專利名稱：一種利用廢舊木材制備纖維的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于木材加工領(lǐng)域，涉及一種利用廢舊木材制備纖維的方法。
背景技術(shù)：
森林資源萎縮、木材供應緊張的日益全球化，正引發(fā)系列環(huán)境和資源矛盾。中國森林資源尤其緊缺，木材原料匱乏，已嚴重威脅到木材工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。纖維板制造業(yè)是木材工業(yè)中的木材消耗大戶。目前，解決纖維板木材原料供求矛盾的主要措施有(1)大力營種人工林中國人工林面積已居世界第一，但相對于巨大木材需求缺口，仍顯不足，況且可開辟林業(yè)用地已開發(fā)殆盡；(2)進口木材中國廣泛從東南亞、南非、歐洲和北美進口原木，但主要局限于制材業(yè)和膠合板制造業(yè)，且逐年呈現(xiàn)控制趨勢；(3)采用農(nóng)業(yè)纖維替代原料采用麥秸、稻草等原料，替代木材制造人造板，目前基于成本和技術(shù)等原因，在相當長時間內(nèi)難以實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
基于上述原因，利用木材資源的可再生和可循環(huán)特性，將廢舊木材資源回收再用，將具有良好的發(fā)展?jié)摿?。此處的“廢舊木材”包括廢棄的木材及其制品，例如一次性實木包裝箱、淘汰的實木或板式家具、木質(zhì)地板、多層膠合板建筑模板等。過去，上述廢舊木材資源部分被作為民用燃料燒掉，絕大部分露天堆放，形成“城市垃圾”，浪費資源，污染環(huán)境，而且增加了環(huán)衛(wèi)成本，造成“一邊喊木材原料緊缺、一邊叫廢舊木材成災”的矛盾局面。
廢舊木材含有較多的鐵釘、金屬緊固件、水泥和其他雜質(zhì)，導致將廢舊木材切削成木片和分離成纖維時，容易損壞刀具和熱磨機磨盤，因此，廢舊木材的雜質(zhì)清理和纖維分離是關(guān)系到廢舊木材在人造板工業(yè)中規(guī)模化應用的關(guān)鍵。迄今為止，廢舊木材基本被用作燃料燒掉，沒有得到合理的資源化應用。葉克林等采用廢棄木材制備刨花，獲得知識產(chǎn)權(quán)(“廢棄木材制備刨花的方法”，專利號ZL96102864.5)，該專利采用高速旋轉(zhuǎn)的設(shè)備帶動廢舊木材通過撞擊的方法粉碎成刨花狀的碎木片。這種方式只適合制造碎料單元，纖維形態(tài)破壞嚴重，不適合于制備中高密度纖維板。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述技術(shù)問題，提供一種利用廢舊木材制備可用于生產(chǎn)中高密度纖維板的纖維的方法。
本發(fā)明的目的是通過下列技術(shù)措施實現(xiàn)的一種采用廢舊木材制備纖維的方法，該方法包括以下步驟1)廢舊木材送入初碎機，采用初碎機轉(zhuǎn)動主軸上呈螺旋形分布的金屬凸塊，配合底刀，橫向剪切廢舊木材，形成條狀單元；2)廢舊木材被加工成條狀單元的同時，附著的雜質(zhì)脫落，回收雜質(zhì)；3)廢舊木材加工成的條狀單元輸送到削片機，切削成木片；4)廢舊木材加工成的木片進一步去除雜質(zhì)；5)除雜后的由廢舊木材加工成的木片送入木片料倉，與新鮮木材加工的木片混合后再送入熱磨系統(tǒng)分離成纖維。
所述的方法，其中廢舊木材是指由木材加工而成并脫離使用領(lǐng)域的制品及加工剩余物，包括各種廢棄的木材及其制品。
所述的方法，其中新鮮木材是指直接采伐獲得、未進行任何切削加工的原木。
所述的方法，其中去除雜質(zhì)的方法是金屬雜質(zhì)采用磁選方式，其他雜質(zhì)采用篩選和/或水洗方式。
所述的方法，其中步驟5)中廢舊木材替代新鮮木材的質(zhì)量比例為25～50％。
所述的方法，其中初碎機主軸功率為100～150KW，轉(zhuǎn)速為30～100r/min；轉(zhuǎn)軸上呈螺旋形分布有數(shù)量可調(diào)的金屬凸塊作為木材破碎刀具，初碎機另設(shè)置底刀，金屬凸塊和底刀之間的間隙可調(diào)。
本發(fā)明中所述的橫向是指與木材細胞(或纖維)長軸排列相垂直的方向，縱向是指與木材細胞(或纖維)長軸排列相平行的方向。
本發(fā)明的有益效果傳統(tǒng)技術(shù)旨在將廢舊木材粉碎成碎料，嚴重破壞了纖維形態(tài)。本發(fā)明利用木材細胞(或纖維)基本呈縱向排列的構(gòu)造特征，采用螺旋形分布的金屬凸塊配合底刀橫向剪切廢舊木材，金屬凸塊與木材不同部位間斷接觸，避免了沖擊載荷，降低了切削功率，有效保護了木材纖維形態(tài)?？梢栽诖_保纖維形態(tài)不受顯著損傷的前提下，將廢舊木材分解成條狀單元，進而完成削片(即將木條切削成木片)和熱磨(即將木片磨成纖維)過程，同時有效去除廢舊木材所攜帶的雜質(zhì)(由于金屬凸塊采用螺旋形分布，可通過間斷沖擊廢舊木材的不同部位，從而有效地分離附著于木材上的雜質(zhì)，另外，通過調(diào)節(jié)金屬凸塊與底刀的間隔來控制木條的厚度，也可有效地分離雜質(zhì))，保護了削片機刀片和熱磨機磨盤。采用螺旋形分布的金屬凸塊還能降低了切削噪聲。以下實驗對比了新、舊木材分離的纖維形態(tài)和制造的纖維板性能，結(jié)果表明本發(fā)明方法制備的纖維性能優(yōu)良，可用于中密度纖維板制造。采用本發(fā)明提供的方法，可以將廢舊木材作為纖維板工業(yè)化生產(chǎn)的原料，緩解人造板工業(yè)木材原料供應緊張的問題。
實驗1纖維形態(tài)對比纖維形態(tài)衡量指標為纖維篩分值(即采用系列具有不同孔徑的標準篩測試不同尺寸范圍的纖維的質(zhì)量比例)，纖維板性能根據(jù)“中密度纖維板國家標準”GB/T11718-1999進行評價。
表中描述的新鮮木材分離的纖維采用常規(guī)工藝加工而成，三種由回收的廢舊木材制備的纖維采用本發(fā)明方法加工。
表1 本發(fā)明采用廢舊木材制備的纖維與常規(guī)工藝采用新鮮木材制備的纖維形態(tài)分布比較

表中回收實木分離的纖維按實施例1制備；回收纖維板分離的纖維按實施例2制備；回收水泥模板分離的纖維按實施例3制備。
對比表明，三種廢舊木材分離的纖維的形態(tài)與新鮮木材分離的纖維不存在明顯區(qū)別，顯示采用廢舊木材分離纖維和制造纖維板的可行性。
實驗2回收實木建筑構(gòu)件制造纖維板采用回收的實木建筑構(gòu)件，包含各種門窗等，制造成纖維板。廢舊木材替代新鮮木材的質(zhì)量比例為50％(按實施例1方法制備纖維)，施加11％脲醛樹脂膠粘劑，板額定密度為0.80g/cm3，熱壓條件為熱壓溫度160℃、熱壓壓力2.5MPa、熱壓時間6min，制成的纖維板厚度為11mm。經(jīng)測試，產(chǎn)品性能如下吸水厚度膨脹率9.6％，抗彎強度54MPa；彈性模量3378MPa；內(nèi)結(jié)合強度0.74MPa，全部達到國家標準要求。
實驗3回收板式家具(中密度纖維板)采用回收的中密度纖維板板式家具，去除金屬聯(lián)接件，保留板表面的油漆和貼面三聚氰胺浸漬紙，制造成纖維板，廢舊木材替代新鮮木材的質(zhì)量比例為40％(按實施例2方法制備纖維)，施加10％脲醛樹脂膠粘劑，板額定密度為0.85g/cm3，熱壓條件為熱壓溫度160℃、熱壓壓力2.5MPa、熱壓時間6min，制成的纖維板厚度為9mm。經(jīng)測試，產(chǎn)品性能如下吸水厚度膨脹率9.8％，抗彎強度39MPa；彈性模量3083MPa；內(nèi)結(jié)合強度0.77MPa，全部達到國家標準要求。
實驗4回收水泥模板采用回收的12～18mm厚度的楊木多層膠合板水泥模板，去除表面黏附的水泥和金屬釘，加工成纖維板，廢舊木材替代新鮮木材的質(zhì)量比例為30％(按實施例3方法制備纖維)，施加12％脲醛樹脂膠粘劑，板額定密度為0.90g/cm3，熱壓條件為熱壓溫度160℃、熱壓壓力2.5MPa、熱壓時間6min，制成的纖維板厚度為11mm。經(jīng)測試，產(chǎn)品性能如下吸水厚度膨脹率8％，抗彎強度52MPa；彈性模量2972MPa；內(nèi)結(jié)合強度0.56MPa，全部達到國家標準要求。


圖1是本發(fā)明破碎廢舊木材示意圖。其中A是廢舊木材運輸機，B是待加工的廢舊木材，C是初碎機底刀，D是初碎機主軸上呈螺旋形分布的金屬凸塊，E是初碎機主軸，F(xiàn)是加工成的條狀單元，G是條狀單元運輸機，H是初碎機底刀支架。
具體實施例方式
以下通過實施例對本發(fā)明作進一步的闡述，但不限制本發(fā)明。
實施例1利用回收實木建筑構(gòu)件制備纖維將回收的實木建筑構(gòu)件B由廢舊木材運輸機A送入初碎機，通過初碎機轉(zhuǎn)動主軸E上呈螺旋形分布的金屬凸塊D，配合初碎機底刀支架H上的底刀C，橫向剪切回收的實木建筑構(gòu)件B，形成條狀單元F；回收的實木建筑構(gòu)件被加工成條狀單元的同時，附著的金屬件和水泥雜質(zhì)基本脫落(殘留金屬件在木條運輸至削片機的過程中人工撿出)；脫落的金屬件被磁選收集，并進行回收，其他雜質(zhì)另行收集；回收的實木建筑構(gòu)件加工成的條狀單元由條狀單元運輸機G進一步輸送到削片機，被高速旋轉(zhuǎn)的刀片縱向切削成木片；木片經(jīng)過篩選、磁選和水洗，進一步去除粉狀碎料、水泥屑和殘留的金屬碎片；木片送入木片料倉，按回收的實木建筑構(gòu)件替代新鮮木材的質(zhì)量比例為50％的比例與新鮮木材加工的木片混合后再送入熱磨系統(tǒng)分離成纖維。其中初碎機主軸功率為150KW，轉(zhuǎn)速為60r/min；轉(zhuǎn)軸上呈螺旋形分布有數(shù)量可調(diào)的金屬凸塊作為木材破碎刀具，初碎機另設(shè)置底刀，通過調(diào)節(jié)金屬凸塊和底刀之間的間隙，控制木條的厚度為1cm。
實施例2利用回收的板式家具(中密度纖維板)制備纖維將回收的板式家具B由廢舊木材運輸機A送入初碎機，通過初碎機轉(zhuǎn)動主軸E上呈螺旋形分布的金屬凸塊D，配合初碎機底刀支架H上的底刀C，橫向剪切回收的板式家具B，形成條狀單元F；回收的板式家具被加工成條狀單元的同時，附著的金屬件和水泥雜質(zhì)基本脫落(殘留金屬件在木條運輸至削片機的過程中人工撿出)；脫落的金屬件被磁選收集，并進行回收，其他雜質(zhì)另行收集；回收的實木建筑構(gòu)件加工成的條狀單元由條狀單元運輸機G進一步輸送到削片機，被高速旋轉(zhuǎn)的刀片縱向切削成木片；木片經(jīng)過篩選、磁選和水洗，進一步去除粉狀碎料、水泥屑和殘留的金屬碎片；木片送入木片料倉，按回收的板式家具替代新鮮木材的質(zhì)量比例為40％的比例與新鮮木材加工的木片混合后再送入熱磨系統(tǒng)分離成纖維。其中初碎機主軸功率為150KW，轉(zhuǎn)速為60r/min；轉(zhuǎn)軸上呈螺旋形分布有數(shù)量可調(diào)的金屬凸塊作為木材破碎刀具，初碎機另設(shè)置底刀，通過調(diào)節(jié)金屬凸塊和底刀之間的間隙，控制木條的厚度為0.5cm。
實施例3利用回收水泥模板制備纖維將回收的12～18mm厚度的楊木多層膠合板水泥模板B由廢舊木材運輸機A送入初碎機，通過初碎機轉(zhuǎn)動主軸E上呈螺旋形分布的金屬凸塊D，配合初碎機底刀支架H上的底刀C，橫向剪切回收的水泥模板B，形成條狀單元F；回收的水泥模板被加工成條狀單元的同時，附著的金屬件和水泥雜質(zhì)基本脫落(殘留金屬件在木條運輸至削片機的過程中人工撿出)；脫落的金屬件被磁選收集，并進行回收，其他雜質(zhì)另行收集；回收的水泥模板加工成的條狀單元由條狀單元運輸機G進一步輸送到削片機，被高速旋轉(zhuǎn)的刀片縱向切削成木片；木片經(jīng)過篩選、磁選和水洗，進一步去除粉狀碎料、水泥屑和殘留的金屬碎片；木片送入木片料倉，按回收的水泥模板替代新鮮木材的質(zhì)量比例為30％的比例與新鮮木材加工的木片混合后再送入熱磨系統(tǒng)分離成纖維。其中初碎機主軸功率為150KW，轉(zhuǎn)速為60r/min；轉(zhuǎn)軸上呈螺旋形分布有數(shù)量可調(diào)的金屬凸塊作為木材破碎刀具，初碎機另設(shè)置底刀，通過調(diào)節(jié)金屬凸塊和底刀之間的間隙，控制木條的厚度為3cm。
權(quán)利要求
1.一種采用廢舊木材制備纖維的方法，其特征在于該方法包括以下步驟1)廢舊木材送入初碎機，采用初碎機轉(zhuǎn)動主軸上呈螺旋形分布的金屬凸塊，配合底刀，橫向剪切廢舊木材，形成條狀單元；2)廢舊木材被加工成條狀單元的同時，附著的雜質(zhì)脫落，回收雜質(zhì)；3)廢舊木材加工成的條狀單元輸送到削片機，縱向切削成木片；4)廢舊木材加工成的木片進一步去除雜質(zhì)；5)除雜后的由廢舊木材加工成的木片送入木片料倉，與新鮮木材加工的木片混合后再送入熱磨系統(tǒng)分離成纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的廢舊木材是指由木材加工而成并脫離使用領(lǐng)域的制品及加工剩余物，包括各種廢棄的木材及其制品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的新鮮木材是指直接采伐獲得、未進行任何切削加工的原木。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于去除雜質(zhì)的方法是金屬雜質(zhì)采用磁選方式，其他雜質(zhì)采用篩選和/或水洗方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟5)中廢舊木材替代新鮮木材的質(zhì)量比例為25～50％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于初碎機主軸功率為100～150KW，轉(zhuǎn)速為30～100r/min；轉(zhuǎn)軸上呈螺旋形分布有數(shù)量可調(diào)的金屬凸塊作為木材破碎刀具，初碎機另設(shè)置底刀，金屬凸塊和底刀之間的間隙可調(diào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用廢舊木材制備纖維的方法。該方法將廢舊木材送入初碎機，采用初碎機轉(zhuǎn)動主軸上呈螺旋形分布的金屬凸塊，配合底刀，橫向剪切廢舊木材，形成條狀單元；廢舊木材被加工成條狀單元的同時，附著的雜質(zhì)脫落，回收雜質(zhì)；廢舊木材加工成的條狀單元輸送到削片機，縱向切削成木片；廢舊木材加工成的木片進一步去除雜質(zhì)；除雜后的由廢舊木材加工成的木片送入木片料倉，與新鮮木材加工的木片混合后再送入熱磨系統(tǒng)分離成纖維。該方法可有效去除廢舊木材中的雜質(zhì)并能有效保護了木材纖維形態(tài)，可用于中密度纖維板制造。采用該方法可將廢舊木材作為纖維板工業(yè)化生產(chǎn)的原料，緩解人造板工業(yè)木材原料供應緊張的問題。
文檔編號B27L11/08GK1915617SQ200610086188
公開日2007年2月21日 申請日期2006年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月8日
發(fā)明者陳建華, 張齊生, 胡政, 周定國, 張建松, 徐信武, 何文 申請人:大亞科技股份有限公司, 南京林業(yè)大學