Проект цеха по производству трехслойных древесностружечных плит

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования ”Белорусский государственный технологический университет”

Кафедра химической переработки древесины

Расчётно-пояснительная записка

к курсовому проекту

по дисциплине “Технология и оборудование комплексной химической переработки древесины”

на тему “Проект цеха по производству трехслойных древесностружечных плит мощностью 140000 м³ в год с расчетом отделения стадии формирования стружечного ковра”

Разработал:

студент 3 курса 1 группы

инженерно-экономического

факультета

Одинокий К.В.

Руководитель: Цедрик Т.П.

Минск 2006

РЕФЕРАТ

Расчётно-пояснительная записка содержит 60 с., 9 источников, 24 таблицы, 2 приложения.

ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫЕ ПЛИТЫ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ щепа, машина рубительная, МАШИНА ФОРМИРУЮЩАЯ, СТАНОК ЦЕНТРО-БЕЖНЫЙ СТРУЖЕЧНЫЙ, СУШИЛКА БАРАБАННАЯ, прессование, ПЕ-ТРОЛАТУМ, СВЯЗУЮЩЕЕ.

Объектом курсового проекта является цех по производству трехслойных древесностружечных плит мощностью 140 тыс. м³ в год.

Цель работы - выбор и обоснование технологической схемы производства древесностружечных плит, расчет материального баланса производства, подбор ос-новного и вспомогательного оборудования и подробный расчет стадии форми-рования стружечного ковра.

В данной работе описана технологическая схема цеха по производству трехслойных древесностружечных плит, приводится обоснование выбора данной схемы и способа производства. Произведен расчет материального баланса произ-водства, подбор основного технологического оборудования, а также расчет стадии формирования стружечного ковра и производительности пресса.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Выбор и обоснование технологической схемы производства древесностружечных плит

1.1 Общие сведения о производстве древесностружечных плит

1.1.1 Классификация и виды древесностружечных плит

1.1.2 Назначение плит

1.1.3 Размеры плит

1.2 Выбор способа производства древесностружечных плит

1.2.1 Выбор конструкции производимых плит

1.2.2 Обоснование выбора способа производства трехслойных дре-весностружечных плит

1.2.3 Характеристика используемого сырья

1.2.4 Выбор связующего

1.2.5 Мероприятия по снижению токсичности плит

2 Описание технологической схемы производства трехслойных древесно-стружечных плит

3 Расчет материального баланса для цеха по производству 140000м³ трех-слойных древесностружечных плит

4 Расчет и подбор основного и вспомогательного оборудования для цех по производству трехслойных древесностружечных плит

4.1 Подбор оборудования линии переработки сырья для наружных сло-ев

4.1.1 Подбор станка для переработки сырья

4.1.2 Подбор стружечного станка

4.1.3 Подбор бункера для хранения стружки

4.1.4 Подбор оборудования для повторного измельчения древесной стружки

4.1.5 Подбор сушильной установки

4.1.6 Подбор оборудования для сортировки стружки

4.1.7 Подбор бункера для хранения стружки на стыке стадий сортиров-ки и смешения

4.1.8 Подбор смесителя

4.2 Подбор оборудования линии переработки сырья для внутреннего слоя плит

4.2.1 Подбор оборудования для переработки сырья в технологическую щепу

4.2.2 Подбор бункера для хранения щепы

4.2.3 Подбор стружечной машины для переработки щепы

4.2.4 Подбор сушильной установки

4.2.5 Подбор оборудования для сортировки стружки

4.2.6 Подбор бункера для хранения стружки на стыке стадий сортировки и смешения

4.2.7 Подбор смесителя

4.3 Расчет отделения формирования стружечного ковра

4.3.1 Определение расхода осмоленной стружки на формирование пакета

4.3.2 Определение производительности формирующей машины

4.3.3 Определение скорости формирующего конвейера

4.3.4 Определение производительности периодического гидравли-ческого пресса для предварительной подпрессовки стружечных пакетов

Заключение

Приложение А

Приложение Б

Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ

Комплексное использование древесины имеет своей целью повышение экономической эффективности лесной и деревообрабатывающей промыш-ленности путем сокращения лесозаготовок и одновременно полного использования древесных отходов и низкосортной древесины в качестве тех-нологического сырья. Эта проблема продолжает оставаться актуальной, несмотря на то, что бережное отношение к природным ресурсам и охрана ок-ружающей среды стали естественным требованием, предъявляемым к деятельности людей.

В связи с растущей из года в год потребностью в деловой древесине це-лесообразно использование древесных отходов на те виды продукции, которые способны ее заменить. Таким материалом являются древесностружечные плиты, необходимость интенсивного развития производства которых диктовалась высокой эффективностью их использования: в Советском Союзе: 1 м³ древесностружечных плит был эквивалентен 2,4 м³ высококачественных пило-материалов или 3,8 м³ деловой древесины.

Производство древесностружечных плит в Советском Союзе увеличилось с 0,16 млн. м³ в 1960 г. до 5,45 млн. м³ в 1980 г., но отставало от потребности в них. В настоящее время древесностружечные плиты являются не заменителем древесины, фанеры, столярной плиты, а признанным и необходимым конст-рукционным материалом больших размеров, изготовление которого возможно с различными заданными характеристиками.

Древесностружечные плиты нашли широкое применение в мебель-ной промышленности и в небольшой степени -- в строительстве (соот-ветственно 64 и 21 % всех вырабатываемых в стране плит). Это объясняя-ется в первую очередь тем, что строительство предъявляет повышенные тре-бования к качеству плит. Основное требование - высокая гидрофобность плит, отсутствие которой препятствует широкому применению их в качестве материала для настила полов, обшивки помещений, устройства встроенной мебели и для других строительных целей.

Кроме того, важное условие для массового применения древесно-стружечных плит -- повышенная прочность и особенно биологическая безвред-ность для жизнедеятельности людей. Непрерывное увеличение применения дре-весностружечных плит в различных отраслях народного хозяйства требует ре-шения вопросов повышения их качества и долговечности, удовлетворения запро-сов потребителей.

Улучшение свойств древесностружечных плит конструкционного назна-чения позволит более широко использовать их взамен цельной деловой древе-сины в строительстве, на транспорте и во всех других областях, где плиты экс-плуатируются в условиях переменной и повышенной влажности воздуха при непосредственном соприкосновении с водой; снижение токсичности расширит использование плит в условиях жизнедеятельности людей. В целом улучшение технико-эксплуатационных характеристик древесностружечных плит конструк-ционного назначения приведет к увеличению срока их службы /1/.

Необходимо учитывать также существующий и растущий уровень смежных отраслей в связи с тем, что производство древесностружечных плит является крупнотоннажным потребителем синтетических клеев, ускорителей, гидрофобизаторов, защитных коллоидов и других материалов.

Особенность производства древесностружечных плит -- использование в качестве связующих карбамидоформальдегидных олигомеров, имеющих значи-тельную сырьевую базу и относительно низкую стоимость по сравнению с други-ми конденсационными смолами. Карбамидоформальдегидные олигомеры об-ладают высокой адгезионной способностью и наибольшей скоростью отверж-дения, имеют низкую вязкость при высокой концентрации, бесцветны.

Древесностружечные плиты на основе карбамидоформальдегидного свя-зующего широко используются в производстве мебели и для внутренней об-шивки домов. Поэтому основное внимание уделяется карбамидоформаль-дегидным смолам -- наиболее распространенному связующему для древесно-стружечных плит.

С каждым годом возрастает объем применения древесностружечных плит в промышленном и гражданском строительстве, в том числе и для наружной обшивки малоэтажных домов. Панельные дома получили большое распространение в сельском строительстве, особенно в районах Крайнего Се-вера, Сибири и Дальнего Востока /2/.

Для изготовления древесностружечных плит, которые могут широко применяться в строительстве, наиболее эффективно использование связующих, придающих плитам повышенную водо- и атмосферостойкость. К ним относятся фенолоформальдегидные смолы, которые несмотря на известные недостатки (токсичность, длительное отверждение, более высокая стоимость), применяются за рубежом для производства древесностружечных плит повышенной атмос-феростойкости. В настоящее время внедрено несколько марок нетоксичных водорастворимых фенолоформальдегидных смол, производство которых освоено предприятиями Минхимпрома, в том числе и для древесностружечных плит. Разработаны условия синтеза связующего с минимальным содержанием свободного фенола и формальдегида, и за счет применения эффективных моди-фикаторов сокращена продолжительность отверждения. Все это обеспечивает высокую эффективность использования древесностружечных плит на основе фе-нольного связующего в строительстве малоэтажных деревянных домов.

Технология древесностружечных плит, так же как любая другая тех-нология, может быть разделена на механическую и химическую. К механи-ческой технологии относятся в основном процессы, в которых изменяются форма или физические свойства древесины и плит, такие как резание и измельчение древесины, обрезка готовых плит и др. К химической технологии относятся процессы, связанные с изменением состояния, внутреннего строения и свойств компонентов плиты и самих плит. Это процессы, связанные с переработ-кой связующего, и в первую очередь, горячее прессование, когда осуществляется склеивание древесных частиц. Следует отметить, что для ряда процессов характерны признаки как механической, так и химической технологии.

Особое место в области химической технологии плит занимает проблема исследования общих закономерностей образования их свойств, составляющая теоретическую основу химической технологии древесностружечных плит. Анализ физико-химических основ процессов образования древесностружечных плит имеет не только научное, но и большое практическое значение. Резкое увеличе-ние мощности установок по производству плит, повышение их качества, ор-ганизация производства плит с различными специальными свойствами могут быть эффективно реализованы лишь на базе анализа происходящих физико-химических процессов, изучения их кинетики, создания математических моде-лей.

Пути придания и регулирования специальных свойств, связанных с воздействием на компоненты материала, определяются основными закономер-ностями химической технологии. Гидрофобность, прочность, нетоксичность древесностружечных плит в качестве композиционного материала определя-ются прочностью склеивания древесных частиц, адгезионно-когезионным взаимо-действием в древесно-полимерном комплексе, т. е. химической технологией дре-весностружечных плит.

1 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ

1.1 Общие сведения о производстве древесностружечных плит

1.1.1 Классификация и виды древесностружечных плит

Древесностружечные плиты изготовляют из древесины (иногда недревес-ных частиц) различными методами и для различных целей (потребителей). Этим объясняется большое разнообразие плит. Чаще всего их классифицируют по следующим основным признакам.

По способу прессования: плиты плоского и экструзионного прессования. В плитах плоского прессования древесные частицы расположены парал-лельно плоскости. Такие плиты имеют одинаковую прочность во всех на-правлениях плоскости. В плитах экструзионного прессования (полученных методом выдавливания) древесные частицы расположены перпендикулярно плоскости. Эти плиты имеют очень низкую прочность при изгибе вдоль плоскости и несколько более высокую поперек плиты. Поэтому для увеличения прочности при изгибе такие плиты подлежат обязательной облицовке с обеих сторон лущеным шпоном.

По конструкции: однослойные, трехслойные, пятислойные и многослойные.

Однослойные плиты имеют одинаковые размеры древесных частиц и одинаковое количество связующего по всей толщине. Они могут быть сплошными и с внутренними каналами вдоль плиты (многопустотные древесностружечные).

В трехслойных плитах оба наружных слоя изготовляют из более тонких (или мельчайших) древесных частиц и с большим количеством связующего по сравнению с внутренним слоем. В настоящее время в Республике Беларусь и за рубежом трехслойные плиты занимают наибольший удельный вес.

Пятислойная плита состоит из одного внутреннего и двух одинаковых симметрично расположенных промежуточных и наружных слоев, отличающихся друг от друга размерами древесных частиц и содержанием связующего. В наруж-ных слоях используют мельчайшие древесные частицы и пыль, в промежуточ-ных-- мелкие древесные частицы небольших размеров и во внутреннем -- древесные частицы с наибольшими допускаемыми размерами, т. е. наиболее гру-бую стружку.

В многослойных плитах размер древесных частиц постепенно воз-растает от поверхности к середине, а содержание связующего соответственно уменьшается. Однако в отличие от трехслойных или пятислойных, в которых имеется ярко выраженная граница между слоями, в многослойных плитах такой границы нет.

По плотности: плиты малой плотности (до 500 кг/м³), средней плотности (500--650 кг/м³), высокой плотности (650--850 кг/м³).

Большинство плит изготовляют плотностью 650--750 кг/м³.

По виду древесных частиц для формирования наружных слоев: плиты с наружными слоями из специальной тонкой резаной стружки и плиты с мелкоструктурной поверхностью. Первые имеют более высокую прочность на статический изгиб и низкий класс (5--6-й) шероховатости. Такие плиты применяют без облицовки или облицовывают шпоном, например в мебельном производстве. Во вторых для формирования наружных слоев исполь-зуют мельчайшие, древесные частицы и пыль. Такие плиты характеризуются более низкой прочностью на статический изгиб (примерно на 10--20%), но зато высоким качеством поверхности (шероховатость не ниже 7-го класса); они пригодны для облицовки современными прогрессивными полимерными мате-, риалами.

По гидрофобности (водоустойчивости): плиты повышенной и средней (обычной) водостойкости. Плиты повышенной водостойкости изготовляют с применением фенолоформальдегидных или меламиноформальдегидных смол, а также мочевиноформальдегидных смол с добавлением гидрофобных веществ. Плиты средней (обычной) водостойкости изготовляют с применением мочевиноформальдегидных смол. Прочность таких плит снижается в 3--4 раза под действием холодной воды, а под действием горячей (60° С и выше) прочность плит резко снижается, а затем они разрушаются. В связи со значительными техно-логическими преимуществами мочевиноформальдегидных смол и их широким распространением абсолютное большинство плит изготовляют на их основе.

По виду обработки поверхности: шлифованные и нешлифованные.

По виду отделки поверхности: необлицованные и облицованные. Плиты облицовывают шпоном, декоративным бумажно-слоистым пластиком, бумажно-смоляной пленкой на основе термореактивных и термопластичных смол, укрывистыми лакокрасочными материалами (имитационная печать), иногда ме-таллом и др.

В соответствии с ГОСТ 10632--77 древесностружечные плиты изго-товляют трех марок: П-1, П-2 и П-3 /2/. Плиты П-1 и П-3 изготовляют одной груп-пы, П-2 -- двух групп А и Б.

По виду (природе) используемого связующего. Поэтому признаку различают плиты на органических и неорганических связующих. При изготовлении плит на органических связующих используют карбамидофенолоформаль-дегидные, меламиноформальдегидные и изоционатные смолы, которые вводят в стружечную массу в виде водных растворов, реже -- в порошкообразном («су-хом») виде. При изготовлении плит на неорганических связующих исполь-зуют цемент, каустический магнезит и др. На основе неорганических связующих изготовляют в основном плиты строительного назначения, отличающиеся высокой водо-, био- и огнестойкостью. Производство таких плит широко развивается во многих странах.

1.1.2 Назначение плит

Выпускают плиты общего назначения, для строительства, специального назначения. К плитам общего назначения не предъявляют высоких требо-ваний в отношении водо- и биостойкости. Особенностями плит общего наз-начения (в том числе для производства мебели) являются средний уровень проч-ности и водостойкости, низкая токсичность и в большинстве случаев высокое качество поверхностей. Такие плиты предназначены для эксплуатации в условиях, исключающих воздействие воды, влаги, высокой температуры и пр., например внутри отапливаемых помещений. Плиты общего назначения, как правило, используют для изготовления штучной и встроенной мебели, для отделки интерьера, внутри здания и т. д. Такие плиты преимущественно изготовляют на ос-нове карбамидоформальдегидных смол без введения в стружечную массу специ-альных добавок.

Плиты для строительства должны обладать повышенной проч-ностью, водо- и биостойкостью, а в отдельных случаях и огнестойкостью, хороши-ми тепло- и звукоизоляционными свойствами и др. Такие плиты в основном изготовляют на основе фенолоформальдегидных смол и неорганических связу-ющих (портландцемента, каустического магнезита и др.); а в отдельных случаях на основе карбамидоформальдегидных смол с введением в стружечную масссу спе-циальных добавок (гидрофобизаторов и антисептиков).

Плиты специального назначения должны обладать специальными свойствами, например, в отношении размеров, плотности, прочности в опре-деленном направлении, водо-, био-, огнестойкости и др. Такие плиты изготовляют по специальным заказам.

В соответствии с ГОСТ 10632--89 плиты общего назначения, используемые для производства мебели, в строительстве (кроме жилищного, строительства зданий для детских, школьных и лечебных учреждений), в машино-строении, радиоприборостроении и в производстве тары подразделяются; по физико-механическим показателям на марки П-А и П-Б; по качеству поверхности на I и II сорта; по виду поверхности -- с обычной и мелкоструктурной (М) поверхностью, по степени обработки поверхности на шлифованные (Ш) и не шли-фованные; по гидрофобным свойствам -- с обычной и повышенной (В) водо-стойкостью; по содержанию формальдегида на классы эмиссии Е1, Е2, ЕЗ.

Пример условного обозначения плит марки П-А сорта I с мелкоструктурной поверхностью, шлифованных, класса эмиссии Е1, с размерами 3500Ч1750Ч15 мм: П-А, I, М, Ш, Е1, 3500Ч1750Ч15, ГОСТ 10632--89.

То же плит марки П-Б сорта II с обычной поверхностью, нешлифованных, класса эмиссии Е2, с размерами 3500Ч1750Ч16: П-Б, II, Е2 3500Ч1750Ч16, ГОСТ 10632--89.

По содержанию формальдегида в плитах в соответствии с европейской классификацией стандартом предусматривается три класса эмиссии. Допускаемое содержание формальдегида, в миллиграммах на 100 г абсолютно сухой плиты для классов эмиссии составляет: Е-1--до 10; Е-2--10…30; Е-3--30…60. Причем эти нормы относятся к необлицованным плитам. Для изготовления мебели приме-няют, как правило, плиты классов Е-1 и Е-2. Допускалось изготовлять плиты класса эмиссии формальдегида ЕЗ до 1 января 1991 г /3/.

1.1.3 Размеры плит

Плиты изготавливают толщиной 8...28 мм, с градацией через 1 мм. Такая градация позволяет сочетать в рамках стандарта толщины одновременно выпус-каемых шлифовальных и нешлифовальных плит.

Длина и ширина плит определяются размерами прессующих элементов прессового оборудования. При изготовлении плит в одноэтажных и многоэтажных гидравлических прессах размеры прессуемых плит определяются размерами обог-реваемых плит пресса. При изготовлении плит в гусеничных прессах непрерывного действия, в валковых (каландровых) прессах, в одноэтажных прессах непре-рывного действия и в экструзионных прессах длина получаемых плит может быть любой. Размеры плит по длине и ширине устанавливают в договорах на поставку, исходя из характеристики применяемого оборудования.

Учитывая развитие отрасли -- введение в действие и проектирование новых линий, а также то, что жесткое нормирование размеров по длине и ширине ограничивает оптимальные варианты карт раскроя плит у потребителей, в стан-дарте приведены только основные рекомендуемые размеры, мм: по длине-- 1830; 2040, 2440; 2500; 2600; 2700; 2750; 2840; 3500; 3220; 3600; 3660; 3690; 3750; 4100; 5200; 5500; 5680; по ширине--1220; 1250; 1500; 1750; 1800; 1830; 2135; 2440; 2450; 2500.

1.2 Выбор способа производства древесностружечных плит

1.2.1 Выбор конструкции производимых плит

В Республике Беларусь в основном изготовляют трехслойные плиты. За рубежом, а в последнее время и в РБ выпускают также пятислойные плиты, объем производства которых расширяется, что связано в первую очередь со стремлением получить плиты с высококачественной поверхностью.

Чтобы сравнить свойства трех- и пятислойных плит в ГДР были проведены опыты /2/. Исходным материалом служила сосновая резаная стружка толщиной 0,2--0,4 мм. Для формирования наружных и обкладочных слоев она измельчалась в мельнице. Из полученной мелкой стружки отделялась пыль (частицы, прошед-шие через сито с ячейками 0,25Ч0,25 мм). Доля наружных слоев из мелких древесных частиц составляла 35%. Для внутреннего слоя использовалась стружка толщиной 0,4 мм. Количество добавляемого связующего составляло 12% к мелким древесным частицам для наружного слоя и 7% к стружке для внутреннего слоя. При изготовлении пятислойных плит доля обкладочных (внешних) слоев из мелких древесных частиц составляла 25%, промежуточных слоев из тонкой резаной стружки толщиной 0,2 мм 25%, внутреннего слоя из стружки толщиной 0,4 мм 50% от общей массы. К мелким древесным частицам обкладочных слоев добавляли 12% связующего, к резаной стружке промежуточных слоев 9, к стружке внутреннего слоя -- 7%. Средневзвешенное содержание связующего в плитах обоих видов составляло 8,8%. В /2/ приведены физико-механические показатели плит. Из данных видно, что физико-механические показатели трехслойных и пятислойных плит примерно одинаковы. Таким образом, изготовление пятислойных плит не оправдано, так как технология подготовки стружечно-клеевой массы для них более сложна, чем для трехслойных, а именно: необходимы три линии подготовки массы и не менее шести формирующих машин.

Исходя из вышеприведенных доводов для производства выбираем трехслойные древесностружечные плиты.

1.2.2 Обоснование выбора способа производства трехслойных древес-ностружечных плит

При изготовлении однослойных и многослойных плит технологический процесс отличается наибольшей простотой, так как на всех технологических опе-рациях применяют однотипное единичное оборудование. Сами же производства различаются между собой только операцией (и применяемым оборудованием) формирования стружечного ковра. Ввиду более совершенного процесса фор-мирования стружечного ковра многослойные плиты имеют значительные преиму-щества перед однослойными и поэтому производство многослойных плит более широко применяется в зарубежной практике.

Характерной особенностью способа производства трехслойных древесно-стружечных плит является четкое разделение двух потоков изготовления стружки для внутреннего и наружных слоев /3/. Для изготовления стружки и ее осмоления на каждом потоке используют разнотипное оборудование и даже раз-личные технологические режимы на отдельных операциях.

Стружка толщиной 0,2…0,3 мм для наружных слоев изготовляется на стружечных станках с ножевым валом, которые обеспечивают получение плоской резаной стружки высокого качества. Стружку для внутреннего слоя изготовляют путем измельчения кругломерного сырья и кусковых отходов в щепу, которую за-тем перерабатывают в игольчатую стружку толщиной 0,5…0,6 мм на центробеж-ных стружечных станках. Кроме того, для внутреннего слоя используют привоз-ную технологическую щепу, опилки от лесопильных рам и стружку-отходы от де-ревообрабатывающих производств. При смешивании стружки со связующим к стружке для наружных слоев добавляют большее количество связующего, чем к стружке для внутреннего слоя. В результате такой технологии получают трех-слойные, плиты с высокими механическими показателями, гладкой и ровной по-верхностью.

Усложнение технологической схемы и состава оборудования оправдано значительными преимуществами трехслойных плит перед однослойными и даже многослойными плитами.

С целью повышения степени механизации переработки сырья в стружку и снижения ее себестоимости все шире используют однопоточную схему изго-товления стружки /3/. Кругломерное сырье и кусковые отходы перерабатывают первоначально в рубительной машине в щепу, которая после сортирования измельчается в игольчатую стружку на центробежных стружечных станках. Такая схема переработки сырья в стружку приемлема при изготовлении всех видов плит - одно-, трех-, пяти- и многослойных. Однако непременным условием производства высококачественных плит по такой технологии является сортирование полученной стружки на две (при изготовлении трехслойных плит) фракции на механических сортировках или пневматических сепараторах или соче-тание этих двух способов сортировки. Кроме того, при такой схеме переработки сырья в стружку организуется дополнительное измельчение крупных древесных частиц на зубчато-ситовых или молотковых дробилках. Условием получения высо-кокачественных плит с мелкоструктурной поверхностью из игольчатой стружки, особенно при изготовлении трехслойных плит, является пневматическое фракции-онирование стружки при формировании наружных слоев непрерывного стру-жечного ковра. Для производства применяют оборудование, описанное ниже.

Для разделки длинномерного сырья по длине применяют высокопроизво-дительный станок ДЦ-10. Как видно из технической характеристики станка ДЦ-10, максимальный диаметр распиливаемого сырья составляет 400 мм, в то время как на предприятия поступает определенное количество (10--20%) сырья большего диаметра (толстомер). До недавнего времени такое сырье отсортировывалось и разрезалось на мерное отрезки с помощью ручной пилы «Дружба». Шестипильное устройство состоит из двух стоек, несущей балки, кронштейнов, пильных узлов с приводом, включающих корпус подшипников, вал, дисковую пилу и шкив клино-ременной передачи. Пилы диаметром 1250 мм вращаются с частотой 1000 мин^-1. Мощность привода каждой пилы 12 кВт.

В качестве режущего инструмента в станке ДЦ-10 используют дисковые пилы Д 1250Ч4,5Ч50Ч120Ш по ГОСТ 980--69.

Головным конструкторским бюро по проектированию деревообраба-тывающего оборудования (ГКБД) разработан разобщитель ДЗЦ-10А который предназначен для приема длинномерного сырья в пучках, раскатки пучка в од-норядный слой и поштучной выдачи бревен или хлыстов на станок ДЦ-10.

Разобщитель состоит из трех самостоятельных агрегатов: приемного цеп-ного конвейера, наклонного конвейера, выдающего конвейера с отсекателем. Каж-дый конвейер имеет индивидуальный привод от мотора-редуктора. Управление работой разобщителя -- дистанционное с пульта управления, устанавливаемого в кабине оператора станка ДЦ-10. Оператор имеет возможность пустить в работу или остановить любой конвейер.

В измельченную древесину могут попадать металлические предметы, камень, уголь, песок и другие абразивные материалы. Металлические предметы можно удалить с помощью электромагнитных шкивов ШЭ, подвесных электромаг-нитных сепараторов ЭП, подвесных железоотделителей ЭПР.

Для переработки разного по виду сырья (длинномерная дровяная дре-весина, дрова, кусковые отходы лесопиления, карандаши и шпон-рванина фанерного производства, обрезки деревообрабатывающих цехов и др.) применяют рубительные машины. По виду рабочего органа они подразделяются на дисковые и барабанные. Основным рабочим органом дисковых рубительных машин является стальной диск с радиально закрепленными на нем ножами. В зависимости от конструкции машины патрон располагают под углом 45 - 50^о к плоскости диска (машины с наклонной подачей) или под углом 38^о (машины с горизонтальной подачей сырья) для облегчения усилия резания и уменьшения расхода энергии. Однако наклонная подача сырья усложняет установку машины, так как требуются высокие здания для загрузочной воронки, направляющей сырье в загрузочный патрон. В рубительных машиной с горизонтальной подачей сырья затрудняется переработка коротких отходов. Поэтому лучше применять барабанную руби-тельную машину.

Рабочим органом барабанных рубительных машин является барабан с закрепленными на его цилиндрической поверхности ножами. К барабанным руби-тельным относится машина ДУ-2, отечественного производства, которая может перерабатывать в щепу отходы лесозаготовок (сучья, вершины, ветви), отходы ле-сопиления и мелкие кусковые отходы деревообработки при наименьшей длине 100 мм и даже шпон-рванину (в пакетах) фанерного производства.

Рубительная машина ДУ-2 состоит из механизма резания, механизма подачи, вентилятора для удаления щепы из полости барабана и приспособления для заточки ножей. Полый ножевой барабан расположен под углом 35° к оси питателя. При рубке древесного сырья щепа через подножевые щели проходит в полость барабана, а затем с открытого торца забирается воздушным потоком, обра-зуемым вентилятором. Механизм принудительной подачи состоит из шести верти-кальных и горизонтальных подающих вальцов с шипами. Верхний валец подвешен шарнирно и перемещается по высоте на расстояние от 5 до 300 мм в зависимости от толщины подаваемого в машину материала. Ножи затачиваются в самой ма-шине специально предусмотренным заточным приспособлением. Из барабанных рубительных машин, выпускаемых иностранными фирмами, наибольшее распро-странение получили машины западногерманских фирм «Майер», «Клёкнер» /2/ и др. Все эти машины имеют примерно одинаковые конструкции и принцип работы.

Все эти рубительные машины имеют подающий ленточный конвейер дли-ной 2000 мм.

Барабанная рубительная машина состоит из механизма резания с приводом, рамы (корпуса), механизма подачи и ленточного конвейера подачи пере-рабатываемого сырья в питатель машины. Механизм резания включает ножевой барабан, в продольных пазах которого установлено от 2 до 4 ножей с углом заточ-ки около 32°. Механизмы подачи бывают трех типов: в виде рифленых вальцов, в виде цепных конвейеров или комбинированные.

При изготовлении стружки на стружечных станках образуется смесь с разными размерами (длиной, шириной и толщиной). В смеси наравне с конди-ционной стружкой содержатся мельчайшие древесные частицы (пыль) и толстые крупные частицы (сколы, грубые стружки). Мелкие и крупные древесные частицы отрицательно влияют на физико-механические показатели плит. Поэтому для по-лучения плит заданных свойств излишнюю пыль и толстые грубые древесные частицы выделяют из общей массы стружки.

В связи с внедрением в промышленное производство технологии про-изводства древесностружечных плит с мелкоструктурной поверхностью сортиров-ка стружки приобретает новое значение. Раньше от стружки отделялись мелкие древесные частицы и пыль, которые чаще всего направлялись на сжигание, а в настоящее время эта мелкая фракция используется для формирования наружных слоев для получения поверхности шероховатостью не ниже 7--8-го классов. Рань-ше всячески старались предотвратить образование мелких древесных частиц в период изготовления и транспортировки стружки, а сейчас создается специальное оборудование для измельчения стружки в тонкие древесные частицы. Поэтому операцией сортировки предусматривают следующие цели:

Отделить от общей массы стружки мелкие древесные частицы и пыль и направить их в поток наружного слоя для получения плит с высококачественной поверхностью.

Отделить от общей массы стружки крупные грубые древесные частицы и направить их на дополнительное измельчение в специальных дробилках, чтобы после измельчения вернуть их в производство.

При изготовлении трехслойных плит без облицовки бумагой отделить от стружки внутреннего слоя часть мелких древесных частиц и пыли и направить в поток стружки для наружного слоя, а от стружки наружных слоев отделить круп-ные (некондиционные) древесные частицы и направить во внутренний слой (иног-да после дополнительного измельчения).

Обычно сортируют высушенную стружку. Для этого применяют механи-ческие качающиеся сортировки и пневматические сепараторы. Первые сортируют стружку по длине и ширине, вторые-- по толщине. Высококачественная класс-сификация стружки по фракциям может быть достигнута только при двух-ступенчатой сортировке: сначала механической, затем пневматической. На пред-приятиях с отечественным оборудованием лучше применять сортировки оте-чественных производителей: ДРС-2, ДПС-1.

Чтобы выдержать заданную норму расхода связующего необходимо точно дозировать связующее и стружку, подаваемые в смеситель. Связующее дозируют по объему (л/мин) с помощью насосов НД 1000/10, которые обеспечивают высо-кую точность. Стружку по объему дозировать нельзя, так как объемная масса древесных частиц зависит от многих факторов: размеров и фракционного состава стружки, породы древесины, влажности и др. Поэтому стружку дозируют по массе с помощью весов периодического и непрерывного действия. В вертикальных бункерах ДБО-60 весы не предусмотрены, поэтому при их использовании для сухой стружки необходимо предусмотреть дозатор. Однако из весов периодичес-кого действия стружка тоже выходит порциями. В случае применения малога-баритных скоростных смесителей после дозирования по массе необходимо иметь устройства для равномерной выдачи стружки в смеситель. Для этого могут быть применены вибропитатели, или бункер-питатель.

Задачей формирования стружечного ковра (пакетов) является дозирование и равномерное распределение осмоленных древесных частиц для обеспечения одинаковой толщины, плотности и прочности по площади древесностружечных плит при последующем прессовании.

Формирование стружечного ковра -- одна из важнейших операций в технологическом процессе производства древесностружечных плит. От качества формирования стружечного ковра зависят плотность, колебание ее по площади плиты (равноплотность), прочность, стабильность ее по площади плиты, равномерность толщины, упрессовка плит по толщине при последующей облицовке, формо-изменяемость (коробление плиты). Неравномерность распределения древесных частиц по площади является одной из основных причин разнотолщности древесно-стружечных плит в связи с их различным восстановлением первоначальных раз-меров; вызванным разными упругопластическими свойствами прессуемой массы, а также отдельных участков каждой" плиты. Поэтому при формировании стру-жечного ковра основное внимание должно быть уделено равномерности насыпки стружки по площади и равномерной выдаче стружки в единицу времени каждой головкой формирующей станции.

Критерием оценки качества формирования ковра служит только вариа-ционный коэффициент равномерности распределения массы стружки по площади. Принято считать, что для качественного формирования стружечного ковра этот коэффициент не должен превышать 3--4%.

Формирование и подготовка стружечного ковра включает следующие операции:

1. Насыпание бесконечного стружечного ковра и разделение его на пакеты требуемой длины.

2. Увлажнение поверхностей пакетов для ускорения прогрева при дальней-шем горячем прессовании плит в прессе.

3. Контроль массы формируемого ковра (пакетов) и удаление из потока па-кетов, масса которых выходит за допускаемые пределы.

Перечисленные операции выполняют с помощью главного конвейера и формирующих машин. В наиболее распространенных конвейерах ковры форми-руют и транспортируют на металлических поддонах или гибких непрерывных лентах.

К конвейерам с круговым движением поддонов относятся отечественные ДК-1А, ДК-1М, а также конвейеры в цехах с импортным оборудованием, поставл-енным фирмами Зимпелькамп, Беккер и Ван Хюллен. В эти конвейеры встроены формирующие станции, пресс предварительной подпрессовки и пресс горячего прессования, контрольные весы, дождевальные установки, камера охлаждения поддонов. Стружечный ковер насыпается на поддоны в виде бесконечной ленты с последующим разделением на пакеты (конвейер фирмы Беккер и Ван Хюллен) и в виде заготовок (пакетов) определенной длины (конвейеры ДК-1А, фирмы Зим-пелькамп). Формирующий конвейер (участок под формирующими машинами) дви-жется непрерывно и обязательно с равномерной скоростью для получения равно-мерного стружечного ковра. Остальные конвейеры, входящие в состав главного, могут перемещаться непрерывно или периодически.

В конвейерах с последовательным расположением оборудования и транс-портных средств стружечный ковер формируется на непрерывной (стальной, про-резиненной или синтетической) гибкой ленте. Указанное выше оборудование рас-положено последовательно друг за другом в одну линию.

Формирующие машины непрерывно дозируют и равномерно выдают (насы-пают) стружку на движущиеся внизу поддоны или ленточный конвейер. Для обра-зования стружечного ковра, состоящего из нескольких слоев, отличающихся раз-мерами древесных частиц и содержанием связующего, в главном конвейере уста-навливают последовательно друг за другом несколько (от трех до восьми) фор-мирующих машин. Например, в отечественном главном конвейере предусмотрены четыре формирующие машины, которые формируют трехслойные стружечные пакеты. На предприятиях с отечественным оборудованием применяют следующие формирующие машины: ДФ-1, ДФ-2 (ДФ-2М) и ДФ-6.

Далее рассмотрим стадию прессования древесностружечных плит. Приме-няют пять способов горячего прессования древесностружечных плит:

в многоэтажных гидравлических прессах (периодический способ);

в одноэтажных прессах импульсного (ступенчатого) прессования (периодический способ);

в экструзионных прессах (непрерывный способ);

в гусеничных прессах непрерывного действия (непрерывный способ);

в валковых (каландровых) прессах (непрерывный способ).

Основным способом в мировой практике является прессование древесно-стружечных плит в многоэтажных гидравлических пресса. Отечественной про-мышленностью выпускается несколько типов многоэтажных гидравлических прессов. Из них наиболее широко применяются прессы ПР-6 и А4743Б.В совре-менных цехах по производству плит температуру прессования (плит пресса) принимают в пределах: 160--180° С в многоэтажных гидравлических прессах и 180--220° С в одноэтажных гидравлических и валковых (каландровых) прессах. Отклонение температуры плит пресса в пределах одной плиты не должно пре-вышать ±5° С.

Для предупреждения преждевременного отверждения связующего в по-верхностных слоях общая продолжительность загрузки пресса брикетами и дости-жения начального (высокого) давления не должна превышать 45 с; при этом подъем плит (смыкание) должен составлять 12--15 с. Для полного исключения преждевременного отверждения связующего в поверхностных и наружных слоях прессование при высокой температуре рекомендуется производить без добавления отвердителя в наружные слои. Такая технология принята на многих предприятиях /2/.

1.2.3 Характеристика используемого сырья

Неделовая древесина должна удовлетворять требованиям ОСТ 13-200--85 «Дрова для гидролизного производства и изготовления плит». Диаметр сырья устанавливается от 2 см и выше длиной от 1 до 6,0 м с градацией через 1 м. В зависимости от качества сырье делится на три сорта -- I, II и III. В сырье не допус-каются такие дефекты, как наружная трухлявая гниль, обугленность, ядровая гниль, ограничиваемая в зависимости от сорта; остальные пороки и дефекты до-пускаются.

Сырье поставляют любых хвойных и лиственных пород, с корой и в око-ренном виде. Обмер и учет древесного сырья длиной до 3 м производят по ГОСТ 3243--46, а длиной более 3 м --по ГОСТ 2292--74. Допускается геометрический метод определения объема древесины. Сырье поставляют в пакетированном и непакетированном виде; при длине лесоматериалов менее 2 м -- только в пакетах.

Основным местом концентрации древесных отходов является лесопильная промышленность, отходы которой составляют около 75 % всех ресурсов древес-ных отходов, образующихся в деревообрабатывающей промышленности и пригод-ных для использования в производстве древесностружечных плит.

Отходы фанерной промышленности составляют в балансе всех отходов де-ревообрабатывающей промышленности около 5 %, тем не менее они также являются одним из основных источников сырья для производства древесностру-жечных плит, поскольку эти отходы (в особенности карандаши) наилучшим обра-зом подготовлены для переработки на специальную резаную стружку. При этом карандаши могут быть использованы для изготовления стружки как для вну-треннего, так и для наружных слоев, шпон-рванину перерабатывают только в стружку для внутреннего слоя. При использовании шпона-рванины содержание ко-ры в стружке не должно превышать 12%.

Под низкокачественной древесиной, образующейся на нижних складах, понимают обрезки стволовой древесины или хлысты, пораженные центральной гнилью, имеющие другие пороки и не соответствующие требованиям стандартов и технических условий на деловые сортименты. Виды и объемы кусковых отходов, образующихся на нижнем складе, зависят от технологии лесозаготовки и первич-ной обработки древесины. При вывозе на нижний склад деревьев с кроной в процессе обработки получают такие виды отходов, как сучья, ветви, вершины, отком-левки и козырьки. При вывозке древесины в хлыстах указанные виды отходов ос-таются на лесосеке.

Установлено, что кора, которую содержат лесосечные отходы, не ухудшает физико-механических свойств плит, а включение зелени (хвои, листьев) уменьшает их прочность. Стружку из технологической щепы, изготовленной из лесосечных отходов, можно применять в качестве добавки к основному сырью для внутрен-него слоя. Качество такой щепы регламентируют ТУ 13-671--82.

Для отделения из так называемой зеленой щепы, зелени и частично коры НПО «Силава» создан сортировщик СИКО-2. Выход отдельных видов продукции из свежеизготовленной еловой зеленой щепы после ее сортировки составляет, %: древесной зелени до 46; технологической щепы до 40; топливной щепы до 14. Про-изводительность сортировщика СИКО-2 при сортировке зеленой щепы составляет 1,5…2,8 т/ч, причем объем каждой фракции можно регулировать, т. е. достигать разной степени отделения зелени.

Технологическая щепу (ГОСТ 15815--83) вырабатывают из неделовой древесины, кусковых отходов деревообрабатывающих производств, в первую оче-редь лесопиления и фанерного производства. Для производства древесностружеч-ных плит изготовляют щепу марки ПС. Размеры щепы: по длине от 10 до 60 мм; по толщине не более 30 мм; по ширине не регламентируются. Качество щепы должно соответствовать следующим требованиям.

Массовая доля коры, %, не более………………15

Массовая доля гнили, %, не более………………5

Массовая доля минеральных примесей, %,

не более…………………………………………...0,5

Массовая доля, % остатков на ситах с отверстиями диаметром, мм:

30, не более…………………………………….5,0

20, 10 и 5, не менее……………………………85,0

на поддоне (отсев), не более………………….10,0

Обугленные частицы и металлические включения не допускаются

В одной партии должна содержаться щепа из древесины хвойных или лист-венных пород, а по согласованию с потребителем допускается поставка щепы в смешанном виде.

Технологическая щепа из тонкомерных деревьев и сучьев (ТУ 13-735--83) предназначена для использования в качестве добавки к технологической щепе по ГОСТ 15815--83. Допускаемые размеры щепы для производства древесностру-жечных плит: длина 10…60 мм; толщина не более 20 мм; ширина не регламенти-руется. Качество щепы должно соответствовать следующим требованиям.

Массовая доля коры, %, не более…………..20

Массовая доля гнили, %, не более…………..3

Массовая доля зелени (хвои, листвы), %,

не более………………………………………..5

Массовая доля минеральных примесей, %,

не более………………………………………1

Остаток, %, на ситах с отверстиями:

диаметром 10 мм, не менее………………83

диаметром 5 мм, не более………………..10

на поддоне, не более…………………………..7

Обугленные частицы, металлические и минеральные включения не допус-каются

Состав щепы по породам древесины не регламентируется. Щепу, показатели которой удовлетворяют указанным требованиям, используют в виде добав-ки к щепе по ГОСТ 15815--83 в количестве не более 20 % для наружных слоев и без ограничения для внутреннего.

По расчетным данным ВНИИДрева, из общего объема отходов и потерь повторно использованы непосредственно в производстве плит 20,5%. сожжены в топках 67,9%, переработаны или реализованы населению на топливо и другие це-ли 8 % и вывезены в отвал 3,6 %. За истекшие годы это соотношение практически не изменилось /3/.

1.2.4 Выбор связующего

Для производства водостойких древесностружечных плит используют водорастворимые фенолоформальдегидные смолы для горячего склеивания (с добавлением отвердителя). Большинство таких смол перед распылением следует раз-бавлять растворителем (обычно водой) для снижения вязкости до 20--30 с по ВЗ-4. Получаемая осмоленная стружка имеет высокую влажность, поэтому ее необходимо подсушивать, чтобы влажность стружки не превышала 12--15%. Это услож-няет технологию производства и требует установки дополнительного сушильного агрегата, что сдерживает производство древесностружечных плит на фенолфор-мальдегидных смолах.

Кемеровским научно-исследовательским институтом химической про-мышленности разработаны и освоены фенолоформальдегидные смолы СФ-3024 (ЛАФ-3) и СФ-339 (248) с низким содержанием свободного фенола и формальдегида для использования в деревообрабатывающей промышленности /2/. Эти смолы испытаны в производственных условиях. Плиты, изготовленные на этих смолах, изучались Новосибирским научно-исследовательским санитарным институтом. Получено положительное заключение о возможности использования их в гражданском строительстве и деревообрабатывающей промышленности. Смо-ла СФ-339 изготовляется по ТУ № 6-05-1590--72, смола СФ-3024 -- по ТУ № 6-05-231-38--74. Используем водорастворимую фенолоформальдегидную смолу для горячего склеивания СФ-3024.

При организации производства древесностружечных плит на основе фено-лоформальдегидных смол учитываем следующие специфические их особенности. Фенолоформальдегидные смолы требуют по сравнению с карбамидными более вы-соких температур (180--200° С) и большую продолжительность прессования в го-рячем прессе (не менее 0,5--1 мин на 1 мм толщины готовой плиты). Древесно-стружечные плиты на этих смолах мало теряют прочность при увлажнении. Даже одновременное воздействие влаги и тепла приводит к незначительному снижению прочности. Присутствие в плитах свободных фенола и формальдегида способст-вует повышению биостойкости по сравнению с плитами на карбамидных смолах. Вместе с тем фенолформальдегидные смолы обладают темным цветом (от светло-коричневого до черного), в результате чего древесностружечные плиты имеют пят-нистый грязный вид.

Кроме указанной выше смолы, в производстве плит для приготовления отвердителя, гидрофобной эмульсии используем следующие химические вещества: хлористый аммоний (NН₄С1), отвечающий требованиям ГОСТ 2210--73, петро-латум -- ГОСТ 16970--71.

1.2.5 Мероприятия по снижению токсичности плит

Древесностружечные плиты, применяемые в натуральном виде и в виде готовых изделий (мебели) в жилых и общественных зданиях, должны удовлет-ворять определенным санитарно-гигиеническим нормам, т. е. не должны оказывать вредного воздействия на человеческий организм. Одним из отрицательных свойств древесностружечных плит является токсичность, т. е. способность плит выделять в окружающую среду вредные химические вещества в количестве, превышающем допустимые концентрации. Плиты, полученные с применением карбамидофор-мальдегидных смол, имеют существенный недостаток, который заключается в том, что в период прессования плит и длительное время после изготовления из них вы-деляется формальдегид, вредно действующий на человеческий организм.

Формальдегид -- один из компонентов карбамидных смол -- во время синтеза (производства) смолы и затем во время отверждения связующего при горя-чем прессовании плит в основном почти полностью вступает в реакцию с карба-мидом и связывается, но небольшая часть остается свободной. Поскольку фор-мальдегид токсичен, то чем больше в смоле содержится свободного формаль-дегида, тем хуже санитарная характеристика плит, так как с течением времени свободный формальдегид выделяется из плит. Однако выделяется не только сво-бодный формальдегид, который можно устранить путем нагревания готовых плит под вакуумом, но и формальдегид из отвердевшей смолы, т. е. из готовых плит под воздействием различных факторов.

Источником выделения свободного формальдегида из готовых плит являя-ется гидролиз полностью или частично отвердевшей смолы под влиянием темпера-туры и влажности окружающей среды. Исследования показывают, что при дли-тельной эксплуатации плит в среде с переменной влажностью и температурой гидролитической деструкции подвергается до 20…30 % смолы, содержащейся в наружных слоях. Гидролитическая деструкция отвердевшей смолы внутреннего слоя не происходит.

К санитарной характеристике плит предъявляют все более жесткие требова-ния. Требования носят дифференцированный характер. В зависимости от назначе-ния плит, от степени выделения свободного формальдегида разделены на три груп-пы эмиссии: Е-1, Е-2 и Е-3.

В соответствии с ГОСТ 10632--89 содержание вредных химических веществ, выделяемых плитами в производственных помещениях, не должно пре-вышать ПДК для воздуха рабочей зоны производственных помещений (т. е. 0,5 мг/м³), а количество вредных химических веществ, выделяемых плитами в условиях эксплуатации, не должно превышать в окружающей среде ПДК, утвер-жденных Минздравом РБ для атмосферного воздуха.

На эмиссию формальдегида из плит оказывают влияние большинство тех-нологических факторов: свойства смолы; состав и расход связующего; порода древесины, влажность осмоленной стружки; температура и продолжительность прессования плит; условия охлаждения (кондиционирования).

Наиболее значительное влияние на величину и продолжительность выделе-ния формальдегида из плит оказывает содержание свободного формальдегида в смоле /3/.Улучшение санитарной характеристики плит достигнуто за счет совер-шенствования химических свойств используемых синтетических смол, пре-имущественно за счет снижения содержания свободного формальдегида. С этой целью изменяют режим синтеза смол (молярное соотношение карбамида и фор-мальдегида К:Ф, температуру и рН реакционной массы).

Снижение содержания формальдегида в смолах, а в конечном итоге и в плитах, в первую очередь достигается благодаря снижению мольного соотношения карбамида и формальдегида К:Ф -- от 1:1,8 до 1:1,1. Однако производство мало-токсичных смол при низком мольном соотношении ведет к ухудшению некоторых показателей смол /3/, а в конечном итоге и к ухудшению физико-механических по-казателей плит. Это требует увеличения расхода связующего или повышения плот-ности плит, при этом возрастают материалоемкость и стоимость плит.