，致使吸水厚度膨胀率明显增大。而阔叶材的纤维细胞较针叶材短且壁薄，在热压过程中细胞受到较大压力而被压溃。发生的是塑性变形，所以当压力释放后并无多大变形。这就是松木与其它阏叶材树种( 杨木) 或杂木原料相比，在同样工艺条件下生产M D F和H D F 时吸水厚度膨胀率的优劣明显相反的原因。以上试验还可看出，虽然针叶材的纤维从结构、含量、本身的强度和韧性上都优于阔叶材，但用单一的树种制作H I ) F 。其各项指标均比用混合树种制作的H D F 差。一衰5 不同钟种木片生产H D F 的吸水厚度膨胀率2 2 树皮含量不同树皮含量越高，纤维板的吸水厚度膨胀率越高。表6 不同榭皮含量的木片生产H D F 的吸水厚度膨涨率2 0 D 4 0 8 0 4 ，A 4 7 5 0 0 9 14 7 5 H S6 9 49 C 哼1 3 22 0 0 4 8 0 4 B 4 7 5 0 0 9 24 。7 5 H S7 2 ls 7 61 3 。S2 0 0 4 1 2 l “B 4 一0 3 5 7 0 3 64 H N1 4 2 78 5 82 3 02 0 0 4 1 2 1 4 c 4 0 3 5 5 0 24 H N1 6 。3 38 7 22 4 02 0 0 4 1 2 1 4 A 4 0 3 5 6 0 3 l4 1 N1 8 0 28 7 52 6 92 3 腐朽材含量的影响表7 不同腐朽材含量生产纤维板的吸水厚度膨胀率在制板过程中，大量的腐朽材纤维被筛除，但仍有一定量的腐朽纤维混合在原料纤维中。木片中的腐朽材含量越高。混合在原料纤维中的腐朽纤维含量也越高，粉尘的含量就会增高，表7 是本公司的生产性试验结果。可以看出腐朽材含量直接影响纤维板的吸水厚度膨胀率。3 对表面质量的影晌随着近几年纤维板使用范围的扩大，对纤维板表面质量提出了更高的要求。例如，用于雕刻的纤维板要求表面纤维细腻均匀、光滑坚实、无杂质颗粒、无斑点等；用于制做包装盒的纤维板要求板表面光滑坚实、颜色浅i 无纤维束及树皮等杂质附着。纤维板的表面质量成为影响使用的重要因素。3 1树种不同对单一树种的原料，由纤维本身的颜色决定板材表面的颜色。松木原料的纤维板表面颜色均匀、呈黄色稍带红，杨木原料的呈浅黄色稍发白，杂木的呈浅褐色且不均匀。3 2 树皮含量不同树皮会增加纤维中的粉尘含量。高树皮含量时，一是会有大量的粉尘附在板的两表面形成粉尘斑，使板材表面的颜色不均匀；二是没有磨碎的树皮附在板面形成深色颗粒。这不仅影响板材的表面质量，而且对有特殊要求的后续加工( 例如雕刻加工等) 使用造成影响。3 3 腐朽材的含量不同腐朽材在制板过程中除一部分流失外，还有一定比例的残留量与原料纤维混合在一起，由于热磨时被磨成粉末，不易被均匀地抛洒与铺装，造成板材表面不均匀色差，严重时还可形成粉尘斑，使板面色泽暗淡。4 结论以上仅是我公司在制板试验中出现的现象及分析，由于受条件制约，试验中所用树种有限，也未能对原料进行微观测定和化学分析；有些数据可能也不具有代表性，有的与其它厂家的现象不一致。通过这些数据足以说明，影响纤维板性能的因素很多，除胶黏剂、热压工艺之外，木质原料也是影响中、高密度纤维板质量的主要因素。只有根据设备、工艺、原料等具体情况调整工艺参数，才能在合理控制成本的前提下，最终保证板材的各项性能指标符合使用要求。5 参考文献：( 略)低密度纤维成形体制造方法及其工艺的研究谢力生李英俊( 中南林业科技大学，株溯4 1 2 0 0 6 )日本学者青木磅1 9 9 4 年成功研制出密度小于0 1g c m ，的低密度纤维成形体。他是先让吸水聚合物( 聚丙烯酸盐聚合物) 按一定比例吸水后与淀粉混合，然后再与纤维搅拌均匀并放入模框中用微波加热成型，最后干燥而成。西村拓也等在1 9 9 5 年也做过差不多的试验，用制造M D F 的阔叶材纤维制造出了密度0 W c m 左右的成形体，该种成形体的静曲强度最大可以达到发泡聚苯乙烯的一半。低密度纤维成形体具有吸音、防震、过滤性能好和吸水率大等特点，可用作吸音材料；也可替代发泡塑料作为包装用填充材料，可有效减少白色污染；作为过滤材料，可用于生活用下水道等废水的过滤，能有效过滤油污等杂质；利用吸水率大的特点，可用于水面浮油等的吸除。低密度纤维成形体有着广阔的市场，其研究、开发对实现社会的可持续发展具有重要的意义。低密度纤维成形体的研究与开发目前还处于起步阶段，我国尚不见有该方面的研究报道。为此，笔者就低密度纤维成形体的制造方法及其生产工艺进行了一些探讨，希望能起到抛砖引玉的作用。1 试验材料与设备1 1 试验材料杂木纤维：由湖南衡阳某, v l D F 厂生产，纤维细而短，主要为南方硬杂木；速生材纤维：由湖南宁乡某纤维板厂生产，纤维粗而长，主要为人工速生林马尾松和杨木；刨花：由湖南长沙某人造板厂生产，包括表层( 细) 刨花和芯层( 粗) 刨花，主要为马尾松和杨木混合材；脲醛树脂胶黏剂：由株i | 某树脂厂生产，固体含量5 2 ，p H 值7 8 ，黏度1 6 s ( 涂4 杯，2 0 ) ；固化剂( N i t , C 1 ) ：分析纯，配制成浓度为2 0 的水溶液。1 2 试验设备与仪器1 0 1 A 一3 型干燥箱：上海实验仪器厂制造，工作室尺寸5 0 0 r a m 6 0 0 r a m 7 5 0 m m ；N G L 一8 B 静态红外水份测定仪：上海英雷红外水份系统科技有限公司制5 7