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 1250×4,5×50×120Ш 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:

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

2. 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.

3. 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/.