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我國纖維板生產起步于20世紀70年代,發展于80年代,起飛于90年代,進入21世紀以來,纖維板產量大幅度增長,2005年首次突破2,000萬m3到2011年的4,954萬立方米。從各省市的產量來看,2011年河南省纖維板的產量達698萬立方米,比2010年增長44.87%,占全國總產量的14.09%。緊隨其后的是廣西、江蘇和山東,分別占總產量的12.84%、9.76%和8.56%。2012年1-7月我國纖維板的生產量達到了29805100.39平方米,比2011年同期增長了11.3%。

未來我國房地產業、家具、室內裝飾、包裝等行業的快速發展和速生工業用材林原料基地的建成投產,將帶動纖維板的需求量和出口量穩步增長,纖維板產品在人造板生產總量中的比例也將大大提高。

組成纖維板的基本單元是分離的木質纖維或纖維束。制取纖維的原料主要來自森林采伐剩余物,如枝椏、梢頭、小徑材等;以及木材加工剩余物,如板邊、刨花、鋸末等。此外還可利用林產化學加工的廢料(如栲膠和水解的剩余物)和其他植物桿莖制取纖維。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:可用針闊葉材混合制漿,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、水洗等工序后送入料倉,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制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,纖維制備是用一次分離法,一般不經精磨,需施加膠粘劑,板坯成型之前纖維要經干燥,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,纖維不經干燥而保持高含水率,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→后期處理等。

纖維分離

又稱制漿,是把制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(干法纖紙板制漿一般不經精磨),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制漿方法。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,然后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,然后迅速啟閥,纖維原料即爆破成絮狀纖維或纖維束。

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。用于增強處理的增強劑要能溶于水,能被纖維吸附,并能適應纖維板的熱壓或干燥工藝,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,或經干燥進行干法成型;或在調整濃度后直接進入成型機作濕法成型,制成一定規格并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干燥。纖維干燥可采用兩種管道氣流干燥方法:一級干燥法溫度為250~350℃,時間為5~7秒;二級干燥法第一級溫度為160~180℃,含水率降至20%,第二級溫度為140~150℃,含水率降至6~8%,兩級干燥的全部時間約12秒。干燥設備有直管型、脈沖型、套管型3類。

濕法成型與干法成型

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,此法主要用于生產軟質纖維板。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于圓網上,經輥筒加壓脫水并控制板坯厚度。

干法成型大都采用氣流成型機。將施加石蠟和膠粘劑(酚醛樹脂)的干燥纖維,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。半干法成型多采用機械或氣流成型機。借機械力或氣流作用,使高含水率的結團纖維分散并均勻下落,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借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。

軟質纖維板和采用濕法成型干熱壓工藝(又稱濕干法)的硬質纖維板,其板坯都要經過干燥。干燥設備有間歇式和連續式兩大類。干燥 1千克水消耗1.6~1.8千克蒸氣。軟質纖維板坯干燥后的終含水率為1~3%。用濕干法制造硬質纖維板時,板坯含水率不宜太高,否則熱壓時易于發生鼓泡。

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。半干法所需壓力介于二者之間,為6兆帕。濕成型經干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℃。干法加壓時無干燥階段,溫度以能使膠粘劑快速固化為準,一般采用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,并縮短熱壓周期。

后期處理

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,硬質纖維板作內墻板用時表面可開"V"形槽或條紋槽。纖維板的表面加工,通常有涂飾和覆貼兩種方法(見人造板表面裝飾)。至于浮雕、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,不屬再加工范圍。