削片經(jīng)軟化處理后即可進行纖維分離。軟化了的削片在磨室體內(nèi)在磨盤的磨齒摩擦、擠壓、揉搓等力作用下分離成單體或纖維束，此時不僅擴大了纖維的比表面積，也有部分纖維被橫向切斷。纖維分離的質(zhì)量，不僅對密度板產(chǎn)品質(zhì)量有直接影響，而且對整個生產(chǎn)工藝過程中的纖維干燥、施膠施蠟、鋪裝成型、熱壓和后期處理等工序的工藝和設備有影響。
熱磨法技術(shù)發(fā)展至今已有60余年歷史，技術(shù)不斷發(fā)展和更新，基本淘汰了以往磨木機、荷蘭式打漿機和爆破法等纖維分離方法。熱磨法的基本原理是利用高溫飽和蒸汽（60～180℃），將削片中的木質(zhì)素加熱軟化，減弱纖維之間的結(jié)合力，然后在機械力作用下使其受到強烈的摩擦而分離成為單體纖維或纖維柬。
由于木材或其他植物纖維細胞壁的次生壁和胞間層，均含有大量的木質(zhì)素，纖維之間即靠木質(zhì)素的胞間層相鄰接而結(jié)合在一起，當木質(zhì)素被加熱到1 00℃以上時開始軟化，當溫度達到160～180℃時，木質(zhì)素則幾乎完全喪失了結(jié)合能力，此時用較小的機械力即可使纖維分離。據(jù)測試，當在160～180℃溫度預熱處理削片后分離每噸纖維所消耗的動力，僅相當于在100℃溫度預熱削片時分離纖維需用動力的20%～25%。
原料進行預熱和熱磨，不僅是木質(zhì)素的軟化和分離纖維的過程，同時也是半纖維素的水解過程。由于原料種類及生長季節(jié)不同，其半纖維素及其溶液抽出物各有差異。研究證明，當熱磨法采用11個大氣飽和蒸汽壓（約在183℃）將木質(zhì)原料經(jīng)過Imin預熱和研磨，大約會有5%左右的物質(zhì)被溶解而流失；當溫度再繼續(xù)提高，每提高8℃就會有成倍的可溶物質(zhì)被溶出． 當預熱溫度達到223℃時．即可溶解原料中的全部半纖維素，這就會嚴重影響磨漿纖維的得率，影響密度板產(chǎn)品的質(zhì)量。由此可見，原料預熱處理采用的飽和蒸汽壓力控制在0.8MPa左右較為適宜。在熱磨過程中，原料除受熱外還受到機械力的擠壓、摩擦和一定程度的切割；在機械力的作用下又會促成纖維素和水分的結(jié)合，使其纖維發(fā)生膨脹和軟化，纖維的膨脹過程 則又減弱了纖維之間的聯(lián)接而有利于纖維的分離；由于纖維膨脹和軟化又會提高纖維的柔性．則又不易被橫向切斷而相應減少細短纖維量，從而有助于提高密度板產(chǎn)品的力學強度及其纖維的損失量。并由此可以看出，在熱磨過程中原料含水率的多少，也是影響熱磨纖維質(zhì)量優(yōu) 劣的又一不可忽視的因素。
熱磨法分離纖維的特點，是纖維結(jié)構(gòu)基本完整，細胞壁損傷很少，甚至闊葉材及禾木科植物的纖維導管也很少破壞，纖維的彈性、拉伸強度與天然植物纖維相近。纖維較長，細小纖維相應也少，纖維多呈游離狀，濾水、透氣性能好。熱磨時由于原料是在高溫條件下處理 和分離成纖維，纖維的顏色略微加深，并或多或少有些沒有被分離成單體纖維而呈纖維束狀 存在。熱磨法磨漿纖維的得率一般在92%-96%，高者可達9 8%。
影響分離纖維質(zhì)量的因素較多，尤其是熱磨法分離纖維過程是融合機械、物理和化學等復雜的工藝過程。為此，適當?shù)倪x擇好生產(chǎn)工藝相關的參數(shù)和技術(shù)條件，是確保生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)纖維的先決條件。
(1)對原料削片及質(zhì)量要求
原料較好選用單一材種，多種材種混合時一定要注意合理的搭配，盡量注意原料密度和纖維形態(tài)相近的材料的混合。要求削片規(guī)格大小均一，應除去 沙石或金屬等雜物。原料相對含水率應控制在30%～50%，低于30%含水率的削片應進行加濕處理。含水率過低不利于削片軟化，纖維不易分離，磨不出理想的纖維，而且會引起熱磨 時過負荷的現(xiàn)象。削片經(jīng)水洗，不僅可清除削片中夾雜的泥沙和金屬等雜物，并可使削片的相對含水率穩(wěn)定在30%～50%，對提高纖維質(zhì)量非常有利。
(2)要求進料均勻進料均勻不可忽多忽少。
在滿足熱磨工藝要求的前提下，單位時間內(nèi)應連續(xù)供應定量的削片。進料過多會出現(xiàn)堵塞或分離的纖維太粗大。進料量太少，不但影響熱磨機生產(chǎn)效率，對保持均一的纖維質(zhì)量也不利，并且會造成熱磨機進料螺旋出現(xiàn)反噴的現(xiàn)象。
(3)削片的預熱處理
削片纖維分離前的預熱處理非常重要，預熱飽和蒸汽壓力控制在0. 8MPa左右為宜，飽和蒸汽壓力的大小和預熱時間長短與所分離纖維得率、纖維形態(tài)、纖維的pH值，以及熱磨機的能量消耗和密度板產(chǎn)品質(zhì)量均有密切關系。
削片進行預熱處理時，當蒸汽壓力過低，不僅影響熱磨機的生產(chǎn)效率和增加動力消耗，并且由于分離纖維質(zhì)量不佳而影響密度板產(chǎn)品質(zhì)量。但是，如果蒸汽壓力過高，很過2MPa時， 則會大大降低纖維的得率，并由于溫度過高和預熱時間過長，而導致半纖維素大量分解為可溶物和有機酸，對機械設備也不利。熱磨軟闊葉材或農(nóng)業(yè)秸稈剩余物類原料，熱磨預熱的飽和蒸汽壓力可降到0.5～0.7MPa，實驗證明這種預處理蒸汽壓力可獲得較理想纖維分離效果，也利于提高纖維的得率?？傊{時削片的預熱蒸煮工藝，應根據(jù)原料種類、設備的條件、動力消耗、纖維得率以及產(chǎn)品品種等因素綜合考慮，制定出合理的削片磨漿預熱處理工藝。
(4)熱磨機的研磨壓力
熱磨機在研磨過程中，磨盤研磨壓力與原料削片的材種、含水率及蒸汽壓力等有直接關系。所以研磨過程中控制研磨的壓力，必須根據(jù)上述條件的變化隨機調(diào)整。熱磨機磨盤壓力調(diào)整是由液壓系統(tǒng)來完成。磨盤研磨壓力過高，不僅增加耗電量，還影響熱磨機的產(chǎn)量，但可以提高分離纖維的濾水度。在一般情況下，研磨壓力根據(jù)纖維濾水度或篩分值來調(diào)整，大致保持在0.6～1. 2MPa。研磨壓力與液壓壓力成比例關系，通常在生產(chǎn)過程中，研磨壓力是以液壓壓力或以主電機消耗電流大小表示，熱磨機生產(chǎn)過程中液壓壓力的調(diào)節(jié)范圍。
在熱磨過程中，一般情況是研磨的液壓壓力要高于熱磨機的蒸汽壓力的3%～5%，這樣不僅可分離出較理想的纖維，同時可使硬雜異物（石塊及金屬類）進入磨盤間隙時，磨盤很容易分開減少對磨片的損傷。
(5)對磨盤研磨間隙與磨片的要求
熱磨機在分離纖維過程中，磨盤的研磨間隙、磨盤直徑大小及轉(zhuǎn)數(shù)，以及磨片齒型和材質(zhì)等對分離纖維的質(zhì)量有很大影響。如中密度密度板表面質(zhì)量與纖維粗細和形態(tài)有關，而纖維分離的程度則又和磨盤間隙有密切關系。
在一定的制漿工藝范圍內(nèi)，磨盤間隙越小纖維的濾水度越高，所壓制的密度板強度也高， 但動力消耗也相應增高。如果磨盤間隙過大，所得結(jié)果則與上述情況相反。在生產(chǎn)過程中，往往用調(diào)整磨盤間隙的方法來控制熱磨纖維的質(zhì)量。因此，合理地選擇和控制磨盤間隙，力求 達到密度板的強度、纖維濾水性能以及磨漿時動力消耗三者兼顧是很重要的。
在保證磨盤壓力均勻狀態(tài)下，改變磨盤間隙對纖維形態(tài)變化較大，但其斜率則基本一樣。
齒型的鋒銳程度以及磨片材料等，也是保證纖維分離產(chǎn)量和質(zhì)量的重要因素。因此，要求磨片的齒型選擇應根據(jù)原料的材種而異，磨片材料應選擇耐磨、耐腐蝕的合 金鋼材料，如9cr18、9Cr18Mo、4Cr18Ni等，磨齒硬度不低于HRC45，齒深度不得小于齒寬的1/3，并且要求磨盤盤片平整，同一組磨片間厚度公差不應大于0.02mm，磨片安裝好整塊磨盤的表面不平度公差不應大于0.05mm。磨片的使用壽命除上述影響因素外，也和被分離原 料材種、含水率、削片清洗程度等有關。一般來說，新磨片要比舊磨片的生產(chǎn)能力高出30%～ 50%，而且消耗動力相對減少20%～50%?？梢娪免g了的磨片一定要及時更換。另外，用調(diào)整磨盤間隙、磨盤研磨壓力等措施來保證熱磨纖維的質(zhì)量。目前我國生產(chǎn)的磨片一般的 使用壽命為1 000h左右，而國外較為理想的磨片一般使用壽命在2000 ---3000h，有的已很過4000h。
磨片的齒形，是根據(jù)削片的材種和削片的軟化方法以及對產(chǎn)品的質(zhì)量要求來選擇。直形齒可改變磨盤旋轉(zhuǎn)方向而兩面使用，即可延長磨齒的磨損時間。但 缺點是齒溝易于被纖維堵塞，產(chǎn)量也低于斜形齒。另外，直形、和斜形齒適于一般軟化的木片的纖維分離。直形齒適于非木材類削片的纖維分離，如蔗渣類等原料的磨漿。
(1)樹種與纖維分離對產(chǎn)品質(zhì)量的影響熱磨時，一般密度在0.4～0.6g/cm3的針葉材 或軟闊葉材樹種，易于纖維分離。尤其是材質(zhì)松軟的樹種，如軟闊葉材的楊樹、桉樹、泡桐等木材均比較容易分離纖維。但這種材種壓制的密度板的力學性能往往較差。使用膠合板廠下腳料單板或木芯為原料時，雖然也易于纖維的分離，但由于所制得纖維的長寬比很小僅在13-30，用這種纖維壓制的硬質(zhì)密度板其靜曲強度僅在15MPa左右。在當今密度板生產(chǎn)所用原料的種類繁多而混雜，強調(diào)原料的綜合利用、有效利用，科學合理地搭配使用更有現(xiàn)實意義。實踐證明，原料的合理搭配使用不僅保證熱磨時進料均勻，也可防止進料螺旋打滑和反噴，并可穩(wěn)定熱磨機的生產(chǎn)效率和纖維質(zhì)量。如松木與樺木混合使用，較終密度板的靜曲強度都在35～40MPa，甚至可高達50MPa。
樺木的纖維細小，壓制的密度板強度雖然較高，但吸水性較高。當樺木與紅松、云杉、落葉松等針葉材搭配使用時，如果用25%的樺木纖維，不僅有助于提高產(chǎn)品的強度，并可改善產(chǎn)品的防水性能；當樺木纖維用量很過50%時，雖然會使產(chǎn)品強度進一步提高，但產(chǎn)品吸水 性能則隨之增大。
落葉松材質(zhì)較脆，很容易分離纖維，而且熱磨時能耗低，但單一落葉松為原料壓制的硬 質(zhì)密度板的產(chǎn)品密度不容易達到1.0g／cm3以上。可見原料科學合理的搭配使用，不僅對擴大密度板生產(chǎn)原料來源和有效利用資源有現(xiàn)實意義，而更重要的是對改善提高熱磨機分離的纖維質(zhì)量及其對密度板產(chǎn)品質(zhì)量均有很大影響，樹種搭配對密度板質(zhì)量的影響。
(2)樹皮對熱磨纖維和產(chǎn)品質(zhì)量的影響
密度板生產(chǎn)所用木質(zhì)原料中不可避免地會混入樹皮，尤其是以枝椏材、小徑級薪炭材為主的原料中，樹皮含量會更高，以灌木、竹類及秸稈類為原料。其含皮量更高。樹皮占樹木的6%-20%，平均在10%左右，小徑木和枝椏樹的樹皮含量在15%-30%。實踐證明，密度板原料中允許有一定量的樹皮。但樹皮含量的多少對熱磨時纖維得率以及對密度板產(chǎn)品質(zhì)量是有影響的，密度板的力學強度隨樹皮含量增加而降低。隨著樹皮含量的增加，纖維濾水度也隨之增加，從而影響板坯的濾水性能和透氣性 能。但樹皮含量高熱磨的動力消耗和纖維得率均減少。
由于樹皮主要是韌皮纖維雜細胞，其結(jié)構(gòu)質(zhì)輕而軟，而且韌性很大。熱磨時很難磨細，基本呈小塊狀混雜在纖維中（如樺木、櫟木類樹種尤為明顯）。其后果，一是密度板面會留下許 多黑色小斑點，二是板面會出現(xiàn)許多凸凹麻點。均嚴重影響密度板的表面質(zhì)量。由此可見，原料的去皮無疑對改善密度板外觀和內(nèi)在質(zhì)量以及熱磨等均有意義。但原料中的樹皮，尤其是枝椏、小徑木、灌木、莖條類原料中的皮很難剔除。目前只能采用篩選、水洗和風洗的方法將削片中的夾雜物和部分樹皮清除，徹底剔除在技術(shù)上尚存在難度。
(3)削片含水率對熱磨纖維質(zhì)量的影響
熱磨時削片含水率在飽和點以下時（28%左 右），會嚴重影響熱磨纖維的質(zhì)量。特別是木材加工廠經(jīng)干燥的木材下腳料，以及干旱季節(jié)原 材料的含水率普遍在15%以下，甚至削片表面部分接近絕干狀態(tài)，因而水及水蒸氣在短時間 內(nèi)不易滲透到纖維細胞中去。削片在研磨時幾乎處在干磨狀態(tài)，所分離出的纖維粗硬而細碎， 此種纖維無疑會直接影響密度板產(chǎn)品的物理力學性能。原料削片經(jīng)浸泡 和預熱處理提高含水率后，熱磨所分離纖維的長寬比增加，細小纖維顯著減少，纖維也比較 柔軟，壓制的密度板的靜曲強度可提高15%-40%。從結(jié)果還可看出，削片含水率控制 在40%-50%是穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量的有效措施之一，而且熱磨時熱磨機的電負荷明顯下降。如松木削片含水率在49. 4%時研磨和含水率為18.2%時研磨，磨漿電流負荷前者要比后者少20%-30%。
(4)預熱的溫度、時間與纖維分離的關系
削片預熱處理，其目的是提高纖維的塑性，減少磨漿時的動力消耗和縮短研磨的時間以及提高分離纖維的質(zhì)量。削片經(jīng)預熱處理后，再研 磨具有以下優(yōu)點：一是熱處理有利于植物纖維胞間層木質(zhì)素的熱塑性，使木質(zhì)素受熱軟化。既可減少熱磨時動力消耗，又可減少纖維損傷，使纖維柔軟而完整。二是熱磨法分離纖維大都 采用短時間的高溫預熱處理’熱磨機的預熱裝置和磨室連為一體。這不僅隔絕了與空氣中氧 的接觸，防止在高溫狀態(tài)下氧對纖維素的損傷，而且高溫短時間的處理對纖維形態(tài)及化學組 分均不會造成大的破壞，反而提高了木質(zhì)素的活化程度。
削片的預熱處理大致采用3種方法，即常溫常壓水浸處理，高溫高壓下蒸汽或熱水處理 和加溫與化學藥劑同時進行的預處理方法。常溫常壓水熱處理和加溫化學藥劑處理兩種方法， 在密度板生產(chǎn)中很少采用，只有對纖維有特殊要求時才采用高溫加化學藥劑的處理方法。采用高溫高壓蒸汽或熱水處理削片是當今密度板生產(chǎn)采用的主要方法，通常又稱加壓蒸煮處理， 蒸煮壓力和溫度及預熱時間的長短，直接影響磨漿纖維質(zhì)量，纖維的得率和纖維分離的動力 消耗。所以選擇正確的預熱工藝參數(shù)十分重要。
①蒸煮溫度與原料削片塑化和纖維強度的關系：蒸煮溫度越高削片塑性越好，見表：一- 當蒸煮溫度由135℃升至175℃時，削片的塑性幾乎提高50%。
由實驗結(jié)果可以看出，當蒸煮溫度由1 45℃增加到165℃時，密度板的靜曲強度從19.30MPa 提高到27. 60MPa，但溫度繼續(xù)上升到175℃時，則強度下降到25.20MPa。這種現(xiàn)象表明，在 一定范圍內(nèi)隨著蒸煮溫度的提高，纖維間的結(jié)合力削弱，解纖時纖維所受的機械損傷會較小、 纖維形態(tài)也較好而有利于纖維之間交結(jié)性，故密度板的強度也相應提高。但是，當蒸煮溫度過高時，纖維本身將受到嚴重破壞，機械強度急劇下降，故密度板產(chǎn)品強度也隨之下降。
②蒸煮溫度與纖維分離的動力消耗關系：蒸煮溫度對纖維分離時的動力消耗影響很大，參當蒸煮溫度接近100℃時，磨漿動力消耗就有所下降，很過100℃時，隨溫度升高，則動力消耗開始明顯下降，當溫度達到160～180℃時，即木質(zhì)素的熱可塑溫度160～165℃時， 咆間層被軟化，磨漿動力消耗將會急劇下降。此時的削片很容易被分離成纖維，這就是熱磨 法分離木材原料時通常選用蒸煮溫度為165℃以上時，可以降低磨漿動力消耗的原因所在。當分離非木材削片時，如竹材、小灌木或秸稈類原料則要因材而異，竹材由于結(jié)構(gòu)特點蒸煮溫 度可適當提高，而秸稈類原料則可適當?shù)慕档驼糁鬁囟取?/p>
觀察維分離時飽和蒸汽壓力對電能消耗及纖維損失的影響關系，由曲線可以看出，當蒸汽壓力為0.6MPa時，可通過增加電能消耗的方法達到節(jié)約原料的消耗。
③蒸煮溫度、時間與纖維得率的關系：在熱磨過程中常用提高蒸煮溫度和延長蒸煮時間來改善漿料的纖維質(zhì)量、減少動力消耗和提高熱磨機生產(chǎn)效率，但相應的纖維損失率較高。當木材削片在180 0C左右溫度預熱蒸煮3min時，削片成分的損失約在8.0%。當蒸煮溫度為220℃時，預熱3min纖維重量損失將高達30%以上。試驗結(jié)果也同時表明，在預水 解條件下，溫度每升高80℃，水解反應速率就增加一倍。另外，通過結(jié)果可以看出，材種不同其蒸煮效果不一，在同樣蒸煮條件下纖維得率是隨蒸煮溫度和時間而變化，闊葉材的水解反應比針葉材敏感，故纖維得率也比針葉材低。
削片經(jīng)蒸煮后，由于其成分和性 質(zhì)會發(fā)生一系列變化。其中有性 的如顏色變化，也有可逆性的如削片 的軟化。削片經(jīng)蒸煮而軟化，但冷卻后 又很快變硬。因此，削片經(jīng)蒸煮處理后 應盡快進行纖維分離。削片預熱的蒸煮時間也不要長于木質(zhì)素的軟化所需的時間，熱磨時削片的預熱溫度一般 應選擇在165--180℃，蒸煮的時間應 在5-lOmin為宜。
削片在蒸煮過程中的重量損失， 主要包括原料中可溶單糖和蒸煮過程 中的半纖維素、纖維素水解生成的可溶性碳水化合物。其中可溶性單糖僅 占原料中的1%-3%，在蒸煮過程中 是必然溶解的。但其他可溶性碳水化 合物則是一種不必要的損失，改變蒸煮條件可以控制這部分損失。一般預熱溫度采用100℃左右時，所損失部分主要是熱水可溶性單糖類，如果在提高溫度和延長預熱時間，則削片中的化學組成會隨溫度升高和處理時間加長而加速分解。這不僅降低了纖維得率而且增加密度板 生產(chǎn)原料成本，過多的水溶物通過熱磨排出又會造成水質(zhì)的污染?？傊?，在選擇熱磨工藝條 件時，必須根據(jù)生產(chǎn)條件，對原料材種、纖維質(zhì)量、纖維得率、動力消耗、密度板質(zhì)量和環(huán)保等因素加以綜合考慮。
（5）熱磨法分離纖維的形態(tài)特征熱磨法分離纖維適于木材和非木材植物纖維原料。一 般工業(yè)用木材原料中，針葉材的組織結(jié)構(gòu)比較簡單，其中9 5%以上為管胞。而闊葉材的纖維管胞和韌性木纖維共占43%～70%，這也是闊葉材纖維可利用的有效成分，其余則是導管和 薄壁細胞組織。從木材橫切面觀察，其纖維結(jié)構(gòu)主要部分又可看到3個不同的區(qū)域，即胞間層M、初生壁P和次生壁s，在次生 壁s中，又可分為三個折射率不同層次，即Sl、 S2和s3每個層次又是由許多螺旋絲所組成，L為細胞腔。
熱磨法是利用木材中胞間層含有占 整個纖維細胞75%的木質(zhì)素這個特點，原料的削片先經(jīng)預熱使其木質(zhì)素軟化，再進行研磨分離。所以熱磨法制得的纖維不僅較完整，而且得率也較高，如圖3-12中 (1)為針葉材熱磨纖維、(2)為闊葉材熱 磨纖維、(3)為草類植物熱磨纖維。
經(jīng)驗證明，利用非木材植物纖維作為密度板制造的原料中，農(nóng)業(yè)秸稈類或草類進行熱磨時可以采用較低的溫度和蒸汽壓力預熱處理，可以制得比較元 整的纖維。另外，雖然削片經(jīng)過預熱處理，所制得纖維大都完整，但也有部分纖維因受研磨而被壓潰，觀察被壓潰的纖維，從比較完整 的部位可看出初生壁的破裂部分，已露出次生壁中交叉狀的螺旋纖維絲，其排列角度約成25度。
