Читайте данную работу прямо на сайте или скачайте

Производство мягких древесностружечных плит

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ ЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Братский государственный ниверситет

Кафедра Строительное материаловедение и технологии

Технология стеновых, отделочных и

Курсовой проект

Производство мягких древесностружечных плит

Выполнил:

ст. гр. СТ-01-2

Проверил:

к.т.н., доцент

Братск 2005.
Содержание

Древесные плиты. ДВП.

Основные понятия.

Сырье для производства ДВП..

Технология производства мягких (изоляционных) ДВП..

Технологическая схема производства мягких (изоляционных) ДВП..

Стадия приготовления щепы..

Стадия получения древесного волокна.

Стадия подготовки волокнистой массы..

Стадия формования.

Стадия тепловой обработки.

Применение.

Список литературы..

Введение

Повышенный интерес к древесным композиционным материалам (композитам) обусловлен рядом причин: низкой стоимостью древесного сырья, малыми затратами труда и энергии при производстве древесных композиционных материалов и изделий из них, ценными, в отдельных случаях и уникальными, свойствами этих композитов, непрерывной возобновляемостью древесных ресурсов и др.

По данным Отдела леса и лесных продуктов продовольственной сельскохозяйственной комиссии Организации Объединенных Наций (ФАО ООН), производство в мире только трех древесных композиционных материалов в объемных единицах превосходит производство сталей, пластмасс и алюминия.

Композиционные материалы состоят из двух или более компонентов (фаз), между которыми имеется граница раздела.

Понятие композиционного материала в широком смысле, безусловно, включает и природные материалы, например древесину. Таким образом, древесными композиционными материалами должны быть названы материалы, состоящие из древесины или ее частиц и одного или нескольких других компонентов (металла, полимера, минерала), между которыми имеется граница раздела.

В древесном композите граница раздела между компонентами может проходить по наружной поверхности и по внутренней поверхности, т.е. по поверхности сосудов, волокон и пор древесины.

Увеличение производства древесных композитов в значительной мере определяется тем, что объем потребления материалов на планете каждые 11 лет дваивается, запасы сырья для производства традиционных материалов ограничены и не восстанавливаются.

В этих словия особенно пристальное внимание обращено на древесные материалы. Ежегодный прирост твердой биомассы лесов мира 50 млрд. т, прирост промышленной древесины составляет 3,5-4 млрд.т в год, добывается в мире лишь 1,1-1,3 млрд. т в год. Из всего лесного массива используется около 7,5% древесины, причем в так называемых лотходах оказывается не менее 30% промышленной древесины. Следовательно, сейчас в мире образуется 330-1200 млн. т (ориентировочно 660-2400 млн. плотных кубометров) лотходов древесины, из которых можно изготавливать композиционные материалы в количествах, равных выпуску стали, алюминия и пластмасс, вместе взятых по массе. Эта сырьевая база не иссякнет и в дальнейшем, так как лес непрерывно возобновляется и жизнь на планете возможна лишь при наличии леса, дающего кислород и защищающего людей экологически. Возобновляемость и высокая экономическая эффективность − основные факторы, гарантирующие древесным композитам положение материалов будущего. Их дополняют невысокая плотность (50-1400 кг/м³), достаточная прочность (до 300 Па).

Древесные пластики (
Древесные плиты. ДВП.

Древесноволокнистыми плитами называются листовые материалы, сформированные из переплетных древесных волокон. Изготавливают их из древесных отходов или из низкокачественной древесины. В отдельных случаях в зависимости от словий снабжения предприятия сырьем применяют одновременно как древесные отходы, так и древесину в круглом виде. Наиболее распространенные способы изготовления плит - мокрый и сухой. Промежуточными между ними, причем менее распространенными, будут мокро-сухой и полусухой способы.

Мокрый способ основан на формировании ковра из высушенной древесноволокнистой массы в водной среде и горячем прессовании нарезанных из ковра отдельных полотен, находящихся во влажном состоянии (при относительной влажности 60-70%).

Сухой способ основан на формировании ковра из высушенной древесноволокнистой массы в воздушной среде и горячем прессовании полотен, имеющих влажность 5-8%.

Полусухой способ основан на формировании ковра из высушенной древесноволокнистой массы в воздушной среде и горячем прессовании полотен, имеющих влажность 16-18 %.

Мокро-сухой способ основан на формировании ковра из древесноволокнистой массы в водной среде, сушке полотен и горячем прессовании сухих полотен, имеющих влажность, близкую к нулю.

В процессе изготовления плит любым из названных способов древесину сначала измельчают в щепу, затем щепу превращают в волокна, из которых формируют ковер. Ковер разрезают на полотна. Сухие полотна прессуют в твердые плиты. Влажные полотна или прессуют, получаю твердые или полутвердые плиты, или сушат, получая мягкие (изоляционные) плиты.

В волокнистую массу для придания водостойкости вводят различные эмульсии (парафиновые, смоляные, масляные) и осадители (сернокислый алюминий). Плиты формируются на отливочных машинах. Влажность плит после отливок достигают 70%. По этому изоляционные плиты поступают на сушку, а твердые и полутвердые прессуют в горячих многоэтажных прессах (0C). Твердые и сверх твердые плиты затем проходят закалку при 0C с последующим влажнением до 5 - 7% (по массе).

В основу деления плит на виды и марки положены средняя плотность и прочность при изгибе. В зависимости от средней плотнности ДВП разделяют на виды: мягкие (М) со средней плотнонстью не более 350 кг/м³; полутвердые (ПТ) - не менее 400 кг/м³; твердые (Т) - не менее 850 кг/м³ и сверхтвердые (СТ) - не меннее 950 кг/м3.

В зависимости от прочности при изгибе ДВП разделяют на марки: М-4; М-12; М-20; ПТ-100; Т-350; Т-400; СТ-500. В словнном обозначении марки цифры отражают величину прочности при изгибе в кгс/см² или в Па, если цифровые индексы меньшены в 10 раз.

Существенный показатель качества сверхтвердых, твердых и полутвердых плит - гигроскопичность. Стандарт допускает величину набухания плит после суточного нахождения испытываемых образцов в воде: для твердых и полутвердых - не более 20%, для сверхтвердых не более 12%. Водопоглощение же установлено: для сверх твердых плит - 15%, для твердых - 30%, для полутвердых Ц 40%. Плиты, изготовленные сухим способом, обладают значительно меньшей гигроскопичностью 10 - 12% так как при их изготовлении применяют фенолформальдегидные смолы.

Сырье для производства ДВП

Сырьем для ДВП могут служить любые волокнистые мантериалы растительного происхождения, если их волокна достаточнно длинные, гибкие и прочные: все виды древесины, стебли пшенницы, хлопчатника, кукурузы, кенафа и др. Однако основными видами сырья, широко используемыми в производстве, являются: неделовая древесина, т.е. непригодная для строительных и иных целей (долготье и коротье); отходы лесопиления (горбыль, рейка, вырезки); отходы спичечного и фанерного производства (шпон некондиционный, брак соломки и лом коробки); бумажная макунлатура.

Целесообразность применения того или иного вида сырья зависит, прежде всего, от того, есть ли оно в данном районе, от стоимости, словий доставки к месту переработки.

Основное сырье Ч древесина - состоит из целлюлозы, лигнина и гемицеллюлозы, образующих оболочку клеток, также из смол, эфирных масел, дубильных и красящих веществ, заполняющих клетки. Целлюлоза - химически стойкое вещество, не растворяющееся в воде и гидролизующееся при давлении 1...1,5 Па и температуре 180

Лигнин - аморфное вещество, представляющее собой сложное сочетание нескольких химических соединений. Химически он меннее стоек, чем целлюлоза, но не гидролизуется. В производстве ДВП лигнин повышает выход массы и в процессе прессования способствует образованию дополнительных связей между волокннами. Гемицеллюлоза по составу близка к целлюлозе и состоит из пентозанов и гексозанов. Гексозаны при горячем прессовании гидролизуются и способствуют образованию смолоподобных прондуктов.
Технология производства мягких (изоляционных) ДВП

Технология древесноволокнистых плит довольнно сложна и энергоемка. Процесс производства ДВП можно разнделить на две практически самостоятельные части: получение древесных волокон путем последовательного измельчения древенсины и переработка волокон в изделия.

Получение древесных волокон - процесс весьма многодельный и энергоемкий, он включает следующие последовательно осущестнвляемые операции: снятие коры с древесины (окоривание), раснпиловку дровяного долготья, колку толстых чураков, рубку дренвесины в щепку, размол щепы и получение волокнистой массы. Далее производят подготовку волокнистой массы путем ее сорнтировки, сгущения и проклейки.

Формование изоляционных ДВП осуществляют мокрым спонсобом из гидромасс, который основан на свободном их обезвожинвании с последующим вакуумированием и подпрессовкой. Произнводственный процесс заканчивается сушкой изделий.

Прочность мягких ДВП обеспечивается только за счет перенплетения древесных волокон, (свойлачиваемое), поэтому к дренвесному волокну для этого типа продукции предъявляют повышенные требования. Для обеспечения лучшей свойлачиваемости волокна должны иметь высокую дельную поверхность и быть донстаточно длинными, поэтому в данном случае предпочтение отданется древесине хвойных пород.
Технологическая схема производства мягких (изоляционных) ДВП

Неделовая древесина или отходы (склад)

Окоривание древесины (корообдирочный барабан)

Распиловка долготья (балансирные пилы)

Распиловка долготья (балансирные пилы)

Раскалывание чураков (механические колуны)

Приготовление щепы (рубильные машины)

Получение волокна (дефибраторы, рафинеры)

Получение гидромассы (массные бассейны)

Сгущение гидромассы (сгустители)

Проклейка гидромассы (массные бассейны)

Проклеивающие вещества

Формирование полотна (отливочные машины)

Раскройка полотна на плиты (ножи продольной и поперечной резки

Сушка изделия (многоярусная сушилка)

Механическая обработка (форматные станки)

Механическая обработка (форматные станки)

Склад готовой продукции

Стадия приготовления щепы

Приготовление щепы осуществляют из предварительно окореой древесины. Окоривание поступившего на завод сырья (длиомерной древесины, коротья, отходов лесопиления и т. п.) пронизводят в корообдирочных барабанах, водоструйных корообдирках или на ножевых корообдирочных станках. Кора худшает внешнний вид изделия, величивает его водопоглощение при содержании ее в массе свыше 17% существенно снижает механическую прочность.

Освобожденная от коры древесина поступает на грубое изнмельчение. Длинноразмерную древесину распиливают дисковыми пилами с горизонтальной (балансирные пилы) или вертикальной (маятниковые пилы) качающейся рамкой. Толстые чураки расканлывают на дровокольных станках с неподвижным или движущимнся поступательно-возвратно клином. Полученные заготовки длинной 1500 мм измельчают в щепу на специальных рубильных машинах, рабочим органом которых является массивный стальной диск толщиной 100 мм и более и диаметром до 3 мм, на контором закреплены ножи. В зависимости от диаметра диска конличество ножей может изменяться от 10 (при диаметре 2 мм) и более. Диск приводится во вращение электромотором, его часнтота вращения 585 мин^-1.

Древесину легче рубить вдоль волокон, чем поперек, поэтому поленья подаются к диску под глом 35... 45

Для нормальной работы размольных агрегатов необходимо получать щепу одинаковых размеров: длина вдоль волокон 20...25 мм, поперек волокон 15...30 мм и толщина 3...5 мм. Из рунбильной машины щепа выходит неодинаковая по величине, понэтому она сортируется на вибрационных плоских или барабанных ситах. Отсортированная щепа подается на мелкое измельчение к размольным агрегатам. Предварительно ее промывают в промынвочном баке и затем на обезвоживающем винтовом конвейере, где щепу дополнительно промывают, свежей водой.

Стадия получения древесного волокна

Получение древесного волокна осуществляют одним из трех способов: механическим, термомеханическим или химико-механинческим.

Необходимость размола заключается в получении тонких волонкон с длиной, обеспечивающей хорошую свойлачиваемость при форнмировании ковра. Качество получаемого волокна (толщина и длинна) зависит от породы применяемой древесины и способа его получения.

Качество волокна оценивается по скорости обезвоживания гиднромассы. С четом этого сконструирован прибор, с помощью конторого по скорости свободного водоотделения определяют тонкость помола волокна в градусах Шопера-Риглера (

В зависимости от применяемого вида древесины, способа разнмола и типа размольной машины получаемое волокно может иметь средний диаметр 30...50 мкм и среднюю длину от сотых долей милнлиметра до 3...4 мм. Слишком короткие волокна не могут быть использованы для получения мягких ДВП, поэтому выбор спосонба размола и типа размольной машины при их производстве именет решающее значение.

Механический способ получения волокна основан на истирании чураков быстровращающимися рифлеными дисками без прогрева или с прогревом древесины, с применением химических веществ и других средств, облегчающих размол древесины. Процесс разнвертывания удельной поверхности древесноволокнистой массы при этом способе размола связан с большой затратой энергии. Как правило, в размольные аппараты добавляют большое колинчество подогретой воды для облегчения размола и повышения выхода кондиционной волокнистой массы. Механический способ размола не нашел широкого применения вследствие больших зантрат электроэнергии (800 кВт на 1 т сухой волокнистой массы) и невозможности переработки древесины в виде щепы.

Термомеханический способ размола древесины основан на двустадийной обработке щепы: предварительном разогреве ее горянчей водой (не ниже 70

Древесное волокно, получаемое этим способом, характеризунется ненарушенной структурой при высокой тонкости помола. В зависимости от требуемой тонкости волокон размол осуществляют в одну или две стадии. При производстве мягких ДВП ненобходим двустадийный размол.

Для первичного помола применяют дефибраторы или быстронходные рафинеры - машины с быстровращающимися рифлеными дисками, для повторного - рафинаторы, голлендеры, обеспечинвающие тонкий размол при более мягком воздействии на древенсину. Термомеханический способ наиболее распространен в пракнтике приготовления древесноволокнистой массы, для него харакнтерно получение массы с высоким содержанием длинных и тоннких волокон при сравнительно небольшом расходе электроэнергии (200...260 кВт на 1 т сухого волокна), что достигается за счет термовлажностной обработки щепы.

Химико-механический способ основан на различной растворимости компонентов древесины в слабом растворе щелочи и реанлизуется в два этапа: проваривание древесной щепы в слабощелочном растворе и механический размол проваренной щепы. При варке древесины в слабощелочном растворе происходит полное постепенное растворение лигнина и частичное гемицеллюлозы и инкрустирующих веществ, соединяющих волокна. Это существео облегчает размол древесины и обеспечивает получение эласнтичных длинных волокон, пригодных для производства высококанчественных мягких плит.

Однако этот способ не получил широкого применения вследнствие сложности химической подготовки сырья перед размолом и малого выхода волокна (до 80%).

Полученную при первичном размоле древесную массу разбавнляют водой до концентрации 0,3...0,5% и подвергают мокрой сорнтировке путем пропускания гидромассы через плоские сита с разнмером отверстий 5...6 мм. Недомолотые частицы сгущают до 4...5% и направляют на повторный размол. Гидромассу из кондинционных волокон направляют на вторичный помол, для конторого широко используют голендоры непрерывного действия, в которых получают эластичное и хорошо гидратированное волокно.

Стадия подготовки волокнистой массы

Подготовка волокнистой массы для формования плит включанет повышение концентрации волокон до 2,5...3% с целью меньншения емкости массовых бассейнов и снижения электроэнергии, потребной на ее перекачку, и проклейку массы.

Сгущение гидромассы производят в особых аппаратах - сгунстителях, из которых ее затем перекачивают или направляют санмотеком в массовые бассейны, оборудованные смесительными менханизмами. Проклейку волокнистой массы (обработка ее эмульнсиями химических веществ) производят при непрерывном переменшивании гидромассы для лучшения свойств готовых изделий. Прочность ДВП повышают введением в гидроволокнистую массу водных эмульсий окисляющихся масел (льняного, конопляного и др.) либо синтетических (фенолоформальдегидных и др.) смол. Повышения водостойкости достигают введением гидрофобных эмульсий, в основном парафиновой, канифольной, битумной, в конличестве до 2%. Эмульсия осаждается на волокно в кислой среде (

Следует отметить, что введение перечисленных водорастворинмых добавок эффективно при сухом способе производства ДВП, т. е. твердых их разновидностей. При мокром же способе (при получении мягких ДВП) эффект проклейки заметно снижается, так как при обезвоживании ковра во время формования изделий часть добавок ходит из массы с отжимными водами.
Стадия формования

Формование мягких ДВП осуществляют на отливочных машиннах непрерывного и периодического действия. Обезвоживание вонлокнистой гидромассы на отливочных машинах происходит последовательно путем свободной фильтрации воды через сетку, отсонса вакуумированием и отжима подпрессовкой.

При свободной фильтрации взвешенные в воде волокна сблинжаются и переплетаются, возникают силы сцепления друг с друнгом, т. е. происходит свойлачивание. При этом гидромасса обезнвоживается и на сетке машины формируется ковер с относительнной влажностью 90...92%. Дальнейшее понижение влажности и плотнение ковра происходят вакуумированием и отжимом (до влажности 60...70%).

Наибольшее распространение для формования ДВП получили длинносетчатые отливочные машины непрерывного действия. Пронцесс формирования на этих машинах осуществляется следующим образом. Гидромасса через щель поступает на непрерывно двинжущуюся ленту отливочной машины, огражденную бортами. Для лучшения переплетения волокон на отливочных машинах станнавливают вертикальный вибратор. Свободная фильтрация воды прекращается при достижении концентрации волокна в массе 7...10%, далее масса поступает в отсасывающую часть машины, оборудованную вакуум-насосами, где ее концентрация величивается до 12...16%. Дальнейшее обезвоживание ковра происхондит между двумя сетками в прессовой части машины, включаюнщей несколько прессов с постепенно возрастающим давлением. Проходя через прессы, масса плотняется, ее толщина меньшанется, влажность достигает конечной величины 55...70%. Отфорнмованный таким образом ковер с помощью пил поперечной и прондольной резки раскраивается на плиты заданных размеров, конторые направляются на тепловую обработку.

Стадия тепловой обработки

Тепловую обработку мягких ДВП производят в трехзонных многоэтажных роликовых сушилках непрерывного действия, ранботающих по принципу противотока с рециркуляцией теплоносинтеля. Длина роликовых сушилок может колебаться от 30 до 90 м. Чаще используют сушилки длиной 30 м. Продолжительность сушнки при температуре теплоносителя 130...160

Следует отметить, что производство ДВП является энергоемнким. В среднем на 1 т плит затрачивается 550 ...650 кВт-ч электнроэнергии, 4...4,5 т пара и около 110 кг словного топлива. Вынсокая энергоемкость объясняется большими затратами электронэнергии, идущими на помол древесины. В процессе производства затрачивается значительное количество топлива на тепловую обнработку сырья и сушку изделий.
Применение

Изоляционные плиты используют для тепло- и звукоизоляции стен, потолков, полов, перегородок и междуэтажных перекрытий, тепления кровель (особенно в деревянном домостроении), акустической отделки специальных помещений (радиостудий, машинописных бюро, концертных залов и т.п.). Стандартные изоляционные плиты применяют для дополнительного тепления стен, потолков и полов, также для величения прочности стенных каркасов. Они могут быть применены для внутреннего покрытия и потолков перед окончательной отделкой. Ветрозащитные изоляционные плиты применяются для плотнения и прочнения внешних стен, потолков и крыш зданий. Их также применяют в качестве выравнивающих слоев под твердые покрытия полов и звукоизоляционных прокландок.

Изготовление ДВП - один из перспективных способов использования древесных отходов и неделовой древесины.
Список литературы

1.        

2.        

3.        

4.        

5.        

6.