Производство ориентированно-стружечных плит



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

 

УО "БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ"

 

 

Кафедра лесных машин и технологии лесозаготовок

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

на тему: «Производство ориентированно-стружечных плит»

по дисциплине: «Комплексное использование древесины»

 

 

 

 

Выполнил: студент 5 к., 1гр.

факультета ТТЛП

                                                                                               Леонов Е.А.

 

                                                                               Проверил:   Клоков Д.В.

 

 

 

 

 

МИНСК 2005

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

ПРОИЗВОДСТВО, ДРЕВЕСИНА, ДРЕВЕСНОЕ СЫРЬЕ, СТРУЖКА, ТЕХНОЛОГИЯ, ОБОРУДОВАНИЕ, ПАРАМЕТРЫ, РЕНАБЕЛЬНОСТЬ.

 

Курсовой проект 42 стр.,1 рис., 17 табл.

 

Целью курсовой работы по дисциплине «Комплексное использование древесины» является закрепление теоретических знаний в области технологии использования древесного сырья, в том числе и вторичного использования отходов производства и низкокачественной древесины.  Кроме того,   предусмотренные в работе расчеты основных параметров установки и рентабельности способствуют изучению нормативно-справочных материалов и овладевание методикой технико-экономических расчетов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Реферат

 Введение………………..........................................................................................5

  1. Актуальность темы………………………………………………...………9  
  2. Плиты ОСП………………………………………………………………..18
  3. Выбор и обоснование технологической схемы

     производства ОСП  ……………………………………………………......22

  1. Тип оборудования и расчет основных параметров

     установки…………………………………………………………...…...…26

  1. Расчет экономической эффективности производства

     и срока окупаемости…....……...……………………………..…………...30

  1. Мероприятия по охране труда и окружающей среды…………….……32

 

Заключение………...……………………………………………………………..40

Литература……..………………………………………………………………...42                                                                       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Лесная промышленность Республики Беларусь в последние годы пытается перейти на новый качественный уровень своего развития. Изношенность основных производственных фондов требует немедленного обновления, а переход к рыночной экономике, которая принципиально отличается от командно-административной – высокого уровня экономико-организационной подготовки инженерных кадров.

В этих условиях переработка древесины занимает ключевое значение в лесной и деревообрабатывающей промышленности. Способы переработки древесного сырья классифицируют на три основные группы: механические, химико-механические и химические.

Производство ориентированно-стружечных плит относится к химико-механической переработке древесины. При этом получают промежуточный продукт  из древесины, однородный по размерам и составу, - специально резаную стружку. Промежуточный продукт, получаемый механическим способом, покрывают синтетическим связующим веществом. Под действием температуры и давления происходит реакция полимеризации связующего, в результате чего промежуточный древесный продукт прочно склеивается.

 Данная курсовая работа посвящена  организации работ по производству ориентированно-стружечных плит, широко распространенных за рубежом и вместе с тем только сейчас получивших распространение в странах СНГ.

 

 

 

 

 


1. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

 

Производство древесных плит –  одна из наиболее динамично развивающихся отраслей деревообрабатывающей промышленности, которая перерабатывает низкокачественную древесину и древесные отходы, производя при этом листовые материалы, для мебельной промышленности, строительства, упаковочной индустрии. Тридцать лет назад в мире было изготовлено около 66 млн. м³ различных видов древесных плит, а в 2000 году их производство составило более 150 млн. м³. Годовой объем производства традиционных ДСтП увеличивается в среднем на три процента. Такой низкий рост связан с тем, что темпы роста ДСтП замедляются в связи с успешным развитием конкурентной продукции – ориентированно-стружечных плит (ОСП) из ориентированной крупноразмерной стружки  объем производства которых увеличивается наибольшими темпами. В 2000 году годовой объем производства ориентированно-стружечных плит только в Северной Америке достиг 16 млн.м³. 
         Создание ОСП явилось продолжением развития вафельных плит в конце 70-х годов прошлого века. ОСП отличается от них длинными деревянными стружками, которые ориентируются в слоях взаимно перпендикулярно. Дебют ОСП состоялся на североамериканском рынке в 1978 г. и, благодаря своим уникальным свойствам, ОСП был быстро воспринят. Во многих областях Северной Америки, ОСП фактически заменил другие группы материалов в новом жилищном строительстве. Сегодня, все строительные кодексы США и Канады признают панели ОСП как альтернативу фанере. В 1996 г. продукт ОСП был принят Чикагской Фондовой Биржей для торговли фьючерсами и опционами.

Основными потребителями ОСП являются, строительная индустрия, транспортное строительство, производство тары и мебельная промышленность. Для изготовления ОСП используется тонкомерная и неделовая древесина хвойных пород, быстрый рост которых обеспечивает получение недорогого сырья. Применяемая в плитах стружка имея толщину 0,5 ...0,9 мм длину до 180 мм и ширину – 6...40 мм, при соотношении длины и ширины 3:1, 4:1 или 6:1, под воздействием высоких температур и давления склеивается смолами с добавлением синтетического воска. Применение синтетического воска обеспечивает высокое качество продукции. Добавление соли борной кислоты увеличивает защитные свойства плиты. Технология производства ОСП постоянно совершенствуется.

 

 

 

 

 

 

 

 


В качестве связующих широко используются фенолформальдегидные, карбамидо-меламино-формальдегидные смолы, а также эфиры изоционатов, которые применяются для повышения стабильности свойств плит и повышения экологической безопасности, оцениваемой эмиссией свободного формальдегида в окружающую среду. Применение смол, состоящих из собственно смолы, наполнителя и отвердителя, позволяет производить экологически безопасную строительную плиту, поскольку процесс полимеризации окончательно завершается через несколько месяцев после прессования, и эмиссия формальдегидов, по истечении этого времени, не обнаруживается существующими измерительными приборами.

Области применения ОСП:

    • обшивка стен, крыш и потолков;
    • черновые и мозаичные полы;
    • заборы и временные ограждения;
    • перегородки и срезающие стены;
    • декоративная обивка стен;
    • двутавровые балки;
    • мебельные каркасы и рекламные щиты;
    • заменитель пиломатериалов и фанеры;
    • плиты, облицованные шпоном;
    • полки и складские стеллажи;
    • поддоны, ящики, упаковка;
    • опалубка многоразового использования.

 

В таблице 1.1. приведена сравнительная характеристика плит ОСП по отношению к другим материалам.

 

Экспертные прогнозы утверждают, что  в ближайшем будущем производство и потребление ОСП в промышленно развитых странах будет увеличиваться. Обобщая вышесказанное, можно сделать вывод о том, что ОСП безусловно является одним из наиболее перспективных строительных материалов.  
        Уже многие годы успешно применяются ОСП для обшивки наружных и внутренних стен, настила черновых полов, в качестве оснований под кровельные покрытия, строительства эффективных стеновых панелей, для многоразовой опалубки при монолитном строительстве, в качестве упаковки и в разнообразных сборно-разборных конструкциях.

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.1.

Сравнительная характеристика плит ОСП  и других материалов


Таблица

Характеристики

Оценка (баллы)

ОСП

Листв. фанера

Хв. фанера

Пило-матер.

МДФ

ДСП

Прочность на изгиб

4

4

4

4

2

1

Наружное применение

3

3

3

3

1

1

Стабильность размеров

3

3

3

3

2

1

Вес

3

3

2

3

2

3

Крепление гвоздями

4

4

3

4

2

4

Обработка

5

4

3

5

3

4

Дефекты 
(расслоение, сучки пустоты)

5

3

3

2

5

5

Облицовка

3

3

3

2

5

2

Окраска

2

2

3

2

5

4

Общий балл

36

33

31

32

28

26


 

Многие эксперты называют этот материал материалом будущего, в первую очередь, имея ввиду широкое распространение его в каркасно-щитовом строительстве.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


2. ОРИЕНТИРОВАННО-СТРУЖЕЧНЫЕ ПЛИТЫ

 

2.1. Древесное сырье для производства ориентированно-стружечных плит (ОСП)

Древесина, используемая для производства ОСП, состоит как из мягкой древесины хвойных пород (ель, сосна), так и из древесины твердых пород (осина). Щепки древесины нарезаются по касательной к окоренной древесине, которая располагается продольно к режущим ножам. Полоса щепы производится обычно шириной 75 мм и и затем разделяется на отдельные щепки длиной 75 мм вдоль волокна и шириной от 5 до 50 мм.

Послуе сушки эти щепки обычно смешиваются с синтетическим клеем (некоторые заводы применяют порошковые клей). Одной из основных особенностей производства ОСП является устранение мелкой стружки и измельченного продукта. В результате достигается уменьшение количества используемого клея в ОСП (2-3%) по сравнению с другими древесными панелями.

Большинство заводов применяют фенольно-формальдегидный (PF) клей, но некоторые используют меламиновый карбамидно-формальдегидный (MUF) клей или изоцианатный клей ( PMDI ). Все эти клеи сравнимы между собой по стойкости к воздействию влаги.

При образовании ковра ( мата ) стружки ориентируются или в каждом из трех слоев панели или более часто, только в наружных двух слоях. Степень ориентации может широко изменяться внутри любой панели. В панелях различных производителей возможно получение продольно-поперечного соотношения от 1,25:1 до 2,5:1, что сравнимо с этим соотношением в фанере.

2.2. Внешний вид ориентированно-стружечных плит (ОСП)

ОСП легко распознается своими большими и длинными стружками. Ориентация стружек, расположенных на поверхности, не всегда визульна видима, особенно в небольших частях панели. Панели ОСП имеют некоторое количество полостей на поверхности из-за перехлеста щепок. Более гладкая поверхность достигается при помощи шлифовки, однако ОСП никогда не достигает гладкости поверхности ДСП.

ОСП имеет цвет от светло-желтого до коричнево в зависимости от используемых пород древесины, клея и условий прессования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 


2.3. Плотность, масса и размеры ориентированно-стружечных плит (ОСП)

Плотность панели и соответственно, масса плиты, различаются в зависимости  от используемой древесины и технологического процесса изготовления. В основном плотность изменяется от 600 до 680 кг/м3.

Основные размеры:

    • 2500 x 1250 мм;
    • 2440 x 1220 мм;
    • 3660 x 1220 мм

 при толщинах 6 мм, 8-12 мм, 15 мм, 18 мм, 22 мм, 25 мм, 38 мм.

Панели изготавливаются или с прямыми кромками или со шпунтом.

2.4. Применение ориентированно-стружечных плит (ОСП)

ОСП является основной панелью для применения в строительстве и широко используется при устройстве полов, настиле крыш и обшивке стен. Разные типы ОСП пригодны для различных нагрузок и различных условий окружающей среды.

Руководство по применению ОСП при различных нагрузках представлено в EN12872.

        В общем, при равных условиях нагрузки, применяются более тонкие панели ОСП по сравнению с ДСП.

        В больших объемах ОСП применяется для промышленной упаковки и в установке ограждений на строительных площадках.

2.5. Классификация ориентированно-стружечных плит (ОСП)

ОСП европейского производства, используемая для строительства, должна соответствовать стандарту EN 300.

В EN 300 определено 4 типа ОСП (OSB) в зависимости от их механических характеристик и относительной стойкости к влаге:

  • OSB/1- панели общего назначения, используемые при изготовлении  
    встроенной мебели при применении в сухих условиях.
  • OSB/2 - несущие панели для применения в сухих условиях.
  • OSB/3 - несущие панели при применении во влажных условиях.
  • OSB/4 - несущие панели для тяжелого режима эксплуатации при  
                     применении во влажных условиях.

 
        2.6. Физческие свойства ориентированно-стружечных плит (ОСП)

a) Климат

Также как и другие виды древесных  панелей, ОСП является гигроскопичной и ее изменения размеров зависят от изменения влажности окружающей среды

 

 

 

 

В таблице 2.1. приведены изменения  размеров ОСП в зависимости от влажности.

Таблица 2.1.


Изменение размеров при изменении  влажности панели на 1%

 

Тип панели

Классификация

Изменение размеров при изменении  влажности панели на 1%

Длина %

Ширина %

Толщина %

OSB/2

EN-300

0,03

0,04

0,7

OSB/3

EN-300

0,02

0,03

0,5

OSB/4

EN-300

0,02

0,03

0,5


 
       В качестве руководства принимается, что ОСП содержит следующее процентное содержание влаги при следующих условиях (см. табл. 2.2.):

 

Таблица 2.2.

Таблица равновесного содержания влаги  в зависимости от относительной влажности

 

Относительная влажность 

Приблизительное равновесное содержание влаги

30%

5%

65%

10%

85%

15%.


 

Непосредственно после изготовления ОСП имеет влажность обычно около 2%. Поэтому перед установкой панели ОСП должны проветриваться, для того чтобы уравновесить их влажность с влажностью окружающей среды. Это обычно достигается заблаговременным размещением плит в помещении, где они будут фиксироваться. Время, необходимое плитам для достижения равновесного состояния, может изменяться в зависимости от температуры и относительной влажности в помещении.

 
       Равновесное содержание влаги в плитах ОСП при различных условиях следующее:

  • в зданиях с нерегулируемым центральным отоплением: 5-7%;
  • в зданиях с регулируемым центральным отоплением: 8-10%;
  • в неотапливаемых зданиях: до 15%.

 

 

 

 

 

 

Панели с увеличенной влагостойкостью (OSB/3; OSB/4) не являются водостойкими; термин “влагостойкий” применяется к клею, который не ухудшает своих качеств при наличии влаги. Для всех сортов необходимо исключить возможность непосредственного увлажнения. Влажная панель заметно увеличивается в объеме.

 

б) Биологическое воздействие

OSB в умеренном климате обычно  не поражается древесными насекомыми. Если панели изготовлены из  ели или осины, то при длительном  увлажнении они могут подвергаться воздействию грибковой плесени. Панели, изготовленные из сосны, имеют умеренную стойкость к воздействию плесени.


в) Паронепроницаемость

Значение фактора паронепроницаемости (m) для панелей ОСП при плотности 650 кг/м3 принимается равным 30.

 

г) Теплопроводность

Значение теплопроводности для  панелей ОСП принимается 0,13 W/mK при плотности 650 кг/м3 .

 

д) Пожаростойкость

Согласно новой европейской  системе классификации необработанная специальным образом ОСП относится к классу D, исключая случай ее применения в качестве ламинированного покрытия пола ( класс DFL ).

 
        2.7. Хранение, транспортировка и работа с ориентированно-стружечными плитами (ОСП)

Панели ОСП должны быть защищены от дождя и случайного увлажнения. При транспортировке панелей их кромки и углы должны быть защищены от повреждений. Панели должны храниться горизонтально в закрытых сухих помещениях.

ОСП можно пилить вручную или механической пилой и обрабатывать (фрезеровать, сверлить, строгать) обычными механизмами. Для обрезания краев панелей рекомендуется вольфрамовый твердосплавный режущий инструмент.

 

a) Механические  соединения и фиксация

Закрепление панелей у самых  кромок не рекомендуется. Для фиксации панелей  желательны шурупы с наибольшей шириной резьбы. Шурупы с

 

 

 

 

 

параллельной резьбой имеют  превосходную стойкость к выдергиванию и должны применяться предпочтительно  обычным шурупам для дерева.

Для шурупов необходимы направляющие отверстия диаметром 85-90% от диаметра шурупа. Расстояния от края панели и  от углов принимается не менее 8 и 25 мм соответственно.

Гвозди и скобы могут применяться  для слабо нагруженных закреплений  или для закрепления клеевых  соединений во время высыхания клея.

 
        б) Клееевые соединения

Ниже рассматриваются следующие  простые рекомендации для клеевого соединения:

  • соединяемые части должны быть точно обработаны;
  • острые режущие средства предотвращают образование трещин; 
    используйте клей с высоким содержанием твердого вещества и с          большой вязкостью (поливинилацетатный или карбамидно-формальдегидный);
  • cовместите точно соединяемые части и держите их под давлением во время высыхания клея;


  • высота шпунта должна быть не более трети толщины панели, а его глубина оганичена половиной толщины панели;
  • склеивание необходимо производить за неколько дней до шлифовки и обработки, что предотвращает оседание швов (особенно важно для глянцевых поверхнстей);
  • шпунтированные соединения являются очень эффективными, обеспечивая подгонку шва без зазора, в то же время не вызывая образование трещин вдоль краев.

 

в) Отделка

Если требуется гладкая поверхность, то должны применяться шлифованные  панели ОСП.

 

2.8. Безопасность при производстве ориентированно-стружечных плит (ОСП)

a) Древесная  пыль

При обработке ОСП механическим способом образуется древесная пыль, которая является потенциально опасным для здоровья веществом;

 

б) Cвободный формальдегид

Содержание свободного формальдегида  в атмосфере на рабочей площадке не должно превышать 2 частей на один миллион (ppm). Однако

 

 

 

 


исследования  показывают, что механическая обработка OSB в любом вентилируемом помещении дает уровень содержания свободного формальдегида значительно ниже допустимого.

Имеется 2 класса содержания формальдегида  для ОСП:

  • класс E1 - 8 мг/100г;
  • класс E2 > 8 to - 30 мг/100г.

Непокрытое ОСП, изготовленное с применением фенольно-формальдегидного ( PF ) или изоцианатного клея ( PMDI ), не требует тестирования на содержание формальдегида и автоматически классифицируется как класс E1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

3. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ОРИЕНТИРОВАННО-СТРУЖЕЧНЫХ

ПЛИТ (ОСП)

 

В качестве основного сырья для  изготовления плит ОСП используется круглый лес сосны. Технологическая схема производства ОСП представлена на рис. 3.1.

 Окорка круглого леса осуществляется вне производственных цехов с помощью окорочного барабана, в котором можно обрабатывать стволы длиной до 2,5 м. Окоренные стволы направляются в цех на стружечные станки с ножевыми кольцами. Стружка для наружного слоя изготавливается длиной 100 мм, толщиной 0,6 мм и шириной 20 мм, и для внутреннего слоя - шириной 15 мм. По ленточному транспортёру, длиной 250 м, стружка направляется к бункеру сырой стружки для промежуточного хранения. Барабанная сушилка нагревается прямым нагревом с помощью горячего воздуха, который вырабатывается на газо-масляной горелке. Два параллельных сита барабанного типа отделяют полезное сырье от мелких фракций. На выходе из сепаратора более широкая стружка для наружного слоя отделяется от более узкой стружки для внутреннего слоя с помощью простого двухходового распределителя. Затем в одном смесителе для внутреннего слоя и двух смесителях для наружного слоя происходит нанесение клея. При изготовлении плит OSВ-2 процентное содержание клея составляет 11% (относительно абсолютно сухого веса стружки) для стружки наружного слоя и 2% для стружки внутреннего слоя. Причем для наружного слоя используется клеевая смесь на основе карбамидной или меламиновой смол, а для стружки внутреннего слоя - фенол-дифенил- метан-диизоцианатный клей РМDI. Для соблюдения требований норм для плит OSВ-3 для стружки наружного слоя используется смесительный конденсат МUPF (13 ... 14%), а для внутреннего слоя - клей РМDI (4%). Формирующая станция имеет 2 насыпные головки с дисковыми вальцами для наружного слоя и 1 насыпную головку с камерными вальцами для внутреннего слоя. Максимальная ширина насыпки составляет 2,93 м. Прибор металлоискатель соединен с управляющей заслонкой ошибочной насыпки. Пресс непрерывного действия, для производства плит OSВ, имеет длину 34 м с возможностью удлинения на 10 м. Ширина стальной ленты – 3 м., толщина – 3 мм. Стальные ленты нагреваются котлом мощностью 8 МВт с помощью термомасла до температуры 220 °С. B передней зоне уплотнения давление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.1. Технологическая схема по производству ориентированно-стружечных плит (ОСП):

1 – окорочный станок; 2 – накопитель; 3 – строгальные станки; 4 – сеточный  конвейер; 5 – бункер сырой стружки; 

6 – сушилка;  7 – двухходовой распределитель; 8 – смесители;  9 – формирующая станция;  10 – пресс;  11 – пила;

12 – веерные охладители; 13 –  штабелеукладчик; 14 – отделение  выдержки плит; 15 – линия форматной  обрезки и 

шлифования плит; 16 – сортировочный транспортер; 17 – склад готовой продукции; 18 – погрузочный кран.

 

 

 

 

прессования достигает 5 Н/мм². Расчётное время отвердения составляет 9 секунд на  каждый миллиметр толщины плиты. Плиты изготавливаются


толщиной  от 6 до 40 мм. Пыль и отработавший пар после пресса удаляются вентилятором влажным способом. Участок транспортировки "сырых" плит начинается на установке раскроя на базовый размер плиты (от 3м до 6,3м).

После прохождения устройства распознавания  расслоений, плиты направляются на два веерных охладителя, установленных  последовательно друг за другом. После охлаждения плиты укладываются в штабели. Поперечные транспортеры направляют плиты на участок разборки штабелей. Затем 5-пильными агрегатами осуществляется продольный и поперечный раскрой плит на 4 плиты необходимой длины и ширины.

Основное оборудование представлено на рис. 3.2.

 

 

Рис.3.2. Основное оборудование для производства ОСП

 

 


4. ТИП ОБОРУДОВАНИЯ И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ

 ПАРАМЕТРОВ УСТАНОВКИ

 

Мерные заготовки получают из круглых  лесоматериалов, колотой дровяной древесины и обрезков пиломатериалов путем поперечной распиловки на отрезки требуемой длины. В стружку они перерабатываются на дисковых стружечных станках и стружечных станках с ножевым валом. Наибольшее распространение в отечественной и зарубежной практике получили станки с ножевым валом. Они более компактны, обладают большей производительностью и дают стружку достаточно высокого качества. В табл. 4.1 приведена техническая характеристика некоторых марок станков этого типа. На рис. 4.1 показана схема стружечного станка с ножевым валом.

Стружечные станки с ножевым валом

 Ножевой вал представляет  собой сплошной цилиндр с 12 – 14 продольными пазами, в которых посредством ножедержателей крепятся по два ножа гребенчатой формы. Длина лезвия гребня (зуба) определяет длину получаемой стружки. Гребни ножей в соседних пазах сдвинуты по длине вала на длину лезвия, чем обеспечивается возможность непрерывной переработки заготовки в стружку. Заготовки подаются в зону резания питателем, состоящим из двух цепных конвейеров. Под нижними ведущими звездочками питателя установлены гребенчатые планки и регулируемые контрножи. Контрножи предотвращают вылет   остатков   древесины из питателя до полной ее переработки в стружку. По мере износа контрножей их положение регулируется. Стружка направляется через окно в станине в приемник пневмотранспортной установки или на скребковый конвейер.

Производство ориентированно-стружечных плит