纤维成型机的原理是什么?

将施胶后的纤维浆料铺成一定尺寸、规格和密度的纤维板坯的机器。它是纤维板生产过程中的主要机器之一。

湿法纤维板成型机分为三种类型:长网成型机、旋转成型机和无网成型机。前两种类型是常用的。在干法纤维板和中密度纤维板的生产中,通常采用降雪(重力沉降)和真空气流成型机。

长网成形机

它的工作原理是将一定浓度的浆料(浓度约为0.6 ~ 1.3%,视产品品种和质量要求而定)均匀地排到网上,然后通过重力脱水除去浆料中的大部分水分,再进行真空脱水,纤维交织留在网上,形成湿板坯,再经挤压脱水,用横切锯和切边锯切断切边,成为一定的规格。成型机排出的废水一般称为白水。

长网造纸机的主要结构如图所示。在湿法纤维板成型机中,主要通过控制浆料浓度和流量来保证板坯的厚度和均匀性。浆料在上线前,流经浓度控制器(稀释)、高位槽和流浆箱,形成浓度和流量均匀的平稳紊流的物料流。生产带装饰面的特种纤维板时,可加辅助流浆箱,在板坯表面铺一层细浆、漂白浆或染色浆。

网箱包括胸辊、箱辊、滤水网、网收紧调节装置。水过滤网支撑着浆料,需要一定程度的水过滤,同时也作为板坯的输送带和胸辊、伏辊的输送带,所以也需要一定的强度和耐磨性。滤水器网有铜网和尼龙网两种。铜网由磷青铜丝和含锌黄铜丝经、纬编而成。为了节省有色金属,大部分成型机都换成了尼龙网。影响滤网过滤性能的主要指标是目数,根据产品和浆料的过滤程度和网速的不同来选择目数。目数过高,过滤过慢,影响脱水。目数太低,滤水太快,影响纤维交织,小纤维损失也大。调网装置的作用是防止网带跑偏,保证网带的平稳运行,提高网带的使用寿命。

真空脱水装置主要包括真空箱和真空带,真空箱的数量取决于长网的生产能力。真空脱水消耗大量的能量,并损坏纸幅,因此抄纸速度低的小型长网成形机有时不使用真空脱水装置。

压榨部由预压辊、伏辊和加载装置组成。旧的长网纸机采用杠杆重锤加载装置,而新的长网纸机采用液压加载装置。预压辊和伏辊的压力逐渐增加。伏辊位于压榨部的末端,具有最高的线压力,一般约为70kg/cm。压制的板坯含水率可达62 ~ 66%。

无齿圆锯片一般用于修边和横切锯,部分采用高压水流切割,但切断高压水流后板坯边缘含水量略有增加。交叉锯的运动方向和板坯的输送方向倾斜一个角度,使得交叉锯和板坯的组合运动垂直于板坯的纵向方向,并且交叉锯的锯路垂直于板坯的纵向边缘。

为了适应产品厚度和工艺条件的变化,长网成形机的速度应是可调的,常用换向器电机进行调速驱动。

圆网成型机

该机结构简单,占地面积小,但平整后成型的湿板坯纤维交织结构被破坏。圆网成形机在制造瓦楞纸板等特殊断面的纤维板坯方面具有独特的优势。

早期的干法工艺和中密度纤维板生产中使用的是落雪式纤维成型机,纤维靠重力铺放。松散后,纤维被抛到水平传送带上形成板坯。为了平整板坯和控制厚度,在成型带的上部有一个平整辊。该机铺设的板坯蓬松,强度差,不利于板坯输送和预压。尤其是在厚板的生产中,几乎无法预压,成型速度也受到限制,因此生产率较低,已经很少使用。

真空气流成型机

通过调节纤维和空气的混合浓度和流量以及矫直辊的高度来控制坯料的厚度。纤维在真空负压下成型,沉降速度快,成型速度快,生产率高。这种成型机用于中密度纤维板的成型。真空喷射成型机的性能不仅要保证板坯的均匀性和计量的正确性,还要注意减少纤维和粉尘对环境的污染以及防火防爆问题。许多国家在气流成型机的开发中非常重视监控仪器和电子计算机的应用,成型-热压的智能自动控制生产线已用于工业生产。

纤维分离

用机械或化学机械方法将木材或其他植物纤维原料分离成单纤维或纤维束的过程。要求分离出的单体纤维和纤维束具有一定的表面积比和长宽比,使纤维具有良好的交织性能。在降低能耗的基础上,要求纤维保持其固有强度,并获得较高的纤维得率。纤维质量不仅影响纤维板生产过程的成型和热压工艺,也影响纤维板产品的质量。纤维分离的方法大致分为四大类:机械法、化学机械法、爆破法和热磨法。我国纤维板生产中主要的纤维分离方法是热磨法。

机械方法

将纤维原料预先或不预先浸泡在水中,通过机械力分离成单纤维或纤维束。也称为纯机械方法。根据原料形态的不同,机械方法可分为木材研磨法和木片研磨法。木片磨又称高速制浆,常用于纤维板行业,以木片或切碎的植物纤维秸秆为原料。原料直接或预先用热水浸泡或用饱和蒸汽蒸煮,然后送入磨浆机进行纤维分离。这种方法的常用设备是盘磨机,即盘磨机。盘式精磨机包括单盘精磨机和双盘精磨机(也称为高速精磨机)。木片磨法适用于各种原料的磨浆。纤维浆颜色浅且均匀,纤维分离度高,纤维损伤量少于木段磨机。除此之外,还有罕见的荷兰打手和锤子打手。这两种方法都是只对原料进行初步水浸处理,虽然收率高,但耗电量大。

化学机械方法

原料预先经过化学药剂处理,使其内部结构特别是木质素和半纤维素得到一定程度的软化、溶解和破坏,然后通过机械力使纤维分离。该方法是处理禾本科植物的硬阔叶树材和纤维原料的理想方法。化学处理中常用的化学试剂包括亚硫酸钠、碳酸钠、苛性钠、石灰等。处理方法包括化学浸渍法、化学液体蒸煮法和蒸汽蒸煮法。纤维的化学机械分离不仅消耗大量化学品,而且产生大量废液,污染水质和环境。这种方法会严重溶解和破坏木质素和半纤维素,影响纤维得率。此外,还应考虑设备的防腐。防腐法:一般设备内衬涂防腐漆或用不锈钢制作,也可在原料中加入适量的碱性化学物质,中和木材水解产生的有机酸。这种纤维分离的方法在纤维板工业中很少使用。

爆破方法

这种方法是美国人W.H.Mason于1924在Lyman的1858专利基础上改进的一种纤维分离方法,故称Masonite法。在这种方法中,将原料放入高压容器中,在高温高压下瞬间处理。在1.0 ~ 4.0 MPa的蒸汽压力下预处理15 ~ 40秒,然后在7.0 MPa的蒸汽压力下处理4 ~ 5分钟,使木质素软化,碳水化合物部分水解,然后迅速打开阀门减压,使木屑爆成棉絮状单体纤维和纤维束。这种纤维分离方法使木材中的大部分可溶性成分,尤其是半纤维素溶解。平均纤维得率只有70 ~ 80%,解离后的纤维浆液颜色为褐色。但这种方法可以促进纤维的可塑性,提高纤维板产品的耐水性和尺寸稳定性。爆破法在高温高压下工作,对设备维护和操作技术要求严格,这也是影响该方法推广使用的重要原因之一。

热研磨法

也称为热机械制浆。在这种方法中,原料在特定的温度和压力范围内用热水或饱和蒸汽软化。所使用的机械设备被称为热磨机,因为原料软化蒸煮部分和纤维分离部分形成一个整体。这台机器是瑞典的A.Asplund在1931年发明的。将原料预先在0.6-0.8 MPa(约150-180℃)的蒸汽压力下处理2-5分钟,使木片细胞层间的木质素软化,然后将软化后的木片通过螺旋进料装置送入磨浆机的研磨室进行机械分解。这种方法的特点是软化或部分溶解细胞间层和细胞壁中的木质素,不仅缩短了软化时间,而且软化效果理想;功耗比纯木片机械制浆小;分离出的纤维柔软且不易受损。因此,用该方法制备的纤维浆料压制的纤维板产品的物理力学性能较为理想。这种纤维分离方法广泛应用于世界纤维板行业,如Asplund的PSDR热磨机(见图);PDDR热磨与鲍尔法(高速制浆法);中国纤维板工业广泛使用的纤维分离机,如QM、KG和XR,都是这种类型的热磨机。(见热轧机)(王天佑)