Древесно-стружечные плиты

Древесно-стружечные плиты представляют собой материал, получа- емый горячим прессованием древесных частиц, смешанных со связую- щим веществом. Плиты имеют довольно высокие физико-механические свойства и практически мало изменяют свои размеры при изменении влажности древесины, являясь во многих случаях хорошим замените- лем столярных плит, фанеры и т. д.

Они хорошо обрабатываются и склеиваются. Введением в древесно- клеевую смесь соответствующих веществ можно улучшить их огнестой- кость, биостойкость, водо- и влагостойкость и т. д. Относительная про- стота технологии позволяет легко автоматизировать процесс производ- ства плит и тем снизить трудозатраты на их изготовление. Возможность использования для производства древесно-стружечных плит неконди- ционной древесины и отходов делает это производство высокоэконо- мичным. Действительно, 1 м3 древесно-стружечных плит, на производ- ство которого расходуется 1,5 – 1,7 м3 отходов, заменяет 2 – 3 м3 пилома- териалов или 4 – 6 м3 круглого леса.

Капитальные затраты на организацию данного производства срав- нительно невелики.

По способу прессования древесно-стружечные плиты делятся на две группы:

– плоского (П) прессования, получаемые в результате сжатия стружечного ковра в направлении, перпендикулярном плоскости плиты (древесные частицы в них располагаются параллельно пло- скости плиты);

– экструзионного (Э) прессования, получаемые в результате сжатия ковра в направлении, параллельном его плоскости (древесные частицы в них располагаются перпендикулярно плоскости плиты).

По объемному весу плиты условно делятся на четыре группы:

– легкие, объемный вес которых не превышает 500 кг/м3;

– средние (ПС), имеющие объемный вес 500 – 600 кг/м3;

– тяжелые (ПТ) объемным весом 650 – 800 кг/м3;

– сверхтяжелые, объемный вес которых более 1000 кг/м3.

Плиты первой группы используются главным образом как изоляци- онный материал. Средние и тяжелые применяются в качестве конструк- ционного материала, причем на долю их приходится 90 – 95% мирового производства плит. Плиты сверхтяжелые применяются для специаль- ных целей, в том числе как материал, хорошо противостоящий истира- нию (плитки для полов и т. п.).

По конструкции плиты делятся на:

– однослойные;

– трехслойные;

– многослойные;

– сплошные и полые;

– необлицованные и облицованные;

– бескаркасные и каркасные.

Однослойные плиты (ПС-1 и ПТ-1) изготовляются из частиц раз-

личного размера, от которых отделены слишком мелкие и очень круп- ные частицы.

Если для их изготовления применяется специально нарезанная струж- ка, чистота поверхности плит заметно улучшается. Такие плиты исполь- зуются в качестве обшивочного материала, который может подвергаться облицовке лущеным или строганым шпоном, пластмассой и т. д.

Трехслойные плиты (ПС-3 и ПТ-3) состоят из трех самостоятельных слоев, внутренний из которых (60 – 70% объема плиты) изготовляется из грубых частиц (дробленки), а наружные – из плоской высококачествен- ной стружки, в которую введено несколько большее количество связую- щего, чем в средний слой. Благодаря этому чистота поверхности может быть достаточно хорошей, и они могут использоваться под прозрачную отделку.

Прочность трехслойных плит вполне удовлетворительная, хотя ино- гда они имеют тенденцию к расслоению. Производство трехслойных плит несколько сложнее, чем однослойных, так как необходимо нали- чие на определенном участке производства двух самостоятельных ли- ний для подготовки частиц среднего и наружных слоев.

Многослойные плиты состоят из частиц разного размера, причем четкой границы между слоями нет. Такое условное название плиты по- лучили потому, что частицы с помощью специальной формирующей машины укладываются в поперечное сечение плиты с учетом их раз- мера: чем меньше частицы, тем ближе они располагаются к поверхно- сти плиты, чем крупнее – тем ближе к горизонтальной оси симметрии поперечного сечения плиты. Чистота поверхности у таких плит почти не уступает таковой у трехслойных плит, а прочность даже несколько выше. Процесс изготовления многослойных плит проще, чем трех- слойных.

Полые плиты (ЭЛМ – экструзионные легкие многопустотные) име- ют продольные каналы круглого или иного сечения, изготовляемые осо- бым способом. Кроме меньшего веса, в этом случае имеет место неко- торая экономия исходного сырья (клея и древесины), благодаря чему се- бестоимость их ниже, чем сплошных плит. Применяются они главным образом в строительстве.

Облицованные плиты, т. е. оклеенные лущеным или строганым шпоном, бумагой, пленками и т. д., могут изготовляться из грубых или очень мелких древесных частиц, так как необходимая чистота поверх- ности плит достигается за счет их облицовки, способствующей также усилению прочности плиты. Стоимость таких плит по сравнению с не- облицованными несколько выше.

Каркасная плита представляет собой рамку, облицованную с двух сторон листовым материалом, внутренняя полость которой заполне- на древесно-клеевой смесью. Последняя придает плитам необходимую жесткость и прочность, а также предотвращает втягивание рубашек. Такие плиты изготовляются строго определенного размера в соответ- ствии с размерами узлов мебели. Прочность плит вполне достаточная, но они используются довольно редко из-за нетехнологичной конструкции.

Кроме названных, в мировой практике известны плиты с прослой- ками из олова и свинца как средства защиты от радиации, а также из асбеста и материалов на основе стекловолокна, которые повышают ог- нестойкость плит.

Структура технологического процесса изготовления древесно- стружечных плит зависит от их вида.

На первом участке производства обычно имеются два самостоятель- ных потока изготовления древесных частиц: один для внутреннего слоя, а второй для наружных слоев.

Предназначенное к переработке сырье проходит ряд подготовитель- ных операций. В зависимости от вида и размеров оно может подвергать- ся окорке, распиловке на отрезки определенной длины и гидротермиче- ской обработке (чаще всего проварке). Включение в состав технологи- ческого процесса последней операции позволяет уменьшить количество мелочи на этапе измельчения древесины, сократить расход энергии, удлинить сроки работы режущего инструмента (до 3 – 4 ч) и улучшить качество поверхности стружки.

Для получения древесных частиц необходимого размера применяют станки, работающие по принципу ударного измельчения или резания древесины. В первом случае измельчение производится на дисковых или барабанных рубительных машинах (рис. 46).

Измельчитель FARMI FOREST легко перерабатывает как отходы де- ревообрабатывающего производства, пеньки, молодые деревья, ветки, сучья, так и целые стволы деревьев.

Материал может подаваться к ножам с помощью гидравлически приводимых роликов подачи. После первого среза (материал дробится между основными ножами и встречными ножами (наковальня), щепа, проходя через двойной диск, выбрасывается центробежной силой во внешнее кольцо ротора, где происходит окончательный этап дробления (между так называемыми «пальчиковыми» лезвиями и отбойниками).

Поставив перед вытяжной трубой отбойник для сучьев, можно добиться более качественной консистенции щепы. Щепа требуемого размера проходит через трубу и выбрасывается центробежной силой

Рис. 46 – Рубительная машина мод. «CH260»

на 5 – 18 м. Этот поток можно направить непосредственно в бункер, из которого щепа попадает в обогревательный котел, или в кузов трактора, для дальнейшей транспортировки.

Рубительная машина CH260 используется также для переработки макулатуры и пластика для последующей утилизации.

Барабанные рубительные машины предназначены для измельчения в щепу отходов лесопиления и деревообработки. Режущий инструмент в них крепится на цилиндрической поверхности барабана, к которо- му под некоторым углом подходит патрон, служащий приемником для измельчаемой древесины. Подача последней может быть с помощью вальцового или цепного механизмов. Производительность этих станков несколько меньше предыдущих. Получаемая щепа также имеет боль- шие размеры (толщина 2 – 10 мм, ширина 10 – 40 мм, длина 10 – 30 мм), в связи с чем ее подвергают повторному измельчению на специальных молотковых дробилках.

Рабочими органами в них являются свободно подвешенные к ротору молотки. Из-за относительно низкого качества древесных частиц, по-

лучаемых на станках ударного измельчения, в производстве древесно- стружечных плит преимущественное распространение получили стан- ки, работающие по принципу резания древесины, – дисковые, барабан- ные, чашечные и фрезерные.

Дисковые стружечные станки отличаются от дисковых рубитель- ных машин тем, что, кроме основных ножей, у них имеются и под- резные, обеспечивающие получение стружки нормированной длины. Перерабатываемый материал располагается параллельно плоскости диска, что позволяет получить плоскую стружку нужного качества. Длина перерабатываемого материала должна быть меньше радиуса дис- ка, что требует предварительного поперечного раскроя древесных со- ртиментов.

Барабанные стружечные станки, как и дисковые, могут перерабаты- вать отрезки древесины определенной длины. Режущий инструмент у этих станков укрепляется на вращающемся валу, к которому с помощью гидротолкателя прижимается измельчаемая древесина. Получаемая стружка имеет строго определенную длину, что достигается специаль- ной заточкой ножей. Качество стружки несколько хуже, чем в предыду- щем случае. Станки отличаются компактностью и высокой производи- тельностью.

Чашечные станки позволяют измельчать древесину любой дли- ны. Режущий инструмент (основные и подрезные ножи) располагает- ся на внутренней цилиндрической поверхности чаши, вращающейся в вертикальной плоскости. При перемещении чаши в поперечном по отношению к обрабатываемому материалу направлении часть длины его превращается в плоскую стружку. Толщина стружки определяется величиной выхода ножей над цилиндрической поверхностью чаши, а длина – расстояниями между подрезными ножами. После возвращения ножевой головки в первоначальное положение перерабатываемый ма- териал подается вперед на глубину чаши, и процесс резания повторяет- ся. Производительность чашечных станков относительно небольшая, а конструкция несколько сложнее, что компенсируется, однако, высоким качеством стружки. У фрезерных станков режущий инструмент рас- полагается на наружной цилиндрической поверхности вращающегося диска. В остальном, принцип их действия аналогичен принципу дей- ствия чашечных станков.

Стружка подвергается сушке до влажности 4 – 7%. Эта операция мо- жет выполняться в сушилках разного типа:

роторных, барабанных,

ленточных, турбинных, пневматических, аэрофонтанных и др.

Агентом сушки служит нагретый воздух или дымовые газы, а тепло- носителем – пар, перегретая вода или дымовые газы.

Принцип работы роторной сушилки следующий: подаваемая через приемник стружка попадает на вращающийся ротор. Благодаря нали- чию у ротора лопастей стружка многократно пересыпается и постепен- но передвигается к выходному отверстию, через которое и выводится из сушилки. Производительность сушилки не превышает 250 – 300 кг сухой стружки в час. Недостатком сушилок является заметное измель- чение стружки и засмоление поверхностей трубок ротора, ухудшающее теплопередачу. Роторные сушилки используются в установках малой и средней мощности.

Барабанная сушилка представляет собой цилиндр, в который не- прерывно подается стружка (из расчета 20% заполнения всего объема). Имеющиеся на внутренней поверхности барабана лопасти перемешива- ют стружку. Движению стружки к выходному концу способствует уста- новка сушилки под углом около 5°. Скорость движения теплоносителя 2 – 3 м/сек. Температура на входе 140 – 150° С (воздуха) или 350 – 400° (дымовых газов). Если в качестве теплоносителя применяются дымовые газы, внутри сушилки создается небольшое разрежение для предотвра- щения выхода газов в производственное помещение. Сушилки безотказ- ны в работе, просты по устройству, но громоздки и металлоёмки. В них происходит также некоторое измельчение стружки. Равномерность суш- ки удовлетворительная.

Ленточные сушилки имеют три – пять этажей в виде бесконечных лент или вибрирующих пластин, обеспечивающих постепенное пере- мещение стружки с этажа на этаж. Направление движения теплоноси- теля может быть различным. Лучше подводить его к каждому этажу сушилки. Тогда теплоносителю приходится преодолевать сопротивле- ние только одного слоя стружки толщиной 100 – 200 мм. При исполь- зовании в качестве теплоносителя топочных газов температура их на входе равна 170 – 180° С. Скорость движения воздуха 1,2 – 1,3 м/сек. Производительность сушилки около 1200 кг стружки в час. Благодаря хорошему перемешиванию влага в стружке распределяется сравнитель- но равномерно.

Пневматическая сушилка представляет собой вертикальный ци- линдр высотой 3 – 5 м, имеющий сетчатое дно, над которым вращается

в горизонтальной плоскости специальное мотовило. Непрерывно пода- ваемая сверху в цилиндр стружка встречает на своем пути поток дымо- вых газов (160 – 180°С), получаемых от сжигания в специальной топке мазута.

Мелкие древесные частицы, витая внутри сушилки, легко отдают содержащуюся в них влагу, после чего выносятся с потоком газов из су- шилки. Крупные частицы оседают на дно, постепенно сохнут при про- хождении через них потока газов и после уменьшения веса также выно- сятся наружу. Очень крупные (тяжелые частицы) с помощью мотовила направляются в дробилку для повторного измельчения. Такие сушилки состоят из двух секций, в первой из которых влажность стружки дово- дится до 12%, а во второй – до 4 – 6%. Производительность двухсекци- онной сушилки доходит до 1500 кг стружки в час. Недостатком сушилок являются их крупный габарит и значительный расход электроэнергии.

Стружка не всегда однородна по размерам. Поэтому от нее надо от- делять очень крупные и очень мелкие частицы. Для этого стружку про- пускают через грохоты, барабанные сита или пневматические сепара- торы. Наиболее широкое применение находят устройства первого типа. Грохот имеет два сита, первое из которых с крупными ячейками (1010 мм), а второе – с мелкими (11 мм).

Недопустимо крупные частицы задерживаются на первом сите и направляются на повторное измельчение, кондиционная стружка задер- живается на втором сите, а мелкие частицы проходят сквозь него и в дальнейшем сжигаются. Для лучшего просеивания грохот совершает до 300 колебаний в минуту при амплитуде 6 – 10 мм. Производительность грохота может доходить до 2000 кг стружки в час. Сортировка сухой стружки является обязательной операцией, сырая стружка просеивается не всегда.

После сепарирования стружку смешивают со связующим. Поскольку поверхность стружки велика (1 кг может иметь поверхность от 10 до 70 м2), количество клея, приходящегося на 1 м2 поверхности, не превы- шает 1 – 8 г. Отсюда равномерное распределение связующего по поверх- ности стружки усложняется.

Выполняется данная операция в смесителях периодического или непрерывного действия. Смеситель представляет собой цилиндр, вну- три которого вращается вал с лопастями, создающий стружечное обла- ко, перемещающееся в аксиальном направлении. Барабан заполняется стружкой на 45 – 60% его объема. Распыление или разбрызгивание свя- зующего на мелкие частицы производится с помощью форсунок, уста- новленных по образующей цилиндра.

Продолжительность смешивания стружки со связующим не превы- шает 5 – 6 мин. Производительность смесителей определяется их разме- рами и может составлять от 200 до 10 000 кг проклеенной стружки в час. Для соблюдения рекомендуемого соотношения между стружкой и связующим, оказывающим влияние на плотность и прочность плит, про- изводится строгая дозировка. Дозировка стружки может быть объемной или весовой. Первая из них не отличается высокой точностью, так как количество отмериваемой стружки в этом случае зависит от однород-

ности размеров и формы частиц.

Поэтому пользуются весовой дозировкой, на точность которой мо- жет оказывать влияние только влажность стружки. Но поскольку по- следняя относительно стабильна, погрешности весовой дозировки меньше, чем объемной. Дозировка стружки выполняется с помощью автоматических весов. Связующее дозируют регулированием работы насоса, подающего его в смеситель.

Подготовленная древесно-клеевая смесь (проклеенная стружка) с помощью специальных формирующих машин насыпается на ме- таллический поддон, вместе с которым она будет направлена в пресс. Формирующая машина должна равномерно распределить проклеенную стружку по поддону, что будет гарантировать стабильность физико- механических свойств готовой плиты. Кроме того, машина должна от- мерить определенное количество стружки на одну плиту, что гарантиру- ет ей желаемую плотность.

Проклеенную стружку подают в машину через приемник и с помо- щью пластинчатого и игольчатого транспортеров ею заполняют прием- ник весов. Для выравнивания слоя стружки по толщине и равномерно- го распределения по ширине транспортера служит дозирующий валик. Когда приемник весов заполнен необходимым количеством стружки, транспортер останавливается и автоматически срабатывающие весы выдают порцию стружки на горизонтальный транспортер, с которого она подается на расположенный под машиной поддон.

Для выравнивания количества подаваемой стружки в этой части машины также имеются разравнивающие ролики. Количество форми- рующих машин в линии зависит от вида изготовляемых плит и может доходить до восьми. Для производства многослойных плит существуют специальные формирующие машины механического или пневматичес- кого действия, укладывающие древесные частицы с учетом их разме- ров: чем крупнее частицы, тем ближе они располагаются к центральной оси симметрии сечения плиты, чем мельче, тем ближе к наружным ее поверхностям.

Сформированный на поддоне ковер подается в однопролетный хо- лодный пресс, где производится подпрессовка. Целью последней яв- ляется уменьшение высоты ковра для его заталкивания в промежутки горячего пресса, уплотнение ковра для уменьшения осыпания его кро- мок, а также предотвращения просыпания мелких частиц через ковер, которое увеличивает неоднородность строения плиты и может явиться одной из причин ее коробления.

Подпрессовка ведется в прессах, имеющих верхнюю подвижную плиту. Давление пресса не превышает 10 – 18 кг/см2, продолжительность сжатия пакета 10 – 30 сек. Для предотвращения прилипания древесных частиц к верхней плите пресса ее защищают металлическим перфори- рованным листом или парусиной.

Прессование древесно-стружечных плит может выполняться на прессах периодического или непрерывного действия.

Наиболее широкое применение находят многопролетные прессы пе- риодического действия. В отличие от прессов для склеивания фанеры, они имеют плиты больших размеров, меньшее число рабочих проме- жутков при большей высоте их и устройства для механической загрузки и разгрузки пресса. Для уменьшения колебания толщины изготовляе- мых плит плиты пресса имеют дистанционные планки, ограничиваю- щие их сближение.

В установках небольшой мощности применяются однопролетные прессы импульсного действия, имеющие верхнюю подвижную плиту. Пакеты в пресс загружают ленточным транспортером из тонкой листо- вой стали или сетки, запрессованной в теплостойкую пластмассу.

Размер единственного промежутка пресса делается достаточно боль- шим, что исключает необходимость включения в линию подпрессовоч- ного пресса. Ковер формируют непосредственно на ленте транспортера с помощью установленной над ним формирующей машины. Выходящая из пресса в виде непрерывной ленты древесно-стружечная плита раз- резается затем на отрезки нужной длины. Достоинством установки на базе однопролетного пресса является простота конструкции и неболь- шая металлоемкость. Дефицитность и высокая стоимость стальной лен- ты является одной из причин, ограничивающей широкое использование таких установок.

Устройством непрерывного действия для изготовления древесно- стружечных плит является гусеничный пресс Бартрев.

Проклеенная стружка с помощью вибрационного устройства насы- пается ровным слоем на бесконечную стальную ленту, подпрессовыва- ется в ленточном прессе, подогревается в поле токов высокой частоты

и подается в гусеничный пресс, где осуществляется необходимый про- грев ковра и его сжатие. Скорость движения прессуемого материала мо- жет регулироваться от 1,5 до 9 м/мин. Из пресса выходит плита в виде непрерывной ленты, которая затем с помощью автоматической пилы разрезается на отрезки необходимой длины. Рассмотренный пресс от- личается сравнительной сложностью и имеет большое число трущихся деталей. Применяемые в нем стальные ленты дефицитны и дороги, а ремонт их сложен.

Кроме прессов для плоского прессования плит, применяются прес- сы, работающие по принципу выдавливания, или экструзии. Они могут быть горизонтальными и вертикальными.

Порция проклеенной стружки с помощью загрузочного механизма подается в зазор между двумя вертикальными плитами (горячими), по- сле чего пуансон пресса, совершая возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости, спрессовывает поданный материал и продви- гает его на 4,5 – 10,5 мм. Число двойных ходов пуансона равно 90 – 130 в минуту. По мере прохождения стружки между горячими плитами проис- ходит отвердение клея, в результате чего образуется непрерывная лента спрессованного материала. Средняя скорость ее движения регулируется в пределах 0,5 – 1,2 м/мин. Для изготовления многопустотных плит меж- ду плитами пресса устанавливают специальный трубчатый коллектор. Рассматриваемый пресс отличается низкой металлоемкостью (в 7 – 10 раз меньше по сравнению с многопролетными прессами) и простотой устройства.

Полученные плиты имеют поверхности хорошего качества, так как плиты пресса хромированы. Ввиду постоянства зазора между обогрева- тельными плитами толщина спрессованного материала имеет неболь- шие колебания. Плиты не нуждаются в обрезке кромок.

Качество плит, изготовленных на том или ином оборудовании, зави- сит от правильного выбора режима прессования и в первую очередь от температуры плит пресса, давления и времени выдержки под давлением. Температура плит пресса, в зависимости от вида применяемого связую- щего и способа загрузки пакетов, может быть в пределах 130 – 160° С. Давление прессования, обеспечивающее хорошее контактирование дре- весных частиц друг с другом, зависит от породы древесины, вида и раз- меров частиц и других факторов и может быть в пределах 10 – 16 кг/см2. При этом применяется ступенчатый режим: по истечении времени вы- держки давление постепенно снижается. Продолжительность выдержки прессуемого материала под давлением исчисляется на 1 мм толщины плиты и, в зависимости от температуры плит пресса, вида связующего,

влажности пакета и его толщины, может колебаться при использовании мочевинных клеев в пределах 0,65 – 1,2 мин/мм.

Для интенсификации прессования плит ковер предварительно подо- гревают до 60 – 70 °С в поле токов высокой частоты: в прессах непре- рывного действия или в однопролетных прессах импульсного действия. Это позволяет ускорить прессование приблизительно на 20%. Для дальнейшего уменьшения длительности прессования прибегают к па- ровому или газовому удару. Если увлажнить поверхностные слои ковра (130 – 150 г/м2), при зажатии его между горизонтальными плитами про- исходит быстрый переход влаги в пар, который затем устремляется к

центру прессуемого пакета и ускоряет его прогрев.

Температура плит пресса при этом должна быть 170 – 185 °С. При газовом ударе на поверхность пакета наносят 8 – 10%-ный водный рас- твор уротропина или смеси водного раствора уротропина с 2%-ным во- дным раствором салициловой (лимонной, молочной, малеиновой) кис- лоты в количестве 80 – 100 г/м².

Прессование в этом случае может быть сокращено до 0,1 – 0,2 мин/мм. Эффективность парового и газового ударов зависит от плотности прессуемой плиты: чем она ниже, тем эффективней данный прием. Ускорение склеивания способствует также получению плит с вы- соким качеством поверхности.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: