Технология производства древесноволокнистых плит

Содержание

Введение__________________________________________________

Разновидности и марки  материалов и изделий___________________

Характеристика исходных сырьевых материалов_________________

Описание технологических  процессов производства______________

Характеристика основного оборудования_______________________

Контроль производственного  процесса и контроль продукции______

Заключение_________________________________________________

Библиографический список____________________________________

Введение

Древесноволокнистая плита - листовой материал, изготовленный путем горячего прессования или сушки ковра из древесных волокон с введением при необходимости связующих и специальных добавок.                       Древесноволокнистые плиты применяют в строительстве для тепло и звукоизоляции, изготовления междуэтажных перекрытий, стен, для отделки помещений и т.д. Для производства ДВП применяют древесные отходы в виде технологической щепы, кусковых отходов и неделовой древесины. Можно использовать и только щепу. Изготовление древесноволокнистые плиты - один из самых перспективных способов использования древесных отходов.

Древесноволокнистые плиты (ДВП) находят широкое применение в мебельной промышленности, производстве строительных материалов и других отраслях промышленности, являясь заменителем  фанеры. ДВП - листовой материал, который  производят из древесины, размолотой до степени волокна. Из волокон формируется  ковер мокрым или сухим способом. При мокром формировании взвешенные в воде волокна подаются на сетку, вода через сетку уходит вниз, на сетке остается волокнистый ковер. При сухом формировании на сетку  подаются волокна, взвешенные в воздухе. Под сеткой создают вакуум, за счет чего волокна, осаждаясь на сетке, образуют сухой ковер.                                                                                             После формирования ковра он прессуется в горячем прессе, причем прессование может быть мокрым или сухим. При мокром прессовании выделяющиеся из ковра остатки воды и пар требуют для выхода наличия под ковром сетки. После прессования одна пласть плиты гладкая, другая с отпечатками сетки. При сухом прессовании влаги в ковре мало и образуется небольшое количество пара, который успевает выходить через кромки плиты. При этом способе сетка не требуется, обе пласти плиты получаются гладкими. Таким образом, в зависимости от применяемой технологии могут быть способы производства ДВП: мокрый, сухой, полусухой, мокро-сухой.

 
Разновидности и марки материалов и изделий

По ГОСТ 4598-74 изготавливаются  плиты следующих марок: мягкие М-4 (плотность до 150 кг/м3); М-12, М-20 (до 350 кг/м3); полутвердые ПТ-100 (400-800 кг/м3); твердые Т-350, Т-400 (>850 кг/м3); сверхтвердые СТ-500 (>950 кг/м3). По ТУ 13-444-79 изготавливаются  плиты сухим способом следующих  марок: полутвердые ПТс-220 (плотность > 600 кг/м3); твердые Тс-300, Тс-350 (> 800 кг/м3), Тс-400 (> 850 кг/м3); Тс-450 (> 900 кг/м3);   СТс-  500 (> 950 кг/м3). Во всех указанных марках плит числа, стоящие после тире, характеризуют предел прочности плиты при статическом изгибе (кгс/см2). Размеры плит: толщина 2,5-25 мм, длина до 5,5 м, ширина до 1,83 м.

Древесноволокнистая плита (ДВП) мокрого способа производства:

ДВП: ГОСТ 4598-86, ТУ 5536-024-06279163-94 
ДВП Т гр.А, гр.Б 
Сорт - 1,2 
Формат, мм: 2745*1700, 2745*1220 
Толщина, мм: 3,2 ; 2,5 
Класс эмиссии: Е1 
Производитель: Котласский ЦБК, Сухонский ЦБК, Нелидовский ДОК, Архангельский ЦБК. 
Преимущества: прекрасный обшивочный материал для облицовки каркасных перегородок, стен, потолков, полов жилых зданий, для изготовления дверей деталей встроенных шкафов, производства мебели, ламинированного паркета, производства тары.

Древесноволокнистая плита (ДВП) сухого непрерывного способа производства:

ДВП: ТУ 5536-001-49602733-2001 
ТСН -30 
ТСН-40 
Сорт - 1,2 
Формат, мм: 2440*1220, 2620*1220,2440*1830,2440*2050 
Толщина, мм: 3,2 -6,0 
Класс эмиссии: Е1 
Производитель: КДП Новая Вятка, Шекснинский КДП, Кроношпан, Плитспичпром, ЗАО "Юг". 
Преимущества: применяют для обшивки внутренних стен, изготовления оснований под паркет , линолиум , ковролин. 
Древесноволокнистые плиты используют в производстве мебели, дверных полотен, офисных перегородок, выставочных стендов.

Древесноволокнистая плита (ДВП) сухого способа производства :

МДФ(Medium Density Fiberboard): ТУ 5536-007-44779728-03 
ДВП (СП) - средней плотности (МДФ) 
Формат, мм: 1830,2050,2100,2250,2750,2800,2850,3050,3500*1650 
Толщина, мм: 6,0-24,0 
Класс эмиссии: Е1 
Производитель: Жешартский фанерный комбинат, Шекснинский КДП, Кроношпан, Плитспичпром, ОАО "Лесплитинвест" 
Преимущества: цельнопрессованные плиты МДФ используют для изготовления декоративных мебельных фасадов, производства стеновых панелей, профилей, столешниц , плинтусов, дверей и погонажных изделий.

Характеристика  исходных сырьевых материалов

Щепа должна соответствовать следующим основным требованиям: длинна – 25 (10-35) мм., толщина – до 5 мм., чистые без мятых кромок срезы, засоренность корой - до 15 %, гнилью – до 5 %, минеральными примесями – до 1 %, относительная влажность щепы – не менее 29 %.При производстве двп допускается применение лиственных и хвойный пород дерева.

Синтетические смолы применяемые  для приготовления гидроизоляционных и противокоррозионных материалов и составов в условиях строительства эпоксидные смолы должны быть вязкожидкими. В производстве ДВП используют гидрофобные (водоотталкивающие) вещества и упрочняющие добавки ДВП, МДФ как листовой материал на древесной основе имеют пористую структуру и поглощают влагу из воздуха или при погружении в воду. Поэтому при их изготовлении используют гидрофобные вещества, позволяющие сохранять формоустойчивость при перепадах влажности. Эти вязкие вещества (продукты нефтепереработки), расплавляясь, закрывают поры на поверхности материала и препятствуют проникновению влаги внутрь. К гидрофобным веществам относятся парафин, дистиллятный гач, церезин и его композиции, которые вводят в древесно-волокнистую массу в виде щелочных эмульсий, разбавленных горячей водой, и осаждают на волокнах водными растворами серной кислоты или сернокислого алюминия.

Упрочняющие добавки служат для обеспечения  прочностных характеристик ДВП  при содержании в плитах более 30 % древесных волокон лиственных пород  или присутствии укороченных  волокон в составе композиции. В качестве добавок используют феноло-формальдегидную  смолу.

Описание технологических  процессов производства

Производство ДВП мокрым способом.                                                                        Технология производства ДВП этим способом состоит из следующих операций: промывки щепы; размола щепы; проклейки; отлива ковра; прессования плит; пропитки плит маслом; термовлагообработки; резки плит. Промывку щепы выполняют для удаления из нее твердых включений - песка, грязи, металлических частиц, которые при размоле щепы на волокна вызывают ускоренный износ размалывающих механизмов. Промывают щепу в ваннах при помощи барабанов с лопатками, которые перемешивают щепу с водой и промывают ее. Из ванны щепа забирается винтовым конвейером, вода и загрязнения отсасываются со дна ванны и направляются в отстойники, откуда очищенная вода поступает снова в ванну.                                               

Размол технологической  щепы - наиболее ответственная операция в производстве ДВП. От качества и степени размола зависит качество плит. Так как при производстве ДВП не применяют связующих веществ, прочность плит обеспечивается их межволоконными связями, которые должны быть аналогичным видам связи между волокнами естественной древесины.            В процессе размола древесины на волокна получают древесноволокнистую массу - пульпу. Пульпа - это суспензия волокна в воде различной концентрации.                                                                                                                      Размол щепы на волокна выполняется в два этапа. После первичного размола концентрация массы составляет 33%, перед вторичным размолом масса разбавляется водой до концентрации 3-12%, на отливе 0,9-1,8%. Средняя толщина волокон 0,04 мм, длина 1,5-2 мм.                                                         На первой ступени размол щепы ведется на мельницах - дефибраторах УГР-03, УГР-02. Щепа сначала попадает в пропарочную камеру дефибратора, где нагревается и становится более пластичной, затем винтовым конвейером подается в размольную камеру. Размольная камера состоит из двух дисков - одного неподвижного и одного вращающегося. Расстояние между дисками 0,1 мм и более. На дисках закреплены размольные секторы с зубцами, размер которых уменьшается в направлении от центра.

Щепа захватывается сначала  крупными зубцами, истирается и по мере перемещения к краю диска перемалывается на мелкие волокна.

Размолотая масса подается в выпускное отверстие, где, пройдя систему двух клапанов, поддерживающих определенное давление пара в мельнице, выбрасывается в сборник. Производительность дефибратора УГР-03 составляет 25-35 т, УГР-02 50 т сухого волокна в сутки.                               Смешивание массы выполняется на мельницах - рафинаторах. Конструкция рафинаторов аналогична конструкции дефибраторов. Расстояние между дисками составляет 0,05-0,15 мм. После дефибратора и рафинатора волокнистая масса хранится в сборниках и бассейнах, оборудованных мешалками, которые поддерживают равномерную концентрацию массы, не давая оседать волокну на дно.

Проклейка - это введение в массу различных добавок: гидрофобных для увеличения водостойкости, огнезащитных, биостойких и склеивающих. В качестве гидрофобных добавок вводят парафин, который, кроме того, предотвращает налипание волокон на сетки и плиты при прессовании ковра и придает блеск плите. Для смешения с водой парафин эмульгируют (девают эмульсию), которая хорошо размешивается в воде. Для повышения прочности плит в массу вводят клей или масло и виде эмульсии. Для осаждения из воды на волокно жирных эмульсий (парафина, масла) применяют осадители - добавки, способствующие осаждению. Проклеивающие составы вводят перед отливкой массы.                                   Отлив ковра делают при концентрации древесноволокнистой массы 0,9-1,8% на отливных машинах. Эта операция состоит из нанесения массы на формирующую сетку машины, фильтрации воды через сетку, отсоса воды при помощи вакуума, механического отжима воды, обрезки боковых кромок и разрезания бесконечного ковра на полотна определенной длины.   Напускной ящик равномерно наливает массу на непрерывно движущуюся сетку. Сетка поддерживается роликами, через которые вода свободно стекает. На пути движения ковра установлено устройство для уплотнения (трамбовки) массы и наливной ящик для налива на массу облагораживающих составов. Далее ковер подходит к трем ротабельтам вакуумным механизмам, отсасывающим из пего воду. Перед вторым ротабельтом установлен выравнивающий валик, который прокатывает и выравнивает ковер по толщине.

Дальнейший отжим воды и подпрессовка ковра выполняются тремя валиками пресса. Далее следуют три пары прессовых валов, которые отжимают воду и упрессовывают копер с силой 1500 Н/м. Пилы обрезают продольные кромки, пила отрезает полотно от бесконечной ленты и конвейер 12 уносит сырое полотно, влажность которого около 60-80%.

Прессование плит - операция, в процессе которой сырое полотно под воздействием температуры и давления прекращается в твердую древесноволокнистую плиту. Прессование выполняется в 25-этажпом прессе ПР-10. Загрузка и разгрузка осуществляются загрузочными и разгрузочными этажерками. Цикл прессования состоит из трех фаз: I фаза - отжим воды; II фаза - сушка; III фаза - закалка. Температура плит пресса 180-200 °С.              

I фаза - давление постепенно повышают до 2-4 МПа, выдерживают при этом давлении 30 с; влажность плит падает до 45%.                                                  II фаза - давление снижают до 0,8-1 МПа и плиты выдерживают при этом давлении, пока влажность их не снизится до 8% (обычно 3,5-7 мин).              III фаза - давление повышают до прежней величины или до несколько меньшего значения. При этом давлении плиты выдерживают, пока влажность не уменьшится до 0,5-1,5%. Таким образом происходит закалка плиты, т.е. повышение ее механических свойств. Продолжительность последней фазы 2-3 мин.                                                                                                              Пропитку плит маслом выполняют для повышения их прочности и влагостойкости. Пропитывают плиты в ваннах льняным или талловым маслом, нагретым до 120 °С. На пропитку плиты поступают горячие из пресса. Расход масел 8-10% массы плит. Пропитке подвергают только плиты специального назначения.

Термовлагообработка плит состоит из двух операций - нагрева и увлажнения. Плиты нагревают до 160-170 °С и выдерживают при этой температуре 3,5 ч. Термообработка повышает физико-механические свойства плит и снижает их гигроскопичность. Ее выполняют в камерах, в которых обеспечивается циркуляция горячего воздуха со скоростью 5-6 м/мин. Термообработку пропитанных маслом плит ведут при начальной температуре 120 °С, которая затем повышается за счет экзотермической реакции масла.Увлажняют плиты для придания им влаги, соответствующей равновесной влажности. Если не увлажнить плиту специально, то, адсорбируя пары из окружающего воздуха, она может неравномерно увлажняться, что приведет к ее короблению. Для увлажнения плит применяют увлажнительные камеры.

Плиты на тележках устанавливают  в камерах так, чтобы к каждому  листу был свободный доступ увлажняющего агента. В камеру подают воздух температурой 65 °С, влажностью 95-98%. Вентиляторами осуществляется циркуляция воздуха в камере. Продолжительность выдержки в камере 6-8 ч.    Резка делается для получения плит заданного формата. Для резки плит используют специальные форматные круглопильные станки. Древесноволокнистая плита содержит 91% волокна, 7% влаги, 2% проклеивающих добавок. Репетиция

Производство  ДВП сухим способом.                                                    Основные операции производства ДВП следующие: промывка щепы; пропарка щепы; размол щепы на волокна; смешивание волокна со связующим и другими добавками (проклейка); сушка волокна; формирование ковра; подпрессовка полотен; прессование; увлажнение; резка. Многие операции технологического процесса производства ДВП сухим способом сходны с операциями производства ДВП мокрым способом, поэтому рассмотрим только отличительные особенности операций сухого способа производства ДВП.

Пропарку щепы выполняют для частичного гидролиза древесины. При сухом способе водорастворимые продукты, входящие в состав древесины, остаются в волокне и участвуют в технологическом процессе.                 Пропаривают щепу в пропарочных аппаратах-цилиндрах при давлении пара до 1,2 МПа (190°С). Щепа от одного конца цилиндра перемещается постепенно к выходному концу при помощи винтового вала, вращающегося со скоростью 3-10 об/мин. Для поддержания в аппарате заданного давления вход и выход щепы производят через запирающиеся затворы. Время обработки стружки 6 мин.

Размол щепы производят всухую на дефибраторах, повторный размол - на рафинаторах. При сухом способе производства древесноволокнистых плит предусматривается введение в волокно термореактивных смол для увеличения сцепления между волокнами. Парафин вводят в расплавленном виде.                                                                                                                 

Сушка волокна происходит в пневматических или барабанных сушилках, подобных сушилкам для сушки стружек и производстве древесностружечных плит.                                                                                                                   Для формирования ковра применяют формирующие машины, принцип работы которых похож на принцип работы машин для формирования древесностружечного ковра. Транспортирование и формирование волокна осуществляется при помощи воздуха, осаждение волокна производится на сетчатой ленте конвейера, под которой создается вакуум для более плотной укладки волокон.

Подпрессовку ковра выполняют для повышения его транспортабельности и возможности загрузки ковра в промежутки пресса, так как насыпанный ковер для получения плиты толщиной 6 мм имеет толщину 200 мм. Подпрессовка выполняется па ленточных непрерывных прессах, где происходит уплотнение ковра в 3-5 раз между двумя лентами, сдавливаемыми вальцами при давлении 1800 Н/см². После подпрессовки ковер обрезается вдоль и раскраивается поперек на полотна.                                                                    При производстве толстых ДВП (> 6 мм) толщина полотна после подпрессовки на ленточных прессах остается больше допустимой (> 120 мм), что затрудняет его загрузку в промежутки многоэтажного пресса. Такие полотна дополнительно подпрессовывают в одноэтажном плитном форпрессе периодического действия при удельном давлении 2,5 МПа.                 Прессование производится в таких же прессах, что и для мокрого способа производства ДВП. Время прессования сокращается до 1 мин на 1 мм толщины готовой плиты. Температура плит 220-250 °С, давление 6,5-7 МПа. ДВП произведенные сухим способом, содержат 89% волокна, 6% влаги, 2,5% смолы, 2,5% парафина. На основе сухого волокна можно прессовать не только плиты, но и различные детали и узлы в производстве тары, мебели, строительных материалов.

Особенности производства ДВП мокро-сухим и полусухим  способами. При мокро-сухом способе производства ДВП подготовку волокна, его транспортирование, отлив ковра выполняют, как и при мокром способе производства ДВП. Однако связующих компонентов в массу не добавляют, а хорошее сцепление волокон обеспечивают тщательным размолом щепы на волокна за счет предварительной термохимической ее обработки. Перед прессованием полотна сушат почти до абсолютно сухого состояния (2-3%) в многоэтажной сушилке. Прессуют плиты без сетки, обе стороны получаются гладкими. Температура плит пресса 240°С, давление 6 МПа. После прессования плиты увлажняют до 6-9%.                                                            При полусухом способе производства ДВП сырье - древесноволокнистая масса, в которую добавлено связующее, сушится до влажности 10 - 15%. Из сухого волокна формируется ковер, уплотняется, режется на полотна. Полотна перед прессованием увлажняются до 18-25% и прессуются в многоэтажном прессе на поддоне с сеткой. Затем следует термовлагообработка.

Себестоимость ДВП, изготовленных сухим способом, примерно на 10% меньше, чем ДВП, изготовленных мокрым способом. Однако при сухом способе производства ДВП требуется большое количество клеевых материалов (22-70 кг на 1т плит); в 10 раз больший расход воздуха (22,1 м3 вместо 2 м3). Положительным является факт меньшей (в 4,5 раза) потребности в воде и меньшие (почти в 2 раза) трудозатраты.                     Следует отметить, что сухой способ производства ДВП на участке сушки волокна особенно опасен в пожарном отношении.

Характеристики  основного оборудования

Подбор рубительной машины 

Сырье подается в производство в виде кондиционной щепы. Подготовка сырья к производству плит, состоящая в приготовлении кондиционной щепы, включает следующие операции: разделку древесины на размеры, соответствующие приемному патрону рубительной машины; рубку древесины на щепу; сортировку щепы для отбора требуемого размера с доизмельчением крупной фракции и удалением мелочи; извлечение из щепы металлических предметов; промывку щепы для очистки ее от грязи и посторонних включений.

Для приготовления щепы используем барабанную рубительную машину ДРБ-2. Производительность аппарата составляет 4 – 5 м³/ч, диаметр барабана 1160 мм и число режущих ножей – 4

Подбор сортировочной  машины 

Полученную щепу после  рубительных машин сортируют, в результате чего отбирают технологическую щепу, соответствующую предъявленным к ней требованиям.

Для сортировки технологической  щепы используем сортировочную машину гирационного типа модели СЩ-1М, техническая характеристика которой приведена в табл. 1.

Таблица 1

Техническая характеристика сортировочной машины

Подбор дезинтегратора  

Для измельчения крупной  щепы используют молотковые дезинтеграторы. Выбираем дезинтегратор типа ДЗН-1, техническая характеристика которого приведена в табл. 2.

Таблица 2

Техническая характеристика дезинтегратора ДЗН-1

Подбор расходных  бункеров кондиционной щепы

Кондиционную щепу направляют в бункеры запаса или расходные  бункеры в размольном отделении. По конфигурации в плане бункеры  запаса бывают двух типов: прямоугольные  и круглые. Используем прямоугольные  бункера, располагая их в здании отделения  приготовления щепы. При небольших  запасах щепа может храниться  в вертикальных бункерах. Используем бункер типа ДБО-60, техническая характеристика которого приведена в табл. 3.

Таблица 3

Техническая характеристика вертикального бункера ДБО-60

 
Подбор пропарочной  установки

Из бункера-питателя щепа винтовым дозатором подается в барабанный питатель низкого давления, из которого направляется в подогреватель, где  подогревается насыщенным паром, температурой 160°С. В выходной секции подогревателя  вмонтирована форсунка, через которую  в него вводится в расплавленном  состоянии парафин, распыляемый  сжатым воздухом с давлением 0,4 МПа. Из подогревателя пропитанная парафином  щепа поступает непосредственно  в аппарат гидродинамической  обработки. На заводах древесноволокнистых  плит используют аппараты непрерывного действия различных систем.

Устанавливаем пропарочноразмольную систему «Бауэр-418», имеющую следующие характеристики:

1.пропарочный котел горизонтальный, трубчатого типа, диаметром 763 мм. 2.длинной 9,15 м, рассчитанный на давление до 1 МПа. 3.Производительность пропарочной установки – до 5 т/ч.\

Подбор размольного  оборудования

В производстве древесноволокнистых  плит для размола щепы применяют  дефибраторы и рафинеры. Для получения  высококачественных плит при размоле  щепы на дефибраторах применяют оборудование для вторичного размола (рафинеры). При сухом способе производства для первичного размола используют рафинеры с двумя вращающимися в  противоположные стороны дисками.

Выбираем дефибратор марки RT-70, производительностью до 70 т/сут, и устанавливаем две машины. Технические характеристики аппарата приведены в табл. 4.

Таблица 4

Технические характеристики дефибратора марки RT-70

Подбор смесителей для гидрофобизирующих добавок

Гидрофобизирующие добавки на большинстве действующих предприятий вводят через специальные форсунки в пропарочные установки перед размолом щепы на волокна.

На предприятие парафин  поступает в железнодорожной  цистерне, которую устанавливают  около склада готовой продукции. Из цистерны парафин по трубопроводу стекает в бак для хранения емкостью 60 м³, откуда па специальному парафинопроводу подается в расходный бак парафина, установленный в цехе на постаменте. Парафин самотеком через мерный бачок сливается в бак приготовления парафиновой эмульсии.

Для приготовления проклеивающих  составов используют различного типа оборудование. Наиболее распространенные аппараты для приготовления эмульсии – цилиндрические баки, снабженные мешалками.

Готовую эмульсию перекачивают в специальную емкость (бак) для  хранения. Приготовление рабочего состава фенолоформальдегидной смолы СФЖ-3014 заключается в ее разведении по рабочей концентрации 25%. Растворение осадителей производят в специальном баке, который по конструкции аналогичен баку для приготовления эмульсии.

Техническая характеристика бака-смесителя приведена в табл. 5.

Таблица 5

Техническая характеристика смесителя

подбор сушильных  установок

Влажность древесного волокна  перед прессованием плит по сухому способу производства должна составлять 6 - 8%. Выбор способа сушки измельченной древесины во многом определяется размерами  и однородностью материала. На заводах  древесноволокнистых плит применяют  двухступенчатые сушильные установки  с частичной рециркуляцией агента сушки.

Волокно после размола  подается в трубопровод сушильной  установки, где смешивается с  подогретым в калорифере воздухом, температура которого при входе  в сушилку равна 160 - 190 °С. Температура  волокна на выходе из сушилки первой ступени составляет около 70°С. После  первой ступени влажность древесноволокнистой  массы снижается приблизительно до 65 - 67 %. Наиболее эффективно использовать работу комбинированных сушилок: аэрофонтанная – барабанная.

подбор сушилки  первой ступени

Для проведения первой стадии сушки целесообразно использовать аэрофонтанную сушилку. В аэрофонтанной сушилке за счет скорости агента сушки волокно многократно фонтанирует, затем выносится из сушильного пространства после его высыхания до необходимой (заданной) влажности. Агентом сушки служит горячий воздух, который подогревается в пластинчатом паровом калорифере до 160°С.