Разработка технологии производства древесностружечных плит

ВВЕДЕНИЕ

 

Производство древесностружечных плит (ДСтП) динамично развивающаяся отрасль деревообрабатывающей промышленности.

Увеличение объёмов  производства ДСтП происходит главным  образом за счёт реконструкции действующих  предприятий.

Производство ДСтП началось в Германии в 40-х годах, в связи с трудностями снабжения материальными ресурсами.

Применение древесностружечных плит даёт возможность снизить материалоёмкость продукции. 1м³ ДСтП заменяет 2-2,5 м³ пиломатериалов. Применение новых технологий позволяет использовать низкокачественную древесину и отходы деревообрабатывающих производств. Повысить формоустойчивость, жёсткость и прочность изделия. Уменьшить или устранить анизотропные свойства. Повысить био-, огне-, водо- и химическую стойкость изделия за счёт применяемого связующего.

Процесс изготовления плит характеризуется высокой экономичностью и почти полностью автоматизирован.

ДСтП изготовляют из различных  частиц с использованием разных видов  связующих, различными способами и  для различных целей. Этим объясняется большое число разновидностей плит. Чаще всего плиты классифицируются по следующим признакам:

• способу  прессования;
• конструкции плит;
• плотности плит;
• виду используемых древесных частиц;
• виду поверхности;
• виду используемого связующего;
• виду обработки поверхности;
• качеству поверхности;
• физико-механическим свойствам.

Плиты изготавливают  толщиной  8...28 мм, длиной 1830-5680 мм, шириной  1220-2500мм.

Основной составляющий материал плит - древесина. ДСтП изготавливают  путём горячего прессования мелких древесных частиц, смешанных со связующим.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Выбор  исходных  технологических  данных  для  проектирования

1.1. Характеристика готовой продукции

Данные о плитах, намеченных к производству приведены в таблице 1

Таблица 1

Характеристика плит марки П (1)-А

Наименование показателя	Показатели
Заданный формат плит, мм	5200-1830
Расчётная толщина шлифованных  плит, мм	12
Плотность плит, кг/м 3	600
Слойность плит	3
Толщина слоёв, мм
наружных	3,6
внутренних	8,4
Характер окончательной  обработки	шлифован.
Связующее на основе смолы  марки	КФ-МТ

 

Таблица 2

Физико-механические показатели плит плотностью 600 кг/м³

марки П(1)-А

1 Влажность, %	8
2 Разбухание по толщине  %, (Тв)
за 24 часа	22
за 2 часа	12
3 Предел прочности  при статическом изгибе, МПа, (Тн)	16
4 Предел прочности  при растяжении ^ пласти, МПа, (Тн)	0,3
5 Удельное сопротивление  выдёргиванию шурупов, Н/мм, (Тн)
из пласти	60
из кромки	50
6 Покоробленность, мм, (Тв)	1,2
7 Шероховатость поверхности  пласти Rm, мкм, (Тв)
с сухой  поверхностью	32
после двух часов вымачивания	120

 

 

 

1.2. Плотность плиты по слоям

ДСтП имеет неодинаковую плотность по толщине: большую в наружном слое и меньшую во внутреннем. Разница в плотности зависит от фракционного состава древесных частиц и других факторов.

Плотность плиты по слоям r_н и r_вн, кг/м³, определяем по формуле

Учитывая,  что  плотность  наружных слоев на 10% больше плотности плиты, а плотность внутренних слоев на 10 % меньше  слоев находим:

          r_н =r_пл×1,1=600×1,1=660; r_вн=r_пл×0,9=600×0,9=540                                        (1)

где         r_пл- плотность плиты, кг/м³;

              r_н и r_вн- плотность соответственно наружных и внутреннего                             слоёв, кг/м³;

              i_н и i_вн- соответственно доля внутреннего и наружных слоёв;

^{Таблица 3}

^{Характеристика  готовой  продукции}

Наименование	Обозначения	Показатели
Марка  плит Степень  обработки поверхности Гидрофобные  св-ва   Класс  эмиссии формальдегида   Формат  готовых  плит,  мм длина ширина толщина Конструкция (слойность)  плит Соотношение (доля) слоев  в  общей  толщине  плиты: наружных внутреннего Толщина  слоев  готовых  плит,  мм наружных внутреннего       3 Плотность,  кг/м готовых  плит наружных  слоев внутреннего  слоя Область  применения	П(1)-А   Ш   В   Е – 1         L B S     Т       iн iвн     Sн Sвн   ρпл ρн ρвн	шлифованная    водостойкая   до  10  мг  формальдегида  на  100 гр  абсолютно сухой плиты   5200 1830 12     трехслойные       0,3/0,33 0,7/0,67     3,6/4 8,4/8   540 660 600 для  производства  мебели,  в  сроительстве ( кроме  жилищного  строительства,  строительства  зданий  для  детских,  школьных  и  лечебных  учреждений),  в машиностроении,  радио-  приборостроении и вв  производстве  тары.

 

1.3. Характеристика сырья,  древесных частиц, смолы,

отвердителя для производства плит

Для наружных  и внутренних слоёв используется сырьё  (круглые лесоматериалы d=28 см, l=4 м). Для наружных слоев сосна 40%  и береза 60%  соответственно. Для внутренних слоев используется береза.

Характеристика древесных  частиц для формирования слоёв древесностружечных плит приведена в таблице 4.

Таблица 4

Характеристика древесных  частиц для формирования

слоёв ДСтП

Параметры древесных  частиц	Плиты с обычной структурной  поверхностью П(1)-А
	наружный слой	внутренний слой
Размеры (не более), мм  толщина ширина   длина	0,1 2 10	0,25 10 30
Фракционный состав	3/2 2/0,25 0,25/0	-/7 7/0,5 0,5/0

При расчете расхода сырья на  изготовление  древесностружечных плит  необходимо  знать средневзвешенную  условную  плотность древесного  сырья и средневзвешенную  условную  плотность древесного  сырья при определенной  влажности.

Средневзвешенную плотность древесины одной породы r_{ср. п.}, кг/м³,  для наружных слоёв определяем по формуле

  (2)

где р_др., р_к., р_гн. - соответственно доля здоровой древесины, коры, гнили в общем объёме сырья, %;

r_др. ,r_к., r_гн. - соответственно плотность здоровой древесины коры, гнили в общем объёме сырья, %.

Pдр=100+Pк+Pгн

для наружных слоёв:

для внутренних слоёв:

 

Таблица 5

Характеристика  сырья

 

Наименование	Обозначение	Показатели
Состав  сырья: Круглые лесоматериалы Породный  состав  сырья,%: Наружные слои: берёза сосна Внутренний  слой: береза Содержание  гнили,% Влажность  сырья,%	i1 i2   i3 Pгн                  W	100       18 12   70 5 80

 

Определяется  средневзвешенная  плотность   древесного  сырья  при  определенной влажности:

 

                                              (3)

         где                      rw_др. ,rw_к., rw_гн. - соответственно плотность здоровой древесины коры, гнили в общем объёме сырья  при  влажности, кг/м³,  .

для наружных слоёв

 для внутренних  слоев:

В  производстве  ДСтП  связующим  называется  вещество,  обладающее  способностью  при  воздействии  тепла  и  давления  связывать  (склеивать)  между  собой  древесные  частицы.

Связующие  должны отвечать следующим основным требованиям: обеспечивать плитам высокую прочность в сухом виде, после увлажнения, а также при переменных температурно-влажностных условиях; не  изменять цвета древесины; не иметь неприятного запаха; не терять своих свойств под воздействием грибков и насекомых; не оказывать вредного воздействия на работающих; обладать длительной  жизнеспособностью; иметь определенную вязкость, позволяющую равномерно его распределять по поверхности древесных частиц; склеивать древесные частицы в наиболее короткий срок; по  возможности в меньшей степени затуплять режущий инструмент; быть не дефицитными; иметь низкую стоимость.

Для производства искомой ДСтП используется карбамидоформальдегидная смола марки КФ-МТ. Карбамидоформальдегидные смолы обладают следующими преимуществами: быстро отверждаются при нагревании; скорость желатинизации можно регулировать в значительных пределах (от 15 до120); имеют высокую прочность склеивания и светлую окраску; запасы сырья для производства карбамидных смол практически неограниченны.

Смола марки КФ-МТ по ТУ6-05-12-88 малотоксичная.

Таблица 6

Физико-химические показатели карбамидоформальдегидной

смолы КФ-МТ

Внешний вид	однородная суспензия от белого до светло- жёлтого цвета без механических включений
Массовая доля сухого остатка, %	66±1
Коэффициент рефракции	1,462-1,465
Массовая доля свободного формальдегида, % не более	0,3
Вязкость условная по ВЗ-4 при 20±50С, с после изготовления после хранения 60 суток	30-50 150
Концентрация водородных ионов, рН	6,5-8,5
Стабильность смолы  при хранении, мес.	до 2
Продолжительность желатинизации при добавлении 1% NH4Cl, ч, не менее при 1000С при 20±10С	35-55 8
Плотность при 200С, г/см3	1,26-1,28
Предел прочности при  скалывании по клеевому слою после вымач. образцов в воде в теч. 24 ч, МПа не менее	1,6