книги из ГПНТБ / Демидов Ю.М. Измельчение древесины для производства древесностружечных плит

ГЛАВА II,

СПОСОБЫ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ

КЛАССИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ В СТРУЖКИ

ИПРИМЕНЯЕМОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Впроизводстве древесностружечных плит существуют следую­ щие способы получения измельченных древесных частиц: дробле­ ние, резание и размол. Измельчение древесных частиц дроблением называют также ударным способом измельчения.

Измельчение древесины ударным способом осуществляется в молотковых дробилках (дезинтеграторах) при помощи шарнирно подвешенных или жестко закрепленных молот­ ков (бил).

Ударным способом измельчаются небольшие по размеру куски древесины (дробленка или щепа). В случае измельчения больших кусков древесины последние предварительно измельчаются в но­ жевых дробилках или рубильных машинах. Поэтому измельчение древесины указанным способом осуществляется в два приема по схеме: первичное измельчение — рубка и вторичное измельчениё— дробление. При таком способе измельчения древесины получаются неоднородные по размеру грубые частицы, имеющие вид мелкой дробленки, размеры которых не поддаются регулированию в нуж­ ных пределах.

С развитием и совершенствованием производства древесностру­ жечных плит вместо ударного способа измельчения получил при­ менение более эффективный способ измельчения древесины'—ре­ занием. В современном производстве древесностружечных плит дробилки и мельницы применяют только для дополнительного из­ мельчения получаемых на стружечных станках стружек по ширине до требуемых размеров.

Способ измельчения древесины резанием, в от­ личие от ударного способа измельчения, обеспечивает получение стружек заданного размера по толщине и длине. В качестве обо­ рудования для измельчения древесины резанием применяют спе­ циальные стружечные станки, которые отличаются по конструкции режущего механизма, питателя, назначению и виду перерабаты­ ваемого сырья.

По конструкции механизма резания, состоящего из режущего инструмента и ножедержателя, стружечные станки разделяются на дисковые, с ножевым валом (барабанные), фрезерные,.чашеоб­ разные и роторные (центробежные).

По виду перерабатываемого сырья различают стружечные стан­ ки, предназначенные для переработки мерных чураков (заготовок),

11

длинномерного сырья (без предварительной разделки по размеру)

имелких кусков в виде щепы или дроблении.

Вдисковых стружечных станках срезание стружек по толщине

производится при помощи плоских ножей, расположенных радиаль­ но на торцовой поверхности диска, вращающегося на горизонталь­ ном или вертикальном валу. Стружечные ножи имеют прямую режущую кромку. Срезанные стружки проходят через подножевую щель на противоположную сторону диска.

В стружечных станках с ножевым валом стружки по толщине срезаются ножами, установленными в продольных пазах цилиндра параллельно или под углом к оси цилиндра, вращающегося на го­ ризонтальном валу. Режущие кромки ножей, как правило, выпол­ няются в виде гребенки. После срезания стружки помещаются в подножевом пазу и отбрасываются инерционной силой по выхо­ ду из зоны резания.

На фрезерных стружечных станках стружечные ножи располо­ жены на периферийной поверхности ножевой головки (фрезы) па­ раллельно ее оси, вращающейся на горизонтальном валу. Срезан­ ные стружки, помещаются в подножевых пазах и удаляются из них после прохождения толщины измельчаемого пакета дре­ весины.

В стружечных станках чашеобразного типа стружки среза­ ются ножами, расположенными во внутренней поверхности ноже­ вой головки чашеобразной формы под некоторым углом к оси вращения. Срезанные стружки проходят через подножевую щель

вчаше ножевой головки.

Вроторных стружечных станках стружечные ножи расположе­ ны внутри чаши ножевого ротора, вращающегося на горизонталь­

ном валу параллельно его оси. Стружки после срезания проходят через подножевую щель чаши ротора.

Подача измельчаемой древесины на режущие ножи обеспечива­ ется специальным питающим устройством. Питатели стружечных станков представляют собой механизм для принудительной пода­ чи непрерывного или периодического действия. Подающий меха­ низм стружечных станков должен обеспечить равномерную подачу древесины на нож на заданную величину и удержание ее в процес­ се резания в определенном положении. Для получения качествен­ ных стружек с заданными размерами измельчаемая древесина по отношению к режущим ножам должна быть ориентирована так, чтобы резание происходило поперек волокон. Для этого древесину питатель должен подавать волокнами параллельно плоскости ре­ зания.

Выбор конструкции питателей определяется в основном видом перерабатываемого сырья. Питатель стружечных станков, пред­ назначенных для переработки мерных чураков, выполняется в виде вертикально, горизонтально или наклонно установленной шахты, состоящей из нескольких рядов цепей или гусеничных транспорте­ ров, расположенных в двух противоположных стенках шахты, меж­ ду' которыми зажимаются подаваемые на измельчение чураки.

12

Сырье питателем подается непрерывно или периодически при при­ менении толкающего устройства.

Питатель стружечных станков, предназначенных для перера­ ботки длинномерного сырья, представляет собой горизонтальный желоб (лоток), боковыми стенками и дном которого служат колос­ ники или роликовые транспортеры. Подача сырья в таких питате­ лях осуществляется периодически, а удержание сырья в процессе резания обеспечивается пневмоили гидроцилиндрами, располо­ женными в непосредственной близости к ножевой головке.

В стружечных станках, пред­

с определенной скоростью подается измельчаемая древесина (за­ готовки), а ножевая головка имеет только вращательное движение вокруг своей оси (рис. 1 в, г).

На центробежном стружечном станке роторного типа перераба­ тываемая древесина (щепа) подается на нож при помощи лопастей крыльчатки, вращающейся в направлении, противоположном вра­ щению ножевой головки (рис. 1, <?).

Необходимая толщина стружек на стружечных станках дости­ гается регулированием одновременно величины выпуска ножей над

13

поверхностью режущей головки и скорости подачи древесины, за исключением стружечного станка роторного типа, на котором тре­ буемая толщина стружек обеспечивается только регулированием

величины выпуска ножей.

Изготовление стружек заданной длины обеспечивается приме­ нением подрезных ножей, устанавливаемых перед стружечными ножами на поверхности ножевого диска чашечной головки одно­ именных станков, или применением стружечных ножей с гребенча­ той или зубчатой режущей кромкой на стружечных станках фре­ зерных и с ножевым валом. В первом случае необходимая длина стружек определяется расстоянием между подрезными ножами,

ав последнем — длиной гребенки стружечных ножей.

Взависимости от вида перерабатываемого сырья и конструк­ ции применяемого при этом стружечного станка следует различать следующие схемы измельчения древесины в стружки для производ­ ства древесностружечных плит (рис. 2).

Первый способ — первичное измельчение древесины, преиму­ щественно кусковых отходов, в ножевых дробилках и вторичное из­ мельчение получаемой при этом дробленки в молотковых дробил­ ках или в зубчатотарельчатых мельницах.

Второй способ — предварительная разделка сырья на заготовки (мерные чураки) и последующее измельчение заготовки на стру­ жечных станках дисковых или с ножевым валом и дополнительное измельчение получаемых при этом стружек по ширине в дробилках молоткового или крестовинного типа (применяется в основном при измельчении круглого колотого сырья).

Третий способ — первичное измельчение длинномерного сырья на стружечных станках фрезерного или чашеобразного типа с пос­ ледующим измельчением получаемых стружек по ширине в дро­ билках молоткового или крестовинного типа (применяется при измельчении круглого сырья и крупномерных кусковых отходов).

Четвертый способ — предварительное измельчение древесины в ножевых дробилках или рубильных машинах с последующим из­ мельчением получаемой при этом щепы (дробленки) на центробеж­ ном стружечном станке роторного типа. Этот способ применяется преимущественно для переработки различных видов кусковых отходов, а также и круглого сырья путем превращения его в техно­ логическую щепу. Получаемые этим способом стружки имеют игольчатую форму и дополнительного измельчения по ширине не требуют.

Наряду с обычными стружками находят применение мелкие и волокнистые частицы, предназначенные для формирования обли­ цовочных слоев плит с целью улучшения структуры их поверхно­ сти. Получаемые на стружечных станках стружки подвергаются дополнительному измельчению — размолу в зубчато-дисковых или зубчатоситовых мельницах. При этом, в отличие от измельчения в дробилках молоткового и крестовинного типов, стружки измель­ чаются не только по ширине, но и по толщине и длине, расщеп­ ляясь на отдельные волокна.

14

Выбор способа измельчения древесины в стружки и применяе­ мого при этом типа оборудования производится исходя из требова­ ний производства древесностружечных плит и вида перерабаты­

ваемого сырья.

Оборудование, применяемое в производстве древесностружеч­ ных плит для измельчения древесины в стружки, по технологиче­ ским признакам можно разделить на следующие группы:

стружечные станки, предназначенные для переработки кругло­ го и дровяного сырья в виде мерных чураков;

стружечные станки, предназначенные для переработки длинно­ мерного круглого и дровяного сырья и кусковых отходов;

стружечные станки, предназначенные для переработки техноло­ гической щепы;

дробилки и мельницы, предназначенные для дополнительного измельчения стружки по ширине;

' размольные устройства, предназначенные для переработки ще­ пы или стружек на мелкие частицы в виде волокон.

ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ И РАЗМЕРА СТРУЖЕК НА КАЧЕСТВО ПЛИТ

На физико-механические свойства древесностружечных плит и их структуру значительное влияние оказывает вид применяемых древесных частиц (стружек). Исследованиями установлено [3, 4, 13, 17], что наибольшее влияние на прочностные показатели плит оказывает размер стружек по толщине. Так, с увеличением толщи­ ны стружек от 0,1 до 1 мм предел прочности плит при статиче­

няется тем, что с увеличением толщины стружек увеличивается их жесткость и условия контактирования при склеивании ухудша­ ются. При этом наиболее резкое уменьшение прочности плит (в 1,7 раза) наблюдается при увеличении толщины стружек до 0,5 мм. Однако уменьшение толщины стружек приводит к увеличению их

16

удельной поверхности, следовательно, при этом потребуется боль­ шой расход связующего для их склеивания. Кроме того, при изго­ товлении тонких стружек и дальнейшей их переработке повыша­ ется содержание мелочи и пыли, которое приводит к технологиче­ ским потерям древесины, а использование повышенного количе­ ства мелочи и пыли требует увеличения расхода связующего. Поэтому оптимальная толщина стружек должна быть выбрана с учетом экономики производства.

Прочностные показатели плит возрастают с увеличением дли­ ны и уменьшением ширины стружек. Однако прочность плит рас­ тет с увеличением длины стружек до определенного предела (50—60 мм), после чего этот рост резко замедляется.

Рост прочности плит с увеличением длины стружек следует объяснить тем, что длинные стружки, расположенные на растяну­ той зоне плиты при изгибе, влияют на растяжение и на прочность плит, и наряду с прочностью клеевого соединения оказывает влия­ ние прочность самих волокон древесины. Однако применение длин­ ных стружек вызывает затруднения при смешивании их со связую­ щим, дозировании и формировании стружечного ковра. Поэтому длину стружек принимают не более 40 мм.

Увеличение прочности плит с уменьшением ширины стружек можно объяснить более равномерным распределением и плотным укладыванием их в стружечном пакете, так как при применении широких стружек возможно образование пустот (мостиков) между отдельными частицами, что приводит к ухудшению склеивания между собой. Кроме того, прочность древесины при разрыве попе­ рек волокон очень мала. Поэтому широкие стружки и после склеи­ вания оказывают сравнительно меньшее сопротивлние, чем скле­ енные узкие частицы.

Установлено-, что прочность плит увеличивается с ростом отно­ шения длины стружек к их толщине и ширине. Так, ширина стру­ жек не должна превышать '/б их длины [13]. Отношение длины стружек к их толщине (коэффициент формы стружек) составляет: для наружных слоев 120, а для внутренних слоев 60.

Большое влияние на прочность плит оказывает отношение ши­ рины к толщине стружек. Оптимальным является отношение этих размеров стружек для внутреннего слоя — не более 5, а для на­ ружных— не более 10. При этом эти отношения должны изменять­ ся в основном за счет уменьшения толщины стружек.

Для изготовления высококачественных древесностружечных плит плоского прессования рекомендуется применять стружки со­ отношением толщины, ширины и длины, равным 1:10:100.

Из приведенных данных следует, что для получения высоко­ прочных плит необходимо иметь древесные частицы (стружки) с меньшими размерами по толщине и ширине и большим размером по длине.

Вместе с тем приведенные отношения размеров стружек не мо­ гут служить исчерпывающей характеристикой качества древесно­ стружечных плит. Физико-механические свойства .................. ..

2 5643

ной степени зависят от количественных соотношений крупных и мелких фракций стружек, т. е. от фракционного состава стружек.

Содержание в стружках определенного количества мелкой фракции повышает прочностные показатели плит и улучшает по­

экструзионного прессования увеличивается с уменьшением длины и ширины стружек и меньше зависит от их толщины [41. Проч­ ность экструзионных плит зависит от текучести древесных частиц, которая находится в прямой зависимости от отношения длины

стружек к их толщине. Для экструзионных плит коэффициент фор­ мы стружек должен быть не более 30. .4' н

13

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ДРЕВЕСНЫМ ЧАСТИЦАМ И СПОСОБАМ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ

В зависимости от места расположения стружек по толщине плит, предъявляемые к древесным частицам требования различ­ ны. Так, древесные частицы, предназначенные для формирования наружных слоев плит, должны обеспечить высокие показатели прочности плит на изгиб, а для внутренних слоев плит — высокие показатели прочности на растяжение перпендикулярно пласти пли­ ты. Применение стружек игольчатой формы способствует улучше­ нию показателя прочности перпендикулярно пласти плиты. Поэто­ му для формирования внутренних слоев плит целесообразно при­ менять стружки игольчатой формы. К древесностружечным плитам предъявляются определенные требования к качеству поверх­ ности по показателю шероховатости. Для обеспечения высокого класса чистоты поверхности по верху наружного слоя плит созда­ ется облицовочный слой, который формируется из тонких и мелких (волокнистых) частиц. Так, использование в наружных слоях плит мелочи и пыли (фракции Ѵо) позволяет довести шероховатость поверхности до 7—8 классов, против 4—5 классов при применении обычных стружек толщиной (0,15—0,25 лг.и), отвечающих требова­ ниям технологической инструкции. Такие плиты имеют повышен­ ную на 15—20% твердость поверхности, что объясняется более плотной структурой поверхностных слоев из мелких частиц.

Исходя из закономерностей влияния размеров и формы стру­ жек на качественные показатели изготовляемых плит и учитывая

19