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杉木木材/树皮碎料板工艺概述

时间:2015-06-26 16:27来源:www.e-lunwen.com 作者:lgg 点击:
本文是林业工程师论文,木材相比于钢材、水泥和塑料材料,是唯一具有可再3生性的天然材料,属于生态环境最友好的材料。作为人造板行业发展的基础原材料,决定着人造板产品品

第一章绪论


1.1引言
近年来,随着国民经济的日益增长,发展循环经济已经成为党和国家的一项重中之重的战略决策之一。发展循环经济重点是促进并转变国民经济发展方式,实现生态建设资源节约化、环境友好人性化是党关于十八大推进生态文明建设的重大举措。加快生态友好型社会的建设,离不开以循环经济为依托,以再生资源为效益的战略模式。在做到资源利用减量化的基础上,进一步整合资源,发挥资源优势,力口强资源再循环、再思考、再修复,从而促进并达到资源合理化的良性结合,实现经济活动对自然环境影响效应的最小化发展循环经济的本质是以—的资源消耗实现最大的社会效益;以最低的环境代价实现最大的环境效益。发展循环经济的核心是最大限度减少资源消耗、环境负荷,有效做到资源高效利用、循环利用,转变现有生产方式,提高资源利用效率,促进循环经济的发展。所以未来影响我国资源可持续发展和推动循环经济有序发展的重要因素将是尽大限度做到原料利用的减量化、废物利用的循环化。木材工业作为传统行业,因具有能源消耗低,环境负担小,资源生性强等特点,一直以来被很多国家视为主导行业,引领本国传统行业的发展,在国民经济中发挥着至关重要的作用。美国、加拿大等北美洲林业发达,年消耗木材量惊人,达到2亿t,这相当于这些国家四大建筑材料(钢材、水泥、塑料、银材)年消耗量的总和;印度尼西亚木材出口业相比其他行业,也较为发达,每年木材出口额近50亿美元,占全国工业出口额的25%;芬兰、瑞典等欧洲林业发达国家,年林产工业值占该国国民生产总值的15%;此外,近年来马来西亚木材工业出口额也有所增长,达400万美元,占该国出口额的10%,已经成为该国不可或缺的重要工业出口业[3]。与其他国家相比,我国木材年耗量更为巨大,据统计达1.5亿t,这相当于我国钢材和塑料年消耗量的总和[4]。
……….


1.2杉木木材/树皮碎料板国内外研究现状
众所周知我国的森林利用率较低,以木材利用为例,我国每年的木资源消耗量占总木质资源的60%以上,而当中利用率低、浪费最多的是树皮。据林产工业部门不完全估计,世界每年树皮剩余物产量达到惊人的5亿m3[7]。我国树皮的年利用率仅为1%左右;相比之下,美国、加拿大、澳大利亚、日本和芬兰等发达林业国家的树皮综合利用率均在85%以上,可见,之间的差距还是比较明显。同这些欧美等国家相比,我国树皮资源的研究、开发利用和工业化生产旳程度还处于初期研究阶段[28]。随着现有森林资源、石化能源的日益缺乏以及人们对环境保护的重视,树皮利用己经成为众多学者研究的重点。树皮的合理利用将是缓解能源消耗的另一重要手段。不同树种的树皮,其内部构造不同,利用途径也就有所区别。当前对树皮利用涉及的面也比较广,包括医疗药用、化工原料、能源开发、木材工业等。树皮的化学组分与化学性质跟树皮的内部结构有关。国内外的专家学者针对树皮化学属性进行了深入的研究,观察并分析了多种树种的构成及其化学组分[29-34]。树皮中的化学组分分为主要化学成分和次要化学成分;主要化学成分包括三大素的纤维素、半纤维素和木质素;次要化学组分包括灰分、抽提物、芳香族化合物、脂肪族化合物等。抽出物分成亲脂性和亲水性物质两部分。其中的单宁、色素、红粉等粉类物质可以作为化工原料,用于轻工、化工等行业。黄儒珠通过将杉木树皮碱降解、改性有机合成改性杉木树皮(MCFB)再与水溶性酷酸树脂胶(PF),制备新型杉木树皮-酷酸树脂胶(MCFB-PF),以马尾松单板为原料制备多层胶合板,其各项性能达到国家标准。
…………..


第二章原料特性分析


2.1引言
原料的性质决定了原料的质量。因此,了解原料的性质和特点对于选择合理的生产工艺和设备都具有重要的现实意义。碎料板的强度不仅与碎料本身的强度有关,而且还与碎料与碎料之间的结合强度有关。一定的长度L和宽度D之间的比例,即碎料形状系数L/D,对于碎料与碎料间的交织性能和结合性能具有直接作用。形状系数值在W0-200范围内,可以填充碎料板内部空隙,扩大碎料与碎料、碎料与胶點剂接触面,提高碎料板密度和强度。但过量细碎料内纤维含量较低,反而会降低碎料板强度。木材的主要化学成分和次要化学成分对于碎料板的性能也有所不同。纤维素是组成纤维细胞的骨架和主体,起支撑结构作用,决定碎料板的强度。半纤维素是构成细胞壁的主要化学成分。它对于纤维的塑性和纤维间的结合力有直接影响。木素对于木材具有增强作用。当温度达到软化点后,木素具有很强的粘接作用。此外,木素还对改善碎料板的耐水性起重要作用。抽提物内有些化学组分对胶的固化有一定作用,但是过多的抽提物会阻碍胶點剂的渗透,影响碎料板强度。本章利用杉木木质部(本文称为木材)和树皮作为原料进行属性研究(包括原料的宏观分析、颗粒度分析和化学组分分析),将有助与深入了解碎料板性能影响的机理和对碎料板热压工艺的理解。借助连续变倍体视显微镜(Zoom—stereomicroscope)、扫描电子显微镜(SEM)、木材原料化学分析方法和手段分析原料化学组分,观察原料宏观、微观结构,为后期碎料板的机理分析做基础。


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2.2试验材料与方法


2.2.1试验材料
本试验的杉木木材和树皮碎料由福人木业(福州)有限公司提供,在福建农林大学实验室分别对其进行清理、粉碎、蹄选和干燥后备用。杉木木材碎料初含水率40%-60%;杉木树皮初含水率70%-80%。将其自然晒干并剪断、粉碎、筛选、存留备用。试验原料如图2-1、图2-2所示。脲醛树脂酸胶點剂:取自福建福人木业有限公司,固含量:65%,PH值7.5-8,粘度 240-260Pa*s。杉木木材芯层碎料与表层碎料均有福人木业提供。芯层木材碎料小于5目,表层木材碎料大于100目。将原料干燥至含水率8%左右,留存备用。树皮原料出含水率达到70%-80%,呈条状,若直接粉碎,会将粉碎机洋住,损坏粉碎机,因此先将原料清洗,去除金属等杂质,后自然晒干至含水率10%左右,剪断成块状,再于粉碎机中分批数次粉碎,机械筛分装袋备用。采用化学分析方法和手段,对杉木木材和树皮碎料进行化学成分的测定和定量分析,为揭示杉木木材/树皮碎料板结合机理提供基础理论。用相同方法测定木材和树皮的化学成分。
……….


第三章杉木木材/树皮碎料板的工艺研究.......... 25
3.1引言........ 25
3.2搬材料与方法........ 26
3.4试验设计........28
3.4.1单因素试验........ 28
3.4.2正交试验........ 29
3.5性能检测........ 30
3.6结果与分析........ 31
3.6.1单因素试验结果与分析........ 31
3.6.2正交试验结果与分析 ........35
3.7碎料板电镜扫描分析........ 45
3.8稳定性试验的分析........ 46
3.9碎料板截面密度分析........ 47
3.10碎料板的结合机理研究........ 48
3.11本章小结........ 48
第四章结论........ 50


第三章 杉木木材/树皮碎料板的工艺研究


3.1引言
碎料板又称刨花板,主要是以木质或非木质为原料,通过施加胶點剂(或不加胶點剂),在一系列专业加工设备下,经过施胶、拌胶、铺装、预压、热压、后期处理等工序制成的碎料板,是目前三大板材中重要的产品之一。以树皮为原料生产碎料板目前在国内市场上的研究较少。李坚[59]等曾撰文对树皮板进行过介绍。刘一楠[61]等利用落叶松树皮生产碎料板证明了树皮碎料板生产的可行性。但其强度远低于落叶松木质刨花板,所以只能用于一些简单的非结构用材,或与其他板材复合使用。在杉木木材和树皮碎料结构、颗粒度和化学成分等属性的基础上,本章主要以木材和树皮碎料为原料,脲酸树脂胶为胶點剂,加入少量固化剂(氯化铵)混合后,采用单因素试验、正交试验的方法探究碎料板的热压工艺条件,结合碎料板的生产工艺,将杉木木材和树皮碎料混合替代传统刨花,调试并模拟刨花板制备工艺,制定正交试验的因素和水平,探讨热压温度、热压时间、密度和施胶量对碎料板的密度、含水率、静曲强度、弹性模量、内结合强度以及24h吸水厚度膨胀率的影响,从而获得最佳工艺参数。对杉木木材和树皮碎料再利用,可缓解人造板原料供需的矛盾和解决部分因焚烧而污染环境等问题,具有一定的生产实践意义。
………..


结论


我国杉木人林面积为853.86万hm2,占全国人工林面积的21.35%;年蓄积量62036.45万m3,占全国各商品材的31.64%。在人工林面积,人工林蓄积量和林业产值方面,我省杉木林都位居我国主要人工林前列,因此,可以看出杉木人工林在我国南方林产业中具有举足轻重的地位和作用。每年由于间伐、剪枝、加工下脚料以及更新换代产生大量杉木小径材和枝桠材,寻找这些木材剩余物资源合理化利用途径,是目前需要解决的问题。本课题主要探究杉木下脚料在人造板生产中的应用,在前人研究的基础上,开展利用杉木下脚料。包括枝丫材、间伐材,树皮等,制备碎料板。本论文的研究表明杉木木材与树皮碎料制备的碎料板是可行的,同时也为杉木下脚料在人造板中的应用提供了一定的基础。本论文主要结论如下:
(1)经过粉碎机粉碎后,木材和树皮碎料颗粒度分布差别不大,总体上两者筛分粒径在30-70目之间分布最多,分别占86.06%和78.33%;颗粒度在+10目的分别占0.86%和0.45%;颗粒度在-10+30目的分别占3.14%和4.23%。-70目后的颗粒度的占9.94%和16.96%,大于100目数所占比例较小,仅占6.02%和 8.36%。
(2)杉木木材碎料除综纤维素含量比树皮碎料的高外,其余化学组分均低于树皮碎料。其中树皮碎料的灰分含量、冷热水抽出物含量、热水抽出物含量、l%NaOH抽出物含量均是木材碎料的4-5倍。
…………
参考文献(略) 

(责任编辑:gufeng)
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