Технология производства плитных материалов

метки: Производство, Плитный, Плита, Расход, Продолжительность, Задание, Влажность, Использование

Древесностружечные плиты (ДСтП) применяются в мебельной промышленности, строительстве, а также в других отраслях народного хозяйства. Они имеют ряд преимуществ перед другими древесными материалами. Для их получения используются низкокачественная древесина и отходы деревообрабатывающих производств. В условиях переменной влажности размеры плит меняются незначительно. Возможно получать плиты с одинаковыми и различными свойствами вдоль и поперек пласти (анизотропные и изотропные), с повышенной огнестойкостью и устойчивостью к действию дереворазрушающих грибов и насекомых-вредителей, пониженными показателями водо- и влагопоглощения. Процесс производства плит характеризуется высокой экономичностью и почти полной автоматизацией.

Развитию производства ДСтП способствует высокая эффективность их применения.

Производство ДСтП, организованное первоначально лишь для использования отходов деревообработки, превратилось в самостоятельную отрасль промышленности.

Исследования возможности использования древесных отходов для изготовления плит проводились еще в конце XIX в.. Промышленное производство таких плит началось и развивалось по мере повышения дефицитности деловой древесины. Однако основной рост промышленности по производству плит из древесных частиц относится к пятидесятым годам, когда было создано специализированное оборудование и улучшена технология, обеспечившая хорошее качество плит. В 1950 г. мировое производство плит составляло 20 тыс.м³ , а в дальнейшем росло исключительно быстрыми темпами и к началу 80-х годов превысило 4 млн. м³ плит.

В СССР научно-исследовательские работы в области производства ДСтП начались в 1952 г., а первый экспериментальный цех был пущен в 1955 г. Отрасль быстро развивалась и уже значительно обогнала по объему производства некоторые отрасли деревообрабатывающей промышленности, выпускающие традиционные плитные материалы (столярные и полутвердые древесноволокнистые плиты и др.).

Для этого производится реконструкция действующих предприятий, направленная на увеличение объема производства и повышение качества продукции при условиях снижения ее материалоёмкости и комплексного использования сырья. Одновременно осуществляется строительство и освоение мощности новых предприятий.

В дальнейшем производство ДСтП будет развиваться еще быстрее на основе рационального и комплексного использования сырья. Это позволит в большей степени, чем в настоящее время, удовлетворять потребность в плитах различных отраслей народного хозяйства. В настоящее время основная масса выпускаемых ДСтП используется в производстве мебели; в то время как в ряде стран Западной Европы использование плит в строительстве составляет значительную часть в общем, объеме их потребления.

Древесностружечные и древесноволокнистые материалы (ДВП и ДСтП)

... плит 0.08. При использовании твердых древесно волокнистых плит в строительных конструкциях особое значения приобретают показатели твердости и стираемости плит. Связующие и добавки в производстве древесно волокнистых плит. ... древесину. Таким образом, древесными композиционными материалами должны быть названы материалы, состоящие из древесины или ее частиц и одного или нескольких других компонентов ( ...

Рисунок 1 – Принципиальная схема производства ДСтП.

2 Выбор исходных технологических данных для проектирования

Характеристики выпускаемой продукции сведем в таблицы 2.1 и 2.2.

Таблица 2.1 – Характеристика выпускаемой продукции

Наименование показателя	Величина показателя
Марка плиты	П-А
Формат готовых плит, мм -длина -ширина -толщина	3500 1750 16
Конструкция	Т
Доля в общей толщине плиты -наружных слоев -внутренних слоев	0,35 0,65
Плотность плит	675
Характер окончательной обработки плит	Ш2
Марка смолы	КФ-МТ-15
Наименование отвердителя и других специальных добавок	Хлорид аммония Вода
Норма расхода смолы по отношению к массе абсолютно сухой стружки,%	12,31
Норма расхода по отношению к массе смолы, % -отвердителя	1
Условное обозначение ДСтП	П-А, Е-1,3500´1750´16, ГОСТ 10632-2007

Таблица 2.2 — Физико-механические свойства выпускаемых плит.

Наименование показателя	Значение показтеля
Влажность, %Т н *	5
Т в *	12
Разбухание по толщине:
за 24 ч (размер образцов 100 ´ 100 мм), %, (Т в )	22
за 2 ч (размер образцов 25 ´ 25 мм), %, (Т в )**	12
Предел прочности при изгибе, МПа, для толщин, мм (Т н ):
от 13 до 19	16
Предел прочности при растяжении перпендикулярно пласти плиты, МПа, для толщин, мм (Т н ):
от 13 до 19	0,30
Удельное сопротивление выдергиванию шурупов, Н/мм Тн )***:
из пласти	60
из кромки	50
Покоробленность, мм (Т в )	1,2
Шероховатость поверхности пласти Rm, мкм, не более, для образцов а) с сухой поверхностью:
для шлифованных плит с обычной поверхностью	50
б) после 2 ч вымачивания***:
для шлифованных плит с обычной поверхностью	150

* Т _н и Т_в — соответственно нижний и верхний пределы показателей.

** Для плит повышенной водостойкости.

*** Определяется по согласованию изготовителя с потребителем.

3 Расчёт производительности цеха

Число дней работы цеха в году определяется по формуле:

А = К – (х ₁ + х₂ ), (3.1)

где К – количество календарных дней в году, дн.;

х ₁ – число праздничных дней в году;

х ₂ – число нерабочих дней, связанных с ремонтом оборудования.

Число нерабочих дней:

х ₂ = х_к + х_n , (3.2)

где х _к – число дней на капитальный ремонт оборудования, дн;

х _n – число дней на профилактический ремонт оборудования, дн.

Принимаем: К = 366дней, х ₁ = 12 дней, х_к = 24 дней – с.7 [1], х_n = 30 дней – с.7 [1].

х ₂ = 24 + 30 = 54 дней,

А = 366 – (12 + 54) = 300 дн.

Количество смен работы цеха в году:

N = m∙A, (3.3)

где m – количество смен работы пресса в сутки, m = 3.

N = 3∙300 = 900 смен.

Годовой фонд работы пресса в часах:

Т _год = N∙Т_см , (3.4)

где Т _см – продолжительность рабочей смены, ч, Т_см = 8 ч.

Т _год = 900∙8 = 7200 ч.

Производительность многоэтажного пресса периодического действия вычисляется по формулам 3.5 – 3.7:

В м ³ обрезных шлифованных плит в час:

П _час = , (3.5)

В м ³ обрезных шлифованных плит в смену:

П _см = П_час ·Т_см , (3.6)

В м ³ обрезных шлифованных плит в год:

П _год = П_час ·Т_год ·К_год , (3.7)

где К – коэффициент использования рабочего и машинного времени главного конвейера;

• n – количество рабочих этажей пресса;

τ _ц – продолжительность цикла горячего прессования, мин;

К _год – Коэффициент, учитывающий среднегодовые условия труда.

Принимаем: К = 0,9 – с.8 [1], n = 23 – по заданию; К _год = 0,86.

Продолжительность цикла горячего прессования:

τ _ц = τ_пр + τ_всп , (3.8)

где τ _пр – продолжительность выдержки в прессе под давлением, мин;

τ _всп – продолжительность вспомогательных операций за полный цикл работы многоэтажного пресса (загрузка и выгрузка, смыкание и размыкание плит пресса), мин.

τ _пр = τ_уд (S + ΔS) , (3.9)

где τ _уд – удельная продолжительность выдержки плит в прессе под давлением, мин/мм;

• S – толщина шлифованной плиты, мм;
• ΔS – припуск на шлифование, мм.

Принимаем τ _уд = 0,315мин/мм при температуре плит пресса t = 190°C и плотности плит ρ_пл = 675 кг/м³ – таблица 4 [1]; S = 16 мм; ΔS = 1,5; мм τ_всп = 1,3 мин – с.12 [1].

τ _пр = 0,315(16 + 1,5) = 5,513 мин.

τ _ц = 5,513 + 1,3 = 6,813 мин.

Производительность многоэтажного пресса периодического действия:

В м ³ обрезных шлифованных плит в час:

П _час = = 17,9 м³ /час.

В м ³ обрезных шлифованных плит в смену:

П _см = 17,9·8 = 143,2 м³ /см.

В м ³ обрезных шлифованных плит в год:

П _год = 17,9·7200·0,86 = 110836,8 м³ /год.

Рисунок 2 – Диаграмма прессования.

4 Расчёт расхода сырья и материалов

4.1 Расчёт количества стружки на одну плиту

Расход древесного сырья в плотных м ³ на 1 м³ готовых плит, с учетом ее потерь и влажности:

q _др = , (4.1)

где ρ _пл – плотность изготовляемых плит, кг/м³ ;

ρ _усл –плотность древесного сырья заданной влажности, %;

W _пл – влажность готовой плиты, %;

W _др – влажность исходного древесного сырья, %;

К _п – коэффициент, учитывающий потери древесины при изготовлении древесностружечных плит;

р _пл – норма расхода связующего, %.

Коэффициент потери сырья:

К _п = К_разд ∙К_сорт.щ ∙К_с ∙К_суш ∙К_тр ∙К_обр ∙К_шл , (4.5)

где К _разд – коэффициент потерь при разделке сырья на метровые отрезки;

К _сорт.щ – коэффициент потерь при сортировке щепы;

К _с – коэффициент потерь при изготовлении и сортировки стружки;

К _суш – коэффициент потерь при сушке;

К _тр – коэффициент потерь при транспортировке стружки;

К _обр – коэффициент потерь при обрезке плит;

К _шл – коэффициент потерь при калибровании и шлифовании плит.

Принимаем: К _разд =1,0·– при изготовлении из 70% технологической щепы и 30% кусковых отходов; К_сорт.щ = 1,06; К_с =1,05∙0,7+1,10∙0,3 = 1,065 – при изготовлении 70% технологической щепы и 30% кусковых отходов; К_суш = 1,03 – для наружного слоя; К_тр = 1,01; К_обр = 1,05; К_шл = 1,08[1].

К _п = 1∙1,06∙1,065∙1,03∙1,01∙1,05·1,08= 1,332. 1,332

Норма расхода абсолютно сухой смолы по отношению к весу абсолютно сухой стружки:

р _пл = р_н i_н + р_в i_в , (4.6)

где р _н и р_в – нормы расхода абсолютно сухой смолы к весу абсолютно сухой стружки в наружном и внутреннем слоях плиты соответственно, %;

i _н и i_в – доля толщины наружного и внутреннего слоев в толщине плиты.

Принимаем: р _н = 14%; р_в = 11,4 % — таблица 10 [1]; i_н = 0,35; i_в = 0,65 – с.13.

р _пл = 14·0,35 + 11,4·0,65= 12,31 %.

Средняя плотность древесного сырья:

ρ _усл = , (4.2)

где а _i – доля древесины данной породы в общем объеме сырья, %;

ρ _i – условная плотность древесины данной породы с учетом содержания коры и гнили, кг/м³ .

ρ _i = , (4.3)

где р _др , р_к , р_г – соответственно, доля здоровой древесины, коры и гнили, в общем объеме сырья, %;

ρ _др , ρ_к , ρ_г – соответственно, плотность здоровой древесины, коры и гнили, кг/м³

Влажность исходного древесного сырья

W _др. = S, (4.4)

где w _i – влажность древесины данной породы, %.

Принимаем:

для тополя: а ₁ =40 % — по заданию, ρ₁ = 570 кг/м³ — таблица 7 [1];

для осины: а ₂ = 30 % — по заданию, ρ₂ = 620 кг/м³ — таблица 7 [1];

для пихты: а ₃ = 30 % — по заданию, ρ₃ = 410 кг/м³ — таблица 7 [1];

W _пл = 8% — c.15 [1]; W_др.тс = 50 % для технологической щепы и W_др.щ. = 30 % для кусковых отходов лесопиления, р_к = 10%; р_г = 2 %; р_др = 88%; ρ_к = 0,70ρ_др ; ρ_г = 0,65ρ_др ; ρ_пл = 675 кг/м³ – по заданию.

Тогда: к = 1,0

для тополя: ρ _к = 0,7·570 = 399,0 кг/м³ ; ρ_г = 0,65·570 = 370,5 кг/м³ ;

ρ ₁ = = 541,0 кг/м³ .

qтополя = = 2,055 м ³ /м³ .

для осины: ρ _к = 0,7·620 = 434,0 кг/м³ ; ρ_г = 0,65·620 = 403,0 кг/м³ ;

ρ ₂ = = 588,4 кг/м³ .

qосины = = 1,638 м ³ /м³ .

для пихты: ρ _к = 0,7·410 = 287,0 кг/м³ ; ρ_г = 0,65·410 = 266,5 кг/м³ ;

ρ ₃ = = 389,1 кг/м³ .

qпихты = = 2,477 м ³ /м³ .

ρ _дрw = = 495,0 кг/м³ .

W _др. = = 44 %.

q _др = = 2,561 м³ /м³ .

4.2 Расход жидкой смолы на 1 м ³ готовой плиты

Расход готовой смолы стандартной концентрации на 1 м³ готовых плит определяется по формуле:

q _жсм = , (4.6)

где q _{стр.абс.сух} – расход абсолютно сухой стружки на изготовление 1 м³ плит, кг (без учета потерь);

К _псм – коэффициент потери смолы;

• k – стандартная концентрация смолы, %.

Принимаем: К _псм = К_обр ∙К_шл = 1,05∙1 = 1,05, k = 65 %.

Расход абсолютно сухой стружки на изготовление 1 м³ , готовых плит:

q _{стр.абс.сух} = , (4.7)

q _{стр.абс.сух} = = 556,5 кг.

q _жсм = = 110,66 кг.

Расход отвердителя на изготовление 1 м ³ готовых плит, принимаем равным 1% от расхода смолы,

q _отв = 0,01∙q_жсм (4.8)

q _отв = 0,01∙110,66 = 1,11 кг.

Расход воды для приготовления рабочего раствора:

q _вод = , (4.9)

где k ₁ – концентрация рабочего раствора смолы, %.

Принимаем: k ₁ = 54 %

q _вод = = 22,5 кг.

В заключении составляем сводную ведомость расхода сырья на 1 м ³ готовых плит, на заданную программу цеха, которая представляется в виде таблицы 4.1.

Таблица 4.1 – сводная ведомость расхода сырья и материалов

Вид сырья и материалов	Расход сырья
	на 1 м 3	в час	в год
Древесное сырье, м 3 : щепа	2,561	38,592	238964,1
Смола жидкая стандартной концентрации, кг КФ-МТ-15	110,66	1980,81	12265200,3
Вода, кг	22,5	402,8	2493828,0
Отвердитель, кг	1,11	19,87	123028,85