CC BY
9
гезiйну мiцнiсть, 11 величина залишаеться задовшьною, отже, можливо та до-цшьно здiйснювати модифiкування деревини м'яколистяних порщ з наступ-ним опорядженням.
Лггература
1. Цой Ю.И. Исследование и разработка технологии склеивания модифицированной древесины/ Автореф. дис.. .канд. техн. наук: 05.21.05. - Л.: 1978. - 18 с.
2. Хрулёв В.М., Арисланов О.Н. Технология склеивания модифицированной древесины: Обзор. информ. - М.: ВНИПИЭИЛеспром, 1984. - 36 с.
3. Патент России № 2061014 от 27.05.96. В27 М3/ 04. Машкин Н.А., Хрулёв В.М., Аблесов С.А., Токтогожаев М.А. - Способ склеивания щитов пола из модифицированной древесины.
4. Промышленное использование древесины тополя/ Аблесов С. А., Машкин Н.А., Мусаев Т.С., Хашимов А.Ю., Хрулёв В.М. - Бишкек: Учкун, 1997. - 104 с.
5. Нормативно-справочные материалы для таксации лесов Украины и Молдавии. -К.: Урожай, 1987. - 560 с.
6. Пижурин А. А., Розенблит Н.С. Исследование процессов деревообработки. - М.: Лесн. пром-сть, 1984. - 232 с.
УДК 674.093 Асист. О. О. Шепелюк - УкрДЛТУ
ЗАСТОСУВАННЯ ПРОКАТУ У ФАНЕРНОМУ ВИРОБНИЦТВ1
Проведено аналiз застосування прокату як методу обробки лущеного шпону у фанерному виробництв^
Assist. O.O. Shepeliuk- USUFWT Application of rolling in plywood production
The analysis of application of hire, as method of processing shelled veneer sheet in plywood manufacture is executed.
Важливим питанням у час ринкових вщносин е проблема економи си-ровини, матер1ал1в, i енергоресурЫв, i як наслщок проблема зниження собь вартост продукци е найголовшшим завданням для юнуючих виробництв. Конкурентшсть фанерних виробництв за ринок збуту свое1 продукци змушуе ïx привернути велику увагу на матерiало- та енерговитрати основного вироб-ництва. Цьому виробництву притаманна висока енергомютюсть сушильного вщдшення та основного пресового обладнання. За даними канд. тех. наук Д.М. Стерлша, початкова волопсть шпону становить 60-100 % i для вису-шування його до вологост 6-12 % необхщно затратити до 1100 кшограм пари на сушшня 1 м шпону [1] (для сушарок СУР-4 при продуктивност 1,6-1,8 м /год, шпону товщиною 1,5 мм) [1, 2]. Питання покращення енергетичноï ефективност використання тепла у фанерному виробнищш стають все бшьш актуальними i потребують належноï уваги. Велик енерговитрати, пов,язанi iз сушшням шпону, змушують проводити пошук нових шляxiв, спрямованих на зменшення початковоï вологостi шпону.
Одержана у процес рiзання стрiчка шпону проходить через просвщ утворений мiж ножем i лшшкою лущильного верстата. Величина зазору -
приблизно 80 % вщ товщини стрiчки. Унаслщок цього крайка ножа i крайка лшшки здiйснюють обтискання стрiчки шпону. З деревини витискаеться во-лога, що призводить до зменшення вологост одержуваного шпону (вологiсть шпону зменшуеться на 8-10 %) [1]. Величина тиску й обтиску визначаються режимами рiзання i необхiдною якiстю шпону i не можуть бути тдвищеш. Хоча вiдомо, що якiсть шпону i вiдповiдно фiзико-механiчнi властивостi юн-цево! продукци значною мiрою залежать вiд ступеня обтиску шпону притис-кною лiнiйкою. Зростання ступеня обтиску (до визначено! межi) призводить до збшьшення мiцностi на розтяг впоперек волокон, зменшуеться шорстюсть поверхнi i пiдвищуеться точнiсть формування товщини шпону. Зростання мщност шпону пояснюеться зменшенням глибини i частоти трiщин яю не-минуче утворюються у процес лущення [16, 17]. Швидкiсть рiзання, що теж впливае на кшьюсть вологи, що вiдтискаеться, визначае продуктившсть вер-стата - чим вона вища, тим вища продуктивнiсть. Отже, у процес лущення вiдсутнi фактори, яю сприяють збiльшенню кiлькостi вологи, що вщтис-каеться. З ще! причини одним з перспективних способiв зменшення вологостi сирого шпону без втрат тепла е можливiсть продовження процесу мехашчно-го видiлення вологи за допомогою прокатного верстату.
Дослщження, проведенi I.A. Шейдiном, показали, що тд час прокату -вання шпону у верстатах з дiаметром валiв 160 i 220 мм. i швидкостях прокатки вiд 0,02 до 0,38 м/с волога вщтискаеться штенсивно i рiвномiрно. Мак-симальний тиск прокатування, що забезпечуе значне зменшення вологост за вiдсутностi зминання (руйнування) волокон, особливо в мюцях знаходження сучюв не повинен перевищувати 2,0- 2,5 кг/мм (20-25 МПа). Кiлькiсть ви-тиснуто! вологи при цьому становить 27-34 %. Крiм того, кшьюсть вологи, що витиснулась мехашчним шляхом тим бшьша, чим менша товщина шпону i юнцева вологiсть його наближаеться до межi гiгроскопiчностi.
Пiд час прокатування лущеного шпону загальна деформацiя його зу-мовлена зазором мiж валками, значення яко! досягае 40-45 %, а залишкова деформацiя пiсля завершення цього процесу не перевищуе 2-3 %. Рют величин деформацш спостер^аеться iз збiльшенням товщини шпону. Разом з тим вщомо, що при максимальному ущшьнеш шпону, лшшш розмiри його збшь-шуються на 2-3 % (при прокатуванш шпону вздовж волокон) i 10 % (при про-катуваннi шпону поперек волокон) [2]. Радiальна i тангенщальна усушка його, при наступному досушуванш, трохи бiльша, нiж не прокатаного, i становить (у середньому) вщповщно 7 i 12 % [3]. Деяке збшьшення усушки в ра-дiальному напрямку може бути пояснено порушенням цшсност серцевин-них промешв пiд впливом зусиль процесу прокатування, яю стискають в нап-рямку волокон.
Дослщжено, що операцiя прокатування вологого лущеного шпону потребуе значно менших зусиль, шж прокатування сухого шпону. Додатковi затрати електроенергп на прокатування компенсуються штенсифжащею процесу сушшня лущеного шпону, а безперервний характер цього процесу доз-воляе проводити операщю вiдтискання вiльно! вологи без додаткових кат-тальних затрат [2]. Крiм того, попередне видшення вологи дозволяе зменши-
ти градiент вологостi шпону (наприклад, ядрово! i заболонно! деревини хвой-них i листяних порiд), що забезпечить кращий контроль над процесом нас-тупного досушування i тим самим запоб^ти таким недолiкам операци сушш-ня, як пересушування або недосушування шпону [2].
Ущiльнення лис^в вологого лущеного шпону при термопрокат не пе-ревищуе 5 %. При наступному досушуванш шпону i склеюваннi фанери ущiльнення, за величиною, компенсуеться спресуванням фанери iз непрока-таного шпону i у загальному величина спресування не перевищуе 0,5 % [7].
Таким чином, при прокатуванш сирого шпону зменшуеться волопсть його перед сушшням до 35-39 %, що дозволяе шдвищити продуктившсть су-шильних агрегатiв не менше, шж на 30 % [11, 12].
Не менш актуальним питанням у фанерному виробнищв е економiя основних i допомiжних матерiалiв. Використання в основному дорогих iм-портних фенолоформальдегiдних кле!в, за рахунок яюсних !х характеристик, призводить до зростання собiвартостi основно! продукци. Розхщ адгезиву на випуск 1 м3 фанери залежно вiд його виду i способу тверднення становить 30-70 кг. (фенолофармальдепдного клею 32-35 кг.) [14].
Використання прокату сухого лущеного шпону спрямований на змен-шення витрати адгезивного матерiалу у клейовiй композици, надання фанерi певних якiсних i фiзико-механiчних властивостей, контроль процесу спресування фанери та штенсифжащю режимiв процесу пресування. Виявляеться можливють прогнозувати i цшеспрямовано керувати механiчними властивос-тями як шпону, так i кшцево! продукци виробництва [17]. Процес прокату сухого лущеного шпону несе у собi двоякий характер. Це мехашчне вирiвню-вання як поверхш шпону, так i листа в цшому, i вплив на його поверхневу ак-тивнiсть пiд впливом температури [13, 7].
Перспектившсть використання прокату сухого шпону е одним iз прог-ресивних напрямкiв фанерного виробництва. Шсля прокату поверхня шпону тд дiею температури i тиску ущшьнюеться, стае бiльш гладкою i блискучою. Наявнi на поверхнi шпону мiкро-нерiвностi втискаються у приповерхневий шар, зменшуеться рiзнотовщиннiсть шпону [2-4, 7, 9, 18].
При використанш прокату у певному температурному полi (термопрокат) шпон шддаеться короткочасному впливу тиску i температури (120-200 °С), при цьому його верхш шари розм'якшуються i пластично деформуються. Крiм того, вщбуваеться розм'якшення лiгнiну й шших аморфних речовин по-верхневого шару [4]. I, як наслщок, змшюються i фiзико-механiчнi власти-востi поверхневого шару шпону, що визначають яюсть адгезивного з'еднання деревини з полiмерним адгезивом. [5].
З лiтературних даних вщомо, що поверхневий натяг деревини становить 44-50 мДж/м , а полiмерiв 18-45 мДж/м2 [6, 17]. Отже, поверхневий натяг деревини, оброблено! термопрокатом, повинен зменшитися через утво-рення на нш тонкого шару розплавленого л^ншу. З iншого боку, поверхневий натяг твердого тша значною мiрою буде залежати вщ умов утворення по-верхнi. Будь-яка мехашчна обробка спотворюе структуру приповерхневого шару. У ньому утворяться залишковi напруги. У результат надлишкова енер-
гiя приповерхнього шару твердого тша визначаеться не тшьки нескомплексо-ванiстю зв,язкiв молекул одного тшьки зовшшнього шару, але i ряду iнших шарiв, що знаходяться поблизу поверхнi. Таким чином, деформащя поверхнi шпону призводить до росту 11 поверхневого натягу i впливае на 11 змочування [5]. Встановлено, що мiж збiльшенням поверхневого натягу твердого тша, викликаним деформащею i напруженням, що виникае у шдкладщ при дефор-маци, мае мюце лiнiйна залежнiсть [8].
Зi сказаного вище можна зробити висновок, що поверхнева актившсть деревини, оброблено! термопрокатом, залежить вiд технолопчних режимiв цього процесу.
Незважаючи на велику защкавлешсть до використання термопрокату у фанерному виробнищш, дотепер вщсутнш науково обгрунтований пiдхiд до вибору значень параметрiв технологiчного процесу термопрокату. Даш, що мютяться в л^ературних джерелах, носять здебiльшого емпiричний характер. Тому необхщно з метою визначення оптимальних технологiчних ре-жимiв термообробки деревини вивчити фiзико-механiчнi властивост отрима-но! поверхнi.
Встановлено, що iз збiльшенням величини обтиску лущеного шпону залишкова деформацiя збiльшуеться i дещо зменшуеться iз збiльшенням по-чатково! вологостi шпону i швидкост прокату [9]. Пiсля ущiльнення шпону рiзнотовщиннiсть його зведена до мшмуму. Наявнiсть трiщин, сучкiв й ш-ших вад негативного впливу на операщю ущiльнення, при незначнiй загаль-нiй деформаци шпону, не несе. Шпон шсля прокату стае бшьш еластичним.
Зменшення витрати клею при формуванш клейового з'еднання iз збе-реженням фiзико-механiчних властивостей фанери е одним iз основних нап-рямюв економи адгезиву. Незважаючи на вагомi негативнi фактори, що сто-суються як технологiчного процесу загалом, так i характеристики клеенанос-ного верстату i його вузлiв (зношення клеенаносних валiв i, як наслiдок, не цилшдричшсть 1х по довжинi, неточшсть дозування клею залежно вiд його в'язкосл), якiсть шпону i його поверхш мае iстотне значення при формуванш на ньому плiвки адгезиву.
Важливим моментом в отриманнi мщного, клейового з'еднання е етап нанесення адгезиву, на якому починаеться процес взаемоди клею iз шпоном. Взаемодiя рiдкого клею з поверхнею шпону залежить, насамперед, вщ властивостей адгезиву i стану скеювально! поверхш матерiалу. Однiею з голов-них характеристик клею, що впливають на яюсть клейового з'еднання е по-верхневий натяг вихщного компонента клею-смоли. Введення до складу клею каталiзатора затвердшня, практично, на величинi поверхневого натягу не позначаеться. На поверхневий натяг мае ютотний вплив в'язюсть смоли. У свою чергу, здатшсть смоли змочувати поверхню шпону i розтжатися по нiй, утворюючи безперервну плiвку, рiвномiрноl товщини, обумовлюеться повер-хневим натягом смоли.
1з збiльшенням в'язкостi смоли значення коефщента поверхневого натягу збшьшуеться [10]. Це пояснюеться зростанням сил внутршнього тертя (в'язкостi), що викликають сповшьнення руху шарiв рiдини. Сили поверхневого натягу спрямоваш вздовж поверхневого шару рщини. Вони прагнуть
втримати поверхневий шар у напруженому сташ як розтягнуту пружну плiв-ку, яка прагне змшити форму свое1 поверхнi, перешкоджаючи розтiканню рь дини по шдкладщ. Крiм того, в'язюсть клею залежить вiд його температури. Змша температури шпону викликае змшу температури клейово1 плiвки, яка наноситься клейовим валом на шпон. Змша температури клейово1 плiвки, яка наноситься на шпон, змшюе механiзм ïï вiдриву вiд клейового вальця. 1з збiльшенням температури шпону (до певноï межi) в,язкiсть клейовоï плiвки зменшуеться та ïï вщрив вiд валка який наносить клей проходить скорше, тобто кшьюсть клею, що наноситься на шпон, зменшуеться. Склеювання по-передньо прокатаного шпону дозволяе скоротити розхщ клею залежно вiд ступеня ущшьнення на 5-20 % [2].
Бшьшють авторiв прогнозують, що термопрокат сухого лущеного шпону перед нанесенням клею дозволить зменшити шорстюсть поверхш, зменшить величину його рiзнотовщинностi, що призведе до зменшення вит-рати клею i вщповщно до зниження токсичност готовоï продукци. Попе-редне ущiльнення сухого лущеного шпону дозволяе зменшити загальний час пресування, оскшьки теплопровiднiсть ущiльненого шпону е кращою. Трива-лiсть пресування скорочуеться залежно вщ виду адгезиву i ступеня ущшьнення до 20 % [2]. Крiм того, тиск пресування основного пресового обладнання мае забезпечити тшьки надшне змикання лис^в шпону. Виникае можливють контролю за процесом спресування фанери, а також за ïï фiзико-механiчними властивостями. Попередне ущшьнення зовтштх лис^в фанери дозволяе за-побiгти пробиванню клею, покращити якiсть поверхнi, тим самим зменшити енерго- i трудовитрати, пов'язаш iз наступними операцiями полагодження фанери. Однак, вщсутшсть режимiв прокату, вщсутшсть кореляцiï мiж рiзни-ми параметрами i юнцевими результатами, наявнiсть здебшьшого, емшрич-них висновкiв змушуе провести певний науковий пошук у цьому напрямку.
Аналiзуючи все наведене вище, необхщне зауважити, що використання прокату у виробнищв фанери мае два основш напрямки зниження собь вартостi продукци. Це використання прокату з метою штенсифшаци процесу сушшня при прокатуваннi вологого шпону, а також, використання прокату (термопрокату) з метою попереднього ущшьнення, калiбрування та усунення мiкронерiвностей поверхш шпону. Даш яюсш змши прогнозовано вплинуть на зменшення витрати адгезивного матерiалу, покращення якост фанери.
Наявнiсть здебiльшого емшричних висновкiв, вiдсутнiсть науково обгрунтованих режимiв прокату, ïхнього впливу на яюсть кiнцевоï продукцiï, реальну зацiкавленiсть виробництв дае поштовх до наукових дослщжень що-до впливу термопрокату на фiзико-механiчнi властивостi фанери.
Л1тература
1. Стерлин Д.М. Сушка в производстве фанеры и древесностружечных плит. - М.: Лесн. пром-сть, 1977. - 384 с.
2. Герасимов Ю.Г. Предварительная прокатка шпона в производстве слоистой клееной древесины/ Деревообраб. пром-сть. - 1987, № 1.
3. Шейдин И.А., Мальцевская Р.Н. Прокатка лущеного шпона на вальцовых станках. В кн. "Механическая обработка древесины" (ЦИТИСИлесбумдревпром). Научно-технический сборник 12. - М.: 1962. - С. 20-25.
4. Яремчук Н.И. Исследование и разработка способов облагораживания поверхности древесины и покрытий на ней прокаткой и протягиванием. - Л, 1972, Авторефер. дис .... к.т.н. - Л.: 1972. - 24 с.
5. Басин В.Е. Адгезионная прочность. - М.: Химия, 1981. - 208 с.
6. Яковлев А.Д Химия и технология лакокрасочных покрытий: Учебное пособие для вузов. - Л.: Химия, 1981, С. 352.
7. Кулаков Н.Н., Битюков Ю.А. Енергозберегающие сушильные установки для из-мельченой древесины и шпона. - В экспресс информ. - (Плиты и фанера Вып. 9) - М.: ВНИ-ПИЭИлеспром, 1991. - С. 2-6.
8. Овруцкая Н.А., Акопян. Л.А., Русанов А.И. Взаимосвязь поверхностного натяжения со структурой деформируемых эластомеров. - В кн.: Термодинамические и структурные свойства граничных слоев полимеров. - К.: Наук. думка, 1976, С. 15-18.
9. Кирилов А.Н., Глотов А.И. Исследование процесса уплотнения строганного шпона методом проката." Науч. тр. Моск. лесотехн. ин - т", 1985, № 170, 59-63.
10. Ветошников Ю.И., Кошелова Н.А., Левинская Ю.Б. Исследование процесса формирования контакта клея со шпоном. "Технл. и оборуд. деревооброб. пр - в.". - Л.: 1984. - С. 32 - 35.
11. Битюков Ю.А., Волкова Т. А. Обезвоживание лущеного шпона термопрокатом "Новое в производстве фанеры и фанерной продукции". - М.: 1988. - С. 59-65.
12. Битюков Ю.А. П. Способ сушки шпона. НПО Научфанпром. А. - С. 1335789, СССР. Заявл. 30.12.85, № 3999122/24 - 06, опубл. в Б.И., 1987, № 33. МКИ F 26 В 5/14
13. Зотов А.А., Глотов А.И. Влияние уплотнения шпона на адгезию лакокрасочных покрытий. "Научн. тр. Моск. лесотехн. и - та" 1986. № 178, 55 - 58.
14. Куликов В.А. Производство фанеры. - М.: Лесн. пром-сть, 1976. - С. 368.
15. Бехта П.А. Виробництво та обробка лущеного та струганого шпону: Навчальний поабник. - К.: 1СДО, 1995. - 296 с.
16. Ремизов В.Г., Козлов М.В., Таршис Ю.Д. Анализ напряженно-деформированного состояния древесины при лущении шпона/ Деревообраб. пром-сть 1989 № 7. - С. 12.
17. Израилит А.Б., Мурзич Ю.Г., Герасимов Ю.Г. Анализ процесса нагруженния древесины и шпона при прокате.
18. Демьянченко В.Н., Маленьких С.М., Сагаль С.З. Станок для термопроката древесных материалов: АС. 1562144 СССР, МКИ5 В 26 М 1/02; Укр. науч.-произв. деревооб-раб. об-ние, № 4424076/23 - 75. - Заявл. 04.04.88/ Опубл. 07.05.90.Бюл. № 17.
УДК 674.047 Проф. П.В. Бтей, д-р техн. наук; асист. Ж.Я. Гуменюк;
асист. 1.А. Соколовський - УкрДЛТУ
ТЕХШКО-ЕКОНОМ1ЧШ ПОКАЗНИКИ СУШИЛЬНИХ КАМЕР
ПЕР1ОДИЧНО1 Д11
Описана методика визначення основних TexrnKO-eKOHOMi4HHx показниюв су-шильних камер - продуктивное^ i витрат енергл на процес сушшня.
Prof. P.V. Biley; Assist. Zh.Ya. Humeniuk; Assist. I.A. Sokolovs'ky- USUFWT The technical and economical indexes of cyclic drying kilns
The procedure of the main measure of drying reins determination has been described. The productivity and energy expenditure for drying process have been determined.
Камерне сушшня пилопродукци - найбшьш енергомюткий техноло-пчний процес у люопилянш i деревообробщ. В юнуючих камерах значна час-тина енерги витрачаеться неекономно: втрати тепла через огородження i з вщпрацьованим повггрям; витрати теплово! енерги на зволоження повггря та через недосконале теплове обладнання; витрати тепла через негерметичшсть сушарок.
