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纖維版(Fiberboard)

纖維板(Fiberboard)與粒片板(Particleboard)之不同,主要在於木材或其他木質纖維材料(Lignocellulosic material)的利用型態係以纖維形式而不是粒片形式,且膠合劑的使用亦非是必須的。而纖維板中纖維間的維繫,主要可透過氫鍵的發展、木質素的塑性流動、纖維毛氈化交織(Interweaving)或添加合成樹脂使其結合;而上述這些因素的相對重要性,則取決於纖維板的類型以及製造過程。此外,纖維板依其產品密度和生產方式(是否施加熱壓)的不同,主要可分為

1. 輕質纖維板(Insulation fiberboard,IB),係指以木材等植物纖維為主要原料,經濕式製法(Wet-process)或乾式製法(Dry-process)製成密度未滿0.35 g/cm3之板材。;

2. 中密度纖維板(Medium density fiberboard,MDF),係指以木材等植物纖維為主要原料,經乾式製法製成密度0.35 g/cm3以上,未滿0.80 g/cm3之板材;結構用MDF之密度則為0.70 g/cm3以上,未滿0.85 g/cm3以及

3. 硬質纖維板(Hard fiberboard或Hardboard,HB),以木材等植物纖維為主要原料,經濕式製法或乾式製法製成密度0.80 g/cm3以上之板材等三大類。

整體而言,纖維板之製造主要需經纖維乾燥(乾式製法者)、混膠摻和(Blending)、成型(Forming)、板坯乾燥(濕式製法者)、熱壓(MDF及HB者)等步驟。

混膠摻合

混膠摻合階段對於濕式製法者,大都無添加膠合劑;惟一些濕式及乾式製法之硬質纖維板,則會添加少量(1‒3%)膠合劑。相對的,乾式製法者之膠合劑使用量可達纖維乾重之8%,其使用量的多寡則視板材密度及所需的產品特性而定。而常用之膠合劑種類,則為酚甲醛(Phenol-formaldehyde,PF)、尿素甲醛(Urea-formaldehyde,UF)以及三聚氰胺尿素甲醛(Melamine-urea-formaldehyde,MUF)樹脂,後者(MUF)主要使用在部分的MDF製品。此外,以濕式製法製備纖維板者,一般在盤磨機(Attrition mill)之解纖(Defibering)過程中,即會導入特殊配方的液態酚樹脂,故解纖和混膠摻合係同時進行。

成型

板坯之成型一般又稱為製氈(Felting),主要可分為濕式成型(Wet forming)和乾式成型(Dry forming)兩種,其目標均是使材料具有均勻的密度與厚度分布。其中,在濕式法成型中,纖維在金屬篩網(Wire screen)上以約1‒2%的低濃度水懸浮液運輸。在現代工廠中的應用方法類似於造紙,即板坯在振蕩的無端(Endless)金屬篩網上成型,惟篩網移動速度較造紙為慢,之後再經輥筒或壓板的擠壓以移除過量的水。相對的,在乾式成型中,纖維係透過空氣輸送。相較於濕式成型,乾式成型是一種較新的方法,且因製程中不需用水,故對環境較為友善。此外,新式的乾式成型,其纖維係經定向排列(纖維沿生產流程方向平行排列),故所得之纖維板物理和機械性質與實木較為接近。

板坯乾燥

板坯乾燥僅限於濕式成型者,乾燥溫度範圍主要介於120至190oC之間。而常見之乾燥機型式主要有:隧道式(Tunnel)、滾筒式(Drum)以及平板式(Platen)三種。

熱壓

輕質纖維板在製備過程中係不經熱壓階段。以濕式成型者為例,板坯成型後透過冷輥筒施壓,使板坯達到所需厚度後再乾燥即可。相對的,對於中密度纖維板及硬質纖維板而言,無論是採濕式或乾式製法者,均是透過熱壓方式以完成板材製備。其中,濕式或乾式製法之決定,主要是取決於成型階段板坯之含水率。一般而言,濕式製法是指成型階段板坯的濕基含水率超過20%之製造方法,其結合力主要來自纖維毛氈化、纖維原來所具有之接合特性或添加之樹脂;而乾式製法是指成型階段板坯的濕基含水率在20%以下之製造方法,其結合力主要來自所塗佈之膠合劑或樹脂。此外,在硬質纖維板中,濕式製法之最大熱壓壓力為5 MPa,溫度為180‒210;相對的,乾式製法之熱壓壓力及溫度則分別為6‒8 MPa以及170‒220 ℃。

輕質纖維板由於密度非常低,除少部分可放置在框架構件之間作為絕緣和緩衝材料之外,主要可作為牆壁組件(Wall assemblies)、被覆板(Sheathing)、屋頂隔熱材料和天花板(Ceiling tiles)等用途。而中密度纖維板因具有緊密的邊緣和幾乎均勻的紋理,可以像實木一樣加工,甚至適合雕刻。此外,中密度纖維板具有光滑的表面,可以直接塗裝、印刷或貼皮,主要可作為家具、門窗框架、隔板、門板以及外壁板(Siding)等。至於硬質纖維板之用途,則主要可作為房屋外壁板、地板襯墊(Floor underlayment)、混凝土模板、預鑄式壁板、家具以及廚房櫥櫃等。纖維板之性質主要受板材密度、膠合劑含量與製程方式所影響,其重要性質則包括:吸水厚度膨脹率、機械性質、熱傳導係數以及甲醛釋出量等。相關品質要求可參閱依CNS 9911、CNS 9909以及CNS 9907標準。

 

文章提供:楊德新教授、吳志鴻教授

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