Производство мягких теплоизоляционных ДВП

Размещено на http://www.allbest.ru/

Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

Кафедра «Строительные материалы и технологии»

Курсовая работа

По дисциплине «Технология изоляционных строительных материалов и изделий»

На тему: Производство мягких теплоизоляционных ДВП

Саратов 2013

Содержание

Введение

1. Анализ существующих технологий производства изделий

1.1 Номенклатура, характеристика изделия

1.2 Состав сырьевой смеси

1.3 Выбор и обоснование технологического способа производства

1.4 Новое в производстве изделия

2. Технологическая часть

2.1 Режим работы предприятия

2.2 Расчет производительности предприятия

2.3 Подбор состава сырьевой смеси

2.4 Расчет потребности предприятия в сырьевых материалах

2.5 Выбор технологического оборудования

2.6 Расчет складов сырьевых материалов

2.7 Заводская технология производства

3. Контроль производства и качества выпускаемой продукции

4. Безопасность технологического процесса

5. Охрана окружающей среды на предприятии

Список литературных источников

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 деревянном домостроении для утепления щитов и панелей ограждающих конструкций (стен, потолков). Домостроение потребляет также значительное количество и твердых древесноволокнистых плит на внутреннюю облицовку стен, устройство полов, изготовление дверей щитовой конструкции. При использовании в стандартном домостроении древесноволокнистых плит обеспечивается большая экономия деловой древесины -- круглого строительного леса и пиломатериалов, а также и рабочей силы.

Плиты долговечны: прослужив более 20 лет, они находятся в хорошем состоянии. Обычная масляная краска, которой покрыты плиты, эксплуатируемые на открытом воздухе, сохраняется 15--18 лет, т.е. дольше, чем краска, которой покрывают натуральную древесину.

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. [1]

теплоизоляционный древесноволокнистый плита

1. Анализ существующих технологий производства изделий

1.1 Номенклатура, характеристика изделия

Древесноволокнистыми плитами (ДВП) принято называть крупноразмерные листы, получаемые путем измельчения древесины в волокнистую массу, формования из нее изделий и их последующей сушки.

Древесноволокнистые плиты классифицируются:

1) По способу производства:

- мокрый способ

- сухой способ

- полусухой способ

2) По твердости и прочности:

· Мягкие ДВП. Преимущественно служат для тепло- и звукоизоляции стен, потолков, перекрытий. Их применяют для обшивки стен в производстве щитовых и панельных домов, как заполнитель дверных полотен или выравнивающий материал под твердое покрытие полов;

· Твердые и полутвердые ДВП

· Сверхтвердые ДВП

· Плиты средней плотности

3) По виду технических свойств: биостойкие, огнестойкие, влагостойкие, звукопоглощающие.

В зависимости от размера, конфигурации, состава и плотности, плиты выпускаются следующих наименований:

теплоизоляционные,

ветрозащитные,

подложка под ламинат

декоративные панели

панели под обои или покраску

Преимущества теплозвукоизоляционных плит:

Улучшается теплоизоляция

Хорошая звукоизоляция

Придают дополнительную жесткость конструкции каркасного дома

Выравнивают поверхность стен, не образуют трещин при усадке, эластичны

Экологически чистый, дышащий натуральный хвойный материал.

Не вызывает аллергии

Не создают в помещении эффекта эха

Малый вес, простота установки. Можно оклеивать обоями или штукатурить.

В основу деления плит на виды и марки положены средняя плотность и прочность при изгибе. В зависимости от средней плотности ДВП разделяют па виды: мягкие (М) со средней плотно­стью не более 350 кг/м³; полутвердые (ПТ) -- не менее 400 кг/м3;

В зависимости от прочности при изгибе ДВП разделяют на марки: М-4; М-12; М-20; ПТ-100; Т-350; Т-400; СТ-500. В условном обозначении марки цифры отражают величину прочности при изгибе в кгс/см² или в МПа, если цифровые индексы уменьшены в 10 раз. [3]

Таблица 1. Размеры плит должны соответствовать указанным в таблице

Тип плит	Длина	Ширина	Толщина
	Номин.	Пред. откл.	Номин.	Пред. откл.	Номин.	Пред. откл.
	Максимальная	Основная		Максимальная	Основная
Мягкие		3000;
		2700;
	5500	2500;	5	1220	5	8,0;	1,0
		1800;				12,0;
		1600;				16,0
		1220

Значения показателей физико-механических свойств плит должны соответствовать указанным в табл. 2.

Таблица 2

Наименование показателя	Норма для плит марок
	М-1	М-2	М-3
1. Плотность, кг/м3	200-400	200-350	100-200
2. Предел прочности при изгибе, МПа, нижняя граница	1,8	1,1	0,4
3. Разбухание по толщине за 24 ч, %, верхняя граница	Не нормируется
4. Влажность, %:
- нижняя граница	Не нормируется
- верхняя граница не более	12
5. Водопоглощение за 2 ч, %, верхняя граница	34
6. Водопоглощение лицевой поверхности за 24 ч, верхняя граница	Не нормируется
7. Коэффициент теплопроводности), Вт/(мК)	0,09	0,07	0,05

В данном курсовом проекте рассматривается технология только мягких плит, применяемых для устройства теплоизоляционных конструкций.

Пористость ДВП регулируют в определенных пределах, изменяя тонкость помола древесного волокна и другие технологические факторы. У мягких плит пористость достигает 80%, а теплопроводность колеблется в пределах 0,053... 0,093 Вт/(м -°С).

У мягких высокопористых плит очень низкая водостойкость. Водопоглощение мягких ДВП довольно значительное, за 2 ч оно достигает 12... 30%. Гигроскопичность при влажности воздуха 100% составляет 10... 12%.

При увлажнении ДВП разбухают, особенно у кромок, прочность их падает, а теплопроводность заметно увеличивается. Для придания плитам водоотталкивающих свойств в состав формовочной массы вводят гидрофобные вещества. В связи с тем, что ДВП являются благоприятной средой для развития домовых грибков, в состав формовочных масс вводят антисептики, а для повышения огнестойкости--антипирены или покрывают поверхность плит огнезащитными составами.

Предельная температура применения ДВП-- 100°С.[3]

1.2 Состав сырьевой смеси

Сырьем для ДВП могут служить любые волокнистые материалы растительного происхождения, если их волокна достаточно длинные, гибкие и прочные: все виды древесины, стебли пшеницы, хлопчатника, кукурузы, кенафа и др. Однако основным видом сырья для изготовления ДВП служит неделовая древесина хвойных и лиственных пород с ограничением гнили не более 5% и коры не более 15% (долготье и коротье); отходы лесопиления (горбыль, рейка, вырезки); отходы спичечного и фанерного производства (шпон некондиционный, брак соломки и лом коробки); бумажная макулатура.

Целесообразность применения того или иного вида сырья зависит прежде всего от того, есть ли оно в данном районе, от стоимости, условий доставки к месту переработки.

Одним из главных требований, предъявляемых к сырью, является возможность получения из него наиболее длинного волокна. В этом отношении хвойные древесные породы имеют преимущество перед лиственными: длина волокон хвойных пород (сосны, ели, пихты) колеблется в пределах от 2,6 до 4,4 мм, а лиственных (березы, осины, тополя) -- от 0,7 до 1,6 мм.

Основное сырье -- древесина -- состоит из целлюлозы, лигнина и гемицеллюлозы, образующих оболочку клеток, а также из смол, эфирных масел, дубильных и красящих веществ, заполняющих клетки. Целлюлоза -- химически стойкое вещество, не растворяющееся в воде и гидролизующееся при давлении 1...-1,5 МПа и температуре 180 °С. Строение ее кристаллическое, состоит она из кристаллитов -- мицелл в виде палочек длиной 500... 700 А и толщиной 50...60А. Мицеллы и фибриллы составляют клетки удлиненной волокнообразной формы. В древесине лиственных пород такие клетки, занимающие 60...65% объема, называют волокнами либриформа, их длина около 1 мм; в древесине хвойных пород содержание волокнообразных клеток -- трахеид -- длиной 3...10 мм достигает 90...95% по объему. Трахеиды длиннее, толще и прочнее, чем волокна либриформа, поэтому в производстве ДВП предпочтение отдается древесине хвойных пород.

Лигнин -- аморфное вещество, представляющее собой сложное сочетание нескольких химических соединений. Химически он менее стоек, чем целлюлоза, но не гидролизуется. В производстве ДВП лигнин повышает выход массы и в процессе прессования способствует образованию дополнительных связей между волок­нами. Гемицеллюлоза по составу близка к целлюлозе и состоит из пентозанов н гексозанов. Гексозаны при горячем прессовании гидролизуются и способствуют образованию смолоподобных продуктов. [1]

В производство ДВП идет щепа без мятых кромок, содержание гнили допускается не более 5%, минеральных включений не более 1%, коры не более 15% (в щепе из сучьев -- до 20%). С увеличением доли коры ухудшаются внешний вид плит и их прочность.

В производстве ДВП используются различные химические вещества:

· Гидрофобизирующие (парафин нефтяной, церезин)

Чтобы придать плитам водостойкость, в древесноволокнистую массу вводят гидрофобное вещество. Обволакивая древесные волокна и заполняя собой поры в готовой плите, гидрофобное вещество препятствует проникновению в нее влаги. Кроме того, парафин (марки Т-3, температура плавления 50-56 ⁰С), используемый в качестве проклеивающего материала, предотвращает налипание пучков волокон к глянцевым листам плит пресса и подкладным (транспортным) сеткам, а также придает блеск лицевой поверхности плиты. Содержание их в плитах не превышает 1,0% по массе, так как эти вещества ослабляют связь между волокнами, тем самым, понижая прочность плит. Гидрофобизирующие добавки вводят в волокнистую массу в виде водных эмульсий.

· Упрочняющие (альбумин черный технический, канифоль сосновая, СФЖ)

Для повышения механической прочности древесноволокнистых плит в массу вводят клеевые добавки. Введение альбумина значительно улучшает прочностные показатели изготовляемых плит. В качестве клеевой добавки применяют также малотоксичную водорастворимую фенолоформальдегидную смолу СФЖ-3024Б и смолу СФЖ-3014. Приготовление рабочего состава фенолоформальдегидной смолы СФЖ-3024Б заключается в ее разведении до рабочей концентрации 5--10%. Растворение осадителей производят в специальном баке, который по конструкции аналогичен баку для приготовления эмульсии.

· Эмульгаторы (олеиновая кислота, концентрат СДБ, натр едкий),

· Осадители (серная кислота техническая, сернокислый алюминий)

Приготовление раствора серной кислоты, используемого для осаждения смоляных эмульсий, заключается в разбавлении серной кислоты водой до концентрации 1,5--3 %. Концентрация вводимой серной кислоты более 3 % нежелательна, так как это может вызвать при прессовании появление пятен на плитах и прилипание их к глянцевым листам и транспортным сеткам.

· Добавки для придания плитам специальных свойств (битумы нефтяные и дорожные, кремнефтористый аммоний). [2]

1.3 Выбор и обоснование технологического способа производства

Наиболее распространенные способы изготовления 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 формируют из высушенной древесноволокнистой массы в воздушной среде. Плиты получают горячим прессованием полотен, имеющих влажность 5-8%. Основные преимущества сухого способа перед мокрым: отсутствие стоков и большого расхода свежей воды на производство плит, достигается наибольшая прочность, плотность и влагостойкость плит, наибольшая устойчивость к деформации.

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. [2]

В курсовом проекте был выбран мокрый способ производства теплоизоляционных ДВП, т. к они имеют ряд преимуществ: наиболее экологически безопасный; большие размеры, позволяющие производить различные монтажные работы с наименьшими затратами; низкая себестоимость продукции, по сравнению с плитами сухого способа производства.

1.4 Новое в производстве изделия (Патентный поиск)

Изобретение решает задачи утилизации коры, улучшая экологическое состояние промышленных площадок деревообрабатывающих предприятий; эффективного использования древесины, уменьшая расход абсолютно сухого волокна для производства ДВП; снижения токсичности и себестоимости готовой продукции за счет уменьшения расхода связующего при производстве ДВП из древесины лиственных пород.

Техническим результатом изобретения является разработка простого и дешевого способа утилизации и переработки коры в производстве ДВП из древесины лиственных пород, улучшение физико-механических характеристик ДВП, уменьшение эмиссии формальдегида из плит и снижение себестоимости продукции.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе производства древесноволокнистых плит из древесины лиственных пород, включающем размол технологической щепы в две стадии, введение добавок - фенолформальдегидной смолы, парафиновой эмульсии и осадителя, формирование ковра и прессование, при введении добавок дополнительно вводится кора в количестве 6-16% от массы абсолютно сухого волокна. Кору предварительно измельчают до размеров фракции 0,05-0,8 мм и вымачивают в течение 2-4 часов в горячей воде при температуре 60-100 °С с массовым соотношением коры к воде 1:10-1:14.

В качестве коры можно использовать кору сосновую, или кору березовую, или кору елово-пихтовую.

Указанный технический результат достигается за счет измельчения до определенного фракционного состава коры, замачивания ее горячей водой и использования этого состава в качестве упрочняющей добавки в производстве ДВП. Оптимальное количество коры, вводимое в древесноволокнистую массу, должно находиться в интервале от 6 до 16% от массы исходного неокоренного сырья в абсолютно сухом состоянии. Последовательность технологических операций и режимы работы оборудования аналогичны, как при производстве ДВП мокрым способом производства.

Использование коры в количестве менее 6% и более 16% ухудшает физико-механические характеристики ДВП.

Измельчение коры до размеров фракции менее 0,05 не целесообразно экономически, а более 0,8мм приводит к снижению физико-механических характеристик и ухудшению внешнего вида плит. Проведение вымачивания измельченной коры в горячей воде при температуре 60-100°С и массовом соотношении 1:10-1:14 в течение 2-4 часов определено экспериментальным путем и приводит к наилучшим физико-механическим характеристикам плит. [6]

2. Технологическая часть

2.1 Режим работы предприятия

Отправным материалом для расчета технологического оборудования, потока сырья, состава персонала является режим работы предприятия. Он определяет количество рабочих дней в году, количество смен в сутки и рабочих часов в смене.

Режим работы устанавливается в соответствии с трудовым законодательством РФ.

При назначении режима работы предприятия необходимо обеспечить полное использование основных фондов и принять наибольшее количество рабочих смен в сутки.

Расчетный годовой фонд времени работы технологического оборудования в часах, на основании которого рассчитывается производственная мощность предприятия в целом и отдельных линий, установок, определяют по формуле:

В_р=С_рU K_u (час),

где В_р - расчетный годовой фонд времени работы технологического оборудования в часах;

С_р - расчетное количество рабочих суток в году;

U - количество рабочих часов в сутки;

К_u - среднегодовой коэф-т использования технологического оборудования, К_u =0,95

В_р = 247160,95=3754,4 часа

Г_р = В_рК_эк.в. (час)

Г_р = 3191,24 часа

где Г_р- годовой фонд рабочего времени;

К_эк.в. -коэффициент использования эксплуатационного времени,

К_эк.в. = 0,85

Режим работы предприятия характеризуется количеством рабочих дней в году, количеством смен в сутки и продолжительностью смены в часах. В виду того, что на данном предприятии не имеют место процессы, требующие круглосуточного контроля, принимаем 247 рабочих дней

2.2 Расчет производительности предприятия

Исходя из расчетного режима работы предприятия и годовой производительности предприятия 1200000 м² в год, для выполнения производственной программы предприятия по готовой продукции следует учесть возможный брак и другие потери. Общий объем потерь согласно действующим нормативам, обычно составляет 1-3%. Следовательно, чтобы обеспечить требуемый выход продукции, предприятие должно иметь фактическую производительность:

П _год. ^Факт = П _год х 1,02= 1200000 х 1,02=1224000 м²/год

где П_год - принятая годовая производительность предприятия.

При этом фактическая производительность предприятия в сутки, в смену и в час составит:

П _сут. = П _год. ^Факт / С_р = 1224000/247= 4955 м²/сут.

П _смен. = П _сут. /Т= 4955/2=2477 м²/смену

П _час. = П _смен. /М= 2477/8=310 м²/час

2.3 Подбор состава сырьевой смеси (шихты)

В производстве волокнистых плит различают чистый расход древесного волокна, входящего в состав готовых плит, а также отходы и потери, в том числе:

· Технологические отходы (опилки и кусковые отходы при разделке сырья, форматной обрезке плит, отсев при сортировании щепы; волокно, уходящее со сточными водами).

· Технологические потери (пыль при рубке щепы, газообразные продукты при пропарке, растворимые в воде вещества).

· Организационно-технические отходы (отбор проб для испытаний, отходы при отладке оборудования).

Чистый расход абсолютно сухого волокна в кг на 1 м² готовой плиты:

Q_уд = S_п с_п ,

где S_п -- толщина плиты, м;

с_п -- плотность плиты, кг/м³;

W -- влажность готовой плиты, (в среднем 8%);

К -- коэффициент удержания химических добавок (принимается равным при мокром способе производства 0,7%).

· Для мягких плит -- 1,012.

Q_вол = 1,45*1,012*1,01*1,012 = 1,5 кг/м²

Потребность в абс. сухой щепе в кг/м^2:

Q_щ = Q_{вол х} К_4,

Q_щ = 1,5*1,064 = 1,59 кг/м^2,

К₄ -- коэффициент потерь материала при сортировке щепы, К₄ = 1,064.

Добавка химических веществ в производстве твердых ДВП мокрым способом составляет (в % от массы абс. сухого волокна):

Парафин (гидрофобизатор) -- 0,8--1,1.

Сернокислый алюминий (осадитель) -- 0,6-0,8. Следовательно: потребность в парафине - 0,015 кг/м^2, в сернокислом алюминии - 0,012 кг/м²

2.4 Расчет потребности предприятия в сырьевых материалах

Таблица 3

№ п.п.	Технологическая операция	Приход материала, кг	Потери, %	Расход материала, кг
1	Склад готовой продукции	1005	0,5	1000
2	Транспортирование готовой продукции на склад	1015	1	1005
3	Сушка изделия	1065,75	5	1015
4	Обрезка и раскрой плит	1076,4	1	1065,75
5	Формование плит	1098	2	1076,4
6	Проклейка древесноволокнистой массы (гидромассы)	1109	1	1098
7	Сгущение древесноволокнистой массы	1131,1	2	1109
8	Получение древесноволокнистой массы	1153,7	2	1131,1
9	Получение волокна	1165,2	1	1153,7
10	Рубка древесины на щепу	1200,1	3	1165,2
11	Раскалывание чураков	1224,1	2	1200,1
12	Распиловка долготья	1260,8	3	1224,1
13	Окоривание древесины	1323,8	5	1260,8
14	Транспортирование компонентов со склада в формовочный цех	1337	1	1323,8

Исходя из выше приведенного расчета, можно сделать вывод, что для производства 1000 кг (1450 м²) теплоизоляционных мягких ДВП необходимо 1337 кг (1938,6 м²) неделовой древесины.

2.5 Выбор потребного количества технологического оборудования

Выбор технологического оборудования производиться с учетом ранее принятого технологического способа производства, а также исходя из расчетной производительности предприятия. Расчет потребного количества технологического оборудования производится с учетом норм производительности оборудования в единицу рабочего времени (в час, смену) при данной номенклатуре продукции, чтобы обеспечить выпуск изделий в объеме годовой производительности программы предприятия в условиях установленного режима работы. Общая формула для технологического расчета оборудования имеет вид:

П_м = ,

где: П_м - количество машин, подлежащих установке;

П_т - требуемая часовая производительность по данному технологическому переделу;

П_п - часовая производительность машин выбранного типоразмера;

К_вн - нормативный коэффициент использования оборудования по времени, принимается обычно равным 0,8 … 0,9.

П_{дефибратор} = 310/ 200*0,9 = 1,72

Таблица 4

Оборудование	Характеристики	Количество, шт.
Корообдирочный барабан КБ-415	Производительность, м3/ч (в плотной мере) 45 Внутренний диаметр, м 3,85 Длина корпуса, м 15,0 Число секций, шт 2 В том числе перфорир.1 Частота вращения секций, мин-16,3 Установленная мощность, кВт 220 Масса комплекта поставки, т 165	1
Балансирная пила	L=7 м, G = 120 м3/час	1
Механические колуны	Производительность, м3/час 12 Длина чураков. м 1...1. 25 Диаметр чураков, см 15...100 Макс. усилие раскалывания, Н3000 Число упоров, шт. 1 Ср. цикл раскалывания, с 12 Уст. мощность, кВт 17 Габаритные размеры, м 5,03 х 1,10 Масса, т 3,5	1
Рубильные машины SRH(MAYER) 600/200х1000	Производительность, т/ч - 3-5 Входное отверстие, мм - 200х1000 Масса, кг - 5000 Габаритные размеры, м - 1,6х1,37х1,1 Диаметр ротора, мм - 600	1
Дефибраторы	200 м2/ч	2
сгустители	Вместимость, м31 Наружный диаметр, мм1206 Высота, мм909 Габаритная высота, мм1834 Диаметр мешалки, мм150 Мощность электродвигателя, кВт1,1 Общая масса, кг267	1
Массные бассейны	3х4х6	1
Отливочные машины	Производительность, 400 м2/ч Толщина готовых твердых плит(расчетная),мм - 2,5 - 6 Скорость движения сетки, м/мм - 8 - 24 Ширина сетки, мм - 2380 Ширина готовых плит, мм - 2140 400 м2/ч	1
Ножи продольной и поперечной резки	520 м2/ч	1
Многоярусная сушилка	L=30 м	1
Форматные станки		1

2.6 Расчет складов сырьевых материалов

Требуемый геометрический объем определяется по формуле:

Vг=Vп/к,

где к - поправочный коэффициент 0,85-0,9 (принимаем 0,9)

Vп - требуемая полезная емкость бункера, которая определяется по формуле:

Количество плит в штабеле Пп:

Пп = М/(П*Н+Р)=2,5/(20*0,012*0,075)=139(шт)

Объем плит в штабиле:

Vш=Пп*L*b*H=139*2,7*1,2*0,012=5,4

Емкость склада готовой продукции вычисляется с учетом следующих параметров:

М - Максимальная высота штабеля = 2,5 м (рационально принять высоту склада<6m)

Н - толщина плиты (0,012 м)

П - количество плит в пачке = 20

Р - Высота поддона(устанавливается под каждой пачкой)=0,075 м

К- коэффициент заполнения склада = 0,7

Г- годовая производительность предприятия.

С- число суток нормированного запаса =10 сут.

L*b - размеры плиты (2,7х1,2 м)



где П - потребность предприятия, т/год;

С_Н - число суток нормированного запаса = 10 сут.;

с_НАС - насыпная плотность материала, 0,4 кг/м³;

К_З - коэффициент заполнения = 0,5.

Кк - коэффициент учитывающий наличие коры = 0,8

V = 1200000 х 10 / 365 х 0,4 х 0,5 х 0,8 = 205479

2.7 Заводская технология производства

Древесноволокнистые плиты в зависимости от вида изготовляют на непрерывных поточных линиях. На линиях непрессованных плит вырабатывают мягкие плиты, а на линиях прессованных плит -- полутвердые, твердые и сверхтвердые.

Технологический процесс производства мягких древесноволокнистых плит состоит из операций подготовки и размола щепы, получения древесного волокна, подготовки волокнистой массы, формования (отлива) и тепловой обработки.

Приготовление щепы осуществляют из предварительно окоренной древесины. Окоривание поступившего на завод сырья (длинномерной древесины, коротья, отходов лесопиления и т.п.) производят в корообдирочных барабанах, водоструйных корообдирках или на ножевых корообдирочных станках. Кора ухудшает внешний вид изделия, увеличивает его водопоглощение при содержании ее в массе свыше 17% существенно снижает механическую прочность.

Освобожденная от коры древесина поступает на грубое измельчение. Длинноразмерную древесину распиливают дисковыми пилами с горизонтальной (балансирные пилы) или вертикальной (маятниковые пилы) качающейся рамкой. Толстые чураки раскалывают на дровокольных станках с неподвижным или движущимся поступательно-возвратно клином. Полученные заготовки длиной 1500 мм измельчают в щепу на специальных рубильных машинах, рабочим органом которых является массивный стальной диск толщиной 100 мм и более и диаметром до 3000 мм, на котором закреплены ножи. В зависимости от диаметра диска количество ножей может изменяться от 10 (при диаметре 2000 мм) и более. Диск приводится во вращение электромотором, его частота вращения 585 мин^-1.

Древесину легче рубить вдоль волокон, чем поперек, поэтому поленья подаются к диску под углом 35... 45° по специальному наклонному лотку.

Для нормальной работы размольных агрегатов необходимо получать щепу одинаковых размеров: длина вдоль волокон 20...25 мм, поперек волокон 15...30 мм и толщина 3...5 мм. Из рубильной машины щепа выходит неодинаковая по величине, поэтому она сортируется на вибрационных плоских или барабанных ситах. Отсортированная щепа подается на мелкое измельчение к размольным агрегатам. Предварительно ее промывают в промывочном баке и затем на обезвоживающем винтовом конвейере, где щепу дополнительно промывают, свежей водой. [3]

Получение древесного волокна осуществляют одним из трех способов: механическим, термомеханическим или химико-механическим.

Необходимость размола заключается в получении тонких волокон с длиной, обеспечивающей хорошую свойлачиваемость при формировании ковра. Качество получаемого волокна (толщина и длина) зависит от породы применяемой древесины и способа его получения.

Качество волокна оценивается по скорости обезвоживания гидромассы. С учетом этого сконструирован прибор, с помощью которого по скорости свободного водоотделения определяют тонкость помола волокна в градусах Шопера-Риглера (°ШР) -- автора прибора.

В зависимости от применяемого вида древесины, способа размола и типа размольной машины получаемое волокно может иметь средний диаметр 30...50 мкм и среднюю длину от сотых долей миллиметра до 3...4 мм. Слишком короткие волокна не могут быть использованы для получения мягких ДВП, поэтому выбор способа размола и типа размольной машины при их производстве имеет решающее значение.

Механический способ получения волокна основан на истирании чураков быстровращающимися рифлеными дисками без прогрева или с прогревом древесины, с применением химических веществ и других средств, облегчающих размол древесины. Процесс развертывания удельной поверхности древесноволокнистой массы при этом способе размола связан с большой затратой энергии. Как правило, в размольные аппараты добавляют большое количество подогретой воды для облегчения размола и повышения выхода кондиционной волокнистой массы. Механический способ размола не нашел широкого применения вследствие больших затрат электроэнергии (800 кВт на 1 т сухой волокнистой массы) и невозможности переработки древесины в виде щепы.

Термомеханический способ размола древесины основан на двустадийной обработке щепы: предварительном разогреве ее горячей водой (не ниже 70 °С) или паром высокого давления с температурой 170...190 °С и последующем истирании ее между вращающимися с разной скоростью или в разные стороны рифлеными дисками. Разогрев щепы обычно производят в специальной камере размольной машины (дефибратора или рафинатора). Под воздействием теплоты и влаги лигнин древесины размягчается, ослабляя связи между волокнами; легко гидролизуемые углеводы гидролизуются и расщепление древесины на волокна существенно облегчается.

Древесное волокно, получаемое этим способом, характеризуется ненарушенной структурой при высокой тонкости помола. В зависимости от требуемой тонкости волокон размол осуществляют в одну или две стадии. При производстве мягких ДВП необходим двустадийный размол.

Для первичного помола применяют дефибраторы или быстроходные рафинеры -- машины с быстровращающимися рифлеными дисками, а для повторного -- рафинаторы, голлендеры, обеспечивающие тонкий размол при более мягком воздействии на древесину. Термомеханический способ наиболее распространен в практике приготовления древесноволокнистой массы, для него характерно получение массы с высоким содержанием длинных и тонких волокон при сравнительно небольшом расходе электроэнергии (200...260 кВт на 1 т сухого волокна), что достигается за счет термовлажностной обработки щепы.

Химико-механический способ основан на различной растворимости компонентов древесины в слабом растворе щелочи и реализуется в два этапа: проваривание древесной щепы в слабощелочном растворе и механический размол проваренной щепы. При варке древесины в слабощелочном растворе происходит полное постепенное растворение лигнина и частичное гемицеллюлозы и инкрустирующих веществ, соединяющих волокна. Это существенно облегчает размол древесины и обеспечивает получение эластичных длинных волокон, пригодных для производства высококачественных мягких плит.

Однако этот способ не получил широкого применения вследствие сложности химической подготовки сырья перед размолом и малого выхода волокна (до 80%).

Полученную при первичном размоле древесную массу разбавляют водой до концентрации 0,3...0,5% и подвергают мокрой сортировке путем пропускания гидромассы через плоские сита с размером отверстий 5...6 мм. Недомолотые частицы сгущают до 4...5% и направляют на повторный размол. Гидромассу из кондиционных волокон направляют на вторичный помол, для которого широко используют голендоры непрерывного действия, в которых получают эластичное и хорошо гидратированное волокно. [3]

Подготовка волокнистой массы для формования плит включает повышение концентрации волокон до 2,5...3% с целью уменьшения емкости массовых бассейнов и снижения электроэнергии, потребной на ее перекачку, и проклейку массы.

Сгущение гидромассы производят в особых аппаратах -- сгустителях, из которых ее затем перекачивают или направляют самотеком в массовые бассейны, оборудованные смесительными механизмами. Проклейку волокнистой массы (обработка ее эмульсиями химических веществ) производят при непрерывном перемешивании гидромассы для улучшения свойств готовых изделий. Повышения водостойкости достигают введением гидрофобных эмульсий, в основном парафиновой, канифольной, битумной, в количестве до 2%. Эмульсия осаждается на волокно в кислой среде (pH -- 4...5); для получения такой среды в гидромассу вводят серную кислоту (1%) или сернокислый глинозем (0,5%). Повышения биостойкости ДВП добиваются введением в гидромассу антисептиков (фтористого и кремнефтористого натрия, крезола и др.). Огнестойкость повышают за счет введения антипиренов (сернокислого аммония, железоаммонитофосфата и др.).

Следует отметить, что введение перечисленных водорастворимых добавок эффективно при сухом способе производства ДВП, т. е. твердых их разновидностей. При мокром же способе (при получении мягких ДВП) эффект проклейки заметно снижается, так как при обезвоживании ковра во время формования изделий часть добавок уходит из массы с отжимными водами. [3]

Формование мягких ДВП осуществляют на отливочных машинах непрерывного и периодического действия. Обезвоживание волокнистой гидромассы на отливочных машинах происходит последовательно путем свободной фильтрации воды через сетку, отсоса вакуумированием и отжима подпрессовкой.

При свободной фильтрации, взвешенные в воде волокна сближаются и переплетаются, возникают силы сцепления друг с другом, т.е. происходит свойлачивание. При этом гидромасса обезвоживается и на сетке машины формируется ковер с относительной влажностью 90...92%. Дальнейшее понижение влажности и уплотнение ковра происходят вакуумированием и отжимом (до влажности 60...70%).

Наибольшее распространение для формования ДВП получили длинносетчатые отливочные машины непрерывного действия. Процесс формирования на этих машинах осуществляется следующим образом. Гидромасса через щель поступает на непрерывно движущуюся ленту отливочной машины, огражденную бортами. Для улучшения переплетения волокон на отливочных машинах устанавливают вертикальный вибратор. Свободная фильтрация воды прекращается при достижении концентрации волокна в массе 7...10%, далее масса поступает в отсасывающую часть машины, оборудованную вакуум-насосами, где ее концентрация увеличивается до 12...16%. Дальнейшее обезвоживание ковра происходит между двумя сетками в прессовой части машины, включающей несколько прессов с постепенно возрастающим давлением. Проходя через прессы, масса уплотняется, ее толщина уменьшается, а влажность достигает конечной величины 55...70%. Отформованный таким образом ковер с помощью пил поперечной и продольной резки раскраивается на плиты заданных размеров, которые направляются на сушку.[3]

Тепловую обработку мягких ДВП производят в трехзонных многоэтажных роликовых сушилках непрерывного действия, работающих по принципу противотока с рециркуляцией теплоносителя. Длина роликовых сушилок может колебаться от 30 до 90 м. Чаще используют сушилки длиной 30 м. Продолжительность сушки при температуре теплоносителя 130...160 °С составляет 3 ч. В конце сушки предусмотрена зона охлаждения.

Следует отметить, что производство ДВП является энергоемким. В среднем на 1 т плит затрачивается 550...650 кВт-ч электроэнергии, 4...4,5 т пара и около 110 кг условного топлива. Высокая энергоемкость объясняется большими затратами электроэнергии, идущими на помол древесины. В процессе производства затрачивается значительное количество топлива на тепловую обработку сырья и сушку изделий.

Обрезка и раскрой плит

Обрезка и раскрой мягких плит на нужные размеры производятся на форматно-обрезных установках с автоматическим управлением. [3]

Упаковка и складирование.

Готовые древесноволокнистые плиты сортируются, укладываются в пачки по 100-200 штук в зависимости от толщины плиты. Далее с помощью погрузчика отправляются на склад готовой продукции.

3. Контроль производства и качества выпускаемой продукции

Отклонения от номинальных размеров плит не должны превышать предельные, приведенные в табл. 1.

Плиты должны иметь прямые углы. Отклонение от прямоугольности кромок, измеренное на отрезке длиной 1000 мм, не должно быть более 2 мм.

Кромки плит должны быть прямолинейными. Отклонение от прямолинейности, измеренное на отдельных отрезках длиной 1000 мм, не должно быть более 1 мм.

Содержание вредных химических веществ, выделяемых плитами в производственных помещениях, при изготовлении плит не должно превышать предельно допустимых концентраций (ПДК), утвержденных Министерством здравоохранения для воздуха рабочей зоны производственных помещений.

В качестве упрочняющих добавок должны применяться малотоксичные смолы с содержанием свободного формальдегида не более 0,1%.

Содержание добавок формальдегидосодержащих смол в рецептуре плит по отношению к абсолютно сухой массе не должно превышать 1,3%.

Цветовая тональность и степень размола древесины лицевого слоя твердых плит должны соответствовать образцам-эталонам, согласованным изготовителем с основными потребителями.

Плотность, водопоглощение лицевой поверхностью и предел прочности при растяжении перпендикулярно к пласти контролируют периодически не реже одного раза в две недели и при каждом изменении технологии изготовления плит.

Плиты хранят в закрытых помещениях рассортированными по маркам, сортам и размерам.

При поставке плит торгующим организациям по их требованию на каждой пачке плит закрепляют этикетку, содержащую:

- наименование или товарный знак предприятия-изготовителя;

- условное обозначение плит;

- число плит в пачке;

- дату изготовления и номер смены;

- штамп отдела технического контроля.

Каждая отгружаемая партия плит одной марки, группы и сорта должна сопровождаться документом о качестве, удостоверяющим ее соответствие требованиям настоящего стандарта и содержащим:

- наименование организации, в систему которой входит предприятие-изготовитель;

- наименование предприятия-изготовителя, его товарный знак и адрес;

- условное обозначение плит;

- число плит в партии, их общую площадь в квадратных метрах, определенную с точностью до 0,01 м²;

- дату изготовления и номер партии.

Документ о качестве закрепляют во влагозащитной упаковке на продукции на видном месте.

При поставке на экспорт плиты упаковывают и маркируют в соответствии с технической документацией, согласованной с внешнеторговыми организациями.

Плиты перевозят всеми видами транспорта в соответствии с Правилами перевозки грузов, действующими для данного вида транспорта, с обязательным предохранением от атмосферных осадков и механических повреждений.

Допускается перевозка плит в контейнерах и транспортными пакетами и стопами в соответствии с технической документацией, согласованной с соответствующими транспортными министерствами и потребителем. [5]

4. Безопасность технологического процесса

Процессы производства древесноволокнистых плит должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.3.002-75, ГОСТ 12.3.007-75 и настоящего стандарта.

При производстве древесноволокнистых плит должны быть предусмотрены меры защиты работающих от возможного действия опасных и вредных производственных факторов.

Безопасность процессов производства древесноволокнистых плит должна быть обеспечена:

автоматизацией и механизацией технологических операций;

герметизацией оборудования в соответствии с его конструктивными особенностями и принятыми проектными решениями по его размещению;

своевременным удалением в обезвреживанием отходов производства, являющихся источниками опасных и вредных производственных факторов в загрязнения окружающей среды;

(НПАОП 20.1-7.01-80 ССБТ. Производство древесноволокнистых плит. Требования безопасности.) применением химических веществ, разрешенных Министерством здравоохранения.

Процессы производства древесноволокнистых плит должны производиться с соблюдением ГОСТ 12.1.004-76, ГОСТ 12.I.010-76 и "Типовых правил пожарной безопасности для промышленных предприятий", утвержденных ГУПО МВД.

Производственное оборудование, применяемое в процессе производства древесноволокнистых плит, должно отвечать требованиям ГОСТ 12.2.003-74, ГОСТ 12.2.0.26-77, стандартам и техническим условиям на конкретное оборудование.

Электрооборудование станков и установок и его эксплуатация должны соответствовать требованиям "Правил устройства электроустановок", "Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей" и "Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей", утвержденных Госэнергонадзором.

5. Охрана окружающей среды на предприятии

Многие предприятия деревообрабатывающей промышленности относятся к производствам строительной индустрии. При изготовления деревянных конструкций древесину механически обрабатывают, склеивают, антисептируют, покрывают защитными покрытиями, грунтуют и красят При грубой механической обработке древесины (резании, фрезеровании, долблении, строгании) образуется много отходов в виде опилок, стружек, щепы и небольшое количество мелкодисперсной пыли в основном при шлифовании.

Запыленность воздуха на деревообрабатывающих предприятиях превышает санитарные нормы до 10-15 раз из-за низкой эффективности местных отсосов. Древесная пыль относится к четвертому классу опасности, но она пожаро- и взрывоопасна. При нанесении защитных покрытий, склеивании, грунтовке и покраске древесины выделяются химические газы, которые относятся ко второму - четвертому классам опасности.

Для уменьшения загрязненности воздушной среды цеха необходимо применять местные отсосы (зонты) для улавливания загрязнителей в местах их выделения.

Значительные размеры оборудования и наличие передвижной кран-балки создают дополнительные трудности при проектировании местной вентиляции для полной локализации выделяющихся вредностей, а применение мощной системы обменной вентиляции, как правило, приводит к неоправданному увеличению объемов воздухообмена.

Как показали исследования условий труда в действующих цехах по производству ДВП, совместно с технологами, механиками и энергетиками можно добиться существенного снижения поступления вредностей в воздушную среду без значительного увеличения расходов приточного и вытяжного воздуха. Исходя из конкретных условий эксплуатации отдельного оборудования, для снижения вредных выделений необходимо:

1) определить минимальное количество проемов, их расположение и размеры для наблюдения за технологическим процессом;

2) применять более совершенную в санитарно-гигиеническом отношении технологию закалки и увлажнения ДВП;

3) согласовать формы и размеры укрытий, а также места установки отсосов вредностей и локальных подач свежего воздуха с особенностями эксплуатации и ремонта оборудования технологической линии.

На заводах ДВП производительностью 10 млн. м² в год удаляется 1 млн. м3/ч отработавшего воздуха; тепловыделения составляют примерно 28 ГДж/ч и влаговыделения - 4,8 т/ч. Часть теплоты используется для нагрева приточного воздуха в рекуператоре, установленном над прессом. Такой большой объем отработавшего воздуха получается за счет того, что в цехах в основном используется общеобменная вентиляция, а местные отсосы внедряются сравнительно мало. Большой объем пара совместно с частицами пыли и другими вредностями попадает в воздушную среду цехов, отрицательно воздействуя на здоровье работающих, на конструкции здания и технологическое оборудование.

Для улучшения условий труда, сокращения воздухообмена и продления срока службы строительных конструкций на заводах ДВП необходимо предусматривать следующие мероприятия:

- обеспечивать полную герметизацию рафинаторов, а также дверей камер увлажнения и закалки плит;

- во избежание конденсации водяных паров предусматривать утепление ограждающих конструкций цеха в зоне увлажнительной камеры обеспечивающее термическое сопротивление 3 м² ґС/Вт;

- над рабочими местами с большим выделением вредностей (пресс стол для нарезки плит и т.д.) устанавливать безвихревые воздухораспределители для подачи приточного воздуха соответствующих параметров;

- в оконных проемах устанавливать осевые вентиляторы с калориферами для подачи приточного воздуха извне, чтобы в цехах был выдержан баланс вытяжки и притока.

-зонты местных отсосов устанавливать на опоры из профильного металла с направляющими для их фиксации с целью снижения трудоемкости монтажных и демонтажных работ. Указанные мероприятия позволят снизить производительность вытяжных систем с 1,0 до 0,6 млн. м³/ч при одновременном уменьшении загрязненности воздушной среды цехов до санитарных норм, а также увеличить срок службы строительных конструкций и технологического оборудования. [4]

Список использованных литературных источников

1. Ребрин С.П., Мерсов Е.Д., Евдокимов В.Г. Технология древесноволокнистых плит, изд. “Лесная промышленность”, М., 1971. - 272 с.

2. Сухая Т.В., Шкирандо Т.П. Технология древесных плит и пластиков. Методические указания к курсовому проектированию. - Минск, 1977. - 32 с.

3. Горлов Ю.П. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий: Учеб. для вузов по спец. “Пр-во строит. изделий и конструкций”. ? М.: Высш. шк., 1989.

4. Банит Ф.Г., Мальгин А.Д. Пылеулавливание и очистка газов в промышленности строительных материалов. - М., 1979. - с. 56-59, 160-163

5. ГОСТ 4598-86

Размещено на Allbest.ru