CC BY
106
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПРЕССОВАНИЯ И ОБЛИЦОВЫВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ИЗМЕЛЬЧЕННОЙ ДРЕВЕСИНЫ
Лукаш А.А., Дьячков К.А., Азаренкова И.А., Антошкина О.Ю.
(БИПКРО, БГИТА г. Брянск, РФ)
Explored possibility of fabrication of products from pulverized древесины with simultaneous their облицовыванием, is motivated condition and parameters of mode of pressing, is designed design and is made die, made pilot models.
Для выполнения Государственной программы «Доступное жилье» необходимо увеличить строительство недорогих быстровозводимых зданий, для чего потребуется организовать производство более дешевых строительных материалов и столярно-строительных изделий. Перед предприятиями в настоящее время стоят задачи по экономии материальных ресурсов и рациональному использованию древесных отходов. Необходимо увеличить выпуска изделий из древесины без существенного расширения объемов лесозаготовок. Совершенствование методов использования древесины осуществляется в двух направлениях: увеличение полезного выхода изделий из древесного сырья и промышленной переработки отходов для получения из них новых материалов и продуктов. Прессование изделий из измельченной древесины с одновременным их облицовыванием позволяет резко сократить число технологических операций, создать наиболее благоприятные условия для механизации и автоматизации производственного процесса и, таким образом, существенно повысить производительность труда.
Из анализа литературных источников установлено:
1. Стружка и опилки содержат крупные фракции, что исключает применение пленок для облицовывания склеенных из них изделий. Сортировка и фракционирование по слоям для предприятий невыгодно из-за высокой стоимости этого оборудования. Более лучшим облицовочным материалом в этом случае является лущеный шпон.
2. Содержание связующего вещества в изделиях из измельченной древесины не должно превышать 20%.
3. В закрытой пресс-форме создается дополнительная герметизация, что затрудняет выход парогазовой смеси. Поэтому лучше применять открытую пресс-форму, не закрывающую кромки прессуемого изделия для облегчения выхода парогазовой смеси при прессовании.
4. Открытая пресс-форма проста в изготовлении, т.к. не содержит пружин или других выталкивателей.
5. Применение температур свыше 140ОС приведет к усиленному парообразованию и разрушению прессуемого изделия после снятия давления. Удельная продолжительность прессования составляет от 0,5 до 1,0 мин на 1 мм толщины изделия.
6. Применение охлаждения изделий в пресс-формах под давлением снижает производительность прессового оборудования.
7. Применение древесины с малой плотностью и большой прочностью обеспечивает наиболее высокую механическую прочность цельно-прессованных
изделий. Поэтому их лучше всего изготавливать из древесины хвойных пород — сосны, ели, кедра, пихты, а из лиственных — тополя, березы, липы, осины и ольхи. В качестве сырья рекомендуется использовать 70% хвойных пород и 30% лиственных.
8. Плотность деталей, упрочненных различными листовыми отделочными
-5
материалами, составляет (500...700) кг/м .
9. Для уменьшения затрат на прессование необходимо применять стандартное прессовое оборудование. Съемная открытая пресс-форма (матрица) устанавливается на нижнюю плиту пресса.
10. Влажность пресс-материала не должна в этом случае превышать (8.10)%. Количество операций технологического процесса должно быть сокращено до минимума. При использовании станочной стружки влажностью 6. 10% отпадает необходимость ее подсушивания.
В литературных источниках содержится рекомендательная информация, без указания точных значений параметров режима прессования, поэтому в условиях кафедры «Технологии деревообработки» были проведены поисковые исследования для определения конкретных значений и условий прессования.
Для прессования применялась станочная стружка фракционным составом 10/7 и менее. Сортировка стружки по слоям не производилась. При облицовывании пленками крупные частицы, остающиеся с наружи поверхности, могут проступать через эту пленку, что ухудшит внешний вид изделия. К тому же пленка не является термостойкой и при длительном воздействии температуры может произойти не только изменение ее цвета, но и термодеструкция. Поэтому в качестве облицовочного материала был выбран лущеный шпон.
Лицевая поверхность изделия должна содержать минимальное количество дефектов обработки и пороков древесины. Для лицевого облицовочного слоях необходимо применять лущеный шпона с минимальным количеством дефектов -сорт Е. Починка шпона, основанная на вырубке дефектных мест и последующей заделкой их вставками из хорошей древесины недопустима т. к. они будут изгибаться в месте изгиба пресс-формы. Лицевой лист лущеного шпона желательно перед прессованием предварительно отшлифовать т.к. на него в последующем будет нанесено лакокрасочное покрытие. А шлифовать объемное изделие весьма затруднительно.
Прессование изделия производилось следующим образом. Пресс-форма устанавливалась на нижнюю плиту пресса. На пресс-форму укладывался лицевой облицовочный лист лущеного шпона. Затем на него ровным слоем укладывалась осмоленная стружка. На осмоленную стружку укладывался оборотный облицовочный лист.
В первом опытном образце лицевой и оборотный облицовочные слои состояли из одного листа лущеного шпона толщиной 1,5 мм. После прессования в нем были обнаружены следующие дефекты. Образец был сильно деформирован вследствие разницы в коэффициентах линейного расширения лущеного шпона в продольном и поперечном направлениях. Лист шпона имел трещину из-за значительно меньшей его прочности в поперечном направлении, чем в продольном. Не наблюдалось ровной кромки на лицевой стороне детали.
Для устранения коробления необходимо, чтобы лицевой и оборотный
и
облицовочный слой состоял из двух листов лущеного шпона, расположенных по отношению к друг другу перпендикулярно. Учитывая, что облицовочный лист изгибается при прессовании, его толщина должна быть минимально допустимой - 0,8 мм. Склеивание двух листов лущеного шпона перпендикулярно друг другу уравнивает прочность при растяжении в двух направлениях. Предварительное склеивание и склеивание в процессе прессования дали одинаковые результаты -трещин на лицевой стороне детали не было. Но предварительно склеенная облицовка из двух листов лущеного шпона была сильно выгнута, что неудобно при загрузке осмоленных частиц в пресс-форму. Последующие образцы с облицовками из двух листов лущеного шпона не были покоробленными.
Для проведения последующих исследований применялась станочная стружка хвойных пород, связующее на основе малотоксичной карбамидоформальдегидной смолы КФ 120-65 в количестве 20% от массы стружки. Для облицовочного слоя применялся лущеный шпон толщиной 0,8 мм. Тот же клей наносился на листы лущеного шпона в количестве 110 г/м2. Для увеличения прочности клеевые слои были нанесены также между лущеным шпоном и стружкой. Размеры изделия 400х400х16 мм. Расчетная плотность - 500 кг/м3.
Важным параметром процесса прессования является температура плит пресса и пресс-формы, продолжительность выдержки под давлением и величина давления. При прессовании измельченной древесины в плоских плитах пресса парогазовая смесь легче удаляется, чем при использовании замкнутой пресс-формы. Прессование изделий при температуре выше 140ОС приводит к интенсивному парообразованию. Осмоленная стружка прессуется в замкнутой пресс-форме, что затрудняет выход парогазовой смеси из прессуемого пакета. Для подтверждения этого предположения был склеен образец температуре 150ОС. В этом образце произошло отслоение лущеного шпона после размыкания плит пресса. В другом образце, склеенном при 130°С, расслоения не обнаружено.
Рисунок 1 - Цельно-прессованное изделие из измельченной древесины
На основе выше изложенного можно сделать следующие выводы.
1. Мелкие древесные частицы предприятиями практически не используются, хотя это прекрасный материал для изготовления различных изделий.
2. Прессование изделий из измельченной древесины с одновременным их облицовыванием позволяет сократить число технологических операций и повысить
производительность труда.
3. Повторное использование отходов древесины способствует снижению себестоимости продукции и получению значительного экономического эффекта.
4. Для облицовывания изделий из измельченной древесины необходимо применять лущеный шпон. Стружка и опилки содержат крупные фракции, что исключает применение пленок для облицовывания склеенных из них изделий, а сортировка и фракционирование стружки по слоям для предприятий невыгодна из-за высокой стоимости этого оборудования.
5. Лицевой и оборотный облицовочные слои должны содержать по листа лущеного шпона для предотвращения коробления.
6. Содержание связующего вещества в изделиях из измельченной древесины не должно превышать 20%.
7. В пресс-форме затруднен выход парогазовой смеси, поэтому кромки прессуемого изделия для облегчения выхода парогазовой смеси при прессовании должны быть открытыми.
8. Применяемая при прессовании открытая пресс-форма проста в изготовлении т.к. не содержит пружин или других выталкивателей.
9. Применять при прессовании температуры свыше 130ОС нежелательно т.к. это приведет к усиленному парообразованию и разрушению прессуемого изделия после снятия давления.
10. Применять охлаждение изделий в пресс-формах под давлением нежелательно т. к. это снижает производительность прессового оборудования.
11. Применение древесины с малой плотностью и большой прочностью обеспечивает наиболее высокую механическую прочность цельно-прессованных изделий. Поэтому их лучше всего изготавливать из древесины хвойных. Наилучшим материалом является станочная стружка.
12. Влажность древесных частиц перед смешиванием со связующим не должна в этом случае превышать (8... 10)% , т.к. отпадает необходимость в подсушивании.
13. Параметры условий прессования: плотность - 500 кг/м ; конструкция изделия (два листа лущеного шпона толщиной 0,8 мм) - (осмоленная стружка) -(два листа лущеного шпона толщиной 0,8 мм); норма расхода связующего 20% от массы стружки; начальная влажность стружки - 8%; влажность осмоленной стружки - 16%; температура прессования - 130°С; давление - 2,8.3 МПа; продолжительность прессования - 13,3 мин.
