干燥工藝對纖維板性能的影響

潘祖樂

摘要：正交試驗(yàn)研究了干燥進(jìn)口溫度、纖維絕干量和形狀對纖維板物理力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明干燥工藝對纖維板的力學(xué)性能有重要影響。最佳組合是25t/h纖維絕質(zhì)量、114℃干燥入口溫度、e纖維形狀。干燥入口溫度和纖維絕干量對靜抗彎強(qiáng)度和彈性模量影響最大;干燥的入口溫度、纖維的絕干量和形狀不影響內(nèi)部結(jié)合力或24小時(shí)吸水厚度的膨脹率。

關(guān)鍵詞：干燥工藝;纖維形態(tài);含水率;纖維板

纖維的干燥質(zhì)量，特別是其含水量，是纖維板生產(chǎn)過程的主要參數(shù)之一。分層鼓泡、板材導(dǎo)熱系數(shù)、產(chǎn)品內(nèi)部強(qiáng)度是影響產(chǎn)品成型質(zhì)量的重要因素。研究了不同纖維含水率對中纖維板內(nèi)粘結(jié)力、靜彎曲力、彈性模量和表面粘結(jié)力的影響，結(jié)果表明，隨著含水量的增加，中密度纖維素板的力學(xué)性能隨后升高而降低，達(dá)到數(shù)值研究了中密度纖維板熱壓過程中厚板含水量對傳熱的影響，驗(yàn)證了成品纖維板的力學(xué)性能。對板的中心溫度變化和力學(xué)性能的分析表明，含水量對板的靜彎曲強(qiáng)度和彈性模量有很大影響。

一、材料與方法

1.測試材料。木片，是軟雜和硬雜混合。膠黏劑（MUF）

乳白色透明，固體成分48～52%，凝固時(shí)間40～60s，粘度35 MPa（25℃，涂4-杯）。防水劑58號全精煉石蠟。

2.主要設(shè)備。熱磨機(jī)帕爾曼52”/54"，生產(chǎn)線亞聯(lián)連續(xù)平壓，mwd-w10-10kn測試儀，Morfi Compact纖維分析儀。

二、試驗(yàn)方法

1.設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)。C纖維的形狀，以關(guān)于篩分值、纖維平均長度和平均纖維寬度、分布e、f和g的一套數(shù)據(jù)為代表（見圖1）。采用L9（34）正交試驗(yàn)研究了纖維的絕干量、入口溫度和形態(tài)對物理力學(xué)性能的影響。L9（34）正交試驗(yàn)的因子水平見表2。

2.測試力學(xué)性能。依據(jù)GB/T 17657人造板和飾面性能試驗(yàn)方法，確定了各試驗(yàn)板的靜彎曲力、彈性模量、內(nèi)粘結(jié)力和24小時(shí)吸水厚度膨脹率。

三、結(jié)果與分析

1.力學(xué)性能測試結(jié)果。為了獲得最佳的生產(chǎn)方法，表2根據(jù)系數(shù)級別組織了L9（34）正交試驗(yàn)，并確定了彎曲強(qiáng)度（MOR）、彈性模量（MOE）、內(nèi)部耦合強(qiáng)度（IB）和吸水厚度膨脹率的靜態(tài)值

2.分析物理力學(xué)特性。根據(jù)表3中的力學(xué)性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)和24小時(shí)吸水厚度膨脹率，表4中給出了對試驗(yàn)結(jié)果的錯(cuò)誤分析，Kiji因素j性能的平均值，R表示i因素j性能的最大和最小平均值之差干燥入口的溫差最大，影響MOR最大，其次是纖維的絕干量和形狀的極端差值。結(jié)果表明，最佳組合如下：25t/h纖維絕干量、114℃干燥入口溫度、e形纖維。根據(jù)MOE分析極差的結(jié)果，纖維絕對干重與彈性模量影響最大的極差值，如下所示得到的最佳水平組合如下：25t/h纖維絕干量、114℃干燥入口溫度、纖維形狀f。從極差I(lǐng)B分析結(jié)果來看，極差值最大是纖維絕干量，對IB的影響最大，最小極差值纖維的形狀。得到的最佳水平組合如下：30t/h纖維絕干量、110℃干燥入口溫度、e纖維。對非常差TS的極差分析表明，極差值最大形態(tài)，對TS影響最大，其次是絕干量和干入口最低溫度最佳水平組合如下：25t/h絕干量、114℃干燥入口溫度、纖維e，結(jié)合生產(chǎn)需求和成本，得出25t/h絕干量、114℃干入口溫度和纖維e形態(tài)均為良好的生產(chǎn)工藝條件。

3.物理力學(xué)性能差異分析。對不同條件下靜強(qiáng)度結(jié)果的方差進(jìn)行了分析，纖維f的絕干量和干入口溫度分別為604、937和576、535，大大高于F0.01（2，2）。因此，纖維的絕對干密度和干入口溫度對木材的靜態(tài)曲率有重要影響。每天的煙霧驅(qū)散濕纖維，使其懸浮在熱風(fēng)中，使纖維的整個(gè)表面與熱氣流直接接觸，閃擊式將纖維的水分蒸發(fā)約6s，以獲得所需的含水量。熱風(fēng)溫度越高，濕纖維上的粘結(jié)劑越固化，干纖維的最終含水量越低，影響板的物理力學(xué)性能。另一方面，干熱空氣入口溫度越低，預(yù)凝固濕纖維上的粘結(jié)劑越少，濕纖維的干燥能力越小，也會影響板材的物理力學(xué)性能。同樣，纖維的絕對干量越大，濕纖維的干量越少，對板材物理力學(xué)性能的影響就越大。光纖的F形值在F0.05（2.2）和F0.01（2.2）之間為44.150，因此形狀對靜態(tài)曲率有很大影響。24小時(shí)吸水厚度膨脹率差異分析結(jié)果表明，形狀對吸水厚度膨脹率有一定影響。這是因?yàn)槔w維的具體表面因纖維的形狀而異，影響到纖維的吸水性。纖維絕對干燥質(zhì)量和干燥入口溫度對24h板吸水厚度膨脹率影響不大。此外，從絕干量、干入口溫度和形狀來看，對內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度的影響并不明顯。根據(jù)對絕干量、干燥入口溫度和纖維形態(tài)對纖維板力學(xué)性能影響的綜合分析，結(jié)果表明，纖維干燥工藝對纖維板力學(xué)性能、纖維絕對干燥和入口溫度的影響較大。

4.驗(yàn)證測試。采用中密度纖維板制備正交試驗(yàn)確定了最佳工藝參數(shù)（25t/h絕干量、114℃干燥入口溫度、e纖維）。與GB/T 117189中使用的普通平均纖維板相比，平均纖維板的破碎程度為46.5MPa，比GB/T 11718中的干狀態(tài)高出26.0MPa，增長78.85%;彈性模量達(dá)到4300mpa，超出2600mpa標(biāo)準(zhǔn)，增加55.00%;IB、TS、MC均高于標(biāo)準(zhǔn)。

對于平均密度為4.5毫米和0.80g/cm3密度的纖維板，通過正交試驗(yàn)優(yōu)化了干燥入口溫度、絕干量和形狀參數(shù)，最佳組合是25t/h絕干量;114℃干燥入口溫度和纖形狀e，方差分析表明，纖維干燥工藝對纖維板的力學(xué)性能、維絕干量對含量和干燥入口溫度影響最大，對板的靜強(qiáng)度和彈性模量影響最大;內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度和24小時(shí)吸水厚度的膨脹率對干入口溫度、絕干量對粘度和形態(tài)沒有多大影響。與最佳工藝參數(shù)相結(jié)合制備的中密度纖維板的相應(yīng)物理力學(xué)性能超出了法規(guī)要求。最佳組合因素下的干燥技術(shù)是企業(yè)生產(chǎn)中高密度纖維板的指導(dǎo)。

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