专利名称：一种利用废旧木材制备纤维的方法
技术领域：
本发明属于木材加工领域，涉及一种利用废旧木材制备纤维的方法。
背景技术：
森林资源萎缩、木材供应紧张的日益全球化，正引发系列环境和资源矛盾。中国森林资源尤其紧缺，木材原料匮乏，已严重威胁到木材工业的可持续发展。纤维板制造业是木材工业中的木材消耗大户。目前，解决纤维板木材原料供求矛盾的主要措施有(1)大力营种人工林中国人工林面积已居世界第一，但相对于巨大木材需求缺口，仍显不足，况且可开辟林业用地已开发殆尽；(2)进口木材中国广泛从东南亚、南非、欧洲和北美进口原木，但主要局限于制材业和胶合板制造业，且逐年呈现控制趋势；(3)采用农业纤维替代原料采用麦秸、稻草等原料，替代木材制造人造板，目前基于成本和技术等原因，在相当长时间内难以实现大规模工业化生产。
基于上述原因，利用木材资源的可再生和可循环特性，将废旧木材资源回收再用，将具有良好的发展潜力。此处的“废旧木材”包括废弃的木材及其制品，例如一次性实木包装箱、淘汰的实木或板式家具、木质地板、多层胶合板建筑模板等。过去，上述废旧木材资源部分被作为民用燃料烧掉，绝大部分露天堆放，形成“城市垃圾”，浪费资源，污染环境，而且增加了环卫成本，造成“一边喊木材原料紧缺、一边叫废旧木材成灾”的矛盾局面。
废旧木材含有较多的铁钉、金属紧固件、水泥和其他杂质，导致将废旧木材切削成木片和分离成纤维时，容易损坏刀具和热磨机磨盘，因此，废旧木材的杂质清理和纤维分离是关系到废旧木材在人造板工业中规模化应用的关键。迄今为止，废旧木材基本被用作燃料烧掉，没有得到合理的资源化应用。叶克林等采用废弃木材制备刨花，获得知识产权(“废弃木材制备刨花的方法”，专利号ZL96102864.5)，该专利采用高速旋转的设备带动废旧木材通过撞击的方法粉碎成刨花状的碎木片。这种方式只适合制造碎料单元，纤维形态破坏严重，不适合于制备中高密度纤维板。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种利用废旧木材制备可用于生产中高密度纤维板的纤维的方法。
本发明的目的是通过下列技术措施实现的一种采用废旧木材制备纤维的方法，该方法包括以下步骤1)废旧木材送入初碎机，采用初碎机转动主轴上呈螺旋形分布的金属凸块，配合底刀，横向剪切废旧木材，形成条状单元；2)废旧木材被加工成条状单元的同时，附着的杂质脱落，回收杂质；3)废旧木材加工成的条状单元输送到削片机，切削成木片；4)废旧木材加工成的木片进一步去除杂质；5)除杂后的由废旧木材加工成的木片送入木片料仓，与新鲜木材加工的木片混合后再送入热磨系统分离成纤维。
所述的方法，其中废旧木材是指由木材加工而成并脱离使用领域的制品及加工剩余物，包括各种废弃的木材及其制品。
所述的方法，其中新鲜木材是指直接采伐获得、未进行任何切削加工的原木。
所述的方法，其中去除杂质的方法是金属杂质采用磁选方式，其他杂质采用筛选和/或水洗方式。
所述的方法，其中步骤5)中废旧木材替代新鲜木材的质量比例为25～50％。
所述的方法，其中初碎机主轴功率为100～150KW，转速为30～100r/min；转轴上呈螺旋形分布有数量可调的金属凸块作为木材破碎刀具，初碎机另设置底刀，金属凸块和底刀之间的间隙可调。
本发明中所述的横向是指与木材细胞(或纤维)长轴排列相垂直的方向，纵向是指与木材细胞(或纤维)长轴排列相平行的方向。
本发明的有益效果传统技术旨在将废旧木材粉碎成碎料，严重破坏了纤维形态。本发明利用木材细胞(或纤维)基本呈纵向排列的构造特征，采用螺旋形分布的金属凸块配合底刀横向剪切废旧木材，金属凸块与木材不同部位间断接触，避免了冲击载荷，降低了切削功率，有效保护了木材纤维形态。可以在确保纤维形态不受显著损伤的前提下，将废旧木材分解成条状单元，进而完成削片(即将木条切削成木片)和热磨(即将木片磨成纤维)过程，同时有效去除废旧木材所携带的杂质(由于金属凸块采用螺旋形分布，可通过间断冲击废旧木材的不同部位，从而有效地分离附着于木材上的杂质，另外，通过调节金属凸块与底刀的间隔来控制木条的厚度，也可有效地分离杂质)，保护了削片机刀片和热磨机磨盘。采用螺旋形分布的金属凸块还能降低了切削噪声。以下实验对比了新、旧木材分离的纤维形态和制造的纤维板性能，结果表明本发明方法制备的纤维性能优良，可用于中密度纤维板制造。采用本发明提供的方法，可以将废旧木材作为纤维板工业化生产的原料，缓解人造板工业木材原料供应紧张的问题。
实验1纤维形态对比纤维形态衡量指标为纤维筛分值(即采用系列具有不同孔径的标准筛测试不同尺寸范围的纤维的质量比例)，纤维板性能根据“中密度纤维板国家标准”GB/T11718-1999进行评价。
表中描述的新鲜木材分离的纤维采用常规工艺加工而成，三种由回收的废旧木材制备的纤维采用本发明方法加工。
表1 本发明采用废旧木材制备的纤维与常规工艺采用新鲜木材制备的纤维形态分布比较
表中回收实木分离的纤维按实施例1制备；回收纤维板分离的纤维按实施例2制备；回收水泥模板分离的纤维按实施例3制备。
对比表明，三种废旧木材分离的纤维的形态与新鲜木材分离的纤维不存在明显区别，显示采用废旧木材分离纤维和制造纤维板的可行性。
实验2回收实木建筑构件制造纤维板采用回收的实木建筑构件，包含各种门窗等，制造成纤维板。废旧木材替代新鲜木材的质量比例为50％(按实施例1方法制备纤维)，施加11％脲醛树脂胶粘剂，板额定密度为0.80g/cm3，热压条件为热压温度160℃、热压压力2.5MPa、热压时间6min，制成的纤维板厚度为11mm。经测试，产品性能如下吸水厚度膨胀率9.6％，抗弯强度54MPa；弹性模量3378MPa；内结合强度0.74MPa，全部达到国家标准要求。
实验3回收板式家具(中密度纤维板)采用回收的中密度纤维板板式家具，去除金属联接件，保留板表面的油漆和贴面三聚氰胺浸渍纸，制造成纤维板，废旧木材替代新鲜木材的质量比例为40％(按实施例2方法制备纤维)，施加10％脲醛树脂胶粘剂，板额定密度为0.85g/cm3，热压条件为热压温度160℃、热压压力2.5MPa、热压时间6min，制成的纤维板厚度为9mm。经测试，产品性能如下吸水厚度膨胀率9.8％，抗弯强度39MPa；弹性模量3083MPa；内结合强度0.77MPa，全部达到国家标准要求。
实验4回收水泥模板采用回收的12～18mm厚度的杨木多层胶合板水泥模板，去除表面黏附的水泥和金属钉，加工成纤维板，废旧木材替代新鲜木材的质量比例为30％(按实施例3方法制备纤维)，施加12％脲醛树脂胶粘剂，板额定密度为0.90g/cm3，热压条件为热压温度160℃、热压压力2.5MPa、热压时间6min，制成的纤维板厚度为11mm。经测试，产品性能如下吸水厚度膨胀率8％，抗弯强度52MPa；弹性模量2972MPa；内结合强度0.56MPa，全部达到国家标准要求。
图1是本发明破碎废旧木材示意图。其中A是废旧木材运输机，B是待加工的废旧木材，C是初碎机底刀，D是初碎机主轴上呈螺旋形分布的金属凸块，E是初碎机主轴，F是加工成的条状单元，G是条状单元运输机，H是初碎机底刀支架。
具体实施例方式
以下通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不限制本发明。
实施例1利用回收实木建筑构件制备纤维将回收的实木建筑构件B由废旧木材运输机A送入初碎机，通过初碎机转动主轴E上呈螺旋形分布的金属凸块D，配合初碎机底刀支架H上的底刀C，横向剪切回收的实木建筑构件B，形成条状单元F；回收的实木建筑构件被加工成条状单元的同时，附着的金属件和水泥杂质基本脱落(残留金属件在木条运输至削片机的过程中人工捡出)；脱落的金属件被磁选收集，并进行回收，其他杂质另行收集；回收的实木建筑构件加工成的条状单元由条状单元运输机G进一步输送到削片机，被高速旋转的刀片纵向切削成木片；木片经过筛选、磁选和水洗，进一步去除粉状碎料、水泥屑和残留的金属碎片；木片送入木片料仓，按回收的实木建筑构件替代新鲜木材的质量比例为50％的比例与新鲜木材加工的木片混合后再送入热磨系统分离成纤维。其中初碎机主轴功率为150KW，转速为60r/min；转轴上呈螺旋形分布有数量可调的金属凸块作为木材破碎刀具，初碎机另设置底刀，通过调节金属凸块和底刀之间的间隙，控制木条的厚度为1cm。
实施例2利用回收的板式家具(中密度纤维板)制备纤维将回收的板式家具B由废旧木材运输机A送入初碎机，通过初碎机转动主轴E上呈螺旋形分布的金属凸块D，配合初碎机底刀支架H上的底刀C，横向剪切回收的板式家具B，形成条状单元F；回收的板式家具被加工成条状单元的同时，附着的金属件和水泥杂质基本脱落(残留金属件在木条运输至削片机的过程中人工捡出)；脱落的金属件被磁选收集，并进行回收，其他杂质另行收集；回收的实木建筑构件加工成的条状单元由条状单元运输机G进一步输送到削片机，被高速旋转的刀片纵向切削成木片；木片经过筛选、磁选和水洗，进一步去除粉状碎料、水泥屑和残留的金属碎片；木片送入木片料仓，按回收的板式家具替代新鲜木材的质量比例为40％的比例与新鲜木材加工的木片混合后再送入热磨系统分离成纤维。其中初碎机主轴功率为150KW，转速为60r/min；转轴上呈螺旋形分布有数量可调的金属凸块作为木材破碎刀具，初碎机另设置底刀，通过调节金属凸块和底刀之间的间隙，控制木条的厚度为0.5cm。
实施例3利用回收水泥模板制备纤维将回收的12～18mm厚度的杨木多层胶合板水泥模板B由废旧木材运输机A送入初碎机，通过初碎机转动主轴E上呈螺旋形分布的金属凸块D，配合初碎机底刀支架H上的底刀C，横向剪切回收的水泥模板B，形成条状单元F；回收的水泥模板被加工成条状单元的同时，附着的金属件和水泥杂质基本脱落(残留金属件在木条运输至削片机的过程中人工捡出)；脱落的金属件被磁选收集，并进行回收，其他杂质另行收集；回收的水泥模板加工成的条状单元由条状单元运输机G进一步输送到削片机，被高速旋转的刀片纵向切削成木片；木片经过筛选、磁选和水洗，进一步去除粉状碎料、水泥屑和残留的金属碎片；木片送入木片料仓，按回收的水泥模板替代新鲜木材的质量比例为30％的比例与新鲜木材加工的木片混合后再送入热磨系统分离成纤维。其中初碎机主轴功率为150KW，转速为60r/min；转轴上呈螺旋形分布有数量可调的金属凸块作为木材破碎刀具，初碎机另设置底刀，通过调节金属凸块和底刀之间的间隙，控制木条的厚度为3cm。
权利要求
1.一种采用废旧木材制备纤维的方法，其特征在于该方法包括以下步骤1)废旧木材送入初碎机，采用初碎机转动主轴上呈螺旋形分布的金属凸块，配合底刀，横向剪切废旧木材，形成条状单元；2)废旧木材被加工成条状单元的同时，附着的杂质脱落，回收杂质；3)废旧木材加工成的条状单元输送到削片机，纵向切削成木片；4)废旧木材加工成的木片进一步去除杂质；5)除杂后的由废旧木材加工成的木片送入木片料仓，与新鲜木材加工的木片混合后再送入热磨系统分离成纤维。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的废旧木材是指由木材加工而成并脱离使用领域的制品及加工剩余物，包括各种废弃的木材及其制品。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的新鲜木材是指直接采伐获得、未进行任何切削加工的原木。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于去除杂质的方法是金属杂质采用磁选方式，其他杂质采用筛选和/或水洗方式。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤5)中废旧木材替代新鲜木材的质量比例为25～50％。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于初碎机主轴功率为100～150KW，转速为30～100r/min；转轴上呈螺旋形分布有数量可调的金属凸块作为木材破碎刀具，初碎机另设置底刀，金属凸块和底刀之间的间隙可调。
全文摘要
本发明公开了一种利用废旧木材制备纤维的方法。该方法将废旧木材送入初碎机，采用初碎机转动主轴上呈螺旋形分布的金属凸块，配合底刀，横向剪切废旧木材，形成条状单元；废旧木材被加工成条状单元的同时，附着的杂质脱落，回收杂质；废旧木材加工成的条状单元输送到削片机，纵向切削成木片；废旧木材加工成的木片进一步去除杂质；除杂后的由废旧木材加工成的木片送入木片料仓，与新鲜木材加工的木片混合后再送入热磨系统分离成纤维。该方法可有效去除废旧木材中的杂质并能有效保护了木材纤维形态，可用于中密度纤维板制造。采用该方法可将废旧木材作为纤维板工业化生产的原料，缓解人造板工业木材原料供应紧张的问题。
文档编号B27L11/08GK1915617SQ200610086188
公开日2007年2月21日 申请日期2006年9月8日 优先权日2006年9月8日
发明者陈建华, 张齐生, 胡政, 周定国, 张建松, 徐信武, 何文 申请人:大亚科技股份有限公司, 南京林业大学