密度板生產(chǎn)所用原料的基本組成是以植物纖維原料為主體，添加合成樹脂膠粘劑和其他功能性的化學藥劑，以及合成纖維、無機纖維材料等。廣意而言，凡具有一定纖維含量的植物均可作為密度板生產(chǎn)原料，其中以木材為主，非木材植物纖維也可廣而用之。合成樹脂膠粘劑主要以脲醛樹脂膠粘劑、酚醛樹脂膠粘劑為主，還可用其他合成樹脂膠粘劑；功能性化學藥劑系指防水劑、防腐防蟲劑、阻燃劑等；合成纖維以及其他無機類纖維、物質(zhì)材料與植物纖維原料復(fù)合制成具有特殊用途的密度板。可見密度板生產(chǎn)原料十分廣泛，資源也很為豐富。

密度板生產(chǎn)用的主要植物纖維原料系指木材或非木材植物纖維原料。木材纖維原料是目前密度板生產(chǎn)的主要原材料，主要為針葉材和闊葉材，其中包括它們的“三剩物’’，即采伐剩余物、造材剩余物和加工剩余物，以及灌木和藤類。還可以利用回收的木制品和工業(yè)用廢舊木材，以及制漿造紙工業(yè)的廢纖維原料等。

非木材植物纖維原料主要是竹類和農(nóng)作物秸稈及渣屑類纖維原料。隨著森林資源的減少和對密度板需求量的不斷增加，非木材植物纖維的利用越來越被人們重視，預(yù)計非木材植物纖維的利用在密度板產(chǎn)業(yè)中將占有重要的地位。總之，用作生產(chǎn)密度板的植物纖維原料種類很多，大體可分為木材纖維原料和非木材植物纖維原料。表2-1為密度板常用植物纖維原料的大致分類。

 

木材和非木材植物纖維原料的基本組分，主要包括多糖類的纖維素和半纖維素；屬于芳香族化合物的木質(zhì)素；以及可提取的少量浸提物成分，如樹脂、揮發(fā)性油類、脂肪、單寧、果膠和色素等。纖維素、半纖維素和木質(zhì)素屬于組成纖維細胞壁的物質(zhì)，而浸提物則屬于細胞的內(nèi)含物，多存在于細胞腔中。纖維材料的基本性質(zhì)是由組成細胞壁的物質(zhì)，即纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的性質(zhì)所決定。

纖維素

纖維素是不溶于水的簡單聚糖，由大量的D葡萄糖基彼此通過個與第四個碳原子用13甙鍵（配糖鍵）連接而成的直鏈巨分子化合物。簡單分子式為：（C6H1005）們其結(jié)構(gòu)單元的化學式為C6H1005，也就是說纖維素是由碳44.4%、氫5.17%、氧43.39%三種元素組成的碳水化合物，屬多糖類，咒代表聚合度。聚合度表示纖維素分子內(nèi)葡萄糖基的數(shù)目，在天然狀況下的木、棉、麻纖維素分子平均約含700～1000個葡萄糖基（n近于1000），所以纖維素為高分子化合物。纖維素分子鏈的化學結(jié)構(gòu)式如下：

聚合度對纖維素的機械強度有明顯的影響。聚合度在700以上時卜強度與聚合度的關(guān)系不大，但在200～700時，強度隨聚合度的增加而提高，聚合度在200以下時，纖維素幾乎喪失了強度，所以在密度板的生產(chǎn)中，應(yīng)盡量避免纖維素分子的過分降解而影響其產(chǎn)品的強度。纖維素的聚集狀態(tài)有兩種：在大分子較致密的地方，分子鏈平行排列，定向良好形成纖維素的結(jié)晶區(qū)。由于分子鏈與分子鏈之間的結(jié)合力隨著距離的縮小而增大，當致密度減少，大分子鏈子之間的結(jié)合程度亦減弱，故存在較大的間隙，排列也趨于不平行，成為纖維素的非結(jié)晶區(qū)（即無定形區(qū)）。結(jié)晶區(qū)與非結(jié)晶區(qū)之間無明顯的界限。纖維素分子長鏈方向具有連續(xù)結(jié)構(gòu)，一個大分子鏈，其中，一部分可能位于纖維素的結(jié)晶區(qū)，而另一部分可能位于非結(jié)晶區(qū)，并延伸進入另一結(jié)晶區(qū)。

纖維素巨分子鏈相互有秩序地排列，其原因在于纖維素分子鏈上的羥基之間，當相互距離在0.25～0.3nm(2.5～3A)以內(nèi)時，可以形成氫鍵。纖維素結(jié)晶結(jié)構(gòu)的單位是晶胞，比它大一級的單位是基本纖絲。晶胞形狀屬單斜晶素。纖維素本身為白色、無臭、無味、各向異性不溶于水的高分子物質(zhì)，其密度為1.50～1.56g/cm³，比熱為0.32～0.33。熱傳導(dǎo)沿纖維軸的方向比與軸成直角的方向大。纖維素在偏光下，顯示出各向異性的性質(zhì)。它是一種絕緣體，當含有水分時，其導(dǎo)電性隨含水率增加而增加。纖維素也是一種電介質(zhì)，其電介質(zhì)特性不僅與纖維素分子上的羥基的取向有關(guān)，而且與纖維素的結(jié)晶性（即非結(jié)晶含量的多少）有關(guān)。

纖維素具有吸濕現(xiàn)象。從分子的化學結(jié)構(gòu)可以知道纖維素分子具有羥基，羥基是較強的親水性基，能吸著空氣中的水分子，但水分子只能進入非結(jié)晶區(qū)。在結(jié)晶區(qū)，由于分子上的羥基形成了氫鍵，所以水分子不能進入。纖維素的吸濕能力決定于親水性羥基的多少、纖維素的結(jié)構(gòu)、非結(jié)晶區(qū)的多少以及非結(jié)晶區(qū)大分子鏈排列的疏密程度等。當纖維素分子上的羥基被其他所置換后，其吸水性發(fā)生變化。由于纖維素分子結(jié)構(gòu)具有羥基，故會導(dǎo)致密度板發(fā)生吸濕現(xiàn)象。

由纖維素的物理結(jié)構(gòu)可知，被吸附的水分子只能存在于非結(jié)晶區(qū)的線形纖維素分子鏈之間和結(jié)晶區(qū)的表面上。纖維素水分的增加或減少，必然會改變纖維素分子鏈之間的距離，從而導(dǎo)致膨脹或收縮。由于親水性的羥基存在于分子鏈之間，所以收縮或膨脹也只限于非結(jié)晶區(qū)的分子鏈之間與結(jié)晶區(qū)表面，而不會發(fā)生在纖維素分子的軸向。由此可見，密度板的長、寬、厚三個方向脹縮率的差異，也主要決定于纖維素排列的方向。用化學、物理或物理化學方法使纖維素高分子化合物的尺寸減小和聚合度減小的現(xiàn)象稱之為降解。纖維素降解的類型很多，與密度板生產(chǎn)工藝有關(guān)的主要為酸性水解和熱降解。酸性水解是指纖維素在酸的作用下，縮醛聯(lián)接（p一配糖鍵）的裂開。水解反應(yīng)發(fā)生后，纖維素的聚合度下降，還原能力增加，吸濕性增加，在堿液中的溶解增加，機械性能下降等；熱降解（簡稱熱解），是纖維素因受熱而產(chǎn)生的聚合度降低過程。纖維素熱降解的程度與溫度高低、作用時間長短以及介質(zhì)中的水分和氧氣量有密切關(guān)系。經(jīng)高溫加熱的纖維素，其機械強度明顯降低，變成很脆的物質(zhì)。在200℃以上，長時間加熱，可使纖維素的結(jié)構(gòu)全部破壞，分解出氣體和液體。空氣對熱解速度影響很大，如在高壓下，空氣與水蒸氣聯(lián)合作用時，能使纖維素迅速分解。但水蒸氣單獨作用，則沒有這么大的破壞力。因此在原料纖維化熱磨過程中的飽和水蒸氣不僅是熱載體，而且對纖維素又起保護作用。在隔絕空氣的情況下進行高溫加熱，可使纖維素的結(jié)構(gòu)徹底破壞，產(chǎn)生一氧化碳、甲醇、乙酸等氣體，以及焦油和木炭。

半纖維素

半纖維素是一種近似纖維素、屬多糖類的物質(zhì)，又稱木聚糖或稱非纖維素的碳水化合物。其主要成分為多縮戊糖(C₅H₈O₄)孢和多縮己糖(C₆H₁₀O₅)_n。半纖維素各種分子鏈上常常帶有側(cè)鏈，巨分子的聚合度近于200。不同材種的半纖維素的化學結(jié)構(gòu)也不同，每種材料中的半纖維素都包含著幾種不同的化學結(jié)構(gòu)的聚糖。與纖維素相比，半纖維素的化學穩(wěn)定性小，在酸的作用下易于水解，并易局部被堿液萃取。半纖維素是處于淀粉與纖維素之間的物質(zhì)，可以認為纖維素是木質(zhì)的骨架物質(zhì)，半纖維素是基本物質(zhì)，而木質(zhì)素則是結(jié)殼物質(zhì)。半纖維素結(jié)構(gòu)與纖維素相比，有以下特點：，半纖維素的主鏈是由兩種或三種不同糖基所組成的非均一結(jié)構(gòu)，而纖維素鏈全部由葡萄糖構(gòu)成；第二，半纖維素的聚合度大大低于纖維素；第三，半纖維素分子鏈具有一個或多個側(cè)鏈，而纖維素僅有直鏈。半纖維素的溶解度，各種半纖維素在水與堿的溶解度與其結(jié)構(gòu)的分枝度（分枝上的糖基數(shù)與主鏈聚合之比）有關(guān)，其相差甚大，對于同一聚糖，分枝度較高時溶解度較大。半纖維素的水溶性對纖維得率及污水處理均不利。

由于半纖維素的結(jié)構(gòu)特點，其吸濕、潤脹能力比纖維素強得多。這對提高纖維的塑性和增強密度板產(chǎn)品強度非常有利。但半纖維素含量過多要導(dǎo)致產(chǎn)品吸水率的升高。半纖維素的降解，在半纖維素分子的鏈中含有各種糖基和聯(lián)接方式，其中有的可以被酸破壞，有的可以被堿破壞。因此，半纖維素的抗酸堿能力要比纖維素弱得多。在密度板生產(chǎn)中，凡有水熱作用的工序都要出現(xiàn)半纖維素的酸性水解降解過程。

木質(zhì)素

木質(zhì)素為纖維素的伴生物，在木質(zhì)纖維中與半纖維素共同組成結(jié)殼物質(zhì)，存在于胞間層與細胞壁上微纖維之間。木質(zhì)素的一部分與半纖維素之間存在化學聯(lián)接。木質(zhì)素是一群物質(zhì)的總稱，各種材種的化學結(jié)構(gòu)均有不同之處，就是同一種植物中各類細胞中的木質(zhì)素結(jié)構(gòu)也有差異。至今，還沒有一個方法能把木質(zhì)素從植物的組織中完整地、沒有任何變化地分離出來。因此，木質(zhì)素結(jié)構(gòu)的分析和性質(zhì)研究異常困難。一般認為，木質(zhì)素是具有芳香族特性的非結(jié)晶的、具有三度空間結(jié)構(gòu)的高聚物。其基本結(jié)構(gòu)是苯基丙烷單元彼此以醚鍵（-C-O—c一）和碳一碳鍵（一C-C一）聯(lián)結(jié)起來。木質(zhì)素有如下三種結(jié)構(gòu)單元；愈瘡木基丙烷、紫丁香基丙烷和對羥基苯丙烷。

木質(zhì)素的性質(zhì)：在植物中未經(jīng)分離的木質(zhì)素為白色或淺黃色，各種方法從植物中分離出來的木質(zhì)素都有較淡或較深的顏色，顏色的改變，說明木質(zhì)素在被分離過程中的變化。木質(zhì)素是無定型高分子物質(zhì)，無固定熔點。分離木質(zhì)素因種類不同，其軟化和熔點溫度也不一樣’熔點溫度較低為140～150℃，較高為170----180℃。水分對木質(zhì)素的軟化有明顯影響，有水存在時，在100℃就開始軟化，到170℃左右就熔化，禾本科植物木質(zhì)素的熔點溫度比木材的木質(zhì)素要低。木質(zhì)素的熱塑性是纖維分離后重新結(jié)合的前提之一。木質(zhì)素的溶解度：原木木質(zhì)素一般不溶于水，但有些植物木質(zhì)素中有很小部分能溶解于水，不同形式的分離木質(zhì)素在水中的溶解度各不相同，如堿木質(zhì)素可溶于水，而酸木質(zhì)素在水中卻不能溶解。

木質(zhì)素能水解和縮合，其反應(yīng)能力很強，可以起各種化學反應(yīng)，如硝化、鹵化、氫化、氧化、酯化、甲基化等，還可與醇、酚、鹽酸、亞硫酸及其鹽類、氫氧化鈉、硫化鈉等起作用。這些反應(yīng)無疑對密度板工業(yè)和制漿造紙業(yè)均很重要。純冷水對木質(zhì)素無水解作用，當溫度升高后，從木質(zhì)素或半纖維素可分解出少量有機酸（甲酸和乙酸），使介質(zhì)的pH值降低，從而會導(dǎo)致木質(zhì)纖維的各組分溫和的酸性水解過程。特別是在水熱作用過程中，各組分隨溫度提高和時間的延長而水解降解越嚴重，溶解部分所占比例也越大。纖維中的木質(zhì)素在分離過程中，因受水熱作用而降解與活化，但在熱壓時，被活化降解的木質(zhì)素又能重新縮合。雖然不能認為木質(zhì)素的重新縮合是熱壓時纖維相互結(jié)合的主要因素’但在水熱處理木質(zhì)素材料時，確實有降解和縮合兩種方向相反的反應(yīng)同時進行。到140～160℃時，木質(zhì)素縮合反應(yīng)加速，這就是水蒸煮的高溫階段木質(zhì)素溶解速度緩慢的原因之一。水對木質(zhì)素的縮合反應(yīng)速度有很大影響，當水存在時，高溫下降解的碳水化合物能溶于水，使被活化的降解木質(zhì)素暴露在外，并使之相互接觸而縮合。在無水狀態(tài)，覆蓋在木質(zhì)素表面的降解碳水化合物起隔離作用，有礙于縮合反應(yīng)進行，故木質(zhì)素降解速度比有水時為大，可見水在高溫時對木質(zhì)素起到保護作用。

水蒸煮時，在高溫下碳水化合物（特別是聚戊糖）降解產(chǎn)品可以相互聚合或縮合。此外’木質(zhì)素降解產(chǎn)物與碳水化合物降解產(chǎn)物也可能相互聚合或縮合。這些反應(yīng)產(chǎn)品呈腐殖狀態(tài)，與木質(zhì)素相似，不溶于濃硫酸。當用硫酸法測定木質(zhì)素時，這類縮聚物必然導(dǎo)致木質(zhì)素含量升高。故這種類腐殖質(zhì)的物質(zhì)被稱為假木質(zhì)素或類木質(zhì)素。例如，經(jīng)過有機溶劑浸提的松木木片，用170℃水蒸煮4h，溶解木質(zhì)素和木片中殘留木質(zhì)素的總和比蒸煮前木片中木質(zhì)素含量高15.4%0因此，在研究密度板生產(chǎn)過程中，木質(zhì)素含量的變化時，對假木質(zhì)素的影響應(yīng)予以注意。

其他成分

木質(zhì)材料中的少量成分不屬于細胞的組成成分，一般存在于細胞腔內(nèi)。其中的大部分（少量果膠等除外）可用中性有機溶劑（如苯一醇混合液）和水浸出。溶劑浸出物主要有樹脂、脂肪、蠟等。這種物質(zhì)有利于提高密度板產(chǎn)品的耐水性。在水浸出物中，主要有單寧、淀粉和各種單糖（主要為葡萄糖），某些成分對密度板生產(chǎn)工藝有一定影響，如單寧與鐵等金屬鹽類呈特殊顏色的沉淀，有損密度板板面色澤，單寧主要存在于樹皮內(nèi)，除少數(shù)材種外，木質(zhì)部的單寧含量多在1%以下，影響不大。在濕法生產(chǎn)中，使用水浸提物含量很高的原料（如非木本植物）會導(dǎo)致嚴重的水污染，給水處理帶來困難。在干法生產(chǎn)中，如松脂含量很高的原料（如馬尾松）又會給密度板的表面砂光帶來麻煩。另外，農(nóng)作物秸稈類纖維原料的化學組分中的灰分和二氧化硅(SiO₂)含量比木材原料要高得多，見表2-20這些物質(zhì)對刀具和砂帶的磨損以及對膠粘劑的膠合性能均會帶來不利影響。