Технология производства древесных плит на основе совмещенных наполнителей Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ДЕРЕВООБРАБОТКА И ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

9. ГОСТ 10636-88. Плиты древесно-стружечные. Методы определения предела прочности при растяжении перпендикулярно пласти плиты. - М.: Изд-во стандартов, 1990. - 6 с.

10. ГОСТ 14231-88. Смолы карбамидоформальде-гидные. Технические условия. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 1998. - 15 с.

11. ГОСТ 10634-88. Плиты древесно-стружечные. Методы определения физических свойств. - М.: Комитет стандартизации и метрологии, 1988. - 5 с.

12. ГОСТ 27678-88. Плиты древесно-стружечные и фанера. Перфораторный метод определения содержания формальдегида. - М.: Изд-во стандартов, 1988. - 14 с.

13. Рожкова, Н.Н. Роль непланарных графеновых частиц в формировании нанокластеров шунгитового углерода / Н.Н. Рожкова // Сб. докладов конференции посвященной 50-летию Института геологии КарНЦ РАН «Геология Карелии от архея до наших дней». - 2011. - С. 180-187.

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ДРЕВЕСНЫХ ПЛИТ НА ОСНОВЕ СОВМЕЩЕННЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ

Д А. КОЖЕВНИКОВ, асп. Костромского ГТУ,

С.А. УГРЮМОВ, проф. каф. механической технологии древесины Костромского ГТУ, д-р техн. наук

В настоящее время производство композиционных материалов бурно развивается в различных отраслях промышленности, причем древесные плитные материалы занимают второе место по распространенности среди композиционных материалов [1]. Основным фактором повышения эффективности производства плитных древесных материалов является снижение материалоемкости путем использования всех возможных отходов деревообработки, а также пригодных отходов перерабатывающих производств сельского хозяйства.

В качестве дешевого и доступного сырья для производства композиционных плит и других прессованных материалов высокого качества может применяться костра льна, которая ежегодно образуется в больших количествах при первичной обработке льна и в настоящее время не находит значимого применения в промышленности и эффективных способов утилизации. Применение костры льна при изготовлении конструкционных плит сопряжено с технологической сложностью процесса осмоления частиц костры, обладающих специфичными свойствами, несколько отличающимися от свойств древесных наполнителей [2]. Однако технологические сложности, связанные с осмолением частиц костры, достаточно просто решаются путем применения модифицированных клеевых составов [3, 4].

[email protected]; [email protected]

Высокие физико-механические характеристики плит можно получить в ходе изготовления плит на основе совмещенных наполнителей (древесных частиц в смеси с кострой) [5].

Применительно к условиям плитного производства ОАО Фанплит г. Костромы разработан технологический проект организации выпуска конструкционных плит на основе совмещенных наполнителей. По проекту намечается производство однослойных плит на базе горячего пресса ПР-6А с применением древесного наполнителя (измельченных отходов сопутствующего фанерного производства) и костры льна, взятых в соотношении 1:1, осмоленных модифицированным клеевым составом.

Основные отличия технологии производства плит на основе совмещенных наполнителей от традиционной технологии производства древесно-стружечных плит заключаются в изменении:

- технологии подготовки клеевого состава, поскольку требуется дополнительная операция введения модификатора смолы, реконструкция склада сырья и организация начальной подготовки сырья;

- организации склада сырья, необходимо введение дополнительного участка подготовки кострового сырья;

- организации начальной подготовки сырья, поскольку не требуется разделения

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2012

139

140 ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2012

Рис. 1. Структурная блок-схема производства плит на основе совмещенных наполнителей

ДЕРЕВООБРАБОТКА И ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

ДЕРЕВООБРАБОТКА И ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

стружки на фракции для наружного и внутреннего слоев.

Общая схема технологического процесса производства однослойных плит на основе совмещенных наполнителей представлена на рис. 1.

Исходным сырьем и материалами в данном производстве являются:

- измельченные древесные отходы сопутствующего фанерного производства;

- костра льна, доставленная с льноперерабатывающих предприятий Костромской области;

- карбамидоформальдегидная смола марки КФ-Н-66П по СТП 5500-01-00255177;

- хлористый аммоний технический по ГОСТ 2210;

- карбамид по ГОСТ 2081;

- модификатор клеевого состава бутанол - 1 или иной модификатор.

Технологический процесс подготовки костры льна для производства плит включает следующие операции:

- складирование и подготовка костры;

- сортировка костры;

- сушка костры;

- сортировка сухой костры;

- приготовление связующего;

- смешивание костры и древесной стружки со связующим.

Все остальные операции (формирование стружечного ковра, холодная подпрессовка, горячее прессование, форматная обрезка, шлифование, сортировка, складирование, выдержка на складе) выполняются аналогично производству традиционных древесно-стружечных плит.

Складирование и хранение запаса костры осуществляется на открытом складе.

Сортировка костры осуществляется следующим образом. Системой пневмотранспорта костра направляется на открытый склад для дальнейшей сортировки. Костра поступает на ситовую сортировку СЩ-120, обеспечивающую отделение кондиционной фракции от некондиционной. Крупная (некондиционная) фракция, не прошедшая через верхнее сито СЩ-120, и прошедшие через нижнее пыль и мелкая костра направляются

по транспортеру на топливо. Размеры частиц льняной костры (длина 1-3 см, ширина 2-3 мм и толщина 0,1—0,3 мм) позволяют получать плиты с гладкой поверхностью. Размер ячеек сит на сортировке СЩ-120 составляет 39х39 мм и 5х5мм.

Кондиционная фракция системой пневмотранспорта направляется в горизонтальные бункеры сырой костры модели

ДБД-1.

Сушка костры осуществляется в барабанных сушильных агрегатах типа «Прогресс».

В качестве агента сушки используются топочные газы, получаемые от сжигания костровых отходов (корни, короткое волокно, пыль, получаемая от шлифования костроплит). Скорость сушки, т.е. время прохождения материала по сушильному барабану, зависит от первоначальной влажности материала и размеров костры, поэтому процесс сушки должен регулироваться за счет изменения:

- скорости прохождения газа по сушильному барабану путем изменения живого сечения отверстия дымососа (регулируется заслонкой);

- количества подаваемого материала в сушилку (регулируется шлюзовым затвором-дозатором).

Высушенный материал попадает в накопительный бункер ДБОС-60, откуда поступает на сортировку стружки ДРС-2, где происходит отделение крупной фракции и пыли от кондиционной костры. Некондиционная фракция направляется на сжигание. Кондиционная фракция поступает в расходный бункер ДБОС-60.

Приготовление связующего осу-

ществляется следующим образом. Раствор модифицированной смолы из цеха смол закачивается в мешалки - буферный запас в клееприготовительное отделение цеха. По мере необходимости смолу перекачивают в расходные емкости, расположенные на антресолях. Коэффициент рефракции смолы должен соответствовать от 1,437 до 1,440.

Приготовление отвердителя производится в клееприготовительном отделении

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2012

141

ДЕРЕВООБРАБОТКА И ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

отм . +3.300

Рис. 2. Планировка оборудования подготовки костры льна перед прессованием: 1 - сушильный барабан «Прогресс»; 2 - молотковая дробилка ДМ-7; 3 - сортировщик костры ДРС-2; 4 - бункер ДБО-60; 5 - бункер ДБД-1; 6 - бункер расходный ДБОС-60; 7 - бункер ДБОС-60; 8 - конвейер

цеха древесно-стружечных плит. В емкости по мернику заливается необходимое количество воды с температурой от 40 до 50 °С, затем производится загрузка хлористого аммония.

Перемешивание производится до полного растворения твердых частиц. Коэффициент рефракции готового отвердителя должен быть от 1,37 до 1,372.

Отвердитель через шланг сливается в емкость для хранения, расположенную в клееприготовительном отделении. По мере необходимости отвердитель из емкости для хранения насосом перекачивается в расход-

ную емкость. Расход отвердителя должен составлять шесть весовых частей рабочего раствора смолы. Время отверждения связующего при температуре 100 °С: от 55 до 70 с.

Приготовление отвердителя с применением карбамида происходит следующим образом. В емкость через мерник заливается горячая вода с температурой от 60 до 65 0С. В горячую воду загружают хлористый аммоний и перемешивают от 15 до 20 минут. Затем добавляют карбамид и смесь перемешивают до полного растворения. По мере необходимости отвердитель из емкости насосом перекачи-

142

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2012

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2012

Н 7 h it P.l 1.4 4- i tl h=n> h==n* l i V I- J 0 ‘.1 ll

1Р00 ft non ftnnn ftnnn 6П0П ftnnn ftnnn ftnnn ftnnn ftnnn 001 ftnnn ftnnn ftnnn ftnnn ftnnn

6000 6000 6000

-Ф-Н---Ф-4- 4-Ф-

ВД—®

©

©0 © © © © © ©0 ©@ © © @ @ ©

отм. +3.300

-Р*.

Рис. 3. Планировка основного технологического оборудования линии производства композиционных плит: 1 - главный конвейер; 2 - форммашина Classiformer; 3 - пресс для подпрессовки ПР-5; 4 - металлоуловитель; 5 - скоростной смеситель Научплитпром; 6 - дымосос; 7 - сушильный барабан Прогресс; 8 - горячий пресс ПР-6А; 9 - обрезной станок ДЦ-ЗМ; 10 - стружечный станок ДС-8; 11 - стружечный станок ВК-МК-14; 12 - транспортер; 13 - молотковая дробилка ДМ-7: 14 - стружечный станок ДС-7А; 15 - сортировщик стружки Classiscreen; 16 - шлифовально-калибровальный станок Steinman; 17 - раскроечный станок; 18- бункер ДБД-1; 19 - бункер ДБО-60-1; 20, 21 - бункер ДБОС-60

© ©

ДЕРЕВООБРАБОТКА И ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

ДЕРЕВООБРАБОТКА И ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

вается в расходные емкости над смесителями. Расход отвердителя должен составлять от 4 до 6 весовых частей от рабочего раствора смолы. Рецепт приготовления отвердителя может быть изменен в зависимости от свойств наполнителя, режимов прессования, требуемых физико-механических свойств плит. Коэффициент рефракции отвердителя составляет от

1,4 до 1,41. Время отверждения связующего при температуре 100 °С составляет от 60 до 90 с.

Компоненты связующего поступают в смеситель.

Рабочий раствор смолы перистальтическим насосом НП-25 или насосом Г 11-25 подается в камеру смешивания высокоскоростного смесителя. Туда же из расходной емкости (объемом 0,9 м3) при помощи насоса 504 U подается отвердитель, расход которого устанавливается по ротаметру. Готовое связующее через полый вал смесителя и форсунки подается в рабочую камеру смесителя, где при помощи 34-х лопаток, расположенных под углом к оси вала от 0 до 45 0, происходит перемешивание стружечной массы со связующим и перемещение в сторону разгрузочного аппарата.

Необходимое количественное соотношение между кострой, древесной стружкой, смолой и отвердителем, поступающим в смеситель, определяется расчетным путем.

Осмоленная смесь транспортируется в формирующие машины.

Влажность осмоленной стружечной массы должна быть (22±2) %. Контроль влажности осмоленной производится системой автоматического контроля и ручным влагомером ДИ-2М.

План расположения оборудования на участке подготовки костры льна представлен на рис. 2. Планировка основного технологического оборудования линии производства плит на основе совмещенных наполнителей представлена на рис. 3.

Технико-экономические расчеты [6] показали эффективность процесса производства плит на основе совмещенных наполнителей. В отличие от выпуска традиционных древесностружечных плит возможно снижение техно-

логической потребности в смоле за счет введения модифицирующей добавки и снижения расхода при качественном и равномерном распределении по поверхности наполнителя; снижение затрат на электроэнергию за счет снижения загрузки энергоемкого оборудования, отвечающего за подготовку древесной стружки, даже несмотря на введение дополнительных единиц оборудования. Некоторое уменьшение производственных затрат наблюдается за счет экономии в электроэнергии на участке сушки костры, так как ее исходная влажность при соответствующих способах хранения незначительная (до 30 %).

Таким образом, производственные затраты и себестоимость снижаются при выпуске качественной конкурентоспособной продукции, удовлетворяющей требованиям ГОСТ 10632-07 на древесно-стружечные плиты.

Библиографический список

1. Леонович, А.А. Некоторые вопросы развития производства древесных плит / А.А. Леонович // Древесные плиты: теория и практика. Материалы международной научно-технической конференции. - СПб.: Изд-во политехи. ун-та, 2011. -С. 3-8.

2. Угрюмов, С.А. Сравнительная оценка свойств древесины и костры льна как наполнителей композиционных материалов / С.А. Угрюмов, АА. Боровков, А.Б. Щербаков // Научные труды молодых ученых КГТУ - Кострома : КГТУ, 2007. - Вып. 8.

- Ч. I. - С. 135-138.

3. Угрюмов, С.А. Модифицирование карбамидо-формальдегидной смолы для производства костроплит / С.А. Угрюмов, В.Е. Цветков // Деревообрабатывающая промышленность. - 2008. - № 3.

- С. 16-18.

4. Угрюмов, С.А. Применение теории адгезии и смачивания для модификации фенолформальдегидного олигомера, используемого для осмоления костры / С.А. Угрюмов, В.Е. Цветков // Вестник МГУЛ

- Лесной вестник. - 2008. - № 2. - С. 104-106.

5. Угрюмов, С.А. Плитные композиционные материалы на основе совмещенных наполнителей / С.А. Угрюмов, Д.А. Кожевников // Вестник КГТУ

- 2009. - № 20. - С. 34-36.

6. Технико-экономические аспекты производства костроплит / С.А. Угрюмов, Е.А. Боровков, Д.А. Кожевников // Актуальные проблемы лесного комплекса: сборник научных трудов. - Брянск: БГИТА, 2009. - Вып. 24. - С. 192-194.

144

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2012