146010

Министерство науки и высшего образования РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени С. М. Кирова»

Кафедра технологии материалов, конструкций и сооружений из древесины

ТЕХНОЛОГИЯ ДРЕВЕСНЫХ ПЛИТ

Методические указания по самостоятельному изучению дисциплины

и выполнению контрольных работ для студентов бакалавриата, обучающихся по направлению подготовки

35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств»

Санкт-Петербург

2020

1

Рассмотрено и рекомендовано к изданию учебно-методической комиссией Ученого совета Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета имени С. М. Кирова

23 марта 2020 г.

С о с т а в и т е л и :

доктор технических наук, профессор Г. С. Варанкина, кандидат технических наук, доцент Д. С. Русаков, доктор технических наук, профессор А. Н. Чубинский

О т в . р е д а к т о р доктор технических наук, профессор А. Н. Чубинский

Р е ц е н з е н т

кафедра технологии материалов, конструкций и сооружений из древесины СПбГЛТУ

Технология древесных плит: методические указания по самостоятельному изучению дисциплины и выполнению контрольных работ для студентов бакалавриата, обучающихся по направлению подготовки 35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств» / сост.: Г. С. Варанкина, Д. С. Русаков, А. Н. Чубинский. – Санкт-Петербург: СПбГЛТУ, 2020. – 24 с.

В методических указаниях представлены программа дисциплины, методические указания по ее самостоятельному изучению, указания к расчету производства древесностружечных плит плоского и экструзионного прессования, а также контрольные вопросы для самостоятельной проверки знаний и список рекомендуемой литературы.

Темплан 2020 г. Изд. № 167.

2

1. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Дисциплина относится к вариативной части и изучается на третьем курсе. Изучению данной дисциплины предшествуют следующие:

древесиноведение, физика древесины, технология фанеры, тепловая обработка и сушка древесины; физико-химические основы технологических процессов деревообработки; технология и применение полимеров в деревообработке.

Знания и умения, полученные студентами по данной дисциплине, необходимы для выполнения выпускной квалификационной работы.

Учебные занятия включают лекции, а также практические и лабораторные занятия.

Цель и задачи дисциплины

Цель изучения дисциплины – приобрести знания в области производства древесных плит.

Задачи дисциплины:

-изучить основные виды древесных плит и направления их применения;

-изучить основные виды клеев для склеивания древесных плит;

-изучить закономерности процесса склеивания, взаимосвязь факторов, влияющих на качество склеивания;

-изучить технологию основных видов древесных плит и применяемое для этого оборудование.

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать:

-технологию основных видов древесных плит и применяемое при этом оборудование;

-методы контроля процессов и качества продукции;

-направления совершенствования технологий.

Уметь:

-выбрать и обосновать параметры условий и режимов склеивания при изготовлении древесных плит;

-разработать технологический процесс изготовления древесных плит.

Владеть:

-методиками расчета сырья и материалов для изготовления древесных плит;

-методиками расчета производительности основных видов оборудования для склеивания и обработки древесных плит;

-методиками испытания древесных плит;

-методиками разработки технологической документации, регламентирующей процессы склеивания.

4

2.ТЕМАТИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1.Лекционный курс

Те м а 1. Введение.

Предмет дисциплины, ее содержание и связи со смежными дисциплинами. Термины и определения. Значение технологии склеивания в общем комплексе технологии деревообработки с позиции изменения размерных

икачественных характеристик древесины, эффективности ее использования. Цель и задачи изучения дисциплины.

Те м а 2. Виды клееных материалов и их характеристика. Классификация клееных материалов и характеристика каждого вида в пределах классификационных групп в отношении размерных, качественных и физи- ко-механических показателей.

Те м а 3. Пиломатериалы. Лущеные, колотые и строганые материалы. Столярный щит. Физические свойства древесины и их влияние на качество готовой продукции

Те м а 4. Клееные материалы. Лущеный шпон, строганый шпон, классификация фанеры. Древесная дранка.

Те м а 5. Принципы процесса склеивания. Технология древесных плит (ДСтП, ДВП, МДФ, ЦСП, ДСтП, ДВП, ОСП, ЦСП, фибролит, ксилолит). Условия образования клеевого соединения. Требования к древесным

иклеевым материалам. Способы склеивания. Способы нагрева пакетов при склеивании. Параметры условий склеивания: нанесение клея, его расход, подготовка клеевого слоя к склеиванию. Параметры режимов склеивания: температура, давление, время склеивания. Прочность, водостойкость и долговечность клеевых соединений. Подпрессовывание пакетов. Назначение и режимы выполнения операций, оборудование. Прессование древесных плит. Оборудование и его особенности. Особенности параметров режима. Диаграмма изменения давления и влияние характера изменения давления на пакет и качество древесных плит. Гидрофобизация древесных плит. Снижение токсичности ДСтП, ДВП, ОСП, оборудование, режимы обработки. Контроль качества древесных плит.

Те м а 6. Измельченная древесина. Характеристика сырья и связующего для производства плит, степень пригодности сырья и связующих с точ-

5

ки зрения качества плит, производительности процесса. Применяемые породы древесины, их виды. Влияние формы и размеров частиц на качество плит. Анализ схем технологического процесса изготовления древесных частиц, применяемое оборудование, режимы, обеспечивающие формирование частиц требуемого размера.

Сортирование древесных частиц. Анализ технологических схем. параметры древесных частиц для изготовления древесных плит различных конструкций и их влияние на качество плит.

2.2. Практические занятия

ПР-1. Изучение видов клееных материалов из древесины. ПР-2. Расчет сырья и материалов для производства ДСтП. ПР-3. Баланс сырья.

ПР-4. Расчет сырья и материалов для производства экструзионных ДСтП. ПР-5. Расчет расхода сырья и связующего на производство ЦСП.

ПР-6. Расчет оборудования главного конвейера цеха ДСтП. ПР-7. Расчет оборудования главного конвейера цеха ЦСП.

ПР-8. Расчет расхода сырья и связующего на производство фибролита. ПР-9. Расчет оборудования главного конвейера цеха фибролита.

2.3. Лабораторные занятия

ЛР-1. Определение точности изготовления древесных плит.

ЛР-2. Определение физических свойств (плотность, водопоглощение и водоразбухание) древесных плит.

ЛР-3. Определение механических свойств (прочность на статический изгиб, растяжение перпендикулярно пласти) древесных плит.

ЛР-4. Изучение процесса склеивания пакетов при изготовлении ДСтП, ДВП. ЛР-5. Изучение методов испытания древесных плит древесины.

ЛР-6. Оценка качества технологической щепы.

3. ЗАДАНИЯ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ № 1 И № 2

При выполнении контрольных работ необходимо рассчитать производительность гидравлического пресса и определить грузопоток в цехе древесностружечных плит, расход сырья и связующих.

6

Исходные данные для выполнения контрольной работы № 1 приведены в табл. 1.

При выполнении контрольной работы № 2 по экструзионным плитам необходимо определить потребность в древесине в м3 и кг (при W =12 %) и в карбамидоформальдегидной смоле с концентрацией Ккс = 68 % при изготовлении экструзионных плит за смену. Исходные данные для выполнения контрольной работы № 2 приведены в табл. 2.

Т а б л и ц а 1

Исходные данные для изготовления плит плоского прессования

Примечания. Размеры готовой древесностружечной плиты после обрезки следует принять: 3500×1750 (мм).

Концентрацию товарной смолы марки КФ-МТ принять Ктс= 66 % [1] Плотность древесины в кг/м3: [3] Сосна: 500

Ель: 380–440

Осина: 380

7

Т а б л и ц а 2

Исходные данные для производства плит экструзионного прессования

Примечание. Длина экструзионных плит принята равной 2500 мм.

4. УКАЗАНИЯ К РАСЧЕТУ ПРОИЗВОДСТВА ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ ПЛОСКОГО И ЭКСТРУЗИОННОГО ПРЕССОВАНИЯ

4.1. Расчет производства древесностружечных плит плоского прессования

Расчет грузопотоков в производстве древесностружечных плит выполняется с целью определения расхода сырья и материалов, которые необходимо переработать на каждой операции, чтобы обеспечить заданный выпуск готовой продукции, а также рассчитать потребность в оборудовании и транспортных средствах.

Расчет грузопотока выполняется в следующем порядке:

1. Производительность пресса в не шлифованных плитах определяется по формуле

где Kuc – коэффициент использования рабочего времени; n – число рабочих промежутков пресса (принимается из технической характеристики пресса); l,b – длина и ширина плиты после обрезки, м; Snл – толщина плиты до шлифования, мм; (припуск принят по толщине на шлифовку 1 мм); tnp – время прессования в минутах на 1 мм толщины плиты, мин / мм; tвс – вспомогательное время за полный цикл работы пресса (загрузка и выгрузка пресса, смыкание и размыкание плит пресса) принимается 1,0–1,5 мин.

8

В производстве древесностружечных плит плоского прессования применяются гидравлические прессы с обогреваемыми плитами марок

«Raute», «Kitagawa», «Siempelkamp», Д-4743А и Д-24743Б, техническая характеристика которых приведена в табл. 1.

Производительность пресса в шлифованных плитах:

Ашл = пр шл м3/ч, пл

где Sшл – толщина шлифованной плиты, мм.

2. Расчет грузопотока ведется в кг/ч, поэтому следует определять часовой выпуск нешлифованных плит в кг:

gнш = Апр ρср, кг/ч

где ρср – средняя плотность плит, кг/м3.

3. Расчет грузопотока ведется отдельно для лицевых и среднего слоев. Учитывая, что при формировании плит масса каждого лицевого слоя составит 1/6 массы всей плиты (масса двух лицевых слоев 1/3 массы плиты), а масса среднего слоя – 2/3 ее массы, получим: масса двух лицевых слоев:

gлс = gнш/3, кг/ч; масса среднего слоя: gсс = 2gнш/3, кг/ч.

4. Количество пыли при шлифовании плит при средней их плотности определяется:

gп1 gнш , кг/ч,

g лс

где 1 мм – припуск по толщине на шлифование; gлс – масса двух лицевых слоев, кг/ч.

Плотность лицевых слоев в 3-слойных плитах выше средней на 15–20 %, следовательно плотность лицевых слоев будет:

gлс = ρср 100 15 , кг/м3. 100

5. Количество отходов при обрезке плит составит:

gот = gнш Kоб, кг/ч

Коб – коэффициент на обрезку плит, Коб = 5 – 6 %.

6.Масса необрезанной плиты: лицевых слоев: gнлс = нш3 , кг/ч,

7. В состав массы плиты входит абсолютно сухая древесина, вода (гигроскопическая влага) и синтетическая смола. Принимая среднюю влажность товарных плит, равную 8 %, а количество смолы в лицевом слов

9

13 % и в среднем слое – 9 % к массе абсолютно сухой стружки, определяем количество абсолютно сухой стружки, заключенной в необрезных плитах: в лицевых слоях:

8. Принимая, что влажность стружки после сушки равна Wст = 5 %, определяем количество стружки, которое должно поступить в смесители:

для лицевых слоев: gc1 gабслб 100 5 , кг/ч,

100

для среднего слоя: gc2 gабссс 100 5 , кг/ч.

100

9. Определяем количество сухой смолы для смоления стружки:

для лицевых слоев: gcc1 gабслс 13 кг/ч

100

для среднего слоя: gcc2 gабссс 9 кг/ч

100

Всего: gсс (кг/ч)

10. Количество рабочего клеевого раствора с учетом потерь при распылении, учитывая, что концентрация клеевого раствора Ккл.р.= 60 %, составит (при коэффициенте потерь 5 %) [4]

Всего: gpкp кг/ч

11.Количество товарной смолы:

где Ктс – концентрация товарной смолы, %.

12. Масса пресс-массы, которая должна быть приготовлена в смесителях и направлена в формирующие машины, слагается из массы стружки с влажностью 5 % и количества рабочего клеевого раствора без потерь на распыление:

10