Технология клеенных материалов

Содержание

Введение                                                                                                                

1. Характеристика сырья,  материалов, продукции и область  их применения   

2. Выбор схемы и описания  технологического процесса    

3. Расчет сырья,  основных и вспомогательных материалов     4. Обоснование технологических режимов       5. Выбор и расчет потребного оборудования   

Список используемой литературы  

Приложения       

 

Введение

Само слово "фанера" пришло к нам из немецкого языка (нем. Furnier - шпон, фанера; от франц. fournir - снабжать, накладывать) и обозначает листовой древесный материал. Фанера представляет собой слоистую клееную конструкцию, состоящую из трех и более листов древесины с взаимно перпендикулярным расположением волокон в смежных слоях. Это придает фанере повышенную прочность в различных направлениях, стабильность формы, что является несомненным преимуществом по сравнению с натуральной древесиной. Так же фанера, как и древесина, - материал, легко поддающийся обработке. Поверхность фанеры обрабатывается разными способами: ламинирование, покрытие строганым шпоном, красками, лаками.

Фанера имеет  небольшой вес, легко комбинируется  с другими материалами, проста в обработке, устойчива к перепадам температуры, имеет эстетичный внешний вид. Ее прочностные, теплопроводные и экологические характеристики гораздо выше показателей прочих древесно - плитных материалов, таких как ДСП, ДВП и МДФ. Относительное соотношение высоких эксплуатационных показателей и себестоимости производства у фанеры гораздо выше в сравнении с продукцией, изготовленной из металла или пластика.

Основными классификационными признаками фанеры являются: направления  использования фанеры; марка фанеры, в зависимости от степени водостойкости клеевого соединения; порода древесины, из которой изготовлена фанера;  
толщина фанеры; сорт, в зависимости от внешнего вида поверхности; обработка поверхности-шлифованная и нешлифованная;  
формат листа; класс эмиссии (экологическая безопасность), в зависимости от содержания формальдегида в фанере; конструкция листа.

По степени  водостойкости клеевого соединения фанеру подразделяют на марки: ФСФ - фанера повышенной водостойкости, склеивается клеем на основе фенол-формальдегидной смолы; ФК - фанера водостойкая, склеивается клеем на основе карбомидо-формальдегидной смолы. Фанера считается изготовленной из той породы древесины, из которой изготовлены ее наружные слои. Для изготовления наружных слоев фанеры применяют шпон лиственных пород: березы, ольхи, клена, ильма, бука, осины, тополя, липы. Для внутренних слоев, кроме названных, также применяют шпон хвойных пород: сосны, ели, пихты, лиственницы и кедра. Фанеру, изготовленную из древесины одной или различных пород, подразделяют соответственно на однородную и комбинированную. При четном числе слоев шпона два средних слоя должны иметь параллельное направление волокон. Симметрично расположенные слои шпона по толщине фанеры должны быть из древесины одной породы и толщины. Толщина шпона, применяемого для наружных слоев фанеры, не должна превышать 3,5 мм, а внутренних слоев - 4 мм.

Толщина фанеры, изготавливаемой заводами, в основном колеблется в диапазоне от 3 до 30 мм. Допускается также изготовление фанеры других толщин в соответствии с условиями конкретного договора или контракта.

В зависимости  от внешнего вида наружных слоев фанеру подразделяют на пять сортов: Е (элита), I, II, III, IV. Сорт фанеры обозначается сочетанием сортов шпона лицевого и оборотного слоев: сорт лицевого слоя / сорт оборотного слоя, например, E/I, I/I, I/II, II/II, II/III, II/IV, III/III, III/IV, IV/IV и т.д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Характеристика сырья, материалов, продукции и область их применения

Сырье

В производстве фанеры применяют лесоматериалы  лиственных и хвойных пород. В фанерном сырье допускаются почти все пороки по ГОСТ2140-81. Нормы их допуска по размеру и состояние определяются сортом лесоматериалов: для лиственных по ГОСТ9462-71, для хвойных –ГОСТ9463-72.

К основным сортообразующим  порокам древесины, оказывающим  влияние на количественный и сортовой выход шпона, относятся сучки, кривизна, внутренняя гниль, ложное ядро, трещины и прорость.

Методы измерения  пороков, механических повреждений  и дефектов обработки, а также маркирование, сортирование, обмер, учет и методы проверки качества лесоматериалов производятся в соответствии действующими стандартами (ГОСТ2140-81, ГОСТ 2292-74, ГОСТ9462-71, ГОСТ9463-72).

Шпон

Для изготовления большинства видов фанеры, фанерных плит и др. слоистых пластиков, а  также при облицовывании применяется  лущеный шпон, отвечающий требованиям ГОСТ 99-75 «Шпон лущеный». Шпон лущеный должен изготавливаться  из древесины лиственных пород – берёзы, ольхи, осины, а также хвойных – сосны, лиственницы, кедра. Указанные породы приведены в порядке их преимущественного использования.

Шероховатость поверхности шпона R_zmax – до 320 мкм, хвойных – до 500 мкм. Влажность шпона должна быть 8+2%.

 

 

 

 

 

 

Таблица 1  

Размеры лущеного шпона

Длина, мм		Ширина, мм		Толщина, мм
Номинальная	Предельные  отклонения	Номинальная	Предельные  отклонения	Номинальная	Предельные  отклонения
От 800 до 1300 с  градацией 100 От 1300 до 2500 с  градацией 100	+4,0   +5,0	От 150 до 700 с  градацией 50 От 700 до 2500 с  градацией 100	+10   +10	0,55; 0,75; 0,95; 1,15. От 1,5 до 4,00 с  градацией 0,25	+0,05   +0,10

Длина и ширина листа шпона для изготовления клееной слоистой древесины часто связаны с форматом этой продукции. При этом припуск на обрезку составляет 75 мм. Шпон может изготавливаться и иных размеров, чем приведено в табл. Особенно это относится к толщине шпона. Толщина шпона применяется из расчёта получения продукции требуемой толщины с учётом специфических её свойств и возможностей лущильных станков. Шпон изготавливается из древесины осины. Конечная влажность шпона 8 %. Формат шпона соответствует формату фанеры с припуском на обрезку 75 мм.

Характеристика клея КФ – МТ

Карбамидоформальдегидные  термореактивные смолы КФ-МТ, КФ-Б, КФ-БЖ, КФ-Ж (ГОСТ 14231-78) служат для приготовления  клеев, применяемых как в производстве слоистых материалов, так и в других отраслях деревообрабатывающей промышленности-мебельной, производстве строительных деталей и др.

Основой карбамидоформальдегидных смол и клеев является карбамидоформальдегидные клеи и смолы, впервые синтезированные в 1929 г. Их появление вызвано дефицитностью фенола и необходимостью иметь неокрашенные клеи. Сырьем для смол служит мочевина (NH₂)₂CO, формальдегид CH₂O и различного рода катализаторы, способные изменять кислотность среды в ту или другую сторону (уротропин (CH₂)₆N₄, аммиак NH₃, едкий натр NaOH, хлористый аммоний NH₄Cl).

Клеевые соединения, выполненные на карбамидном клее, могут использоваться даже при температуре -40^оС. Горячий же воздух температурой выше 80 ⁰С за 6 ч снижает прочность соединений на 25-30 %, а при более длительном воздействии приводит к полному расклею. Горячая вода также разрушает клеевые соединения, выполненные на карбамидном клее. Поэтому недопустимо применять эти клеи для изделий, работающих в условиях тропического климата. Обусловлено это недостаточным развитием цепей молекул, малым количеством поперечных связей, большей гидрофильностью метилольных групп и низкой водостойкостью амидных связей.

Карбамидоформальдегидные клеи имеют  высокую адгезию к древесине  и другим материалам, дают прочные  и стойкие к холодной воде соединения, атмосферостойкость их средняя, теплостойкость ограниченная, имеют высокие диэлектрические свойства. Скорость отверждения в 2 – 2,5 раза выше, чем у фенолоформальдегидных клеев; они недефицитны и дешевы; хорошо совмещаются с поливинилацетатной дисперсией.

Существенный недостаток карбамидных клеев – наличие в них части непрореагировавшего при поликонденсации формальдегида, а также образование его вследствие присутствия в клее метилольных групп и метиленэфирных связей, превращающихся в метиленовые. При этом формальдегид выделяется как в процессе горячего склеивания древесины, так и при эксплуатации готового изделия. Выделение формальдегида из клея – существенный недостаток вследствие его токсического действия на организм человека, а также из-за образования трещин в клеевом слое. Все карбамидоформальдегидные клеи пригодны как для горячего, так и для холодного склеивания древесины.

Приготовление клея заключается в добавке к  смолам отвердителей. Для горячего склеивания фанеры в качестве отвердителя применяют хлористый аммоний в порошке (0,5-1 % к массе смолы), для холодного склеивания фанеры — щавелевую (5-25 к массе 10%-ного водного раствора) или молочную кислоты (3-6 к массе 50%-ного водного раствора).

Все Карбамидоформальдегидные клеи в отличие от феноло-формальдегидных образуют бесцветные клеевые швы, что особенно необходимо при склеивании фанеры и лицевых поверхностей древесины. Клей КФ-МТ содержит пониженное количество свободного формальдегида, оказывающего вредное влияние на человеческий организм в процессе производства и эксплуатации изделий, поэтому он предпочтительнее клеев других марок.

Характеристика фанеры общего назначения марки ФК

Фанера ФК – фанера общего назначения, средней водостойкости, с применением карбамидоформальдегидных клеев. Влажность фанеры марки ФК должна быть 5-10 %. Прочность при скалывании по клеевому слою для фанеры ФК (порода осина), после вымачивания в воде в течение 24 ч., составляет 1,2 МПа.

Фанеру ФК общего назначения изготавливают из трех и  более слоев шпона и используют в производстве мебели, тары, в строительстве, а также в ряде других отраслей.

 

2. Выбор схемы и описания технологического процесса

На основе типового процесса изготовления фанеры разрабатывается  структурная схема для конкретного  объекта (предприятия, цеха, участка), включает в свой состав все технологические операции и отражающая взаимосвязи между ними.

Схема технологического процесса

 

 

Сырье и логистика.

Сырьем для  производства фанеры служат березовые  лесоматериалы (фанерный кряж). На комбинаты сырье поступает железнодорожным и автомобильным транспортом и водным путем на судах.

Обработка древесины.

Фанерное сырье  обрабатывается гидротермическим способом перед лущением шпона. Такая обработка  повышает пластические свойства древесины и создает условия для получения качественного шпона. Гидротермическая обработка осуществляется методом проваривания сырья в варочных бассейнах. На предприятиях имеются открытые бассейны циклического типа, а также крытые бассейны непрерывного (проходного) типа.

Разделка  фанерного сырья.

Лесоматериалы для производства лущеного шпона  поступают на комбинат в кряжах и  чураках. Кряжи после гидротермической обработки разделываются на чураки для лущения.

Лущение.

Лущение представляет собой процесс резания древесины, при котором с вращающегося чурака поступательно движущимся ножом снимается непрерывная лента древесины - шпон. Эта непрерывная лента с помощью ножниц рубится на формат и укладывается в стопы, после чего шпон подается на сушку.

Сушка шпона. Сушка шпона производится в роликовых сушилках. Вдоль сушилки шпон перемещается системой парных вращающихся роликов. Проходя камеру сушки, шпон высушивается до влажности 6±2%. После чего охлаждается в специальной камере.

Сортировка  шпона.

Сортировку  шпона производят по сортам: для наружных слоев и для внутренних слоев, в соответствии с технологической инструкцией.

Починка шпона.

Починка шпона  – технологический процесс облагораживания  шпона с целью повышения его сортности. Починка заключается в следующем:

• удаление из листов шпона дефектов древесины с последующей заделкой этих мест вставками из качественного шпона;
• подклейка торцевых трещин клеевой лентой;
• скрепление трещин металлическими скрепками с помощью степлера.

Ребросклейка  шпона.

Кусковой неформатный шпон подается на прирубку (обрезку кромок). Данная операция выполняется на станке гильотинного типа. Затем прирубленные куски подаются на линию ребросклеивания, где склеиваются с помощью поливинилацетатной эмульсии в непрерывную ленту, которая потом рубится на нужный формат. Для ребросклеивания шпона применяется также позиционное оборудование. При этом куски склеивают с помощью ПВА-эмульсии, бумажной ленты с клеевым слоем или термопластичной нити. В дальнейшем ребросклеенный шпон используется наряду с цельным в качестве слоев фанеры.

Технологический процесс производства фанеры из шпона.

Технологический процесс производства фанеры состоит из следующих операций:

• приготовление клея;
• нанесение клея на шпон;
• формирование пакетов;
• предварительная холодная подпрессовка пакетов;
• склеивание пакетов сухим горячим способом.

Сборка пакетов  фанеры