Производство теплоизоляционных ДВП

 

1.3 Сухой способ производства  твердых древесноволокнистых плит

1.3.1 Общие сведения

 

Основным отличием сухого способа производства плит от мокрого является то, что при сухом способе формование волокнистого ковра происходит в воздушной среде, а не в водной суспензии. Из этого положения вытекает основное преимущество сухого способа перед мокрым: отсутствие стоков и большого расхода свежей воды на производство плит.

Технологический процесс производства древесноволокнистых плит сухим способом составляют следующие операции: приемка, хранение сырья и химикатов; приготовление щепы; пропарка, размол щепы на волокна; подготовка связующего и гидрофобизирующих добавок; смешивание волокна со связующим и другими добавками; сушка волокна; формирование ковра; предварительное уплотнение (подпрессовка); прессование; кондиционирование плит; механическая обработка плит.

 

1.3.2 Подготовка сырья

При производстве древесноволокнистых плит сухим способом применяют древесину различных пород, причем в отличие от производства по мокрому способу здесь отдается предпочтение: древесине лиственных пород. Это обусловлено спецификой воздушного формирования ковра. Короткие и ровные волокна лиственных пород, при прочих равных условиях, обеспечивают более равномерную плотность ковра, чем длинные волокна хвойных пород. Однако возможно и смешивание различных пород древесины, но при этом следует учитывать особенности ее строения. Плиты с хорошими показателями получают при смешивании пород с одинаковыми или близкими плотностями.

Большинство схем технологического процесса производства древесноволокнистых плит по сухому способу позволяет обеспечить раздельное хранение щепы для приготовления волокна, идущего на внутренний и наружные слои плит, или создания заданной смеси щепы различных пород древесины. Преобладание одной из пород в смеси должно быть не менее 70 %.

Наличие коры в волокнистой массе снижает физико-механические показатели плит (при заданном расходе смолы), так как кора по составу значительно отличается от древесины более высоким (20—40 % от массы коры) содержанием экстрактивных веществ. По мере увеличения, процента коры в древесноволокнистой массе прочность плит уменьшается, водопоглoщeниe и набухание увеличиваются, окраска поверхностей становится неоднородной, что влияет на качество отдельных способов отделки. В связи с этим на заводах древесноволокнистых плит проектом предусматривается 100 %-ная окорка древесины для наружных слоев и допускается 30 % неокоренной древесины в среднем слое плит.

 

1.3.3 Пропарка и размол щепы

В процессе пропарки и размола происходит частичный гидролиз древесины. При мокром формировании ковра водорастворимые продукты деструкции вымываются в сток. При сухом и полусухом - водорастворимые продукты сохраняются в волокнах и при дальнейшей технологической обработке, участвуя в образовании межволоконных связей. Известно, что в процессе пропарки влажность может увеличиваться на 5 - 20 %, поэтому влажность щепы на входе в пропарочный котел должна строго контролироваться.

При сухом и полусухом способах производства придается большое значение фракционному составу волокна. Разные по своим размерам и массе волокна имеют различную скорость прохождения при сушке и попадают в ковер при его формировании с различной влажностью. При применяемом в сухом способе производства пневматическом транспорте волокно движется в соответствии с его длиной и массой. При больших колебаниях длины волокон получение ковра однородной плотности на формирующих машинах затруднительно. Качество осмоления волокнистых частиц также зависит от их размера. Чем равномернее волокно, тем больший эффект оказывает введение связующих.

На заводах древесноволокнистых плит для пропарки используют аппараты непрерывного действия различных систем. Для размола щепы применяют дефибраторы и рафинеры. При сухом способе производства используют дефибраторы всех современных марок, применяемых при мокром способе. При этом масса из разгрузочных клапанов дефибратора подается в циклон, откуда волокна, потерявшие в результате самоиспарения некоторое количество влаги, направляются в сушилку. Волокно из дефибратора выходит влажностью 45 – 60 %.

По данным специалистов грубая фракция при размоле на дефибраторах составляет 12 – 15 %. Это затрудняет получение плит высокого качества. Поэтому для получения высококачественных плит при размоле щепы на дефибраторах применяют размольное оборудование для вторичного размола – рафинаторы.

 

1.3.4 Проклейка древесноволокнистой  массы

 

При сухом способе производства древесноволокнистых плит большинство схем технологического процесса предусматривает введение в древесноволокнистую массу термореактивных смол. Это обстоятельство вызывается тем, что при сухом формировании ковра пластичность волокон недостаточна, силы поверхностного натяжения развиваются слабо, а короткий цикл прессования при незначительной влажности ковра не обеспечивает развития необходимых связей между компонентами древесного волокна, достаточных для получения плит требуемого качества.

Для повышения водостойкости плит в щепу или древесноволокнистую массу вводится расплавленный парафин или другие гидрофобизирующие добавки. Кроме того, при сухом способе возможно введение в древесноволокнистую массу химикатов, обеспечивающих получение плит специального назначения. При сухом формировании ковра вводимые химикаты не вымываются в сток, как при мокром, а остаются на волокнах.

Для склеивания волокон обычно применяют фенолоформальдегидные смолы различных марок. Однако предпочтительны смолы с минимальным содержанием свободного фенола.

 

1.3.5 Сушка древесноволокнистой  массы

 

При сухом способе производства плит размолотое волокно после дефибраторов не разбавляется водой в мокрых циклонах, а только отделяется от пара в “сухих” циклонах, из которых пневмотранспортом подается либо в сушку, либо на вторую ступень размола - в размалывающие аппараты “закрытого” типа. На выходе из дефибратора волокно имеет влажность 50 – 60 %, но, проходя через сухие циклоны, оно подсушивается до 45 - 50 % влажности. В сушилках волокно подсушивается до воздушно-сухого состояния (влажность 8 – 10 %). Если сушка волокна проводится в две ступени, то на первой ступени волокно должно подсушиваться до влажности I5 – 20 %. На первой ступени сушки происходит более интенсивное испарение влаги из волокон, так как происходит испарение свободной влаги, в то время как на второй, ступени испаряется связанная влага. Учитывая эти особенности в производстве древесноволокнистых плит сухим способом, отдается предпочтение двухступенчатой сушке волокнистой массы.

 

1.3.6 Формирование ковра

Формирование ковра при изготовлении древесноволокнистых плит сухим способом производства отличается тем, что транспортирование и формирование волокна осуществляется с помощью воздуха. Ковер формируется непрерывно на сетчатой ленте конвейера, под которым создается вакуум для увеличения плотности укладки волокон.

Настил ковра из волокнистой массы при сухом формировании осуществляется в настоящее время двумя способами: методом вакуумного формования и методом свободного падения волокна на машинах типа “падающий снег”.

 

1.3.7 Подпрессовка и раскрой непрерывного  ковра

Сформированный на вакуумформирующей машине непрерывный ковер легко рассыпается при транспортировке, так как высота его колеблется от 100 до 560 мм. Толщина ковра зависит от плотности, а главное - от заданной окончательной толщины готовой плиты. Для рационального использования горячего пресса, сокращения величины просвета между его плитами и увеличения скорости их смыкания, а также для обеспечения транспортабельности ковра последний подпрессовывают в ленточных прессах непрерывного действия. Ленточный пресс является продолжением вакуумформирующей машины. Далее осуществляют обрезку кромок дисковыми пилами по ходу движения ковра от ленточного пресса. Обрезки кромок с каждой стороны ковра имеют ширину до 25 мм.

 

1.3.8 Горячее прессование ковра

Воздушное формирование ковра и введение термореактивных смол предопределяют особенности процесса прессования при сухом способе производства древесноволокнистых плит. При прессовании сухих полотен физикомеханические свойства получаемых плит не могут быть обеспечены связями между волокнами только за счет термохимической обработки древесины. Даже при удельном давлении прессования до 7 МПа требуется введение связующего. Качественные показатели прессованных плит предопределяются условиями подготовки волокна и свойствами термореактивной смолы. Особенно важно, что отдельные продукты, образовавшиеся в процессе термохимической обработки древесины, при сухом формировании остаются в волокнистой массе, существенно влияя на процессы склеивания волокон. При прессовании происходит склеивание смешанных со смолой волокон в результате перехода в твердое состояние термореактивной смолы под воздействием высокой температуры. Лучшие результаты получают, если отверждение смолы произойдет при максимальном сближении волокон. Применение высоких температур требует загрузки полотен в пресс, смыкания греющих плит и достижения высокого давления в течение короткого промежутка времени. Кроме того, для предотвращения преждевременного отверждения смолы необходима устойчивая теплоизолирующая завеса между прессом и его загрузочным устройством, на котором расположены полотна.

В зависимости от породного состава сырья и применяемого типа связующего температура прессования на разных заводах колеблется в пределах 180—260 °С. Для древесины мягких лиственных пород температура прессования равна 180—220 °С, для твердых пород — 230—260 °С.

С увеличением давления прессования возрастают плотность и прочность плит, но снижаются водопоглощение и набухание. Для получения волокнистых плит плотностью 1 г/см3 необходимо иметь на начальном этапе прессования удельное давление 6,5 - 7 МПа. Выдержка при максимальном давлении во избежание появления пузырей и пятен вследствие скапливающегося в полотне пара не должна превышать 40 с. Для удаления пара целесообразно постепенное снижение давления.

При сухом способе производства, определяющем короткие циклы прессования, повышенную температуру нагревательных плит и высокое удельное давление прессования, особое значение придают конструкций и материалу нагревательных плит. Это объясняется также и тем, что сухие древесноволокнистые полотна более чувствительны к колебаниям температуры на плоскости нагревательной плиты. Поэтому систему каналов пресса выполняют таким образом, чтобы разница температуры на поверхности плиты не превышала 4 °С. Конструкция и материал нагревательных плит должны обеспечивать хорошую теплопередачу и выравнивать возникающие в процессе прессования напряжения изгиба.

 

1.3.9 Послепрессовая обработка плит

Послепрессовая обработка плит включает в себя следующие технологические операции: предварительную обрезку кромок плит, выходящих из горячего пресса, увлажнение плит, форматную резку плит по размерам, складирование плит. Плиты, которые предполагается направить на отделку, предварительно шлифуются.

 

1.4 Мокросухой и полусухой способы производства древесноволокнистых плит.

При мокросухом способе транспортирование древесноволокнистой массы и формирование ковра осуществляют в водной среде, как и при мокром способе. Однако перед подачей в пресс полотна проходят через сушильные устройства, в которых высушиваются почти до абсолютно сухого состояния. Затем плиты прессуют при повышенных температуре и давлении. Особенности технологических процессов по мокросухому способу обеспечивают получение качественных древесноволокнистых плит без добавления искусственных связующих компонентов. Наиболее важным фактором является приготовление хорошо разработанной древесноволокнистой массы, например, за счет термохимической обработки щепы перед ее размолом на волокна.

Полусухой способ производства твердых древесноволокнистых плит отличается формированием ковра, его прессованием при влажности волокна до 20 %• Настил ковра выполняют механическим способом, но применяют и вакуумформирующие машины.

Наличие влаги увеличивает цикл прессования, но обеспечивает протекание термохимических реакций, в результате чего происходит активизация связей. Поэтому расход связующих при полусухом способе значительно ниже, чем при сухом, или вообще исключает добавки различных клеящих материалов.

 

1.2 Обоснование выбора  основного оборудования и способа для производства древесноволокнистых плит

 

Мокрый способ производства древесноволокнистых плит наиболее распространен. Он получил свое начало из бумажного производства. Процесс, главным образом, отличается тем, что изготовленные плиты хорошего качества даже без связующего. Процесс стабильный и хорошо отработанный.

Однако данный способ производства имеет некоторые недостатки. Первый недостаток – это большой расход воды, а второй заключается в том, что изготовленные плиты с одной стороны имеют гладкую структуру, а с другой – сетчатую.

Сухой способ, в свою очередь, разработан недавно, но в последнее время интенсивно внедряется в производство. Основными достоинствами этого способа получения древесноволокнистых плит являются высокая производительность технологической линии за счет сокращения цикла прессования и малый расход воды. Плиты, изготовленные по сухому способу, с обеих сторон гладкие. На основании вышесказанного, выбираем сухой способ производства древесноволокнистых плит.[2]

В качестве гидрофобизирующей добавки используем водорастворимую фенолоформальдегидную смолу СФЖ-3014. Фенолформальдегидные смолы обеспечивают образование прочных и водостойких клеевых соединений, широко используются для изготовления плит, применяемых в условиях переменной температуры и влажности окружающей среды. Древесные плиты на основе этих смол разрешены Минздравом для применения в гражданском и жилищном строительстве. Парафин и смолу вводим на стадии пропарки и размола щепы.

Для организации производства выбираем типовое оборудование, используемое на заводах по производству древесноволокнистых плит.

Для приготовления щепы используем барабанные рубительные машины, дающие хорошую форму щепы и чистый, несмятый срез, а также равномерную фракцию при высоком проценте выпуска кондиционной щепы.

Сортировка щепы осуществляется в плоских сортировочных машинах гирационного типа, в которых, в отличие от вибрационных машин, сортировочная рамка приобретает горизонтальное круговое (плавающие) движение, благодаря чему щепа, поступающая на верхнее сито, перемещается по всей плоскости сита.

Для пропарки щепы устанавливаем пропарочноразмольную систему “Бауэр-418”, в которой так же осуществляется предварительный размол щепы.

Размол щепы осуществляем на машинах польского производства RT-70. Данный аппарат оснащен новым более прогрессивным выпускным устройством, которое отличается простой конструкцией и позволяет получить более качественную волокнистую массу.