|
|
Древесноволокнистыми плитами
называют отделочный, конструкционный или изоляционный листовой материал,
сформированный из древесных волокон. Основным показателем, по которому
осуществляется классификация плит, является плотность. Различают плиты мягкие
плотностью 150—350 кг/м3 полутвердые от 400 до 800 кг/м3, твердые и
сверхтвердые плотностью не менее 850 и 950 кг/м3. Плотность плит специального
назначения превышает 1000 кг/м3. Плиты находят широкое применение в
строительстве, малоэтажном стандартном домостроении, автомобиле- и
судостроении, производстве мебели, контейнеров и ящиков. Для производства
древесноволокнистых плит используют древесное сырье для технологической
переработки, тонкомерную древесину, отходы лесозаготовок и лесообрабатывающих
производств, которые предварительно измельчают в щепу. Потребление 1 млн. м2
плит, изготовленных из отходов, сберегает в народном хозяйстве 54 тыс. м3
круглых деловых лесоматериалов [38].
Широкое распространение получили мокрый и сухой способ
производства плит. Мокрый способ основан на формировании ковра из
древесноволокнистой массы в водной среде. Влажность волокнистых полотен,
подвергаемых горячему прессованию, составляет около 70%. При сухом способе
ковер формируют в воздушной среде из волокна влажностью 5—8 %. Наметилась тенденция
сближения производства древесностружечных и древесноволокнистых плит сухим
способом. В зависимости от конъюнктуры потребления и вида сырья на одних и
тех же технологических линиях, при их незначительной переналадке, можно
выпускать и древесностружечные и древесноволокнистые плиты. Интенсивно
развивается производство сухим способом древесноволокнистых плит средней
плотности, которые применяются взамен древесностружечных в производстве
мебели и в домостроении, в качестве панелей для обшивки стен. Толщина плит
средней плотности 16 и 19 мм, твердых 3,2 и 3,5 мм, сверхтвердых 2,0 и 2,5 мм. При сухом способе поверхность плит гладкая с двух сторон, при
мокром — только с одной. На второй стороне имеется отпечаток сетки, которая
подкладывается при прессовании для лучшего удаления влаги и пара.
Мокрый способ производства древесноволокнистых плит,
технологическая схема которого показана на 8, состоит из следующих основных
операций: подготовки древесного сырья, получения и проклейки волокнистой
массы, отлива ковра, прессования, термовлагообработки и форматной обрезки
плит. Подготовка древесного сырья включает его измельчение в щепу на
рубительной машине сортировку щепы в машине 2, доизмельчение крупных частиц в
дезинтеграторе 3. При поставке товарной щепы ее направляют в бункер 4У а
затем шне- ковым дозатором в моечную установку 5. Очищенная от минеральных
примесей щепа подается в бункер питателя дефиб- ратора 6. Полученная при
размоле волокнистая масса должна обеспечивать прочные межволоконные связи у
прессуемых плит. От качества и степени размола зависят процессы отлива,
обезвоживания и прессования плит. Перед размолом щепу предварительно
подвергают пропарке в подогревателе, который представляет собой
конусообразную емкость с вертикально расположенной, медленно вращающейся
мешалкой. Для пропарки в камеру подают насыщенный пар температурой 170—190 °С
под давлением 0,8—1,2 МПа. Продолжительность пропарки зависит от породы
древесины, качества щепы, параметров используемого пара и колеблется от 1,5
до 6,0 мин.
Для размола щепы используют дефибраторы и рафинеры,
оборудованные размольными дисками. Пропаренная щепа винтовым дозатором ( 9)
подается к впускному лотку /. Далее через желоб она попадает во впускное
кольцо, прикрепленное к вращающемуся диску 2, и начинает вращаться вместе с
ним. Центробежная сила перемещает щепу по канавкам к подающему участку
размалывающих секторов ( 9,6). При прохождении щепы между дисками на нее
действуют истирающие, расщепляющие и разрезающие силы, которые зависят от
скорости вращения дисков, их диаметра, формы секторов и остроты режущих
кромок. Время нахождения щепы между дисками зависит от требуемой степени
помола. Тонкость помола волокнистой массы можно регулировать, изменяя зазор
между размалывающими дисками в пределах 0,4—1,0 мм. Чем меньше зазор, тем
тоньше помол.
Выход волокнистой массы [38] из лесосечных отходов
составляет 80%, из лесоматериалов лиственных пород 85, хвойных 90%. Для
облегчения размола древесины применяют термохимическую обработку щепы.*В
качестве химикатов используют сульфит натрия, кальцинированную соду, едкий
натр, расход которых к массе щепы рекомендуют соответственно 0,5; 0,8 и 0,5%.
Химикаты вводят в пропарочную камеру под давлением, распыляя паромеханической
форсункой. Наилучшие результаты подготовки щепы к размолу достигнуты при
холодной пропитке ее 2%-ным раствором едкого натра или варке щепы в 3%-ном
растворе моносульфита натрия при температуре 165 °С.
Для получения более тонких волокон существует вторая
ступень размола. Из резервуара 7 (см. 8) дефибрированное волокно поступает в
мельницу 8 для размола массы, которую называют рафинатором. Приготовленная
древесная масса поступает в промежуточный резервуар 9 — массный сборник.
Повышению механической прочности плит, снижению их во-
допоглощения и набухания способствует проклейка древесноволокнистой массы. В
качестве клеевой добавки чаще всего применяют альбумин, реже — малотоксичную
фенолформальдегид- ную смолу. Введение 1 % альбумина к массе абсолютно сухого
вещества ведет к повышению прочности плиты на 20—30 %. Для придания плитам
водостойкости альбуминовую проклейку применяют в сочетании с парафиновой.
Содержание гидрофобных добавок не превышает 1 % массы. Вводят парафин в во-
вокнистую массу в виде водных эмульсий. Необходимое условие осаждения на волокнах
парафина — создание в массе кислой среды. Для этого дополнительно вводят
сернокислый глинозем или алюмокалиевые квасцы, служащие коагуляторами или
оса- дителями. Для этой цели стали широко применять также серную кислоту.
Коагуляторы способствуют осаждению на волокнах смоляных веществ древесины,
поэтому в отдельных случаях проклеивающие составы в массу не вводят.
Обязательное условие проклейки — первоначальное введение проклеивающей эмульсии
и только после перемешивания ее с массой — добавление осадителя.
Проклеивающие составы вводят в волокнистую массу перед отливом, для чего
применяют специальные ящики для проклейки.
Отлив массы и формирование полотна выполняют на отливных
кругло- или плоскосеточных машинах 10 (см. 8). Древесноволокнистая масса с
концентрацией волокна в пределах 0,9—1,8 % непрерывно отливается в машинах на
движущуюся сетку. Сформированный в виде ленты ковер разрезают на короткие
полотна — заготовки, одновременно обрезают боковые кромки. Основной узел
круглосеточной машины — вакуум-фор- мующий барабан большого диаметра и
длиной, равной ширине ковра. Его внутренняя часть разделена на ячейки, а
поверхность представляет собой колосниковую решетку с опорной сеткой, имеющей
крупные отверстия. На опорной сетке лежит рабочая, формующая сетка. Участок
поверхности барабана, где формируют ковер, вакуумируют. Диаметр барабана
колеблется от 1600 до 4270 мм, длина от 3050 до 5490 мм, площадь рабочей поверхности от 15,3 до 73,4 м2. Окружная скорость сетки барабана составляет
около 8 м/мин, разрежение — до 0,03 МПа.
После вакуумного обезвоживания ковер подвергают отжиму,
пропуская его через несколько пар валов, обтянутых сетками и обеспечивающих
линейное давление 100—180 н/см. С влажностью около 80 % ковер направляется
роликовым конвейером к циркульной пиле и разрезается на полотна требуемой
длины. Дополнительным обезвоживанием в вальцовом прессе влажность полотна
доводится до 60 %.
Широкое применение получила более производительная и
удобная в эксплуатации плоскосеточная отливная машина. Основными ее узлами
являются напускной ящик, регистровая и отсасывающие части, форпресс,
прессовая часть, пилы форматной обрезки. Для приема и равномерного отлива
массы служит напускной ящик, регистровая и отсасывающие части — для
интенсивного удаления воды и формирования ковра. Обезвоживание осуществляет
вакуумное отсасывающее устройство — рота- бельт, установленное под сеткой.
Форпресс, состоящий из трех- четырех пар валов с гидравлическим прижимом,
предназначен для подпрессовки ковра. За форпрессом устанавливают две- три
пары прессовых валов диаметром 700 мм с гидроприжимом. Верхние и нижние валы
охвачены соответственно верхней и нижней сеткой прессовой части. Узел
форматной обрезки состоит из двух параллельно расположенных циркульных пил,
предназначенных для обрезки кромок, и одной пилы для поперечной резки ковра
на отдельные полотна.
После отлива, обезвоживания и резки полотна поступают в
загрузочное устройство 11 гидравлического пресса 12, имеющего нагревательную
систему 13, разгрузочное устройство 14 и линию околопрессовой механизации 15
(см. 8). Горячие плиты 25—30-этажного пресса имеют внутреннюю систему для
циркуляции теплоносителя, который обеспечивает поддержание
температуры 190—230 °С. Конструкция пресса должна обеспечивать одинаковое
качество продукции на всех этажах, поэтому предусматривается устройство для
одновременного смыкания плит пресса.
Режим прессования волокнистого полотна включает три
последовательные технологические фазы: отжим, сушку и закалку. Интенсивный
отжим выполняется при удельном давлении до 5,0—5,5 МПа и продолжается 50—90
с. Во время сушки удельное давление снижают до уровня 0,8 МПа, что создает
благоприятные условия для выхода пара. Продолжительность сушки зависит от
толщины прессуемой полосы, степени размола массы и составляет 3,5—7,0 мин. На
следующей стадии осуществляется закалка плит путем тепловой обработки при
повышенном давлении. Она продолжается обычно не более 3 мин. Прессование
вызывает пластифицирование волокон и химические преобразования компонентов
древесины. Эти процессы приводят к проклейке полотна и образованию плиты.
Для повышения прочности и влагостойкости плиты, вышедшие
из пресса, пропитывают смесью льняного и таллового масла, затем подвергают
термической обработке. Для этого применяют маслопропиточные машины и
закалочные камеры 17, снабженные устройствами 16 и 18 для загрузки и выгрузки
плит. Термообработке подвергают твердые и сверхтвердые плиты. Под
воздействием сухого горячего воздуха с температурой 160—170 °С из плит
удаляются остатки влаги и завершается процесс проклейки. Для придания
формоустойчивости плиты увлажняют и подвергают акклиматизации, заключающейся
в увлажнении при одновременном остывании. Раскрой плит на заготовки
осуществляют на форматно-обрезных станках 19. Обрезки кромок, мелкие
дефектные куски плит измельчаются фрезами и вместе с опилками возвращаются в
производство вторично.
Производство мягких древесноволокнистых плит
осуществляется только по мокрому способу. Технологическая схема их
производства (см. 8) включает те же операции по приготовлению массы и отливу
ковра, что и производство твердых плит. Требуется лишь более высокая степень
размола волокнистой массы. После отливной машины полотна подаются в роликовую
сушилку 20, в которой они высушиваются до 2—3 % влажности. Термообработку и
кондиционирование мягких плит не производят. Сразу после сушки их подвергают
форматной резке на линии 21. Отсюда готовые мягкие плиты укладывают в пакет
на гидравлическом подъемнике 22 и отправляют на склад 23.
Заводы древесноволокнистых плит с годовой мощностью 10, 20
и 40 млн. м2 работают как самостоятельные предприятия, так и в блоке с
другими производствами на лесопромышленных комплексах.
Сухой способ производства древесноволокнистых плит,
технологическая схема которого показана на 10, состоит из следующих
операций: приготовления щепы, пропарки, размола щепы на волокна, смешивания
волокна со связующим и гидрофобными добавками, сушки волокна, формирования
ковра, подпрессовки ковра, прессования, кондиционирования плит, форматной
обрезки. Его важными преимуществами являются: лучшее свойлачивание волокон,
уменьшение загрязнения водоемов промышленными стоками, использование
древесины твердолиственных пород, которую труднее перерабатывать мокрым
способом, сближение с технологией древесностружечных плит.
Операции подготовки сырья в производстве плит разными
способами одинаковы (позиции 1—5 на 10 те же, что и на 8). После промывки,
которая благоприятно влияет на размол и сушку древесноволокнистой массы, щепа
поступает в расходный бункер 6 {см. 10). Отсюда она направляется на пропарку
в аппарат 7, куда из бака 8 одновременно вводят парафиновую эмульсию в
количестве 0,5—2,0 % от массы щепы. Щепа разделяется на волокна в
дефибраторах 9. При транспортировке от дефибратора к сушилке 10 в
древесноволокнистую массу добавляют фенольный клей в количестве 3 %. При
необходимости количество связующего можно увеличить до 8%, что способствует
сокращению продолжительности горячего прессования и улучшению качественных
показателей плит.
Фенольный клей используют при производстве твердых плит наружного
применения. Плиты средней плотности изготовляют на связующем, приготовленном
из мочевино-формальдегидной смолы. Такие плиты пригодны только для
использования внутри помещений. Древесноволокнистые плиты средней плотности и
большой толщины изготовляют трехслойными. Плотность слоев и количество
связующего в них различно, поэтому проклейку волокна осуществляют раздельно.
Волокна для наружных слоев проклеивают в трубопроводе на пути от дефибратора
к, сушилке, а для среднего — в смесительных установках.
Сушка древесноволокнистой массы осуществляется в две
ступени: в циклонной 10 и тоннельной 11 сушилках. Влажность волокна
составляет 5—12 % для наружного слоя и 3—8 % для среднего.
В качестве агента сушки используют топочные газы в смеси с
воздухом или подогретый воздух.
Формирование древесноволокнистого ковра осуществляет ва-
куумформирующая машина 12. Специальные формующие головки распределяют волокна
по ширине движущейся сетки, чаще всего с помощью качающегося над ней сопла с
перфорированным дном. Более интенсивному осаждению волокон способствует
вакуум под сеткой. Основной задачей при формировании является равномерное
распределение волокон по ширине ковра. Каждая головка имеет калибрующий
валик, который снимает щетками верхнюю часть сортировочного ковра и
выравнивает его поверхность. Обычно машина имеет от трех до шести формующих
головок, количество которых определяется числом слоев в плите и
производительностью. Для образования верхнего и нижнего наружных слоев
необходимо иметь по одной формующей головке. Средний слой, где содержится
50—70 % волокна, формируют последовательно двумя головками. Для нанесения
отдельных слоев из более тонкого волокна могут быть установлены дополнительные
формующие головки 14.
Сформированный волокнистый ковер высотой до 500 мм довольно рыхлый, легко рассыпается при транспортировке. Для лучшей транспортабельности и
сокращения просвета между плитами горячего пресса его подпрессовывают в
ленточных прессах 13 непрерывного действия. На следующем участке ковер с
помощью пил 15 раскраивается на полотна, а дисковые пилы 16 по ходу его
движения обрезают кромки.
Для прессования древесноволокнистых плит при сухом способе
используют 22-этажный гидравлический пресс 18, оборудованный механизмом для
одновременного смыкания нагревательных плит. Пресс оборудован загрузочной 17
и разгрузочной 19 этажерками. Удельное давление прессования 7 МПа,
температура зависит от породного состава сырья, связующего и на разных
заводах колеблется от 180 до 260 °С. Вначале прессование кратковременно
ведется при максимальном давлении 6,5—7,0 МПа, затем давление снижают так,
чтобы обеспечить отвод парогазовой смеси. На следующем этапе осуществляется
стабилизация плиты, которая может проводиться при том же давлении, что и
сброс парогазовой смеси, либо несколько выше. Режим выбирается с учетом
исходного сырья, материалов, требований к получаемой продукции и технологии
предшествующих операций.
Для производства плит сухим способом разработана
конструкция одноэтажного пресса, который имеет ряд преимуществ. Он отличается
простотой загрузочной системы, выполненной в виде конвейера с бесконечной
стальной лентой, проходящей через пресс. При открытии пресса стальная лента
приводится в движение. Готовая плита выгружается, а ковер на стальной ленте
загружается в пресс. Производительность пресса повышают подогревом
подпрессованного ковра токами высокой частоты.
После прессования твердые плиты подвергают термообработке
в камере кондиционирования 20, в результате чего предел их прочности
повышается на 10—15% и улучшается водостойкость. Плиты средней плотности,
изготовленные на основе карбамидных смол, такой обработке не подвергаются.
Для получения плит заданных размеров их распиливают на фрезерно- обрезных
станках 21 и 22. Из накопительного устройства 23 их доставляют на склад
погрузчиком 24.
Разработана технологий производства комбинированных
трехслойных плит, средний слой которых представляет собой древесностружечную
плиту, облицованную снаружи древесноволокнистыми плитами толщиной 1—2 мм.
|