【文章內(nèi)容簡介】 小于 1%的灰分 ? ? 不同樹種的化學組成 溫帶針葉材 溫帶闊葉材 纖維素 42177。 2% 45177。 2% 半纖維素 27177。 2% 30177。 5% 木素 28177。 3% 20177。 4% 抽提物 3177。 2% 5177。 3% ① ① 纖維素：針葉材與闊葉材相近；半纖維素：針葉材小于闊葉材；木素：針葉材大于闊葉材 ② ② 同一株樹中，纖維素：樹干大于枝椏；抽提物：樹干小于枝椏 ③ ③ 樹皮中纖維素、半纖維素含量少，抽提物含量高，木素含量變化大 B．主要 組分的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) ① ① 纖維素 ? ? 分子結(jié)構(gòu)：纖維素是不溶于水的簡單聚糖。大量 D葡萄糖基通過 1， 4 位碳原子上的 β — 甙鍵連接而成的直鏈巨分子化合物。羥基是主要官能團 分子式：（ C6H10O5） n ，式中 C6H10O5 為葡萄糖基， n 為聚合度，天然狀態(tài)下大于 10000。 大分子 —— 微纖絲（結(jié)晶區(qū)，非結(jié)晶區(qū)） —— 原纖維 —— 纖維 —— 木材 ? ? 物理性質(zhì)： 白色、無臭、無味、各向異性，密度 ~，比熱在 左右。無定型區(qū)有大量的游離羥基，易吸引水分子，形成氫鍵。這些被 吸附的為稱為結(jié)合水。當吸附水量達飽和以后，水不能再與纖維素產(chǎn)生結(jié)合力，這些水稱為游離水。纖維素定型區(qū)占百分比越大，結(jié)合水越多，吸濕性越大。 ? ? 力學性質(zhì)：強度取決于分子鏈之間的結(jié)合力。結(jié)晶度越高，定向性越好，強度越大。 當聚合度小于 700 時，隨著聚合度的增加，強度顯著提高。 當聚合主小于 200 時，纖維素幾乎喪失強度。 ? ? 化學性質(zhì)：降解反應 降解：用物理、化學或物理化學方法使高分子化合物分子尺寸減小，聚合度降低的現(xiàn)象。 高分子化合物的降解包括 水解、氧化和熱解三類。水解又分為酸性和堿性水解降解。在人造板中常發(fā)生兩種降解：酸性水解降解和熱解降解。 酸性水解降解： 纖維素在酸的作用下，縮醛連接（ β — 甙鍵）斷裂，產(chǎn)生水解反應，纖維素的聚合度下降，還原能力增加，吸濕性增強，機械性能下降等。在人造板生產(chǎn)中，酸性來自于原料在高溫下蒸煮時，糖類物質(zhì)分解的有機酸（如甲酸、乙酸），起到催化作用。 熱解降解： 高分子物質(zhì)因受熱而產(chǎn)生聚合度降低的作用。纖維素熱降解的程度與溫度高低、作用時間的長短及介質(zhì)的水分和氧氣含量有密切關(guān)系。 ② 半纖維素（戊聚糖） 指除纖維素 以外的所有非纖維素碳水化合物（少量果膠質(zhì)與淀粉除外）的總稱。 ? ? 分子結(jié)構(gòu) 半纖維素由兩種或兩種以上單糖基構(gòu)成的非均一結(jié)構(gòu)的聚糖。分子式：（ C6H8O4） n 纖維素 半纖維素 單一糖基，單一甙鍵 多種糖基，多種甙鍵 直鏈巨型 多個支側(cè)鏈 聚合度大于 10000 主鏈聚合度約 200 結(jié)晶區(qū)、無定型區(qū) 無定型物質(zhì) ? ? 性質(zhì) ① ① 半纖維素聚合度低，強度低； ② ② 半纖維素為無定型物質(zhì)，含有大量游離 OH，易吸濕。其含量過高，影響人造板的尺寸穩(wěn)定性。 ③ ③ 半纖維素中含有多種糖基和不同的 連接方式，有的可以被酸溶解，有的可以被堿破壞，故易降解。在人造板生產(chǎn)過程中，凡有水、熱作用工序都會出現(xiàn)程度不同的半纖維素反應。 ③ 木素 木素在植物纖維中與半纖維素共同構(gòu)成結(jié)構(gòu)殼物質(zhì)，存在于胞間層與細胞壁上微纖維之間。 ? ? 分子結(jié)構(gòu) 木素是一類復雜的芳香族化合物，基本單元是苯丙烷，通過醚鍵和碳 — 碳鍵連接成體型大分子，是無定型物質(zhì)。其主要官能團有：甲氧基、羥基、羰基、烯醛基和烯醇基等。分子量較大， 800~10000。 ? ? 性質(zhì) 顏色：白色或淡黃色，分離木素具有較深的顏色，與相應試 劑有顏色反應。 熔點：熱塑性物質(zhì)，無定型結(jié)構(gòu)決定其無固定熔點。熔點隨樹種、含水率變化。通常針葉材（ 170~180）大于闊葉材（ 140~150），隨含水率的增加而下降。木素的熱塑性是人造板生產(chǎn)工藝條件制定的主要依據(jù)，特別是纖維板生產(chǎn)中它是纖維分離和重新組合的重要條件之一。 降解：受水熱作用產(chǎn)生水解降解，程度：半纖維素 纖維素 木素 縮合：水熱作用產(chǎn)生有機酸，使木素降解活化，在熱的繼續(xù)作用下，又重新縮合。木質(zhì)原料經(jīng)蒸煮，大于 110 度則降解，開始軟化，達到 130 度時，木素縮合開始，此后降解與縮合同時存在，在 140~160 度時，木素縮合加速。水的存在促進木素的縮合，起保護作用。 ④ 抽提物與酸堿性 抽提物是指除構(gòu)成細胞壁物質(zhì)的纖維素，半纖維素和木素以外，經(jīng)中性溶劑（水，乙醇、苯、乙酸、水蒸汽或稀酸、稀堿溶液抽提出來物質(zhì)的總稱（所有內(nèi)含物）。 含量少的約為 1%，多的超過 40%。含量隨樹種、樹齡、樹干部位以及生長立地條件不同而不同。心材大于邊材。 抽提物將影響人造板產(chǎn)品的質(zhì)量，并對設(shè)備造成腐蝕。 抽提物與原料的酸堿性（ pH 值）有關(guān)。一般木材呈酸性， pH=~，主要因為原料中含有醋酸、蟻酸、樹脂酸及其他酸性物質(zhì) 。此外，原料在貯存過程中含酸量會不斷增加。在干燥過程中，由于半纖維素乙酰基水解而生成了游離醋酸。 原料的酸堿性對人造板制造有重要影響，比如膠合時，堿性物質(zhì)不利于 UF 膠的固化。 2． 1． 1． 2 膠合板生產(chǎn)木質(zhì)原料 （ 1） （ 1） 膠合板用材 ? ? 原料：有一定徑級的原木。 ? ? 樹種：制得的單板變形小，易于膠合 ? ? 我國常用的膠合板樹種： 針葉材：馬尾松、云南松、樟子松等 闊葉材：水曲柳、荷木、楊木、樟木、榆木、椴木、樺木、楓香、核桃楸、泡桐等 進口材：柳安、阿必東、克倫、奧克 曼等 目前，工廠常用樹種：楊木、柳桉、水曲柳、馬尾松等 （ 2） （ 2） 木材結(jié)構(gòu)對膠合板生產(chǎn)的影響 ? ? 年輪：環(huán)孔材旋切單板具有美觀的紋理，但易透膠。 散孔材旋切單板均質(zhì)光滑，組織均勻致密，可旋切薄單板。 ? ? 心材與邊材：心邊材差異明顯，其含水率、木材硬度、脹縮都有差異，對熱處理、旋切、干燥和熱壓生產(chǎn)工藝有影響。 ? ? 木射線：能增加單板表面美觀，但影響膠合強度。 ? ? 樹脂道：旋切和干燥時，松脂會沾污旋刀和干燥機，熱壓時容易脫膠和鼓泡。 ? ? 硬度：過高會損傷旋刀，單板易開裂；過低單板易起毛，表面不平滑。 ? ? 尖削度：有尖削度的木材旋切的單板紋理美觀，但影響單板強度。 （ 3） （ 3） 對原料的要求 ①原木質(zhì)量 ? ? 對出村率有影響的缺陷：彎曲度、較大的削度、機械損傷、環(huán)裂、端裂、傷疤、空心、腐心等。 ? ? 對板材質(zhì)量有影響的缺陷：斜紋理、節(jié)子、渦紋、變色等。 ②原木長度 ? ? 原木檢尺長度： 4， 5， 6 米，長度公差： +62cm。 ? ? 根據(jù)膠合板規(guī)格和質(zhì)量要求，將原木截斷成 所需要的木段，同時要根據(jù)原木的缺陷，確定合理的鋸斷位置，保證單板質(zhì)量，獲得最大的利用率。 ③原木徑級 ? ? 國標規(guī)定膠合板用材最小直徑 26cm。檢尺直徑按 2cm 進級。 ? ? 人工速生林原木直徑趨小。 ? ? 考慮采用無卡軸旋切機以減小木芯直徑（ 5mm， 有卡軸旋切機的木芯直徑一般為 10mm） 2． 1． 1． 3 刨花板生產(chǎn)木質(zhì)原料 （ 1） （ 1） 原料種類 ? ? 小徑級原木： 原料基地提供的小徑級原木 原料造材剩余物 膠合板木芯 ? ? 剩余物：采伐剩余物（ 間伐剩余物、枝椏材） 加工剩余物（板皮、端頭、碎單板、鋸屑） ? ? 竹材和農(nóng)作物秸稈（稈類、殼類、渣類） （ 2） （ 2） 原料的選擇原則 ? ? 資源豐富 M=KM’ M—— 一年生產(chǎn)所需原料； M’ —— 產(chǎn)量； K—— 生產(chǎn) 1M3 人造板所需原料 刨花板 K= 膠合板 K= 中密度纖維板 K= ? ? 原料本身密度低，強度高 密度低，可增大板材的壓縮率，板材能獲得較高的強度。 密度低，提高單位重要原料的刨花表面積（比表面積），可使板材 獲得較高的膠合強度。 t2S ??? （ cm2/g） ρ —— 原料密度； t—— 刨花厚度 但是，由于木材的強度 S=k(ρ )n，低密度，高強度的木材在實際中選擇比較困難，通常選針葉村、軟闊葉材。例落葉松 ρ =,速生楊樹 I72ρ = g/cm3， I69ρ = g/cm3， MOR=600～ 700 kg/m2。 目前，生產(chǎn)中多采用針闊葉材混合原料。 混合原料平均密度：ρ =ρ 1P1+ρ 2P2+??ρ nPn ? ? 樹皮含量盡量少 樹皮對板的影響：樹皮顏色深，板面質(zhì)量差（有斑點）；樹皮中 有角質(zhì)物質(zhì)，影響板材強度；樹皮的強度與木材不同影響工藝條件。 通常要求生產(chǎn)中的樹皮含量小于 10%，且僅作芯層材料。 ? ? 含水率要合適 一般要求在 40~60%內(nèi)。含水率過低，木材脆性大，原料制備過程中產(chǎn)生的碎屑多，影響板材質(zhì)量。含水率過高，干燥時消耗能量大。 ? ? pH 值要合適 木材 pH 值影響固化劑的用量和膠粘劑的固化速度。 固化劑呈酸性，原料若呈堿性，則固化劑用量多，反之則少。 ? ? 抽提物含量盡量少 抽提物多為油脂類物質(zhì)（如石蠟、油脂、樹膠等），影響膠粘劑對木材的 潤濕性，不利于膠合。但能起到防水作用。 2． 1． 1． 4 纖維板生產(chǎn)木質(zhì)原料 （ 1） （ 1） 原料種類 ? ? 原料基地提供的小徑級原木 ? ? 采伐剩余物（間伐剩余物、枝椏材） ? ? 加工剩余物（碎單板、鋸屑、木芯、邊角料） ? ? 竹材和農(nóng)作物秸稈（稈類、殼類、渣類） （ 2） （ 2） 原料質(zhì)量的評定 ? ? 化學成分 纖維素含量應大于 30%。纖維素含量高意味著纖維的得率高，產(chǎn)品的耐水性好，機械強度大。 半纖維及水抽提物含量高時，應考慮提高產(chǎn)品耐水性措施。 ? ? 纖維含量及其形態(tài) 纖維含量高低是決定某種闊葉材能否用于纖維板生產(chǎn)的依據(jù)。雜細胞含量過高，導致纖維得率低和濾水困難，影響產(chǎn)品質(zhì)量（針葉材的管胞占 90%，閣葉材的木纖維多的灰 80%。少的僅為 16%。） 纖維形態(tài)：一般長度大，長寬比大，細胞壁薄的纖維具有較好的交織能力。 長度 長寬比 壁厚 不同樹種 針 闊 針 闊 針 闊 同一類樹種 早材 晚材 早材 晚材 早材 晚材 同一株樹 從樹根部向上逐漸增長，到樹梢開始減短 ? ? 加工性能 加工性能指切片和制漿的難易程度，硬材比軟材難于 加工，干材比生材難于加工，用于生產(chǎn)纖維板的木材，其密度為 ~。 （ 3）原料選擇原則 ? ? 資源豐富 M=KM’ M—— 一年生產(chǎn)所需原料； M’ —— 產(chǎn)量； K—— 生產(chǎn) 1M3 人造板所需原料 中密度纖維板 K= ? ? 原料質(zhì)量 木材是最好的原料。 針葉材優(yōu)于闊葉材，樹干優(yōu)于樹梢和枝椏材，邊材優(yōu)于心材，早材優(yōu)于晚材。 原料搭配：高質(zhì)量與低質(zhì)量原料搭配，不同樹種的搭配 ? ? 原料含水率 控制在 40~50%。 ? ? 樹皮用量 樹皮內(nèi)纖維含量 低，制漿過程中易被壓碎，過量會影響板的表面質(zhì)量及內(nèi)部結(jié)合強度。控制在 10%以下。 2． 1． 2 非木質(zhì)原料 2． 1． 2． 1 非木質(zhì)原料資源概況 竹材是第二森林資源，農(nóng)作物秸稈是第三森林資源 ? ? 木材資源 我國是缺林少林的國家，森林面積為 億 ha2,，居世界第七位，森林復蓋率為%，人均森林面積 ，是世界平均水平的 1/6，居世界第 119 位。中國森林總蓄積量居世界第 8 位，人均森林蓄積量 ，為世界上最低的國家之一。但中國擁有的人工林面積幾乎占全世界總量的 50%。 2020 年可供工業(yè)用木材資源為 8235 萬 M3，而年均木材消量 億 M3，其中工業(yè)用材消量達 。 ? ? 竹材資源及應用現(xiàn)狀 中國是世界上竹林面積最大，竹材產(chǎn)量最高的國家。中國有竹子 37 屬 500 多種，竹林面積達 440 萬公頃，占世界竹林面積的 1/4。年產(chǎn)毛竹 5 億根，相當于 750 萬 M3的木材，年產(chǎn)其他竹材 1180 萬噸。竹子生長速度非?？?，毛竹等工業(yè)化利用價值高的竹子生長 4~5 年即可砍伐加工利用， 而且每年可以砍伐，生生不息，永續(xù)利用。竹材通直，雖為中空結(jié)構(gòu)，但毛竹的壁厚可達 7~12mm；竹材強度高，硬 度大；易于進行鋸、劈、刨、旋等機械加工。中國從 80 年代初，對竹材的工業(yè)化利