一种干法无胶硬质纤维板的生产方法

本发明是一种干法无胶硬质纤维板的制造方法，在国际专利分类中属B27N类。该方法是将植物原料经纤维分离、干燥，在不施加合成树脂胶的条件下成型、热压制得一种人造板材的方法，其产品可替代木材用于家具，室内装修、建筑、交通工具、包装等领域。

美国于40年代开始研究干法纤维板，50年代开始工业化生产。在生产中，为提高板的强度和防水性，一般都要加入少量的合成树脂胶，然而树脂胶却是板材成本上升的主要因素之一。为了不用胶，而又能保证板材的性能，近年来国内外都进行了无胶纤维板的研究。美国林产品杂志35卷（1985年）2期，刊登了美国学者关于《两种不同的纤维原料制造无胶纤维板》的研究报告，其中一种方法是纤维的原料（木片），要在1.3MPa汽压下蒸煮2’-2’30’’，经磨浆后获得平均含水率为60%的湿纤维，然后在104℃温度下干燥到恒重（绝干状态），这种方法的不足之处是：①增加能量消耗，在实际生产中因安全因素也难以达到绝干；②制成的板材吸水率为60%，大大超过标准要求。加拿大沈国镇博士发明的无胶制板技术（中国专利申请号85105958.9说明书P.1-5、9-10），一个突出点是植物纤维原料需进行适时的高压水蒸汽处理，使原料组分中的半纤维素降解并水解成水溶性物质，其热水抽出物大约为10-30%左右，此方法用于普通干法纤维板生产线上，还必须在磨浆前添置高压蒸汽预处理设备，才能满足无胶胶合的要求。我国中南林学院学报10卷（1990年）1期发表了蒋远舟等关于《无胶干法硬质纤维板热压工艺探讨》的试验报告，该试验采用普通干法硬质纤维板常用的两段加压法，通过正交试验得出热压温度是最显著的影响因素，以220℃为最佳热压温度参数，其不足之处是：①热压温度高；②板材吸水率也较高，大都超过30%；③大幅面板压制困难，正如文中所述，用于工业化生产还需进一步研究。

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，提供一种可工业化生产的干法无胶硬质纤维板的生产方法，而产品的质量又能达到硬质纤维板国家标准的要求；本发明的目的之二是提供一种可直接用于现有干法硬质纤维板生产线上的干法无胶硬质纤维板生产技术；本发明的目的之三是为湿法硬质纤维板的工艺技术改造寻求一种经济、可行、又无废水污染的方法。

除无“施胶”工序外，其余与已有的干法硬质纤维板生产工艺过程相同，所用设备亦相同。

本发明所用植物原料为意杨、桦木、杂木及工厂混合树种的纤维等，经水洗后在0.4-1.2MPa汽压下蒸煮并磨浆1’-15’，同时施加0-2%的石蜡作为防水剂。但纤维分离汽压低为0.4-0.7MPa、时间短为1’-6’时，则可提高纤维得率，减少热水抽出物，有利于提高板面质量及耐水性，表1为两种纤维的热水抽出物及PH值。

表1热水抽出物及PH值

表列热水抽出物远低于前述沈国镇发明专利的要求。本发明可以不施加石蜡，但施加0.5-1.5%的石蜡，则可明显降低板材的吸水率，从而使板材具有良好的耐水性。纤维出料后，在干燥介质温度为170-190℃条件下干燥至含水率为4-12%，以含水率为5-8%时为好，既可缩短热压周期，又能获得较好的板材性能。干纤维经铺坯成型、预压后进行热压、锯边得产品。本发明的特点在于热压时采用三段加压，其热压工艺条件为：

压力：高压3.4-6.4MPa（现有湿法硬质纤维板压机，一般压力为5-5.4MPa）

低压0.5-2.0MPa

温度：180-210℃

时间：t₁（高压闭合）10’’-90’’

t₂（排汽）30’’-240’’

t₃（塑合）30’’-240’’

热压工艺是干法无胶硬质纤维板制造的关键，采用本发明的工艺条件，不施加任何合成树脂胶，制得的干法无胶硬质纤维板的物理力学性能超过硬质纤维板国家标准二级品的指标值。

采用低温蒸煮工艺和低于普通干法硬质纤维板的热压压力，将使现有湿法硬质纤维板生产线中制浆及其前段设备，装板机及其后段设备，在改为干法无胶硬质纤维板生产时均可利用，减少了技术改造费用的投入。

本发明结合实施例作进一步叙述

实施例1：

本发明采用意杨、桦木及不同工厂植物纤维为原料，对前述工艺条件进行了多次验证，现将验证情况例于表2：

实施例2：

本发明在株州市木材公司纤维板厂的干法纤维板生产线上，进行了一个班次的生产试验，共压板277张，规格为2440×1220×（3-8）mm。生产工艺除纤维干燥后施蜡、预压后加横截外，其他过程与本发明前述工艺过程相同。原料一种为意杨、一种为意杨加少量马尾松的混合料。削片后木片含水率为50%，水洗后为58%。用总长度5m的连续蒸煮器蒸煮木片，汽压为0.6-0.65MPa、时间2’。由于不施胶，无胶料中水分参与，因此干燥工艺与一般干法有所不同，一般干法硬质纤维板的介质进口温度为170-175℃，需两级干燥才能达到所需含水率。本发明干燥意杨纤维时介质进口温度为120-125℃，一级干燥纤维终含水率达5-6%，干燥意、松混合料时，介质进口温度154℃，一级干燥纤维终含水率达6.8%。施蜡量1.5%。压机层数为10层，热压时温度195-203℃，最高压力有39车为5.4MPa（与现有湿法压机压力一致），1车为6.3MPa（普通干法压力6.9-7.8MPa）；热压时间：意杨板3’30’’-6’，杨、松板2’30’’-3’45’’，较湿法生产缩短时间1/2-1/3。

在全部40车计277张板中，随机抽取16车共18张板，进行物理力学性能测试，符合硬质纤维板国家标准特、一、二级板指标的占83%强，具体热压工艺条件及性能例举如表3

表3生产试验热压条件及产品物理力学性能

实施例3

本发明还进行了不加石蜡的试验，其主要工艺条件及板材物理力学性能见表4

表4.不加石蜡时的工艺条件及板材物理力学性能

由表中看出不加石蜡的板材吸水率要高于加石蜡的，但仍符合硬质纤维板国家标准规定的二级品要求。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、用本发明生产的干法无胶硬质纤维板具有良好的耐水性，其吸水率明显低于一般硬质纤维板。

2、因为不施胶，采用一级干燥即可达到所需纤维含水率要求，因此可节约能源，并简化干燥装置。

3、可使干法无胶硬质纤维板的生产工业化。

4、现有干法硬质纤维板生产线不经任何改造，采用本发明，便可直接生产干法无胶硬质纤维板。

5、为湿法硬质纤维板技术改造提供了依据，在现有湿法纤维板生产中，只需增加干燥、成型、预压设备，即可改造为干法无胶纤维板生产线，从而生产出背面没有网痕的两面光产品，且可较湿法生产缩短热压周期，提高劳动生产率，特别是可节约水资源，消除湿法生产中的废水污染，使湿法硬质纤维板的生产获得新生。

6、一吨干法硬质纤维板，酚醛树脂胶的施加量约为3%，用本发明的无胶方法，可降低生产成本1/3左右，按目前价格计，每吨板可节省胶料费300元左右。