Научная статья на тему 'Обоснование возможности получения древесно-стружечных плит пониженной плотности'

Обоснование возможности получения древесно-стружечных плит пониженной плотности Текст научной статьи по специальности «Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства»

CC BY
68
26
Поделиться
Ключевые слова
ДРЕВЕСНО-СТРУЖЕЧНАЯ ПЛИТА ПОНИЖЕННОЙ ПЛОТНОСТИ / ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ ПРИ ИЗГИБЕ ПЛИТ / ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА ТОЛСТЫХ ПЛИТ

Аннотация научной статьи по общим и комплексным проблемам технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства, автор научной работы — Разиньков Егор Михайлович

Актуальность представленных в статье материалов основана следующим. В соответствии с техническими требованиями ГОСТ 10632-2007 плиты древесно-стружечные должны производиться толщиной от 3 до 40 (и свыше 40 мм), плотностью от 560 до 820 кг/м3 и при этом должны иметь определенные прочностные и другие показатели. Плиты должны использоваться для производства бытовой мебели и мебели для общественных помещений, а также изделий, эксплуатируемых внутри вне помещений. Однако плиты указанной выше плотности получаются очень дорогими, поскольку расход сырья на 1 м3 составляет около 2 м3 сырья/куб.м плит. Расход смолы (в пересчете на сухое вещество) довольно большой и составляет 75-80 кг/ м3 плит, что естественно увеличивает токсичность плит. Плиты получаются тяжелыми. Востребованные в последнее время в мебельной промышленности древесно-стружечные плиты повышенных толщин (в основном от 30 до 40 мм) для ненесущих конструкций мебели позволило по-другому взглянуть на величины физико-механических свойств плит, заложенных техническими требованиями ГОСТ 10632-2007 на плиты указанных выше толщин. В работе показано, что плиты толщиной 21-40 мм могут нести на себе ту же нагрузку, что и тонкие плиты толщиной 16 мм, используемые в настоящее время в ненесущих конструкциях мебели. Но при этом толстые плиты могут иметь прочность на изгиб значительно меньшую, чем заложено требованиями ГОСТ. Экспериментально доказано, что плиты толщиной 21-40 мм могут иметь пониженную прочность на изгиб (не 7,0-11,5, а 3,2-8,1 МПа). За счет такого снижения прочности толстые плиты могут иметь значительно меньшую плотность (300 вместо 560-820 кг/ м3). Смолы, на производство 1 м3 плит плотностью 300 кг/м3 расходуется в 2 раза меньше, чем на производство плит толщиной 16 мм, поскольку расход смолы рассчитывается от массы абсолютно сухой стружки. Токсичность полученных толстых плит должна быть ниже, поскольку в 1 м3 плиты смолы в 2 раза ниже, чем в плите толщиной 16 мм. И при всем этом расход древесного сырья на производство 1 м3 плит снижается более чем в 2 раза. Все это в сумме может дать экономию около 0,4 тыс. руб / м2 плит при расчете экономии на 1 м2 плит. При расчете экономии на 1 м3 эта величина может составить около 1,2 тыс. руб/ м3 плит. В зависимости от мощности цеха ДСтП (в среднем 70 тыс. м3 плит в год) экономия предприятия может составить около от 28 до 84 млн. руб в год.

Похожие темы научных работ по общим и комплексным проблемам технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства , автор научной работы — Разиньков Егор Михайлович,

Relevance of material presented in this paper is based in the following. In accordance with the technical requirements of SS 10632-2007 chipboard panels should be made with a thickness of 3 to 40 (and over 40 mm), density from 560 to 820 kg/m3, and thus they should have a certain strength and other parameters. Plates should be used for the production of household furniture and furnishings for public places, as well as products, operated within outdoors. However, the board of above-mentionaddensity is very expensive, because the consumption of raw materials per 1 m3 is about 2 m3 of raw material / cubic meter boards. Resin flow (in terms of dry matter) is quite large and is 75-80 kg/m3 boards, which naturally increases the toxicity of the plates. Plates are heavy. Popular in recent years in the furniture industry hardboard of increased thickness (generally from 30 to 40 mm) for non-structural designs of furniture allowed to take another look at the values ​​of physico-mechanical properties of boards, laid by technical requirements of SS 10632-2007 for boards of above-mentioned thicknesses. It is shown that boards with thickness of 21-40 mm can carry the same load as the thin boards 16 mm thick, currently used in non-structural designs of furniture. But in this case thicker plates may have much smaller bending strength than the inherent requirements of SS. Experimentally proved that boards with thickness of 21-40 mm can have reduced bending strength (not 7,0-11,5 but 3,2-8,1 MPa) Due to this hardness decrease thick boards can have much lower density (300 instead of 560-820 kg/m3). Resins to produce 1 m3 of boards with density 300 kg/m3 are spent 2 times less than for production of boards of 16 mm thick, as the resin flow rate is calculated from the weight of absolutely dry chips. Toxicity of obtained thick boards should be lower because of 1 m3 of boards has 2 times lower content of resin than 16 mm board. And with all this consumption of wood raw material to produce 1 m3 of boards is reduced by more than 2 times. All of this can bring savings of about 0.4 rubles/m2 of boards when calculating the cost per 1 m2 of boards. When calculating the cost of 1 m3, this value may be about 1.2 thousand rubles / m3 of boards. Depending on the power of wood particleboard plant (an average of 70 thousand m3 of panels per year), the company saving may be about 28 to 84 million rubles a year.

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Обоснование возможности получения древесно-стружечных плит пониженной плотности»

УДК 674.613

ОБОСНОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ДРЕВЕСНО-СТРУЖЕЧНЫХ

ПЛИТ ПОНИЖЕННОЙ ПЛОТНОСТИ Е. М. Разиньков

ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»

mtd.vm.@mail.ru

В настоящее время техническими требованиями ГОСТ 10632-2007 [1] предусмотрено получение древесно-стружечных плит (ДСтП) толщиной от 3 до 40 (и более 40 мм) с градацией 1 мм. Плиты должны использоваться для производства бытовой мебели и мебели для общественных помещений, а также изделий, эксплуатируемых внутри вне помещений. При этом для каждой толщины плиты предусмотрены свои прочностные показатели. Плотность плит должна находиться от 560 до 820 кг/м3.

Плиты указанной выше плотности получаются очень дорогими, поскольку

33

расход сырья на 1 м3 составляет около 2 м3 сырья/м3 плит. Расход смолы (в пересчете на сухое вещество) довольно большой и составляет 75-80 кг/м3 плит, что естественно увеличивает токсичность плит. Плиты получаются тяжелыми.

Мы исходим из того, что при экс-

плуатации плит (особенно толстых, толщиной 32 и более мм) в качестве ненесущих конструкций, плотность таких плит может быть и ниже. Такие плиты можно применять в столешницах, в качестве «крыши» кухонной мебели и др. Можно производить более легкие плиты плотностью намного ниже, чем 550 кг/м3 и они также будут выдерживать требуемую нагрузку при своей эксплуатации. Такие плиты могут иметь меньшие показатели прочности. В доказательство приведем следующие аргументы.

В табл. 1 приведены прочностные показатели плит в зависимости от их толщины.

Таблица 1

Прочностные показатели плит в зависимости от их толщины

Толщина плиты, мм Предел прочности при изгибе для плит марок П-А (П-Б), МПа Предел прочности при растяжении перпендикулярно пласти плиты для плит марок П-А (П-Б), МПа

14-20 13,0 (11,5) 0,35 (0,24)

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

21-25 11,5 (10,0) 0,30 (0,20)

26-32 10,0 (8,5) 0,25 (0,17)

33-40 8,5 (7,0) 0,20 (0,14)

Свыше 40 7,0 (5,5) 0,20 (0,14)

Как видно из этой таблицы, чем тол-

ще толщина плиты, тем требуемые по

ГОСТ прочностные показатели ниже. Это связано с тем, что, несмотря на более низкую прочность более толстых плит, эти плиты выдерживают ту же нагрузку, что и более тонкие плиты, но с более высокими прочностными показателями.

Если рассмотреть величину нагрузки,

которую должны выдерживать плиты до своего разрушения при изгибе, то в табл. 2 приведены величины разрушающей нагрузки при требуемых показателях предела прочности при изгибе плит марки П-А (лучшей марки плиты) разной толщины.

Таблица 2

Величины разрушающей нагрузки при требуемых показателях предела прочности при

изгибе плит разной толщины

Толщина плиты, мм Предел прочности при изгибе для плит марки П-А , МПа Величина разрушающей нагрузки Р (Н) для плит марок П-А(П-Б)

14-20 13,0 425-867

21-25 11,5 845-1198

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

26-32 10,0 1127-1707

33-40 8,5 1543-2267

40 7,0 1867

Величины разрушающей нагрузки в табл. 2 рассчитаны из формулы, определяющей величину предела прочности плит при изгибе по ГОСТ 10635.

Из табл. 2 следует, что толстые плиты (например, 40 мм) при эксплуатации их в качестве ненесущих конструкций должны выдерживать неоправданно большую нагрузку (845 Н). Эта нагрузка превышает более чем в 2 раза нагрузку для плит тол-

щиной 20 мм. А ведь из опыта эксплуатации плит известно, что плиты даже толщиной 20-21 мм можно использовать в оговоренных выше конструкциях мебели.

Таким образом, если принять для толстых плит максимальную разрушающую нагрузку, равную 845 Н, то требуемые значения предела прочности плит при изгибе существенно уменьшатся (табл. 3).

Таблица 3

Требуемые значения предела прочности при изгибе плит разной толщины_

Толщина плиты, мм Предел прочности при изгибе для плит марки П-А(П-Б), МПа

21-25 8,1-11,5

26-32 5,0-7,5

33-40 3,2-4,7

40 3,2

Плиты такой прочности можно производить значительно меньшей плотности.

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Теперь встает ряд основных технологических вопросов: 1) Какой минимально

возможной плотности можно производить плиты с тем, чтобы значения их прочности при изгибе укладывались в значения табл. 3; 2) Что изменится в режиме горячего

прессования таких плит (давлении, температуре, продолжительности выдержки в горячем прессе).

Для исследования зависимости предела прочности плит при изгибе от их плотности были изготовлены плиты плотностью от 200 до 800 кг/м3, толщина плит составляла 16 и 40 мм. Параметры режима горячего прессования представлены в табл. 4. Плиты толщиной 16 мм прессовали без использования способа «парового удара», а толщиной 40 мм - с использованием «парового удара», поскольку этот способ эффективен для плит толщиной более 25

мм [2]. Для этого на две поверхности стружечного брикета пневмораспылением наносили воду из расчета 200 г/м3.

Температура прессования плит составляла 170 °С. Давление прессования и продолжительность прессования для плит плотностью 600, 700 и 800 кг/м3 устанавливали исходя из рекомендаций [2]. Для плит плотностью ниже 600 кг/м3 эти параметры устанавливали исходя из результатов своих предварительных экспериментов. Параметры режима прессования для плит плотностью 200-800 кг/м3 приведены в табл. 4.

Таблица 4

Параметры режима горячего прессования плит_

Продолжительность Продолжительность

Плотность плиты, кг/м3 Давление прессования, МПа прессования плит толщиной 16 мм, мин/мм толщины (мин) прессования плит толщиной 40 мм, мин/мм толщины (мин)

200 1,5 0,14 (2,24) 0,10 (4,00)

300 1,6 0,18 (2,88) 0,14 (5,6)

400 1,7 0,22 (3,52) 0,18 (7,2)

500 1,8 0,26 (4,16) 0,22 (8,8)

600 1,9 0,31 (4,96) 0,27 (10,8)

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

700 2,3 0,35 (5,60) 0,30 (12,0)

800 2,3 0,44 (7,04) 0,37 (14,8)

Искомые зависимости приведены на рис. 1.

Плотность,

Рис. 1. Зависимость предела прочности при изгибе от плотности плит различной толщины: верхняя кривая - для плит толщиной 16 мм, нижняя кривая - для плит толщиной 40 мм

Как видно из представленных графиков, кривая зависимости прочности от плотности плит толщиной 40 мм проходит ниже кривой для плит толщиной 16 мм. Разница в прочности плит толщиной 40 мм составляет около 1,6 МПа независимо в основном от плотности плит. Это, возможно, связано с термодеструкцией смолы в наружных слоях плит толщиной 40 мм, что приводит к падению прочности плит. Однако этот вопрос требует дальнейшего изучения. Полученные графические зависимости позволяют ответить на вопрос, какой минимально возможной плотности можно получать толстые плиты (в данном случае толщиной 40 мм)? Для этого на рис. 1 проведена горизонтальная линия на уровне 3,2 МПа, которая регламентирует минимально возможную прочность толстых плит. Из точки пересечения с кривой толщины плиты 40 мм опускали перпендикуляр к оси абсцисс и получали, таким образом, минимальное значение требуемой плотности плит. Такой плотности было значение 280 кг/м3.

Если говорить об экономической эффективности производства толстых плит 40 мм плотностью 300 кг/м3, то из табл. 4 видно следующее. Продолжительность прессования таких плит (5,6 мин) находится на уровне продолжительности прессования плит толщиной 16 мм, т.е. плит, используемых в настоящее время для мебели, в т.ч. и для крышек столов кухонной мебели. Давление прессования плит толщиной 40 мм ниже, чем плит толщиной 1 6 мм. Температура прессования плит толщинами 40 и 16 мм одинаковая.

Смолы на производство 1 м3 плит плотностью 300 кг/м3 расходуется в 2 раза меньше, чем на производство плит толщиной 16 мм, поскольку расход смолы рассчитывается от массы абсолютно сухой стружки. Токсичность полученных толстых плит должна быть ниже, поскольку в 1 м3 плиты смолы в 2 раза ниже, чем в плите толщиной 16 мм. И при всем этом расход древесного сырья на производство 1 м3 плит снижается более чем в 2 раза. Все это в сумме может дать экономию

около 0,4 тыс. р./м2 плит при расчете экономии на 1 м2 плит. При расчете экономии на 1 м3 эта величина может составить около 1,2 тыс. р./м3 плит. В зависимости от мощности цеха ДСтП (в среднем 70 тыс. м3 плит в год) экономия предприятия может составить около от 28 до 84 млн р. в год.

Библиографический список

1. ГОСТ 10632-2007. Плиты древес-но-стружечные. Технические условия, 12 с.

2. Шварцман Г.М., Щедро Д.А. Производство древесностружечных плит / М.: «Лесная пром-сть», 1987, 319 с.