Автор: Тришин С.П.
Теги: деревообрабатывающая промышленность промышленность лесная промышленность
ISBN: 5-8135-0299-8
Год: 2007
Текст
С.П. Тришин
ТЕХНОЛОГИЯ ДРЕВЕСНЫХ ПЛИТ
УДК 674.8-41
Т69
Рецензенты: заведующий лабораторией плитных материалов
ЗАО «ВНИИДРЕВ» Е. А. Бажанов;
кафедра экономики и организации обрабатывающих
отраслей промышленности МГУЛ
Работа подготовлена на кафедре
технологии древесных плит и пластиков
Тришин, С. П.
Т69 Технология древесных плит : учеб, пособие. - 3-е изд. - М. :
ГОУ ВПО МГУЛ, 2007. - 188 с.: ил. 87
ISBN 5-8135-0299-8
В учебном пособии рассмотрена технология производства древесных плитных
материалов. Приведены основные свойства и области их применения. Описаны совре-
менные технологические процессы и основное технологическое оборудование для про-
изводства древесных плит.
Для студентов вузов экономических специальностей, изучающих технологиче-
ские дисциплины.
УДК 674.8-41
ISBN 5-8135-0299-8
© С. П. Тришин, 2001
© ГОУ ВПО МГУ Л; 2007
3
Введение
Производство древесных плит возникло и стало развиваться в связи
с необходимостью использовать малоценную и низкокачественную
древесину, а также отходы древесины на предприятиях лесной и
деревообрабатывающей промышленности. Изготовление древесных плит
дает возможность использовать сырьевые ресурсы, не нашедшие
применения в других отраслях. Древесные плиты могут выпускаться
любых необходимых форматов и толщин, им не свойственны пороки,
присущие древесине, они могут быть облицованы пленочными
материалами для достижения максимального декоративного эффекта. В
связи с этим необходимо дальнейшее развитие производства древесно-
стружечных и древесно-волокнистых плит, позволяющего комплексно
использовать древесину.
Написания «древесно-стружечные» и «древесно-волокнистые»
плиты через дефис оправданно, так как в нормативных и технических
документах одинаково часто употребляются, особенно в последнее время.
5
Глава!. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДРЕВЕСНЫХ ПЛИТАХ И
ПЛАСТИКАХ
Строение и свойства материала зависят от природы частиц, его
составляющих, их взаимного расположения и природы связей между
частицами. Этому общему правилу подчиняются и древесные плитные
материалы.
Древесно-стружечные плиты состоят в основном из древесных
частиц. На их взаимное расположение влияют условия формирования
пакета и прессование плит, при котором частицы ориентируются по длине
параллельно или приблизительно параллельно плите пресса. Частицы
соединяют между собой связующими веществами. Прочность соединения
зависит от количества связующего, состояния поверхности частиц и их
размеров.
Древесно-волокнистые плиты отличаются от других древесных
плитных материалов. Их частицы — волокна, представляющие собой как
отдельные древесные клетки, так и их скопления или обрывки. При
формировании ковра волокна ориентируются своей длиной по потоку
массы (эту ориентацию стремятся устранить или ограничить). Ориентация
возникает и при прессовании, когда волокна поворачиваются и
сближаются в плоскостях, перпендикулярных к направлениям прес-
сования. При этом образуются межволоконные связи, влияющие на
прочность плит.
В древесно-волокнистых плитах мокрого прессования основная роль
принадлежит межволоконным связям, в плитах сухого формирования —
связующему. ДВП сухого формирования можно рассматривать как
разновидность древесно-стружечных плит, у которых частицами являются
пучки древесных волокон и отдельные волокна.
1.1. Характеристика древесно-стружечных плит и значение нх
производства
Древесно-стружечные плиты считаются одним из перспективных
конструкционно-отделочных материалов для мебельной промышленности
и строительства по сравнению с пиломатериалами и другими листовыми
материалами. Плиты могут быть изготовлены большого формата —
шириной до 2,40 м, длиной до 18,5 м и толщиной от 4 до 50 мм. По
показателям прочности и жесткости они приближаются к древесине
хвойных пород и, кроме того, имеют одинаковые прочностные свойства во
всех направлениях плоскости (Табл. 1), плиты. По некоторым другим
показателям физико-механических свойств (например, усушка,
коробление) древесно-стружечные плиты даже превосходят древесину.
Древесно-стружечные плиты могут быть изготовлены с заранее заданной
6
Основные свойства плит
Таблица 1
1ЛОТНОСТИ, м3 ие менее 850/1000 5...10/3...7 20/13 1 1 os/— 1
ДВП при п кг/ ие более 100/400 5...12 1 1 1 c/fO 1 1
ри плотности, кг/м3 750... 850 трех- слойные 8±2 up 1 5...15 о О\ СП О 24...32 1 1 1
.800 одно- слойные 8±2 65...90 | 20...33 8. .20 О' Ф о up О 14. .18 500...320 200... 80
:ссования п 650. трех- слойные 8±2 55 ..70 СП О т—< 00 °? СП o’ 15. .27 1 1
с и О СЧ О сч 320 ф о
>П плоскогс .750 трех- слойнь 8±2 1 1 00 гч о" 500... я
550.. 0- ные 06" го 1 о" СЧ I о 1Л
мног СЛОЙ1 л 00 О 1 o' 20. 1 80.
Показатель Влажность, % Водопоглощение, % Разбухание за 24 ч, % при водостойкости: обычной повышенной Предел прочности, МПа: при растяжении перпендикулярно к пласти плиты при статическом изгибе Шероховатость поверхности, мкм: нешлифованных шлифованных
7
плотностью, прочностью и внешним видом, которые требуются в
конструкциях, изделиях и деталях. Плитам можно также придать
необходимую биостойкость, гидрофобность (водоустойчивость) и
огнестойкость.
Плиты хорошо склеиваются как по пласти, так и по кромкам
(торцам), могут быть окрашены или отделаны лакокрасочными
материалами, облицованы шпоном, бумагой или пластмассами. Плиты
сравнительно легко обрабатываются деревообрабатывающими инстру-
ментами — пилятся, строгаются, сверлятся, фрезеруются — и обладают
удовлетворительными показателями сопротивления выдергиванию гвоздей
и шурупов.
Каково же значение производства древесно-стружечных плит? Во-
первых, за счет использования плит обеспечиваются растущие
потребности ряда отраслей в новых эффективных конструкционных
материалах. Во-вторых, производство древесно-стружечных плит — один
из наиболее рациональных путей использования неделовой древесины,
технологических дров, отходов лесопильно-деревообрабатывающих
производств и даже опилок. Таким образом, развитие производства плит
способствует комплексному использованию древесины и сохранению
лесов.
На изготовление 1 м3 древесно-стружечных плит расходуется в
среднем 1,7 м3 твердых древесных отходов.
1.2. Классификация, виды и размеры древесно-стружечных плит
Древесно-стружечные плиты изготовляют из различных видов
древесины и недревесных частиц, различными способами и для различных
целей. Чаще всего плиты классифицируют по следующим основным
признакам.
По способу прессования: плиты плоского и экструзионного
прессования (Табл. 2).
Таблица 2
Способы прессования и виды получаемых древесно-стружечных плит
8
В плитах плоского прессования древесные частицы расположены
параллельно их плоскости. Такие плиты получают при приложении усилия
прессования перпендикулярно к их плоскости. Древесно-стружечные
плиты плоского прессования получают в одноэтажных или многоэтажных
гидравлических прессах периодического действия, в ленточных и
валковых прессах непрерывного действия. Прочность плиты плоского
прессования во всех направлениях плоскости одинакова.
В плитах экструзионного прессования древесные частицы
расположены преимущественно перпендикулярно к их плоскости. Такие
плиты получают в специальных экструзионных прессах непрерывного
действия при приложении прессующего усилия параллельно их плоскости.
У таких плит очень низкая прочность вдоль плоскости плиты и более
высокая прочность поперек плиты. Однако облицовка плит
экструзионного прессования даже одним слоем шпона значительно (в
15...20 раз) увеличивает их прочность.
По конструкции: однослойные, трехслойные, пятислойные и
многослойные плиты.
Однослойные плиты имеют одинаковые размеры древесных частиц и
одинаковое количество связующего по всей их толщине.
В трехслойных плитах оба наружных слоя изготовляют из более
тонких или мелких древесных частиц и с большим количеством связующе-
го вещества, чем во внутреннем слое.
Трехслойные плиты изготовляют без фракционирования и с фрак-
ционированием древесных частиц в наружных слоях. В плитах первого
типа размеры древесных частиц одинаковы по всей толщине наружного
слоя. В плитах с фракционированием древесных частиц в наружных слоях
размер древесных частиц постепенно возрастает от поверхности по
направлению к середине плиты. В поверхностные слои укладываются
самые мелкие древесные частицы и древесная пыль, чем обеспечивается
высокий класс шероховатости поверхности.
Пятислойная плита состоит из одного внутреннего, двух
одинаковых симметрично расположенных промежуточных и двух
наружных слоев, отличающихся один от другого размерами древесных
частиц и содержанием связующего. При изготовлении в наружных слоях
используют мелкие древесные частицы и пыль, в промежуточных слоях —
стружку со средними размерами и во внутреннем — стружку с
наибольшими допускаемыми размерами.
В многослойных плитах размер древесных частиц постепенно
возрастает от поверхности к середине плиты, а содержание связующего
вещества соответственно уменьшается. Однако в отличие от трехслойных
плит, в которых ярко выражена граница между наружными и внутренним
слоями, в многослойных плитах такой границы нет.
9
По плотности: плиты малой плотности, плотность которых менее
500 кг/м3; плиты средней плотности плотностью 500...650 кг/м3; плиты
высокой плотности плотностью более 650 кг/м3. В настоящее время
большинство плит изготовляют плотностью 650...750 кг/м3.
По виду используемых древесных частиц: плиты из специально
изготовленных древесных частиц, из отходов деревообрабатывающих
производств, из дробленых отходов деревообрабатывающих производств,
из дробленых отходов и из опилок.
Основное количество плит в настоящее время и в дальнейшем будет
изготовляться из специально изготовленных древесных частиц, так как та-
кие плиты имеют наиболее высокие показатели физико-механических
свойств. Плиты из дробленых отходов выпускают в ограниченном
количестве, так как при достаточно высокой прочности они обладают
шероховатой поверхностью. У плит из опилок низкая прочность по
сравнению с плитами из стружек и дробленых отходов, поэтому сейчас
изготовление их ограничено.
По виду древесных частиц для формирования наружных слоев:
плиты с наружными слоями из специально изготовленных древесных
частиц и плиты с мелкоструктурной поверхностью.
Плиты с наружными слоями из специально изготовленных
древесных частиц имеют высокую прочность на статический изгиб и
низкий класс шероховатости поверхности.
Для формирования наружных слоев плит с мелкоструктурной
поверхностью употребляют мелкие древесные частицы и пыль. У таких
плит более низкая прочность на статический изгиб по сравнению с
плитами с наружными слоями из специально изготовленных древесных
частиц — ниже на 10...20 %, но зато более низкая шероховатость
поверхности — не более 40 мкм.
По гидрофобности (водостойкости): плиты повышенной, средней и
низкой водостойкости.
Плиты повышенной водостойкости изготовляют с применением
фенолоформальдегидных и карбамидоформальдегидных смол либо
карбамидоформальдегидных смол с добавлением гидрофобных веществ.
Из-за технологических трудностей использования
фенолоформальдегидных смол и их высокой стоимости плиты на этих
смолах изготовляют в ограниченном количестве.
Плиты средней водостойкости изготовляют с применением
карбамидоформальдегидных смол. У таких плит при действии холодной
воды прочность снижается в 3—4 раза, а при действии горячей воды с
температурой 60 °C и выше прочность резко снижается, а затем они
разрушаются. В связи со значительными технологическими
преимуществами этих смол и их широким распространением в настоящее
время большинство плит изготовляют на их основе.
10
Плиты низкой водостойкости изготовляют с применением
казеиновых клеев, жмыхов и шротов масляничных семян, сульфитных
щелоков и др. Прочность таких плит ниже, чем плит на синтетических
смолах, однако в некоторых случаях, например в строительстве, их можно
использовать.
По виду обработки поверхности: шлифованные и нешлифованные.
По виду отделки поверхности: необлицованные и облицованные.
Плиты облицовывают шпоном, бумагой, пластмассами, пресс-порошками.
Длина и ширина древесно-стружечных плит определяются
размерами горячих плит пресса, иа котором производится прессование.
При изготовлении древесно-стружечных плит в ленточных прессах
непрерывного действия, в валковых прессах и в экструзионных прессах
длина плит может быть любой.
1.3. Применение древесно-стружечных плит
В настоящее время древесно-стружечные плиты в основном
используются в мебельной промышленности и жилищном строительстве.
В значительном количестве плиты применяют при оборудовании
магазинов, кинотеатров, театров и других общественных зданий. С
расширением объема производства и увеличением ассортимента древесно-
стружечных плит их можно будет использовать в авто-, судо-,
вагоностроении, сельскохозяйственном строительстве.
Мебель изготовляют из плит плотностью 650...700 кг/м3, толщиной
16... 19 мм. Такие плиты облицовывают одним или двумя слоями лущеного
шпона, а сверху строганым шпоном или пленками не основе бумаг.
В последнее время широко распространена облицовка древесно-
стружечных плит текстурной бумагой, пропитанной синтетическими смо-
лами.
В строительстве древесно-стружечные плиты используют в кон-
струкциях полов и потолков, стен и перегородок, для изготовления дверей
и даже санитарно-технических кабин. Такие плиты должны удовлетворять
двум основным требованиям: амггветстчовать санитарно-гигиеническим
требованиям и выпускаться в виде законченной продукции — в отношении
размеров и отделки — строго по месту их применения.
и
Глава 2. СВОЙСТВА ДРЕВЕСНО-СТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ
Основные свойства древесно-стружечных плит можно разделить на
несколько групп.
Физические свойства: свойства, определяющие внешний вид
плиты, — цвет, шероховатость поверхности, качество кромок, равномер-
ность толщины, коробление, плотность, влажность, водопоглощение,
гигроскопичность, разбухание, теплопроводность, звукопроводность.
Механические свойства: прочность на изгиб, разрыв перпен-
дикулярно к пласта, растяжение, сжатие, модуль упругости, твердость
поверхности, сопротивление выдергиванию гвоздей и шурупов.
Биостойкость — свойство, определяющее способность плит сопро-
тивляться разрушающему действию грибков и микроорганизмов;
огнестойкость — сопротивление воздействию огня; санитарная харак-
теристика плит — свойство, определяющее возможность их эксплуатации
без вреда для здоровья людей.
2.1. Физические свойства
Качество поверхности. Поверхность готовой древесно-стружечной
плиты должна быть гладкой и чистой. Иногда встречаются такие дефекты:
следы от неровностей поддонов — углубления, выступы, царапины;
отдельные включения коры; сколы у кромок и выкрашивание углов; пятна
от смолы, парафина, масла.
Кора, содержащаяся в стружке для наружных слоев, после
прессования образует в плитах черные вкрапления — пятна, которые
придают поверхности грязный вид. Поэтому при изготовлении плит,
применяемых в дальнейшем без облицовки или окраски поверхности, для
наружных слоев используют стружку, в которой содержание коры
ограничивается.
Пятна от смолы на поверхности плит чаще всего образуются за счет
комкования мелких древесных частиц, в основном в период их осмоления
связующим. Наличие пятен от смолы отрицательно сказывается на
качестве плит, облицовываемых бумагой, которая пропитана
синтетическими смолами. При облицовке плит смоляные пятна
вдавливаются в тонкую пленку бумаги и образуют небольшие
возвышения, ухудшающие внешний вид поверхности облицованных плит.
Поэтому в плитах с мелкоструктурной поверхностью, предназначенных
для облицовки бумагой и пленками, смоляные пятна не допускаются.
Шероховатость поверхности. К поверхности плит, которые
подлежат облицовке шпоном, предъявляются меньшие требования, чем к
поверхности плит, которые будут покрываться лаком или краской или
облицовываться бумагой. Однако поверхность плит, которые будут
12
облицованы, должна быть настолько гладкой, чтобы ее можно было
оклеить одним слоем шпона, причем так, чтобы изделие было пригодно не
только для качественного лакирования, но и для полирования.
Шероховатость, то есть состояние поверхности плит, зависит от вида
древесных частиц, из которых состоят наружные слои, способа
производства и вида обработки.
Шероховатость поверхности — один из самых существенных
показателей, определяющих пригодность древесно-стружечных плит для
облицовки пленочными материалами и, прежде всего, текстурной бумагой.
Тонкая пленка пропитанной бумаги не может загладить неровности на
поверхности плиты. При большой шероховатости на поверхности облицо-
ванных плит просматривается их структура, особенно при глянцевой от-
делке, что ухудшает внешний вид таких плит.
Высокий класс шероховатости имеют плиты с наружными слоями из
древесной пыли, волокна и микростружки, то есть из мельчайших древес-
ных частиц, по своим размерам приближающихся к древесной пыли. Такие
древесные частицы обеспечивают мелкоструктурную поверхность
шероховатостью 30...60 мкм.
Качество кромок. Большое значение в различных соединениях,
например, при креплении петель, имеет качество кромок и особенно, когда
кромки не обкладываются массивной древесиной. Кромки древесно-
стружечных плит должны быть плотными, однородными по структуре, не
должны крошиться. Качество кромок зависит от прочности древесных
частиц среднего слоя, равномерности настила стружечного ковра и
плотности плит.
Прочность среднего слоя древесно-стружечных плит плотностью
600...700 кг/м3 недостаточна при креплении к кромкам обычных петель,
замков и др. Поэтому в мебельном производстве кромки плит часто упроч-
няют обкладками или вставкой рейки из массивной древесины. Обкладки
изготовляют обычно из лиственных пород, а рейки из хвойных.
Равномерность толщины. Равномерность толщины — важный
показатель качества плит, так как облегчает выполнение многих операций,
например, облицовку шпоном и соединение плит, сокращает количество
пригоночных операций, делает возможным механизацию и автоматизацию
производства. Необходимо, чтобы все плиты каждой партии имели одина-
ковую толщину. Однако практически это получить невозможно, поэтому
допускают некоторые отклонения толщины плиты от заданной
номинальной толщины в любой измеряемой точке. После шлифования
древесно-стружечных плит, используемых для изготовления мебели,
допускаются следующие отклонения:
Толщина плиты, мм
Допускаемое отклонение, мм
16...19 22...25
±0,2 ±0,3
13
Для большинства производственных операций следует использовать
плиты с отклонениями от номинального размера по толщине не более ±0,2 мм.
К равномерности толщины плит, которые будут облицовываться
бумагой, пропитанной синтетическими смолами, предъявляются особо
высокие требования. Разнотолщинность таких плит не должна превышать
0,15 мм. Толщина декоративного слоя облицованных плит обычно
составляет несколько десятых долей миллиметра; поэтому в местах
большей толщины возникают значительные удельные давления, которые
приводят к выдавливанию смолы из пленки в поры древесно-стружечной
плиты, а в местах меньшей толщины создается меньшее давление, которое
не обеспечивает образования облицовочного смоляного слоя. В результате
разнотолщинности появляется пятнистость на поверхности облицованных
плит.
Коробление. Коробление древесно-стружечных плит значительно
меньше, чем цельной древесины. Покоробленные щиты непригодны для
изготовления столярных изделий, поэтому коробление плит не должно
превышать норму.
Плотность плит. Древесно-стружечные плиты могут быть
изготовлены любой плотности — от 200 до 1000 кг/м3. Физические и
механические свойства плит тесно связаны между собой. Однако
плотность — это такое свойство, которое в значительной степени
определяет все остальные физические и механические свойства древесно-
стружечных плит.
Плиты, которые при сравнительно небольшой плотности обладают
достаточной прочностью, считаются наилучшими. Такими качествами об-
ладают плиты плотностью от 660 до 700 кг/м3.
Влажность. Влажность древесно-стружечных плит характеризует
количество влаги, находящейся в них. К древесно-стружечным плитам
предъявляются те же требования, что и к древесине, то есть их влажность
должна быть равной или близкой к равновесной влажности, которую
плиты приобретают в условиях эксплуатации, и составлять 5... 12 %
Оптимальная влажность древесно-стружечных плит, подлежащих
облицовке пропитанной синтетическими смолами бумагой, составляет
6,5...8,0 % как в пределах одной плиты, так и во всей партии. При
меньшей влажности получается недостаточная адгезия облицовочного
слоя, при более высокой влажности под облицовочным слоем могут
образовываться пузырьки пара, которые также ухудшают приклеивание
пленки.
Так как влажность древесно-стружечных плит влияет на качество
облицовки бумажно-смоляными пленками, необходимо после прессования
выдерживать плиты в течение 8... 10 суток или же производить искус-
ственное кондиционирование плит в специальных камерах.
14
Водопоглощение. Водопоглощеиие древесно-стружечных плит —
способность поглощать воду при соприкосновении с ней — определяется
отношением массы поглощенной воды к первоначальной массе плиты.
Водопоглощение зависит от вида и плотности плиты, количества и вида
добавляемого связующего и от длительности соприкосновения с водой. За
24 часа плиты, изготовленные на карбамидоформальдегидных смолах,
поглощают от 30 до 90 % воды. Древесно-стружечные плиты более
подвержены разрушающему действию впитываемой воды, чем цельная
древесина. После вымачивания в течение 24 часов прочность плит
уменьшается в 3—3,5 раза. Водостойкость древесно-стружечных плит
повышают путем введения в стружечную массу специальных
гидрофобных веществ.
Гидрофобными, водоотталкивающими, свойствами обладают веще-
ства, не растворимые в воде и не смешивающиеся с ней. К ним относятся
парафин и петролатум. Все эти продукты переработки нефти имеют
сравнительно низкую точку плавления — 54...57 °C. Гидрофобные вещест-
ва вводят в стружечную массу в виде эмульсий либо в расплавленном виде
путем воздушного распыления специальными форсунками.
Технологический процесс приготовления и введения парафиновой
эмульсии включает следующие основные операции: дозирование
компонентов эмульсии, плавление парафина и нагрев воды, смешивание
компонентов эмульсии, эмульгирование (получение эмульсии),
охлаждение эмульсии, введение эмульсии в стружечно-клеевую массу.
При изготовлении ренесно-стружечных плит плотностью 600.. .700 кг/м3
оптимальное количество гидрофобных добавок составляет в процентах:
парафина 0,7... 1,0; петролатума 1,5 от массы абсолютно сухой стружки.
Введение гидрофобных добавок в этих количествах повышает
водостойкость плит в среднем в 2 раза. Прочность при этом не только не
уменьшается, а даже несколько увеличивается.
Все углеводородные парафиновые вещества лишь замедляют
скорость поглощения воды, но не придают плитам длительной стойкости
против впитывания воды и других жидкостей.
Гигроскопичность. Гигроскопичность, влагопоглощение, — это
свойство древесно-стружечных плит поглощать из воздуха пары воды и
других жидкостей. Влагопоглощение так же, как и водопоглощение,
определяют отношением количества впитывающейся в плиту влаги к
первоначальной массе плиты.
Плиты, находящиеся продолжительное время в среде с постоянной
температурой и влажностью, достигают определенной так называемой
равновесной влажности. Равновесная влажность зависит от температуры
воздуха, его относительной влажности, вида плит, вида и количества
связующего, вида облицовки поверхности и др.
15
Разбухание. Разбухание — это свойство плит увеличивать свои
размеры при нахождении в воде или во влажной среде.
В различных направлениях плиты разбухают по-разному. Плиты
плоского прессования разбухают в основном по толщине; по длине и
ширине разбухание весьма незначительно и практически не учитывается.
Величина разбухания древесно-стружечных плит зависит от тех же
факторов, что и водопоглощение, и достигает для плит плоского
прессования: по толщине до 25 %, длине и ширине 0,3... 1% после 24 часов
вымачивания в воде. Разбухание особенно интенсивно происходит в
первые два часа соприкосновения с водой. В дальнейшем интенсивность
разбухания резко замедляется.
2.2. Тепловые свойства
При применении плит в строительстве большое значение имеют их
тепловые свойства — теплопроводность, удельная теплоемкость.
Теплопроводность древесно-стружечных плит определяет их
способность проводить тепло и характеризуется коэффициентом теплопро-
водности.
Коэффициент теплопроводности древесно-стружечных плит ниже
коэффициента теплопроводности древесины такой же плотности поперек
волокон. С повышением плотности плит коэффициент теплопроводности
возрастает, что объясняется уменьшением количества воздушных пор в
плитах. Коэффициент теплопроводности плит возрастает также с
повышением их влажности, так как теплопроводность воды значительно
выше теплопроводности воздуха. В связи с тем, что влажность плит в
помещениях не изменяется и составляет 8±2 %, теплопроводность
практически зависит только от плотности.
Удельная теплоемкость древесно-стружечных плит не зависит от
их плотности, но зависит от влажности. Увеличение удельной
теплоемкости плит по мере повышения их влажности объясняется тем, что
удельная теплоемкость воды значительно выше, чем древесины.
Звукопоглощение. Это свойство характеризуется коэффициентом
звукопоглощения, представляющим собой отношение поглощаемой звуко-
вой энергии к падающей звуковой энергии. Древесно-стружечные плиты
характеризуются высокой звукопоглощаемостью. Поэтому такие плиты
применяют при отделке стен и потолков, при устройстве перегородок и на-
стила полов в различных общественных зданиях и жилых домах. Коэффи-
циент звукопоглощения плит зависит от их плотности и частоты звука и
колеблется в пределах 0,2.„0,7.
16
2.3. Механические свойства
Предел прочности и модуль упругости при статическом изгибе.
Прочность на изгиб и модуль упругости — важнейшие показатели
механических свойств древесно-стружечных плит, так как они в первую
очередь определяют область и характер применения плит.
Предел прочности при статическом изгибе характеризуется
средним значением разрушающего напряжения и измеряется в МПа.
Предел прочности плит при статическом изгибе и модуль упругости
зависят от плотности плиты, количества и вида добавляемого связующего,
типа древесных частиц, породы древесины способа прессования и др.
(влияние этих факторов рассмотрено далее). В зависимости от этих
факторов предел прочности древесно-стружечных плит при статическом
изгибе колеблется от 2 до 50 МПа.
Облицовка плит шпоном не только улучшает внешний вид плит, но и
увеличивает прочность на изгиб. Прочность плит экструзионного
прессования значительно повышается при облицовке. Если прочность на
изгиб вдоль необлицованной плиты составляет 0,6...0,9 МПа, то после
облицовки шпоном толщиной 0,6 мм прочность на изгиб повышается до 21 МПа,
а при облицовке шпоном толщиной 1,5 мм — до 32 МПа.
Жесткость плит, определяемая модулем упругости, является
важным фактором. Это относится, например, к книжным и другим тяжело
нагруженным полкам, для которых прогиб не должен превышать более
3...5 % от длины полки. Модуль упругости в основном зависит от тех же
факторов, что и прочность при статическом изгибе (Рис. 1).
Прочность при растяжении перпендикулярно к пласти плиты.
Этот показатель характеризует качество плит. Если прочность плит при
растяжении перпендикулярно к пласти низкая, то при облицовке их
шпоном, а также при ввинчивании в кромку шурупов, постановке шкантов
и др. плиты могут расслоиться. Предел прочности плит при растяжении
перпендикулярно к пласти зависит в основном от плотности внутреннего
слоя плиты, формы и размеров древесных частиц, содержания связующего,
режима прессования. При плотности плит 400... 1000 кг/м3 этот показатель
находится в пределах 0,15... 1,1 МПа, а для плит средней плотности
600...700 кг/см3 он равен 0,3...0,65 МПа.
Предел прочности при растяжении в плоскости плиты. Этот по-
казатель не имеет большого значения, так как древесно-стружечные плиты
редко эксплуатируются при растягивающих нагрузках. Для плит плотно-
стью 350...800 кг/м3 предел прочности при растяжении находится в преде-
лах соответственно 2,0...30,0 МПа.
Прочность древесно-стружечных плит на сжатие. Прочность
древесно-стружечиых плит на сжатие вдоль и перпендикулярно к
плоскости плиты характеризует устойчивость плит действию сжимающих
17
нагрузок. При сжатии параллельно плоскости плиты прочность равна
3...20 МПа, а при сжатии перпендикулярно плоскости — 6...20 МПа при
плотности плит 350...800 кг/м3.
Прочность древесно-стружечных плит на сжатие перпендикулярно к
пласти имеет большое значение при облицовке их бумагой, пропитанной
синтетическими смолами. Для качественной облицовки древесно-
стружечные плиты должны обладать высокой прочностью на сжатие
перпендикулярно к пласти с тем, чтобы упрессовка плит не превышала 5 %.
Это может быть достигнуто при изготовлении плит плотностью 660... 750 кг/м2.
Прочность на срез. Прочность на срез, скалывание, характеризует
устойчивость плит действию срезающих нагрузок. Предел прочности при
срезе перпендикулярно к плоскости плиты (15...20 МПа) значительно
выше, чем вдоль плоскости плиты (1...3 МПа). Древесно-стружечные
плиты очень редко подвергаются срезающим нагрузкам.
Ударная вязкость. Ударная вязкость — это способность плит
сопротивляться действию удара, она характеризует хрупкость материала.
Этот показатель у древесно-стружечных плит (3,5 кДж/м2) значительно
ниже, чем у цельной древесины (35 кДж/м2) или столярных плит.
Следовательно, древесно-сгружечные плиты — более хрупкий материал,
чем древесина.
Твердость поверхности плиты. Твердость древесно-стружечной
плиты характеризует ее способность сопротивляться проникновению в нее
другого тела и определяет износоустойчивость плиты. Твердость плит
имеет большое практическое значение при их использовании для настила
пола и при их облицовывании различными бумажно-смоляными пленками.
Твердость плит определяют путем вдавливания в пласть стального шарика
на глубину 2 мм. Отношение усилия вдавливания к площади показывает
твердость материала в Н/мм2.
Сопротивление плит выдергиванию гвоздей и шурупов.
Способность плит удерживать гвозди и шурупы характеризуется удельным
сопротивлением выдергиванию.
Под удельным сопротивлением выдергиванию шурупов
понимается отношение усилия (в Н), которое требуется для выдергивания
шурупа, к площади (в мм2) ввинчивания нарезанной части шурупа в плиту.
Сопротивление выдергиванию шурупов из кромок плит плоского
прессования плотностью 400... 1000 кг/м3 составляет 30...90 Н/мм2, а
перпендикулярно плоскости плиты — 45...120 Н/мм2.
Под удельным сопротивлением выдергиванию гвоздей понимает-
ся отношение усилия (в кге), которое требуется для выдергивания гвоздя, к
площади защемления гвоздя плитой (в см2). Сопротивление выдергиванию
гвоздей из кромок плит плоского прессования плотностью 400... 1000 кг/м3
составляет соответственно 1.2...3 МПа, перпендикулярно к плоскости пли-
ты—2...5 МПа.
18
Толщина древесных частиц, мм
Рис. 1. Зависимость механических показателей плит (р,„,=700 кг/м3) от
толщины стружки: 1 — предел прочности при статическом изгибе; 2 — то же при
растяжении перпендикулярно пласта.
Эти показатели имеют большое значение при использовании
древесно-стружечных плит в строительстве и в производстве мебели.
2.4. Биостойкость, огнестойкость и санитарная характеристика
Биостойкость и огнестойкость. Биостойкость древесно-
стружечных плит характеризует их способность противостоять
разрушающему воздействию грибков, микроорганизмов и насекомых.
Огнестойкость характеризует способность плит противостоять
воспламенению и горению.
Биостойкость древесно-стружечных плит повышают, вводя
антисептики в древесные частицы в процессе их осмоления. Наиболее
дешевые и эффективные антисептики — кремнефтористый и фтористый
натрий, введение которых в количестве 0,5... 1% к массе стружки надежно
защищает древесно-стружечные плиты от поражения грибками и
микроорганизмами. Антисептики обычно смешивают со смолой, и эту
смесь добавляют в древесные частицы путем распыления форсунками.
Если огнестойкость придать готовым древесно-стружечным плитам,
то в результате смачивания поверхности плит антипиренами портится их
19
внешний вид, и снижается прочность. Поэтому антипирены вводят в
стружечную массу в период изготовления плит. Однако введение
антипиренов в стружечную массу снижает водоустойчивость и прочность
плит. Чтобы качество плит не ухудшалось, в стружечно-клеевую массу
необходимо вводить гидрофобизаторы. Наилучшим антипиреном в
производстве древесно-стружечных плит служит смесь буры с борной
кислотой.
При введении буры и борной кислоты в количестве 8 %, хлористого
цинка 6 % и смолы 14 % от массы сухой стружки получаются плиты с
хорошими показателями огнестойкости.
Санитарная характеристика древесно-стружечных плит.
Древесно-стружечные плиты, применяемые в натуральном виде и в виде
готовых изделий (мебель) в жилых и общественных зданиях, должны
удовлетворять определенным санитарно-гигиеническим нормам, то есть
они не должны оказывать вредного воздействия на человеческий организм.
Одним из таких свойств, которым обладают древесно-стружечные плиты,
является токсичность — способность плит выделять в окружающую среду
вредные химические вещества в количестве, превышающем допустимые
концентрации. Предельно допустимая концентрация формальдегида для
атмосферного воздуха установлена 0,01 мг/м3, максимальная разовая 0,035
мг/м3.
Древесно-стружечные плиты, полученные с применением
карбамидных смол, имеют существенный недостаток — в период
прессования плит и в течение длительного времени после изготовления
наблюдается выделение из них формальдегида, вредно действующего на
человеческий организм.
Формальдегид — один из компонентов карбамидных смол — во
время синтеза, производства, смолы и затем во время отверждения
связующего вещества при горячем прессовании плит в основном почти
полностью вступает в реакцию с карбамидом и связывается, но небольшая
его часть остается свободной. Поскольку формальдегид токсичен, то, чем
больше в смоле содержится свободного формальдегида, тем хуже
санитарная характеристика плит, так как с течением времени свободный
формальдегид выделяется из плит. Однако выделяется не только
свободный формальдегид, но также и формальдегид из отвердевшей
смолы, то есть из готовых плит под воздействием различных факторов —
повышение температуры и влажности окружающей среды.
20
2.5. Влияние технологических факторов на свойства древесно-
стружечных плит
Физико-механические свойства древесно-стружечных плит
определяются технологией их производства. Меняя в определенных
пределах различные технологические факторы, можно придать плитам
определенные свойства. Это позволяет расширить область применения
древесно-стружечных плит и одновременно снизить затраты на их
производство.
Чтобы рационально организовать производство древесно-
стружечных плит, необходимо знать влияние основных технологических
факторов на показатели физико-механических свойств плит. Такими
факторами являются: плотность плит, вид и количество добавляемого
связующего, форма и размеры древесных частиц, порода древесины,
примесь коры и содержание пыли в стружке, влажность осмоленных
древесных частиц перед началом прессования, температура прессования и
продолжительность выдержки прессуемых плит в прессе, конструкция
плит и др.
Плотность плит. Самое существенное влияние на основные
свойства древесно-стружечных плит оказывает их плотность. Из
графиков (Рис. 2) видно, что с увеличением плотности прочность плит
резко повышается, водопоглощение уменьшается, а разбухание
увеличивается. Водопоглощение и разбухание особенно интенсивно
происходят в первые два часа вымачивания в воде, при дальнейшем
вымачивании интенсивность водопоглощения значительно снижается. С
увеличением плотности плит резко увеличивается удельное сопротивление
выдергиванию гвоздей и шурупов, особенно для плит плотностью выше
600 кг/м3.
Повышение показателей физико-механических свойств древесно-
стружечных плит путем увеличения их плотности не всегда возможно и
целесообразно, так как при этом, во-первых, увеличивается расход
древесного сырья и связующего, во-вторых, увеличивается масса готовых
изделий, например мебели. В этом случае повышения показателей
механических свойств добиваются за счет других технологических
факторов, например, увеличения содержания связующего. Наилучшими
плитами являются такие, у которых при относительно невысокой
плотности высокие показатели физико-механических свойств. Таким
требованиям удовлетворяют плиты плотностью 650. ..700 кг/м.
Однако в некоторых случаях для обеспечения требуемой прочности
необходимо изготовлять плиты большей плотности. Например, при
изготовлении плит с мелкоструктурной поверхностью, когда для
наружных слоев используются мелкие древесные частицы и даже
шлифовальная пыль, плиты невысокой плотности обладают низкой
21
Рис 2. Зависимость физико-механических свойств
трехслойных древесно-стружечных плит от их
плотности.
22
прочностью на изгиб (Рис. 3). Чтобы увеличить прочность на изгиб от 18 МПа
и более, изготовляют плиты повышенной плотности; требуемая плотность
зависит от доли наружных слоев в общей массе плиты.
Вид и количество добавляемого связующего. В качестве
связующего вещества в производстве древесно-стружечных плит
применяют главным образом, карбамидоформальдегидные и значительно
реже фенолоформальдегидные и меламиноформальдегидные смолы. При
добавлении одинакового количества этих связующих получаются
древесно-стружечные плиты практически с одинаковыми показателями
механических свойств. Плиты, изготовленные на основе
фенолоформальдегидных и меламиноформальдегидных смол, обладают
тем преимуществом, что имеют большую водостойкость.
Количество добавляемого связующего влияет на показатели физико-
механических свойств древесно-стружечных плит (Рис.4).
Чем больше связующего (в известных пределах) добавляется к
стружке, тем выше показатели физико-механических свойств древесно-
стружечных плит. Однако стоимость связующего вещества составляет
25...30 % себестоимости плит, поэтому увеличение его расхода ведет к
повышению себестоимости плит. Нормы расхода связующего — по
сухому остатку — в зависимости от группы плит и породы применяемой
древесины по отношению к стружке в абсолютно сухом состоянии
приведены в Таблице 3.
Таблица 3
Нормы расхода связующего при производстве трехслойных древесно-
стружечных плит
Группа плит Норма расхода связующего — по сухому остатку, % в зависимости от слоя и породы используемой древесины
Ель, сосна, кедр, пихта Береза, ольха, липа Бук, осина Ель, сосна, кедр, пихта Береза, ольха, липа Бук, осина
А 13,5 14,5 15,5 9,5 10,5 11,5
Б 11,5 12,5 13,5 8,0 9,0 10,0
Примечание. Норму расхода увеличивают на 10% для наружных слоев, если в стружке
более 15 % пыли, и для внутреннего слоя, если используются только стружки-отходы.
При изготовлении однослойных и многослойных плит рекомендуют-
ся следующие нормы расхода связующего вещества: при использовании
древесины хвойных пород 10 %; ольхи, березы и липы — 11 %; бука и
осины — 12 %.
23
Рис. 3. Зависимость предела прочности при статическом изгибе от
плотности трехслойных древесно-стружечных плит с наружными
слоями из мелких дре-весных частиц (микростружки): 1 — доля
наружных слоев 8% от общей массы плиты; 2 — то же, 15%; 3 —
то же, 25%; 4 — то же, 35%; 5 — то же, 42%
Рис. 4. Зависимость предела прочности плит при статическом изгибе
от количества добав-ляемого связующего, плотность плит 700 кг/м’
24
На Рис. 4 видно, что для плит плотностью 700 кг/м3 увеличение со-
держания связующего от 6 до 12 % повышает предел прочности при стати-
ческом изгибе от 22,0 до 31,5 МПа. Примерно такое же повышение проч-
ности плит можно получить за счет увеличения плотности от 700 до 800 кг/м3
(см. Рис. 3). Таким образом, в тех случаях, когда при использовании
древесно-стружечных плит их плотность не имеет значения, более це-
лесообразно повышать прочность плит за счет увеличения плотности, а не
за счет содержания связующего.
Форма и размеры древесных частиц. Для производства плит ис-
пользуют древесные частицы различной формы и размеров (Рнс. 6). Наи-
более прочные древесно-стружечные плиты получаются из специально из-
готовленной (резаной) стружки. Из графика (Рис. 5) видно, что прочность
плит из специально изготовленной (резаной) стружки значительно выше,
чем плит нз дробленки, стружки-отходов от строгальных станков и опилок
при одной и той же плотности и одинаковом количестве добавляемого свя-
зующего.
С увеличением длины стружки до 50 мм прочность плнт увеличива-
ется, при дальнейшем увеличении длины интенсивность повышения проч-
ности резко падает. Однако длинная стружка вызывает затруднения прн
транспортировании, смешивании со связующим, формировании стружеч-
ного ковра, поэтому при производстве плит длина стружки, как правило,
не превышает 20 ..40 мм. С увеличением ширины стружки прочность плит
падает, поэтому в практике используют стружку шириной до 12 мм. Ши-
рина стружки имеет большое значение для получения требуемого класса
шероховатости поверхности плит.
Наибольшее влияние на показатели механических свойств древесно-
стружечных плнт оказывает толщина стружки, которая определяет отно-
шение площади поверхности к массе стружки. Но так как расход смолы
устанавливается по массе, то количество связующего, приходящегося на
единицу поверхности стружки, зависит от ее толщины.
С увеличением толщины стружки прочность плит уменьшается; осо-
бенно резко прочность снижается, если толщина стружки повышается до
0,6 мм. При дальнейшем увеличении толщины интенсивность падения
прочности плит резко замедляется. На основании изложенных закономер-
ностей для изготовления древесно-стружечных плит рекомендуется приме-
нять древесные частицы, размеры которых приведены в Таблице 4.
Для изготовления древесно-стружечных плит следует применять
стружку с соотношением толщины, ширины и длины, приблизительно
равным сокггветстэенно 1:10:100. Если, например, толщина стружкн для
наружного слоя равна 0,2 мм, то ширина ее должна быть 2 мм, а длина 20
мм.
25
Плотность плит, кг/м3
Рис. 5. Зависимость предела прочности плит при
статическом изгибе от типа древесных частиц и плотности плит
1 — из специально изготовленной стружки; 2 — из игольчатой
стружки (шпона-рванины без коры); 3 — из стружки-отходов от
строгальных станков; 4 — из опилок
Таблица 4
Размеры древесных частиц для изготовления древесно-стружечных
плит
Плиты Размеры древесных частиц, мм
Длина Ширина Средняя толщина
Трсхслойные: наружный слой внутренний слой До 20 До 40 ДоЗ До 12 0,15. .0,25 0,35...0,45
Однослойные До 20 До 6 0,25...0,35
Многослойные До 30 До 6 0,25... 0,45
Экструзионные До 20 ДоЗ 0,6...0,7
26
г 0 t
л л М
Рис. 6. Виды древесных частиц для производства древесно-стружечных плит: а
— специально изготовленная стружка от стружечного станка с ножевым валом; б — то
же, от дискового стружечного станка; в — щепа от рубительной машины; г —
специально изготовленные древесные частицы, стружка после измельчения по ширине
в вентиляторе (для внутреннего слоя); д — мелкие древесные частицы для наружных
слоев после измельчения стружки в молотковой дробилке; е — игольчатая стружка
после измельчения щепы в центробежном стружечном станке; ж — опилки от
лесопильной рамы; з — стружка-отходы от строгальных деревообрабатывающих
станков; и — технологическая пыль — частицы специально изготовленных древесных
частиц, прошедшие через сито с ячейками диаметром 1,0 - 1,2 мм; к — мелкие частицы
из опилок, расслоенных в молотковой дробилке, л — древесное волокно, полученное
путем размола щепы в дефибраторе или рафинере; м — шлифовальная пыль
27
В последние годы производят плиты с мелкоструктурной
поверхностью, в которых для формирования наружных слоев
используются мелкие древесные частицы и даже шлифовальная пыль. Эти
мелкие древесные частицы — микростружка — получаются путем
измельчения исходных древесных частиц — специально изготовленная
стружка, стружка-отходы, опилки и др. — на специальном размольном
оборудовании. Фракционный состав и размеры древесных частиц зависят
от технологии и применяемого оборудования. Характеристика некоторых
видов мелких древесных частиц для формирования наружных слоев при
изготовлении плит с мелкоструктурной поверхностью дана в Таблице 5.
Таблица 5
Характеристика мелких древесных частиц для
наружных слоев
Древесные частицы Длина, мм Толщина, мм Насыпная плот- ность, кг/м3
Мелкие от стружечных станков — техно- До 8 До 0,25 80...120
логическая пыль)
Мелкие от зубчато-ситовой мельницы До 6 До 0,25 120...180
Волокноподобные До 6 До 0,20 80.. 160
Древесное волокно До 7 До 0,15 15...40
Шлифо -альная пыль До 0,6 До 0,06 160...200
Прочность плит на статический изгиб с наружными слоями нз мел-
ких древесных частиц зависит от плотности изготовленных плит, доли на-
ружных слоев в общей массе плиты, процента добавления связующего к
мелким древесным частицам.
Порода древесины. Древесно-стружечные плиты на 85...90 % со-
стоят из древесины, поэтому, естественно, порода древесины оказывает
большое влияние на показатели физико-механических свойств плит.
Прочность древесно-стружечных плит тем выше, чем меньше плотность
исходной древесины.
При одинаковом содержании связующего древесно-стружечные
плиты из хвойных и мягких лиственных пород древесины — тополь, липа,
ива — примерно на 20 % прочнее плит из березовой древесины и на 40 %
прочнее плит из буковой древесины (Рис. 7). Таким образом, из древесины
С низкими показателями прочности получаются плиты с более высокими
прочностными показателями. Это объясняется тем, что в период
прессования плиты более тесная связь между древесными частицами
28
Рнс 7. Зависимость предела прочности плит при
статическом изгибе от их плотности и породы древесины:
1 — для плит плотностью древесины 400 кг/м , 2 — то же,
500 кг/м3; 3 — то же, 600 кг/м3; 4 — то же, 700 кг/м3
получается тогда, когда стружки занимают больший объем, т. е. когда
плиты прессуются из стружек легких древесных пород.
Когда требуется получить плиты высокой прочности, их надо изго-
товлять из древесины хвойных или мягких лиственных пород. Однако это
не значит, что твердые лиственные породы не пригодны для производства
плит. Из них также изготовляют плиты высокого качества.
Чтобы повысить показатели механических свойств трехслойных
древесно-стружечных плит, при нх изготовлении рекомендуется для
наружных слоев использовать древесину хвойных и мягких лиственных
пород, а для внутреннего слоя — древесину твердых лиственных пород.
При таком распределении сырья при прочих одинаковых условиях
получаются плиты с высокой прочностью при статическом изгибе и
разрыве перпендикулярно к пласти. Благодаря тому, что внутренний слой
изготовлен из твердых лиственных пород, повышается
шурупоудерживающая способность.
Санитарно-гигиеническая характеристика плит. Наиболее значи-
тельное влияние на величину и продолжительность выделения формальде-
гида из плит оказывает содержание свободного формальдегида в смоле.
Улучшение санитарной характеристики плит в последние годы достигнуто
за счет совершенствования химических свойств используемых синтетиче-
ских смол и в первую очередь — за счет снижения содержания свободного
формальдегида. С этой целью изменяют режим синтеза смол — молярное
соотношение карбамида и формальдегида К:Ф, температуру и pH реакци-
онной массы. Снижение содержания формальдегида в смолах, а в конеч-
29
ном итоге и в плитах, в первую очередь достигается за счет снижения мо-
лярного соотношения карбамида и формальдегида 1:1,3...1:1,1. Однако
производство малотокснчных смол при низком молярном соотношении ве-
дет к ухудшению некоторых показателей смол, а в конечном итоге и к
ухудшению физико-механических показателей плит. Это приводит к необ-
ходимости увеличения расхода связующего илн повышения плотности
плит, при этом увеличивается их материалоемкость и стоимость.
Расход связующего (Рис. 8) оказывает значительно меньшее влияние
на эмиссию формальдегида из плит, чем содержание свободного формаль-
дегида в смоле, а при использовании смол с низким молярным соотноше-
нием К:Ф изменение расхода связующего еще менее оказывает влияния на
эмиссию формальдегида из плит.
Установлено, что при снижении влажности осмоленной стружки на 1 %
содержание формальдегида в готовых плитах уменьшается на 4,9...6,5 %.
Наименьшее выделение свободного формальдегида имеет место при
влажности осмоленной стружки 7...9 %.
содержания в смоле; б — от расхода связующего: 1—4 — содержание свободного
формальдегида в смоле соответственно 1,15; 0,85; 0,3 и 0,1 %; 5—8 — расход
связующего соответственно 12, 10, 8, 6 %
С повышением температуры прессования резко возрастает выделе-
ние формальдегида из плит в период прессования (Рис. 9), что в свою оче-
редь приводит к уменьшению содержания формальдегида в готовых пли-
тах. Установлено, что при повышении температуры прессования на 10 °C
содержание свободного формальдегида в плитах уменьшается в среднем
на 4,3 %. Прессование следует вести при высоких — 180...220 °C —
температурах, с тем, чтобы в период горячего прессования и при выгрузке
30
плит из пресса было удалено (выделено) наибольшее количество
свободного формальдегида, а его содержание в готовых плитах осталось
минимальным.
Температура
прессования, °C
Установлено, что увеличение
продолжительности прессования в прессе
на 1 с на 1 мм толщины плиты — в
диапазоне 12...20 с/мм готовой плиты —
снижает содержание формальдегида в
плитах в среднем на 3,3 %: в нижней
части диапазона на 4,8 %; в верхней — на
2,4 %. Температура и продолжительность
прессования тесно взаимосвязаны,
поэтому с повышением температуры
прессования и сокращением
продолжительности выдержки выделяется
примерно одинаковое количество
формальдегида.
На содержание свободного
формальдегида в плитах оказывает влия-
ние способ охлаждения плит после
прессования. Самое низкое содержание
свободного формальдегида в плитах
достигается прн медленном охлаждении
плнт в плотных штабелях. Содержание
формальдегида в плитах, охлажденных
таким способом, на 44 % ниже, чем в
плитах, охлажденных в веерном
охладителе. Однако известно, что
охлаждение плит в плотных штабелях
Рнс 9. Зависимость выделения
формальдегида в процессе
прессования от влажности
осмоленной стружки и
температуры прессования; 10, И,
12, 13 н 14% — влажность
осмоленной стружки, %
снижает механические показатели плит.
Повышение сухого остатка смолы
от 50 до 70 % снижает выделение из нее
формальдегида в 1,7 раза.
Можно выделить следующие
значения технологических параметров,
оказывающих благотворное влияние как
на улучшение физико-механических показателей, так н на санитарно-
гигиеническую характеристику плит: высушивание стружки до
минимально возможной влажности 1...3 %, использование смол с низким
содержанием свободного формальдегида и связующих с высоким сухим
остатком 60...65 % и как итог — использование осмоленной стружки
низкой влажности 6...8 % для внутреннего слоя и 10...12 % для наружных,
прессование плит при высоких температурах — 180...220 °C.
31
Примесь коры в стружке. Примесь коры в стружке во всех случаях
снижает прочность древесно-стружечных плит. Установлено, что содержа-
ние 10... 12 % коры в однослойных плитах снижает их прочность на 9... 16 %,
а содержание этого же количества коры в среднем слое трехслойных плит
снижает их прочность на 5... 10 %.
Содержание пыли в древесных частицах. В процессе измельчения
древесины в стружечных станках, сушки и транспортирования
измельченной древесины образуется значительное количество древесной
пыли, которая снижает
показатели механических
свойств плит.
До недавнего времени
пыль старались полностью
отделить от стружки. Однако
исследованиями установлено,
что примесь в стружке до 15 %
пыли способствует повы-
шению предела прочности
прн статическом изгибе на 20
% и при растяжении перпен-
дикулярно к плоскости плиты
на 7...8 % (Рис. 10). Это
объясняется тем, что при
изготовлении плит только из
кондиционных древесных
частиц в готовой плите
образуются пустоты между
отдельными древесными
Содержание пыли, %
Рис. 10 Зависимость предела прочности прн
статическом изгибе древесно-стружечных плит
плотностью 700 кг/м3 от содержания пыли в
стружке
частицами. При содержании небольшого количества пыли, 10... 15 %, эти
пустоты заполняются пылью, в результате чего повышаются контакт
отдельных древесных частиц между собой и прочность склеивания. При
дальнейшем увеличении содержания пыли прочность плит падает.
Поэтому в кондиционной стружке допускается содержание пыли и мелочи,
прошедшей через сито с размером ячеек 1x1 мм, в количестве до 15 % как
для наружных, так и для внутренних слоев плиты.
Влажность сухих и осмоленных древесных частиц. Качество
древесно-стружечных плит, а также стабильность технологического
процесса нх изготовления в большой степени зависят от влажности
высушенных и осмоленных древесных частиц. Повышение влажности
Древесных частиц перед смешиванием со связующим приводит к
повышению влажности осмоленных древесных частиц.
При влажности стружечного пакета перед началом прессования
олее 15... 16 % при изготовлении плит плотностью 650 кг/м3 и более влага
32
не успевает выйти из стружечного брикета за период прессования, что не
только снижает прочность плит, но и ведет к их расслоению. Поэтому
влажность сухих и осмоленных древесных частиц строго ограничивается.
Прн изготовлении трехслойных плит влажность сухих древесных частиц
не должна превышать 3...5 % для внутреннего слоя и 5...7 % для наруж-
ных слоев, а влажность осмоленных древесных частиц соответственно
10...13 и 15...18 %, с таким расчетом, чтобы влажность стружечного ковра
перед началом прессования не превышала 13... 15 %. При внедрении
интенсифицированных режимов прессования наметилась тенденция к
снижению влажности сухих и осмоленных древесных частиц. Древесные
частицы для обоих потоков высушивают до влажности 1...3 %, а
влажность стружечных пакетов снижают до 9...11 % за счет применения
высококонцентрированных связующих.
Конструкция трехслойной плиты. Для изготовления наружных
слоев используют более тонкие древесные частицы и к ним добавляют
большее количество связующего. При использовании резаных древесных
частиц увеличение доли наружных слоев до 40 % ведет к повышению
прочности плит на изгиб, дальнейшее увеличение доли наружных слоев
практически не сказывается на повышении прочности. Поэтому при
изготовлении трехслойных плит из специально изготовленных древесных
частиц рекомендуется принимать соотношение наружных и внутреннего
слоев равным 1:4:1, то есть доля наружных слоев 34 %, внутреннего 66 %.
33
Глава 3. СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ДРЕВЕСНО-
СТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ
3.1. Виды сырья
В качестве сырья для производства древесно-стружечных плит
используют: древесину, лубяные растения — солому, тростник, костру
льна и конопли; отходы семян — подсолнечную лузгу, хлопок.
Первоначально для изготовления древесно-стружечных плит применяли
исключительно отходы деревообрабатывающих производств. В настоящее
время в основном используют неделовую древесину — дрова,
низкосортный пиловочник н тонкомер.
Основным сырьем для изготовления древесно-стружечных плит
служит неделовая древесина. Наряду с этим используются и различные
отходы лесопиления и деревообработки. Отходы лесозаготовок — сучья,
вершины, ветви, откомлевки — также могут служить сырьем для
производства древесно-стружечных плит экструзионного прессования.
3.2. Древесное сырье
Общие сведения. В качестве древесного технологического сырья
для производства древесно-стружечных плит применяют:
— неделовую древесину — лесоматериалы, которые по своим
качественным характеристикам не соответствуют утвержденным
стандартам н техническим условиям на деловую древесину, дрова;
— древесные отходы лесопиления — горбыли, рейки, обрезки досок
и другие крупнокусковые отходы, а также опилки; отходы фанерного
производства — карандаши, шпон-рванина, обрезки фанеры; кусковые
отходы н стружка — отходы мебельного производства и других
деревообрабатывающих предприятий;
— технологическую щепу из отходов лесопиления и лесозаготовок
ветви, сучья, вершины, откомлевки — хвойных и лиственных пород, за
исключением особо твердых лиственных пород.
По назначению древесное технологическое сырье используется сле-
дующим образом.
Однослойные плиты и наружные слои трехслойных плит
изготовляют из всех видов сырья, указанных выше, за исключением
шпона-рваннны, стружки-отходов деревообрабатывающих станков, опилок
и технологической щепы. При этом рекомендуются следующие породы
Древесины: сосна, ель, кедр, пнхта, береза.
Для изготовления многослойных плнт и внутреннего слоя
трехслойных плит применяют все виды сырья, указанные выше. Прн этом,
34
кроме древесины хвойных пород, может быть использована н древесина
лиственных пород — береза, ольха, липа, бук и др.
Неделовая древесина. Дровяная древесина для производства
древесно-стружечных плит должна удовлетворять техническим условиям.
Диаметр сырья в круглом виде устанавливается от 4 см и выше.
Поставляют сырье как отдельно по породам, так и в смешанном виде в раз-
личных соотношениях, в окоренном и неокоренном виде. При этом неоко-
ренные колотые дрова и отходы лесопиления и деревообработки не долж-
ны иметь коры более 12... 14 %. На окоренном сырье остатки коры или
луба не должны превышать 3 % от поверхности сырья.
Дровяную древесину поставляют как в виде поленьев длиной 1 м и
выше, так и в виде долготья. Длина долготья должна быть кратна длине
поленьев плюс припуск на разделку.
В дровяной древесине для производства древесно-стружечных плит
допускаются такие пороки, как сучки — здоровые и табачные;
червоточина, кривизна, трещины. Внутренняя гниль — ситовая н
трухлявая — допускается до 0,5 соответствующего диаметра торца с
выходом на второй торец до 0,3 его диаметра. Наружная трухлявая гниль
не допускается.
Тонкомериая древесина. Тонкомерная древесина получается в
основном при проведении рубок ухода. Она представляет собой круглый,
неокоренный, с обрубленными ветками лесоматериал.
Диаметр в верхнем отрубе тонкомерной древесины хвойных пород
2...6 см, лиственных 2...8 см, длина 1...3 м с градацией через 0,5 м.
Тонкомерная древесина обладает большей пластичностью и
меньшими упругостью н плотностью по сравнению со спелой древесиной,
в ней почти отсутствует гниль. Поэтому при изготовлении стружки резко
уменьшается образование пыли, стружка получается заданных размеров.
Опыт работы показал, что у древесно-стружечных плит,
изготовленных из тонкомерной древесины, показатели физико-
механических свойств более высокие и лучший внешний товарный вид,
чем у плит из дровяной древесины.
Отходы лесопиления. Кусковые отходы лесопиления в основном
перерабатываются в технологическую щепу, которая служит прекрасным
сырьем для производства древесно-стружечных плнт.
Технологическая щепа, предназначенная для производства древесно-
стружечных плнт, должна удовлетворять следующим требованиям.
Размеры щепы для плит плоского прессования: длина 20...60 мм
(оптимальная — 40), толщина — не более 30 мм; для плнт экструзионного
прессования: длина 5.. .40 мм (оптимальная — 20), толщина — не более 30 мм.
В технологической щепе допускается содержание коры не более 12 %,
гнили — не более 5 %; минеральные примесн — уголь, камень, известь и
35
др ___ не допускаются. Для производства высококачественных плит
содержание коры в щепе не должно превышать 3 %.
Опилки. Рекомендуется применять опилки из древесины твердых ли-
ственных пород в качестве добавки к резаной стружке во внутренний слой
трехслойных плит в количестве 10...20%, а опилки из хвойных и мягких
лиственных пород — до 50 %.
Отходы фанерного производства. Эти отходы, в особенности
карандаши, наилучшим образом подготовлены для переработки на
специальную резаную стружку. При этом карандаши мотут быть
использованы для изготовления стружки как для внутреннего, так и для
наружных слоев, шпон-рванина перерабатывается в стружку только для
внутреннего слоя. При использовании шпона-рванины содержание коры в
ней не должно превышать 12 %.
Стружка-отходы от строгальных станков. Почти на всех дерево-
обрабатывающих предприятиях образуется значительное количество
стружки-отходов от деревообрабатывающих станков. Установлено, что
предел прочности при статическом изгибе плит, внутренний слой которых
состоит из стружки-отходов, приблизительно равен прочности плнт, у
которых внутренний слой полностью состоит из специальной резаной
стружки. По пределу прочности при растяжении перпендикулярно к
пласта плиты, водопоглощению, разбуханию показатели первых даже
несколько выше. Поэтому для внутреннего слоя трехслойных плит
рекомендуется использовать стружку-отходы хвойных пород без
ограничений, а стружку твердых лиственных пород в количестве до 30 %
— в качестве добавки к специальной резаной стружке.
Стружку-отходы от деревообрабатывающих станков целесообразно
также измельчать в тонкие древесные частицы для формирования
наружных слоев при изготовлении плит с мелкоструктурной
поверхностью. Поверхность плит при этом получается высокого класса
шероховатости.
36
Глава 4. СИНТЕТИЧЕСКИЕ СМОЛЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ
ДРЕВЕСНЫХ ПЛИТ
4.1. Общие понятия и способы получения полимеров
Для производства древесных плитных материалов и пластиков в
качестве одного из основных компонентов применяют связующие
органического или неорганического происхождения. Связующие вещества
различны как по своим свойствам, так и по условиям применения. Поэтому
классифицировать их необходимо по нескольким основным признакам.
По происхождению связующие вещества делятся на две группы —
синтетические (органические) и природные. Синтетические связующие в
свою очередь подразделяются: по методу получения на
поликонденсационные и полимеризационные; по отношению к
нагреванию иа термореактивные и термопластичные. Термореактивные —
необратимо переходящие при нагревании в твердое, нерастворимое
состояние; термопластичные — способны многократно размягчаться при
нагревании н затвердевать при охлаждении.
В производстве плитной продукции наиболее широко применяются
синтетические связующие, основной компонент которых — полимеры
(или олигомеры) термореактивного типа. Получение таких полимеров
основано на реакциях поликонденсации исходных компонентов
(мономеров), а использование — на их способности при определенных
условиях переработки образовывать прочные и жесткие клеевые
соединения, что обеспечивает прочность и формоустойчивость плитных
материалов, полученных с их применением.
Связующее редко состоит из одного полимера, в его состав могут
входить катализаторы отверждения, стабилизаторы (замедлители),
растворители, пластификаторы, пенообразователи и другие
технологические добавки. Эти компоненты имеют различное назначение:
отвердители — катализаторы отверждения — обеспечивают образование
трехмерной структуры, увеличивают скорость отверждения; растворители
позволяют понизить вязкость и концентрацию; пластификаторы снижают
хрупкость отвержденного полимера; стабилизаторы увеличивают
жизнеспособность связующего; пенообразователи увеличивают объем
связующего, что позволяет снизить его расход.
В производстве плит из синтетических смол в качестве основы
связующего наиболее широко используются карбамидоформальдегидные,
фенолоформальдегидные и карбамидомеламнноформальдегидные.
При изготовлении специальных видов плит применяют
неорганические, минеральные, связующие, такие, как цемент, каусти-
ческий магнезит и жидкое стекло. Плиты, полученные с применением этих
связующих, обладают достаточно высокой прочностью, огне-, био-,
37
атмосферостойкостью, что обеспечивает возможность их использования в
строительстве.
4.2. Требования, предъявляемые к смолам и связующим
Знание основных закономерностей процесса изготовления
древесных плит, является необходимым условием для формирования
перечня требований, предъявляемых к смолам и связующим в произ-
водстве плит. Выбор вида связующего производится в зависимости от
назначения плит и способа их производства. Основными и, во многом
универсальными, требованиями к смолам н связующим являются
следующие: доступность сырьевой базы для синтеза смол; простота
технологии синтеза и их дешевизна; стабильность при хранении;
растворимость в доступных растворителях; высокая скорость отверждения
при переработке; хорошая адгезионная и когезионная прочность;
нетоксичность и ряд других.
Применение смол и связующих в производстве плит имеет свои
особенности, связанные с необходимостью равномерного распределения
сравнительно малого количества связующего по большой поверхности
древесных частиц и с необходимостью создания оптимальных условий
отверждения связующего в каждом слое плит. Таким образом, связующие
для изготовления плит должны иметь пониженную вязкость и
возможность регулирования скорости их отверждения в требуемых
пределах за счет катализаторов. Следует отметить, что существенным, для
получения продукции хорошего качества, является высокая адгезионная
прочность склеивания и достаточная когезионная прочность
отвержденного связующего.
4.3. Основные положения теории адгезии
Под адгезией понимают молекулярную связь между поверхностями
приведенных в контакт разнородных тел.
Разнообразие и сложность проблем, связанных с адгезией, приводят
к известным противоречиям во взглядах на механизм адгезии, к появлению
разнообразных теорий адгезии.
Об адгезии обычно судят по разрушению адгезионного слоя,
определяемому методами отрыва или расслаивания. Прочность
адгезионного соединения зависит не только от молекулярного
взаимодействия на границе раздела фаз, но н от условий формирования
соединений, механических характеристик соединяемых материалов
(когезионных).
Адсорбционная теория адгезии была одной из первых,
Рассматривающих адгезию как результат проявления сил
38
межмолекулярного взаимодействия между адгезивом и субстратом.
Согласно адсорбционной теории адгезии молекулярное взаимодействие
между адгезивом и субстратом начинается после достижения контакта
между ними, Этому процессу способствуют повышение температуры и
давления, применение раствора адгезива, введение в адгезив
пластификатора.
Молекулярная теория адгезии, как и адсорбционная, базируется на
молекулярном взаимодействии адгезива с субстратом, а также на
когезионных свойствах соединяемых материалов. Она объясняет
молекулярное взаимодействие между полярными группами в компонентах
системы на границе раздела адгезив — субстрат, а также взаимодействие
функциональных групп, образуемых в результате католических реакций
при контакте с поверхностью субстрата.
Электрическая теория адгезии базируется на явлениях контактной
электризации на границе двух диэлектриков или диэлектрика и металла, в
результате которой происходит ориентация диполей. Согласно этой теории
при контакте или разделении разнородных поверхностей на ннх возникает
разность электрических потенциалов — как иа обкладках конденсатора за
счет ориентации диполей. Электрическая теория не объясняет образования
адгезионной связи между полимерами, близкими по своей природе, а
также неполярными полимерами.
Химическая теория адгезии объясняет адгезионные и когезионные
свойства контактирующих поверхностей при склеивании силами
химического взаимодействия. Химические связи могут возникнуть между
молекулами адгезива и субстрата, имеющими в своей структуре
функциональные группы. Но при этом четкой границы между адгезиями за
счет физических и химических сил установить невозможно.
Как видно из рассматриваемого материала, нет единой теории
адгезии. В каждом отдельном случае адгезия зависит от природы субстрата
и адгезива и преобладает тот или другой вид адгезии. В некоторых случаях
адгезия объясняется действием одновременно двух или нескольких из рас-
смотренных факторов.
4.4. Фенолоформальдегидные полимеры
Фенолоальдегидными полимерами называют продукты
поликонденсации различных фенолов с альдегидами.
Фенол СбН50Н — кристаллическое вещество с температурой
плавления 41 °C и кипения 182 °C, смешивается со спиртом и при нагрева-
нии с водой, растворим в эфире, глицерине, хлороформе н др. Получают
фенол из каменноугольной смолы — продукта сухой перегонки угля — и
синтетическим способом.
39
Из альдегидных компонентов при получении фенолоальдегидных
полимеров чаще всего используют формальдегид и фурфурол, которые
образуют с фенолом полимеры трехмерной структуры. Формальдегид
СН2О — газ, хорошо растворимый в воде; вода поглощает до 50 %
формальдегида. Водные растворы формальдегида называют формалином.
При получении фенолоальдегидных полимеров используют
вспомогательные вещества, наиболее важные из которых — катализаторы
NaOH, NH4OH, Ва(ОН)2, контакт Петрова, НС1 н др.; растворители —
этиловый спирт, ацетон и стабилизаторы — этиленгликоль, глицерин и др.
Прн поликонденсации фенола с альдегидами образуются
термопластичные или термореактивные олигомерные продукты.
Термопластичные фенолоальдегидные полимеры называют новолачными,
а термореактивные — резольными.
Прн реакции фенолов с альдегидами образование полимеров того
или другого вида зависит от функциональности фенольного компонента,
мольного соотношения исходных веществ и pH реакционной среды.
При нагревании резолы отверждаются, то есть переходят в
трехмерное состояние, при этом процесс отверждения проходит через три
стадии: А, В и С.
Первая стадия А-резол. Олигомер находится в жидком или твердом
растворимом состоянии, при нагревании плавится и при дальнейшем
нагревании переходит в твердое нерастворимое и неплавкое состояние. В
стадии А полимер имеет линейное строение или незначительное
разветвление линейных цепей.
Вторая стадия В-резитол. Олигомер твердый и хрупкий, на холоде
не растворяется, а лишь набухает в растворителях, при температуре
размягчается н переходит в трехмерное неплавкое и нерастворимое
состояние. В стадии В полимер — в разветвленном состояния, а между
отдельными макромолекулами имеются поперечные сшивки.
Третья стадия С-резит. Полимер представляет собой твердый и
хрупкий продукт, нерастворимый и неплавкий прн нагревании. Полимер в
этом состоянии имеет трехмерное строение с различной густотой межмо-
лекулярной сшивки. Переход олигомера в трехмерное неплавкое и
нерастворимое состояние (резит) есть результат межмолекулярного
взаимодействия метиловых групп и образования структуры полимера
пространственного строения.
Продолжительность перехода олигомера из стадии А в С
характеризует скорость его отверждения, которая может изменяться в
широких пределах от нескольких минут до нескольких часов, что зависит
от условий отверждения и свойств исходного полимера. Технологические
процессы производства новолачных и резольных фенолформальдегидных
олигомеров мало отличаются друг от друга и практически включают в себя
одни и те же операции, за исключением сушки готовых продуктов.
40
В плнтной промышленности фенолформальдегидные олигомеры
используют в виде жидких резолов для производства пластиков, фанеры,
древесно-волокнистых плит и древесно-стружечных плит. В производстве
фанеры, древесно-волокнистых плит и древесно-стружечных плит
используют преимущественно смолы следующих марок: СФЖ-3011;
СФЖ-3013; СФЖ-3014; СФЖ-3024. Свойства этих смол приведены в
Таблице 6.
Таблица 6
Показатель Марка смолы
СФЖ-3011 СФЖ-3013 СФЖ-3014 СФЖ-3024
Вязкость условная по ВЗ-4, с сП 120...400 40...130 17...90 90.. 200
Содержание, %: нелетучих веществ (сухой остаток) щелочи свободного фенола свободного формальдегида 43...47 3...3.5 1...2.5 0,5...1,0 39...43 4,5... 5,5 0,09...0,18 0,1...0,18 46...52 6,5... 7,5 0,05 ...0,1 0,05...0,1 38...42 5,5...6,5 0,1 0,1
Предел прочности при скалшшши клеевого слоя фанеры, МПа, не менее: в сухом состоянии после кипячения в воде в течении 1 ч. 2,2...3,5 1,9 2,0...3,0 1,5 2,0...3,0 1,5 2,0...2,5 1,5
Срок хранения при 5...20°С, мес. 1—2 2—3 2—4 2—3
Для увеличения срока хранения и стабильности свойств
фенолоформальдегидных смол горячего отверждения применяют
стабилизаторы этиленгликоль (ЭГ), диэтиленгликоль (ДЭГ),
полиацетальгликоль с винилоксигруппамн н полиацетальгликоль (ПАТ).
Стабилизаторы вводятся в процессе синтеза смол. Использование этих
стабилизаторов позволяет увеличить срок хранения до 4 месяцев, при
стабильности основных показателей.
На клеящие свойства этих смол влияют их молекулярная масса,
содержание мономерных веществ и количество функциональных групп.
Например, смолы с молекулярной массой 300...500 обеспечивают
наибольшую прочность клеевых соединений. Следует отметить, что
формирование свойств резольных смол возможно на стадии нх получения
за счет изменения условий поликонденсации.
Исследованиями, проведенными в ЦНИИФе, установлено, что чем
меньше в смоле содержание свободного фенола, тем ниже требуется
температура для ее отверждения, а также скорость отверждения смол с
низким содержанием свободного фенола незначительно изменяется в
41
зависимости от температуры. Хотя при повышении температуры
переработки возрастают прочность и водостойкость фенолформаль-
дегидных смол.
Для сокращения продолжительности желатинизации фенолформаль-
дегидных смол, при их использовании в производстве плитной продукции,
используются различные ускорители отверждения, такие, как резорцин,
параформальдегид, гуанидины и др. Их применение позволяет сократить
продолжительность отверждения на 30...60 %.
В настоящее время для фенолформальдегидных смол при
изготовлении древесно-стружечных плит найдены органические
отвердители — изоцианаты, которые, кроме сокращения отверждения
смол, уменьшают степень поглощения связующего древесиной, что
улучшает процессы осмоления стружки и подпрессовки пакетов. Кроме
того, для ускорения процесса отверждения фенолформальдегидных смол
используются различные сульфокислоты. Применение сульфокислот
сокращает время отверждения смол в 1,5—2 раза.
С целью увеличения скорости и глубины отверждения смол при
температуре 105... 120 °C были разработаны н опробованы в промышлен-
ности эффективные комбинированные отвердители, содержащие в своем
составе бихроматы и карбамид.
Кроме рассмотренных выше смол горячего отверждения, в
деревообрабатывающей промышленности для склеивания массивной
древесины нашли применение клеи холодного отверждения на основе смол
СФЖ-3016; СФЖ-309 н ВИАМФ-9. В качестве отвердителей для клеев
холодного отверждения применяют, как правило, сульфокислоты.
Для изготовления облицовочных пленок на основе крафт-бумаг
применяют фенолформальдегидные пропиточные смолы СБС-1; ЛБС-1;
ЛБС-2 и ЛБС-9. Этими пленками облицовывается фанера специального
назначения.
Древесно-стружечные плиты и пресс-массы па основе
фенолформальдегидных олигомеров отличаются повышенной водо- и
термостойкостью, а также высокой стойкостью к атмосферным
воздействиям. Для производства древесно-стружечных плит рекомендуют
применять олигомеры с пониженной вязкостью. Обладая высокими
физико-механическими свойствами, фенолформальдегидные олигомеры
требуют более длительных режимов прессования н высокой температуры.
недостаткам древесно-стружечных плит на основе
фенолформальде! идных олигомеров относятся выделение свободного
фенола и формальдегида, специфический запах н темная окраска.
42
4.5. Карбамидоформальдегидные полимеры
Основное сырье для карбамидоформальдегидных полимеров —
карбамид, меламин, анилин; альдегидным компонентом служит
формальдегид.
Карбамид (мочевина) — это амид угольной кислоты,
кристаллическое вещество с температурой плавления около 133 °C, хоро-
шо растворимое в воде, хуже — в спирте. Карбамид представляет собой
слабое основание и с кислотами образует соли. Он достаточно устойчив
при нагревании до температуры плавления, но при более высокой
температуре разлагается.
Карбамидоформальдегидные полимеры получают при реакции
поликонденсации в водном растворе карбамида с формальдегидом. В
зависимости от условий проведения реакции получают водорастворимые
вещества, растворимые олигомерные продукты и аморфные
нерастворимые полимеры. Направления реакции поликонденсации, а
следовательно, и свойства образуемых продуктов зависят от соотношения
исходных веществ, концентрации водородных ионов среды pH и
температуры.
Механизм образования олигомерных продуктов очень сложен и еще
недостаточно изучен. Обычно процесс получения карбамидных
олигомеров проводят в среде с переменной pH: сначала в нейтральной или
слабощелочной при отношении формальдегида к карбамиду (2...1,5):1;
затем, когда образуется достаточное количество метилольных групп, — в
слабокислой для ускорения процесса конденсации образуемых на первой
стадии метилольных производных карбамида.
Начальные продукты конденсации карбамида с формальдегидом с
45...50 %-ной концентрацией могут быть использованы только в качестве
пропиточных растворов. Для получения олигомеров, обладающих лучши-
ми клеящими свойствами, продукты конденсации вакуумируют, при этом
более глубоко протекает конденсация исходных низкомолекулярных про-
дуктов, удаляется часть воды и непрореагировавшего формальдегида, а
также метанол и другие продукты.
В отличие от фенолформальдегидных олигомеров, способных
отверждаться при нагревании без катализаторов, карбамидоформальде-
гидные отверждаются только с помощью отвердителей (катализаторов)
при комнатной температуре или при нагревании. В качестве катализаторов
отверждения используют органические — щавелевую, молочную и др., и
неорганические — серную, фосфорную и др. кислоты, а также различные
вещества кислотного характера или выделяющие кислоту в растворе клея.
Наиболее часто в качестве катализаторов отверждения применяют
аммониевые соли сильных кислот NH4CI, (NH4)3P04, (NH^SC^ и др.
43
Стабильность карбамидных клеев определяется устойчивостью к
желатинизации и выпадению в осадок. В процессе хранения клея в нем
происходит дальнейшая поликонденсация по свободным функциональным
группам олигомерного составляющего клея, сопровождающаяся увеличе-
нием вязкости раствора. Стабильность можно увеличить регулированием
pH клея. Максимальная стабильность клея наблюдается при pH 7...7,5.
Особенно низкой стабильностью обладают клеи с pH ниже 7, так как в ки-
слой среде поликонденсация карбамидных олигомеров ускоряется.
Для увеличения стабильности к раствору клея добавляют вещества,
являющиеся регуляторами pH среды — буру, аммиачную воду, карбамид,
меламнн. Стабильность клея можно повысить увеличением его концен-
трации — вакуумированием, а также увеличением содержания свободного
и связанного формальдегида. Однако формальдегид обладает
токсическими свойствами, поэтому с увеличением его содержания
увеличивается токсичность клея, что ухудшает его санитарно-
гигиенические характеристики.
Время отверждения влияет на условия применения клея и зависит от
природы и количества катализатора (отвердителя), используемого прн
этом. Скорость отверждения карбамидных клеев можно изменить
регулированием температуры и кислотности среды. Наибольшая скорость
отверждения наблюдается при pH 2,5...4,0. Влияние содержания
катализатора на увеличение скорости отверждения карбамидного клея
сказывается до определенной его доли, выше которой скорость
практически не изменяется. Чем выше температура выдержки клея перед
отверждением, тем больше скорость его отверждения при одинаковых
прочих условиях.
Количество свободного формальдегида в олигомере характеризуется
его мольной долей и условиями синтеза, поэтому олигомеры, обладающие
лучшими физико-механическнми свойствами, должны содержать доста-
точно большое количество свободного формальдегида. Повышенное со-
держание свободного формальдегида в клее нежелательно из-за его ток-
сичности. Это противоречие частично разрешается синтезом карбамидных
олигомеров, многоступенчатой конденсацией исходных продуктов, когда
начинают процесс при мольном количестве формальдегида 1,8...2,2 и за-
канчивают прн мольном отношении формальдегида 0,9...1,2 на 1 моль
карбамида. При таком способе синтеза удается снизить содержание
свободного формальдегида в клее до 0,05...0,15 % без существенного
Ухудшения его физнко-механических характеристик. Существуют и другие
способы снижения свободного формальдегида в клее, например,
0 авление в него некоторых веществ — карбамида, аммиака, меламина,
Различных аминов.
44
4.6. Применение карбамидоформальдегидных смол в качестве клеев,
связующих и пропиточных составов
Карбамидоформальдегидные полимеры в больших объемах
применяют в производствах древесно-стружечных плит, мебели,
синтетического шпона, слоистых пластиков, а также при облицовывании
древесных материалов, склеивании древесных изделий и конструкций.
Карбамидоформальдегидные полимеры имеют высокую скорость
отверждения. В отвержденном состоянии не имеют запаха, бесцветны,
стойки к воздействию окружающей среды, обладают хорошей
биологической стойкостью. К недостаткам таких полимеров следует отне-
сти малую водостойкость, невысокую термо- и теплостойкость и токсич-
ность.
В производстве древесно-стружечных плит используют жидкие свя-
зующие. Важное значение в технологическом процессе имеет вязкость свя-
зующего, которая составляет 15...40 по ВЗ-4. Благодаря высокой скорости
отверждения карбамидоформальдегидных связующих они нашли широкое
распространение в производстве древесно-стружечных плит. Время
прессования плит на карбамидном связующем в технологическом процессе
равно 0,25...0,4 мин на 1 м толщины, в то время как на фенольном клее —
0,5...0,6 мин/мм толщины.
В производстве древесно-стружечных плит должны использоваться
карбамидные связующие, не содержащие свободного формальдегида или
содержащие незначительное его количество, так как свободный
формальдегид выделяется не только при изготовлении, но и при
эксплуатации плит. Для снижения выделения формальдегида из готовых
плит их покрывают лаками или облицовывают различными материалами.
Жизнеспособность связующего с отвердителем должна быть не ниже
5—7 ч, а при раздельном нанесении связующего и отвердителя — не ниже
1,5-2 ч.
Плитные материалы изготавливают с применением
карбамидоформальдегидных смол, полученных периодическим способом в
цехах смол на плитных предприятиях или непрерывным способом на
химических предприятиях. В промышленности используется большой
ассортимент смол марок КФ-MT; КФ-MT (БП); КФ-МТ-ПС; КФ-МТ-15;
КФ-МТ-05; КФ-НП; КФ-ЕС; КФ-А; СК-75 и другие.
Смолы отличаются мольным соотношением карбамида и
формальдегида, содержанием сухих веществ, временем желатинизации
(отверждения), растворимостью в воде, вязкостью и содержанием
свободного формальдегида. Различаются смолы и по назначению — для
поддоного и бесподдонного способа изготовления плит. Существенно
различаются используемые смолы по санитарно-химическим
характеристикам. Стремление производителей снизить токсичность плит
45
Глава 5. СОСТАВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
ПРОИЗВОДСТВА ДРЕВЕСНО-СТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ
Технологический процесс изготовления плит слагается из ряда
технологических операций, общее число которых может быть очень
большим, изменяться как по числу и составу операций, так и по
очередности их выполнения, зависящих от вида сырья, конструкции
плит, оборудования, транспортных путей, доставки сырья и отправки
готовых плит потребителям и других факторов, в том числе имеющих
и частное значение. Из общего числа технологических операций
целесообразно выделить основные, определяющие принципиальные
условия изготовления плит и очередность следовании таких операций
друг за другом. Знание технологического процесса поможет лучшей
его организации с учетом местных условий, определяющих технико-
экономические показатели производства плит на предприятиях.
Технологический процесс включает следующие основные
операции: подготовка древесного сырья; подача в производство и
разделка древесного сырья; измельчение древесины в щепу и
сортирование щепы; изготовление древесных частиц; сушка древесных
частиц; сортирование древесных частиц и измельчение крупной
фракции; транспортирование и хранение смолы и химикатов;
приготовление связующего; смешивание древесных частиц со
связующим; формирование стружечного ковра и разделение его на
пакеты; подпрессовка стружечного пакета; прессование
древесностружечных плит; охлаждение, выдержка и обрезка ДСтП;
шлифование и сортирование; укладка и хранение плит. Каждая из
перечисленных операций выполняется в определенной
технологической последовательности и сопровождается образованием
отходов и получением полуфабрикатов (Рис 11).
Подготовка сырья включает: поставку сырья в виде круглых
сортиментов, технологической щепы, отходов; выгрузку сырья с
использованием кранов, элеваторов и конвейеров; учет сырья по
количеству и качеству. Подача сырья в производство и разделка
древесного сырья включают: проверку сырья на наличие в нем
металлических и минеральных включений и их удаление; разделку
сырья на мерные отрезки, то есть распиливание для подготовки к
переработке на стружечных станках с ножевым валом, а также
Разделку длинного и с кривизной сырья для переработки в щепу на
РУбительных машинах. Содержание остальных операций раскрывают
и* названия. Варианты технологии и используемого в них
оборудования показаны на некоторых схемах, которые не
исчерпывают других возможностей. На Рис. 12 дана схема
схнологического процесса изготовления трехслойных древесно-
тРУЖечных плит с улучшенной структурной поверхностью,
Рис. 11. Схема производства древесно-стружечных плит
48
применяемая при объеме производства 90... 100 тыс. м3 плит в год. На
схеме показан процесс до операции дозирования древесных частиц для
смешивания со связующим; даны основные этапы переработки
четырех видов сырья в древесные частицы для формирования
наружных и внутреннего слоев древесностружечных плит.
После смешивания древесных частиц каждого из слоев со связую-
щим производят следующие операции: 1) распределение стружки по
машинам формирующей станции; 2) формирование пакетов; 3)
извлечение случайных включений из пакетов; 4) подпрессовку
стружечного пакета; 5) контрольное взвешивание пакетов (брикетов),
6) прессование плит; 7) отделение плит от поддонов; 8) возврат и
охлаждение поддонов; 9) кондиционирование плит; 10) обрезку ДСтП;
И) калибрование и шлифование; 12) сортировку плит.
На Рис. 13 показана схема производства трехслойных
древесностружечных плит, применяемая при объеме производства 250
тыс. м3 плит в год. На схеме показаны операции начиная от сушки
частиц, поскольку предшествующие операции принципиально не
отличаются от показанных ранее.
Рис. 13. Технологическая схема изготовления трехслойных плит с улучшение!
структурной поверхностью
На Рис. 14 дана схема технологического процесса производства
пятислойных древесно-стружечных плит с микроструктурной
поверхностью, применяемая при объеме производства 90... 100 тыс. м3
плит.
После операции смешивания древесных частиц со связующим
следуют: 1) формирование стружечного ковра; 2) подпрессовка ковра;
49
19Ц1ХШ0- ЧГН[/
I
50
3) разделение ковра на пакеты; 4) подпрессовка пакетов (брикетов); 5)
взвешивание пакетов; б) прессование плит; 7) охлаждение плит; 8)
выдержка древесно-стружечных плит; 9) обрезка; 10) шлифование; 11)
сортировка; 12) складирование плит.
Указанная во всех схемах последовательность операций может
изменяться. Например, обрезать плиты можно до и после их
выдержки. Обрезка до выдержки не сопровождается значительным
затуплением инструмента, а отходы обрезки легче измельчаются.
Появились новые технологические процессы производства
древесно-стружечных плит, в том числе с применением одноэтажных
прессов непрерывного действия, получением плит с ориен-
тированными в различных слоя частицами; частицы оказываются
параллельными или приблизительно параллельными по длине в
отдельных слоях и пересекаются в смежных слоях подобно укладке
листов в фанере.
Технологический процесс производства древесно-стружечных
плит экструзионного прессования отличается совмещением операций
формирования ковра и прессования плит в прессе, однако этот процесс
не позволяет получать плиты с высокой прочностью при изгибе без
облицовки прочными материалами, например пластиками.
Основные операции производственного процесса
разрабатывают, рационально подбирая необходимое оборудование,
режимы его работы, подготавливая инструмент и технологические
параметры, нормируя операции. Базовые научно-исследовательские
организации разрабатывают и выдают рекомендации в виде
технологических инструкций. На предприятиях составляют свои
технологические инструкции корректируя технологические!
инструкции базовых организаций, с учетом местных условий работы
— качества и условий поставки сырья, требований потребителей, со-
стояния оборудования, возможностей паросилового хозяйства и т. п.
Технологические факторы влияют на физико-механические
свойства и качество древесно-стружечных плит. Их понимание,
соблюдение, контроль и поддержание на оптимальном уровне
позволяют правильно организовать работу технологов,
координировать ее с работой механиков, автоматчиков, энергетиков,
экономистов и специалистов других служб и получить от них
максимально возможную помощь в организации должной
технологической дисциплины и ритмичной работы отделения, цеха,
предприятия.
Знакомство с технологическим процессом начинается с
определения основных технологических операций, из которых он
складывается.
Технологический процесс производства плит плоского
прессования и применяемое оборудование рассматриваются на
ю п // /.; д
52
примере цеха, изготовляющего трехслойные древесностружечные
плиты периодическим прессованием (Рис. 15).
Древесное сырье подготовляют к переработке на стружки в
отделении подготовки сырья 1, схема которого зависит от конкретных
условий производства.
Автоматизированный цех разделен на пять связанных между
собой бункерами или складами участков: изготовления стружки;
сушки стружки; смешивания стружки со связующим; формирования,
прессования и обрезки плит; шлифования плит.
Участок изготовления стружки I. Дровяная древесина из отделе-
ния подготовки сырья 1 поступает на шестипильные станки 2, где ее
раскраивают на заготовки длиной 1000 мм. Затем конвейерами
заготовки передаются к загрузчикам-накопителям станков 4. На этих
станках сырье перерабатывается в стружку. При необходимости сырье
пропускают через металлоискатель 3, предназначенный для
обнаружения случайных металлических включений.
Отходы лесопиления и долготье перерабатываются на
рубительных машинах в щепу, которая затем измельчается в стружку
центробежными стружечными станками. В некоторых цехах это сырье
перерабатывается в стружку непосредственно на стружечных станках
23 для переработки долготья. Полученная стружка
пневмотранспортом 5 подается в два бункера 6 влажной стружки.
5.1. Подготовка сырья
Накопление и хранение древесного сырья производятся
раздельно для его отдельных видов. При этом сырье подают в
производство с учетом его специфики, требующей коррекции
режимных факторов согласно действующей технологической
инструкции
К подготовке дровяного сырья перед непосредственной подачей
в производство относятся проверка сырья на наличие металлических
включений при помощи металлоискателей и удаление включений
манипуляторами или другими механизмами, обеспечивающими
безопасность труда.
Стабильность состава сырья желательна и для стружки
внутреннего слоя, так как она влияет на стабильность свойств ковра и
получаемых из него плит — плотность, разнотолщинность и др. — и
на режим прессования. Стабильность достигается раздельным
приемом мелкого сырья по различным потокам. Правильная приемка
сырья — основное условие получение стабильных смесей. Она
обеспечивает требования сортировки сырья, которая при его
беспорядочном поступлении практически невозможна.
53
Стружка от обеих групп стружечных станков 4 и 23 разделена на
два потока: НС — поток наружных слоев и ВС — поток внутреннего
слоя. _ _
В некоторых цехах в бункеры потока ВС добавляют
отсортированные стружки — отходы от деревообрабатывающих
станков.
Участок сушки стружки 11. Участок состоит из двух
автоматических линий на обоих потоках стружки, которыми
управляют с центрального пульта.
Из бункера 6 стружка поступает в дробилку 7, где она
измельчается по ширине, после чего пневмотранспортом 8 подается в
барабанные сушилки 9. Сухая стружка подается пневмотранспортом
10 на ситовые сепараторы 11, где от нее отделяется пыль, затем
стружку направляют в бункера 12 сухой стружки, в которые встроены
автоматические ковшовые весы.
В настоящее время на участке устанавливается дополнительное
оборудование для сортировки и доизмельчения стружки.
Участок смешивания стружки со связующим III. Участок состоит
из двух автоматических линий на обоих потоках стружки, управляют
которыми с центрального пульта.
Из бункеров 12 стружка выдается ковшовыми весами в смеситель
13, куда одновременно подается связующее, приготовляемое и
дозируемое установкой 14 приготовления связующего.
При использовании нового высокооборотного смесителя перед
ним устанавливается устройство для непрерывной выдачи
периодически отвешиваемых ковшовыми весами порций стружки.
Проклеенная стружка подается системой ленточных конвейеров 15 в
дозаторы формирующих машин 17, служащие бункерами.
Участок формирования, прессования и обрезки плит IV. Участок
представляет собой автоматическую линию, управляемую с его
Центрального пульта.
Питатели формирующих машин 17 насыпают трехслойный
стружечный ковер на поддоны, перемещаемые главным конвейером 16
по замкнутому пути. Ковры на поддонах подпрессовываются в
одноэтажном прессе 18, затем взвешиваются на контрольных весах 19,
после чего прессуются в горячем многоэтажном прессе 20. Полученные
плиты поступают на форматный станок 22, а затем в штабелеукладчик
’ откУДа при помощи электропогрузчика штабеля плит перевозят в
Ромежуточный склад для выдержки.
Участок шлифования плит V. Участок представляет собой
тематическую линию, управляемую с ее центрального пульта и
стол°ЯЩУЮ В основн°й из загрузочного устройства с подъемным
°м, двух широколенточных калибровально-шлифовальных
54
станков, автоматического толщиномера и трех подъемных столов,
служащих для сортировки отшлифованных плит.
Разделка круглых лесоматериалов. Круглые лесоматериалы,
поставляемые для технологической переработки, разделывают на
мерные отрезки, определяемые размерами загрузочных окон (люков)
стружечных станков с ножевым валом. Для разделки используют
круглопильные станки.
Производительность однопильных станков с механической
подачей и механическим надвиганием на бревно пилы можно
рассчитать по формуле
77=60 TqKpl[(r 1 +12)2],
где и — продолжительность одного реза, с, п=5...15;
Г2— продолжительность продвижения бревна до следующего
реза, с, Г2=5...2О;
г — число резов на бревно, z=3...4;
q — объем среднего бревна, м3;
Кр— коэффициент использования рабочего времени; Кр=0,6...0,7.
Выражение 60ТКр представляет собой фактическую
продолжительность работы станка в смену в секундах, в знаменателе
имеем время в секундах, затраченное на 1 кряж Их частное равно
числу разделанных бревен. Умножив число на объем среднего бревна,
получим производительность станка.
5.2. Изготовление щепы и ее подготовка к измельчению в стружку
Изготовление щепы расширяет сырьевую базу производства
древесных плит, бумаги, целлюлозы и других продуктов, так как при
этом используются некондиционная и малоценная древесина, отходы
лесозаготовительного производства, лесопиления и деревообработки.
Получение щепы — это подготовка древесины к измельчению в
стружку. Щепу изготовляют из древесного сырья, которое по его
состоянию, форме и размерам не может быть разделено на другие
сортименты. К изготовлению щепы прибегают и как к
целесообразному техническому решению, оправданному
экономическими соображениями.
Для производства ДСтП плоского прессования длина щепы,
измеряемая по направлению волокон древесины, 20...60 мм при
оптимальной 40 мм, а толщина не более 30 мм. Для плит
экструзионного прессования длина 5...40 мм при оптимальной 20,
толщина не более 30 мм. Засоренность корой в щепе не более 12 % и
55
_________не более 5 %. Минеральные примеси, обугленные частицы и
металлические включения не допускаются.
Щепу изготавливают из древесины хвойных (ели, сосны, кедра,
пихты) и лиственных пород (березы, ольхи, липы, бука, осины, тополя,
ильма, клена). Смешение щепы из лиственных и хвойных пород
„опускается только по соглашению с заказчиком. Влажность щепы не
выше 29 % относительного или 40 % абсолютного содержания влаги.
Размеры щепы не одинаковы и варьируют в определенных пределах.
Для характеристики однородности или неоднородности щепы по
размерам устанавливают ее фракционный состав, т. е. разделяют ее на
размерные группы с определением массы щепы в группах — в
процентах от ее общей массы, принимаемой за 100 %. Для
фракционирования используют наборы сит с определенным
диаметром отверстий. Через каждое сито проходит часть щепы.
Прошедшая часть поступает на следующее сито с более мелкими
отверстиями и т. д. Самые мелкие частицы поступают на сплошной
поддон, а самые крупные остаются на верхнем сите: сита вставляются
друг в друга, образуя разборный цилиндр. Ситоанализатору с ситами
сообщают колебательное движение. Перед анализом щепы из нее
удаляют кору и гниль. Фракционный состав щепы приведен ниже.
Размеры отверстий на ситах, мм 50 30 10 5 2 Поддон
Допустимые остатки на ситах, % 3 длиной не более 80 мм Не менее 90 - Небо- лее 7
Технологическую щепу учитывают в кубических метрах плотной
массы с точностью до 0,1 м3, принимая для перевода насыпного
объема щепы в плотную массу следующие значения коэффициента:
0,36 — до отправки потребителю; 0,4 — при перевозке железно-
дорожным и автомобильным транспортом до 50 км; 0,42 — на
расстояние более 50 км.
Щепу получают резанием в рубительных машинах (Рис. 16)
которые в зависимости от способа крепления ножей, удаления
образовавшейся щепы и числа ножей делятся на: а) дисковые; б)
арабанные с полым валом; в) барабанные с подножевыми пазухами;
г) Малоножевые и д) многоножевые. На Рис. 16е, показана установка
ожа и контрножа в дисковой машине. Во всех случаях сырье подается
выб УГЛ0М к ножам для облегчения резания и уменьшения опасности
У Роса сырья, Достигается это приданием питательному лотку
а наклона измеряемого от вертикали, а также созданием угла <рн
пат осью вала и горизонтальной проекцией от загрузочного
кром”"42' МеЖДУ длин°й шепы 1Щ и величиной выступа режущей
ки ножа hc устанавливают соотношение
56
Z4=Ac/fsin jp.sinpj.
В барабанных рубительных машинах угол <р„ может быть 90°.
Дисковые машины широко распространены, они применяются
для измельчения крупного сырья и могут быть со свободной подачей
за счет самозатягивания сырья, что обеспечивает хорошие условия
согласования резания и подачи, и с принудительной подачей,
производимой двумя рядами приводных подающих вальцов,
расстояние между которыми регулируется. Для повышения
самозатягивания сырья и создания устойчивой работы дискам и
кромкам ножей придают винтовую поверхность, благодаря чему
резание происходит по ходу винта. Машины в зависимости от способа
удаления щепы могут быть с верхним и нижним выбросом. На Рис.
16а, показана машина с верхним выбросом — воздушным напором,
создаваемым лопастями.
!
Рис. 16. Принципиальные схемы рубительных машин:
1 — подаваемое сырье; 2 — патрон; 3 — корпус машины; 4 —
лопатка; 5 — диск; 6 — шкив привода; 7 — нож; 8 —
контриож; 9 — вариант размещения патрона; 10 — вариант
выброса щепы; 11 — полый барабан; 12 — ножевой вал; 13 —
ножевая головка; 14 — болт крепления ножа
Машины с 3—5 ножами в диске называют прерывистыми, а с
10—16 — непрерывными. В последнем случае при наличии нескольких
ножей сырье не подпрыгивает в патроне, диск меньше изнашивается, а
размеры щепы равномернее.
57
Дисковые машины применяют для переработки в щепу круглых
7 е риалов, отходов лесопиления, карандашей фанерного
ЛеС°Мводства, барабанные машины - для переработки шпона-рванины.
гР0И(5анные рубительные машины имеют большие загрузочные
пстия что удобно при переработке крупного материала, механизм
ОТВ^И которого состоит из двух пар вертикальных и горизонтальных
вводных вальцов с шинами, обеспечивающих подачу сырья с
двусторонним базированием и тем самым переработку отходов
оазличной толщины. В механизме резания чаще всего 3—4 ножа, но
бывает до 24. Полученная щепа из полого барабана удаляется по
неподвижному лотку. Машины могут снабжаться откидным суппор-
том для заточки ножей.
При получении щепы формируется длина стружки,
непосредственно влияющая на прочность плит при изгибе. Длину
щепы приближенно определяют из ее соотношения с фракционным
составом.
Фракция щепы -/40 40/30 30/20 20/10
Средняя длина щепы, мм 70 32 22 15
Примечание: Обозначение фракции: в числителе — диаметр отверстий верхнего
сита, через которые прошли древесные частицы, в знаменателе - диаметр
отверстий сита, на котором осталась данная фракция.
Для сортировки щепы в условиях производства древесно-
стружечных плит применяют сортировочную машину (Рис. 17) с
размерами отверстий в верхних ситах 50x50 мм, а в нижних диаметром
6 мм. Крупная щепа направляется на дополнительное измельчение с
возвратом на сортировку. Фракция, прошедшая через нижнее сито
после дополнительного измельчения, при наличии в ней большого
количества гнилей и минеральных частиц не используется.
Производительность рубительной машины П, м3/ч,
рассчитывают по формуле
П = ЫВН1^пК,КрК:,
Где В, Н— ширина и высота загрузочного окна, м;
Ц —длинащепы, м;
z — число режущих ножей;
л — частота вращения ножевого диска, мин-1;
V? коэффициент использования рабочего времени; Кр = 0,7 ..0,8;
г коэффициент использования станка по загрузке ножей; К,
= 0,08...0,18;
г коэффициент загрузки станка; К1 = 0,3...0,5.
58
Рис. 17 Схема сортировочной машины для щепы.
1 — верхнее сито; 2 - среднее сито; 3 — люк для удаления крупной
щепы; 4 — поддон первого сила, 5 — выход мелкой щепы; 6 —
эксцентриковый вал; 7 — опорные подшипники; 8 — нижнее сито; 9 —
сход некондиционной щепы
В этой формуле BHl^ — объем древесины, превращаемой в
щепу при прохождении одного ножа за 1 оборот диска или вала. При
числе ножей z указанный объем древесины увеличивается на 1 оборот
в z раз. Минутный объем будет больше объема за 1 оборот в п раз, а
часовой — в 60 раз больше минутного. Коэффициент Кр вносит
коррективы на фактическое рабочее время, а коэффициент Кг
учитывает отношение пути ножа в зоне резания к его общему пути,
совершенному за 1 оборот.
При механической подаче и известной скорости подачи
производительность рассчитывают по формуле
П=ЫиВНКо6ие
где и — скорость подачи, и=1^, м/мин;
В, Н — ширина и высота загрузочного окна, м.
5.3. Измельчение древесины в стружку
Измельчая древесину, стружке придают определенные размеры,
форму и качество поверхности. Наиболее высокую прочность имеют
древесно-стружечные плиты из плоской и гладкой стружки, при этом
размеры стружки при прочих равных условиях влияют на предел
прочности при статическом изгибе, как показано в Таблице 8.
Размеры стружки определяются как среднее арифметическое из
замеров 50 отдельных стружек. При получении стружки на станках,
59
ших гребенчатую форму ножей, допускалось увеличение средней
Ипины стружки в наружных слоях до 25 мм.
Таблица 8
. прочности при статическом изгибе древесностружечных плит в
? зависимости от толщины, длины и ширины стружки
Толщина, мм Пршед прочности, МПа Толщина, мм Предел прочности, МПа Длина, мм Предел прочности, МПа Ширина, мм Предел прочности, МПа
0,1 29 1,5 12 20 23,2 5 26,0
0,2 26 2,0 10,5 40 26,4 10 24,8
0,3 23 2,5 9 60 28,2 15 21,8
0,5 1,0 17 14 3,0 3,5 7,5 6,5 80 29,0 20 21,0
Размеры древесных частиц для плит марок П-А и П-Б приведены
ниже:
Толщина
Ширина
Длина
П-А
До 0,2/до 0,5
До 1/до 10
До 5/до 40
П-Б
До0,35/до0,5
До 3/до 10
До 20/до 40
Примечание В числителе — для наружных слоев, в знаменателе — для внутренних.
На прочность плит при изгибе существенное влияние оказывает
длина частиц, что согласуется с известным положением о важной роли
гибкости в установлении прочности древесно-стружечных плит при
изгибе. Гибкостью называют отношение l/Spdp> где I — длина стружки;
5 толщина; рдр — плотность древесины.
Прочность древесины и древесно-стружечных плит можно
сопоставлять по коэффициентам качества, определяющим свойства
Древесины и древесно-стружечных плит. Такое сопоставление
приблизительно показывает, насколько удовлетворительно
используются прочностные возможности древесины в древесно-
стружечных плитах. Наиболее важные механические свойства
ревесно-стружечных плит — статический изгиб и растяжение
ерпендикулярно пласти.
В Древесно-стружечных плитах большая гибкость частиц
части* 5 6 * В™ ДЛЯ компенсации недостаточного контактирования смежных
плит Ц> к КОТОРОМ свиДетельствУет высокая воздухопроницаемость
’ обусловленная мостиковой пористостью. О недостаточном
60
контактировании можно судить и по сопоставлению прочности
исходной древесины и плит при растяжении перпендикулярно к
пласти.
Сопоставление коэффициентов качества предела прочности
древесно-стружечных плит на растяжение перпендикулярно пласти
о±'и и древесины на растяжение поперек волокон показывает, что
использование прочностных возможностей древесины в плитах не
превышает 10 %.
Низкое использование прочности древесины в плитах
объясняется рядом причин: пониженной когезионной прочностью
древесины в частицах; остаточным влиянием упругого сопротивления
в плитах во время их горячего прессования; недостаточным
контактированием смежных частиц и т. д. Перечисленные причины
при совершенствовании технологии могут быть если не устранены, то
ослаблены при улучшении условий контактирования частиц в плитах.
Некоторою увеличения контактирования между частицами
достигают добавлением к стружечно-клеевой смеси мелких частиц и
пыли. Это повышает прочность среднего слоя. В наружных слоях,
сформированных из мелких стружек, предел прочности при
растяжении перпендикулярно к пласти выше. Это объясняется лучшим
контактированием в них стружек. При растяжении перпендикулярно к
пласти разрыв почти всегда происходит не по наружному слою,
сформированному из тонких и коротких стружек, а по внутреннему,
сформированному из более толстых и длинных древесных частиц.
Предел прочности при растяжении перпендикулярно к пласти выде-
ленного наружного слоя, в том числе в пределах микроструктурного
слоя, значительно выше, чем внутреннего.
Кондиционные стружки - плоские, равномерной толщины, с
ровной поверхностью, без перерезанных волокон в пределах длины
частиц.
На Рис. 18 изображена примерная классификация станков для из-
мельчения древесины в частицы, из которых изготовляют плитные
материалы. По виду перерабатываемой древесины станки можно
классифицировать как предназначенные для измельчения мерных
заготовок длиной до 1 м (Рис. 18а), для измельчения долготья длиной
более 1,5 м (Рис. 186, в, г), для измельчения технологической щепы в
стружку (Рис. 186, е). Станки (см. рис. а, б, в) оснащены режущим
органом — ножевым валом 1, станок г имеет режущий орган в виде
ножевого кольца или ножевой чаши — 1, а станки ди е имеют ножевой
ротор 1 и крыльчатку 8, причем в станке е ножевой ротор конический
и неподвижный, а в станке д ножевой ротор и крьыьчатка вращаются 0
противоположных направлениях. Древесина в станке в подается нак-
Н
3
9 g
i 1
а н
з
а 1
а ем
g
s
у ~
15
8
с£}5
g I
>> 2
I л
.1 £
3 . _
ш
ж
а
К
d
в?
X
Ж
О
X *
X
в
а
5
н
X
к
Ж
р
о
I
I
X
к
5
а
i
в
я
X
3
а
S Г'1
"G* д£ г
5 « о
и
к
5
sr
*
8 g.
« ₽
5.S
* S
2 &
S I
62
Рис, 18, зк-т
63
иным питателем 2, в станке б толкателем 12, а в станке виг
поизводят подачу ножевого вала 1, а древесина удерживается упором
5 и прижимом 4. В станках д и е подача щепы к ножам роторов
производится лопастями крыльчатки.
На Рис. 18, ж-к представлены мельницы сухого размола,
предназначенные для вторичного измельчения древесных частиц в
производстве древесно-стружечных плит. Сырьем для мельниц служат
древесные частицы полученные на стружечных станках. На Рис. 18, ж
представлена схема станка с неподвижным ситовым вкладышем 6 и
рраща отшейся крыльчаткой 8, а на Рис. 18, з—с вращающимися в
противоположные стороны вкладышем и крыльчаткой. На Рис. 18, и
ситовый вкладыш неподвижный, но имеет рифленую дорожку,
расположенную посредине вкладыша, а крыльчатка вращается; на Рис.
18, к вкладыш и крыльчатка вращаются. Назначение станков зависит
от вида древесных частиц, которые надо получить по технологии
процесса производства плит.
На Рис. 18, л—п дана примерная классификация молотковых
мельниц или дробилок. Разрушение частиц происходит за счет удара
молотков 9. На Рис. 18, л мельница с молотками и с ситовым
вкладышем, на Рис. 18, м—с рифленым вкладышем. На Рис. 18, н
представлена вертикальная молотковая мельница для измельчения
коры, на Рис. 18, о — для измельчения обрезков плит, шпона с
гравитационной подачей, а на Рис. 18, п—с принудительной подачей.
На Рис. 18, т изображена ножевая дробилка для измельчения обрезков
плит или шпона. Мельницы изображенные на Рис. 18, р и с пред-
назначены для мокрого измельчения щепы от рубительных машин в
древесное волокно (на Рис. 18, р дефибратор, Рис 18, с — рафинатор).
На Рис. 19 представлена схема резания древесины на станке с
ножевым валом. Ножи 1 и 4 для резания древесины на стружку имеют
гребенчатую форму, поэтому не нужны подрезатели. Каждый гребень
ножа срезает стружку определенной длины. Нож 4, двигаясь по дуге
окружности со скоростью v срезает стружку заданной толщины и
определенной длины, оставляя в древесине 5 впадину 2. Нож 1, дви-
гаясь вместе с ножевым валом вслед за ножом 4, срежет слой
древесины (выступ 3) той же длины, что и нож 4.
Стружечные станки перерабатывают в стружку мерные отрезки
УСТИНОИ 1 м' Станок (Рис. 20) имеет ножевой вал 1 с пазами для
2 ноН°ВКИ Н0^е^‘ В станке 14 пазов для установки в каждом из них по
что ** Длин°й $25 мм, шириной 52 мм. Ножи с гребенчатым лезвием,
вал 1СКЛЮчает необходимость применения подрезных ножей. Ножевой
конвей°Л^аеТ вращение от электродвигателя 3 через муфту 2. Цепной
Чепны Р п°Дает сырье к питателю станка, состоящему из четырех
ИндивилК0НВеЙер0В СВерху и снизу — 7. Эти конвейеры имеют
иДУальные приводы: конвейер 5 от электродвигателя 9 через кли-
64
Рис 19. Схема резания на станке с ножевым валом
ноременную передачу 6, редуктор 10 и зубчатую передачу 6; а
конвейеры 4 и 7 питателя стайка — от электродвигателя 11 через
муфту 12, клиноременную передачу 13, редуктор 14 и цепную передачу
15.
Толкатели конвейеров 4 и 7 подают древесину на ножевой вал,
частота вращения которого 16...25 с-1. Толщину стружки регулируют
величиной выпуска ножей 0,30...0,65 мм и скоростью подачи 0,8...2,1
м/мин. Между нижним конвейером на его продолжении и ножевым
валом имеется контрнож (на Рис. 17 не показан), создающий подпор
при резании. Срезаемая стружка сначала попадает в подножевую
пазуху, а выйдя за пределы области резания, выбрасываете)
центробежной силой и удаляется из станка скребковыми конвейерами
или пневмотранспортом. Отжим и зажим ножей производят
специальным быстродействующим механизмом с пневматическим
приводом и замком. Ножи в ноже держателях устанавливают при
помощи специального приспособления с индикатором.
Схемы крепления ножей в стружечных станках с ножевым валом
показаны на Рис. 21 (Рис. 21, а — схема для станка ДС-6). В ножевом
валу 1 имеются продольные канавки (пазухи), куда устанавливается
режущий нож 2. Удерживание ножа в пазухе происходит за счет
ножедержателя 4 и упора 6. Дополнительные силы удерживания
создаются клином 5, прижимаемым к ножедержателю пружиной 7, я
также центробежными силами, возникающими на ножедержателе и
клине при вращении ножевого вала. Для предотвращения интенсивно-
65
!Ч
Рис 20. Кинематическая схема стружечного станка с ножевым валом
го износа поверхности вала за ножом в ножевую пазуху станка ДС-8
устанавливают противоизносную планку 3 (Рис, 21, 6). Для получения
плоской крупной стружки клин выполняют по форме, показанной на
Рис. 21, в.
Станки с ножевым валом требуют предварительной разделки
длинного сырья на мерные отрезки или не требуют такой разделки.
Такие станки (Рис. 22) имеют питатель в виде горизонтального 5 и
вертикального 4 конвейеров, подающих к ножевому валу 1 сырье 6.
Над питателем имеется устройство 2 для прижима сырья у ножевого
вала во время его резания. Ножевой вал смонтирован на каретке,
совершающей рабочие и холостые движения по направляющим
массивной станины перпендикулярно периодическим перемещениям
сырья до упора 3.
С л* Установка ножей в станках:
ДС-б; б — ДС-8; в — «Хомбак»: 1 — ножевой вал; 2 — нож; 3
планка, 4 — ножедержатель; 5 — клин; б — упор; 7 — пружина
66
Производительность стружечных станков Пс можно
рассчитывать в килограммах абсолютно сухой стружки в час По
формуле
пс =
где 1Ц — длина чурака, м;
В — расстояние между цепями питателя, м, или максимальны
диаметр чурака, указываемый в техническое
характеристике, м;
S — толщина стружки, мм;
z — количество пазов для ножей (количество ножей, если в
паз вставляется 1 нож);
п — частота вращения ножевого вала, мин-’;
Руа — условная плотность древесины при влажности сырья
выше 30 %;
К3 — коэффициент заполнения питателя сырьем, #=0,3...0,6;
К. — коэффициент использования машинного времени каж-
дым ножом за 1 оборот ножевого вала, т. е. за время
пребывания ножа в зоне питателя в долях периода одной
оборота, К. =0,33;
Кр — использование длины ножа, Кр =0,5.
В этой формуле l^BSzn/iOQO выражает габаритный объем сырь!
переработанного в 1 мин, поскольку l^B — поперечное сечение пачки
сырья в питателе, a SW1000 — ее длина, равная произведению
толщины стружки S на число стружек zn, полученных в минуту.
Для переработки щепы в стружку служат центробежные или
роторные станки. Роторные имеют ножевой ротор и находящуюся
внутри него крыльчатку (Рис. 23, а, 6). Ножевой ротор 3 (Рис. 23, в)
состоит из сегментов, стянутых с двух торцов болтами между двумя
кольцами. На каждом сегменте накладками 8 крепится нож 7,
направленный фаской внутрь ротора, а также контрнож 9 ротора!
направленный к ножу соседнего сектора. Между ножами и
контрножами имеются щели для прохода образующейся стружки.
Крыльчатка 4 состоит из лопастей, на которых крепят
контрножи 11 крыльчатки, имеющие прямоугольные кромки. Лопасти
служат для подачи щепы 10 на ножи и подпора ее при резании. Вал 6
крыльчатки проходит через полый вал 5 ротора. Крыльчатка 4 и ротор
3 с ножами приводятся в движение от отдельных электродвигателей и в
большинстве станков вращаются в противоположные стороНЫ'
Крыльчатку приводит в движение электродвигатель с фазовым рото-
67
Рис. 22. Схема станка с ножевым валом для долготья.
1 — ножевой вал; 2 — прижим; 3 — упор; 4 и 5 — горизонтальный и
вертикальный конвейеры; 6 — древесина
Ром через упругую муфту, а ножевой ротор — электродвигатель-
Редуктор через цепную передачу, ведомая звездочка которой
Укреплена на полом валу 5.
Имеются станки, где ротор и крыльчатка вращаются в одну
СГ|0₽О„у’ но с Разными скоростями, что создает условия для более
окойного резания и уменьшает беспорядочное разбрасывание щепы
издищне сильных ударов лопастей крыльчатки. Ножевой ротор и
Об ьчатка заключены в корпус 2, который вместе с крышкой корпуса
Щепы^^ СТаНИНу CTaHKa’ На крышке закреплен питатель 1 для подачи
накл ’ ИМеЮЩий Регулируемую винтом течку, представляющую собой
рабОчННуЮ нлоскосгь. Крышка поворачивается на шарнирах и в
м состоянии прижимается к корпусу двумя маховичками.
68
Рис. 23. Схемы центробежного роторного станка:
а — вид сбоку; б — резание щепы на станке; в - вид спереди
Щепа 10 подается в центральную часть станка, центробежной
силой отбрасывается к внутренней поверхности ножевого ротора.
Стружка удаляется через основание корпуса за ротором, а оттуда
пневмотранспортом или конвейером.
Производительность 77ч, кг/ч, центробежных станков можно
подсчитать по формуле
Пч = 60л<7„/я(5/1000)д(пи + пк)К3р,
где dH — диаметр ножевого ротора на уровне выступа ножей, мм;
4 — длина ножей, м; S - толщина стружки, мм;
z — число ножей в ножевом роторе, шт.;
пи — частота вращения ножевого ротора, мин1;
пк — частота вращения крыльчатки, мин-1;
К3 - коэффициент заполнения штабеля в зоне контакта
щепы с поверхностью ножевого вала;
Р — плотность древесины (в случае переработки щепы с
абсолютной влажностью выше 30 % принимать ус-
ловную плотность древесины руа).
Отбрасываемый центробежной силой к внутренней поверхности
ножевого ротора перерабатываемый материал образует на ней рыхлую
кучу кольцевой формы с площадью основания м2. Высота кучи
зависит от толщины стружки S/1000 м и количества стружеК’
69
всеми ножами за время, в течение которого определяется
£зТодительность: 60д(ля + пк).
ПР Для перевода полученного в течение часа габаритного объема
яйотанного в стружку сырья в плотную массу введен
Пе^Ьфициент величина которого очень мала (0,0034...0,0038); р —
К° тность древесины, при помощи которой объемную производи-
11,10 ность переводят в производительность, выраженную в единицах
абсолютно сухой массы древесины.
Формуле можно придать другой вид. Если учесть, что выражение
nd[(n + представляет собой скорость резания v? м/с, то после
умножения формулы на 60 получим
77, = 3600гг/,_£_сА-,р.
1000
После сокращения формула получает вид
Пч = 3,6vpl„SzK1P.
Наладка станков заключается в установлении правильною
выпуска ножей, скорости подачи сырья и ширины щелей у ножей и
между контрножом и ножевым валом, в своевременной заточке ножей,
восстановлении и заточке накладок и контрножей. Величина выпуска
ножей превышает толщину стружки на 0,1...0,3 мм и в зависимости от
марки станка, породы и состояния древесины равна 0,35...0,7 мм.
Размер подножевой щели зависит от типа станка и составляет 0,8...1,5
мм. Расстояние между ножом и контрножом (радиальный зазор) в
станках с ножевым валом 0,5...0,88 мм, в центробежных 1,5...2 мм.
Скорость подачи сырья в зависимости от толщины стружки,
состояния и породы древесины равна 0,8...1,8 м/мин. Ножи
устанавливают с помощью индикаторных приборов с погрешностью,
не превышающей 0,05 мм. Радиальное биение не более 0,1 мм. Меняют
ножи по мере затупления, 2 раза в смену в станках с ножевым валом и
раз в центробежных. Правильная эксплуатация станков требует
проверки состояния и своевременного подтягивания всех креплений,
тяжных ремней и цепей, смены режущего инструмента для правки,
смазки и чистки.
Для измельчения долготья при получении крупноразмерной
покЖКИ пРедлагается роторный станок, схема работы которого
3 г^на на Рис- 24. В ножевой ротор 1 (Рис. 24, а) подается древесина
подв°КОВОе СМещение долготья ограничивается неподвижным 4 и
ДревИЖНЫМ УП0Рами. При начале движения ножевого ротора на
2 (РиесИ2НдУ °На пРижимается верхними упорами 5 и подвижным упором
• 24, б). Ножевой ротор, измельчая древесину, доходит до непод-
70
Рис. 24. Схема работы роторного станка для долготья;
1 — ножевой вал; 2 — подвижный упор; 3 древесина; 4 — 1
неподвижный упор; 5 — верхний упор
вижного упора 4 (Рис. 24, в), верхние упоры освобождаются, и
следующая порция древесины подается внутрь ротора, вернувшегося в
исходное положение (Рис. 24, а).
Для получения стружечных плит повышенной прочности сначала
рекомендовалась стружка малой толщины, выход которой на
существующих типах стружечных станков не является значительным.
Поэтому, а также с целью уточнения потребной прочности древесных
плит для изготовляемых основных изделий из них, стали нормировать
не только размеры стружки, но и ее фракционный состав. Это
увязывалось с режимами работы стружечных станков и значениями
настроечных параметров для них. Некоторые параметры оказались
близкими для станков с ножевым валом и центробежных. Полученную
на этих станках стружку используют как в наружных, так и во
внутренних слоях древесностружечных плит общего назначения.
Линейные размеры и фракционный состав стружки приведены ниже.
71
Роторные Ножевой вал
Линейные размеры, мм: длина ширина толшина До 60 До 10 До 0,8 До 30 До 10 До 0,6
фракционный состав, %: До 5 До 5
7/5 До 15 До 25
5/2 До 30 40
2/1 20 20
1/0,5 20 5
0,5/0 До 10 До 5
Поимечания: 1. Размеры стружки определяют как среднее согласно правилам
математической статистики по результатам измерений 50 частиц.
2. В числителе - диаметр отверстий сита, мм, через которые прошли
древесные частицы, в знаменателе - диаметр отверстий сита, на
котором частицы задержались.
5.4. Измельчение древесных частиц
Стружка, полученная в роторных, или центробежных, станках,
при использовании ее во внутреннем слое древесно-стружечных плит
не требует дополнительного уменьшения размеров древесных частиц.
При использовании такой стружки в наружном слое ее измельчают,
чтобы сделать древесные частицы тоньше, а следовательно,
пластичнее.
Стружку, полученную на стружечных станках с ножевым валом,
перерабатывающих мерное сырье, дополнительно измельчают по
ширине в специальных станках, производящих не резание, а
дробление Это дробилки, не имеющие острых инструментов, —
лопастные и молотковые — или мельницы, в которых сочетаются
принципы последовательного отбора мелких частиц через ситовые
вкладыши и размола крупных частиц между размольными сегментами,
чередующимися с ситовыми вкладышами.
На Рис. 25 показаны схемы лопастной и молотковой дробилок.
Лопастная дробилка (Рис. 25, а) состоит из корпуса 3 с откидной
крышкой 7, ротора 5, вращающегося между коническими дисками 2.
На их поверхностях, обращенных к ротору, имеются ребра. Ротор
охватывает по окружности сменная ситовая обечайка 8. Стружку
загружают через питатель 4, откуда она поступает к ротору 5 и его
вращением отбрасывается на обечайку 8, проходя при этом через
сужения между ротором и дисками, где измельчается; затем, пройдя
Р63 отверстия обечайки, выходит в разгрузочное окно 1. Размеры
верстий обечайки зависят от назначения стружки: для внутреннего
Оя 35x35 мм, для наружного 12x60 мм.
72
, a
Рис. 25. Принципиальные схемы дробилок для измельчения стружки по ширине
Для отделения очень крупных частиц и посторонних включений
особенно металлических, в нижней части питателя предусмотренс
окно 6, прикрытое решеткой, через крупные отверстия которо?
включения под действием большой собственной массы проваливаюта
в приемник,откуда их удаляют.
В молотковых дробилках (Рис. 25, б) стружка поступает i
питатель 4 и попадает под ударное воздействие бил 9, свободнс
прикрепленных к ротору 5 на шарнирах, благодаря чему била npi
вращении отбрасываются центробежной силой к корпусу и ситово!
обечайке. Измельченные части цы удаляются через отьерсти)
обечайки, размеры которых для частиц наружных слоев 10x25 мм, I
внутренних 12x30 мм.
Влажность сырья более 30 % облегчает измельчение и предотвра
щает образование большого количества пыли, но способствуй
излишнему расщеплению стружки. Низкая влажность сыры
обусловливает появление большого количества пыли и осколков
Рекомендуемая влажность стружки 30...70 %. I
В дробилках стружка измельчается в основном по ширине. Длз
получения плит, пригодных для ламинирования текстурным!
бумагами и пленками, требуется дополнительное измельчение стружЮ
по толщине в мельницах. На Рис. 26, а, б и в показана схема мельниШ
с ситовым барабаном для измельчения специальных стружек-отходо!
деревообработки и мелкой щепы. Ситовой барабан собран из ситовЫ
вкладышей 7 для просеивания измельченных частиц. Измельчаема:
стружка поступает в ситовый барабан через воронку 1 -и отсекатели
73
закрытой дверце 3 станка. При этом очень крупные частицы и
П₽И Пронине включения, проходя полость под крышкой,
и^асываются через отверстие 4. Внутри ситового барабана от
ВЫ ктродвигатсля через вал 10 приводится во вращение ротор 9 с
^пастями 8. Переработанная стружка, достигшая заданных размеров,
Л°аляется через ситовые вкладыши заданных размеров и окно 5. Когда
оебуется размельчить стружку по толщине, ситовые вкладыши
□следовательно чередуют с рифлеными размольными сегментами 6. В
этом случае барабан делают зубчато-ситовым (Рис. 26, г).
Рис. 26. Схема мельниц для измельчения древесных частиц
Профили и размеры зубчатых сегментов могут быть различными
(Рис. 26, е). На Рис. 26, д показана мельница, барабан которой
выполнен в виде ситового кольца и размалывающей ленты с рифленой
поверхностью, способной пропускать стружку к кольцу. Сетчатый
оарабан и ротор вращаются в противоположных направлениях.
5>5. Технологические схемы подготовки сырья в производстве плитных
материалов
Технология производства плитных материалов, ассортимент
КоИ1’ ВИДЫ сырья подвержены значительным изменениям, поэтому
ч Mfi ИНация станков должна обладать гибкостью и оперативностью,
ы учитывать эти изменения в технологическом процессе выпуска
74
Диапазон машин для изготовления древесных частиц широк —
от рубительных машин и дробилок для производства грубых частиц,
ножевых дисковых и центробежных роторных станков д0
дефибраторов и рафинаторов.
Для успешной работы технологического оборудования
необходимо создание равномерной и контролируемой системы
подачи. Равномерность подачи сырья и древесных частиц находится в
прямой связи с качеством конечной продукции. Для равномерной
подачи используют вибраторы, двухвинтовые и высокоскоростные
одновинтовые механизмы с малым шагом. Скребковые, ковшовые и
медленно вращающиеся винтовые конвейеры создают пульсирующую
подачу, т. е. подачу порциями, из-за чего ухудшается качество
вырабатываемых частиц и качество выпускаемой продукции в целом.
Таким образом, создание системы непрерывной подачи сырья — дре-
весных частиц — на всем технологическом оборудовании вплоть до
пресса является очень важным.
Рассмотрим возможные технологические схемы производства
древесных частиц и схемы производства основных видов ДСтП и ДВП.
Разработки технологов, механиков, конструкторов, специалистов по
автоматике позволяют все время улучшать эти схемы, особенно
производства древесных частиц. Их изучение позволит создать базу
для творческого и научного поиска новых схем, новых
конструктивных решений.
Изучение начнем с технологической схемы производства
древесных частиц для производства ДСтП или плит из отходов
сельскохозяйственных и других производств. При наличии в качестве
исходного сырья круглых лесоматериалов в виде дров, отходов
лесопиления и деревообработки их измельчают в щепу (Рис. 27) на
дисковых или барабанных рубительньгх машинах 1, перемещают щепу
в бункер 2, откуда она поступает в стружечный роторный станок 3, где
получают древесные частицы. Затем их сушат в сушилке 4 и из бункера
по одному потоку перемещают частицы, предназначенные для
внутренних слоев, а по другому потоку — для наружных. Частицы для
получения высококачественной стружки необходимо доизмельчить в
станке вторичного измельчения 5, который по конструкции и виду
может отличаться от представленного на рисунке. Это касается и
других схем производства частиц.
Если завод получает в качестве сырья технологическую щепу,
процесс начинается с бункера щепы 2. При наличии в качестве
исходного сырья только круглых лесоматериалов и, возможно,
горбылей процесс изготовления древесных частиц начинается с
переработки сырья в стружечном станке 6 с ножевым валом или
фрезой. Дальнейшее измельчение производят либо молотковой
дробилкой 8, либо мельницей. Далее частицы также распределяют по
75
токам внутренних и наружных слоев. При наличии в качестве
П ходного сырья стружки-отходов и опилок их измельчают в станках
йовторного измельчения (мельницах 7 или дробилках), сушат и затем
аспределяют по потокам наружных и внутренних слоев. Для
измельчения лесосечных отходов — веток, сучьев, вершин —, а также
кустарников, стеблей хлопчатника (гузапайи), костры льна и конопли,
стеблей камыша, стеблей виноградной лозы, подсолнечника,
сахарного тростника (багассы), кукурузных кочерыжек, лузги семян
подсолнечника и других подобных отходов можно использовать
различные технологические схемы. Например, применяют
рубительные машины барабанного типа 9 с малым или большим
числом ножей, с ситами или без них, ножевые дробилки 10 с ситами,
молотковые дробилки. Вторичное измельчение можно также вести по
нескольким схемам. В зависимости от первичного измельчения можно
использовать станки различного типа — роторные, мельницы,
дробилки —, а затем распределить продукт по потокам наружных и
внутренних слоев. Плитные материалы можно получать из круглых ле-
соматериалов с добавлением частиц из другого исходного сырья,
причем технолог должен решить, куда направить эти частицы — в
наружный или во внутренний слой плиты.
5.6. Транспортирование и хранение древесных частиц
Оборудование для транспортирования. Стружку и щепу переме-
щают ленточными, скребковыми и винтовыми конвейерами и
пневматическими устройствами. Ленточные конвейеры применяют на
горизонтальных участках транспортирования или на участках с
небольшими углами подъема: для стружки и щепы на открытом
воздухе до 12°, в закрытом помещении до 15 и 16°, для опилок
соответственно 15 и 20°. Скорость движения ленты для стружки до 2,
Для щепы и опилок 2 м/с. Производительность ленточных конвейеров
зависит от ширины, скорости движения и типа ленты и равна 30...80
м /ч (в желобчатой в 2 раза больше).
Скребковые конвейеры применяют на горизонтальных и
наклонных участках с углом не более 45°. Скорость для стружек
’ ••0,6 м/с. Конвейеры удобны, так как можно загружать и выгружать
стружку на любых участках пути, просты по конструкции.
Скребковые конвейеры с закрепленными скребками (черпаками)
можно применять на вертикальных участках. На коротких горизонта-
ьных участках или участках, имеющих наклон до 20°, используют
интовые конвейеры. Самое широкое применение нашел
“мотранспорт, позволяющий перемещать частицы на участках
бой крутизны вплоть до вертикальных, с поворотами на пути.
76
Рис. 27. Возможные технологические схемы производства частиц из
различного сырья
77
Скорость движения воздуха равна: 16...20 м/с — для стружки с
ясностью ниже 10 %; 28...36 м/с — с влажностью 60...80 %; 25...35 м/с
мелкой щепы с влажностью выше 60 %, для крупной 30...40 м/с.
Хранение запасов и дозирование стружки. Для надежной работы
еобходимы запасы стружек на всех участках цехов. Эти запасы хранят
бункерах, устанавливаемых на стыках участков цехов. При выдаче из
бункера стружку дозируют по объему или по массе. В первом случае за
одинаковое время выдается один и тот же объем стружки, во втором —
одна и та же масса стружки.
Бункера с объемным дозированием устанавливают перед
сушилками, где обеспечивается равномерное дозирование стружки
независимо от изменения ее влажности. На последующей операции
технологического процесса — смешивания стружки со связующим —
производится дозирование по массе: в смесители стружка подается из
бункера весовым дозатором.
При расчетах бункеров определяют следующие параметры:
1) время г# необходимое для бесперебойной работы линии в
потоке, при известных объеме бункера Vg, м3, коэффициенте
заполнения А", часовой потребности потока в стружке кг, насыпной
массе измельченной древесины рс, кг/м3, искомое
= V6p<JC/qc;
2) потребную вместимость бункера при заданном времени
обеспечения работы линии за счет буферного запаса, принимается 2—
3 ч.
5.7. Сушка древесных частиц
Древесные частицы изготовляют из сырья влажностью выше
точки насыщения волокна. При такой влажности на резание
затрачивается меньше энергии, качество поверхности частиц
получается лучше (без ворсистости) и при измельчении древесины
меньше образуется мелочи и пыли. Но по технологии изготовления
плит влажность древесных частиц должна быть низкой и стабильной,
как колебания влажности вызывают неоднородность осмоления.
-это происходит или из-за углубления смолы в излишне сухую стружку
И-1И за счет уменьшения концентрации связующих в излишне
Увлажненной стружке. По условиям горячего прессования влажность
частиц наружных слоев, находящихся ближе к горячим плитам пресса,
Должна быть несколько выше, чем более удаленного от горячих плит
внутреннего слоя. Удаление влаги из внутреннего слоя затруднено и
Увеличивает цикл прессования.
78
Влажность частиц перед смешением со связующим при выдержке
в прессе 0,35 мин/мм и более должна быть для наружных слоев 4...6 %,
для внутренних 2,..4 %. При выдержке плит в горячем прессе менее 0,35
мин/мм толщины плиты для всех слоев допускается влажность 2...4 %.
Для однослойных плит рекомендуется влажность 3...5 %.
Сушка древесных частиц не требует жестких режимов, что
позволяет применять любые теплоносители. Однако велика опасность
возникновения пожара, поэтому требуется ряд мер, начиная с выбора
оптимальных типов и конструкций сушилки и кончая оснащением их
надежными противопожарными устройствами, включающимися в
автоматическом режиме.
В основном для сушки древесных частиц используют
конвективные сушилки. К конвективным сушилкам с пневматическим
перемещением измельченной древесины относится ряд установок, из
которых простейшие — трубы-сушилки (Рис. 28). Сушка происходит в
вертикальных трубах 4 диаметром 400... 600 мм и высотой 15 м
топочными газами, поступающими из топки 1. Стружку загружают
через воронку 3 и шлюзовой дозатор 2, далее она захватывается
потоком газа. В циклоне 5 стружка отделяется от газа и удаляется из
сушилки, а газы вентилятором выбрасываются в атмосферу. Такие и
подобные сушилки, несколько усовершенствованные, самостоя-
тельного применения не нашли, но используются в комбинированных
сушильных установках. Их недостатки: неравномерная сушка, не-
возможность регулирования продолжительности сушки, большая
металлоемкость.
Пневматическое перемещение стружки с замедленной скоростью
осуществляется во вращающемся сушильном барабане 1 (Рис. 29), в
котором концентрически размещены две трубы 2 и 3, что делает
барабан трехходовым. Сырая стружка поступает через шлюзовой
затвор 4 и патрубок 5 в газоход 7, где смешивается с топочными
газами из камеры 6 и поступает в трубу 3, после поворота в трубу 2, а
после второго поворота в барабан 1. В циклоне 8 стружка отделяется
от газа, последний вентилятором 9 выбрасывается в атмосферу. В
барабане 1 и трубах 2, 3 установлены лопасти, улучшающие
перемешивание.
Температура в топке 900... 1000 °C, на входе в барабан темпе-
ратура стружки для наружного слоя 230...450 °C, для внутреннего слоя
300.„550 °C, в зависимости от влажности стружки, а на выходе из него
90... 125 °C. Отрицательный угол (обычно - 2°) задерживает пребыва-
ние стружки в барабане и позволяет полнее его загрузить.
Оптимальный коэффициент заполнения барабана 18,..25 %.
Производительность сушилки диаметром 2,2 м и длиной 10 м со-
ставляет для наружного слоя 1200.„2100 и для внутреннего слоя
3000...4500 кг сухой стружки в час. Три сушильных барабана с углом
79
на
клона 2...30 обеспечивают сухой стружкой выпуск 70...80 тыс. м3
плит в год.
Рис. 28. Труба-сушилка
Рис. 29. Трехходовой сушильный барабан
К конвективным сушилкам с механическим приводом относится
арабанная сушилка с сопловым дутьем. Она состоит из неподвижного
сушильного барабана 1 диаметром 3,2 м и длиной 12 м, в который
газ*3 газоход'сопло 6> идущий вдоль длинны барабана, подается
зовоздушная смесь. Ее поступление в барабан регулируют при
омощи поворачивающихся на осях щитков, установленных в
зоходе-сопле 2. Этим достигают винтообразного движения газовой
еси и увлекаемой ею измельченной древесины, поступающей через
80
Рис. 30. Барабанная сушилка с сопловым дутьем
шлюзовой дозатор 11. Регулируя шаг винтообразной траектории
движения, устанавливают необходимое время пребывания частиц в
барабане. Для перемещения материала в барабане, вращающемся в
подшипниках 4 на валу 7, закреплены лопасти-гребенки 3. Высушенная
стружка вентилятором 5 перемещается вместе с газами в циклон 9, где
отделенная стружка удаляется через шлюзовой затвор 10, а газы
частично через заслонку 8 выбрасываются в атмосферу, а остальная их
масса поступает в кожух топки 12 и далее, в смесительную камеру 13,
где смешивается с газами топки 14 и снова поступает в газоход сопла.
Оптимальная скорость движения газа в барабане 2 м/с, а частота
вращения ротора 50 мин-1. Производительность сушилки диаметров
3,2 м и длиной 12 м составляет 6...7 т сухой стружки в час, или 4,5...6Т
испаренной влаги в час. Недостатки сушилки: высокая
пожароопасность из-за высокой температуры на выходе (не ниЖЯ
140 °C) и взрывоопасность из-за наличия древесной пыли в рециркУ'
лирующих газах.
Температура газовоздушной смеси на входе в сушильный arpeia
зависит от начальной влажности, 40...120 %, и величины частиИ
81
мельченной древесины и составляет 230...500 °C. Нарушение
И нологии сушки древесных частиц может привести к загоранию
Тпевесной массы в следующих случаях: при уменьшении или
украшении подачи сырья (древесных частиц); выходе из строя
ымососа; увеличении температуры на выходе из сушильного агрегата;
остановке сушильного агрегата; увеличении температуры на входе в
сушильный агрегат выше режимной; зависании, залегании древесной
массы в газоходе.
5.8. Сортировка древесных частиц
Сортировка предшествует осмолению и последующему
формированию пакетов или ковров. Хотя после сортировки
происходит некоторое измельчение древесины — в смесителях, в
транспортных устройствах и формирующих машинах, это —
последняя управляемая подготовка частиц к формированию из них
наружных и внутренних слоев. При этом выделяются рабочие фракции
для формирования плит.
По принципу работы сортировки разделяют на механические и
пневматические. Механические представляют собой горизонтальную
или имеющую небольшие уклоны систему параллельных качающихся
или вибрирующих с определенной амплитудой сит. Верхние сита
имеют отверстия крупных размеров, нижние — более мелких. Часть
продукта, попадающего на сито, остается на нем и сходит с него под
влиянием уклона и вибраций или центробежных сил в
соответствующий приемник. Эту часть называют сходом. Другая часть
продукта проходит через отверстия первого сита на второе; ее
называют проходом. Она в свою очередь на втором сите разделяется
на проход и сход и т.д.
Механическая сортировка (Рис. 31) имеет ситовый короб 2, два
сита 13, наклонно установленные в нем, под которым находятся
поддоны — сплошные листы. Короб 2 совершает качающиеся
Движения в горизонтальной плоскости по окружности диаметром
1W мм. Стружка загружается через воронку 1 и разделяется на два
потока, одновременно попадая на два сита. Мелкие частицы и пыль
падают на поддон, а крупные сходят с сит в приемник 5.
Две сортирующие плоскости сепаратора заключены в
прямоугольном коробе. Под ними расположены сплошные поддоны,
Разделяющие короб на два автономных узла сортировки с
Р здельными подводами и отводами стружки. Вибрация производится
Ртикальным валом с дебалансом 9. Сортируемый материал
вершает на ситах круговые движения и разделяется на две фракции.
82
Рис 31. Схема рассева стружки:
1 — загрузочная воронка; 2 — ситовый короб; 3 — дверка окна; 4 — I
пылсотборник; 5 — приемник для стружки; 6 — приемник для пыли; 7 — I
ограждение привода; 8 — электродвигатель; 9 приводное устройство; 10
— рама (основание); И — подшипник одношариковый; 12 — сплошные 1
листы (поддоны); 13 — сита
Схемы различных пневматических устройств для сортировки
древесных частиц в воздушном потоке приведены на Рис. 32. В
одноступенчатом сепараторе (Рис. 32, а) материал поступает через
шлюзовой затвор 1 и трубу в камеру 2, осаждается на днище 4 с
мешалкой 3.
Снизу всасывается воздух, количество которого регулируется I
ситовым днищем с двумя решетками 5. Мелкие частицы воздух
выносит через отсасывающий патрубок, и далее они отделяются в
циклоне, крупные удаляются через шлюзовой затвор 6. Заслонкой 8
регулируют толщину слоя на днище, заслонкой 7 поток
дополнительного воздуха.
В каскадном сепараторе (Рис. 32, б) стружка через воронку Ч
направляется на наклонный лоток, перфорированный в его рабочей
части, подхватывается потоком воздуха 2 и выносится в корпус 4 с
зигзагообразными каналами 5. В каналах стружка с воздухом
сталкивается со стенками, стружка разрыхляется и витает между ними,
что внешне напоминает кипящий слой.
В перегибах каналов при изменении скорости потоков выпадают |1
крупные частицы. Мелкие частицы уходят вместе с воздухом чер^3
83
бок 6 в циклон, где отделяются. Выпавшие крупные частицы
^вращаются на решетку и скатываются с нее в сборную воронку 3.
Рис. 32. Схемы устройства для сортировки древесных частиц в воздушном потоке
В зигзагообразные каскадные сепараторы (Рис. 32, в)
измельченная стружка через воронку 1 на распределительный
винтовой конвейер 2, под которым имеются разрыхляющие вальцы 3,
отбрасывающие стружку в сепарирующие каналы 4. Крупные частицы
Уходят вниз, а мелкие через регулируемое заслонкой 5 отверстие 6
направляются в циклон, из которого освобожденный от частиц воздух
перемещается в нижнюю часть сепаратора.
В инерционно-пневматическом сепараторе (Рис. 32, г) сортиру-
мые частицы через приемную воронку 1 поступают в корпус 2, где
опадают на быстро движущийся ленточный конвейер 3 с бесконечной
Сб°^’ СНИЗу очищаемый вальцом 8 и подтягиваемый роликом 9.
Расываемая с конвейера стружка в зависимости от ее массы
По адает различной кинетической энергией, а в зависимости от формы
р'разномУ тормозится воздушной средой в камере 4. Описывая
ичные пристывшая к ленте пыль.
84
Кондиционные частицы для формирования наружных слоев плИт
получают при помощи одноступенчатых пневмосепараторов
скоростью движения воздуха в камере сепарации 0,9...1,1 м/с. Л
сортировки частиц внутреннего слоя используют двухступенчатые
пневмосепараторы со скоростью движения воздуха в верхней камере
0,3...0,5 м/с, в нижней 2,5...2,8 м/с. Если к качеству наружных слоев
плит предъявляют повышенные требования, применяют
дополнительную механическую сортировку на ситах с размерами ячеек
1x1 мм.
5.9. Смешивание древесных частиц со связующим
Смешиванием стружки со связующим, или осмолением,
называют процесс нанесения связующего на древесные частицы.
Осмоление стружки существенно влияет на качество плит и
экономические показатели их производства, так как стоимость
связующего составляет 25...30 % себестоимости плит, а содержание
связующего определяет их физико-механические свойства (Рис. 33).
Качественное смешивание характеризуется равномерностью
распределения связующего по поверхности древесных частиц. Достичь
этого довольно трудно, так как объем связующего очень мал по
сравнению с объемом и поверхностью стружки.
При принятых в производстве ДСтП нормах расхода связующего
около 4...7 г (по сухому веществу) на 1 м2 поверхности стружки, при
равномерном его распределении по поверхности, можно покрыть
стружку слоем толщиной 5... 12 мкм. Однако фактическая величина
высоты неровностей — углублений и выступов — на поверхности
стружки достигает 50... 100 мкм. Для покрытия стружки сплошной
клеевой пленкой с заполнением неровностей на их поверхности
необходимо резко увеличить расход связующего, что значительно
повысило бы себестоимость производства ДСтП. Хорошее склеивание
стружки обеспечивается и при сравнительно небольшом расходе
связующего, так как связующее распределяется на поверхности j
стружки не сплошной пленкой, а в виде капель, что приводит к
склеиванию в отдельных точках. Такое склеивание обеспечивает доста-
точное количество точек контакта стружек. Обязательное условие —
равномерное распределение связующего по поверхности стружки, что
обеспечивается правильной технологией смешивания стружки со
связующим.
Средние нормы расхода смолы (в пересчете на сухое вещество)
приведены в Табл. 9. Прн использовании смеси пород норма расхода
смолы определяется как средневзвешенная величина.
В связи со значительным влиянием содержания связующего на
свойства ДСтП важно поддерживать постоянное соотношение смеши-
85
Рис. 33. Влияние содержания связующего в стружке на физико-
механические свойства ДСтП:
а предел прочности при статическом изгибе; б — разбухание по
толщине; в — удельное сопротивление выдергиванию шурупов из
пласти; г — то же, из кромки; 7 — плотность плит 500 кг/м3; 2,3 —
700 кг/м3; 4 - 800 кг/м3
Таблица 9
Средние нормы расхода смолы (в пересчете на сухое вещество), % к
массе абсолютно сухой стружки
Порода Норма расхода смолы, %, для слоев
пару ясных про- межу- точны внут- ренне- го наруж ных про- межу- точны внут- ренне- го наруж ных про- межу- точны внут- ренне- го
Пои изготовлении тоехслойных плит
СЛЬ, СОСНЯ 130 8,5 12,5 8,5 16,5 11,0
14,0 — 9,5 13,5 — 9,5 18,0 — 12,5
2лма, осина, бук 14.0 11.0 13.5 11.5 18.0 14.5
-— При изготовлении пятислойных плит
КЬсосна 13,0 12,0 10,0 12,5 11,5 9,5 16,5 15,5 13,0
14,0 13,0 11,0 13,5 12,5 10,5 18,0 17,0 14,5
ia/ьха, осина, бук 14,0 14,0 12,0 13,5 12,5 11,5 18,0 18,0 15,5
86
ваемых компонентов. Для этого перед смешиванием стружки d
связующим обеспечивают их надежное дозирование и непрерывную
подачу в смеситель.
В связи с наличием большого числа трудно учитываемы:
факторов расход связующего устанавливают опытным путем в
зависимости от требований, предъявляемых к прочности ДСтП. При
увеличении расхода смолы повышается прочность плит, однако это
связано с удорожанием продукции, поэтому на основе опыта работы
промышленности при изготовлении плит плоского прессования
рекомендуются средние нормы.
Смешивание древесных частиц. По технологии приготовления
связующего для плит рекомендуют концентрацию рабочего раствора
смолы в наружных слоях 53...54 %, во внутреннем — 60...61 %.
Концентрацию смолы измеряют содержанием массы cyxoi о остатка в
массе жидкой смолы, выраженным в процентах. Рабочий раствор
готовят, добавляя в исходную смолу с ее стандартной концентрацией
воду с температурой не ниже 18...20 °C.
Рис. 34. Схема приготовления рабочих растворов смолы
87
Концентрацию рабочего раствора можно определять методом
щивания смолы в термостате, но проще и быстрее — по
ВЬ*Ь<Ьициенту рефракции, используя рефрактометр и таблицу,
К° юкашую его значения для некоторых марок смол, рекомендуемых
^изготовления плит
* Приготовление рабочих растворов смолы и отвердителя. Схемы
иготовления рабочих растворов смолы для осмоления стружки
ПР ужНого и внутреннего слоев даны на Рис. 34. Исходная смола 1 и
Нода поступают в баки 3 и 4, оборудованные мешалками, мерными
стеклами — для учета объемов — и рубашками для обогрева горячей
водой __ при необходимости. Рабочие растворы по отдельным
трубопроводам через фильтры 2 и 5 насосами 6 и 7 перекачиваются в
расходные емкости 8 и 9. Из емкости 8 через фильтр 10 рабочий
раствор смолы для наружного слоя насосом 13 может для понижения
вязкости направляться к смолоподогревателю и далее к коллектору
для смешения с раствором отвердителя. Рабочий раствор для
наружного слоя из емкости 9 через фильтр 11 насосом 12 направляется
к коллектору смесителя наружного слоя.
Растворы отвердителей для внесения в потоки наружных и
внутренних слоев готовят в отдельных баках с мешалками, по общей
схеме (Рис. 35). В бак 1 сначала заливают воду температурой 40...50 °C,
а затем при работающей мешалке добавляют измельченный хлористый
аммоний и карбамид в соотношениях, указанных рецептурой
комбинированного отвердителя для наружных и внутренних слоев.
Аммиачную воду добавляют после полного растворения карбамида и
хлористого аммония. Растворы насосом 4 направляются в расходную
емкость 2, а из нее выжимаются воздухом через фильтр 3, и по
трубопроводу направляются для смешения с рабочим раствором
смолы, а при раздельном введении — в смеситель.
Смесь рабочего раствора, смолы и отвердителя, представляющая
собой связующее, нормируется по показателям раздельно для потоков
наружного и внутреннего слоев. Для приготовления рабочих
растворов связующих надо знать не только их рецептуру, но и объемы
расхода, которые зависят от объемов производства и норм расхода
связующего. Нормы расхода связующего — по абсолютно сухой массе
~~ выражают в процентах к массе абсолютно сухой, неосмоленной,
стружки. Они зависят от породы древесины, используемой в
производстве, марки и качества плит, а также от того, в какой слой
направляется связующее.
Рабочий раствор смолы и раствор отвердителя смешивают в
Установках. Рабочие растворы смолы и отвердителя подают из
Расходных емкостей через фильтры плунжерными насосами-
Дозаторами в лабиринтный смеситель рабочего раствора смолы и
88
(ротаметру
скорость
б/пбердитсля
Рис. 35. Схема
приютовления
отвердителя:
1 — бак с мешалкой;
2 — расходная емкость;
3 — фильтр;
4 — насос
отвердителя. Расходомер
позволяет контролировать
поступления растворов.
Смесители. Основная
качественного осмоления —
мальной затрате связующего
плиты, соответствующие ~
требованиям стандарта. Для этого вводимое
по технологии количество связующего
задача
при МИНЦ,
получить
техническим
следует равномерно
поверхности древесных
распределить по
частиц. Осмоление
древесных частиц производят их
смешиванием со связующим в смесителях.
Наиболее распространены смесители, в
которых связующее в виде организованного
потока направляется на поток взвешенных в
воздухе стружек. При встрече и
перемешивании потоков добиваются
осаждения на поверхности частиц капель
связующего, которые могли бы при
последующем прессовании соединиться в
тонкую пленку или в расплывшиеся участии
такой пленки.
В цехах установлены смесители (Рис. 36) для одновременного
проклеивания стружек внутренних и наружных слоев. Благодаря
быстровращающемуся валу с изогнутыми лопатками стружка разных
размеров под действием центробежных сил располагается в смесителе
в виде концентрических слоев. Связующее насосом подается во
входную половину смесителя через вращающиеся вместе с лопастным |
валом распылительные трубки. Вначале связующее встречается с более
крупными стружками. Во входной половине смесителя соосно с
лопастным валом расположен вращающийся вал, охлаждаемый водой.
В смесителе частицы покрываются связующим в основном в
результате перемазывания его с частицы на частицу.
Продолжительность процесса 5...50 с. При большей продолжи-
тельности вследствие значительной гигроскопичности частиц пыли
влажностью 3...5 % связующее впитывается, перемазывание затрудня-
ется и становится неэффективным. Принцип работы смесителя, а также
небольшая продолжительность проклеивания требуют интенсивного
перемешивания древесных частиц со связующим в уменьшенном
объеме. В смесителе частота вращения лопастного вала составляет
13...20 с1 при объеме барабана 0,35 м3.
89
Рис. 36. Быстроходный смеситель:
1 — вращающийся вал с подачей воды для охлаждения; 2 — подача
стружки разных фракций; 3 — подача связующего; 4 — лопасть; 5 —
распылительная трубка; 6 — пустотелая лопатка; 7 — пустотелый
вал; 8 — выпуск нагретой воды; 9 — вода для охлаждения
Процесс смешивания частиц со связующим сопровождается
переходом энергии двигателя лопастного вала в тепло. Чтобы
быстроходный смеситель не перегревался, его постоянно охлаждают,
так как связующее в проклеиваемой массе может преждевременно
отвердиться. В смесителе предусмотрено охлаждение корпуса барабана
и части вала. Для этого используют воду температурой не выше 12 °C
на входе и 17 °C на выходе. Применение охлаждающего агента с таки-
ми параметрами приводит к тому, что на стенках образуется
конденсат, благодаря которому связующее меньше налипает на
рабочие поверхности смесителя.
Производительность смесителя и качество осмоления можно
регулировать, изменяя степень заполнения смесительной камеры и
зазоры между перемешивающими лопастями и внутренней стенкой
камеры. Рекомендуемое заполнение камеры 40...65 %. Угол поворота
перемешивающих лопастей изменяется от 45 до 0°; подающие лопасти
устанавливают под углом 45°, а перемешивающие — от 30 до 0°.
На качество осмоления существенно влияют: 1) эффект
распыления, состоящий на двух фаз — измельчения и равномерного
распределения связующего по стружке; связующее наносится на
Древесные частицы при соударении с ними или оседает на них в виде
Р°сы; 2) эффект перемазывания, заключающийся в распределении
связующего при трении между вращающимися с различной скоростью
твердыми частицами: стружка — стружка, стружка — корпус и т. д.; 3)
эффект охлаждения — в процессе осмоления образуется тепло,
повышающее температуру стружки, что приводит к необходимости
Учитывать тип и количество отвердителя, влажность древесных
частиц.
При введении связующего через трубки, на различную глубину
Погружаемые в стружку, выходящая из них струя как бы стирается
90
пролетающими древесными частицами. Распределение связующего,
начавшееся в зоне его введения, продолжается в зоне дополнительного
смешивания с усиленным эффектом перемазывания.
В новой конструкции размеры смесителя и принцип
прохождения стружки сохранены, но вместо центробежной подачи
связующего изнутри во вращающуюся стружечную массу
предусмотрена его подача извне (Рис. 37). Связующее дозировочным
насосом направляется к распределительной головке, а оттуда к
неподвижным трубкам. Выходящая при незначительном давлении
струя связующего дробится быстро пролетающими стружками и
распределяется по их поверхности.
Рис. 37 Смеситель с вводом связующего в начале камеры:
1 — вал смесителя; 2 — приемное отверстие для стружки; 3 —
подача связующего; 4 лопатки, 5 — распылительные трубки; 6 —
лопасть смесителя; 7— выпуск нагретой воды; 8 — вода для
охлаждения
Разработан смеситель для смешивания древесных частиц со
связующим (Рис. 38). Подача древесных частиц производится через
приемное окно 1. Винтовой питатель 10, приводимый во вращение от
электродвигателя 9, подает частицы в зону осмоления. Винтовой
питатель выполнен в виде полого вала, внутри которого установлен
вращающийся от двигателя 7 патрубок 8 подачи и связующего в зону
осмоления. В конце патрубка устанавливаются трубки 2, через
которые связующее поступает на древесные частицы. В расши-
ряющейся зоне осмоления древесные частицы подхватываются
утюжковыми лопастями 3 и перемещаются в зону перемешивания.
Интенсивное кольцеобразное перемешивание и перемещение потока
частиц производят лопасти 4, укрепленные на валу 5. Вал 5 приводится
во вращение от электродвигателя 6. Вал внутри полый для охлаждения
лопастей. Корпус смесителя имеет рубашку — для охлаждения водой. I
91
Рис. 38. Кинематическая схема смесителя
Для определения минутного расхода поступающей в смеситель
стружки нужно знать: R — установленный ритм главного конвейера —
время, затрачиваемое на выпуск одной плиты, сходящей с конвейера;
Рм — заданную плотность плит; Wcmp — абсолютную влажность
стружки наружных слоев, если рассчитывают смеситель для осмоления
частиц наружного слоя или We — внутреннего слоя, %; S — толщину
Двух наружных слоев нешлифованных плит или внутреннего слоя, в
зависимости от того, на каком потоке находится смеситель, мм; В —
ширину насыпаемого стружечного пакета, практически равную в
большинстве случаев ширине необрезной плиты мм; L — расстояние
между передними и задними кромками двух соседних пакетов,
формируемых на поддонах, а при бесподдонном прессовании часть
Длины ковра, приходящуюся на один пакет, мм; Р — норму расхода
связующего по отношению к массе абсолютно сухой древесины — для
наружных слоев 13,5...15 %, а для внутренних 8,5...11,0 %, Ww —
влажность плиты, %.
Находим массу древесины Q*, приходящуюся на один пакет при
ДобЖНОСТИ ^ст1>’ С К0Т0Р0Й она поступает в смеситель, путем
авления к массе абсолютно сухой древесины влаги, содержащейся в
1РУЖке:
92
О -
(lOO + PXIOO + W'J
Для получения формулы расхода Qcmp сухой стружки в минуту
следует Qv разделить на ритм главного конвейера R, но при этом
учесть коэффициент запаса сухой стружки К, принимаемый дЛя
компенсации вынужденных остановок смесителя для его очистки и
промывки системы подачи связующего, К = 1,07...1,1, Переведем ритм
главного конвейера в минуты, линейные размеры слоев пакета в
метры. В результате получаем Qcmp> кг/мин:
_ 60K(lW)+W^)SBLpm
стр 107A(100 + P)(100+^)’
На практике, учитывая фактические значения величин W
В и L, поддерживающиеся постоянными, формулу упрощают, выразив
эти величины через С:
Q^=KCPluSI(W0+P)R,
где С — для наружных слоев принимают равным 42,96, а для
внутренних — 42,12; остальные обозначения прежние.
Количество отвердителя Qarm, кг/мин, вводимое в смеситель,
рассчитывают по технологической норме Pome, задаваемой в процентах
от рабочего раствора QCM, по формуле
Qem =QCMPom/^-
Необходимое количество каждого из компонентов рассчитывают
для наружных и внутренних слоев отдельно, поскольку осмоление
стружки для них ведут в различных смесителях.
Качество смешения характеризуют влажностью осмоленной
стружки Woc, которая зависит от влажности исходной стружки,
содержания сухой смолы Р, концентрации рабочего раствора.
Влажность осмоленной стружки определяют по формуле
= [Wcmp + Р(^ - 1)]100/(100+Р).
к ,
Эту влажность экспериментально определяют по обычной
формуле влажности:
93
_ Удаленная вода
“ Сухое вещество
Она зависит от породы древесины и марки плит, которые
пределяют величину и влажность стружки. Влажность наружных
сдоев осмоленной стружки составляет 14... 19, а внутренних 8...12 %.
Осмоленную стружку для наружных и внутренних слоев
раздельными потоками — ленточными конвейерами или с погружен-
ными скребками направляют в формирующие машины.
5.10. Формирование стружечных ковров или пакетов
Стружечный ковер представляет собой непрерывную ленту
заданной ширины и толщины, сформированную из осмоленных
древесных частиц. Стружечным пакетом называют часть стружечного
ковра определенной длины, сформированную из осмоленных
древесных частиц. Подпрессованный стружечный пакет называют
стружечным брикетом. Подпрессовывают стружечный пакет (ковер)
для уменьшения его толщины и повышения транспортной прочности.
Ковер разделяют на пакеты, разрезая автоматическими пилами,
чаще всего в процессе формирования, пуская под машины поддоны с
разрывами между ними. При этом стружку, попавшую в разрывы,
собирают и возвращают в бункера, а упавшая на поддоны образует
пакеты.
Машины должны обеспечивать достаточно точную дозировку
материала, его равномерное распределение по площади пакета, но с
укладкой мелких частиц на поверхности.
Формирующие машины — это машины непрерывного действия,
встроенные в автоматическую линию производства
Древесностружечных плит.
Формирующие машины настраивают на заданную
производительность Пф> кг/мин, с учетом их автоматической работы в
Ритме главного конвейера по формуле
_ бо^лодоо+и;)
ф 1О’(1ОО+^)Лн, ’
Где Рш — заданная плотность плит, кг/м3;
В — ширина стружечного пакета, мм;
S — толщина внутреннего слоя или суммарная толщина
наружных слоев, мм;
94
L — расстояние между передними или задними кромками
двух соседних стружечных пакетов при прохождении их
под формирующими машинами или участок длины ковра
при бесподдонном прессовании, мм;
Woc — влажность осмоленной стружки, %;
R — установленный ритм главного конвейера, с;
пф — число машин, формирующих наружные или внутренние
слон плит.
Формирующие машины разделяют по принципу дозирования на
машины с дозированием по массе, объему и смешанному дозированию
(по объему и массе); по принципу фракционирования частиц при
укладке на поддон или ленту — на машины с механическим,
пневматическим и смешанным фракционированием, а также на
машины без фракционирования, для формирования внутреннего слоя.
Машины подразделяют на формирующие наружный слой, ач ’тоенний
слой (трехслойные) и многослойные древесностружечные плиты.
Выделяют машины для формирования слоев из мелких частиц и пылн.
Машины состоят из распределителя, дозатора, питателя,
разбрасывающего устройства. Схемы машин могут различаться по
принципам, заложенным в основу создания и работы соответствующих
устройств.
Рис. 39. Схема формирующей машины для многослойных
плит с пневматическим фракционированием:
1 — винтовой питатель; 2 — скребковый конвейер; 3 —
дозирующий бункер; 4 - захватывающие (дозирующие)
ролики; 5 — донный конвейер; 6 — рассеивающие ролики; 7
- регулируемая задвижка; 8 — диффузор; 9 — вентилятор;
10 — гибкий поддон; 11 — экран; 12 — расширительная
камера
95
На Рис. 39 показана схема машины для формирования
огоаюйных плит с пневматическим фракционированием. Если
М ЖДУ двумя такими машинами поместить машину, формирующую
М утренний слой, получится станция для формирования трехслойных
плит.
В установках с однопролетным и двухпролетным прессом произ-
одительностью 90 тыс. м3 и 110 тыс. м3 в год использован именно этот
принцип (Рис. 40). Древесные частицы наружных слоев 1 поступают в
распределитель 13, откуда через конвейер 12 и дозатор 11 поступают в
бункер-дозатор 10 и в формирующую машину 9 нижнего наружного
слоя. Древесные частицы среднего слоя 2 через дозатор 14 поступают в
бункер-дозатор 7 и формирующую головку 8 для формирования
среднего слоя. Верхний наружный слон образуется из частиц,
прошедших через конвейер 3, дозатор 4, бункер-дозатор 5 н
формирующую машину 6.
Рнс. 40. Схема станции для формирования трехслойных плит
Формирование ковра — очень важный участок производства,
влияющий на качество плитных материалов. Требуется дальнейшее
совершенствование способов формирования и создание нового
оборудования. На Рис. 41 показано устройство новой формирующей
машины «Classiformer Combi» (Швеция), которая формирует ковер на
линиях средней мощности. Эта машина формирует многослойный
ковёр Ю, причем его верхнюю половину 12, а нижнюю половину
формирует, зеркально расположенная вторая такая же машина. В
^Уикере 2 проклеенной стружки происходит объёмное дозирование
частиц ворошителем 1 и разбрасывающим валиком 3. Движет
Древесные частицы 4 к валику донный конвейер 5 бункера. Древесные
Частицы 8 распределяются валиком 3 на верхнюю систему роликов 6.
фодвигаясь по роликам частицы классифицируются
Фракционируются или сортируются — по размерам. Мелкие частицы
проваливаются в левой части машины, а более крупные в правой
асти- Винтовой конвейер 9 удаляет посторонние тяжелые предметы —
96
металл, камень и т. п. На нижние ролики 7 поступают крупна
частицы и здесь также классифицируются по размерам. Под машине»
создается слабый отсос воздуха И, поэтому на ленту конвейера
осаждаются сначала очень мелкие частицы, а затем по возрастающей
более крупные. На диаграмме показано распределение древесных
частиц по фракциям: 13 — фракция 5/3; 14 — 3/2; 15 — 2/1; 16 — I/O <.
17 — 0,5/0; 18 — пыль. ’ ’
Рис 41. Схема формирующей машины ширмы «Classiformcr» фирмы «Sunds
Defibrator» и распределение древесных частиц по толщине нижней половины
ковра.
5.11. Подпрессовка стружечного пакета или ковра
Пакет (ковер) подпрессовывают для уменьшения его толщины и
повышения транспортабельности, поскольку формирующие машины
не придают им транспортной прочности. Кромки пакетов при их
перемещении даже на поддонах осыпаются, мелкие частицы
проникают внутрь плит, что ухудшает их поверхность и физико-
механические свойства, делает их несимметричными, подверженными
повышенной покоробленности. Подпрессовка нужна и для
уменьшения просветов между плитами в прессе готельность пресса.
97
Обшая степень сжатия для горячего прессования на поддонах
и ленте равна 2,5...3, а для бесподдонного прессования 3,5...4,5, что
стигается при давлении соответственно 1...1,5 и 3...4 МПа.
Поевышение Давления более 4 МПа вызывает снижение прочности из-
за повышения пропитки древесины связующим.
Для подпрессовки используют одноэтажные прессы с верхней
подвижной плитой (Рис. 42). Для предотвращения прилипания
осмоленных стружек к верхней плите пресса подвешивают
перфорированный металлический лист, облицованный фторопластом.
Режим прессования может быть таким; удельное давление 1,5 МПа,
подъем давления 3 с, выдержка при достигнутом давлении 4 с, снятие
давления 2 с; скорости опускания и подъема верхней плиты
соответственно 25 и 100 мм/с. Загрузку и выгрузку поддонов с
брикетами надо выполнять сплавными замедлением и ускорением,
исключающими сброс, смещение и деформацию кромок.
Рис. 42. Пресс предварительного
прессования ПР-5:
1 — нижняя плита;
2 подвижная поперечина;
3 — рама;
4 распорная труба;
5 — шток,
б — цилиндр;
7 — плунжер
После подпрессовки
брикеты взвешивают для
определения их фак-
тической массы, которая
Не Должна отличаться от расчетной более чем ±3 % для плит высокого
качества и ±5 % для плит обычного качества. Расчетную массу Q, кг,
определяют по формуле
р„£,Д,(1005+^5,+Ж,5,)
1О’(1ОО+»Г,)
98
где L„; В„ — длина и ширина пакета, мм;
S — толщина нешлифованной плнты, мм;
S„ — суммарная толщина наружных слоев, мм;
S„ — толщина внутреннего слоя, мм;
WH, We и W„ — влажность соответственно осмоленных стружек
наружного, внутреннего слоев и готовой пли-
ты, %.
Бесподдонный метод прессования имеет определенные
преимущества по показателям разнотолщинности плит и ряду
экономических выгод — экономия тепла и металла, но требует при
подпрессовке повышенного удельного давления и соблюдения
следующих режимных норм: продолжительности сжатия 4...5 с,
выдержки не менее 5,5 с., снятия давления 3,5...4 с. Транспортное
средство при таком методе, начиная с формирования ковра, — лента
Если горячее прессование происходит в непрерывных прессах, то оно
выполняется на ленте, если в прессах периодического действия, то
брикеты перекладывают с ленты непосредственно на плнту пресса или
на специальные поддоны.
5.12. Прессование ДСтП
В прессы загружают брикеты, но можно загружать и пакеты. При
горячем прессовании прессуемые брикеты подвергают силовым и
тепловым воздействиям горячих плит пресса. Удельное давление,
2...3,5 МПа, назначают в зависимости от плотности и марки плиты,
удельной продолжительности прессования, зависящей от температуры
плит, продолжительности отверждения смолы и содержания влаги в
брикете. Применяют и меньшее удельное давление; при этом подъем
давления от нуля до максимума длится 3 с, выдержка не менее 4 мин и
снятие давления 2 с. Скорость опускания верхней плиты 50 мм/с,
подъема 100 м/с.
При нарастании удельного давления частицы сближаются между
собой, ориентируясь параллельно или приблизительно параллельно
плитам пресса и образуя при этом площадки контактирования, на
которых появляются адгезионные связи. Связи возникают после
некоторого удаления влаги из частиц, расплавления смолы связующего
и достижения температуры быстрого отверждения. Сближение частиц
сопровождается упругим деформированием, на что указывают
значительные упругие сопротивления прессованию. Кроме упругого
деформирования пакета (брикета), наблюдается растущее пласти-
ческое деформирование как из-за гидротермической пластификации
древесины частиц, так и из-за прессования самой древесины.
Перемещение частиц и деформирование пакета от
возрастающего удельного давления плит пресса должны быть
99
оНчены до отверждения связующего. Если процесс отверждения
33 зуюшего опередит процесс подъема давления и соответственно
сВаЧительное деформирование брикета (плиты), то преждевременно
Збоазовавшиеся клеевые связи будут разрушены, что недопустимо. В
° язи с этим время загрузки пресса и достижения высокого давления до
осадки плит пресса на дистанционные планки, устанавливаемые на
литах пресса для фиксации толщины ДСтП, ограничивают. При
помоши приспособления для одновременного смыкания всех плит
пресса, называемого симультанным механизмом, это время со-
кращается до 12... 15 с.
В связи с этим ограничивают и температуру прессования — не
выше 180 °C. При большей температуре применяют, например, про-
ницаемые поддоны — плетеные из проволоки, сетчатые, перфори-
рованные, опрыскивают поверхность распыленной водой — паровой
удар — или термостойкой эмульсией. То или другое позволяет поднять
температуру плит пресса до 180...200 °C. Отклонение от установленной
температуры плит пресса не более ±5 °C, в противном случае как в
пределах одной плиты, так и ряда плит, участвующих в одной
запрессовке, обнаружится неоднородность свойств и качества.
С момента достижения максимального давления прессования,
совпадающего с посадкой плит пресса на дистанционные планки,
начинают отсчет продолжительности прессования до начала
размыкания.
Высокой производительности пресса и должного качества
плитой продукции достигают, быстро загружая и разгружая
одновременно все рабочие промежутки пресса, обеспечивая
идентичность воздействия технологических факторов на все плиты
одной запрессовки, а также включением в ритм работы прессы через
главный конвейер всех других машин и устройств, встроенных в
автоматическую линию на участке формирования прессования.
Перечисленным требованиям удовлетворяют многие
гидравлические прессы горячего прессования, являющиеся
многоэтажными, т. е. прессующими в рабочих промежутках
одновременно до 16... 17 плит. Прессы изготавливают в комплекте с
загрузочными и разгрузочными этажерками и вместе с ними
встраивают в существующие конвейеры (Рис. 43). Станина пресса,
состоящая из секций 4, стянутых с фундаментальной рамой болтами, в
нижней части содержит шесть цилиндров 9, пуансоны которых под-
нимают подвижную траверсу 5, действуя на неё через сферические
°поры. Внутри станины подвешены нагреваемые плиты пресса 6,
Имеющие каналы для пара, который поступает туда от вертикального
парового коллектора через шарнирные трубопроводы или
армированные гибкие шланги; пар отводится через имеющиеся отводы
в конденсационное устройство.
100
Для защиты станины от нагрева крайними плитами на ней ставят
специальные охлаждаемые холодной водой плиты и теплоизоляцию
Нагревательные плиты пресса имеют по четыре упора каждая
которыми они при размыкании, раскрытии, пресса опираются ца
специальные уступы, закрепленные на станине. Для фиксации
заданной толщины древесно-стружечных плит сверху у продольных
кромок плит пресса устанавливают дистанционные планки, толщина
которых складывается из номинальной толщины плит, припуска на
шлифование и толщины поддона. При переходе к прессованию плит
другой толщины планки заменяют другими.
Загрузочная этажерка 7 принимает поддоны с брикетами
подаваемые главным конвейером, и постепенно заполняется ими,
двигаясь снизу вверх при помощи двух гидравлических плунжерных
цилиндров 2; опускается она под действием сил тяжести. Для
вертикальных перемещений на раме этажерки служат ролики; для
перегрузки поддонов с брикетами в пресс в этажерке есть проход для
загрузчика. На всех этажах имеются поддерживающие ролики и
склизы, облегчающие снятие и точное направление поддонов в пресс.
Загрузчик 8 перегружает все поддоны с плитами в пресс,
перемещаясь в горизонтальном направлении на четырех катках,
установленных в его верхней части. Направляющей служит
продольная рама, доходящая до самого пресса. Из разгрузочной
этажерки 3 поддоны с плитами извлекает разгрузчик 1, проходящий в
проем разгрузочной этажерки. Разгрузчик, как и загрузчик,
представляет собой консольную раму, в верхней части которой
установлено по четыре катка, двигающихся по продольной раме,
закрепленной на раме пресса. Захват на разгрузчике 1 входит в
«хвосты» поддонов, а в конце обратного хода выходит из них.
5.13. Основные типы гидроприводов прессов
В современных гидравлических прессах используют
индивидуальные и групповые насосно-аккумуляторные приводы,
индивидуальный насосный безаккумуляторный привод. Последний
наиболее распространен: прост по конструкции, удобен в размещении,
имеет высокий КПД, легко регулируется.
Различают два основных типа плитных прессов — с цилиндрами
и без цилиндров ускоренного хода. Для каждого из указанных типов
прессов используют различные схемы гидросистем. Гидросистема с
цилиндрами ускоренного хода может выполняться с одной насосной
установкой, рассчитанной на рабочее давление, и с двумя, одна из
которых рассчитана на рабочее давление, а другая — на
промежуточное.
101
Рис. 43. Пресс ПР-6 для горячего прессования
102
Гидравлическая схема пресса усилием 20000 кН для прессования
ДСтП приведена на Рис. 44. Привод пресса осуществляется от насосно-
аккумуляторной станции. Рабочая жидкость - водный раствор
эмульсии. Распределение рабочей жидкости выполняется клапанным
распределителем с гидравлическими сервоцилиндрами.
Рис. 44. Гидравлическая схема пресса для древесностружечных плит:
1 — насос системы управления; 2 — обратный клапан; 3, 15 и 16 —
золотниковые распределители; 4 — реле давления; 5 — цилиндры пресса; 6 и
13 — этажерки пресса; 7 — дроссель; 8. .12 — клапаны системы
распределения; 14 — манометр; 17 — предохрани тельный клапан; 18 —
сливной клапан; линии: —— — высокого давления; -------------- низкого
давления;----------слива;---------управления
Насос 1 с обратным клапаном 2 системы управления лопастной, с
подачей 70 л/мин; золотники системы управления — с электрическим
управлением. В нейтральном положении золотника напорные
магистрали сервоцилиндров соединены с магистралью слива. При
включении электромагнита Э1 золотник 16 перемещается вправо и
масло, поступая в полость сервоцилиидра, открывает клапан 9. Вода
из магистрали низкого давления поступает в рабочие цилиндры 15,
осуществляя ускоренный ход поперечины. После смыкания плит
давление в рабочих цилиндрах возрастает. По команде реле давления 6
электромагнит Э-1 выключается, а Э-2 — включается. Золотник 16
перемещается влево. Сервоцилиндр клапана 9 соединяется с
магистралью слива и пол действием пружины опускается, закрывая
103
лапан 9. Сервоцилиндр клапана 11 открывает клапан, и жидкость
ысокого давления поступает в рабочие цилиндры; при этом
поперечина совершает рабочий ход.
Одновременно с электромагнитом Э-2 включается электромагнит
дд, перемещающий влево золотник 15; при этом открывается клапан
j 2. После достижения в рабочих цилиндрах заданного давления,
контакт манометра ЭКМ-1 включает электромагниты Э-2 и Э-4.
Клапаны 12 и И закрываются. Если в период выдержки давление
падает ниже установленного по электроконтактному манометру ЭКМ-
1 включается электромагнит Э-4 и через клапан 12 рабочие цилиндры
подпитываются жидкостью высокого давления.
По истечении первого этапа выдержки, заданного по реле
времени, включается электромагнит Э-5 золотника 3, открывается
клапан 8, и рабочая жидкость через дроссель 7 сливается из цилиндра.
При этом давление снижается до величины, заданной по манометру
ЭКМ-2. По команде манометра ЭКМ-2 магнит Э-5 включается, и
наступает второй этап выдержки под пониженным давлением. По
истечении выдержки давление снижается еще на одну ступень,
заданную по манометру ЭКМ-3, и происходит третий этап выдержки
под давлением.
По окончании полного цикла выдержки включается магнит Э-5,
и цилиндры полностью разгружаются, после чего включается магнит
Э-3, обеспечивающий открытие клапана 10, через который жидкость
из рабочих цилиндров сливается в питательный бак насосно-
аккумуляторной станции. Под действием веса подвижных частей
плиты пресса размыкаются. Механизмы загрузки б и выгрузки 13
имеют механический привод вертикального и горизонтального
перемещения.
5.14. Горячее прессование плит
Уплотнение брикетов или пакетов заканчивается после смыкания
плит пресса с дистанционными планками. Продолжительность
смыкания из-за опасности преждевременного отверждения связующего
составляет не более 30 с. Отверждение связующего должно
происходить при отсутствии деформаций брикета от внешних сил, но
протекать в условиях роста температуры в плите, ускоряющего сушку
осмоленных частиц и отверждение связующего.
Из расчетов, полученных А.Н. Обливиным (МЛТИ), а также Рис.
о видно, что на поверхности прессуемой плиты температура
практически мгновенно достигает температуры плит пресса для
орячего прессования, а во внутренних слоях повышается медленно,
средина плиты наиболее долго нагревается до температуры быстрого
спарения (кипения). Чем ближе промежуточные слои к плитам пресса,
104
тем быстрее они нагреваются. Температура выше 100 °C устанавли
вается после удаления влаги из соответствующих слоев.
bbidtpMKO., мин
Рис 45. Зависимость температуры в среднем слое стружечного пакета (кривые 1—
4) и внутреннего парогазового давления (кривые 5—8) от способа и температуры
прессования при влажности 1У=16 %: кривые 1, 3, 5, 7 — при 1=170 °C; 2, 4, б, 8 —
при t=l 50 °C;--с сеткой;-----без сетки; I — момент разгерметизации пакета
Испаренная влага во внутренних слоях и имеющиеся в них
нагретые газы создают внутри плит парогазовое давление, к которому
добавляются упругие силы сопротивления древесных частиц
прессованию. Давление и силы создают в плитах внутренние
напряжения. Внутреннему давлению, развивающемуся в прессуемых
плитах, противостоит давление плит пресса. В момент смыкания плит
и несколько позже имеет место равенство давлений. По мере
протекания релаксационных процессов в древесине и отверждения
связующего давление со стороны пресса начинает превышать давление
со стороны прессуемой плиты, что может обусловить упругий изгиб
плит пресса на дистанционных планках. Для исключения такого
изгиба применяют постепенный или ступенчатый сброс давления
прессования, но при этом следят за тем, чтобы внутреннее давление в
плите, исчезающее постепенно, не привело к ее расслоению. Во
избежание расслоения плиты оставляют в прессе под давлением до
достаточно высокой степени отверждения связующего и необходимого
уменьшения внутренних напряжений в них.
Опасные перепады давления возникают по длине и ширине плит
из-за большого пути для выхода газов через кромки. Прессование плит
больших и малых размеров происходит неодинаково. В середине и в
крайних зонах больших плит также происходят неодинаковые
процессы. Эти различия учитывают в технологии производства
плитных материалов.
105
Дистанционные планки применяют для обеспечения заданной
лотности и толщины плит, но на плотность плит влияют удельное
лавление прессования, толщина стружки; порода древесины, из
которой она изготовлена; влажность частиц, температура плит пресса,
колебания удельного давления прессования. Перечисленные факторы
влияют на продолжительность смыкания плит пресса и продолжи-
тельность протекания в плитах физико-химических процессов. В
наружных слоях достигается наиболее высокая плотность — 900 кг/м3.
Она растет с увеличением удельного давления и влажности частиц
наружного слоя и с уменьшением влажности частиц внутреннего слоя,
если средняя влажность пакета составляет около 12 %.
Свойства плит зависят от их толщины, так как разноплотность в
тонких плитах резко снижается — как бы уменьшается внутренний
слой. Предел прочности при статическом изгибе для плит всех толщин
и плотностей увеличивается с увеличением давления прессования, но в
плитах малой толщины это увеличение значительно меньше, чем в
толстых. Предел прочности при растяжении перпендикулярно к
пластям увеличивается с уменьшением удельного давления
прессования. Эту закономерность объясняют ростом внутренних
напряжений в плитах, увеличивающих расслоение в плотных плитах.
На ход физико-химических процессов в наружных и внутренних
слоях ДСтП влияют различное время отверждения связующих и
различные условия углубления реакции поликонденсации.
Сформулируем направления интенсификации процесса
прессования и улучшения качества ДСтП: 1) ускорение прогрева
пакетов; 2) уменьшение продолжительности отверждения связующего;
3) снижение влажности стружечного пакета; 4) оптимизация
технологического процесса прессования, в том числе на основе
использования информации о фактическом протекании
релаксационных процессов в прессуемых плитах и об отверждении
связующего. Каждое из указанных направлений может развиваться
различными путями, например: повышением температуры плит пресса
за счет использования термостойких смол; применением парового
УДара; продувкой брикетов и плит паром или другими газообразными
теплоносителями; использованием предварительного подогрева
пакетов; использованием ТВЧ; применением проницаемых поддонов.
5.15. Режим прессования в многоэтажных прессах
Режим прессования диктует температуру плит пресса и удельное
Давление прессования, требования к загрузке и выгрузке горячего
Ресса, поскольку это связано с условиями воздействия на прессуемые
Пп^к™ тепла и Давления на разных этапах прессования. Режим
₽ессовання удобно выражать диаграммой (Рис. 46). Температура
106
плит пресса постоянна (на диаграмме не показана). Давление
изменяющееся на разных этапах прессования, откладывают на оси
ординат, а продолжительность различных операций, начиная от
загрузки, — на оси абсцисс. Общая продолжительность достижения
заданного давления — загрузки пресса т3 + смыкания плит пресса тсм +
Рис. 46. Диаграммы прессования:
а — со ступенчатым снижением давления;
б — с плавным снижением давления
Одновременное смыкание плит пресса снижает обшу10
продолжительность до 45 с, но тсм не должно быть менее 4 с.
107
тмпература пресса 160...180 °C, однако принятая температура не
* лжна колебаться более ±2 °C. Температуру теплоносителя контро-
“ уЮТ на входе в пресс и навыходе из него. Выдержку плит в прессе
_____продолжительность прессования — отсчитывают от момента
постижения максимального заданного давления до начала размыкания
плит пресса. При ступенчатом режиме прессования гвыд разделяют
на ступени: п=30 % от гВЬ1Д; Г2=30 %, включая продолжительность
снижения давления, тз=ЗО %, также включая продолжительность
сброса давления; оставшиеся 10 % соответствуют прессованию при
сомкнутых плитах при давлении 0,098 МПа. При прессовании плит с
плавным сбросом давления максимальное достигнутое давление со-
храняют в течение 15...20 % общей продолжительности, далее плавно
снижают его, чтобы в конце выдержки осталось 10... 15 % времени для
выдерживания плит в прессе без давления, но с сомкнутыми горячими
плитами. Размыкание плит пресса при обоих режимах сброса давления
не менее 20 с. Все плиты одновременно выгружают в разгрузочную
этажерку толкателем. Нахождение готовых плит в прессе не более 3
мин
Производительность пресса определяет производственную
мощность линий изготовления ДСтП. Производительность пресса Q,
м1, рассчитывают по формуле
(XfTnFSKuKt
е- 1000[гяД5+Д5) + ^]’
где Т — время, за которое рассчитывают производительность
пресса: годовой фонд рабочего времени, сут, смена, час,ч;
п — число этажей пресса для горячего прессования;
F — формат прирезанной древесностружечной плиты, м3;
S — толщина шлифованной плиты, мм;
AS — припуск на шлифование, мм;
тпР — удельная продолжительность прессования в зависимости
от марки и группы плит, температуры прессования,
продолжительности отверждения и концентрации
связующего, мин/мм;
т«т — вспомогательное время, мин (продолжительность
загрузки или выгрузки иодпрессованных пакетов в
прессе, смыкания и размыкания плит пресса, с); на ряде
предприятий тк„ = 1,7 мин, но может быть доведено до
60...70 с при введении одновременного смыкания плит
пресса и повышении удельного давления в начале
прессования;
108
К„ — коэффициент использования рабочего времени; Ки =
0,82...0,86; Кф — коэффициент, учитывающий потери
плит, связанные с физико-механическими испытаниями-
Кф = 0,9977.
5.16. Одноэтажные прессы
В одноэтажных прессах вместо поддонов используют тонкие
стальные ленты или сетки из проволоки. В некоторых одноэтажных
прессах используют предварительную подпрессовку, сокращая
продолжительность прессования. Устройство предварительного
нагрева занимает столько же места, сколько пресс, поэтому общая
длина линии больше. Устройство предварительного нагрева работает
непрерывно, с меньшими затратами мощности, чем в многоэтажном
прессе с ТВЧ-нагревом, работающем периодически. Ограждение для
предотвращения электромагнитной радиации в устройстве менее
сложное. Ковер для плиты толщиной 16 мм, подогретый до 70 «С,
должен находиться в прессе на 50 с меньше, чем ковер комнатной
температуры.
В линиях с крупноформатными одноэтажными прессами
применяют схемы с сетчатыми поддонами вместо схем со стальными
лентами. Такую схему имеет формовочно-прессовая линия (Рис. 47) с
производительностью 90 тыс. м в год при 260 рабочих днях.
Смешанная со связующим стружка раздельно для наружного и
внутреннего слоев поступает на стационарную формирующую
станцию 1, состоящую из двух машин пневматического
фракционирования стружки наружных слоев и одной машины с
механическим рассеиванием стружки внутреннего слоя. Трехслойный
ковер формируется на непрерывно движущейся сплошной ленте
формирующего конвейера 3, образованной сетчатыми поддонами.
Рис. 46 Схема установки одноэтажного пресса
На выходе из-под формирующей станции сплошная лента ковра
разделяется на пакеты необходимой длины по месту наложения одного
поддона на другой. Разделение ковра на пакеты производится
синхронно движущейся с ковром установкой 2 за счет удаления
участка ковра шириной около 360 мм пневмоотсосом.
109
После отделения стружечного пакета от непрерывной ленты
ковра сетчатый поддон с этим пакетом подходит к цепному конвейеру
4 верхние ветви боковых цепей которого проходят через рабочее
пространство периодически действующих прессов для подпрессовки 5
горячего прессования 6.
На выходе из пресса для горячего прессования сетчатый поддон,
отделяясь от плиты, захватами цепей конвейера увлекается вниз и под
прессами возвращается к нижней ветви формирующего конвейера для
подачи на формирование, а отпрессованная плита поступает в веерный
охладитель 7, где ее температура снижается до 50 °C, далее — на
форматный станок для продольной и поперечной обрезки и для
раскроя на плиты конечных размеров. После раскроя плиты
укладывают в пакеты и отправляют на склад для 1—2-суточной
выдержки, откуда в случае необходимости они могут быть поданы на
линию калибрования, чистового шлифования и сортировки.
Отпрессованные плиты должны в 95 % случаев измерений иметь
разнотолщинность ±0,4 мм. На линии предусмотрена возможность
удаления некондиционного ковра через дробилку и передачи
материала пневмотранспортом для повторного использования в
производстве.
Наличие на линии обогреваемого пресса для подпрессовки с
температурой нижней и верхней плит соответственно 80 и 50 °C
позволяет снизить продолжительность прессования до 7,5 с/мм; дав-
ление подпрессовки до 1 Мпа.
На сдвоенном прессе можно
выпускать 422 м3 плит толщиной
16 мм в сутки, или 110 тыс. м в год,
при 260 рабочих днях, или 38,46
плит в час при плотности плит 650
кг/м3. Формат выпускаемых плит
2490x12890 мм. При обрезке из
одной плиты можно получить семь
плит форматом 2440x1830 мм.
Пресс (Рис. 48) имеет раму 1;
Давление создается гидро-
Чилиндрами 2. На верхней
Поперечине 3 расположена верхняя
нагревательная плита; на средней
Поперечине 4 — нагрева-тсльные
плиты сверху и снизу, на нижней
Поперечине 5 — нижняя наг-
ревательная плита; между попе-
Речинами и нагревательными пли-
ами — теплоизолирующие про-
Рис. 48. Схема двухэтажного пресса
110
Рис 49. Схема
формовочно-
прессовой линии.
кладки 7.
Пространство между верхней и массивной
средней поперечинами и соответствующими
нагревательными плитами образует как бы один
пресс, а между нижней и средней поперечинами и
плитами — другой, поэтому такой двухэтажный
пресс называют сдвоенным (по высоте, а не по
длине). Пресс оснащен механизмом $
одновременного смыкания плнт. На Рис. 8
показаны звездочки 6 цепных конвейеров
подающих сетку с пакетом.
Формовочно-прессовая линия (Рис. 49)
состоит из формирующей станции — формиру.
ющих машин 1 и 3 для наружных слоев и машины
2 для среднего слоя. Устройство 4 при помощи
пневмоотсоса разделяет сформи рованный ковер
на пакеты 5 по местам соединения между собой
транспортных сеток; площадь удаленного участка
ковра около 1 м2. Формирование ковра
происходит на цепном конвейере 6, где
размещаются сетки 15. Скорость этого конвейера
для плит толщиной 16 мм, плотностью 660 кг/м3
составляет 8,51 м/мин.
С конвейера сетки с пакетами поступают в
двухэтажную загрузочную этажерку 7, откуда
сразу два пакета передаются в пресс 8. Удельное
время прессования для плиты толщиной 16 мм
составляет 8,6 с/мм, а общее время прессования
(16x8,6) примерно 148 с. На этажерку 7 загружен
только один пакет, затем этажерка поднимается
на один этаж и примает второй пакет.
Разгрузочная этажерка 10 показана в момент,
когда две готовые плиты с сетками перегружены
на этажерку. Сначала удаляется плита 11, а при
опускании этажерки — плита 9. Извлечение сеток
с готовыми плитами производится конвейером 13
причем гибкие сетки удаляются вниз, а плита
поступает в верхний охладитель 12. Сетки 15 от
конвейера 13 передаются на промежуточный
конвейер 14 и затем нижней частью конвейера б
передаются под формировочную станцию ДЛЯ
насыпки ковра.
Ill
Продолжительность прессования в одно-этажных прессах
О 13...0.16 мин/мм, то примерно в 2 раза меньше, чем в многоэтажных.
При интенсифицированных режимах прессования температура
нагревательных плит 190...210 °C, перепад температуры в одной плите
и между плитами в пределах ±5 °C.
5.17. Прессование в прессах непрерывного действия
Прессование ДСтП в прессах непрерывного действия —
перспективное направление, поскольку позволяет получать плиты
любой длины, применять эффективные методы глубокого прогрева
прессуемых объектов и создавать условия для удаления из них пара;
упрощать создание автоматических линий на участках формирования
— прессования, быстро переналаживать пресса при переходах к
прессованию плит другой толщины.
Непрерывный пресс (Рис. 50) применяется для производства
ДСтП, МДФ-плит, ламинатов высокого давления и т. п. Элементы 2
рамной конструкции изготовляют необходимой ширины как
стандартные элементы. В зависимости от длины установки элементы
рамной конструкции ставят друг за другом и собирают. Нижняя плита
10 пресса опирается на раму 7 и может служить столом пресса.
Теплоотдачу от плиты пресса на раму предотвращают, применяя
изолирующие элементы. Верхняя плита 3 пресса соединена с его
подвижной поперечиной и может быть перестроена по высоте, в
зависимости от требуемой толщины плиты. Настройка производится
автоматической гидравлической системой, которая контролирует
Цилиндры и плунжеры. Цилиндры 4 подвешены к раме, плунжеры 5
укреплены к ползуну пресса.
Бесконечные стальные ленты 6 скользят по масляной пленке на
верхней и нижней плитах пресса. В них предусмотрены вертикальные
отверстия 8 и 9, через которые масло продавливается в промежуток
между плитой пресса и стальной лентой, при помощи системы насосов.
Лента скользит по плитам пресса, ее механический износ сокращается
До Минимума.
Схема циркуляции теплоносителя и передачи давления показана
на Рис. 51. Для снижения трения движущихся лент 4 по неподвижным
прессующим плитам и предупреждения повышенного износа
поверхностей их контакта в плитах по системе канавок под давлением
подается высокотемпературное масло, которое создает тонкую
Разделительную смазочную пленку. Масляная пленка 5 нагревается до
емпературы прессующих плит 180...200 °C. В процессе работы масло
екает в боковые желоба и по замкнутой системе 1—6 вновь
оступает в зону прессования, являясь в то же время теплоносителем
птемы обогрева пресса. Нижняя прессующая плита установлена ста-
112
Рис 51. Схема циркуляции теплоносителя и передачи давления
из
иионарно, а верхняя 2 прижимается гидроцилиндрами 3. Групповое
расположение цилиндров позволяет формировать зоны входа,
высокого, среднего и низкого давления, а также регулировать ко-
нечную толщину выходящей из пресса плиты 7 с высокой точностью
(+0,15 мм) и в большинстве случаев отказаться от ее шлифования. При
необходимости шлифования припуск составляет 0,6 мм.
Рис. 52. Схема циркуляции масла
расширениях
Отработанное
Циркуляция горячего масла в зоне прессования ДСтП показана
на Рис. 52. Стружечный пакет 9 располагается между стальными
лентами 8, а между плитами 4 пресса и лентами 8 создана масляная
Пленка 7. Масло под давлением до 0,2 МПа подается в зону
прессования и нагрева через отверстия 6 в плитах пресса. Для более
Равномерного распределения масла по площади прессования в
отверстий установлено пористое вещество 10.
масло возвращается на подогрев и рециркуляцию через
систему отверстий 5. Проникающие через систему излишки масла
стекают по поверхности 3, которая фиксируется прижимами 2, в на-
правлении стрелок 11 в емкости 12. Отсюда масло поступает на
Рециркуляцию. Для предотвращения отекания масла с лент 8
Установлены ограничители 13, а между крышкой 1 и емкостями
Имеется уплотнитель 14.
114
Рис 53. Пресс непрерывного действия «Контироль»
115
Производительность подобных прессов при производстве ДСтП
100 .1000 м3/сут.; ширина плит 1300, 1600, 1900, 2100, 2600, 2900 и
1000 мм; длина пресса до 28 м; удельное давление до 4 Н/мм2 (40
гс/см); скорость подачи 2...36 м/мин. Толщина плит 3,2...40 мм.
Обогрев — термомаело, горячая вода или пар через систему смазоч-
ного масла; температура пресса 180...200 °C. Допуски по толщине
щиты ±0,2 мм. Продолжительность обогрева для ДСтП«4,5 с/мм;
для плит МДФ и ОСБ»Ю...12 с/мм.
Разработаны и другие прессы непрерывного действия для
горячего прессования плитных материалов (Рис. 52). Прессование
плит происходит в одинаковых условиях нагрева и давления сверху и
снизу брикета. Припуск на шлифование плит, полученных на этом
прессе, составляет 0,4...0,6 мм, то есть плиты имеют малую разно-
толщинность. Для плитных материалов с ориентированными части-
цами на фенольной смоле продолжительность прессования 14 с/мм,
производительность при толщине плит 9,5 мм 230 м3/сут. Для
древесноволокнистых плит средней плотности продолжительность
прессования 12 с/мм при производительности 250 м2/сут. При
прессовании ДСтП производительность пресса длиной 23 м более 600
м3/сут.
Пресс состоит из следующих основных узлов. Гидроцилиндры 1
создают давление прессования по длине пресса. Станина состоит из рам 3,
общее количество которых зависит от длины пресса. В начале пресса — в
зоне высокого давления — их больше, к концу — меньше. На столе 10
пресса установлена нижняя обогреваемая плита 11, а к верхней поперечине
4 крепится верхняя обогреваемая плита 2. Плиты пресса разделены на
зоны, температура в которых изменяется в зависимости от требований
технологии производства плитных
материалов. Средняя температура плит
пресса 200 °C, а в зоне высокого
Давления 240 °C.
Пресс оборудован стальными
лентами 5, которые приводятся в дви-
жение и натягиваются барабанами 9
Диаметром около 2 м.
Толщина стальных лент 2 мм; их
температура в зависимости от скорос-
ти движения на 10... 15 °C ниже соответ-
ствующей зоны плит пресса. Прессовое
Усилие от гидроцилиндров и плит
Ресса передается к движущимся
ильным лентам через систему
Непрерывной цепи 6, состоящей из
РУГлых стержней (Рис. 54).
Рис. 54. Схема установки стержней
116
Рис. 55. Технологическая схема производства плит на непрерывном прессе
«Контироль»
Стержни имеют длину, равную ширине плит пресса; диаметр каждого
стержня 15 мм, межосевое расстояние между стержнями 17 мм
Крепление стержней к приводным цепям позволяет им при нагреве
охлаждении и движении свободно перемещаться в продольном и
поперечном направлениях. Таким образом, трение скольжения между
стальной лентой и плитой пресса заменено на трение качения. В зоне
загрузки брикета (см. Рис. 54) установлены направляющие конвейеры 7
и 8, выравнивающие стержни и вводящие их в зону давления в
оптимальном параллельном положении.
Технологическая схема производства плит на непрерывном
прессе представлена на Рис. 55. Станция 1 формирует на конвейере 6
ковер. После выхода из-под формирующих машин происходит
постоянное взвешивание ковра на весах 2, детектором 3
контролируется толщина ковра, металлоискателем 4 извлекаются
металлические включения. Пресс 5 служит для непрерывной
подпрессовки ковра. Далее брикет поступает в зону загрузки
непрерывного горячего пресса 7. На выходе из пресса детектором
контролируется толщина древесностружечной плиты. На форматном
станке 8 плиту обрезают по размерам и охлаждают в веерном ох-
ладителе 9.
Давление прессования по длине пресса (Рис. 56, а)
распределяется, как показано на Рис. 56, б для древесностружечных
плит и на Рис. 56, в — для древесно-волокнистых плит средней
плотности. Давление по длине пресса можно распределять согласно
принятым для многоэтажных прессов диаграммам прессования и
изменять его при помощи микропроцессорной техники. Можно
назначать различные температурные значения (Рис. 56, г). В начале
пресса, в зоне а (зона ковра 1), устанавливается невысокая темпера-
тура, для предотвращения преждевременного отверждения
связующего. В зоне б температура повышается и в зоне в
поддерживается постоянной. Здесь происходят интенсивный прогрев
пакета и быстрое отверждение связующего. В зонах гид происходит
снижение температуры для уменьшения термических напряжений и
более свободного процесса выхода парогазовой смеси (зона плиты 3)'
117
рис. 56. Распределение температуры и давления на длине пресса «Контироль».
В зоне 2, показанной стрелкой, при высокой температуре происходит
°°Разование парогазовой смеси, которая по линии наименьшего
сопротивления устремляется в зону ковра 1 и тем самым способствует
Предварительному прогреванию средней части ковра и значительно
Уменьшает продолжительность прессования в зонах в, г ид.
118
5.18. Кондиционирование, форматная обрезка и шлифование плит
После прессования в прессе 1 (Рис. 57) технология дальнейшей
обработки плит предусматривает взвешивание и поперечный распил
Рис. 57. Схема технологического процесса обработки плит после прессования
по кромкам 2. Далее плиты поступают в веяний охладитель 3. Плиты,
не соответствующие техническим условиям, перемещаются на
роликовый конвейер 4, где складываются. Плиты, прошедшие
кондиционирование в ох ладителе, поступают на конвейер 5. На
станке 6 их опиливают по продольным кромкам, а на станке 7
разрезают на требуемые форматы и укладывают в стопы
штабелеукладчиком 8. Стопа 9 плит приводным роликовым
конвейером 10 перемещается на роликовый конвейер, где плиты
ожидают дальнейшей обработки. Устройством 12 каждая плита из
стопы поочередно передается в шлифовальный станок 13, где
производится шлифование обеих пластей плиты. Шлифованные плиты
осматривает оператор и определяет их сортность (участок 14). По
команде оператора каждая плита направляется в соответствующий
сорту накопитель 15. Управление обрезкой, укладкой и разбором стоп
осуществляют с пульта управления 11.
В цехах ДСтП плиты передают на промежуточный склад, где их
выдерживают не менее 5 суток в штабелях из нескольких стоп. За это
время заканчиваются процессы отверждения клея, выравнивания
влажности плит по толщине и охлаждения.
Для естественного охлаждения служат веерообразные
поворотные устройства. Горячие плиты по одной загружаются в
горизонтальный просвет между рычагами веера, после чего рычаг
поворачивается на одну позицию. Каждая следующая плита поступает
в очередной просвет веера. Охлажденные плиты выгружаются из
устройства после поворота его на 180°. При принудительном
119
охлаждении всю систему закрывают кожухом и плиты обдуваются
воздухом, приводимым в движение вентиляторами.
Такое охлаждение снижает температуру плит с карбамидным свя-
зующим примерно до 50 °C, что необходимо для удержания связующе-
го от гидролиза. Для увеличения водостойкости и уменьшения
разбухания плит по толщине используют укладку в штабель горячих
плит, поскольку это способствует распределению в них парафина.
Рис. 58. Кинематеческая схема станка ДЦ-ЗМ:
1 и 12 — направляющие линейки; 2 и И — вальцы; 3 и 15 —
конические пары, 4 и 13 — винтовые пары, 5 и 6 — направляющие, 7
— блок вальцов, 8 — винт; 9 — упор; 10 и 14 — прижимные блоки,
16 и 17 — конвейеры
На линиях с многопролетными прессами для обрезки плит по
поперечным и продольным кромкам установлены станки с Г-образной
схемой движения. Станок состоит из двух секций, расположенных под
Прямым углом друг к другу (Рис. 58). Плита подается на
апРавляющие устройства первой секции для продольной обрезки с
вУх сторон. Под направляющими расположен цепной подающий
конвейер с упорами. Опиленная с двух сторон плита упорами
проталкивается на направляющие второй секции станка для
поперечной обрезки. Здесь она подхватывается упорами своего
конвейера и подается на пилы, образующие две другие его стороны.
Операция шлифования — завершающая в процессе изготовления
плит и во многом определяет их качество и эксплуатационные
свойства. Назначение шлифования ДСтП: 1) удалить поверхностные
слои материала, характеризуемые наличием отдельных микро- и
макронеровностей, плохой адгезией к наносимым покрытиям и
неравномерной шероховатостью; 2) откалибровать плиты по толщине
с точностью +0,1...0,3 мм и обеспечить равномерную шероховатость.
Из-за неравномерности структуры и плотности плит по толщине
плиты шлифуют с двух сторон.
Рис. 59. Шестиагрегатный широколенгочный шлифовальный станок
ДСтП обрабатывают двух- или трехразовым шлифованием
лентами с постепенно уменьшающейся зернистостью. Двухразовая
обработка производится за один проход на двусторонних
шлифовальных станках, имеющих четыре шлифовальных агрегата;
трехразовая обработка — на шлифовальных станках с шестью
шлифовальными агрегатами.
Обработка первой шлифовальной лентой, т. е. калибрование,
производится для получения плит одинаковой толщины. С пласти
плиты шлифовальной лентой зернистостью 40 снимаются припуски
свыше 0,4 мм. После этой обработки точность плит по толщине
составляет 0,1...0,2 мм. Обработка второй шлифовальной лентой
зернистостью 25, 20 или 16 (промежуточное шлифование, или окон-
чательное калибрование) производится для окончательного
формирования плит по толщине и снижения шероховатости и*
поверхности. Точность соответствует по толщине ±0,1...0,15 ММ-
Обработка третьей шлифовальной лентой зернистостью 16, 12 или Ю,
121
122
т. е. чистовое шлифование, производится для снижения шероховатость
плит до допускаемых величин, в результате чего обеспечива ™
шероховатость поверхности плит в пределах 50...63 мкм.
Шлифовальные станки для обработки ДСтП выполняют в виде
отдельных функциональных блоков: калибровального
калибровально-шлифовального и чистового. Шестиагрегатный станок
имеет три блока (Рис. 59). Блок I — калибровальный. Здесь
производится предварительное калибрование плит. В результате
удаления с обеих сторон примерно одинакового припуска получают
плиты одной толщины, однако обработка производится
крупнозернистой высокопроизводительной шлифовальной лентой
поэтому обработанная поверхность имеет большую шероховатость.
Блок II — калибровально-шлифовальный. Обработка про-
изводится шлифовальной лентой меньшей зернистости, благодаря
этому снижается шероховатость поверхности и производится
окончательное калибрование плит. Блок III — чистовой обработки.
Здесь выполняется так называемое выглаживание поверхности
мелкозернистой шлифовальной лентой на легких режимах обработки
— при малой нагрузке привода шлифовального агрегата —
равномерным снятием слоя незначительной толщины со всей площади
обработки. В итоге окончательно формируется размер плит по тол-
щине, шероховатость их поверхности снижается до допускаемого
класса.
Для сортирования плит на предприятиях устанавливают
сортировочные конвейеры (Рис. 60). Пачка плнт 3 автопогрузчиком
укладывается на роликовый конвейер 1, откуда она поступает на
подъемник 2. Подъемник устроен таким образом, что при движении
вверх его платформа перемещается только на толщину плиты.
Специальное устройство (на схеме не показано) сдвигает каждую
плиту в щеточную машину 4 для очистки поверхности плиты от пыли и
древесных частиц. При движении плиты оператор 12 осматривает ее
верхнюю пласты Поворотное устройство 5 поворачивает плиту для
осмотра нижней пласта. На основе визуального осмотра и опыта
оператор определяет сорт плиты и нажимает на пульте кнопку
соответствующего сорта. Плита движется над сортировочными
карманами 6, 7, 8, 9 по роликам, укрепленным на концах рычагов. К
примеру, оператор определил, что плита должна попасть в стопу
кармана 8, где уже лежат плиты данного сорта. Тогда при достижении
плитой этого кармана команда, посланная с пульта, заставит
раздвинуться рычаги, и плита попадет на стопу именно этого кармана.
Так плиты сортируют по четырем сортам. Набранная стопа 1'
выдвигается из кармана роликовым конвейером 10 для транс-
портировки автопогрузчиком на склад готовой продукции.
124
На схеме на Рис. 61 представлена установка по производству
стружечных плит с производительностью в нижнем и среднем
диапазоне. Для такого диапазона мощностей установки с
одноэтажными прессами зарекомендовали себя как особо
экономичные.
Установки на участке приготовления древесины концепируются
в зависимости от формы и объема сырьевого материала. Переработка
древесины для наружных и средних слоев может производится как
отдельно, так и вместе.
На приводимом примере сырьевой материал 1, переработанный
на стружечном станке 2, подводится из бункера 3 сырой стружки к
общей сушилке и оттуда — на станцию просеивания и сепарации 5,
Мелкий материал и крупный материал можно проклеивать отдельно;
после проклейки 6 он подается передвижной формирующей машине 7,
работающей по методу воздушной сепарации.
Стружечный ковер, наружные слои которого состоят из тонкой
стружки, формируется на прокладках загрузочно-разгрузочной
системы пресса, представляющей собой бесконечную оборотную
систему с обратным ходом под прессом 8.
Высокая точность прессовой установки допускает применение
тонких плит без шлифования. Установка отличается возможностью
производства как тонких, так и толстых плит по технологии плоского
прессования, что приводит к экономичности.
После этого плиты проходят кантователь охлаждения 10 и затем
раскраиваются на малые стандартные форматы 9, поступая на -клад 11
для дальнейшей последующей обработки (шлифования) 12.
Установки такого типа производят стружечные плиты для
строительной и мебельной промышленности. Мебельные плиты
пригодны для покрытия лаком, отделки шпоном и облицовывания.
Можно применять любые пригодные для стружечных плит сырьевые
материалы.
Одноэтажные установки по производству стружечных плит
позволяют производить плиты: стандартной ширины — 1220, 1830,
2135, 2440 мм; стандартной длины — 7320, 9760, 10980, 12200, 14640,
17080, 19520 мм; толщиной в диапазоне 3...40 мм; мощностью в
диапазоне около 40...360 м3/сутки в зависимости от формата и
толщины плит.
Установки «Контироль». С тех пор как установки «Контроль»
(Рис. 62) стали играть все большее значение по сравнению с
многоэтажными установками, они применяются для мощностей
среднего и высокого диапазона.
Древесина перерабатывается на стружку аналогичным образом,
т. е. как описано для одноэтажных установок. В силу закономерности
126
требуется большое количество машин больших габаритов. це
исключено, что потребуется больше различных видов сырья.
Из-за того, что древессина перерабатывается в большом объеме
часто применяются двухпоточные линии приготовления стружки, т. е'
отдельно для материала наружных слоев и среднего слоя.
Формирующие машины 7 являются стационарными, стружечные
ковры в большинстве случаев трехслойные с отдельным
формированием наружного слоя, среднего слоя и наружного слоя на
постоянно движущейся ленте.
После этого стружечный ковер проходит подпрессовщик 13 и
продвигается дальше прямо в пресс 8, из другого конца которого
выходит бесконечная запрессованая готовая плита. Эта плита
обрезается по кромкам в непрерывном режиме и в проходном режиме
раскраивается на отдельные плиты.
У установок «Контироль» преобладает так называемое
шлифование «ин-лайн», т. е. шлифовальная линия 12 непосредственно
сопряжена с линией прессования, но плиты можно подать также и на
промежуточный склад для необработанных плит. Установка 14 служит
для обеспыливания воздуха из зоны работы завода.
На установках «Контироль» изготавливаются стружечные
плиты, которые отвечают самым высоким требованиям и являются
пригодными для дальнейшей обработки любого рода. Можно
применять любые подходящие для стружечных плит сырьевые
материалы. В качестве связующего используется клей на базе
карбамидных смол, так как при его использовании достигается
наивысшая экономичность установок.
На установках «Контироль» можно выпускать плиты:
стандартной ширины — 1900, 2200, 2500, 2800 мм; стандартной длины
— 16, 18, 21, 23, 28, 30, 33, 38 м; толщиной в диапазоне 8...40 мм;
мощностью в диапазоне — примерно 300... 1300 м3/сутки.
127
Глава 6. ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА
ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫХ ПЛИТ
6.1. Характеристика плит и способ их производства
Древесно-волокнистые плиты представляют собой листовой
материал, изготовленный в процессе горячего прессования или сушки
массы из древесного волокна, сформированной в виде ковра. Схема
прессования или сушки при изготовлении плит приведена на Рис. 63.
Древесные волокна — это мелкие древесные частицы, представ-
ляющие собой отдельные клетки, их обрывки и группы клеток
древесины. Древесные волокна, взвешенные в воде или в воздухе,
составляют древесно-волокнистую массу, из которой формируется
ковер. Формирование ковра может производиться мокрым и сухим
способами. Мокрое формирование ковра характеризуется подачей на
сетку древесно-волокнистой массы, волокна которой взвешены в воде.
Вода отсасывается и выдавливается под сетку, а на сетке образуется
волокнистый ковер (Рис. 63, а). Сухое формирование ковра
характеризуется подачей на сетку древесно-волокнистой массы,
волокна которой взвешены в воздухе. Создание вакуума под сеткой
позволяет осаждать волокна, образуя ковер.
Горячее прессование ковра также может производиться мокрым
и сухим способами. Мокрым называется прессование, при котором
обжимаемый горячими плитами пресса ковер выделяет воду или
большое количество пара, что требует наличия сетки под ковром (Рис.
63, б). Сухим называют прессование, при котором удаление
незначительного количества пара производится через кромки
прессуемых плит и поэтому не требуется сетки.
Мокрый способ производства древесно-волокиистых плит
наиболее распространен. Он получил свое начало от бумажного
Производства. Процесс стабилен, изготовленные плиты хорошего
качества даже без связующего. К недостаткам относят большой расход
поды, хотя в последнее время он значительно снизился. Изготовляемые
плиты имеют одну сторону гладкую, а другую сетчатую.
Сухой способ производства ДВП появился сравнительно недавно
и получает достаточное распространение. Основные достоинства —
высокая производительность за счет сокращения цикла прессования и
отсутствие расхода воды на приготовление древесноволокнистой
массы. У изготовляемых плит обе стороны гладкие. Недостатки
способа: необходимость применения смолы, значительный выброс
Древесной пыли в атмосферу, высокая пожаро- и взрывоопасность
производства.
128
Рис. 63. Схема прессования или сушки при изготовлении плит
Рис. 64. Схемы: а — формирования плит; б — прессования плит:
М — мокрое; С — сухое; а: 1 — вода; 2 — волокно; 3 — масса; 4 —
ковер; б: 1 и 5 — верхняя и нижняя обогреваемые плиты пресса; 2 —
ковер; 3 — сетка; 4 — транспортный лист ; 6 — термокомпен-
сационные сетки; 7 — глянцевые листы
129
Древесно-волокнистые плиты в зависимости от их плотности
поДРазделяются на четыРе «ЭДН: мягкие М (р<400 кг/м3), полутвердые
дТ(р=40О...8ОО кг/м3), твердые Т (р>800 кг/м3) и сверхтвердые СТ
(р2950 кг/м3). Наряду с плотностью один из важнейших показателей
___ предел прочности при изгибе.
Мокрым способом изготавливают мягкие, твердые, сверхтвердые
плиты.
По сухому способу производства на линии непрерывного
каландрового прессования могут выпускаться твердые плиты
толщиной 2,5; 3,2; 4 и 6,5 мм при ширине 2400 мм.
Рис. 65. Общая схема технологического процесса при различных способах
производства
6.2. Подготовка сырья
Подготовка сырья к производству древесно-волокнистых плит
Устоит в приготовлении кондиционной щепы и включает следующие
°ПеРации: разделку древесины на требуемые размеры или с целью
'борки гнили, рубку на щепу, сортирование щепы, доизмельчение
РУпных фракций щепы, удаление металлических включений при
130
помоши электромагнитов, удаление минеральных примесей в
результате гидромойки щепы.
Характеристика кондиционной щепы
Размеры, мм:
длина (вдоль волокон)
10
79
10
15
5
1
10...35 (оптималь-
ная 25)
толщина, не более 5
У гол среза, град 30... 60
Фракционный состав, %, щепы, не прошедшей сито с отвер-
стиями:
30 мм, не более
10 мм, не более
5 мм, не более
Допустимые примеси (по массе), %:
копы не более
гнили не более
минеральных включений не более
Оптимальная длина щепы для сухого способа производства плит
при использовании для размола щепы рафинеров составляет 15... 18
мм. Наилучшее сырье — круглые лесоматериалы и кусковые отходы
лесопиления, поскольку из них получается щепа хорошего качества.
Принято считать, что при мокром способе производства
предпочтительна щепа из длинноволокнистой древесины хвойных
пород, однако большинство предприятий работает на смеси древесины
хвойных и лиственных пород. Отдельные предприятия используют
щепу только из древесины лиственных пород. Для сухого способа
производства предпочтительна щепа из древесины лиственных пород,
так как получаемые из нее короткие со стабильными размерами
волокна обеспечивают при воздушном формировании более
равномерную плотность ковра.
Очень важная операция в подготовке сырья — мойка щепы.
Современные промывные установки оснащены питательным устрой-
ством и бункером щепы, где происходит предварительная мойка. Эта
операция значительно сокращает износ размольных дисков
дефибраторов и другого технологического оборудования, а также
повышает качество изготовляемых волокон.
6.3. Приготовление древесно-волокнистой массы
Процесс при! отовления древесного волокна называется
размолом. От размола древесины (щепы) на волокна в большой мер*
зависят физико-механические показатели готовых плит.
Получаемая при размоле волокнистая масса должна обеспечить
прочные межволоконные связи у прессуемых плит. Хорошее
механическое и физико-химическое взаимодействие между волокнами
131
достигнуто, если при размоле удастся получить наибольшее
кзвитие внутренней поверхности волокон, тем самым увеличив
РлоШадь поверхности соприкасающихся частиц древесины и придав
поверхности активность за счет функциональных
реакционноспособных групп.
6.4. Мокрый способ производства
Особенности приготовления древесноволокнистой массы, ее ха-
рактеристика. Для пропарки и горячего размола щепы на волокна при
мокром способе производства применяют дефибратор — агрегат для
пропаривания и размола. Схема агрегата изображена на Рис. 66. Щепа
1 из расходного бункера 2, на станке которого закреплен вибратор 3,
попадает в винтовое питательное устройство 4. Привод винтового
конвейера производится от электродвигателя через редуктор. Диаметр
винтовых лопастей изменяется по длине, уменьшаясь в сторону
подогревателя 6. Уменьшается и диаметр патрубка, в котором
вращается вал с винтовыми лопастями. Перемещаемая щепа
сдавливается уменьшенным объемом патрубка и образует перед
нагревателем плотную массу, называемую пробкой 5. Пробка
создается для предотвращения выхода пара из подогревателя.
Уплотнение щепы сопровождается выделением воды, удаляемой через
отверстия в нижней части патрубка.
Рнс 66. Схемы работы дефибратора
132
В современных дефибраторах подогреватель представляет собой
вертикально расположенную конусообразную емкость, в которую п
трубопроводу 7 подается пар. Давление пара контролируют
манометру 8. Внутри подогревателя установлена мешалка. Привод
мешалки находится снаружи на корпусе подогревателя. Внутри
подогревателя по оси питательного устройства имеется обратный
клапан управления пневмоцилиндром 9, который служит ддя
устранения обратного выхлопа, или «выстрела», если по каким-либо
причинам прерывается подача щепы, и для разуплотнения пробки. Ддя
поддержания уровня щепы в подогревателе применена система
автоматического регулирования. Она предусматривает фиксацию
уровня щепы при помощи радиоактивного изотопа и измерительной
головки 10. Этот уровень — на высоте 2 м, или 3/4 высоты
подогревателя — определяет продолжительность нахождения щепы в
подогревателе.
Внизу подогревателя установлен транспортный винтовой
конвейер И, подающий щепу в размольную камеру 12, закрепленную
на станине машины. Внутри камеры находятся размольные диски 13.
Первый по ходу движения щепы неподвижный диск имеет в центре
отверстие, через которое щепа поступает в рабочую часть между
дисками; второй, вращающийся, расположен соосно с первым на
конце вала, имеющего опоры в головном и хвостовом подшипниках.
Подшипники установлены в специальных обоймах, вмонтированных в
станину машины, что обеспечивает осевое смещение их вместе с валом.
Здесь же имеется устройство гидравлического прижима дисков с
приводом управления 15.
В размольной камере щепа проходит между дисками, на которых
закреплены размольные секторы. Зазор между дисками установлен 0,1
мм и поддерживается во время продвижения и размола щепы
устройством гидравлического прижима.
Полученная волокнистая масса под воздействием пара и
вращающихся дисков подается в отводящий патрубок к выпускному
устройству 14. Выпускные устройства бывают клапанные (с частотой
выбросов 22...88 в минуту) и непрерывного действия. При клапанном
выпускном устройстве каждая порция массы выбрасывается в циклон
17, где разбавляется оборотной водой 16. Разбавленную массу
винтовой конвейер 18 направляет в бассейн древесно-волокнистой
массы первичного размола, а оттуда — на вторичный размол. При
выпускном устройстве непрерывного действия масса передается по
трубопроводу непосредственно в машину вторичного размола.
Волокнистая масса, полученная при размоле щепы, как правило,
не удовлетворяет требованиям технологического процесса при мокром
способе производства, потому что содержит много пучков волокон-
Эту массу вторично размалывают. Мельницы размола массы, или
133
пафинаторы, по конструкции идентичны размольной части
дефибратора.
Древесно-волокнистая масса подается в рафинатор под напором
из дефибратора или из промежуточного бассейна. Концентрация
массы после промежуточного бассейна поддерживается на уровне
3 „6 %. Масса с высоким уровнем концентрации (5...6 %) подается
винтовым конвейером, монтируемым перед входным отверстием
рафинатора. При прямой передаче массы из дефибратора в рафинатор
концентрация массы может быть доведена до 7... 12 %.
Рис. 67. Размольный диск:
а — крепление секторов иа диске держателя; б — размольные секторы
134
Размольные диски, применяемые для размола щепы и массы
состоят из диска-держателя и съемных секторов с размольной
гарнитурой (Рис. 67). Полная рабочая зона по длине окружности дИска
содержит шесть секторов. Сектора изготавливают из твердой
кислотостойкой стали. Рабочая сторона сектора имеет канавки
образующие определенный рисунок режущих граней. Ширина
плоскости зубца 3 мм, ширина канавок 5...6 мм, глубина канавок 7 мм
Общий рисунок подбирают в зависимости от характеристики
размалываемого материала и качества изготовляемого волокна. Зазор
между поверхностями размольной гарнитуры подвижного и непод-
вижного дисков 0,1.. .0,15 мм.
Щепа или масса движется от центра к периферийной зоне. В этом
направлении вся площадь размольного диска разделяется на зону
подачи и зону размола. У современных дисков ширина зоны размола
50... 100 мм.
На более мелкие частицы по ширине щепа размельчается в зоне
подачи. В предразмалывающей зоне благодаря контакту с профилями
дисков и взаимному трению мелкие древесные частицы разделяются иа
пучки волокон и отдельные волокна, а в зоне размола этот процесс и
фибриллирование волокон идут более углубленно.
Для хранения древесно-волокнистой массы используют бас-
сейны, где происходят выравнивание концентрации массы и качества
размола при изготовлении ее на нескольких машинах. Запас должен
составлять 1—3 ч работы отливной машины. По конструкции
бассейны бывают горизонтальные и вертикальные (Рис. 68).
Проклеивание древесно-волокнистой массы. Под проклеиванием
древесно-волокнистой массы подразумевают введение в массу различ-
ных химических добавок с целью создания благоприятных условий в
процессах отлива, прессования и термообработки для обеспечения
требуемых физико-механических показателей изготовляемых плит. К
таким показателям относятся водопоглощение, разбухание и
прочность при изгибе.
В качестве гидрофобных веществ используют парафины,
одновременно улучшающие условия прессования, препятствующие
прилипанию древесно-волокнистой плиты к глянцевому листу и
транспортной сетке.
Механическую прочность повышают, вводя связующие или
масла. При качественном сырье и правильном соблюдении
технологического режима изготовление обычных плит по мокрому
способу производства не требует упрочняющих добавок.
Вводимые химические продукты необходимо наиболее полно
осадить на древесных волокнах, что при мокром способе производства
трудно. Древесно-волокнистая масса, поступающая на проклейку,
представляет собой суспензию с концентрацией массы примерно
135
Проклеивающие вещества на древесном волокне осаждают при
омоШи осадителей — коагуляторов. Наиболее распространены
” нокислый глинозем А12(804)3 • I8H2O и серная кислота H2SO4.
Р Серная кислота обладает меньшим коагулирующим действием,
но она способствует гидролитическому разложению древесины, что
повышает прочность плит. Это особенно важно при использовании
древесины лиственных пород. Кроме того, серная кислота
благоприятно воздействует на глянцевые листы, увеличивая
сохранность чистой поверхности.
б.
Рис. 68. Типы массных бассейнов:
а — горизонтальный; б - вертикальный; 1 — грязевой приямок, 2 —
спускной патрубок; 3 — массопровод; 4 — массный насос; 5 — редуктор
лопастной мешалки 6; 7 — бетонный бассейн; 8 — электродвигатель
Привода мешалки; 9 — вертикальная турбинная мешалка
136
Приготовление гидрофобизирующего состава производится до
следующей схеме:
вода + эмульгатор + парафин -» эмульсия.
В качестве эмульгатора раньше использовали олеиновую кислоту
и аммиак, теперь наиболее распространен лингосульфонат. Эмульсию
готовят в специальной установке — эмульсаторе. Эмульсаторц
бывают с мешалкой, струйные, роторно-пульсационные. Эмульсаторы
имеют рубашку обогрева для поддержания требуемой температуры.
Примерная рецептура и режимы приготовления
гидрофобизирующего состава: воды 250 л, лигносульфоната (50 %
сухого вещества) 15 кг, парафина 100 кг; температура 60...65 °C, про-
должительность перемешивания 2,5 ч. Готовую эмульсию разводят до
6... 10%-ной концентрации.
Из связующих широко применяют альбуминовый клей,
приготовляемый по схеме:
вода + альбумин + дубитель -» клей.
Воды температурой 25...30 °C берут 600 л, альбумина 100 кг, в
качестве дубителя 40%-ный формалин или известь, при содержании
оксида кальция 50%, — 10 кг. Продолжительность перемешивания
около 1,5 ч. Клей разбавляют до концентрации 3...5 %. Поскольку
альбумин — дефицитный продукт, промышленность перешла на ис-
пользование малотоксичных водорастворимых фенолформаль-
дегидных смол, оптимальная рабочая концентрация которых 5... 10 %.
Раствор осадителя приготавливают в баках для растворения по
рецептуре:
1 11
Вода, л 700 700
Сернокислый глинозем, кг 70 28
Серная кислота, кг — 68
Затем раствор доводят до 8... 10%-ной концентрации. Применяя
только серную кислоту как осадитель, концентрацию рабочего
раствора устанавливают 2...3 %.
Проклеивающие составы смешивают с древесно-волокнистой
массой в двух- или трехходовых ящиках непрерывного проклеивания
(Рис. 69). Проклеивающие составы и осадитель подают через
дозаторы, обеспечивающие постоянный контроль выливаемой
жидкости и, следовательно, определенный ее расход. Расход парафина
при производстве твердых плит составляет 0,8... 1 % к массе абсолютно
сухого волокна, при производстве мягких плит 1...1',5 % (нижний
уровень — если преобладают древесные частицы из сосны). Расход
137
альбумина — 0,7... 1 %- Фенолформальдегидная смола в количестве
О 7 .1,3 % может обеспечить нормативные показатели древесно-
волокнистых плит при низком качестве сырья. Расход раствора
осадителя определяют по значению pH массы после проклеивания,
принимая его равным 4...4,5. Расход осадителя примерно 1 % к массе
абсолютно сухого волокна.
Формирование древесно-волокнистого ковра. Процесс заключа-
ется в получении из древесно-волокнистой массы прочного ковра,
обеспечивающего заданные свойства изготовляемым плитам. Ковер
должен иметь равноплотность, хорошее переплетение волокон и
одинаковую структуру по длине и ширине. Отлив волокнистой массы
и формирование ковра выполняют на отливных машинах,
последовательно проводя операции истечения массы на формующую
сетку, свободной фильтрации воды через сетку, отсоса воды вакуумной
установкой и дополнительного механического отжима.
Рис 69. Двухходовой ящик непрерывного приклеивания.'
1 — переливная перегородка; 2 — корпус ящика; 3 — вал; 4 — лопасть
мешалки; 5 — привод; 6 — лопасть сопротивления; 7 — вход массы; 8
обратный перелив, 9 — выход массы
138
Концентрация массы при отливе 0,9...1,8 %, при более тонко
размоле волокна ниже. При напуске массы на сетку ее хорощ
перемешивают, ликвидируют сгустки и равномерно распределяют п°
всей ширине сетки, что важно для устранения разнотолшинносги
получения ровной поверхности. И
Все операции по формированию древесно-волокнистого ковра
выполняют с постепенно нарастающей нагрузкой. Форсированный
режим обезвоживания на любой стадии процесса вызывает разрушение
волокнистой структуры ковра, снижение его механических свойств при
отсутствии внешних видимых признаков. При свободной фильтрации
и отсосе воды в короткий промежуток времени чрезвычайно большой
перепад давления на границе действия нагрузки разрушает связи. При
интенсивном обезвоживании под действием большого
фильтрационного напора происходит относительный сдвиг волокон.
Структура нарушается также при чрезмерном давлении валковыми
прессами на влажный ковер.
Исследованиями установлена необходимость прироста нагрузки
на ковер от 0,002 до 0,5 МПа и более. Для современных отливных
машин величина вакуума в отсасывающих устройствах рекомендуется
с постепенным наращиванием от 0,012...0,015 МПа до 0,030...0,35 МПа,
а линейное давление валов прессовой части машины от 300 до
1200...1500 Н/см.
Наиболее распространена плоскосеточная отливная машина,
которая состоит из следующих основных узлов (Рис. 70): напускного
ящика, регистровой части, отсасывающей части, прессовой части,
обрезки ковра. Напускной ящик служит для перемешивания древесно-
волокнистой массы, поступающей в него по трубопроводу, и создания
равномерного широкого потока массы, который наливается на
движущуюся сетку. Скорость массы не должна быть больше скорости
движения сетки.
Рис. 70. Схема отливной плоскосеточной машины:
1 — трубопровод подачи массы; 2 — перфорированный вал-смеситель; 3 —
вибрирующая планка; 4 — наливная головка, 5 — разравнивающий вал; 6 —
форпресс; 7 — гауч-пресс; 8 — пресс I; 9 — пресс II
Угол подъема сетки на регистровой части (1,5...2,5°)
обеспечивает плавный налив массы на сетку. С этого момента
139
□чикается свободная фильтрация воды через сетку и осаждение на нее
взвешенных волокон. Волокна сталкиваются друг с другом,
сцепляются. Их сцеплению и переплетению способствует развитая
внешняя поверхность волокон, полученная при размоле. Планка
вцбратора выравнивает поверхность массы, нарушая направленную
ориентацию волокон, тем самым улучшая условия их переплетения,
регистровые валики способствуют удалению воды. Эффект
засасывания получается при их вращении, и он возрастает
пропорционально квадрату числа оборотов. Чем меньше диаметр
валиков, тем выше эффект засасывания. Постепенно древесно-
волокнистая масса теряет свойство текучести и перестает быть
жидкостью. Переплетение волокон и образование структурной сетки
ковра называют процессом свойлачивания волокнистого ковра.
Оптимальной температурой массы считают 50 °C. В результате
свободной фильтрации концентрация массы достигает 6 %.
Дальнейшее обезвоживание массы ведется при помощи
вакуумирования в отсасывающий части машины, где установлены
ротабельты — вращающиеся ленты. Ротабельт (Рис. 71) представляет
собой трехсекционный вакуум-ящик, на который надета непрерывная
резиновая перфорированная лента, вращающаяся при помощи двух
направляющих валиков от соприкосновения с сеткой отливной
машины. Лента предохраняет сетку от износа, предотвращая трение ее
о верхнюю перфорированную пластинку вакуум-ящика.
Рис. 71. Отсасывающее устройство — ротабельт:
1 — патрубки для подключения к вакуум-насосу; 2 — гайки
регулировочного устройства прн монтаже; 3 — отсасывающий ящик; 4 —
перфорированные пластинки; 5 — резиновая перфорированная
непрерывная лента; б — направляющий ролик; 7 — перфорированная
трубка для спрыска; 8 — провод к краям ленты; 9 — подача спрысковой
воды
140
За счет вакуумирования структурная сетка ковра уплотняется и
концентрация массы, или так называемая сухость ковра, становится
равной 12... 15 %. Последующее уплотнение достигается прессованием
Форпресс состоит из 3—4 пар валов диаметром 300...350 мм. Учитывая
большую упругость ковра после отсасывающего устройства
предварительную подпрессовку ведут при наличии верхней сетки'
которая воздействует на участки между валами, предотвращая
раздавливание ковра. За форпрессом установлены большие прессовые
валы (2—3 пары) диаметром 700 мм каждый. Первую пару
прессованных валов иногда называют гауч-прессом. Нижний вал
является приводным для длинной сетки.
В результате механического отжима древесноволокнистый ковер
приобретает сухость 28...32 %. В конце отливной машины установлены
пилы для продольной обрезки кромок и пила для поперечной разрезки
ковра на отдельные полотна. Разрезают ковер по ходу его движения.
Производительность отливной машины Потя, т/сут,
рассчитывают по формуле
Пот„ = 60-24^6^/^/100,
где т — масса 1 м2 готовой плиты, кг;
b — ширина готовой плиты, м;
v — скорость движущейся сетки, м/мин;
Ки — коэффициент использования машины, Ки =0,9...0,95.
Преобразив формулу, получим
Потд - \,MmbvK„,
где
М — характеристика массы (степень размола, концентрация
и т.д.);
5 — толщина изготовляемой плиты.
Сетки, используемые для отливных машин, бывают
металлические и синтетические. Они напоминают ткань,
изготовленную из нитей основы и нитей утка. Номер сетки определяет
число нитей основы на 1 см или дюйм.
Прессование плит. Прессованием называется процесс пьезотер-
мообработки влажных древесноволокнистых полотен, в результате
которой они превращаются в твердые или полутвердые плиты. Это
превращение происходит вследствие связанных между собой
физических, химических изменений насыщенного влагой древесного
волокна.
141
При прессовании под воздействием давления
пластифицированные водой разбухшие волокна сближаются.
Давление, оказываемое на прессуемые переплетенные между собой
волокна, передается не по всей поверхности, поэтому в местах
перекрещивания волокон создается давление значительно больше
номинального. Происходит уплотнение клеток с одновременным
испарением воды прежде всего из крупных пор без изменений в
структуре полотна. Температура полотна не поднимается выше точки
кипения воды до тех пор, пока влажность не упадет до точки насыще-
ния волокна влагой. Дальнейшее испарение влаги приводит к
сокращению — стягиванию — микропространств. Сближение поверх-
ностей древесных частиц создает условия образования водородных
связей и межмолекулярного взаимодействия с помощью сил Ван-дер-
Ваальса.
Участок прессования начинается с устройства по укладке
влажного древесноволокнистого полотна на транспортный лист с
сеткой. Существуют две схемы укладки (Рис. 72): по ходу движения и с
возвратным движением полотна.
При транспортировании влажного полотна важно сохранить
структуру сформированного ковра. Для этого транспортный лист и
сетка должны быть чистыми и непокоробленными, роликовые
конвейеры исправными.
Прессовая установка состоит из собственно пресса, загрузочной
и разгрузочной этажерок, гидросистемы, пульта управления,
электрооборудования и контрольно-измерительных приборов,
аккумулятора для приготовления перегретой воды. Схема пресса и
этажерок приведена на Рис. 73. Влажные полотна подаются в
загрузочную этажерку на транспортных листах по одной штуке на
этаж. Загружают при опускании и затем подъеме этажерки через один
этаж. При помощи загрузчика все полотна одновременно поступают в
пресс. Применяют многоэтажные прессы периодического действия.
Просвет между плитами пресса 87...112 мм. В просвете
размешают так называемую одежду пресса, транспортный лист с
сеткой и древесно-волокнистым полотном. Подкладная сетка служит
Для равномерного распределения температуры по глянцевому листу.
Если прижать глянцевый лист непосредственно к плитам пресса, тепло
к древесно-волокнистой плите будет передаваться с разностью
температур по площади плиты и на поверхности твердой древесно-
волокнистой плиты отчетливо выделится рисунок каналов плиты
пресса — по цвету и блеску.
Режим прессования ДВП зависит от качества сырья, волокнистой
Массы, влажности, толщины и структуры сформированного полотна,
технических параметров пресса, состояния пресса и его одежды. К
режимным параметрам прессования относят температуру, давление,
продолжительность. Изменение этих параметров для одного цикла
142
обозначают диаграммой (циклограммой). Пример наиболее
распространенной циклограммы приведен на Рис. 74. Температура
прессования во время всего цикла постоянная, удельное давление
изменяется соответственно трем фазам; отжима, сушки, закалки.
Продолжительность загрузки пресса у современных прессов 1
мин. Продолжительность смыкания плит tc, мин, определяют по
формуле
?с=л[Л-(д+Л)]/60тс,
где п — число промежутков в прессе;
h — просвет между плитами, мм;
<5 — толщина волокнистого полотна, мм;
А — суммарно толщина всей одежды пресса, мм;
vc — скорость смыкания, мм/с.
6
Рис. 72. Схемы укладки древесноволокнистого полотна на
транспортный лист с сеткой: а — по ходу движения, б -с возвратным
движением; 1 — роликовые конвейеры; 2 — подвижная часть
роликового конвейера; 3 — древесноволокнистое полотно; 4 —
транспортные листы с сеткой
Фаза отжима — начальная и очень важная стадия прессования. В
это время при изготовлении твердых плит отжимается почти 1/3
содержащейся в волокнистом полотне воды, и уплотняется его
структура. Установлено, что максимальное удельное давление равно
5...5,5 МПа, продолжительность подъема давления вместе с продол-
жительностью смыкания плит пресса не более 1,5 мин; выдержка при
высоком давлении до 30 с. Короткий цикл первой фазы определяется
ее назначением механического удаления воды.
143
“ I 3 ’§=§’§ 6
^SsXxX?
gagsili
о ,g I I ? £ 4
1 ^2
- X Iх
зХ
X
3
2
G.
I
s
X
8
x
X
X
I
3
X
>
св
«
i
о
>x
a
3X
о
X
§
x
g X
_ о -
“ § 2
gg
q
а
X
Ю
о
p
я
«г
X
&
п
s
з°!
к &
§
c(
g
о 2
* I
“5 '
и а
о а>
g §
£ с
о
св
X
Ж
5
И
о
(х
Р
2 и 2 5. з _
3 = g&Soi
х п. Я- Я Q. ..
«ох
а в г
3 = * х
I
Е-
X
св
fa
5 01
Й JS
х -
2
= сч
2 2
X
S
а
I
Я
u
S
x
о
t-
g
8
X
F=
о
X
с
g
X
X
о
X
е о.
I «5
>s
a
x
»
X
X
X
а
о
У
X
3
c
x
'3
щ >S U
а о ®
Q. S g
св
I
и
a
H
ЗХ
a
X
X
X
а>:
с :
>х :
И
I
X
3
X
X
а
tx
X
S
св
2
а
X
о
X
u
x
св
к
2
2
Св
X
X
Н зХ
св
св
a
и
м
О
X
О
5
„ Я
&== ₽•
- 3
« P-.S-
Й 9 х
О
Ж
g
X
о
X
зХ
is
3s-,'
X X
s М
Яр=«-
&
X
X
х
p
*
2
a
X
2
X
5
X
js
8
a S =
s.& g
I
X
X
о
X
s
144
Рис. 74. Циклограмма прессования-
продолжительность загрузки пресса; t, — смыкание плит пресса до начала
подъема давления; I, — подъем давления до максимального значения, заданного
по режиму; t2 — выдержка прн максимальном давлении; t} — сброс давления с
максимального до давления фазы сушки; t4 — выдержка при давлении,
установленном для фазы сушки; t} — продолжительность подъема давления; t6 —
выдержка прн давлении, установленном для фазы закалки; —
продолжительность снижения давления до 0; tp — размыкания плит пресса (от
нулевого давления); t, выдержка под давлением; — продолжительность
одного цикла прессования, — давление отжима; Р2 — сушки; Р3 — закалки
При термообработке свыше 1,5-—2 мин начинается интенсивное
парообразование, т. е. следующая фаза — сушка. Чтобы создать
благоприятные условия удаления пара из полотен, давление
прессования снижают примерно до 0,8 МПа, что несколько ниже
давления выходящего пара. Продолжительность сушки в зависимости
от конкретных условий 3,5—7 мин. Сушку прекращают при
достижении относительной влажности 7 % и переходят к третьей фазе
— закалке, которую ведут при повышенном давлении 4,5...5,5 МПа.
При закалке плиту окончательно высушивают. Учитывая, что
существует зависимость между термопластическими свойствами
древесных волокон и присутствующей влагой, действующей на во-
локно как пластификатор, давление прессования поднимают при
наличии в плите необходимой влаги. В процессе окончательного
высушивания в плите происходят изменения, понижающие
способность волокон поглощать влагу.
В зависимости от породного состава сырья условия закалки
должны быть разными. Плиты из лиственных пород гигроскопичнее,
чем из хвойных, поэтому они нуждаются в более интенсивной
обработке, однако их закалку следует начинать при меньшем
содержании влаги во избежание карамелизации легкогидролизуемых
145
углеводов, что вызывает пригорание плит к сеткам. Продолжи-
тельность третьей фазы не превышает 3 мин.
Большое влияние наведение процесса прессования оказывает
температура плит пресса. Повышение температуры положительно
влияет на показатели физико-механических свойств ДВП. На Рис. 75
показаны зависимости предела прочности при изгибе,
водопоглощения и разбухания плит после прессования от принятой
температуры плит пресса. Оптимальная температура прессования
200...215 °C. Повышение температуры вызвано стремлением ускорить
процесс высушивания полотна.
Рис. 75. Зависимость показателей физико-механических свойств древесно-
волокнистых плит от температуры прессования 1 — предел прочности
при изгибе; 2 — водопоглощение; 3 — набухание
Готовые древесно-волокнистые плиты вынимают из пресса
разгрузчиком, захватывающим Т-образные выступы транспортных
листов одновременно по всем этажам. Этажерка начинает опускаться,
и из нее по одному транспортные листы подаются к вакуум-
отделителю готовых плит. Прессовую установку комплектуют
системой конвейеров для возврата транспортных листов с сетками
обратно для укладки на них влажных древесно-волокнистых полотен.
На возвратном конвейере установлена щеточная машина для очистки
транспортных листов. Состояние одежды пресса, транспортных листов
и сеток во многом определяет качество выпускаемых плит, поэтому
каждые 5—10 дней, выполняя профилактический ремонт
оборудования, заменяют глянцевые листы, моют и чистят
транспортные листы и сетки.
Производительность пресса Ппр1 тыс. м2/сут., определяют по
формуле
146
Ппр = \,44ЫКпКиКф/Ти,
где b, I — ширина и длина готовой плиты, и;
К — число плит в одном этаже пресса (для существующих
технологических линий К = 1);
п — число этажей пресса;
Ки — коэффициент использования пресса, Ки=0,9..,0,95; д^
расчета принимают 0,915;
Кф — коэффициент, учитывающий потери плит, связанные
с физико-механическими испытаниями, ^=0,996;
Тц — продолжительность одного цикла прессования, мин.
Ориентировочные значения составляющих следующие, мин;
<e+G^>5; ^^0,5; Ge'°>25; г4=3,5.„7; ts+t6+ t7<3. Для определения
производительности пресса в тоннах плит плотность готовой твердой
плиты принимают равной 1000 кг/м3.
Термическая обработка и увлажнение плит. Термическая обра-
ботка плит в специальной камере предназначена завершить начатые в
прессе процессы термохимических превращений компонентов
углеводлигнинного комплекса, которые уменьшают поглощение
плитами воды и повышают их механическую прочность.
Изучение процесса термообработки плит показало, что
оптимальная температура 160... 170 °C. Удовлетворительные результа-
ты получают при скорости воздуха 4...5 м/с. Увеличение скорости
воздуха улучшает динамические свойства камеры термообработки,
позволяет повысить температуру, что сокращает продолжительность
обработки плит и улучшает их качественные характеристики.
Камеры термической обработки бывают периодического и
непрерывного действия. Камеры периодического действия имеют
разное конструкционное исполнение.
Наиболее распространена камера термической обработки плит
периодического действия из металлических панелей, заполненных
теплоизоляционным материалом. В качестве агента для
термообработки используют воздух, который проходит через
нагреватель калориферного типа, обогреваемый горячей водой от
аккумулятора прессовой установки. Камера имеет верхний
циркуляционный канал, образованный горизонтальной перегородкой.
К нижней части (рабочей зоне) размещается вагонетка с плитами,
заталкиваемая по рельсовому пути. Вагонетка имеет 100 полок из
металлических струн с расстоянием между полками 32 мм. На каждой
полке укладывают одну плиту. Вентилятор подает воздух через
нагреватель в рабочую зону. Поток горячего воздуха проходит через
междуэтажные промежутки, омывая древесно-волокнистые плиты, а
затем возвращается к нагревателю по верхнем каналу. Температура в
камере 160...165 °C, один никл обработки 3,5...4 ч.
147
Термообработанные плиты, вышедшие из камеры, начинают
адсорбировать пары воды из окружающего воздуха. Если плиты
уложить в пакет, края будут поглощать влагу в большей степени, и это
приведет к изменению линейных размеров. Для придания плитам
формоустойчивости их увлажняют и кондиционируют.
Камеры увлажнения бывают непрерывного действия. В
зависимости от конструкции их. можно подразделить на тоннельные и
барабанные. Тоннельные (Рис. 76) изготавливают из железобетона. В
тоннельных одновременно размещены 2...3 закалочные вагонетки,
передвигаемые в одном направлении. Входные ворота периодически
открываются, и в камеру заталкивается вагонетка с термообрабо-
танными плитами. Через выходные ворота выталкивается одна
вагонетка с увлажненными плитами. Плиты находятся в камере 6...7 ч
при постоянных температуре (65 °C) и влажности воздуха (95 %).
Рис. 76. Схема камеры увлажнения'
1 — вентилятор; 2 — ввод пара; 3 -- спрыск воды, 4 и 6 —
вагонетки с плитами; 5 — фильтр-распылитель, 7 — ворота
камеры
Форматная резка плит. Окончательный раскрой плит выполняют
на форматно-обрезной установке, представляющей собой линию
роликовых конвейеров, в которую вмонтированы станки продольной
и поперечной резки. Древесно-волокнистая плита перемещается и
одновременно зажимается двумя парами роликов. Нижние ролики
приводные.
При продольной распиловке устанавливают две пилы и
обрезают кромки, при поперечной распиловке — три пилы, одна из
которых делит плиту по длине пополам. Производительность
форматно-обрезной установки IIм2/ч, определяют по формуле
Поб=(ЛиЬК„
где и — скорость подачи при продольной обрезке, м/мин;
b — ширина готовой плиты, м;
Ки — коэффициент использования станка, #„=(),7...0,8.
148
Готовые плиты укладывают в плотные пакеты и отвозя
электропогрузчиком на склад готовой продукции.
Особенности производства сверхтвердых плит. Для повыщени
прочности, снижения водопоглощения и разбухания плит Их
пропитывают маслом, Схема производства твердых и сверхтверд^
плит приведена на Рис. 77. На пропитку плиты подают после
прессования системой транспортных устройств. Линия пропитки
состоит из загрузочного устройства, входного роликового конвейера
пропиточной машины, выходного роликового конвейера и
разгрузочного устройства. В целях пожаробезопасности пропиточная
машина с баком для масла расположена в изолированном помещении.
Плиты по одной подают во входную камеру пропиточной
машины. По ходу движения плита очищается от пыли и загрязнений
неподвижной верхней и вращающейся нижней щетками и вытяжным
вентилятором. Далее между роликами плита движется в ванну,
наполненную маслом. Температуру масла поддерживают около 120 °C
за счет постоянной циркуляции через маслоподогреватель. Длина пути
плиты в масле регулируется уровнем масла в ванне и составляет
1,2...2,7 м.
Пропитанные маслом плиты направляются на термообработку,
которую ведут при несколько более низкой температуре, чем для
обычных твердых плит. Дальнейшие операции технологического
процесса и их режимы у твердых и сверхтвердых плит одинаковы.
Особенности производства мягких плит. Мягкие древесно-
волокнистые плиты изготавливают только по мокрому способу
производства. Схема процесса приведена на Рис. 78. В отличие от
производства твердых плит готовят древесно-волокнистую массу более
тонкого помола, поскольку прочность плиты в основном определяется
прочностью образуемого скелета древесно-волокнистого ковра во
время его формирования. Вместо прессования сушат в многоэтажной
роликовой сушилке при температуре 170...120 °C с уменьшением
температуры по зонам (бывают однозонные сушилки).
Агент сушки — воздух, нагретый в калориферах, обогреваемых
паром. Внутри камеры поддерживается установленный режим
влажности и температуры циркулирующего воздуха. Температурно-
влажностный режим сушки плит, например, для трехзонной сушилки
следующий.
I И Ш
Максимальная температура воздуха, °C 160 150 130
Влажность воздуха в камере, % 30...60 20...45 10... 12
Влажность отработанно! о воздуха, % 50 39 15
Скорость движения плит по сушильной камере регулируют в
зависимости от влажности выходящих плит, которая должна быть
149
Рис. 77. Схема процесса производства твердых и сверхтвердых
древесноволокнистых плит мокрым способом:
1 — круглые лесоматериалы; 2 — плавильник для парафина; 3 — рубительная
машина; 4 — дезинтегратор; 5 ,8 н 12 — циклоны; 6 — сортировочная машина;
7 — пневмотранспорт; 9 — распределительный конвейер; 10 — лесопильный
цех; 11 — бункер для щепы; 13 — фильтровальная установка; 14 — рафинатор;
15 - дефибратор; 16 — бак для осадителя; 17 — напорный ящик для эмульсии;
18 — бак для разведения эмульсии; 19 — эмульсатор; 20 — расходный бак
эмульсии; 21 — ящик непрерывной проклейки; 22 — дозатор; 23 — массные
бассейны; 24 и 25 — баки для покровного слоя и для масляной эмульсии; 26 —
отливная машина; 27 и 29 — загрузочная н разгрузочная этажерки; 28 — пресс
Для горячего прессования; 30 — бак для масла; 31 — пропиточная машина; 32
и 34 — загрузочное н разгрузочное устройства; 33 — камеры термообработки;
35 и 37 — станки для продольной и поперечной резки; 36 — увлажнительная
Машина; 38 — отгрузка плит
150
Рис, 78. Схема процесса производства мягких ДВП
1 — лесопильный завод; 2 — круглые лесоматериалы; 3 — рубительная
машина; 4 — дезинтегратор; 5 — сортировочная машина; 6 и 12 — циклоны;
7 — ковшовый элеватор (нория); 8 — распределительный конвейер; 9 —
металлоуловитель; 10 — бункер щепы; 11 — подогреватель дефибратора; 13
— регулятор концентрации; 14 — бассейн дефибраторной массы, 15 —
рафинатор; 16 — размольная часть дефибратора, 17 — дозаторы; 18 — бак
для осадителя; 19 — насос; 20 — ящик непрерывного проклеивания; 21 —
бак для эмульсии; 22 н 23 — бассейны рафинаторной н машинной масс; 24
— бак для массы покровного слоя; 25 — отливная машина; 26 —
загрузочное устройство роликовой сушильной камеры; 27 и 28 — станки
форматной обрезки: 29 — вагонетка с готовыми плитами; 30 — склад
151
1 5...2. Производительность роликовой сушилки Пс, т/сут., определяют
п’о формуле
Пс = \,^nkbSLpKpKJCjTvW,
где п — число этажей сушилки;
к — число плит по ширине сушилки;
b, S — ширина и толщина готовой плиты, м и мм;
L — полная рабочая длина сушилки, м;
р — плотность изготовляемой плиты, кг/м3;
К — коэффициент, учитывающий разрывы между плитами,
^=0,97;
Ки — коэффициент использования сушилки, ^=0,915;
Кф — коэффициент, учитывающий потери плит на испытания,
7^=0,997;
Тц — продолжительность прохождения плитой рабочей длины
сушилки, мин, Tv=f (S); для расчетов ориентировочно
принимают 3,5...1,2 ч для 5=25...8 мм.
Основные технико-экономические показатели. Технико-
экономические показатели предприятий по производству
древесноволокнистых плит мокрым способом колеблются из-за
мощности производства, характеристики оборудования, местных
условий. Расчетные данные предприятия мощностью 12... 15 млн. м2
плит в год приведены ниже. Удельный расход на 1 т плит:
Древесного сырья, м3 — 2,65.. .3
Связующего при низком качестве сырья, кг — До 12
Парафина, кг — 10
Лигносульфаната, кг — 0,5
Серной кислоты, кг — 2,8
На технологические нужды:
Воды,м3 — До 12
Пара,т — 4,1
Сжатого воздуха давлением 0,6...0,8 Мпа, м3 — 2
Электроэнергии, кВт-ч — 700
152
6.5. Сухой способ производства
Сырье; приготовление древесно-волокнистой массы и ее ха
рактеристика. При сухом способе производства предпочитают
древесину лиственных пород с короткими, близкими по размерам
волокнами. Это в условиях воздушного формирования ковра
обеспечивают при его настиле более равномерную плотность. Можно
использовать и хвойные породы. Структура и химический состав
разных пород древесины отличаются значительно, поэтому следует
избегать смешанного сырья. Примесь сырья другой породы не должна
превышать 25 %. По этой же причине не рекомендуется направлять на
размол в качестве добавки к сырью отходы, образующиеся в процессе
производства плит. Содержание в шепе коры свыше 10 % снижает
физико-механические показатели изготовляемых плит. Добавка в щепу
опилок более 10 % также отрицательно сказывается на качестве
волокна.
Размол щепы на волокна производят по двух- и одноступенчатой
схемам. При одноступенчатой схеме используют пропарочно-
размольную установку, состоящую из пропарочного котла и рафинера.
Для пропарки используется насыщенный пар или пар, перегретый на
15...20 °C при давлении до 1 МПа. Продолжительность пребывания
щепы в котле 2...10 мин.
Из камеры пропаренная щепа перемещается непосредственно в
размольную камеру рафинера. Рафинер имеет два вращающиеся в
разные стороны диска, что значительно увеличивает степень
воздействия размольной гарнитуры на щепу. Каждый диск приводится
от самостоятельного электродвигателя с воздушным охлаждением.
Для получения качественной волокнистой массы в
технологическом режиме пропарочно-размольной установки
учитывают, что щепа лиственных пород древесины требует более
высокой температуры при термообработке паром, более длительной
обработки по сравнению со щепой из хвойных пород, но меньшего
удельного давления между дисками: необходим больший зазор для
хвойных пород древесины 1,3...1,5 мм, для лиственных 1,5...2 мм.
Введение связующего и iшрофобной добавки. При сухом способе
производства плит требуется введение в древесно-волокнистую массу
связующего: межволоконного взаимодействия недостаточно для
образования связей, обеспечивающих требуемые прочностные
показатели. В качестве связующего в основном применяют фенолофор-
мальдегидную смолу, расход которой в зависимости от марки и
толщины плиты равен 1,5...8 % от массы сухого волокна. Раствор
смолы вводят в выдувной трубопровод массы сразу после размольной
установки. На некоторых заводах смолу вводят через полный вал
размольного диска, и проклеивание волокон происходит одно-
временно с их изготовлением. При этом методе смола может пригореть
153
к размольным дискам. На других заводах применяют специальные
рафинаторы-смесители, в которых волокно разрыхляется и
одновременно смешивается со смолой, а в случае необходимости — с
другими добавками, придающими плите, например, огне- или
биостойкость.
Введение фенолоформальдегидной смолы обеспечивает проч-
ностные характеристики. Для придания плитам гидрофобных свойств
добавляют в ее композицию восковые продукты — парафин низких
сортов, Парафин вводят в расплавленном виде при 80...90 °C,
впрыскивая его в щепу, движущуюся в емкости питателя пропарочного
котла. Расход парафина 1 % к древесному волокну по сухой массе.
Сушка древесного волокна. Волокнистая масса, получаемая после
размола, имеет абсолютную влажность до 120 %. До требуемых 6...8 %
влажность снижают в сушильных установках за одну или две ступени
сушки. В качестве сушильного агента используют воздух, нагретый в
калориферах, или топочные газы с примесью воздуха. Применение
смеси топочных газов и воздуха снижает процент содержания
кислорода в сушильном агенте, а следовательно, уменьшает опасность
возникновения пожара при сушке волокна.
Волокно сушится во взвешенном состоянии. На первой ступени
сушки волокно после размола транспортируют по трубопроводу
воздухом, подогретым до 160...170 °C. Увлажненный воздух и пар
отделяются от волокна в циклоне и через выпускную трубу
вентилятором выбрасываются в атмосферу. Продолжительность
сушки на первой ступени 4...5 с. Через разгрузочный затвор и
рыхлитель волокно поступает на вторую ступень сушки, при этом
температура волокна около 70 °C, абсолютная влажность 65...67 %.
Окончательно сушат волокно в аэрофонтанных или барабанных
сушилках. В аэрофонтанных сушилках под воздействием
вертикального потока агента сушки волокна фонтанируют до тех пор,
пока не достигнут заданной влажности. Сухие волокна перемещаются
из сушильного пространства к разгрузочному валу с винтовыми
лопастями. На заводах применяют барабанные сушилки. Агент сушки
— топочные газы в смеси с воздухом. Сушилка оборудована горелкой
Для жидкого топлива и топкой, где получают топочные газы. Для
уменьшения вероятности попадания искр в сушильный барабан после
топки устанавливают камеру смешения. Смесь топочных газов с
воздухом, пройдя камеру смешения, направляется в нижний
распределительный канал сушильного барабана. Температура агента
сушки перед сушилкой 190 °C, при поступлении в барабан 150 °C.
Агент сушки движется поступательно по внутренней цилиндрической
поверхности барабана с первоначальной скоростью 25...30 м/с.
Винтообразное движение агента сушки сопровождается интенсивным
перемешиванием с волокном, загружаемым через ротационный затвор
в сыром конце сушильного барабана. Продолжительность сушки
154
зависит от шага винтообразного потока, который регулирует^
направляющими лопатками, расположенными в нижнем канале, и
составляет 8... 15 с.
После сушильного барабана волокно через вентилятор
направляется по воздуховоду в циклон, где отделяется от агента
сушки. Температура удаляемого агента сушки и не должна превышать
70 °C. Сухое волокно, пройдя через два разгрузочных затвора и
пневмосистему, поступает на формирование ковра. Схема сушилок 1-й
и 2-й ступеней показана на Рис. 79.
Сушка древесных волокон — одна из трудных операций
технологического процесса. Чтобы добиться равномерной и заданной
влажности 6...8 %, необходимо учитывать породный состав сырья,
начальную влажность щепы, степень размола волокнистой массы,
концентрацию волокна в агенте сушки, температуру и скорость
последнего и др.
Формирование древесно-волокнистого ковра. При сухом способе
производства плит древесно-волокнистый ковер формируют на движу-
щейся сетке в воздушной среде. Конструкции формирующих машин по
способу настила можно разделить на механические и пневматические.
Рис. 79. Схема сушилок 1-й и 2-й ступеней:
1 — калорифер; 2 — трубопровод сушилки 1-й ступени; 3 — циклон; 4 —
вентилятор; 5 — шибер; 6 — ротационный клапан; 7 — рыхлитель
волокна; 8 сушилка 2-й ступени; 9 — камера смешения; 10 — топка
сушилки 2-й ступени; 11 — циклон сухого волокна
В каждую формующую машину входят приёмный циклон,
бункер-дозатор и секция формования с молотковой мельницей (Рнс'
155
79). Бункер-дозатор обеспечивает работу головки в течение 1...2 мин.,
заполнение его волокном должно быть не менее чем на 2/3 объема.
Волокно подается в бункер из циклона и равномерно распределяется
по всей ширине качающимся ленточным конвейером с движущейся
лентой. Скорость движения ленты 10 м/с. Донный ленточный конвейер
в бункере-дозаторе подает волокнистую массу в сторону
разравнивающего игольчатого валика. Комкование древесно-
волокнистой массы предотвращается пятью лопастными валами.
Разрыхленную массу дозирует в молотковую мельницу разравни-
вающий игольчатый валик. Мельница обеспечивает хорошее
разделение волокон между собой и их равномерное распределение по
всей ширине рабочей зоны настила ковра.
При объемном дозировании на движущейся сетке вакуум-
формирующей машины создается слой волокна на 20...25 % больше
требуемой величины. Окончательная высота слоя зависит от
калибрующего валика, который перемещается вертикально для
установки на заданный размер. Вращаясь, калибрующий валик
снимает излишний слой волокна, направляемого системой
пневмотранспорта в циклон данной формующей головки.
Рис. 80. Схема формующих головок.
а — для наружного слоя; б — для внутреннего слоя; 1 — сепаратор;
2 — лопастной вал, 3 — бункер-дозатор; 4 — отсос волокна и
пыли; 5 — качающийся конвейер; б — разравнивающий
игольчатый конвейер; 7 — донный конвейер; 8 — молотковая
мельница; 9 — вентилятор, 10 — сетка
Сетка вакуум-формируюшей машины движется со скоростью
9-..50 м/мин, в зависимости от высоты формируемого ковра
Максимальная общая высота ковра 560 мм. Ковер формируется
156
последовательно в результате перемещения сетки от Одн -
формующей головки к другой.
Увеличение вакуума под сеткой приводит к уплотнению ковра и
повышению его прочности, однако величина вакуума определяется
нормальными условиями формирования ковра и работы машины в
целом. Очень важно равномерное распределение вакуума по всей зоне
формования формующей головки. Разрежение, создаваемое под сеткой
пневмосистемы вакуум-отсоса, равно, Па; под 1-й формующей
головкой 490; под 2-й и 3-й — 1960, под 4-й — 2940 и под 5-й — 4700.
После вакуум-формирующей машины древесно-волокнистый
ковер поступает в ленточно-валковый пресс. Скорость движения
лент9...50 м/мин. Нижняя лента расположена под сеткой вакуум-
формирующей машины и движется со скоростью сетки.
Удельное давление подпрессовки 0,1...0,15 МПа, линейное
давление при прохождении прессовых валов 1400 Н/см.
Продольные пилы обрезают кромки шириной до 75 мм.
поперечная пила раскраивает ковер на полотна (брикеты) заданной
длины. Для обрезки применяют дисковые пилы.
Древесно-волокнистые полотна толщиной свыше 120 мм нельзя
направлять в гидравлический пресс из-за недостаточного просвета
между плитами пресса, поэтому полотна предварительно
подпрессовывают в одноэтажном плитном форпрессе.
Горячее прессование плит. Горячее прессование древесно-
волокнистых полотен при сухом способе производства плит
значительно отличается от прессования при мокром способе,
поскольку у прессуемой массы низкая влажность (6...8 %) и сравни-
тельно большее количество связующего. Образование плит
происходит благодаря пьезотермическому воздействию на
составляющие компоненты древесных волокон. Во время прессования
создается давление парогазовой смеси, начинаются химические пре-
вращения древесного материала, сопровождающиеся углублением
процесса конденсации введенной в композицию синтетической смолы.
В результате разложения легкогидролизуемых углеводов и
окислительных процессов у компонентов древесины образуются
дополнительные реакционно-способные группы, взаимодействующие с
образованием водородных, простых и сложноэфирных связей.
Древесные волокна пластифицируются, сближаются, создавая связи в
местах контакта волокон. Синтетическое связующее входит во
взаимодействие с древесным материалом и отвер-ждается.
Все устанавливаемые связи влияют на качество изготовляемой
древесно-волокнистой плиты, однако физико-механические показатели
плит определяют не столько когезионная прочность — связь самих
волокон и их частиц, сколько адгезионная — связь между волокнами и
компонентами вводимой смолы. Особенно это наблюдается у плит с
пониженной плотностью.
157
Горячее прессование также ведут в многоэтажных
гидравлических прессах, оснащенных механизмом одновременного
смыкания плит, что обусловлено необходимостью создания
одинаковых условий прессования по всем этажам пресса. Это особенно
важно при коротком цикле прессования в сухом способе производства.
Прессы высокопроизводительны. Древесно-волокнистые плиты
прессуют непосредственно на поверхности горячих плит пресса без
транспортных листов. Такое прессование называют бесподдонным.
Полками загрузочной этажерки служат ленточные конвейеры,
которые закатываются вместе с полотнами в просветы плит 1 пресса
(Рис. 81). Когда загрузочная этажерка заходит в пресс (Рис. 81, а),
ленточные конвейеры 3 неподвижны. При возвращении этажерки в
исходное положение ленты начинают вращаться в направлении к
прессу. В результате древесно-волокнистые полотна 2 остаются на
месте, а из-под них уходят конвейеры (Рис. 81,6). Перед прессованием
закрываются шторки, предохраняющие от выброса из пресса
парогазовой смеси в продольном направлении.
Прессуют по одноступенчатой
диаграмме, при которой давление
повышают до максимального, дают
кратковременную выдержку, а затем
снижают давление ступенчато, с
промежуточными выдержками. Подни-
мают давление за максимально короткий
промежуток времени, чтобы исключить
преждевременное отверждение
связующего и подсыхание волокон в
поверхностных слоях плит. Продолжи-
тельность выдержки при максимальном
давлении подбирают в зависимости от
конкретных условий производства.
Продолжительность снижения давления
должна быть такой, чтобы не
повредилась структура плиты. Снижают
Рис. 81 Схема бесподдонной
загрузки пресса
давление для создания условий отвода
парогазовой смеси.
Прессование при пониженном
давлении обеспечивает доведение влажности плиты до 0,3...0,5 % и ее
стабилизацию. Максимальное удельное давление прессования при
изготовлении твердых плит 6,5...7 МПа, при изготовлении
полутвердых плит оно снижается. Пониженное удельное давление
прессования несколько ниже давления пара, соответствующего
температуре прессования. Режимы горячего прессования при сухом
158
способе производства плит приведены ниже; продолжительность
прессования, с, при температуре 220...225 °C и толщине плит 6/8 мм).
Загрузка, разгрузка, обдув пресса — 47/47
Смыкание плит пресса — 9/7
Упрессовка — 11/15
Выдержка при давлении Pi=6,5...7 МПа — 20/25
Сброс давления до Рг= 1,6... 1,8 МПа — 30/30
Выдержка при давлении Рг — 152/218
Сброс давления до нуля — 50/60
Размыкание плит пресса — 25/25
Горячее прессование — 297/380
Общий цикл прессования — 344/427
На физико-механические показатели выпускаемых плит большое
влияние оказывают качество древесного сырья, степень размола
массы, дозировка связующего, влажность полотен, правильный
подбор режимов прессования. Контролировать ведение процесса
прессования надо по качеству готовой продукции, учитывая
создавшиеся условия на всех предыдущих стадиях технологического
процесса.
Спрессованные ДВП передвигают на приводные ролики,
которые направляют их в разгрузочную этажерку. Оттуда плиты по
одной поступают на конвейер, подающий их на участок обрезки
кромок. Разгруженный пресс очищают от осевшего волокна сжатым
воздухом, и цикл прессования повторяют.
Кондиционирование и форматная резка. Вышедшие из пресса
плиты по конвейеру попадают в станок продольной обрезки кромок. С
каждой стороны обрезают кромку шириной около 50 мм. Затем плита
перемещается к станку поперечной обрезки. Круглые пилы этих
станков имеют зубья с напайкой из твердых сплавов. Вместе с пилами
на шпиндельном валу установлены измельчители кромок, что
позволяет удалять полученные отходы системой пневмотранспорта.
Обрезка плит сразу после прессования — предварительная, ее
выполняют для улучшения условий загрузки плит в 88-полочную
этажерку, которая подает плиты в камеры кондиционирования. Число
полок в этажерке определяется этажностью пресса. В одной этажерке
размещаются плиты четырех запрессовок.
Загружают этажерки при помощи устройства, которое
поднимается на 4 м с шагом 45 мм. Операции, связанные с движением
этажерок и загрузкой в камеры, механизированы. Камера
кондиционирования и схема перемещения этажерок приведены на Рис-
82. Камера кондиционирования проходного типа состоит из четырех
зон. В 1-й зоне поддерживается температура воздуха 60...65 °C и
относительная влажность 50 %; в ней температура плит выравнивается.
159
Во 2-й и 3-й плиты увлажняются при 65...75 °C и относительной
влажности воздуха 75...80 %; 4-я зона- это зона охлаждения плит при
20...30 °C и относительной влажности воздуха 65...70 %. Нагревают
воздух паровыми калориферами, а вентиляторы обеспечивают его
циркуляцию. Одновременно в камере можно разместить 14 этажерок.
Продолжительность термовлагообработки по зонам в
зависимости от толщины изготовляемых плит следующая: при
толщине плит 6...8 мм в 1-й зоне 0,3 ч.; во 2-й и 3-й зонах 5 ч.; в 4-й зоне
6 ч.
Влажность плит после кондиционирования 6...7 %. Доведение
плит до равновесной влажности значительно улучшает их
характеристику по показателям водопоглощения и набухания. После
разгрузки пачки плит отправляют на промежуточный склад для
выдержки, во время которой снимаются внутренние напряжения и
выравнивается влажность по ее толщине.
Рис. 82. Камера кондиционирования:
1 — загрузочное устройство; 2 — направляющая; 3 — стеллаж; 4
привод стеллажа; 5 — передаточная тележка; б — толкатель; 7 —
автоматическая дверь, 8 - камера
Завершающий этап технологического процесса — форматная
резка плит и, в случае необходимости, их механическая обработка.
7. Основные технико-экономические показатели. Ниже приведе-
ны расчетные данные удельного расхода сырья, энергии, воды и
воздуха на 1 т изготовляемых плит для завода по производству плит
сухим способом по рассмотренной технологии.
160
Расход:
Древесного сырья, м3 — 2,31
Парафина, кг — 10
Фенолоформальдегидной смолы, кг —22...70
На технологические нужды:
Воды, м3 — 2,7
Парад — 2,2
Сжатого воздуха, м3 — 22,1
Электроэнергии, кВтч — 509
Современная технология производства ДВП средней плотности.
Технологический процесс изготовления плит средней плотности
принципиально почти не отличается от описанного ранее, однако
используется более современное оборудование, позволяющее
усовершенствовать процесс в целом. Технологическая линия оснащена
высокопроизводительным дефибратором.
Проклейку древесно-волокнистой массы производят в выдувной
линии между дефибратором и сушилкой. Смола распределяется
равномерно. Сушат волокно в двухступенчатой трубчатой сушилке.
Вторая ступень сушки рассчитана на более низкие температуры и
более длительное время — мягкий режим сушки. Наличие у сушилки
теплорекуперационной установки обеспечивает снижение потребления
тепловой энергии до 25 %.
Для формирования ковра применяется усовершенствованная
установка. Одна формовочная головка в линии изготовления 19-
миллиметровых шлифованных плит обеспечивает производительность
до 320 м3 в сутки (240 т/сут). Установка гарантирует хорошее
разделение пучков волокон потоком воздуха. Производится
автоматический контроль потока волокон в продольном и поперечном
направлениях, получают равномерную насыпку волокна,
равноплотность ковра. Подпрессовка производится ленточно-
валковым прессом непрерывного действия при линейном давлении на
ковер до 280 Н/мм.
При изготовлении плит толщиной 8...32 мм рекомендуется
многоэтажный пресс периодического действия. Компьютер
непрерывно контролирует положение плит пресса, обеспечивая
заданную конечную толщину. При такой системе прессования
давление редко превышает 2,5 МПа при изготовлении плит средней
плотности, поэтому пресс рассчитан на максимальное давление
прессования 3,5 МПа. При изготовлении плит могут быть применены
прессы непрерывного действия.
На заключительном этапе процесса предусматривается
охлаждение плит, обрезка, шлифовка и хранение. ДВП средней
плотности, изготовляемые по современной технологии,
161
конкурентоспособны на мировом рынке и даже имеют преимущество
по сравнению с древесно-стружечными плитами.
Изготовление плит при непрерывном прессовании. При изго-
товлении тонких плит непрерывное прессование в ленточном или
каландровом прессе экономичнее прессования в прессах
периодического действия.
Этим способом выпускают плиты двусторонней гладкости
толщиной 2,5; 3,2; 4,0; 6,5 мм, максимальной шириной 2400 мм, длиной
2000; 2440; 2500; 2800; 3600 мм.
Технологический процесс изготовления ДВП методом
непрерывного каландрового прессования включает в себя операции:
приемки сырья и материалов; нормализации технологической щепы;
приготовления и введения гидрофобизирующего вещества (парафина);
связующего вещества — карбамидоформальдегидной смолы; пласти-
фицирующей добавки — карбамида или гексаметилентетрамина; от-
вердителя — хлористого аммония; размола щепы на волокна; сушки
древесно-волокнистой массы; формирования древесно-волокнистого
ковра; прессования древесно-волокнистой плитной ленты; раскроя
плитной ленты на форматы; упаковки и укладки плит.
Рис. 83. Схема приемки и подготовки древесного сырья:
1 — рубительная машина, 2 — воздуходувка; 3 — приемное устройство; 4 —
циклон; 5 — бункера хранения щепы; 6—8 и 13 — конвейеры; 9 — приемный
бункер товарной шепы; 10 — бульдозер; 11 — сортировка; 12 —
металлоуловигель; 14 — гидромойка; 15- дефибратор
В качестве древесного сырья используют технологическую щепу.
Бульдозером щепу подают из кучи в приемный бункер, из него
скребковым конвейером — в бункера хранения (Рис. 83). Щепу из
отходов производства приготовляют на рубительной машине и
системой пневмотранспорта передают в циклон бункера хранения.
Полученную щепу сортируют, отделяют от нее металлические примеси
162
и осуществляют гидромойку. Для этого разгрузочными винтовыми
конвейерами и скребковым конвейером щепу подают в сортировку, где
разделяют на три фракции. Крупную фракцию направляют на
доизмельчение, а затем возвращают на сортировку. Мелкая фракция
системой пневмотранспорта подается в бункер, из которого
направляется в топку котла, нагревающего термомасло пресса.
Оптимальную фракцию пропускают через металлоулавливатель и
ленточным конвейером подают в гидромойку для обмыва щепы водой
при помощи которой удаляются минеральные примеси.
Щепу размалывают на волокна в дефибраторе. В пропарочную
камеру подается насыщенный пар. Сушат волокно в трубчатой
сушилке.
Рабочий состав парафина приготовляют в обогреваемой
емкости. Парафин расплавляется при температуре 70...90 °C. Для
лучшего, перемешивания расплавленного парафина в ёмкости
установлена мешалка. Жидкий парафин выпускается из емкости через
запорный кран, фильтр и с помощью дозирующего насоса
транспортируется по трубопроводу в размольную камеру
дефибратора.
Карбамидоформальдегидную смолу со склада насосом
перекачивают в мерник, из которого определенную дозу, например 200
л, сливают в емкость для приготовления рабочего состава связующего.
Туда же добавляют 40 л воды. Смолу с водой интенсивно
перемешивают, после чего вводят рабочий состав химической добавки
(раствор карбамида или гексаметилентетрамина 20%-ной
концентрации) в количестве 12 л. Готовый рабочий состав связующего
сливают в расходный бак, затем через дозировочные емкости насосом
подают в массопровод дефибратора. Отвердитель приготовляют и
смешивают с волокном отдельно от смолы. Приготовленный 20%-ный
раствор хлористого аммония дозирующим насосом подают в ско-
ростной смеситель, где он смешивается с древесным волокном.
Возможно дополнительное введение карбамида. Ориентировочный
расход вводимых в древесное волокно химических веществ, по
отношению к массе абсолютно сухого волокна: смолы 11,5 %,
отвердителя 0,3 %, парафина 1,5 %.
В трубе-сушилке (Рис. 84) в качестве сушильного агента
применяют топочные газы в смеси с воздухом. Температура
сушильного агента при входе в сушилку не более 170 °C, на выходе
50... 100 °C. В целях экономии топлива используют воздух из-под зонта
пресса и установки ТВЧ (тока высокой частоты). В потоке горячих
газов, перемещающихся со скоростью 30...32 м/с, древесноволокнистая
масса влажностью 60... 120 % в течение 3—4 с высушивается Д°
влажности 6...12 %. После высушивания массу подают в циклоны, а
затем ленточным конвейером загружают в смеситель, где она
смешивается с отвердителем. Далее приготовленная масса системой
163
пневмотранспорта направляется в циклоны вакуум-формирующей
машины.
Формирование древесно-волокнистого ковра производится как
обычно при сухом способе производства в воздушном потоке.
Используют одну формирующую машину, на которой создается
однослойный ковер. Разрыхляющие валики позволяют насыпать
волокно на движущуюся сетку равномерным слоем. Под сеткой на
участке камеры формирования расположен перфорированный стол,
через который вакуум-камерой отсасывается воздух, что создает
благоприятные условия для уплотнения древесно-волокнистой массы и
формирования ковра. Калибрующим валиком выравнивают ковер и
снимают излишки массы. Ковер окончательно формируется и
достигает требуемой толщины с помощью ленточно-валкового
подпрессовщика. Готовый непрерывный ковер направляется к участку
горячего прессования.
Рис. 84. Схема сушки древесноволокнистой массы:
1 — топка; 2 — газовая горелка; 3 — труба сушилка, 4 —
смеситель; 5 — циклон; 6 — шлюзовой затвор; 7 — конвейер; 8 —
воронка сброса горячего волокна; 9 и 12 — трубопроводы; 10 —
вентилятор; 11 — шибер
164
На участке прессования (Рис. 85) предварительно обрезают
кромку ковра, после чего с помощью металлоискателя в ковре
обнаруживают и удаляют случайные металлические включения. Да пее
ковер подвергается обработке током высокой частоты (ТВЧ)
предварительно прогреваясь на всю глубину до температуры 50...70 °с’
Прогретый ковер поступает во входную зону каландрового пресса, где
обжимается нагревательными валиками и, зажатый между стальной
лентой и горячим (температурой 160... 190 °C) каландром, прессуется в
непрерывную плитную ленту. Каландр и валики обогреваются
термомаслом. Продолжительность прессо вания 0,14 мин на 1 мм
толщины плиты; скорость прессования до 24 м/мин. Полученная
плитная лента проходит через толщиномер и подается на форматно-
обрезной станок. После сортировки раскроенных плит их
упаковывают в пачки на поддонах и хранят на складе готовой продук-
ции в штабелях.
Рис. 85. Схема установки по изготовлению ДВП при непрерывном прессовании:
1 — бункер сухого волокна; 2 — смеситель; 3 — стальная лента каландрового
пресса; 4 — каландр; 5 — установка ТВЧ; 6 — пресс; 7 — калибрующий валик; 8 —
формующая головка; 9 — установка раскроя на плиты; 10 — конвейер формующей
машины; 11 — прижимные валики
Для изготовления таких плит используют
карбамидоформальдегидную смолу, расход которой составляет
примерно 11,5 % к сухой массе волокна, поэтому решению вопроса о
сокращении эмиссии формальдегида следует уделять особое внимание.
Схема (Рис. 85) показывает, что установка по производству плит
МДФ работает как на системах «Контироль», так и на многоэтажных
системах. В особых случаях, для производства особо толстых плит
МДФ, применяется одноэтажный пресс, работающий по технологии
паровой продувки.
На участке переработки древесины 1 при использовании круглой
древесины работают окорочный станок и рубильная машина. Обычно
после этого щепа очищается 3 по сухому или мокрому методам. Щепа
предварительно нагревается, под воздействием парового давления в
варочном котле пластифицируется, после чего разбивается на волокна
в дефибраторе 2. Для разбивки на волокна пригодны как строгальная
стружка, так и опилки.
166
Под воздействием внутреннего давления дефибратора волокна
загоняются в продувной провод, где через сопла поступает клей
Находясь в пневмосушилке 4 при непосредственном соприкосновении
с горячим воздухом, волокна уже через несколько секунд
высушиваются до требуемой остаточной влажности.
Через промежуточный бункер волокна подаются на
формирующую машину 7, которая формирует волокнистый мат на
движущейся ленте формовочной линии исключительно механическим
способом. В основном выпускаются однослойные плиты МДФ, но
можно производить также и трехслойные плиты.
Последующий процесс подобен тому, который нам известен по
производству стружечных плит, с тем отличием, что для МДФ
требуется больше времени прогрева.
На этих установках можно производить плиты: стандартной
ширины — 1900, 2200, 2500, 2800 мм; стандартной длины — 12, 16, 18,
21, 23, 28, 30, 33, 38 м; толщина в диапазоне — 2,5...26 мм; мощность в
диапазоне — « 150...600 м3/сутки, в зависимости от формата и
толщины плит. Многоэтажные установки по производству плит МДФ:
стандартная ширина — 1220, 1830, 2135, 2440, 2745 мм; стандартная
длина — 3660, 4880, 5500, 7320 м; толщина в диапазоне 8...33 мм;
мощность вдиапазоне — = 60...600 м3/сутки в зависимости от
формата, толщины плит и количества этажей.
J67
Глава 7. КУРСОВОЕ И ДИПЛОМНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Цель курсового и дипломного проектирования — научить
учащегося основным принципам решения производственных задач и
способствовать более глубокому изучению технологии и оборудования
производства древесных плит и пластиков. Курсовой проект
охватывает вопросы только технологических решений.
Пояснительную записку выполняют на 30—40 страницах, графическая
часть содержит технологические планировочные решения на 2—3
листах. Примерное содержание курсового проекта следующее.
Пояснительная записка:
1) введение;
2) характеристика готовой продукции;
3) исходные данные;
4) диаграмма потока сырья и материалов;
5) режим работы цеха и программа цеха в натуральном м .сражении:
6) расход сырья и материалов;
7) расчет и подбор оборудования;
8) ведомость оборудования;
9) расчет склада готовой продукции;
10) описание технологического процесса;
11) карта контроля технологического процесса;
12) техника безопасности и охрана окружающей среды;
13) приложение;
14) список литературы;
15) оглавление и перечень чертежей.
Дипломный проект предусматривает более глубокую
технологическую проработку проекта, а также составление некоторых
других разделов. Пояснительную записку составляют на 70—80
страницах, графический материал включает 4—Ь листов чертежей.
Примерное содержание дипломного проекта приведено ниже.
Пояснительная записка: 1) введение; 2) общая часть (сведения о
проектируемом объекте, характеристика существующей технологии,
анализ производственно-хозяйственной деятельности объекта по
отчетным данным последних лет, выводы и предложения); 3)
технологическая часть (режим работы цеха (участка)), программа
выпуска продукции и ее характеристика, диаграмма потока
производства, пооперационный расчет сырья и материалов, выбор и
расчет оборудования, ведомость оборудования, расчет потребности
оборудования в паре, воде, электроэнергии, сжатом воздухе, расчет
потребных производственных и вспомогательных площадей, описание
технологического процесса, карта технологического контроля,
мероприятия системы управления качеством продукции; материалы по
разработке специального задания; 4) автоматизация процесса —
168
предусматривается выбор и описание схем автоматического контроля
и регулирования процессов; 5) энергетическая часть — расчеты общих
потребностей электроэнергии, пара и воды; 6) техника безопасности и
охрана окружающей среды; 7) экономическая часть; 8) заключение —.
технико-экономические показатели проекта и выводы; 9) список
литературы; 10) оглавление и перечень чертежей.
7.1. Технологические расчеты
1. Определение объема выпуска продукции. Объем выпускаемой
продукции определяется по производственной мощности предприятия
(цеха). Это обоснованный годовой выпуск, приведенный к
определенному виду продукции. Производственная мощность
определяется по головному агрегату. В производстве древесных плит
головной агрегат - горячий гидравлический пресс или сушилка.
В общем виде производственная мощность М определяется по
формуле
М=ПФ,
где П — производительность головного агрегата в единицу
времени;
Ф — фонд времени работы головного агрегата.
Годовой фонд времени работы предприятий (цехов) по
производству древесных плит, включенных в перечень производств с
непрерывным процессом работы, приведен в табл.
Передовые предприятия сокращают продолжительность
капитального ремонта, увеличивая годовой фонд времени работы
предприятия._____________________________________ __________10
Режим Производство ДСтП Производство твердых, сверх- твердых и полу- твердых ДВП Производство мягких ДВП
Праздничные дни в году 8 8 8
Капитальный ремонт 20 20 15
Профилактический ремонт 33* 33* 17*
Итого нерабочих дней 61 61 40
Приведенные рабочие дни 304 304 325
•Приведенное число дней (суммарное время). Остановки на профилактический
ремонт устанавливаются графиком, утвержденном на предприятии (например,
через каждые 5... 10 дней остановка потока).
169
Число рабочих часов в году составляет 304 3 8 = 7296 ч, где 3 —
число рабочих смен в сутки; 8 — продолжительность рабочей смены, ч.
Расчетный фонд рабочего времени работы головного агрегата по
различным техническим и организационным причинам полностью не
используется, и для корректирования этого времени вводится
коэффициент использования оборудования Ки значение которого
установлено: при производстве ДВП по мокрому способу
производства 0,915; при производстве ДСтП 0,85; при производстве
ДВП по сухому способу 0,825.
Часовая производительность головного агрегата (пресса)
выражается следующими формулами, м2, м3, т:
605д nKJC "
Пч =---- \ ф “-УЬ,!
4 1Т* 1
где 60 — число минут в ч;
b, I — ширина и длина готовой плиты после обрезки, м;
S — толщина готовой плиты, мм;
Рпл — плотность плиты, кг/м3;
п — число этажей пресса;
Кф — коэффициент, учитывающий потери плит, связанные с
физико-механическими испытаниями. Для твердых ДВП
Кф - 0,9960; для других плит Кф - 0,9977;
Тц — продол-жительность полного цикла прессования, мин,
т =т +т-
Тт — общая продолжительность теплового цикла,
определяется в зависимости от характеристики
исходного сырья, выпускаемых плит и технического
состояния гидравлического пресса;
Т, — вспомогательное время на загрузку и выгрузку плит
(для мокрого способа производства ДВП Tm = 1 мин,
для сухого 0,78 мин, для ДСтП 1,2...2 мин).
170
Суточная производительность составит, м2, м3, т:
14405^^.
Тч
Пч-_^р^Ь:1, я
n^p^v^hllt,
“ 10 Г, h '
Продолжительность теплового цикла определяются по
нормативным данным или расчетным путем по укрупненным
показателям.
Режимы горячего прессования ДВП
Показатель Доля древесины лиственных пород в сырье, %
0...30 50 70...100
Влажность (относительная) древесноволокнистых полотен, %:
поступающих в пресс 72 ±3 72 ±3 72+3
после прессования 0,8...1,2 0,8 .1,2 0,8 ..1,2
Удельное давление прессования на фазах теплового цикла, МПа:
отжим влаги 4,2..5,5 4,2...5,5 5,5
сушка 0,65...0,85 0,65...0,85 0,65...0,85
закалка 4,2...5,5 4,2. .5,5 5,5
Температура плит пресса, °C, при ширине 1830/1350 мм.
на входе теплоносителя (190...205)/ (190...200) (190..205)/ (190...200) 195...215
на выходе теплоносителя (180 .195)/ (180... 190) (180. .195)/ (180 ..190) . 185...205
171
Продолжительность цикла горячего прессования ДВП тащиной2,5..,3мм
Продолжительность операции,с Доля древесины лиственных пород в сырье, %
0 30 50 70 100
Смыкание плит прес- са и подъем давления До 85 До 85 До 85 До 85 До 85
до Pi До 65 До 65 До 65 До 65 До 65
Выдержка плит при Pi 1...5 5...10 10...15 10...20 15...25
Сброс давления до Рг 25...35 25...35 25...35 25...35 25...35
Выдержка плит при Рг 108...220 180...220 185...230 190...240 210...270
Подъем давления до Рз 20...30 20...30 2О...ЗО 20...30 20... 30
Выдержка плит при Рз Сброс давления до 1...30 1...30 5.-.50 10...60 10.-.60
нулевого значения 20...30 20... 30 20...30 20...30 20.-. 30
Размыкание плит 20...35 20...35 20. .35 20...35 20...35
пресса Общая продолжи 15...25 15...25 15...25 15...25 15...25
тельность теплового 6.0...7.0 6,5...7,5 7.0...8.0 7.2...8,0 7.5...8.5
цикла, мин 6,0...7,0 6,0...7,0 6,5...7,2 7,0...7,5 7,5...8,0
Примечание. В числителе приведены данные для нагревательных плит пресса
шириной 1350; в знаменателе — 1830 мм; данные без дроби — общие для обоих
размеров ширины.
2. Цикл прессования ДВП при мокром способе производства. В
табл, приводятся данные по режимам прессования твердых ДВП. Наи-
более распространенные прессы имеют ширину нагревательных плит
1350 и 1830 мм.
Плиты прессуют по циклограмме с двукратным подъемом
давления при отжиме и закалке. В зависимости от конкретных условий
иногда не применяют закалки, но в этом случае удлиняется фаза
сушки.
Пример. Вид продукции: твердые плиты размерами
2700x1700x3,2 мм; породный состав исходного сырья: хвойных 50 %
лиственных 50 %; пресс (количество этажей 25, размеры плит пресса
5700x1830x63 мм).
Расчетная плотность плиты pra=1000 кг/м2 3, Тт для ДВП
толщиной 3,2мм, при ширине нагревательных плит пресса 1830 мм
равно 7 мин. Время на выгрузку и загрузку плит внутри одного цикла
для современных прессов составляет 1 мин. Гч=7+1=8 мин, тогда
суточная производительность технологичесокй линии по производству
твердых плит равна
172
77ч =
144О$и*0/С, « _
Г. к ' '
1440-25.0,996-0,915
8
(1,7-2,7)-2= 37647 м2.
Годовая мощность М=37647-304= 11444688 м2, в тоннах
М= 11444688S^/106= 11444688 -3,2-1О3/106=36623 т.
3. Цикл прессования ДВП при сухом способе производства. В 25-
этажном прессе плиты прессуют по циклограмме с однократным
подъемом давления до максимального значения 5,5 МПа,
кратковременной выдержкой и ступенчатым сбросом до нуля.
Продолжительность операций теплового цикла приведена в табл.
Продолжительность цикла горячего прессования в прессе
Продолжительность операции, с Породный состав сырья
Береза* Осина_________Хвойные Смесь
Смыкание плит пресса 20 20 20 20
Подъем давления до Pi 55/60 60 60 60
Выдержка при Р, 45/60 45 60 40
Сброс давления до Рг 40/45 45 45 45
Выдержка при Рг 180 200 240 240
Сброс давления до нуля 45/50 50 50 50
Размыкание плит пресса 25 25 25 25
Общая продолжительность теп- 410/440 445 500 480
лового цикла
*В числителе для плит толщиной 5 мм; в знаменателе — 6 мм, без дроби — общее
значение. Для остального породного состава толщина плит 6 мм.
Такой режим прессования рекомендуется при влажности волокна
8±1 %, температуре прессования 205 °C и удельном давлении Р;=5,5,
Р2-1,25... 1,4 МПа. При увеличении влажности волокна выше 9 %
продолжительность выдержки при максимальном давлении
сокращают на 10...20 с, продолжительность сушки увеличивается до
1 мин, давление Р2 снижают до 0,5... 1 МПа. При влажности волокна
менее 7 % продолжительность выдержки при максимальном давлении
увеличивают на 30 с.
При сухом способе производства полутвердые плиты прессуют с
использованием дистанционных планок (как при изготовлении ДСтП)
толщиной равной толщине выпускаемых плит плюс припуск на
шлифование поверхности. Тепловой цикл для плит толщиной
10... 12 мм ориентировочно должен быть увеличен в сравнении с
данными для плит толщиной 8 мм соответственно на 20 и 40 %.
В 22-этажном прессе плиты прессуют по циклограмме с
однократным подъемом давления до максимального значения 6,5 МПа,
кратковременной выдержкой и ступенчатым сбросом до нуля.
Продолжительность цикла прессования приведена в таблице.
173
Продолжительность цикла прессования, с, твердых ДВП (волокно
изсмесипород, влажность ваюкна8±1 %, телтературапреахмс1ния220... 225°Cj
Фаза прессования Толщина плит, мм
5 6 8
Смыкание плит пресса 11 9 7
Упрессовка 8 11 15
Выдержка при давлении Р| 15 20 25
Сброс давления до Рг 30 30 30
Выдержка при давлении Рг 71 152 212
Сброс давления до нуля 40 50 60
Размыкание плит пресса 25 25 25
Горячее прессование 450 297 380
Разгрузка, обдув пресса, загрузка 47 47 47
Общий цикл прессования 297 344 427
Сброс давления до Р2 не менее 30 с, что исключает повреждение
ДВП выходящей из них парогазовой смесью и образование пузырей на
поверхности. Давление прессования устанавливают на 0,8... 1 МПа
меньше, чем давление пара, соответствующее температуре
прессования.
Температура плит пресса, °C
Удельное давление Рг, МПа
200...210 210...220 220...230 230...240
0,9.. .1,1 1,3...1,5 1,6...1,8 1,9...2,1
После выдержки при давлении Р2 следует медленное снижение
давления и размыкание плит пресса.
4. Цикл прессования ДСтП. Продолжительность теплового цикла
Тт определяют по формуле
Tm=rnp{S+AS),
где г„₽ —удельная продолжительность прессования, мин/мм (табл.);
5 — толщина готовой плиты, мм;
AS — припуск толщины плиты на шлифование, мм.
Удельная продолжительность горячего прессования в многоэтажном
прессе*, мин/мм
Температура плит пресса,°C Плотность плит, кг/м3
550 600 650 700 750 800
160 0,31 Трехслойг 0,33 ые плиты 0,35 0,38 0,42 0,45
170 0,25 0,27 0,28 0,32 0,34 0,37
180 0,22 0,24 0,26 0,28 0,30 0,32
190 0,20 0,22 0,24 0,26 0,28 0,30
200 — 0,20 0,22 0,24 0,26 0,28
*На одно- и двухэтажных при температуре до 200 °C r„f = 0,15...0,18 мин/мм.
174
Пример. Вид продукции: плиты плотностью 700 кг/м3, размерами
1750x3500x16 мм; пресс с числом этажей 16, температура плит пресса
170 °C. из табл, определяем удельную продолжительность прессования:
гпр = 0,32 мин/мм:
Гт=г„„(5+45)= 0,32(16+1,5) =5,6 мин;
Тц-Тт+Та = 5,6+2 =7,6 мин; т-\, тогда
п _ 1440 16 16 0Л977-0,85 _ ... 2
Псуг=-----------------------1,75 -3,5 = 252м2.
Годовая мощность М=252-304=76608 м3.
5. Расчет требуемого количества сырья, составление диаграмм и
таблиц баланса сырья в производстве ДСтП. Суммарная масса плит, кг,
полученных в одном этаже пресса после обрезки и шлифовки, опреде-
ляется произведением объема плит на их среднюю плотность:
S пл ^njPiwl
J-I
где — объем плит из одного этажа пресса после раскроя и
шлифовки, м3;
п — число плит из одного этажа пресса после раскроя;
Ij, dj — длина и ширина/-й плиты после обрезки, м;
5 — толщина плиты после шлифовки, м;
ры — средняя плотность плиты, кг/м3.
В состав полученной плиты входят сухая стружка, влага и
связующее, следовательно, масса плиты, кг,
g«,= Scmp+g.+gc,
Определяем массу сухой стружки:
г *>J°4 _ *A,ioo-ioo
Scmp (100+И\,)(100 + Р) (100+fF„X100 + P)’
175
где — влажность плиты, %;
Р — содержание сухого вещества, связующего по
отношению к сухой стружке, %.
Древесно-стружечная плита по толщине имеет разную плотность
(наружные слои — большую, чем средний слой). Для трехслойной
плиты
Рпя ~ PhJh с Ре Je.c
гДе Рн.с>Рес —плотность соответственно наружного,
промежуточного и внутреннего слоев, кг/м3;
4 с — долевая часть наружного, промежуточного и
внутреннего слоев.
В трехслойной плите 4.с+4с= 1. Разность в плотности наружного
и внутреннего слоев составляет 100...200 кг/м3.
Расход стружки, кг, для каждого слоя определяют по формуле
______104
8ai (lOO+^/dOO + PJ-
Принимается, что влажность равномерно распределена по
толщине плиты, а расход связующего по слоям различен. Нормы
расхода по слоям приведены ранее.
Если для технологических расчетов требуется узнать расход
стружки при определенной влажности, в формулу вводят коэффициент
(lOO+W^/lOO;
102И о (100 +W )
Sa (100+JF„)(100+X5
В общем виде расход сухой стружки для какого-либо слоя будет
составлять
g ^Pj0'
“ (100 ХЮ0 + Ри )'
Полный расход сухой стружки
10V, 1д
о ~______м \ ___сл г'сл
6сл (ЮО+И^)’ш£(100+О’
где w — число слоев.
176
Расход сухой древесины на изготовление плит, полученных с
одного этажа пресса, может быть определен путем введения
коэффициентов, учитывающих потери стружки в технологическом
потоке и древесины при приготовлении стружки и разделке исходного
сырья (для большей точности расчет можно вести по отдельным слоям
плиты):
^пл £пл ^сорт.щ ^стр ^суш '^тр^рас ' ^исп'
В этой формуле коэффициенты учитывают потери: —
древесины при разделке сырья (1,01); КС01ти1— при сортировке щепы
(1,06); Кстр — стружки при ее сортировке (1,12...1,25); Ксуш — при сушке
стружки (1,03); Ктр — при транспортировке на технологической линии,
а также при формировании ковра, подпрессовке и прессовании
брикета (1,01); — стружки при раскрое плит (1,03...1,05); —
стружки при шлифовании плит (1,06... 1,15); Кис„ — стружки с
образцами для физико-механических испытаний плит (1,01).
При установлении значений коэффициентов учитывают
конкретные условия данного производства.
Объем сырья, м3, расходуемого на количество (число) плит,
изготовляемых в единицу времени (сут., мес., г.), равен
e=-^L,
аЛ.
где V — объем готовых плит, изготовляемых в единицу
времени (сут, мес, г.), м3;
— средняя базисная (условная) плотность древесины
при использовании различных пород;
1 к
где К — число используемых пород древесины.
\п
На основании проведенных расчетов потребности сырья
составим таблицу пооперационного расхода сырья и образующихся
отходов.
Пооперационный часовой расход сырья по массе абсолютно сухой
древесины и при заданной влажности
Состояние Часовой расход абсолютно сухого материала по слоям, кг Влажность материала, % Часовой расход материала заданной влажности по слоям, кг
Нару- жные Г1ром> жугоч- ные Вну1рен- ний Наруж- ные Проме- жуточ- ные Вну1рен- ний
Готовые шлифованные 2651 2768 4678 8 8 8 2863 2989 5052
До шлифовки 3645 2768 4678 8 8 8 3937 2989 5052
До обрезки 3805 2889 4883 8 8 8 4109 3120 5274
В формирую- щих машинах 3824 2904 4843 14 14 10 4539 3310 5399
До формирую- щих машин 3824 2904 4843 15 15 10 4398 3340 5327
До смесителя 3354 2532 4416 3 3 2 3455 3608 4504
До бункеров сухой стружки 2857 2557 3981 3 3 2 2943 2608 4060
До сушилок 2945 2610 4083 80 80 80 5300 4698 7349
До измельче- ния (потреб- ность в сырье) 3072 2806 4390 80 80 80 5530 5050 7722
6. Расчет древесного сырья и проклеивающих веществ в произ-
водстве ДВП. Расчет древесного сырья и проклеивающих веществ для
производства ДВП включает в себя следующие основные понятия:
чистый расход; технологические отходы и потери; организационно-
технические отходы и потери.
Чистый риодд — количество древесины (волокна) и других нанести,
входящих в состав готовых плит. Технологическими паэыяакн отхода и потери,
которые обусловлены самим технолаичзасим процессом проиэяодства плит. К
отходам относят, обрезки и опилки при рндклке .щеихины; отсев при
ооргиронаиии щепы; волокно, уходящее со сточными водами; обрезки при
форматной резке плит. Потери — это пыль при рубке щепы; гоообрнлн?.1е
вещества, обрнзукмцгм» при. брабстме щепы в пропарочной камере дефибратора,
в праймах горячего прессования и т^рикюбрвбслки; растворимые в воде
вещества,.бракующиеся при размоле проверенной щепы в дефибриторс.
Оргшизщиоино-тта1тичзасис отхода и потери не зависят от техно-
логического пронеси, а оссины с организацией [едения процесса (например,
отбор проб при про*;пении испытаний по контролю технологического процесса и
качест ва готовой продукции).
178
При составлении баланса сырья не учитывают отходы и потери, свя-
занные с неполадками в организации производства и снабжения, с наладкой
и ремонтом оборудования, с браком продукции, с транспортировкой и
хранением сырья и готовой продукции. Расход древесного сырья и про-
клеивающих веществ определяют из расчета на 1 гна 1000 м2 плит. Расход
проклеивающих добавок, % к абсолютно сухой массе, приведен в таблице
(для твердых и сверхтвердых плит), а также ниже (для мягких плит).
Расход проклеивающих добавок, % к абсолютно сухой массе, при из-
готовлении твердых и сверхтвердых плит
Вещества и условия их введения Доля древесины лиственных пород в сырье, %
0 30 50 70 100
Парафин. Осаждение: серной кислотой: при отсутствии упрочняющих добавок при использовании фенолофор-мальдегидной смолы при использовании альбумина Сернокислым глиноземом: при отсутствии упрочняющих добавок при использовании альбумина Фенолоформальдсгидная смола Альбумин Серная кислота: при отсутствии упрочняющих добавок при использовании фенолофор-мальдегидной смолы при использовании альбумина Сернокислый глинозем: при отсутствии упрочняющих добавок при использовании альбумина 0,8 1,0 0,8 0,9 0,1.„0,3 0,2.,.0,5 Lfi 1,2 0,9 1,1 0.8 1,0 0.1.-0.3 0,2-0,5 L2 1,4 0,8 1,0 0,9 1,1 0,9 1,1 1,0 1,3 0,7 0,8 0,2...0,5 0,4...0,6 0,2...0,4 0,3...0,5 0,7 0,8 0,8 1,1 0,9 1,2 0,9 1,1 U 1,2 0,8 0,9 ОД...0,5 0,4...0,6 0,1 ...0,3 0,3..Д5 0,8 0,9 0,9 1,2 1,0 1,3 1,0 1,3 L2 1,3 £9 1,0 0,2...0,5 0,4...0,6 0,1.„0,3. 0,3-0,5 0.9 1,0
Примечание. В числителе даны величины расхода для предприятий мощностью
более 8 млн. м2/плит в год; в знаменателе — менее 8 млн. м2.
179
Парафин (1,2...1,3)/1,5
Серная кислота 0.6/0.7
Сернокислый алюминий 1,3/1,5
Антисептики, наносимые на поверхность ковра: 0,9/0,9
Кремнефтористый аммоний
Анилид салициловой кислоты 4,4/4,4
_______ПентахлопФенолят натрия____________________________1.6/1.5
Примечание. В числителе данные расхода при доле лиственньк пород до 30 %,
знаменателе — 30 % и более.
Начиная с готовой продукции, определяют чистый расход
абсолютно сухого волокна, кг, для одного вида плит (по качеству,
толщине и плотности):
на 1 т воздушно-сухих плит
з
s
5
7
1
t
Jb-A
(100+JTM )(100 + /fr)’
где И'™
г
К
— абсолютная влажность готовых плит, %;
— суммарный расход гидрофобизирующих и
упрочняющих веществ, % к абсолютно сухой массе;
— коэффициент удержания гидрофобных и
упрочняющих веществ, К = 0,7;
на 1000 м2 плит
1Q4^
(100+JK„)(100 + tfr)’
где S — толщина плиты, мм;
— плотность плиты, кг/мЗ.
Значения суммарного расхода гидрофобизирующих и
упрочняющих веществ можно определить по таблице. Плотность плит
в расчетах принимают: для твердых и сверхтвердых плит 1000 кг/м3,
для полутвердых — 750 кг/м3; для мягких — 250 кг/м3. Затем произво-
дят расчет отходов. Организационно-технические отходы, связанные с
отбором проб, определены нормативами. Дли твердых и полутвердых
плит, отбираемых со склада готовой продукции, ежи оосгавтакп 0,25 %,
для мягких 0,24 %; для сверхтвердых плит, отбираемых перед закалкой,
— 0,17 %. Неиспользуемые отходы в результате форматной резки плит
О„, %, определяют по формуле
180
«100
" N ’
где N — число плит, подлежащих форматной резке, м2;
п — количество неиспользуемых сухих отходов,
полученных при обрезке W плит, м .
Значения О„ при укрупненных подсчетах при ширине всех видов
плит, кроме мягких, 2140, 1700, 1220 мм, приведены ниже.
Для твердых и полутвердых при наличии/отсутствии
оборудования для вторичной переработки — 2,9/5,4
Для сверхтвердых — 6,8
Для мягких — 0,2
Отходы, %, получаемые в результате ухода волокна со сточными
водами, на практике вычисляют по формуле
О -
9 WOOSpJ
где Ост — количество сточных вод на 1000 м2 плит, м3;
С — концентрация волокна в сточных водах, кг/м3
(определяют по специальной методике).
Для проведения теоретического расчета значения О„ %,
приведены ниже.
Для твердых плит:
Преимущественно из хвойных/преимущественно
из лиственных пород древесины — 1,6/2,0
Из отходов лесозаготовок — 2,5
Для мягких плит из лиственных и хвойных пород — 1,2
Кроме перечисленных отходов, в техноло! ическом процессе
учитывают потери волокна при расчете выхода древесноволокнистой
массы Вм, %, от поступающей в цех массы сырья:
ВМ=В[К,КК„
где В'м — выход массы, полученной после термообработки
щепы при 185 °C и продолжительности пропарки 1
мин, %;
181
Kt, Kr — коэффициенты, учитывающие изменение выхода
массы при отклонении соответственно температуры
и длительности термообработки в пропарочной
камере дефибратора;
Км — коэффициент, учитывающий изменение выхода
массы в зависимости от количества мелкой фракции
Выход массы можно выразить формулой
Вм- 100-М,
где М — потери древесины в виде легколетучих и
водорастворимых веществ, %.
Значения коэффициентов и выхода массы приведены ниже.
Промежуточные значения можно найти методом интерполяции.
Поправочный коэффициент К,
Температура термообработки, °C 195 185 175 165 160 155
К, 0,985 1,000 1,014 1,023 1,031 1,040
Поправочный коэффициент Км
Количество мелкой фракции, % 0 5 10 15 20
1,000 0,996 0,992 0,988 0,984
Поправочный коэффициент Кг
Длительность термообработки, мин 12 3 4
Кг 1,0 0,993 0,989 0,983
Выход Вм при использовании в качестве сырья древесины
лиственницы принимают 85 %, отходов лесозаготовок 80, макулатуры
98 %.
Количество отходов древесины при рубке, измельчении и
сортировании щепы %;
_(К-К)100
у ’
р
где Vp — количество древесного сырья до рубки, пл. м3;
Vc — количество технологической щепы, полученной
после сортирования, пл. м3.
Тогда выход древесины после сортирования Вщ = 100 - OIJf
182
Значение Вщ зависит от вида и качества исходного сырья и
технических данных рубительных машин. На современных машинах
Вщ составляет: при переработке дровяного долготья для технологи-
ческих нужд, отходов лесопиления 91 %, отходов лесозаготовок 80 %.
Аналогично можно характеризовать выход древесины после
разделки круглого сырья и процентное количество отходов при
разделке:
Д, = 100 - Ор;
о - (^-^)100
где Vp — объем чураков после разделки, пл. м3;
И, — объем древесного сырья до разделки, пл. м3.
Выход из круглого древесного сырья после разделки составляет
98,5 % от объема. Общий расход сырья определяют по следующим
формулам:
сырье — дровяное долготье:
„ _ /7(100+0 + 0, +О,)Ю4. ...
"*---------1пл’м,т1;
я; =.П'<111°+О-+О.+О.)|°,[пл, мЧ1ооо „ч,
в„вЛр
где П и П' — чистый расход абсолютно сухого волокна на 1 т и
1000 м2плит, кг;
р — средневзвешенная условная плотность древесины
при заданном породном соотношении сырья, кг/м3;
сырье — отходы лесопиления;
„ _ /7(100 + 0 + О„ +O.X100-PJ. ...
Нот =------------------------—[пл, м3/т];
В,В,Р
= £W+0,+0„+0.)(100-PJ м3/1000
В В р
где Р* — содержание коры, %;
183
сырье — отходы лесозаготовок и несортированная щепа:
„ _ /7(100 + 0,+0,+О,)100г
Н„,НЛ1) - ---------------—[пл, м3/т];
з
з
5
7
О
II
1
сырье — щепа технологическая:
Я (100 + 0, + О„ + OJ
В.Р
[пл, м3/т];
Я'(100 + Р, +О, +О,)
В„Р
[пл, м3/1000 м2].
Средневзвешенная условная плотность для используемого сырья,
кг/м3:
и
где рСр — средневзвешенная условная плотность древесины
для одной породы, кг/м3;
х, — доля древесного сырья одной породы.
i
I
г
I
Г
Примерные значения условной плотности рзд различных пород
при абсолютной влажности от 30 %, кг/пл. м3, приведены ниже.
Ель 310...388
Сосна 373...456
Кедр 35O...357
Пихта 286...326
Дуб 564... 580
Лиственница 494...525
Осина 334...422
Тополь 318...429
Ольха 363...421
Бук 525... 563
Береза 479... 564
Расход древесного сырья в соответствии с заданием
рассчитывают на 1 т или на 1000 м2 воздушно-сухих ДВП. В случае
необходимости перевод от одной величины в другую может быть
произведен по формулам (Я' в пл. м3/1000 м2, Я„ в пл. м3/т):
184
нап'
п
н.=
н'п
п'
При расчете древесного сырья задаются процентным расходом
гидрофобизирующих и проклеивающих добавок к абсолютно сухой
массе волокна. Количественный расход проклеивающих веществ
составит на 1 т воздушно-сухих плит, кг:
<7=Z7r/100,
на 1000 м2 плит, кг:
6=77^/100,
Общий расход проклеивающих веществ можно выразить
формулой
G=S>+gyn>
где gyn — расходы массы гидрофобизирующего вещества,
кг, и упрочняющей добавки по сухой массе, кг.
Расходы осадителей и антисептиков в расчете массы
проклеивающих веществ в общем балансе массы плиты не учитывают.
Рецептуры проклеивающих составов приведены ниже. По ним
определяют расходы составляющих компонентов и расходы их
рабочих растворов (в числителе соотношение компонентов в
процентах, в знаменателе - в килограммах).
Гидрофобная эмульсия
Парафин —27,50/100
Лигносульфонат (концентрат сульфитно-спиртовой барды, 50 %
сухого вещества) — 4, Ю/15
Вода —68,40/250
Упрочняющие добавки
Раствор фенолоформальдегидной смолы:
Фенолоформальдегидная смола (по сухому остатку) — 25,00/100
Вода — 75,00/300
Альбуминовый клей-
Альбумин —14,00/100
Формалин (40%-ный) или известь (при содержании окиси
кальция 50 %) — 1,40/10
Вода — 84,00/600
Примечание. Рабочая концентрация раствора смолы 5...10, клея 3... 5 %.
185
Осадители
Раствор сернокислого глинозема:
Сернокислый глинозем —10/70
Вода — 90/630
Раствор серной кислоты:
Серная кислота (92,5 %) — 2/20
Вода — 98/980
Примечание. Рабочая концентрация раствора сернокислого глинозема 8... 10 %,
серной кислоты 1,5...3%.
Растворы антисептиков
Кремнефтористого аммония:
Кремнефтористый аммоний (92 %) — 5/50
Вода —95/100
Анилида салициловой кислоты:
Салициланилид — 9/90
Натр едкий технический — 1,8/18
Вода (свежая) - 89,2/892
Пентахлорфенолята натрия:
Пентахлорфенолят натрия — 1,42/14,2
Вода — 98,58/985,8
7. Расчет оборудования по участкам технологического процесса.
Расчет ведется по основному виду оборудования всех участков
технологического процесса. Производительность станка (машины)
определяют по формуле, взятой из справочной литературы или из
паспортной характери стики данного вида оборудования.
Потребность в каждом виде станка (машины) определяется по
формуле, шт.:
N=Q/n,
где Q — объем перерабатываемого (транспортируемого)
сырья, полуфабриката, продукции;
П — производительность (расчетная или паспортная).
На основе произведенных расчетов оборудования решается
технологическая планировка цеха или отдельного участка
технологического процесса. Пример технологической планировки цеха
ДСтП приведен на Рис. 87.
186
Рис. 87. План цеха ДСтП:
1 и 2 — конвейеры соответственно для чураков и для долготья, 3 —
рубителъная машина; 4 — сушилка «Прогресс» 5 — бункер сухой
стружки; 6 колун; 7 и 10 — бункера стружки соответственно для
наружного и внутреннего слоев; 8 станок ДС-6; 9 — станок ДС-7, 11 —
охладитель поддонов 12 - формирующие машины, 13 — весы; 14 и 15 -
соответственно горячий и холодный прессы; 16 — линия форматной
обрезки; 17 — линия шлифования, 18 — линия сортировки; 19 - емкость
для хранения смолы; I — склад готовых плит, II — отделение выдержки
плит; III — слесарное отделение; IV бытовые помещения, V —
электрооборудование; VI - кладовая; VII — отделение технологической
щепы; VIII — бойлерная, IX — заточное отделение
187
Оглавление
Введение 3
Глава I Общие сведения о тс*'-жч'1 плитах в мжлэ ках.......................................... 5
1.1 Хариктермстика драивежхтружечных плит и значение их ириижлст» . 5
1.2 Кладо4*жацшц виды и размеры дгжхи»чдуужгв1ыхплит......... 7
1.3 Прюесяаакдмжсви-сг^смыхцдк!...................................................... 10
Глава 2. Свойства дгмиеию-стружию <д плит.........................к.... II
2.1 Фамжсж ее свойства ............................................................. Ц
2.2 Тепловые свойства ............................................................. 13
2.3 Мехямчм «е свойства............................................................. 16
24 1«мсгоавостьогмгп]й*аетъвс«ппцяи яфитфястми .w ........... . 18
25 Lwm. miRiwiwфаз.................................................................... 2S
ГлаваЗ. Сырье для гривимлетва лреинеж^стружг^к ®иц~ .......................................... 33
3.1 Виды сырья. ............................................................. 33
3.2 J^weecHurсырье............................................................ 33
Глава 4 Сюгтгтичссжас смолы в г<**ш.жпсдреэеапликэп..,.. ....... . ..к. ,ч.ч.. 36
4.1 Общие понятия и способы получали поимаераа. ..........„........................ 36-
4.2 Тробомип, ицедмакапше к пещи л гтующим...... ................................... 3?
4 3 Оимшш положения теории адгезии .............................................. 37
4.4 Ф-эдмофорадквэтиинеачпоасры....,........... ..-„. .. м. 38
4.5 Карбамядефорыалжгх, «к ишажры. ... . ~ ......................................... 42~
4.6 Приметила мрвямндофориквд^ живы* > mi - качестве. » нхк ии г. иилх м пропиточных
составов.......................-.......«. 44
Глава 5 Сост®ичсипжпагип».тфоцвсс&1<х«жижтяв4овсж><чпягшьлцжг1 ___ 45
5.1 По. xvrwua сырья .-................................ . 52
5.2 Иясчсшмиг щепы и ее адуггжм к измельчению в стружку 54
5.3 Иигельясамс ^сжхммыв стружку.» ........ ............... ....... 58
5.4 KwewwuK дреаседмх частиц...................... -................................ 71
5.5 Tout икмичеххж- схемы мхжтикм сырья в ’«ж» летж плитных
материалов ,.. ............................... .... ........... . . 73
5 6 ТржмгфтировИ1ме и хранение «реиесим частиц..-................................... 75
5 7 Сушка лревеегьст частиц... ............................. 77
5.8 Сонжмвв фи^а»»частиц ... . .................................................. 81
5.9 Смсямж доиеиодсчастиц со саях?*.чсем ........................................ 84
5.10 Фопшярсавпчестгужсчжыж ковров или пакетов.. ................................ 93
5 И Поя^еослю стружечного пакета я^юа^..........„ , 96
512 ПргаъамшеДСтП.................................................................. 98
5.13 СХмжмыг-пшы fwgwnpireiwoeиреседв................. ... . ... КХ)
5.14 Горячее ресшаиж плит ........ . .............. , ........................... КЦ.
5.15 Режим 1Д<ХХХЯМИ{ЖЯ в MlWlurnLMrtWX ...................................... LQ6
5.16 (Хмтижкмыг прессы.. ......„....-............................................. Ц)8
5.17 Прессование в прессах нехччимгап ,г*свма....................................... Н1
5 18 К «г я гжшаровамие. форматам aflpeva вмшф enter плит........................... -И8
Глава 6 Технология и оборудование прояжщтв фсаг~жммхалг*мстмх плит. ...... 127
6.1 Характеристика плит и способ их прсмиммова. ....... ,.w Ц7
62Г HtM. емчяаа сырье............................................................. 129
6.3 Првгстшв«к4рвае1Э«мю»<т|М11в^ассы. ................ .... ир
64 Мокрый способ пром» .стчя________________________________
6.5 Сухой способ пр» «молстт..................................
Глава? Курсовое в лшзомвие прюгпдомпе.................................................... 167
71 Теоюжхпяес» ее расчеты ............... ...... 168