Технология клеенных материалов

 

Расчет  количества сырья на изготовление заданного  количества шпона

Дальнейшие  расчеты по расходу требуемого количества сырья для выработки сухого шпона производят после составления схемы набора пакета, учитывая величину упрессовки и припуск на шлифование.

Толщину пакета определяют из выражения:

ss = 100s_f /(100 – u) + 0,15z                         (8)

где s_f – номинальная толщина фанеры, мм (приведено в задании);

u – упрессовка пакета при изготовлении фанеры, %:

z – число шлифуемых сторон;

0,15 – припуск на шлифование на одну сторону.

При составлении  схемы набора пакета следует соблюдать определенные правила.

Симметрично расположенные  листы шпона в пакете должны быть одинаковой толщины и влажности, из древесины одной породы, иметь одно направление волокон.

Число слоев  шпона в пакете должно быть минимальным  с учетом рекомендуемой толщины шпона.

Пакет шпона  должен иметь толщину, обеспечивающую получение фанеры номинальной толщины с учетом упрессовки и припуска на шлифование для шлифованной фанеры.

Количество толщин шпона  в пакете должно быть минимальным. При  этом разница в толщине листов должна определяться визуально, т.е. составлять не менее 0,2 мм.

Желательно на наружные слой пускать более тонкий шпон, чем  на внутренние для повышения сорта фанеры.

При подборе оптимальных  толщин шпона толщину пакета устанавливают  в соответствии с величиной упрессовки:

от   ss₁ = 100s_f /(100 – u_min) +0.15z                                    (9)

до   ss₂ = 100s_f /(100 – u_max) +0.15z                                  (10)

соответственно  для равнослойной фанеры толщина  шпона устанавливается из выражения:

ss = от ss₁/n  до ss₂/n,                (11)

где n – число листов шпона в пакете.

Формат фанеры и шпона определяется двумя числами, первое из которых – длина, второе – ширина. Продольным называется шпон при длине большей, чем ширина, поперечный – наоборот. Например, 1900х1600 – продольный (фанера), 1600х1900 – поперечный шпон (фанера).

Допустим, пакет  шпона для изготовления продольной фанеры состоит из 5 слоев, имеющих разную толщину. При этом толщина пакета ss равна:

ss = s₁+ s₂+ s₂+ s₂+ s₁                 (12)

где s₁ – толщина наружных продольных листов шпона;

s₂ – толщина внутренних двух поперечных и одного продольного листов шпона.

Процентное содержание продольного и поперечного шпона толщиной s_i в пакете определяется из выражения:

П_i = 100S_ik /ss                                    (13)

где k – число листов данного шпона в пакете.

Объем шпона  соответствующей толщины (м³) рассчитывается по формуле:

Q_4i= Q₄П_i /100                                     (14)

Для фанеры марки  ФК, форматом 1830x1220 мм и толщиной 4 мм:

   - принимаем  слойность пакета равную 3

    при  этом толщина пакета ss равна:

          ss=1,5+1,5+1,5=4,5

   - процентное  содержание и объем продольного шпона:

1) толщиной 1,5:

       П1=100*1,5*2/4,5=66,67 %

      Q41=25354,86*66,67/100=16903,24 куб.м.

   - процентное  содержание и объем поперечного  шпона:

1) толщиной 1,5:

       П1=100*1,5*1/4,5=33,33 %

      Q41=25354,86*33,33/100=8451,62 куб.м.

 Для фанеры  марки ФК, форматом 1830x1220 мм и толщиной 10 мм:

   - принимаем  слойность пакета равную 9

    при  этом толщина пакета ss равна:

          ss=0,75+0,75+0,75+2,25+2,25+2,25+0,75+0,75+0,75=11,25

   - процентное  содержание и объем продольного шпона:

1) толщиной 0,75:

       П1=100*0,75*4/11,25=26,67 %

      Q41=60125,93*26,67/100=16033,58 куб.м.

2) толщиной 2,25:

       П2=100*2,25*1/11,25=20 %

      Q42=60125,93*20/100=12025,19 куб.м.

   - процентное  содержание и объем поперечного шпона:

1) толщиной 0,75:

       П1=100*0,75*2/11,25=13,33 %

      Q41=60125,93*13,33/100=8016,79 куб.м.

2) толщиной 2,25:

       П2=100*2,25*2/11,25=40 %

      Q42=60125,93*40/100=24050,37 куб.м.

 

Для определения  объема сырого шпона следует найти процент потерь на усушку. Вдоль волокон шпон практически не усыхает. Наибольшая усушка по ширине листа (тангенциальная).

Процент суммарных потерь на усушку в тангенциальном и радиальном направлениях a₅ вычисляется для каждой толщины и породы древесины шпона по формуле:

a₅ = (9 – 0,55W_k^0,8)K_sK_tK_п+(6 – 0,4W_k0,8)K                   (15)

где W_k – конечная влажность шпона, %, устанавливается в соответствии с видом клея и породой древесины;

K_s - поправочный коэффициент на толщину шпона:

K_s = 1,21 – 0,14S       (16)

где S – толщина шпона, мм;

K_t – поправочный коэффициент на температуру сушильного агента:

K_t = 1,42 – 0,003t       (17)

где t – средняя температура (100 – 200 С) агента сушки по длине сушилки, С;

K_п – поправочный коэффициент на породу древесины:

K_п = p₀/600        (18)

где p₀ – плотность древесины, кг/м³ (осина 470);

K – поправочный коэффициент на толщину шпона (по толщине листа):

K = 0,81+0,125S       (19)

где S – толщина шпона, мм.

 

Объем сырого шпона Q₅ определяется для каждой толщины формата шпона по формуле:

Q₅ = 100Q₄/(100 – a₅)                         (20)

Объем потерь на усушку определяется из выражения:

P₅ = Q₅ – Q₄                                (21)

Для фанеры марки  ФК, форматом 1830x1220 мм и толщиной 4 мм:

   - для нахождения  суммарных потерь на усушку a5 вычисляем поправочные коэффициенты:

     на температуру  сушильного агена Kt=1,42-0,003*120=1,06

     на породу  древесины Kп=490/600=0,81667

     на толщину шпона:

      - шпон толщиной 1,5 мм:

         Ks=1,21-0,14*1,5=1

         Ks1=0,81+0,125*1,5=0,9975

        a5=(9-0,55*8^0,8)*1*1,06*0,81667+(6-0,4*8^0,8)*0,9975=9,16 %

        Q5=100*16903,24/(100-9,16)=18607,71 куб.м.

        p5=18607,71-16903,24=1704,47 куб.м.

      - шпон толщиной 1,5 мм:

         Ks=1,21-0,14*1,5=1

         Ks1=0,81+0,125*1,5=0,9975

        a5=(9-0,55*8^0,8)*1*1,06*0,81667+(6-0,4*8^0,8)*0,9975=9,16 %

        Q5=100*8451,62/(100-9,16)=9303,85 куб.м.

        p5=9303,85-8451,62=852,23 куб.м.

 Для фанеры марки ФК, форматом 1830x1220 мм и толщиной 10 мм:

   - для  нахождения суммарных потерь на усушку a5 вычисляем поправочные коэффициенты:

     на  температуру сушильного агена  Kt=1,42-0,003*120=1,06

     на  породу древесины Kп=490/600=0,81667

     на  толщину шпона:

      - шпон толщиной 0,75 мм:

         Ks=1,21-0,14*0,75=1,105

         Ks1=0,81+0,125*0,75=0,90375

        a5=(9-0,55*8^0,8)*1,105*1,06*0,81667+(6-0,4*8^0,8)*0,90375=9,35 %

        Q5=100*16033,58/(100-9,35)=17687,35 куб.м.

        p5=17687,35-16033,58=1653,77 куб.м.

      - шпон толщиной 2,25 мм:

         Ks=1,21-0,14*2,25=0,895

         Ks1=0,81+0,125*2,25=1,09125

        a5=(9-0,55*8^0,8)*0,895*1,06*0,81667+(6-0,4*8^0,8)*1,09125=8,97 %

        Q5=100*12025,19/(100-8,97)=13210,14 куб.м.

        p5=13210,14-12025,19=1184,95 куб.м.

      - шпон толщиной 0,75 мм:

         Ks=1,21-0,14*0,75=1,105

         Ks1=0,81+0,125*0,75=0,90375

        a5=(9-0,55*8^0,8)*1,105*1,06*0,81667+(6-0,4*8^0,8)*0,90375=9,35 %

        Q5=100*8016,79/(100-9,35)=8843,67 куб.м.

        p5=8843,67-8016,79=826,88 куб.м.

      - шпон толщиной 2,25 мм:

         Ks=1,21-0,14*2,25=0,895

         Ks1=0,81+0,125*2,25=1,09125

        a5=(9-0,55*8^0,8)*0,895*1,06*0,81667+(6-0,4*8^0,8)*1,09125=8,97 %

        Q5=100*24050,37/(100-8,97)=26420,27 куб.м.

        p5=26420,27-24050,37=2369,9 куб.м.

 

Расход чураков на расчетное количество сырого шпона

Погрешности формы  чурака и ошибки его установки  в лущильном станке не позволяют переработать всю древесину чурака в пригодный для использования шпон, при лущении образуется шпон-рванина, деловые куски, форматный шпон, карандаш. К деловому шпону относится кусковой и форматный шпон.

Расчет начинается с определения среднего диаметра сырья по заданию:

d_c= (d₁m₁+ d₂m₂+...+ d_nm_n )/100,               (22)

где d₁, d₂, ..., d_n – диаметры чураков, см (по заданию на проектирование);

m₁, m₂, ..., m_n – доля сырья в данной группе диаметров, % (по заданию на проектирование).

Выход делового шпона V_s из чурака среднего диаметра и одной длины определяется по формуле:

V_s = 3,14L_n (K_b²d_c² – d_k²)/4,                (23)

где L_n – длина чурака, равная длине листа шпона, м;

d_c – средний диаметр чурака, м;

K_b – коэффициент выхода делового шпона, определяется как средневзвешенная величина по формуле:

K_b= (K₁n₁+K₂n₂+K₃n₃)K_L/100,                  (24)

где K₁, K₂, K₃ – коэффициенты выхода делового шпона для сырья 1, 2 и 3-го сорта соответственно [3, стр. 15, таблица 5];

n₁, n₂, n₃ - доля сырья данного сорта в общем объеме сырья, %;

K_L – поправочный коэффициент на длину чурака:

 

K_L=0.98 при L_ч=1,90 м,

 

d_k – диаметр карандаша, определяется как средневзвешенная величина по формуле:

d_k = (d₁n₁+d₂n₂+d₃n₃)/100 ,                        (25)

где d₁, d₂, d₃ – диаметры карандаша для данного сорта, диаметра сырья и размера малого кулачка шпинделя [3, стр. 16, таблица 6];

Число чураков N определяется отдельно для чураков определенной длинны

N = Q₅/(0,985V_s) ,                     (26)

где Q₅ – объем сырого шпона из чураков одной длины, м³;

0,985 – коэффициент, учитывающий организационные потери при лущении;

Vs – выход делового шпона из чурака одной длины, м³.

Расчетное число  чураков заносится в графу 10 таблицы №4.

Объем чураков  одной длины Q₆ определяется из выражения:

Q₆=NV_c ,                 (27)

где N – число чураков данной длины, шт.;

V_c - объем чурака среднего диаметра определенной длины, м³ [3, стр. 17, таблица 7];

Объем отходов  на карандаши рассчитывается по формуле:

p_k6 = 3,14d_k²L_nN/4 ,                  (28)

и заносится  в графу 8 таблицы №4.

Объем отходов  на шпон-рванину определяется из выражения:

p_p6 = Q₆ – (Q₅+p_k6)                   (29)

Определяем среднии диаметр сырья:

    dc=(18*20+22*50+28*30)/100=23

   Определяем диаметр  карандашей:

    dk=(0,073*40+0,075*40+0,076*20)/100=0,074

Для фанеры марки ФК, форматом 1830x1220 мм и толщиной 4 мм:

  -- Продольный шпон

    - вычисляем коэффициент  выхода делового шпона:

       Kb=(0,9*40+0,894*40+0,884*20)*0,98/100=0,87612

   - вычиляем выход  делового шпона из чурака среднего  диаметра:

       Vs=3,14*1,9(0,87612^2*0,23^2-0,074^2)/4=0,052 куб. м.

   - вычисляем необходимое  число чураков

       N=18607,71/(0,985*0,052)=363290 шт.

   - определяем  объем чураков данной длины

       Q6=363290*0,089=32332,81 куб.м.

   - рассчитываем  объем отходов на карандаши

       pk6=3,14*0,074^2*1,9*363290/4=2968,66 куб.м.

   - определяем  количество отходов на шпон-рванину

       pp6=32332,81-(18607,712968,66)=10756,44 куб.м.

  -- Поперечный  шпон

    - вычисляем  коэффициент выхода делового  шпона: