Перечень заводов - изготовителей древесноволокнистых плит. Технология производства древесноволокнистых плит

Введение.

Древесноволокнистыми плитами называются листовые материалы, сформированные из древесных волокон. Изготовляют их из древесных отходов или низкокачественной круглой древесины. В отдельных случаях в зависимости от условий снабжения предприятия сырьем применяют одновременно как древесные отходы, так и низкосортную древесину в круглом виде.

Древесноволокнистые плиты применяют в различных областях народного хозяйства: в строительстве (наружные и внутренние элементы, сельскохозяйственные постройки); для изготовления встроенной мебели (кухонные шкафы); в мебельном производстве; автомобиле - и судостроении; производстве контейнеров, ящиков и др. В нашей стране ежегодно увеличиваются объемы производства древесноволокнистых плит. Это высококачественный, дешевый отделочный и конструкционный материал, выгодно отличающийся от натуральной древесины и клееной фанеры. Древесноволокнистые плиты изотропны, не подвержены растрескиванию, обладают большой гибкостью при высоком модуле упругости.Мягкие древесноволокнистые плиты находят наибольшее применение в стандартном деревянном домостроении для утепления щитов и панелей ограждающих конструкций (стен, потолков). Плиты долговечны: прослужив более 20 лет, они находятся в хорошем состоянии.

Комплексное использование древесины имеет своей целью повышение экономической эффективности лесной и деревообрабатывающей промышленности путем сокращения лесозаготовок и одновременно полного использования древесных отходов и низкосортной древесины в качестве технологического сырья.

1. Область эксплуатации и основные свойства ДВП.

Древесноволокнистые плиты (ДВП) находят широкое применение в мебельной промышленности, производстве строительных материалов и других отраслях промышленности, являясь заменителем фанеры.

В промышленном и гражданском многоэтажном строительстве мягкие плиты применяют для утепления чердачных перекрытий, звукоизоляции внутрикомнатных перегородок и междуэтажных перекрытий, для теплоизоляции вентиляционных каналов и коробов, для звукоизоляции помещений специального назначения — клубов, кинозалов, радио- и телевизионных студий, Машинописных бюро, ротаторных, телетайпных комнат, типографий и других производственных помещений с большими шумовыделениями. Твердые плиты находят самое разнообразное применение в строительстве. Это лучший материал для опалубки при сооружении немассовых железобетонных конструкций.

Наиболее широко твердые древесноволокнистые плиты применяют в производстве дверей щитовой конструкции и в деревянном домостроении для облицовки щитов или панелей. Кроме того, из твердых плит делают заполнение (соты) дверных полотен. Значительное количество твердых древесноволокнистых плит идет на изготовление встроенной мебели в жилых и общественных зданиях. В производстве корпусной мебели на изготовление задних поликов и выдвижных ящиков используют плиты с двусторонней гладкостью. В радиотехнической промышленности из твердых древесноволокнистых плит изготовляют задние стенки и крышки радиоприемников, радиол, репродукторов, телевизоров. В вагоностроении и автостроении твердые плиты применяют для внутренней облицовки вагонов, вагонов-ресторанов, трамваев, автобусов, а в последнее время и легковых автомобилей.

Сверхтвердые плиты применяют главным образом на устройство чистых полов в производственных зданиях и конторских помещениях. Поскольку сверхтвердые плиты обладают высокими диэлектрическими свойствами, их используют в электротехнической промышленности, а также при изготовлении электропанелей, щитков и других конструкций на специализированных строительных объектах. Использование плит в различных отраслях народного хозяйства неуклонно расширяется. Этому будет способствовать ввод в эксплуатацию строящихся и намеченных к строительству автоматизированных цехов отделки древесноволокнистых плит с высокой степенью имитации ценных пород древесины, мрамора, текстиля.

Необходимо более полно использовать лесосырьевые ресурсы, создавать комплексные предприятия по лесовыращиванию, заготовке и переработке древесины. Решению проблемы безотходного производства в лесной, целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности способствует производство плитных (листовых) материалов, так как их изготавливают из различных древесных отходов и неделовой древесины.

Применение плитных материалов в строительстве повышает индустриализацию производства и обусловливает сокращение трудозатрат. В мебельном производстве их применение обеспечивает экономию трудозатрат и позволяет сокращать потребление более дорогих и дефицитных материалов.

Расчетами установлено, что 1 млн. м2 древесноволокнистых плит заменяют в народном хозяйстве 16 тыс. м3 высококачественных пиломатериалов, для производства которых необходимо заготовить и вывезти 54 тыс. м3 древесины. Выпуск 1 млн. м2 древесноволокнистых плит обеспечивает экономию более 2 млн. руб. за счет уменьшения объемов лесозаготовок и вывозки, расходов на лесовозобновление; железнодорожный транспорт, также сокращения численности рабочих на лесоразработках.

Древесноволокнистые плиты широко используются в различных сферах деятельности благодаря разнообразию их свойств.

Регламентированы следующие физико-механические свойства древесноволокнистых плит: формат и толщина, прочность на изгиб, влажность, набухание, водопоглощение. Для мягких плит одним из основных показателей качества является теплопроводность. Кроме перечисленных, для потребителей важны дополнительные нерегламентированные сведения о плитах.

Это данные об акустических свойствах (звукопоглощающая и звукоизоляционная способность материала плит), твердости поверхностного лицевого слоя плиты и его истираемости, их биостойкости и огнестойкости. Определенный интерес имеют также сведения о гвоздимости, способности удерживать шурупы, склеивании и отделке.

Показатели теплопроводности имеют первостепенное значение для мягких плит, так как их основное назначение — теплоизоляция. Древесноволокнистые плиты — хороший теплоизоляционный материал.

Наиболее эффективной звукопоглощающей конструкцией является сочетание мягких плит с твердыми акустическими, при установке последних со стороны распространения звука. При использовании твердых древесноволокнистых плит в строительных конструкциях в качестве стенового материала и для покрытия чистых полов особое значение приобретают показатели твердости и истираемости плит. Древесноволокнистые плиты хорошо поддаются склеиванию. Мягкие плиты склеивают между собой, а также с твердыми плитами, древесиной, линолеумом, металлами (жестью, оцинкованным железом, алюминиевой фольгой), цементной штукатуркой. Склеивание обеспечивается использованием карбамидных смол или поливинилацетатных эмульсий. Учитывая высокую пористость мягких плит, в клеи и клеящие эмульсии необходимо вводить наполнитель — древесную или ржаную муку. Твердые плиты склеивают между собой, с мягкой древесиной, линолеумом и листовыми металлами. Твердые и мягкие плиты отлично поддаются окраске масляными, водоэмульсионными и различными синтетическими эмалями, оклейке бумажными, синтетическими обоями и линкрустом, а также бумажными пластиками и другими листовыми синтетическими пленками.

2. Технологии изготовления ДВП.

Древесноволокнистые плиты - листовой материал, который производят из древесины, размолотой до степени волокна. Из волокон формируется ковер мокрым или сухим способом. При мокром формировании взвешенные в воде волокна подаются на сетку, вода через сетку уходит вниз, на сетке остается волокнистый ковер. При сухом формировании на сетку подаются волокна, взвешенные в воздухе. Под сеткой создают вакуум, за счет чего волокна, осаждаясь на сетке, образуют сухой ковер.

После формирования ковра он прессуется в горячем прессе, причем прессование может быть мокрым или сухим. При мокром прессовании выделяющиеся из ковра остатки воды и пар требуют для выхода наличия под ковром сетки. После прессования одна пласть плиты гладкая, другая с отпечатками сетки. При сухом прессовании влаги в ковре мало и образуется небольшое количество пара, который успевает выходить через кромки плиты. При этом способе сетка не требуется, обе пласти плиты получаются гладкими.

Таким образом, в зависимости от применяемой технологии могут быть способы производства ДВП: мокрый, сухой, полусухой, мокро-сухой. Мокрый способ - мокрое формирование и мокрое прессование. Сухой - сухое формирование, сухое прессование. Полусухой - сухое формирование, увлажнение, мокрое прессование. Мокро-сухой - мокрое формирование, сушка, сухое прессование.

Полусухой и мокро-сухой способы распространены мало. Наиболее распространенный способ производства ДВП мокрый. Изготавливаются плиты мокрым способом следующих марок: мягкие М-4 (плотность до 150 кг/м3); М-12, М-20 (до 350 кг/м3); полутвердые ПТ-100 (400-800 кг/м3); твердые Т-350, Т-400 (>850 кг/м3); сверхтвердые СТ-500 (>950 кг/м3). По ТУ 13-444-79 изготавливаются плиты сухим способом следующих марок: полутвердые ПТс-220 (плотность > 600 кг/м3); твердые Тс-300, Тс-350 (> 800 кг/м3), Тс-400 (> 850 кг/м3); Тс-450 (> 900 кг/м3); СТс-500 (> 950 кг/м3). Во всех указанных марках плит числа, стоящие после тире, характеризуют предел прочности плиты при статическом изгибе (кгс/см2). Размеры плит: толщина 2,5-25 мм, длина до 5,5 м, ширина до 1,83 м.

Производство ДВП мокрым способом. Технология производства ДВП этим способом состоит из следующих операций: промывки щепы; размола щепы; проклейки; отлива ковра; прессования плит; пропитки плит маслом; термовлагообработки; резки плит.

Промывку щепы выполняют для удаления из нее твердых включений - песка, грязи, металлических частиц, которые при размоле щепы на волокна вызывают ускоренный износ размалывающих механизмов. Промывают щепу в ваннах при помощи барабанов с лопатками, которые перемешивают щепу с водой и промывают ее. Из ванны щепа забирается винтовым конвейером, вода и загрязнения отсасываются со дна ванны и направляются в отстойники, откуда очищенная вода поступает снова в ванну.

Размол технологической щепы - наиболее ответственная операция в производстве ДВП. От качества и степени размола зависит качество плит. Так как при производстве ДВП не применяют связующих веществ, прочность плит обеспечивается их межволоконными связями, которые должны быть аналогичным видам связи между волокнами естественной древесины.

В процессе размола древесины на волокна получают древесноволокнистую массу - пульпу. Пульпа - это суспензия волокна в воде различной концентрации.

Размол щепы на волокна выполняется в два этапа. После первичного размола концентрация массы составляет 33%, перед вторичным размолом масса разбавляется водой до концентрации 3-12%, на отливе 0,9-1,8%. Средняя толщина волокон 0,04 мм, длина 1,5-2 мм.

На первой ступени размол щепы ведется на мельницах - дефибраторах УГР-03, УГР-02. Щепа сначала попадает в пропарочную камеру дефибратора, где нагревается и становится более пластичной, затем винтовым конвейером подается в размольную камеру. Размольная камера состоит из двух дисков - одного неподвижного и одного вращающегося. Расстояние между дисками 0,1 мм и более. На дисках закреплены размольные секторы с зубцами, размер которых уменьшается в направлении от центра. Щепа захватывается сначала крупными зубцами, истирается и по мере перемещения к краю диска перемалывается на мелкие волокна.

Размолотая масса подается в выпускное отверстие, где, пройдя систему двух клапанов, поддерживающих определенное давление пара в мельнице, выбрасывается в сборник. Производительность дефибратора УГР-03 составляет 25-35 т, УГР-02 50 т сухого волокна в сутки.

Смешивание массы выполняется на мельницах - рафинаторах. Конструкция рафинаторов аналогична конструкции дефибраторов. Расстояние между дисками составляет 0,05-0,15 мм. После дефибратора и рафинатора волокнистая масса хранится в сборниках и бассейнах, оборудованных мешалками, которые поддерживают равномерную концентрацию массы, не давая оседать волокну на дно.

Проклейка - это введение в массу различных добавок: гидрофобных для увеличения водостойкости, огнезащитных, биостойких и склеивающих. В качестве гидрофобных добавок вводят парафин, который, кроме того, предотвращает налипание волокон на сетки и плиты при прессовании ковра и придает блеск плите. Для смешения с водой парафин эмульгируют (девают эмульсию), которая хорошо размешивается в воде. Для повышения прочности плит в массу вводят клей или масло и виде эмульсии. Для осаждения из воды на волокно жирных эмульсий (парафина, масла) применяют осадители - добавки, способствующие осаждению. Проклеивающие составы вводят перед отливкой массы.

Отлив ковра делают при концентрации древесноволокнистой массы 0,9-1,8% на отливных машинах. Эта операция состоит из нанесения массы на формирующую сетку машины, фильтрации воды через сетку, отсоса воды при помощи вакуума, механического отжима воды, обрезки боковых кромок и разрезания бесконечного ковра на полотна определенной длины.

Напускной ящик равномерно наливает массу на непрерывно движущуюся сетку. Сетка поддерживается роликами, через которые вода свободно стекает. На пути движения ковра установлено устройство для уплотнения (трамбовки) массы и наливной ящик для налива на массу облагораживающих составов. Далее ковер подходит к трем ротабельтам вакуумным механизмам, отсасывающим из пего воду. Перед вторым ротабельтом установлен выравнивающий валик, который прокатывает и выравнивает ковер по толщине. Дальнейший отжим воды и подпрессовка ковра выполняются тремя валиками пресса. Далее следуют три пары прессовых валов, которые отжимают воду и упрессовывают копер с силой 1500 Н/м. Пилы обрезают продольные кромки, пила отрезает полотно от бесконечной ленты и конвейер 12 уносит сырое полотно, влажность которого около 60-80%.

Прессование плит - операция, в процессе которой сырое полотно под воздействием температуры и давления прекращается в твердую древесноволокнистую плиту. Прессование выполняется в 25-этажпом прессе ПР-10. Загрузка и разгрузка осуществляются загрузочными и разгрузочными этажерками. Цикл прессования состоит из трех фаз: I фаза - отжим воды; II фаза - сушка; III фаза - закалка. Температура плит пресса 180-200 °С.

I фаза - давление постепенно повышают до 2-4 МПа, выдерживают при этом давлении 30 с; влажность плит падает до 45%.

II фаза - давление снижают до 0,8-1 МПа и плиты выдерживают при этом давлении, пока влажность их не снизится до 8% (обычно 3,5-7 мин).

III фаза - давление повышают до прежней величины или до несколько меньшего значения. При этом давлении плиты выдерживают, пока влажность не уменьшится до 0,5-1,5%. Таким образом происходит закалка плиты, т.е. повышение ее механических свойств. Продолжительность последней фазы 2-3 мин.

Пропитку плит маслом выполняют для повышения их прочности и влагостойкости. Пропитывают плиты в ваннах льняным или талловым маслом, нагретым до 120 °С. На пропитку плиты поступают горячие из пресса. Расход масел 8-10% массы плит. Пропитке подвергают только плиты специального назначения.

Термовлагообработка плит состоит из двух операций - нагрева и увлажнения. Плиты нагревают до 160-170 °С и выдерживают при этой температуре 3,5 ч. Термообработка повышает физико-механические свойства плит и снижает их гигроскопичность. Ее выполняют в камерах, в которых обеспечивается циркуляция горячего воздуха со скоростью 5-6 м/мин. Термообработку пропитанных маслом плит ведут при начальной температуре 120 °С, которая затем повышается за счет экзотермической реакции масла. Древесноволокнистая плита содержит 91% волокна, 7% влаги, 2% проклеивающих добавок.

Производство ДВП сухим способом. Основные операции производства ДВП следующие: промывка щепы; пропарка щепы; размол щепы на волокна; смешивание волокна со связующим и другими добавками (проклейка); сушка волокна; формирование ковра; подпрессовка полотен; прессование; увлажнение; резка. Многие операции технологического процесса производства ДВП сухим способом сходны с операциями производства ДВП мокрым способом, поэтому рассмотрим только отличительные особенности операций сухого способа производства ДВП.

Пропарку щепы выполняют для частичного гидролиза древесины. При сухом способе водорастворимые продукты, входящие в состав древесины, остаются в волокне и участвуют в технологическом процессе.

Пропаривают щепу в пропарочных аппаратах-цилиндрах при давлении пара до 1,2 МПа (190°С). Щепа от одного конца цилиндра перемещается постепенно к выходному концу при помощи винтового вала, вращающегося со скоростью 3-10 об/мин. Для поддержания в аппарате заданного давления вход и выход щепы производят через запирающиеся затворы. Время обработки стружки 6 мин.

Размол щепы производят всухую на дефибраторах, повторный размол - на рафинаторах. При сухом способе производства древесноволокнистых плит предусматривается введение в волокно термореактивных смол для увеличения сцепления между волокнами. Парафин вводят в расплавленном виде.

Сушка волокна происходит в пневматических или барабанных сушилках, подобных сушилкам для сушки стружек и производстве древесностружечных плит.

Для формирования ковра применяют формирующие машины, принцип работы которых похож на принцип работы машин для формирования древесностружечного ковра. Транспортирование и формирование волокна осуществляется при помощи воздуха, осаждение волокна производится на сетчатой ленте конвейера, под которой создается вакуум для более плотной укладки волокон.

Подпрессовку ковра выполняют для повышения его транспортабельности и возможности загрузки ковра в промежутки пресса, так как насыпанный ковер для получения плиты толщиной 6 мм имеет толщину 200 мм. Подпрессовка выполняется па ленточных непрерывных прессах, где происходит уплотнение ковра в 3-5 раз между двумя лентами, сдавливаемыми вальцами при давлении 1800 Н/см 2 . После подпрессовки ковер обрезается вдоль и раскраивается поперек на полотна.

При производстве толстых ДВП (> 6 мм) толщина полотна после подпрессовки на ленточных прессах остается больше допустимой (> 120 мм), что затрудняет его загрузку в промежутки многоэтажного пресса. Такие полотна дополнительно подпрессовывают в одноэтажном плитном форпрессе периодического действия при удельном давлении 2,5 МПа.

Прессование производится в таких же прессах, что и для мокрого способа производства ДВП. Время прессования сокращается до 1 мин на 1 мм толщины готовой плиты. Температура плит 220-250 °С, давление 6,5-7 МПа. ДВП произведенные сухим способом, содержат 89% волокна, 6% влаги, 2,5% смолы, 2,5% парафина. На основе сухого волокна можно прессовать не только плиты, но и различные детали и узлы в производстве тары, мебели, строительных материалов.

Особенности производства ДВП мокро-сухим и полусухим способами. При мокро-сухом способе производства ДВП подготовку волокна, его транспортирование, отлив ковра выполняют, как и при мокром способе производства ДВП. Однако связующих компонентов в массу не добавляют, а хорошее сцепление волокон обеспечивают тщательным размолом щепы на волокна за счет предварительной термохимической ее обработки. Перед прессованием полотна сушат почти до абсолютно сухого состояния (2-3%) в многоэтажной сушилке. Прессуют плиты без сетки, обе стороны получаются гладкими. Температура плит пресса 240°С, давление 6 МПа. После прессования плиты увлажняют до 6-9%.

При полусухом способе производства ДВП сырье - древесноволокнистая масса, в которую добавлено связующее, сушится до влажности 10 - 15%. Из сухого волокна формируется ковер, уплотняется, режется на полотна. Полотна перед прессованием увлажняются до 18-25% и прессуются в многоэтажном прессе на поддоне с сеткой. Затем следует термовлагообработка.

Себестоимость ДВП, изготовленных сухим способом, примерно на 10% меньше, чем ДВП, изготовленных мокрым способом. Однако при сухом способе производства ДВП требуется большое количество клеевых материалов (22-70 кг на 1т плит); в 10 раз больший расход воздуха (22,1 м3 вместо 2 м3). Положительным является факт меньшей (в 4,5 раза) потребности в воде и меньшие (почти в 2 раза) трудозатраты. Следует отметить, что сухой способ производства ДВП на участке сушки волокна особенно опасен в пожарном отношении.

3. Анализ аналогов материала ДВП.

Изготовление.

ДСП (древесностружечная плита) производится из стружек и опилок и специального связующего вещества при помощи метода горячего прессования. В качестве древесины для производства древесно-стружечных плит обычно используется древесина хвойных и лиственных малоценных пород. Очевидно, что сроки эксплуатации, а также другие характеристики ДСП, всецело зависят от качества как древесины, так и применяемого связующего вещества. В настоящее время древесно-стружечные плиты подразделяются на плиты с очень малой, малой, средней и высокой прочностью. Также ДСП бывают однослойными, трехслойными и пятислойными.

ДВП (древесноволокнистая плита) изготавливается из равномерно размолотой массы при помощи метода мокрого прессования, поэтому одна из сторон готовой ДВП навсегда остается шершавой. Вторую же, гладкую сторону, полируют, применяя специальные технологии. При производстве ДВП в качестве связующего вещества используются синтетические смолы со специальными добавками, улучшающими их свойства, в частности повышающими влагостойкость, увеличивающими прочность плит, а также предотвращающими их разрушение. В наши дни в продаже имеются древесноволокнистые плиты полутвердые, твердые, сверхтвердые, изоляционные и изоляционно-отделочные.

МДФ (древесноволокнистая плита средней плотности) изготовляется из очень мелких древесных частиц. Из отходов деревообработки при помощи специального оборудования получаются небольшие кубики, которые впоследствии обрабатываются паром под давлением. Затем изготовленный материал измельчается с использованием терочной машины - дефибрера. И получившиеся мелкие древесные частицы скрепляются при помощи специального раствора. Толщина листов из МДФ обычно составляет от 4 до 22 мм. Поверхность этих листов отличается гладкостью и однородностью.

Применение.

ДСП. Всем известно, что ДСП «боится» помещений с повышенной влажностью. Сегодня ДСП используется для изготовления корпусной мебели, применяется в строительстве в качестве перегородок. ДСП часто необходимы для оформления интерьера помещения. ДСП могут подвергаться практически любой обработке. ДСП можно пилить, сверлить, красить.

ДВП по своим эксплуатационным свойствам немного уступает фанере. В наши дни ДВП применятся для производства стенок шкафов, днищ выдвижных ящиков. Однако нужно отметить, что область применения ДВП довольно ограничена.

МДФ используется при изготовлении дверей. Также из этого материала получаются долговечные наличники, фасады для мебели, полотна под покраску, а также различные накладки для входных дверей. МДФ компактны и обладают очень важным свойством - неизменностью своей геометрической формы.

Сравнительные характеристики.

Влагостойкость. ДСП, ДВП и МДФ считаются влагостойкими. Однако самое низкое свойство влагостойкости имеет ДСП. Этот материал при использовании его в очень влажных помещениях разбухает и деформируется. Согласно проведенным исследованиям, самым влагостойким считается материал МДФ. Изделия из МДФ могут эксплуатироваться в помещениях, влажность в которых достигает 80%.

Экологичность. ДВП и МДФ являются высоко экологичными материалами. Но при изготовлении ДСП применяются формальдегидные смолы. Поэтому при использовании мебели из ДСП в воздух выделяется небольшое количество формальдегида, что не является полезным, однако минимальное количество выделяемого формальдегида полностью безопасно для человека.

Стоимость. Самым экономичным, т.е. недорогим, вариантом по праву считается ДСП. Цена на ДВП выше. Однако и долговечность ДВП также выше, по сравнению с ДСП. МДФ, конечно, дороже и ДВП и ДСП. Однако цена этот материал складывается не только из стоимости его изготовления, но и из транспортных расходов. Следует отметить, что изготовление МДФ в России не налажено.

Т.о. каждый материал (ДСП, ДВП и МДФ) имеет свои преимущества и недостатки. И для того, чтобы выбрать тот материал, который необходим для решения определенной задачи, желательно обратиться за консультацией к специалистам.

Заключение.

Древесноволокнистые плиты (ДВП) это перспективный материал. Он находит широкое применение при производстве мебели ив отделочных работах в виде ламината. ДВП в настоящее время широко применяется, и, я думаю, спрос будет только расти. Так же это из-за своей низкой цены относительно других подобных материалов.

Его перспектива так же объясняется тем что в настоящее время очень широко применяется древесина. При производстве тех или иных стройматериалов из древесины остаются остатки которые так же можно применять при производстве ДВП. И в будущем ДВП будут широко применять в строительстве в виду того что это еще и экологически чистый материал. В настоящее время остро стоит вопрос об экологии в строительстве и отделке, а ДВП производится без добавления вредных химикатов.

Поэтому ДВП ждет перспектива.

Список использованных источников и литературы.

1. Барташевич А.А. Материаловедение. - Ростов н/Д.: Феникс, 2008.

2. Моряков О.С. Материаловедение: Учебник для СПО. - М.: Академия, 2008.

3. Попов К.Н., Каддо М.Б. Строительные материалы и изделия. - М. Высшая школа 2005

4. Ржевская С.В. Материаловедение: Учебник для ВУЗов. - М.: Университетская книга Логос, 2006.

5. Солнцев Ю.П. Материаловедение: Учебник для СПО. - М.: Академия, 2008.

6. Черепахин А.А. Материаловедение: Учебник для СПО. - М.: Академия, 2006.

7. Чумаченко Ю.Т. Материаловедение и слесарное дело: Учеб. пособие. - Ростов н/Д.: Феникс, 2009.

Производство ДВП и ДСП - материалоемкая отрасль, поэтому производственный цикл начинается с подготовки основных компонентов. В качестве наполнителя для двп используются всевозможные древесные отходы и некондиционный лес. Помимо этого, для составления смеси может применяться бумажная макулатура, конопляная и льняная костра, стебли кукурузы, а также хлопчатника, и даже бамбука. Естественно, что для заводов, построенных в России, последние два компонента являются экзотикой и практически не используются.

После промывки в чанах со специальными барабанами, необходимыми для отделения посторонних минеральный примесей (песок, гравий, глина и пр.) и магнитной сепарации, сырье проходит несколько стадий измельчения:

1. Сначала проводится обработка на специальных рубильных станках, где крупные фрагменты превращаются в щепу.
2. Полученная стружка поступает на вибросепаратор для разделение на фракции.

Затем смеси предстоит дальнейшее размалывание на дефибрерах и рафинерах. Конечной целью этого процесса является получение однородной волокнистой массы, которая подсушивается до оптимальной (предусмотренной рецептурой) степени содержания влаги.

Составление рецептурной смеси

Подготовленное сырье шнековыми направляющими отправляется в бункер, где соединяется со связующим веществом. В качестве последнего могут выступать как фенолформальдегидные смолы, так и менее токсичные карбамидоформальдегидные смолы, а также природный лигнин.

Помимо клея, в массу на данной стадии могут добавляться иные ингредиенты, улучшающие некоторые свойства конечного продукта.

Производство водостойкого ДВП подразумевает добавки парафиновых эмульсий, канифоли или церезиновых композиций, которые обволакивая древесные волокна, придают плитам гидрофобность.

Кроме того, введение парафина придает готовым листам ДВП и дсп блеск и предотвращает излишнее налипание массы на оборудование для производства ДВП при прессовании.

Чтобы повысить сопротивляемость готового материала гниению, производители добавляют в состав для прессования различные антисептики, препятствующие развитию микроорганизмов. Также могут добавляться и антипирены - средства, повышающие огнестойкость древесно-волокнистой плиты.

Формирование ковра и прессование

Технология производства ДВП может предусматривать мокрое и сухое прессование, при этом в дальнейшей обработке полученной массы имеются значительные различия.

Мокрый способ прессования

Производство ДВП мокрым способом подразумевает выработку суспензии древесноволокнистой массы определенной концентрации. Для этого волокно после размола разбавляется водой и собирается в бассейн, создавая рабочий запас пульпы. Влажная масса подается на отливочные машины, которые формируют на сетке так называемый ковер, разравнивая сформированный пласт прижимным роликом. После формирования часть воды отсасывается вакуумом и ковер поступает на подпрессовку.

Прессование плит - ответственная операция, от которой значительно зависит качество готовой продукции. Оборудование для производства ДВП - многоэтажный пресс, который позволяет выполнить трехфазный цикл прессования при температуре плит 180-200°С:

1. отжим воды под давлением 2÷4 мПа;
2. сушка под давлением 0,8÷1мПа;
3. закалка под давлением 2÷4 мПа.

Именно от производительности пресса зависит мощность завода, а его стоимость составляет около 30% от всех затрат на оборудование для производства ДВП.

Для улучшения прочностных свойств полученных плит их можно дополнительно пропитывать талловым маслом, помещая в камеры с циркулирующим горячим воздухом.

Большинство заводов в России работает по методу мокрого прессования. Отличительная особенность такого ДВП - сетчатая оборотная сторона листа.

Сухой способ прессования

При сухом способе древесные волокна, смешанные с клеем, настилаются на сетку, через которую в вакуумных установках отсасывается воздух и масса уплотняется. Свойлоченный ковер поступает на прессование. Благодаря отсутствию воды, продолжительность стадии прессования сокращается более чем в два раза. По этому методу можно вырабатывать ДВП толщиной до 30 мм, а также профилированные листы ДВП.

Этот способ в России менее распространен, так как сухое производство имеет весьма существенные недостатки, а именно:

1. высокую пожароопасность предприятий;
2. образование большого количества древесной пыли и, как следствие этого, производство требует приобретения дорогостоящих циклонов для ее улавливания.

Основные производители ДВП

К сожалению, благодаря тому, что в последнее время появилось множество кустарных мини-заводов, на которых производство ДВП выполняется без надлежащего лабораторного контроля за качеством готовой продукции, рынок заполнен второсортным ДВП.
В России можно назвать несколько предприятий, обладающих значительным опытом в производстве древесных плит:

• ЗАО «Изоплит» (Курская область) уже более 45 лет занимается производством листов и деталей ДВП.
• Одним из крупнейших производителей является также Княжепогостский завод ДВП (республика КОМИ).
• ЛПК «Полеко» (Кировская область) производит продукцию на лигнине, отвечающую жестким требованиям западноевропейских стандартов, благодаря чему она реализуется не только в России, но и импортируется за рубеж.
• ДВП «SteelBoard» позиционируются производителем, как материал, имеющий уникальный среди древесных плит коэффициент водопоглащения и разбухания.

Читатель знает, что в настоящее время изготовляются плиты из измельченной древесины разных типов, наибольшее значение из которых имеют древесностружечные и древесноволокнистые плиты. Древесноволокнистые плиты выпускают нескольких видов: твердые и сверхтвердые мокрым способом, твердые сухим способом, мягкие. У них есть общие операции, но имеются и принципиальные различия в технологии, которые автор будет отмечать.

Как правило, сырьем для древесноволокнистых плит служит щепа, которую можно изготовлять непосредственно в цехе или привозить со стороны. До подачи в производство щепу промывают для удаления минеральных «примесей (песка, камней, глины), а также производят магнитную сепарацию для извлечения из нее металла. Щепу хранят в бункерах, откуда она поступает в машины для размола на волокно. Известны и применяются машины для первой, грубой) ступени размола, так называемые дефибраторы, и для второй ступени, где производится более тонкий помол, рафинаторы.

Волокнистая масса при необходимости более тонкого измельчения непосредственно из дефибратора или из бассейна поступает в рафинатор, у которого в отличие от дефибратора нет камеры прогрева. Размольная его часть примерно такая же, как у дефибратора. Часто при размоле в волокно вводят добавки: парафин для увеличения водостойкости плит, синтетические смолы для получения нужной их прочности. Введение смолы практикуется при производстве древесноволокнистых плит сухим способом. Здесь нужно обратить внимание на то, что далее процессы производства плит сухим и мокрым способом расходятся.

При мокром способе волокнистая масса низкой концентрации поступает в бассейн, где создается запас массы и происходит ее проклеивание водоотталкивающими веществами. Из бассейна масса подается на отлив ковра. Это важнейшая операция. Главная функция операции отлива - формирование ковра равномерной плотности. Для ее выполнения необходимо подавать на отлив волокнистую массу равномерной концентрации (это делается с помощью специальных регуляторов). Количество подаваемой массы в единицу времени должно быть постоянным. Для этого имеются специальные напорные баки. В современном производстве древесноволокнистых плит на большинстве предприятий применяются отливные машины непрерывного действия (рис. 32).

Рис. 32. Схема отливной машины:
I - напускной ящик; II - регистровая часть; III -отсасывающая часть; IV - прессовая часть; V - обрезка ковра; 1 - сетки; 2 - пила; 3 - направляющие ролики; 4 - приводные барабаны; 5 - древесноволокнистый ковер

Окончательное формирование плиты происходит при прессовании. Пресс - сложная, громоздкая и дорогостоящая машина. В производстве древесноволокнистых плит используются, как правило, многоэтажные прессы периодического действия. Обогреваются плиты горячей водой (температурой до 230°С), приготовляемой в аккумуляторе. Высота его до 10 м и диаметр до 2,5 м. Современные прессы с усилием 70000-75000 кН имеют до 10 плунжеров диаметром по 700-800 мм каждый. В прессах имеется 20-30 рабочих промежутков, в которые заталкиваются поддоны с мокрыми коврами (рис. 33). Прессование происходит при давлении 3-5 МПа и температуре 210-230° С. Продолжительность цикла прессования 8-11 мин (в зависимости от толщины плиты, влажности ковра, наличия в ковре смолы и т. п.).

Ввиду того, что производительность пресса определяет производительность завода, а стоимость его доходит до 20% стоимости всего оборудования, были проведены разработки с целью резкого сокращения продолжительности прессования и тем самым увеличения производительности пресса. Так появился сухой способ производства древесноволокнистых плит. Он во многом отличен от мокрого способа. При сухом способе волокно после размола не разбавляется водой, а наоборот, высушивается и настилается в сухом виде тоже на сетку. Отсасывается не вода, а воздух, благодаря чему ковер уплотняется. Затем он подпрессовывается, обрезается, раскраивается на отдельные форматы, которые поступают в пресс. Для повышения качества плит в волокно вводится смола (как правило, фенольная), а также водостойкие и другие добавки. Здесь это выгодно делать, потому что смола и добавки водой не вымываются, и это относится к достоинствам сухого способа. Благодаря тому, что волокно сухое, продолжительность прессования уменьшается в 2-3 раза, соответственно увеличивается и производительность завода в целом. Максимальная производительность заводов, работающих по мокрому способу, достигает 15 млн. м 2 плит в год, а по сухому способу - 25 и даже 30 млн. м 2 в год. При сухом способе можно делать плиты толщиной даже 12- 15 мм, а также изменять плотность плит. При мокром способе плотность твердых плит равна 1000-1100 кг/м 3 , при сухом 900-1100 кг/м 3 и меньше указанной величины, а при необходимости и больше.

Рис. 33. Общий вид гидравлического пресса с околопрессовой механизацией:
1 - пресс; 2 - загрузчик; 3 - разгрузчик; 4 - конвейер возврата транспортных листов с сетками; S - конвейер для готовых плит; 6 - пила для резки ковра

Читателю будет, очевидно, интересно узнать, что сухим способом можно делать древесноволокнистые плиты толщиной до 20-30 мм средней плотности (700-800 кг/м 3). Это крупное достижение технологии деревообработки: такие плиты, изготовленные из волокна, имеют очень хорошую поверхность, высокую прочность, легко обрабатываются и поэтому из них можно изготавливать высококачественную мебель.

Сухой способ имеет два крупных недостатка, ограничивающие его распространение, - повышенную запыленность окружающей среды и высокую пожарную опасность. Для улавливания пыли, образующейся при производстве плит, приходится строить дорогостоящие установки, которые сложней и дороже сооружений для очистки сточных вод в производстве плит мокрым способом. Для предотвращения возгорания волокна необходимы специальные сложные автоматически действующие устройства.

Итак, после прессования (обоими способами - мокрым и сухим) получаются твердые плиты, которые обрезают с четырех сторон. При этом легко узнать, каким способом изготовлена плита. При сухом способе обе стороны плиты гладкие, при мокром способе на одной стороне плиты остается отпечаток сетки. Это и понятно, поскольку при прессовании сухого ковра нет нужды в сетке, через которую отжимается вода при прессовании мокрого ковра.

После обрезки твердые древесноволокнистые плиты проходят операцию закалки. Назначение ее в завершении начатых в прессе процессов термохимических превращений компонентов древесного волокна. Закалка повышает прочность плит и уменьшает водопоглощение. Температура закалки 160-170° С. Скорость воздуха, омывающего плиты, 4-5 м/с, продолжительность закалки - до 4 ч. Проводят закалку в специальных камерах.

Из камеры закалки плиты выходят практически с нулевой влажностью. Они активно впитывают влагу из воздуха. При укладке в пакет края плит поглощают намного больше влаги, чем середина, что приводит к их короблению. Поэтому проводится специальная операция увлажнения плит в камерах непрерывного действия или барабанного типа. Плиты в камерах находятся 6- 7 ч при 65°С и влажности воздуха 95%.

В заключение - несколько цифр. В СССР действуют, заводы по производству древесноволокнистых плит мокрым способом в основном мощностью 10 и 15 млн. м 2 плит в год, или 30 и 50 тыс. т в год. На 1 т плит (примерно 300-350 м 2) расходуется до 3 м 3 древесины и до 20 т воды. На одном заводе работает до 500 человек разных профессий. Сложность оборудования диктует необходимость в рабочих высокой квалификации. Выделяются рабочие, обслуживающие рубительные машины, размольное оборудование, отливную машину, пресс, камеры закалки, а также рабочие по техническому надзору за оборудованием и его ремонту.

Древесноволокнистая плита представляет собой материал, имеющий довольно широкую область применения в строительной сфере. В данном сегменте древесные плиты являются одним из наиболее востребованных материалов. Их используют как для промышленного, так и жилищного строительства. Листы ДВП сегодня используются и при проведении звукоизоляционных и теплоизоляционных работ. К слову сказать, ДВП, как и гипсокартон, применяется в отделочных работах. Этот материал может быть полезен и при укладке половых покрытий, в частности, линолеума.

От стандартной древесины и клееной фанеры ДВП выгодно отличаются не только ценой, но и конструкционными особенностями, а также эксплуатационными характеристиками. В частности, такие плиты не растрескиваются, довольно упруги и гибки. Срок эксплуатации ДВП составляет более двух десятков лет, при этом краска на поверхности плиты сохраняет свойства практически в течение всего срока эксплуатации.

Мягкие ДВП в традиционном домостроении используются для звукоизоляции комнат, утепления перекрытий на чердаках, а также в качестве ограждающих конструкций.

Твердые ДВП используются при изготовлении полового покрытия и дверей, имеющих щитовую конструкцию.
Сверхтвердые плиты применяются при устройстве полового покрытия в производственных зданиях и офисных помещениях. Помимо этого, из них изготавливаются панели щитков на специализированных объектах.

Подготовка сырья

ДВП изготавливаются в основном из отходов лесопильного и деревообрабатывающего комплекса. Остатки древесины измельчаются в щепу, затем превращаются в волокна, которые впоследствии формируются в ковер.

Преобразование сырья сегодня может быть произведено тремя способами.

Механическое преобразование – простой, но малоиспользуемый метод измельчения сырья.

Алгоритм подготовки сырья:

1. Разделка и рубка отходов в щепу;
2. Сортировка щепы;
3. Дополнительное измельчение крупных фракций;
4. Удаление мелких щеп и различных металлических предметов;
5. Удаление грязи из щеп путем их промывки.

Данный способ получения волокон не очень популярен из-за больших затрат электроэнергии.

Термомеханический способ измельчения древесного сырья предполагает две стадии:

1. Разогрев древесины с помощью горячей воды или пара;
2. Истирание ее в щепы посредством вращающихся рифленых дисков.

Если требуется изготовление мягкой ДВП, то размол осуществляется в две стадии. На первой стадии размол осуществляется рифлеными дисками, а на второй – рафинаторами, позволяющими размолоть древесину на еще более тонкие волокна, при этом более мягко воздействуя на их структуру.

Под термическим воздействием древесина становится мягче, ослабляются связи между ее волокнами, за счет чего существенно облегчается разделение ее на щепы. Стоит отметить, что волокно, получаемое термомеханическим способом, отличается тонкостью помола и практически ненарушенной структурой. Данный способ также выделяется и значительно меньшим расходом электроэнергии. Благодаря этим особенностям, термомеханический способ имеет большее распространение, чем механический.

Третий способ – химико-механическое преобразование сырья. Он основан на том, что растворение в щелочи всех древесных компонентов происходит в разное время и в различной степени. Как и предыдущий способ, он также проходит в два этапа:

1. Варка древесного сырья в слабом щелочном растворе;
2. Механически размол сырья.

В результате воздействия щелочи происходит частичное растворение некоторых компонентов древесины, благодаря чему последующий размол существенно облегчается.

Тем не менее, данный метод не стал широко распространенным, так как в его процессе теряется около 20% волокон. Не поспособствовала популярности и довольно сложная подготовка древесины к размолу.

Способы производства

В настоящее время есть два способа производства ДВП, один из которых подразумевает сухое изготовление, другой – мокрое. Несмотря на постепенное моральное устаревание, мокрая технология в России по-прежнему пользуется популярностью, что легко объяснимо ее простотой, однако при этом не учитывается то, что она требует больше затрат энергии и несет больший вред экологии.

Мокрый способ изготовления ДВП предполагает формирование ковра непосредственно в водной среде на металлической ленте, имеющей сетчатую структуру. Далее сформированный ковер направляют под горячий пресс. За счет того что в процессе прессования лишняя вода испаряется, структура ДВП становится более плотной.

Если необходимо изготовить плиту с высокими показателями прочности или, например, водостойкости, то в ковер дополнительно вводятся осадители, а также парафиновые или масляные эмульсии. Плиты, изготовленные мокрым методом, отличаются тем, что имеют одну сторону с рифленой фактурой.

Сухой способ производства ДВП отличается от мокрого тем, что формирование ковра происходит на поверхности. При измельчении волокон в их состав добавляется 4-8% синтетической смолы, которая в дальнейшем обеспечивает ДВП достаточную прочность и плотность. Помимо смолы, в волокна может добавляться парафин, благодаря которому плита становится водостойкой. Стоит отметить, что добавляемые вещества остаются на волокнах, а не вымываются. Перед прессованием волокнистую массу высушивают.

При мокром производстве ДВП синтетическая смола не используется. Основным и немаловажным преимуществом сухого метода является пониженный расход воды. Вторым преимуществом ДВП, изготовленных по этой технологии, является то, что обе стороны таких плит имеют одинаковую фактуру. Однако сам процесс значительно сложнее и включает в себя дополнительные этапы.

Алгоритм изготовления ДВП сухим методом:

1. Пропарка щепы;
2. Подготовка добавок;
3. Смешивание щепы с добавками;
4. Сушка волокон;
5. Формирование ковра;
6. Прессование плиты с дальнейшим ее просушиванием;
7. Механическая обработка.

Стоит отметить, что изготовление ДВП представляет собой довольно энергоемкий процесс. Статистика показывает, что на одну тонну плит тратится около 4,5 тонн пара, более центнера условного топлива, а также 550-650 кВт/ч электроэнергии. Столь высокие затраты энергии обусловлены необходимостью помола древесины, дальнейшей тепловой обработки и последующей сушки. Таким образом, высокая энергоемкость технологии не позволяет значительно масштабировать выпускаемый объем ДВП.

Перспективы

По прогнозам продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (англ. Food and Agriculture Organization, FAO) к 2030 году потребление ДВП на территории России увеличится в 2,5 раза. Производство, в соответствии с этим анализом, увеличится за счет технического переоснащения. Эффективные технологии в сочетании с большим количеством низкосортного древесного сырья позволят значительно повысить объем производства ДВП. Также по прогнозам специалистов FAO к 2030 году в России значительно увеличится доля ДВП средней плотности (МДФ). Таким образом, можно предположить, что бизнес по производству твердых древесноволокнистых плит и плит средней плотности в ближайшем будущем имеет неплохие перспективы.

В настоящее время происходит значительное увеличение темпов строительства загородной недвижимости, где ДВП средней плотности играют немаловажную роль.

Стоит отметить, что сфера применения ДВП средней плотности довольно обширна. Например, из таких плит сегодня изготавливаются:

• Межкомнатные двери;
• Напольные покрытия;
• Офисная мебель;
• Фасадные элементы;
• Многоразовые тары;
• Облицовка потолков и пр.

Открытие завода по производству ДВП требует привлечения инвестиций в размере 40-45 млн. долл. Косвенным преимуществом такого высокого входного порога является крайне низкая конкуренция в данном сегменте. На территории России, Республики Беларусь и Украины находится всего три-четыре десятка более-менее крупных предприятий, занятых в сфере производства ДВП.

Период окупаемости предприятия составит не менее 5-6 лет после начала работы. К слову сказать, только строительство всех производственных зданий займет около 1,5 лет.

Сырьевая база производства. Породы древесины, гниль и другие дефекты. Форма, влажность и плотность древесного сырья. Производство мягких древесноволокнистых плит и физико-химические основы рассматриваемого процесса. Использование воды и энергии.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

хорошую работу на сайт">

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Пояснительная записка содержит 51 страниц, 13 рисунков, 9 таблиц, 10 источников.

ОТХОДЫ ЛЕСОПИЛЕНИЯ, ЩЕПА, ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫЕ ПЛИТЫ, ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТАЯ МАССА, ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫЙ КОВЕР, ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТОЕ ПОЛОТНО, СУХОЙ МЕТОД ПРОИЗВОДСТВА.

Целью данной курсовой работы является рассмотрение технологии производства древесноволокнистых плит (ДВП). Рассмотрены основные методы производства, наиболее подробно рассмотрен и проанализирован сухой способ производства ДВП.

Для этого было рассмотрено основное сырье, технология, физико-химические основы производства, основное оборудование, жизненный цикл продукции. Проведен анализ использования сырья и материалов.

В работе также рассмотрены источники воздействия данного производства на окружающую среду. Сделаны выводы о возможных методах уменьшения негативного воздействия.

Графический материал включает 1 лист иллюстративного материала формата А1, на котором изображена технологическая схема производства ДВП сухим способом.

Введение

1. Сырьевая база производства

1.1 Породы древесины

1.3 Гниль и другие дефекты

1.4 Форма, влажность и плотность древесного сырья

2. Характеристика способов производства

2.1 Мокрый способ производства ДВП

2.1.1 Производство мягких древесноволокнистых плит

2.2 Сухого способ производства ДВП

2.2.1 Производство ДВП периодическим способом с применением многоэтажного гидравлического пресса

2.2.2 Производство непрерывным способом с применением каландрового пресса

3. Физико-химические основы рассматриваемого процесса

4. Технологическая схема производства

4.1 Технологическая схема процесса

4.2 Характеристика основного оборудования

4.3 Анализ использования сырья и материалов

4.4 Использование воды и энергии

4.4.1 Использование воды

4.4.2 Использование электроэнергии

5. Жизненный цикл продукции и основные виды воздействия производства на окружающую среду

5.1 Жизненный цикл продукции

5.2 Основные виды воздействия производства на окружающую среду

Заключение

Список использованных источников

Введение

Древесноволокнистые плиты (ДВП) в настоящее время производятся в довольно больших объемах во многих странах мира (США, Япония, Швеция, Россия и другие), в том числе и в Республике Беларусь. В СНГ функционирует более 60 крупных предприятий. Эти плиты не только полноценно заменяют натуральную древесину в листовом виде, но и обладают целым рядом полезных свойств (теплопроводность, звукопоглощение, звукоизоляция, огнестойкость, биостойкость), не присущих древесине, поэтому имеют широкую область применения, которая непрерывно расширяется, в особенности в производстве мебели, где ДВП в виде МДФ хорошо известны как конструкционный и отделочный материал. Основное количество ДВП производится на предприятиях, расположенных в Бобруйске, Витебске, Борисове, Пинске, Мостах, Ивацевичах. В ОАО «Мозырьдрев» запланирован ввод в действие цеха по производству особого вида ДВП по сухому способу - изоляционных с широким диапазоном толщины и свойств. Их отличительной особенностью являются экологическая чистота и целевое направление использования - в строительстве зданий и сооружений. Около 26 % ДВП используется на внутреннем рынке, остальное поступает на экспорт (в Россию, Польшу, Литву и др.). На долю Республики Беларусь приходится 0,43 % общемирового производства ДВП. ДВП производят из неделовой древесины и древесных отходов, а именно сырьём является технологическая щепа, а также отходы лесопильных и деревообрабатывающих предприятий. ДВП успешно используют в домостроении, при изготовлении мебели и тары, в машиностроении в качестве экологически чистого конструкционного и отделочного материала. Это обуславливает необходимость увеличения объёмов выпуска плит, расширения ассортимента и повышения качества . В связи с этим считаю данную тему актуальной для изучения.

1. Сырьевая база для производства древесноволокнистых плит

Выбор сырья определяется экономической целесообразностью с учетом величины его запасов, условий заготовки, доставки и хранения. Для производства древесноволокнистых плит в качестве первичного сырья применяют стволовую древесину хвойных и лиственных пород, древесину рубок ухода за лесом, стебли однолетних растений.

В качестве вторичного древесного сырья используют отходы лесопильной и деревообрабатывающей промышленности (горбыли, рейки, вырезки и торцы), в том числе отходы фанерной промышленности (карандаши, шпон-рванин), лесосечные отходы (сучья, ветки), опилки.

Из недревесных отходов сырьем для производства древесноволокнистых плит служат: отходы производства древесноволокнистых плит - плитные обрезки; старая бумага - макулатура (для производства мягких плит); отходы бумагоделательной промышленности - коста, пучки неразделившихся волокон.

Отходы лесопиления и деревообработки и сырье древесное для технологической переработки - основные виды сырья для получения технологической щепы в производстве древесноволокнистых плит.

Технологическая щепа поступает на предприятия ДВП из смежных цехов и как готовая продукция с других предприятий. Использование отходов от обработки и сушеной древесины нежелательно.

В качестве сырья для производства ДВП могут применяться почти все породы древесины, произрастающие в европейской части. Практическое значение в производстве ДВП мокрого и сухого способов имеют хвойные породы - ель, сосна, пихта и лиственные - береза, осина.

Качественные требованиям к лесоматериалам определяются ОСТ 13-76 «Сырье древесное для технологической переработки. Размеры и технические требования» и ГОСТ 23827 « Сырье древесное тонкомерное. Технические условия», к щепе - ГОСТ 15815 « Щепа технологическая» и ТУ 15-396 «Щепа технологическая и сучьев».

1.1 Породы древесины

Для производства древесноволокнистых плит мокрым способом хвойные породы в общем объеме потребления занимают преобладающее место, сухим способом - лиственные породы. Это объясняется тем, что каждая породная группа, а в каждой группе каждая порода имеет свои индивидуальные особенности как по физическим свойствам, так и по химическому составу: плотности древесины, ее прочности, длине и толщине волокна, содержанию основных компонентов древесины (целлюлоза, гексозаны, пентозаны, лигнин, пектиновые вещества), которые предпочтительны для мокрого или сухого способов (таблица 1.1) .

Таблица 1.1 - Химический состав экстактивных веществ

Порода древесины	Белковые вещества	Вещества, растворимые в горячей воде	Жиры, воски и смолы
Лиственница

Повышенное содержание легкогидролизуемых веществ у древесины лиственных пород ухудшает качество оборотных вод, снижает выход древесноволокнистой массы при мокром способе.

Для механических свойств древесноволокнистой массы имеют значение величина клеток древесины и другие их особенности. У клеточных элементов лиственной древесины значительно меньше (примерно в три раза) длина волокон по сравнению с трахеидами хвойных пород (таблица 1.2).

Таблица 1.2 - Размеры волокон отечественных пород, мм

В связи с дефицитом хвойного сырья значительно увеличилось использование древесины лиственных пород для производства плит мокрым способом. Средний расход древесины лиственных пород на производство древесноволокнистых плит мокрым способом в европейской части составил примерно 59-73%.

Увеличение доли лиственной древесины стало возможным благодаря применению на ряде предприятий упрочняющих добавок (альбумина, фенолформальдегидной смолы), а также совершенствованию технологических процессов производства плит и его оборудования.

Физико-механические свойства перерабатываемой древесины зависят от предела прочности той или иной породы древесины, что сказывается на процессе образования элементов щепы и на расходе энергии. Наибольшая энергия затрачивается на рубку тополя, сосны, пихты, лиственницы.

1.2 Кора

Для производства древесноволокнистых плит используют щепу, полученную из неокоренного сырья. Кора (корка и луб) физическими свойствами и химическим составом значительно отличается от стволовой древесины. Кора содержит большое количество экстрактивных веществ и лигнина. Количество пентозанов и целлюлозы значительно меньше, чем в стволовой древесине. Среднее объемное содержание коры на стволовой древесине следующее, процент: ель - 9,5; сосна - 12; береза - 13; осина - 14; пихта - 11; лиственница - 18. древесина плита сырье

Выход древесноволокнистой массы из коры примерно на 26% ниже, чем из стволовой, из коры ели - на 12-13 %. Наличие коры березы вызывает затруднения при отделке твердых древесноволокнистых плит лакокрасочными материалами. Кора в тонкомерных сортиментах представлена в основном лубом. Корковый слой у такой древесины отсутствует или имеется в зачаточном состоянии, толщина коры 1-4 мм.

1.3 Гниль и другие дефекты

В зависимости от глубины изменений различают гниль Й, ЙЙ и ЙЙЙ стадий. В гнилой древесине увеличивается число обрывков волокон и средняя длина волокна меньше, чем у здоровой древесины примерно в 1,4-1,8 раза. В древесине, поврежденной дереворазрушающими грибами, по сравнению со здоровой, наблюдается сильное увеличение содержания минеральных веществ, веществ, растворимых в горячей воде, и снижение количества пентозанов. Поперечные разрезы волокон у древесины, пораженной гнилью, меньше, чем у здоровой.

Изменение структуры клеточной стенки отражается на прочности отдельных волокон. Потери древесины, обусловленные гниением, вызывают снижение ее плотности.

Особенности химического состава гнили способствуют снижению выхода древесноволокнистой массы, ухудшению прочностных свойств плит и качества оборотных вод, что сказывается на производстве ДВП. При изготовлении ДВП допускается изготовление щепы, полученной из необлагороженного сырья.

В сырье древесном для технологической переработки ядровая гниль не допускается более: для Й и ЙЙ сортов - 1/4 и для ЙЙЙ сорта - 2/3 толщины соответствующего торца выходом на второй торец не более: для Й сорта - 1/3, ЙЙ сорта - 1/2 и ЙЙЙ сорта - 2/3 его толщины. Содержание гнили в сырье древесном тонкомерном не допускается. Содержание гнили в технологической щепе по ГОСТ 15815 разрешается до 5% от массы щепы. Щепа с содержанием гнили более 5% используется при соответствующей корректировке технологического режима.

Обугленные поверхности древесины для производства щепы не допускаются. Наличие обугленных частиц и металлическихвключений в щепе отрицательно влияет на качественные показатели плит и состояние оборудования, особенно на размольной гарнитуре дефибраторов и рафинаторов. Содержание минеральных включений разрешается не более 1%. При пропуске через гидромоечную установку содержание их снижается на 90-95%.

1.4 Форма, влажность и плотность древесного сырья

Размеры древесного сырья зависят от приемных устройств рубильных машин, наличия специального оборудования для разделки сырья. Размеры древесного сырья для технологической переработки установлены по длине 1-6 м с градацией 1 м независимо от сортности сырья, по толщине для Й сорта - 4 см и выше, для ЙЙ и ЙЙЙ сортов - 2см и выше. При поставке сырья в расколотом виде наибольшая толщина не должна превышать 40 см. Высота оставляемых сучьев не более 5 см.

Отходы лесопиления и деревообработки используют длиной до 4,5-6,5 м. Тонкомерное сырье, получаемое при рубке ухода за лесом и на лесосеках главного пользования при осветлении, прочистке, прореживании, применяется неокоренным, с обрубленными сучьями, с толщиной в верхнем отрубе 2-6 см при длине 1-3 м.

Оптимальная относительна влажность щепы 30-50%. Влажность древесины, поступающей на предприятия, из-за периодичности поставки, различия сроков хранения и ряда других факторов значительно колеблется. Для выравнивания влажности рекомендуется перемешивать щепу в процессе приготовления, загрузки, выгрузки, выдерживать в складах (бункерах), пропускать через гидромойку.

Плотность древесного вещества почти не зависит от породы древесины и составляет в среднем 1540 кг/м?. Плотность древесины как физического тела зависит от объема пор и влажности древесины. В производстве ДВП важнейшую роль играет условная плотность древесины - отношение массы образца в абсолютно сухом состоянии к объему при влажности, равной пределу гигроскопичности или больше его.

2. Характеристика способов производства

Наиболее распространенные способы изготовления древесноволокнистых плит - мокрый и сухой. Промежуточные между ними - мокросухой и полусухой способы, которые получили меньшее распространение.

Мокрый способ основан на формировании ковра из древесноволокнистой массы в водной среде и горячем прессовании нарезанных из ковра отдельных полотен, находящихся во влажном состоянии (при относительной влажности около 70%). При сухом способе ковер формируется из высушенной древесноволокнистой массы в воздушной среде. Плиты получают горячим прессованием полотен, имеющих влажность 5-8%. Полусухой способ основан на формировании ковра из высушенной древесноволокнистой массы в воздушной среде и горячем прессовании полотен, имеющих влажность около 20%, а мокросухой - на формировании ковра из древесноволокнистой массы в водной среде, сушке полотен и горячем прессовании сухих полотен, имеющих влажность, близкую к нулю.

В нашей стране плиты выпускают по мокрому и сухому способам производства. В процессе изготовления плит любым из названных способов древесину измельчают в щепу; затем ее превращают в волокна, из которых формируют ковер, разрезанный далее на полотна. Сухие полотна прессуют в твердые плиты. Влажные полотна или прессуют, получая твердые и полутвердые плиты, или сушат, получая мягкие (изоляционные) плиты. Указанными выше способами можно изготовить волокнистые плиты из любых органических материалов, поддающихся расщеплению на волокна.

2.1 Мокрый способ производства ДВП

Данный способ включает следующие основные стадии :

– получение древесноволокнистой массы;

– проклейка древесноволокнистой массы;

– отлив древесноволокнистого ковра;

– горячее прессование плит;

– пропитка маслом, термическая обработка и увлажнение древесноволокнистых плит;

– форматная резка плит;

– контроль качества.

2.1.1 Производство мягких древесноволокнистых плит

Технологическая схема производства мягких (изоляционных) древесноволокнистых плит на участках приема и подготовки древесного сырья и химических добавок не отличается от схемы производства твердых плит. Но волокнистая масса используется с более высокой на 15-18 ДС степенью помола, т.е. составляет 36-40 ДС. Это достигается применением третьей ступени размола на дисковой мельнице, которую устанавливают на потоке массы, поступающей из рафинаторного бассейна.

В качестве упрочняющей добавки используют малотоксичную фенолоформальдегидную смолу при повышенном на 1-2% расходе по сравнению с расходом для твердых плит. В качестве гидрофобизатора применяют эмульсии с парафин содержащими веществами, а для проклейки плит применяют канифольно-парафиновую эмульсию или эмульсию с сульфатным мылом.

Формирование древесноволокнистого ковра производят на плоскосеточной отливной машине с увеличенной до 2440 мм и более шириной сетки при пониженной до 4 м/мин скорости.

Плиты впускают толщиной от 8 до 25 мм. После отливной машины полотна влажностью порядка 65% автоматически питателем подаются в роликовую сушилку. Промышленное применение нашли 8-,12-и 20-ярусные сушилки с многократной циркуляцией сушильного агента воздуха, подогреваемого в калориферах с применением в качестве теплоносителя насыщенного водяного пара давлением 1,0-1,2 МПа.

Мягкие плиты дополнительной термообработке и кондиционированию не подвергаются.

2.2 Сухого способ производства ДВП

В настоящее время известно несколько технологических схем производства ДВП сухим способом с применением различного оборудования.

Независимо от принятого оборудования технологический процесс производства древесноволокнистых плит сухим способом составляют следующие операции: приемка, хранение сырья и химикатов; приготовление щепы; пропарка, размол щепы на волокна; подготовка связующего и гидрофобизирующих добавок; смешение волокна со связующими и другими добавками; сушка волокна; формирование ковра; предварительное уплотнение (подпрессовка); прессование; кондиционирование плит; механическая обработка плит.

При производстве древесноволокнистых плит сухим способом применяют древесину различных пород, причем в отличие от производства мокрым способом здесь отдается предпочтение древесине лиственных пород, что обусловлено спецификой воздушного ковра. Короткие и ровные волокна лиственных пород, при прочих равных условиях, обеспечивают более равномерную плотность ковра, чем длинные волокна хвойных пород.

Древесина различных пород вследствие особенностей ее структуры требует специфической обработки, поэтому плиты с наименьшим содержанием связующего получают при использовании одной породы. Однако возможно и смешивание различных пород древесины, но при этом следует учитывать особенности ее строения. Плиты с хорошими показателями получают при смешивании пород с одинаковыми или близкими плотностями. При смешивании пород с различной плотностью плиты различаются массой и скоростью волокон в воздушном потоке, поэтому равномерная сушка не может быть обеспечена. Следует также учитывать, что породы древесины разной плотности требуют разных сроков сушки.

2.2.1 Производство ДВП периодическим способом с применением мног о этажного гидравлического пресса

Принципиальная особенность сухого способа производства состоит в формировании древесноволокнистого ковра из сухих волокон и прессование в горячем гидравлическом прессе полотна без транспортной сетки, что значительно сокращает цикл последнего указанного процесса.

Периодический способ производства ДВП включает следующие стадии :

– приготовление древесноволокнистой массы. На заводах по производству ДВП сухого способа принята одноступенчатая схема размола щепы с использованием пропарочно - размольной установки, работающей по методу «Бауэра». Установка «Бауэр» состоит из пропарочной камеры рафинера с двумя размольными дисками, вращающимися в разные стороны. Диаметр размольных дисков - 915 мм, частота вращения - 1500 мин -1 . При оценке качества древесноволокнистой массы большое значение придается фракционному составу волокон и их степени помола. Удовлетворительной считают такую древесноволокнистую массу, в которой крупная фракция, оставшаяся на сите № 10 (10 отверстий или ячеек на 1 дюйм сетки), составляет 10%, средняя фракция на сите № 80 - 70% и мелкая на сите № 200 - 20%. Для определения степени помола волокон применяют прибор ВНИИдрев, принцип действия которого основан на определений сопротивления волокон потоку проходящего через него воздуха. Навеску высыпают в рабочую трубку, внутри которой расположена сетка. В трубе вакуум- насосом создается разряжение. Волокна в потоке воздуха скоростью до 1 м/с осаждаются на сетке, покрывая ее тонким слоем. Разряжение под слоем волокон характеризует степень помола выраженную в единицах ВНИИдрев. Древесноволокнистая масса для наружных слоев плит должна иметь степень помола 350 единиц, для внутренних - не менее 250 единиц, что ориентировочно составляет 13,7 и 12 ДС.

– введение связующей и гидрофобизирующей добавки. В качестве связующего, вводимого в древесноволокнистую массу, применяют фенолоформальдегидную смолу (например, марки СФЖ-3014), расход которой зависит от толщины плиты: при толщине плиты 6-8 мм - 4-5% от массы сухого волокна, при 10-12 мм - 6-8%. Рабочий раствор фенолоформальдегидной смолы готовят 25%-ной концентрации; его вязкость по вискозиметру ВЗ-4 должна быть 11-25 с. Раствор смолы вводят в массу сразу после мельницы размола. Для придания плите гидрофобных свойств в ее композицию добавляют восковые продукты (парафин). Парафин вводят в расплавленном виде при температуре

80 - 90 ?С путем впрыскивания его в щепу перед шаровым затвором пропарочного котла. Расход парафина составляет 1% от массы сухого древесного волокна.

– сушка древесных волокон . После размола абсолютная влажность волокнистой массы достигает 120%. Снижают влажность волокна до 6-8% в две ступени в сушилках. В качестве сушильного агента используются горячий воздух и смесь топочных газов с воздухом. Волокна сушатся во взвешенном состоянии. На первой ступени сушки волокна после размола транспортируются по трубопроводу воздухом, подогретым в воздухонагревателе до температуры 160-170 ?С. Увлажненный воздух и пар отделяются от волокон в циклоне и через выпускную трубу удаляются в атмосферу. Продолжительность сушки на первой ступени 4-5 с. Через ротационный разгрузочный клапан и рыхлитель волокна температурой около 70 ?С и абсолютной влажностью 65-67 % поступают на вторую ступень сушки в барабанную сушилку системы «Бютнер», в которой сушильным агентом служит смесь топочных газов с воздухом. Температура сушильного агента перед сушилкой - 190 ?С, а при поступлении в барабан - 150 ?С. В барабане сушилки сушильный агент движется винтообразно по внутренней цилиндрической его поверхности; при этом волокна интенсивно перемешиваются. Время сушки зависит от шага винтообразного потока, который регулируется направляющими лопатками, расположенными в нижнем канале, и может составлять 8-15 с. После сушки волокна направляются по воздуховоду в циклон, где отделяются от сушильного агента. Температура удаляемого сушильного агента, которая не должна превышать 70 ?С, контролируется системой автоматического регулирования. Сухие волокна проходят пневмосистему охлаждения, после чего направляются на формирование ковра. Процесс сушки волокон требует строгого контроля из-за высокой пожаро- и взрывоопасности.

– формирование древесноволокнистого ковра . Формирование древесноволокнистого ковра осуществляется на движущейся сетке в воздушной среде. Участок формирования, предназначенный для изготовления пятислойного ковра, состоит из вакуум-формирующей машины с пятью головками, системы пневмотранспорта, ленточно-валкового предварительного пресса, узла раскроя ковра и плитного форпресса. Сетка вакуум-формирующей машины движется со скоростью 9-50 м/мин, которая зависит от высоты формируемого ковра. Максимальная общая высота формируемого ковра 560 мм. Ковер формируется последовательно в результате перемещения сетки от одной формующей головки к другой. Плотность получаемого древесноволокнистого ковра, зависящая от плотности древесины, степени помола волокна, вакуума под сеткой и других факторов, составляет 15-25 кг/м 3 .

– подпрессовка древесноволокнистого ковра. После вакуум-формирующей машины древесноволокнистый ковер поступает в ленточно-валковый пресс, где предварительно подпрессовывается. Пресс состоит из двух пар валков и регистровых валиков, на которые натянуты ленты, шириной 2250 мм. Скорость движения лент регулируется в пределах 9-50 м/мин. Нижняя лента проходит под сеткой вакуум-формирующей машины и движется со скоростью, равной скорости сетки. Верхняя часть пресса состоит из двух секций, соединенных между собой шарнирно. В первой секции регистровые валики расположены наклонно под углом приблизительно 6 градусов по отношению к нижним, что позволяет постепенно уплотнять уходящий в пресс ковер. Просвет между регистровыми валиками во входной части пресса, таким образом, может достигнуть 600 мм. Регистровые валики второй секции расположены горизонтально, параллельно нижним валикам. Расстояние между валиками регулируют в пределах 200 мм. Древесноволокнистый ковер во время подпрессовки значительно уплотняется, становясь транспортабельным. При этом высота ковра уменьшается примерно в 2,5 раза. Оценкой качества ковра служит равномерность распределения плотности ковра и состояние его кромок на следующей стадии технологического процесса - форматной обрезке. Толщина древесноволокнистых полотен после первичной подпрессовки устанавливается в зависимости от толщины изготовляемых плит, мм: для плит толщиной 6 мм - 100, толщиной 8 мм - 140. Древесноволокнистые полотна толщиной свыше 120 мм не могут быть направлены в горячий гидралический пресс из-за недостаточного просвета между плитами пресса, поэтому они подвергаются дополнительной предварительной подпрессовке в одноэтажном плитном форпрессе периодического действия. Форпресс состоит из нижней (неподвижной) и верхней (подвижной) плит, максимальное расстояние между которыми 460 мм. Выгруженное древесноволокнистое полотно из форпресса поступает на участок, где проверяют его качество.

– горячее прессование плит . Горячее прессование ведут в 22-этажном гидравлическом прессе, оснащенном механизмом одновременного смыкания плит. ДВП прессуются непосредственно между поверхностями горячих плит пресса без глянцевых, транспортных листов и сеток, которые используются при мокром способе производства. Спрессованные ДВП вдвигаются в приводные ролики, которые направляют их в разгрузочную этажерку, откуда они по одной поступают на конвейер, подающий их на участок обрезки кромок. Разгруженный пресс продувается сжатым воздухом от осевшего волокна.

– кондиционирование плит. После продольной обрезки кромок плиты подаются с помощью 88-полочной вагонетки в камеру кондиционирования. Камера разделена на четыре зоны: в зоне 1 происходит выравнивание температуры плит, в ней поддерживаются температура воздуха 60-65?С и относительная влажность воздуха 50%; в зонах 2 и 3 плиты увлажняются при температуре 65-75?С и относительной влажности воздуха 75-80%; в зоне 4 плиты охлаждаются при температуре 20-30?С и относительной влажности воздуха 65-70%. Время тепловлажной обработки составляет 11,3 часа выгруженные из камеры кондиционирования вагонетки с плитами направляются к разгрузочному типпелю. Уложенные пачки плит подвергаются выдержке в течение не менее суток, во время которой снимаются внутренние напряжения в плитах. Завершающий этап технологического процесса - форматная резка плит и, если необходимо, их механическая обработка.

2.2.2 Производство непрерывным способом с применением каландров о го пресса

В производстве ДВП сухим способом перспективным является применение метода непрерывного прессования, т. е. превращение древесноволокнистого ковра в плиту во время его движения с последующей резкой плитной ленты на требуемые форматы. В качестве прессового агрегата могут быть использованы каландр (обогреваемый барабан) или гусеничный плитный пресс. Сухой способ производства плит методом непрерывного каландрового прессования реализуется с применением оборудования фирмы «Бизон» (ФРГ). Этим способом выпускают плиты двусторонней гладкости толщиной 2,5; 3,2; 4,0; 6,5 мм, максимальной шириной 2400мм, длиной 2000; 2440; 2500; 2800; 3600 мм. Технологический процесс изготовления ДВП методом непрерывного каландрового прессования включает в себя следующие операции: приемку сырья и материалов; нормилизацию технологической щепы; приготовление и введение гидрофобизирующего вещества (парафина), связующего вещества (карбидо- и фенолоформальдегидной смолы), пластифицирующей добавки (карбамида или гексаметилентетрамина), отвердителя (хлористого или сульфата аммония); размолщепы на волокна; сушка древесноволокнистой массы; формирование древесноволокнистого ковра; прессование древесноволокнистой плитной ленты; раскрой плитной ленты на форматы; упаковку и укладку плит.

3 . Физико-химические основы производства древесноволокнистых плит

Размол щепы - это одна из ответственных операций технологии производства древесноволокнистых плит. От качества и степени размола зависят процессы отлива и обезвоживания ковра, прессования и термовлагообработки плит, и соответственно, качественные показатели готовых плит. Полученная в процессе размола древесноволокнистая масса, насыщенная водой и дополнительно разбавленная ею в циклоне, представляет собой водную суспензию древесных волокон. Суспензия при значительном разбавлении ее водой приобретает вязкость, соответствующую воде, а при повышении содержания волокон вязкость смеси увеличивается, причем при определенной степени концентрации смесь теряет свойства текучести и перестает быть жидкостью. Концентрацию массы (в процентах) определяют по формуле

где m 1 - масса абсолютно сухого волокна в пробе, г; m 2 - масса всей пробы, г.

Концентрация массы в трубопроводе после первичного размола составляет? 33%, в циклоне при отделении пара концентрация повышается, однако подаваемой водой массу разбавляют и обычно направляют в промежуточный бассейн. Перед вторичным размолом концентрация должна быть не ниже 4%, на отливе - 0,9-1,8%.

Древесноволокнистая масса грубого помола разработкой характеризуется малой разработкой волокон и содержит много пучков волокон. Масса тонкого помола преимущественно состоит из фибриллированных волокон, которые приобрели большую гибкость и способность плотного формования на сетке. Наилучшей оценкой качества волокон является непосредственное изучение их структуры через микроскоп и измерение при помощи специальных приборов длины, диаметра и удельной поверхности волокна.

Для оценки качества волокнистой массы наибольшее распространение получил прибор дефибратор-секунда. Он построен с учетом того, что градус (степень) помола массы выражается в ее способности к обезвоживанию в единицу времени. Обозначается градус помола массы символом ДС. Средние показатели требуемой степени размола при производстве твердых плит составляют при первой ступени размола 15-18, второй - 20-26 ДС.

Кроме характеристики волокнистой массы по степени размола, часто пользуются данными фракционного состава волокна. Фракционирование - это разделение волокон по их размерам. Большинство приборов для фракционирования основано на пропуске определенного количества разбавленной массы через сита с отверстиями, соответствующими группам качественной оценки. Существует несколько методов фракционирования.

На рисунке 3.1 показана зависимость средней длины и толщины волокон в составе древесноволокнистой массы от ее фракционного состава и градуса (степени) помола, выраженной в ДС.

Рисунок 3.1 - График зависимости средней длины и толщины волокон от фракционного состава и градуса помола массы

Установки пропарки и размола щепы рассчитаны на давление насыщенного пара до 1,2 МПа. Пропарка щепы в подогревателе продолжается до 4 мин. Высокое давление насыщенного пара рекомендовалось фирмой «Дефибратор» для создания благоприятных условий размола и снижения расхода электроэнергии на приготовление волокна. Однако в связи с работой по сокращению количества потребляемой воды и решением проблемы очистки сточных вод этой же фирмой выдвинуто предложение о снижении температуры гидротермообработки.

Это объясняется тем, что древесина содержит водорастворимые вещества, а при повышенной температуре в результате гидролитического разложения растворимая часть их значительно увеличивается, снижая выход древесноволокнистой массы и ухудшая характеристику сточных вод. Влияние давления насыщенного пара при размоле на расход электроэнергии и на потери древесной массы отображено графически на рисунке 3.2

Рисунок 3.2 - График зависимости расхода электроэнергии и потерь древесной массы от давления пара при размоле

График показывает возможность экономии расхода сырья при повышенной потребности в электроэнергии с оптимальным давлением пара порядка 0,6 МПа. Однако выбор этого давления должен определяться технико-экономическим расчетом, учитывающим как полученную экономию по снижению затрат на сырье и организацию очистки сточных вод, так и дополнительные затраты на повышенный расход электроэнергии и другие технологические нужды. При изготовлении древесноволокнистой массы с применением низкого давления пара масса получается более гидрофильной, что отрицательно сказывается на свойствах плит, особенно по показателям водопоглощения и набухания. Избежать этого можно повышением температуры прессования, удлинением времени закалки или добавкой гидрофильных веществ.

Древесноволокнистая масса поступает на отлив с концентрацией в пределах 0,9-1,8% и должна быть более низкой при тонком помоле волокна. Вследствие развитой внешне поверхности волокон, полученной при размоле, создаются условия большей степени их сцепления и переплетения. Эта связь усиливается в процессе вакуумного отсоса и механического отжима воды из полотна. Относительную влажность полотна доводят до 68-72%. В таком состоянии полотно становится транспортабельным, а кроме того, максимальное удаление воды снижает расход пара и сокращает время на продолжительную сушку плит. Особенно это важно при производстве мягких плит, так как сушат их не в прессах, а сушильных камерах.

Скорость истечения древесноволокнистой массы должна быть несколько меньше скорости сетки. Наиболее оптимальной считают скорость на 5-10% меньше, чем скорость сетки. При более низкой скорости большее число волокон занимает продольную ориентацию, при увеличении скорости возрастает поперечная ориентация волокон.

Выливание массы на сеточный стол - первая стадия обезвоживания под воздействием силы тяжести. В этот момент начинает формоваться ковер. Правильно подобранная концентрация массы в зависимости от длины волокон и характера размола создает условия структурного соединения их между собой. Если концентрация слишком низкая, волокна осаждаются по отдельности, не создавая достаточной связи, больше подвергаясь направленной ориентации. Интенсивное обезвоживание происходит по всей ширине регистровой части, имеющей подъем 2,5-3,0 градуса.

Скорость обезвоживания древесноволокнистого ковра на регистровой части сеточного стола снижается по мере повышения сухости ковра. На последних валиках волокнистый слой уплотнен настолько, что возникшие капиллярные силы удерживаю воду и дальнейшее обезвоживание становится возможны только отсасыванием. Исследования показывают, что скорость обезвоживания волокнистого ковра прямо пропорциональна толщине слоя массы на сетке, вязкости воды и удельному сопротивлению фильтрации массы. Действующий напор массы в регистровой части имеет небольшую величину, состоящую из напора массы над сеткой и усиливает засасывания. Величина напора значительно возрастает при создании вакуума под сеткой. На скорость обезвоживания сильно влияет вязкость воды, которая зависти от температуры (оптимальна температура отливаемой массы составляет 40-50 ?С (таблица 3.1).

Таблица 3.1 - Зависимость воды от температуры

Удельное сопротивление фильтрации массы характеризуется удельной поверхностью волокон, которая, в свою очередь, определятся качеством размола массы. Сопротивление фильтрации возрастает с увеличением поверхности волокон. Зависимость между скоростью обезвоживания и степенью помола массы подтверждается многочисленными опытами. На рисунке 3.3 приведен график зависимости при отливе образцов плит с различной концентрацией отлива.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок - 3.3 Зависимость времени обезвоживания слоя массы от степени ее размола при концентрации отлива: 1 - 0,75; 2 - 1,5; 3 - 2,0; 4 - 2,5

При интенсивном обезвоживании под действием большого фильтрационного напора происходит относительный сдвиг волокон. Нарушение структуры наблюдается также при чрезмерном давлении валковыми прессами на влажный ковер. Исследованиями установлена необходимость равномерного прироста нагрузки на ковер от 0,012 до 0,5 МПа и более. Для современных отливных машин величину вакуума в отсасывающих устройствах рекомендуют от 0,012-0,015 до 0,030-0,035 МПа с постепенным его наращиванием, а линейное давление валов прессовой части машины должно составлять то 300 до 1200-1500 Н/см. Но даже в этом случае не обеспечивается плавность нагружения, оно носит ступенчатый характер, поэтому изменение нагрузки в процессе обезвоживания предрасполагает к разрушению структуры ковра.

Прессование - основная операция технологического процесса, опреде-ляющая качество выпускаемых плит и производительность оборудования. Во время прессования влажное древесноволокнистое полотно подвергается большому давлению при высокой температуре и превращается в древесноволокнистую плиту. Это превращение происходит вследствие физических, химических и морфологических изменений насыщенного влагой древесного волокна.

Влажность древесноволокнистых полотен определяется степенью обезвоживания в отливной машине. Относительная влажность полотен перед запрессовкой составляет 68-72%. При низкой влажности (меньше 65%) наблюдается ухудшение качества плит и иногда даже расслоение. Это явление находит различные объяснения. Отсутствие достаточной влаги на первой фазе прессование отрицательно сказывается на гидропластических свойствах волокон. Вода и образуемый пар воздействуют на волокна. Между набухающими волокнами происходит более тесный контакт. По мере удаления воды усиливается связь между волокнами, и эта связь тем большая, чем продолжительней процесс отвода воды. Однако длительность данного процесса должна быть оптимальной, поскольку слишком глубокий гидролиз древесины может вызвать усиленное выделение углеводов и сахаристых веществ, образующих пятна на плитах. На рисунках 3.4 и 3.5 приведены диаграммы зависимости удельного давления прессования и влажности прессуем полотен при различных параметрах .

Рисунок 3.4 - Диаграмма обезвоживания плиты в зависимости от толщины отливки из дефибраторной массы (градус помола 9,2 градус ШР) при массе 1 м 2 , кг: 1 - 7,4; 2 - 5,6; 3 - 3,7

Рисунок 3.5 - Диаграмма обезвоживания плиты в зависимости от степени размола (масса отливки 5-6 кг), градус ШР: 1 - 6; 2 - 9,2; 3 - 16

Толщина древесноволокнистых полотен и степень размола массы обратно пропорциональны скорости обезвоживания. Чем толще полотно и чем выше степень размола массы, тем труднее осуществить обезвоживание.

После первой фазы прессования (отжим) переходят ко второй - сушке плит, так как дальнейшее удаление воды возможно только ее испарением. Для ведения процесса сушки снижают удельное давление прессования, чтобы создать благоприятные условия удаления пара из полотен.

Время сброса давления составляет около 15 с. Его поддерживают на уровне 0,8 МПа, что несколько ниже давления выходящего пара. Для обеспечения равномерного выделения пара из влажного волокнистого полотна давления в период сушки сохраняют постоянным

Сушка можно проводить и при большом давлении. При этом улучшается физико-механические свойства плит, однако сушка проходит медленно и возникает опасность образования пятен и пригаров. При более низком давлении увеличивается его разность с давлением выходящего пара, и это приводит к повреждению внутренней структуры плит, а затем к их расслоению.

Снижение давления перед фазой сушки для получения плиты с нужной плотностью не оказывает влияния на последнюю. Плотность плиты определяется на первой фазе прессования. Кроме того, для получения твердой плиты с плотностью 0,9 г/см 3 достаточно удельного давления 0,4МПа (рисунок 3.6) .

Рисунок 3.6 - Диаграмма зависимости плотности отдельного давления прессования

Большое влияние на ход ведения процесса прессования оказывает также температура плит пресса. При мокром способе производства древесноволокнистых плит температура прессования составляет 200-215 ?С. Однако она может быть повышена при определенных условиях до 230 ?С, что предусмотрено в прессовых установках последних моделей. Повышение температуры прессования вызвано стремлением ускорить процесс выпаривания воды из древесноволокнистого полотна. Однако при температуре выше 230 ? С усиливается процесс распада органических соединений, сопровождающийся ухудшением качества волокон, в результате чего плиты получаются хрупкими и слабыми.

Фирма «Дефибратор», исследуя диапазон температур 187-210 ?С, установила, что повышение температуры прессования проводит к улучшению качества физико-механических свойств плит. рост прочности на стратегический изгиб плит наблюдается при увеличении температуры с 200 до 210 ? С. Прирост прочности при этом перепаде температур составил примерно 12-14%.

На продолжительность сушки влияет и степень размола массы, и толщина прессуемых полотен. Чем выше степень размола массы и больше толщина плиты. Тем период сушки продолжительней. Время ее в зависимости от конкретных условий составляет 3,5-7 мин.

Во время второй фазы прессования вода удаляется до тех пор, пока относительная влажность древесноволокнистой плиты не составит 7%. Эта влажность необходима для проведения реакций конденсации в заключительной фазе прессования.

4 . Технологическая схема производства

4.1 Технологическая схема процесса

В настоящее время существует несколько способов технологических схем производства древесноволокнистых плит сухим способом с применением различного оборудования. Технологическая схема производства плит сухим способом представлена в приложении 1(А1). Независимо от принятого оборудования технологический процесс производства древесноволокнистых плит сухим способом составляют следующие операции: приемка, хранение сырья и химикатов; приготовление щепы; пропарка, размол щепы на волокна; подготовка связующего и гидрофобизирующих добавок, смешивание волокна со связующим и другими добавками; сушка волокна; формирование ковра; предварительное уплотнение (подпрессовка); прессование; кондиционирование плит; механическая обработка плит.

По принятой в проекте технологической схеме (рисунок 4.1.1) на одном из заводов долготье кранами выгружают из барж и подают в бассейн. В зимний период долготье из штабелей подают в бассейн автопогрузчиками. В зимний период воду в бассейне нагревают для оттаивания бревен. Из бассейна бревна конвейерами направляются к рубительной машине 1 . Сырье, идущее для наружных слоев плит, окаривают. Бревна диаметром свыше 450 мм перед рубительной машиной проходят через колун. После рубительной машины щепа подается в циклон 2 , а затем на щепосортировачную установку 3 , где крупные отходы направляются на доизмельчение в дезинтегратор 4 и затем снова на сортировку, мелочь собирается в бункер и в дальнейшем сжигается в котельной.

Щепа, пройдя сортировку, пневмотранспортом подается в бункер хранения щепы 5 , которые обеспечивают ее запас на 8-часовую работу размольного отделения. Вибрационные питатели, установленные под бункерами запаса, подают щепу на скребковые конвейера, с которых она поступает на распределительные конвейера для подачи к расходным бункерам щепы 6 . При заполнении расходных бункеров излишки щепы конвейером возвращаются в соответствующий бункер запаса. Из расходного бункера щепа через шлюзовой затвор поступает в пропарочный котел 7 . Пропаривают и размалываю щепу в пропарочно-размольной системе «Бауэр».

В цехе установлены четыре системы, работающие независимо друг от друга. Пропарочные котлы непрерывного действия, горизонтальные. В них распределительным соплом впрыскиваются гидрофобные добавки. Пропарочная щепа под давлением поступает в винтовой питатель, передающий ее в размольную установку (рафинер) 9. В данном производстве используется рафинер «Бауэр-418». В момент прохождения щепы через рафинер включается дозирующая система, и через расходные баки 8 водный раствор смолы и парафина заданной концентрации поступает через распыливающее сопло на выходящее из рафинера волокно.

После рафинеров волокно с введенным связующим направляют на сушилки первой ступени 10 . Температура волокна на выходе из сушилки первой ступени50?С, абсолютная влажность около 67%, температура агента при выходе из циклона 110 ?С.

Пар и влага удаляются в атмосферу через выпускные отверстия, а волокно опускается на дно циклона, проходит через ротационный воздушны затвор и поступает разбиватель, который разбивает комочки на отдельные волокна до поступления в окончательную сушку. В цехе четыре линии сушилок. Сушилка второй ступени 11 предназначена для окончательной сушки волокна. Агентом сушки служат продукты сгорания от дизельного топлива в смеси с воздухом.

Конструкция сушки обеспечивает точное соблюдение температурного режима. Температура волокна на выходе из сушилки 50 ?С. Абсолютная влажность 5±0,5%, температура выходящего из циклона воздуха 70 ?С.

Высушенное до абсолютной влажности 5% древесное волокно пневмотранспортом подается к циклонам, а затем в питающие бункеры-дозаторы четырех формующих головок вакуум-формирующей машины 12 . В бункеры-дозаторы I, II, IV, V головок волокно поступает от каждой из четырех самостоятельных систем размола и сушки волокна, причем в I и V бункеры поступает волокно для наружных слоев, а во II и IV бункеры - для внутренних. В бункер-дозатор III формующей головки подается излишек волокна от формования и обрезки ковра. Принятая система подготовки и распределения волокна позволят получить волокно разного качества. После каждой формующей головки щеточный валик выравнивает ковер на сетке машины. Излишек волокна снимается с поверхности ковра валиками и возвращается в бункер-дозатор III формующей головки.

Под сеткой формирующей машины расположены вакуумные отсосы, предназначенные для удаления воздуха из ковра и уплотнения волокна на сетке. Сетчатый конвейер формирующей машины продвигается поочередно под каждой головкой.

После формировании ковер проходит ленточный пресс установку предварительной подпрессовки 13 . Максимальная толщина ковра после непрерывной подпрессовки 200 мм, масса ковра, подвергаемого подпрессовке, для плит толщиной 2 мм - 2 кг/м 2 ; 12 мм - 10 кг/м 2 . Насыпная масса волокна до подпрессовки около 18 кг/м 3 .

После уплотнения ковер поступает на формующую головку отделочного слоя 14 , а затем на конвейер, на котором установлены пилы продольной резки 16 , весовой измеритель плотности с металлоискателем и контрольным устройством для измерения толщины ковра, а также передвижная поперечная пила15 . Ковер взвешивается непрерывно, его масса регистрируется прибором на пульте управления фомирующей машины. Волокно обрезанных кромок возвращается на III формующую головку.

Полотна обрезанные по ширине и длине, загружаются в загрузочную этажерку 17 и поступают на конвейер ускорения и затем проходят в плитный фортпресс холодной подпрессовки. Фортпресс предназначен для уплотнения более толстых полотен до размеров, обеспечивающих их укладку в горячий пресс. Полотно, подвергаемое холодной подпрессовке, имеет размеры: максимальный 19305650 мм, минимальный 17505450 мм. За фортпрессом расположен бракерный участок, на котором волокно выбраковывается автоматически в зависимости от показаний весов и металлоискателя. Ковры с отклонениями по массе (±3% для тонких и ±5% для толстых плит) или содержащие металлические включения автоматически сбрасываются в дробилку и из нее направляются пневмотранспортом за пределы корпуса.

После фортпресса полотна подают на качающийся конвейер для распределения и передачи их на двухъярусный конвейер. Три секции двухъярусного конвейера помещают одновременно по два полотна в загрузочное устройство пресса. Эти секции необходимы для накапливания полотен во время непосредственной загрузки пресса и возвращения загрузочного устройства в исходное положение. После заполнения загрузочное устройство направляет одновременно все полотна в промежутки пресса без поддонов.

При прессовании плит толщиной 3 мм в течение 20 с от начала смыкания плит пресса 18 удельное давление на полотно достигает 6,5-7 МПа, затем давление снижают для удаления влаги. После прессования загрузочное устройство выталкивает плиты из пресса в разгрузочное устройство 19 , которое укладывает их по одной на конвейер. Далее плиты поступают к станку продольной резки для обрезки по ширине, после чего их направляют на станок поперечной резки для обрезки по длине.

Обрезка плит сразу же после прессования является предварительной и проводится для улучшения условий загрузки плит в 88-полочную вагонетку, с помощью которой плиты подаются в камеру кондиционирования 20 . Число полок в вагонетке определяется этажность пресса: одна вагонетка вмещает плиты четырех запрессовок. Вагонетка загружается с помощью типпельного устройства. Операции, связанные с движением вагонеток, механизированы. Камера разделена на четыре зоны: зону выравнивания температуры, две зоны увлажнения и одну зону охлаждения. Внутри камеры плиты движутся в поперечном направлении. Время выдержки плит толщиной 3,2 мм около 4,5 ч.

Пройдя камеры увлажнения, плиты автоматически разгружаются с тележек и на конвейер для сортировки плит, затем укладываются на деревянные поддоны. Электропогрузчики с вилочными захватами перевозят поддоны с плитами на промежуточный склад для выдержки их в стопах. Суточная выдержка плит необходима для выравнивания напряжений, возникающих в них, перед окончательной обрезкой.

После выдержки плиты электропогрузчиками подают на линию форматной резки. Плиты автоматически, по одной, передаются к станку продольной резки 21 . Станок приспособлен для раскроя плит разной ширины. Кроме того, при необходимости плиты уменьшают по ширине пилой продольной распиловки. Затем плиты автоматически подаются к станку поперечной резки 22 для обрезки их по длине. После форматной резки плиты укладываются на накопители плит 23 и аккумуляторным автопогрузчиком 24 отвозят на склад готовой продукции.

4.2 Характеристика основного оборудования

...

Подобные документы

Сырьё для производства древесноволокнистых плит и требования к нему. Классификация древесноволокнистых плит. Физические, механические, технологические и специфические свойства плит. Связующие материалы и химические добавки, используемые в производстве.

реферат , добавлен 11.07.2015


Назначение цеха по производству древесноволокнистых плит. Основные требования, предъявляемые к сырью, химикатам и готовой продукции. Описание технологической схемы производства древесных плит. Техническая характеристика плоскосеточной отливной машины.

курсовая работа , добавлен 20.02.2013


Технологическая схема производства древесноволокнистых плит. Сырье, его подготовка и хранение. Проклейка древесноволокнистой массы. Пропитка маслом, термическая обработка и увлажнение плит. Расчет и подбор основного и вспомогательного оборудования.

курсовая работа , добавлен 17.11.2009


Основы технологии химической переработки древесных плит. Определение средневзвешенной плотности сырья и подбор технологического оборудования. Расчет вспомогательного оборудования, склада химикатов, расхода сырья и материалов на единицу продукции.

курсовая работа , добавлен 28.05.2015


Выбор и обоснование технологической схемы производства, подбор основного и вспомогательного оборудования. Проектирование цеха по производству мягких теплоизоляционных древесноволокнистых плит. Контроль производства и качества выпускаемой продукции.

курсовая работа , добавлен 06.08.2015


Разработка проекта цеха по производству гипсостружечных плит заданной мощности. Подбор состава сырья, проектирование способа производства и обоснование технологического процесса производства гипсовых стружечных плит. Выбор туннельной сушильной камеры.

дипломная работа , добавлен 14.01.2014


Древесноволокнистые плиты: разновидности и марки изделий, характеристика исходных сырьевых материалов, способы производства, технологические операции. Подбор основного и вспомогательного оборудования. Методы контроля производственного процесса, продукции.

курсовая работа , добавлен 12.10.2014


Виды, свойства и области применения строительной фанеры, древесностружечных и древесноволокнистых плит, их достоинства и недостатки. Сырье, применяемое для их производства, методы изготовления. Способы улучшения эстетических и защитных качеств ДСП и ДВП.

реферат , добавлен 09.12.2012


Характеристика цементно-стружечных плит по ГОСТ 26816-86 "Плиты цементно-стружечные. Технические условия". Выбор пресса, ритма конвейера. Расчет древесного сырья, вяжущего, химических добавок и воды. Технология производства цементно-стружечной плиты.

курсовая работа , добавлен 30.11.2013


Расчет производственной мощности цеха по производству древесноволокнистых плит. Использование сырья в деревообрабатывающем производстве. Оперативный план работы сборочно-отделочного цеха мебельного производства. План-график выпуска боковых щитов.