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

Стружки скрученной (изогнутой) формы получаются при реза­ нии древесины вдоль волокон. К таким стружкам относятся так называемые стружки-отходы, получаемые при обработке деталей строганием или фрезерованием. Такие стружки имеют непостоян­ ную величину, и волокна в них перерезаны. Для доведения до нужной кондиции такие частицы требуют дополнительной перера­ ботки и могут быть использованы для внутренних слоев плит в ка­ честве добавки к спецстружкам.

К кубикообразным частицам, имеющим примерно одинаковые размеры по ширине, длине и толщине, относятся опилки, получае­ мые при поперечном и продольном пилении (круглыми и рамными пилами). Опилки имеют большую текучесть и укладываемость, по­ этому применяются преимущественно для изготовления экструзи­ онных плит и могут быть использованы для внутренних слоев плит плоского прессования в качестве добавки.

При дополнительной переработке в зубчатых мельницах полу­ чаемые из опилок мелкие (волокнистые) частицы могут быть использованы для формирования наружных (облицовочных) слоев плит.

Мелкие и пылевидные частицы представляют собой отсев при се­ парации (механическим или пневматическим способом) стружек в технологическом потоке. В практике производства древесностру­ жечных плит мелочью и пылью принято считать частицы фракции ’/о, т. е. прошедшие через сито с размером отверстий 1 мм.

К пыли относятся также частицы, получаемые при калиброва­ нии и шлифовании древесностружечных плит абразивными лен­ тами.

Волокнистые частицы получаются при расщеплении древесины в виде щепы путем размола на дисковых мельницах (рафинерах). Они применяются для формирования облицовочных слоев древес­ ностружечных плит с улучшенной структурой поверхности, пред­ назначенных для отделки бумагой и печатания текстуры.

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА СТРУЖЕК

Правильный процесс производства древесностружечных плит и его эффективность могут быть обеспечены при контроле за ка­ чеством изготовляемых стружек на соответствие предъявляемым

кним требованиям.

Внастоящее время отсутствует регламентированная стан­

ных плит.

Анализ результатов многочисленных исследований и практика производства древесностружечных плит показывают, что критерия­ ми оценки качества стружек являются: форма и размеры стружек; фракционный размер и состав стружек; качество обработки стру­ жек; качество изготовляемых древесностружечных плит.

21

Оценку качества стружек по геометрическим размерам следует производить по следующим показателям: средние размеры стру­ жек по толщине, ширине и толщине; пределы изменения размеров отдельных стружек (максимум и минимум) ; коэффициент измен­ чивости; кривая распределения размеров стружек по частоте встречаемости.

Показателями формы стружек являются: кривизна (скручен­ ность) ; отношение длины, толщины и ширины стружек.

Качество стружек по фракционному анализу определяется по следующим показателям: распределение стружек по размерам отдельных фракций с выделением крупного, нормального и мелкого (пыли) состава: средний фракционный размер стружек; графи­ ческое выражение распределения стружек по фракционному

размеру.

Качество обработки стружек характеризуется по показателям шероховатости поверхности, глубиной трещин и расстоянием меж­ ду трещинами.

Геометрические размеры стружек определяются путем замера отдельных их частиц по толщине, ширине и длине относительно направления волокон древесины. По данным замеров определен­ ного количества частиц устанавливается средняя величина размера стружек М.

Наряду с вычислением среднего значения размера стружек не­ обходимо определить также пределы изменения размеров от ми­ нимума до максимума. При проведении специальных исследова­ ний, для более глубокого анализа сущности изучаемых явлений, данные замеров геометрических размеров стружек обрабатывают методом вариационной статистики [9].

Колебания размеров стружек от среднего значения устанавли­ ваются по величине среднего квадратического отклонения о.

При сравнении изменений двух или более изучаемых факторов, например толщины, ширины и длины стружек, абсолютное значе­ ние о не позволяет судить, какой из этих показателей более или ме­ нее изменчив. Для определения этого показателя находят вариа­ ционный коэффициент, т. е. коэффициент изменчивости V.

Изменение размеров стружек при различных вариантах их об­ разования наглядно может быть выражено графически в виде кри­ вой распределения. Для этого на оси абсцисс откладываются вели­ чины размеров стружек в миллиметрах, а по оси ординат — количе­ ство частот, т. е. частота встреч-аемости размеров одной величины в процентах.

По характеру кривой распределения можно судить об однород­ ности стружек, т. е. равномерности размеров. Симметричные кри­

вые распределения с подъемом кривой распределения в центре свидетельствуют об однородности стружек.

Кривые распределения с резко выраженной асимметрией и от­ рицательным эксцессом указывают на неоднородность изучаемого материала. Если по обе стороны среднего арифметического значе­ ния будут находиться по одинаковому числу' симметрично располо-

22

женных значений, то будем иметь кривую нормального распреде­ ления.

Согласно теории вероятностей при нормальном распределении около 2/з всех случаев (68,3% ) отклоняется в обе стороны от свое­ го среднего значения М не более чем на величину среднего квад­ ратического отклонения о, т. е. в пределах Л1±о.

Для обеспечения надежных результатов исследований необхо­ димо получить показатель средней величины с заданной точностью. Показатель точности Р находится в прямой зависимости от числа измерений: с увеличением последнего точность результатов иссле­ дований увеличивается, и наоборот. При определении геометриче­ ских размеров стружек показатель точности Р принимают не бо­ лее 5%.

Количество измерений можно определить по формуле

Вариационный коэффициент ѵ при этом устанавливается опыт­ ным путем из большого числа наблюдений. Опыт замеров показы­ вает, что коэффициент V при определении геометрических размеров стружек, получаемых на различных типах стружечных станков, из­ меняется в пределах 35н-50%• Поэтому количество измерений при определении геометрических размеров стружек по толщине, шири­ не и длине должно быть в пределах 50-=-100.

При проведении специальных исследований количество измере­ нии следует принять не менее 100, а в процессе контроля техноло­ гического процесса достаточно 50 измерений. Влажность стружек при измерении геометрических размеров может быть исходная, но одинаковая во всех вариантах опытов.

Для измерения размеров стружек применяются следующие при­ боры: при определении толщины стружек — индикаторный толщи­ номер или микрометр, точность измерения 0,01 мм; при определе­ нии ширины стружек — метрическая шкала с увеличительной лин­ зой, точность измерения 0,1 мм; при определении длины стружек— метрическая линейка, точность измерения 1,0 мм.

Если замеры геометрических размеров показывают качество от­ дельных частиц стружек, то фракционный анализ позволяет опре­ делить количество содержащихся в составе стружек крупной, нор­ мальной и мелкой фракций.

В практике производства древесностружечных плит для фрак­ ционного анализа стружек применяют набор из 8 круглых сит диа­ метром 200 мм, из которых пять сит с круглыми отверстиями диа­ метром 10, 7, 5, 3 и 2 мм, три сита с плетеными сетками размером ячеек IXE 0,5X5 и 0,25X0,25 мм, а на дно ставится чаша для

сбора пыли.

Рассев навески стружек производят при помощи ситоанализатора марки 021-М или 71-ГР. Вес навески стружки для одного ана­

23

ется нормальный рассев. Оптимальная продолжительность рассева каждого анализа равна 5 мин. При применении более продолжи­ тельного времени рассева, как показывают опыты, наблюдается истирание и дополнительное измельчение стружек, что приводит к искусственному завышению количества мелких частиц и пыли.

Для лучшего отделения мелочи и пыли, фракционный анализ стружек производят при влажности не более 5—6%.

Размер фракции стружек выражается дробью: в числителе ука­ зывается размер отверстия сита, через которое прошли частицы, а в знаменателе—размер отверстия сита, на котором задержива­ ются частицы. Таким образом, размеры отдельных фракций стру­ жек обозначаются цифрами: — /10; 10/7; 7/5; 5/3; 3/2; 2/1; 1/0,5; 0,5/0,25 и 0,25/0 (дно).

Размер кондиционной (нормальной) и некондиционной (круп­ ной и мелкой) фракций устанавливается требованиями действую­ щих технологических инструкций по производству древесностру­ жечных плит.

В процессе фракционного анализа вес каждой фракции стружек определяется на аналитических весах с точностью до 0,01 г. Коли­ чество каждой фракции стружек выражается в процентах к обще­ му весу навески.

Количество стружек для фракционного анализа следует брать с таким расчетом, чтобы при анализе использовать отобранные стружки без остатка. При отборе пробы стружек из большого ко­ личества следует применять метод четвертования, так как в массе стружек более мелкая фракция просыпается вниз. Количество ана­ лизов в каждом варианте должно быть не менее трех.

Наряду с распределением по фракциям состав стружек может быть выражен показателем среднего фракционного размера. Если распределение состава стружек по фракциям показывает количе­ ственный выход отдельных фракций (кондиционных и некондици­ онных), то показатель среднего фракционного размера характери­ зует среднюю величину фракционного размера состава стружек в целом.

зываются.

24

В случае определения среднего фракционного размера стружек определенных фракций, например кондиционных, в приведенной формуле учитываются только фракции, которые входят в опреде­ ляемый состав.

Фракционный состав в основном определяется шириной просеи­ ваемых стружек и в меньшей мере зависит от их длины. Поэтому средний фракционный размер с некоторым приближением может рассматриваться как средний размер состава стружек по ширине. Размер стружек по толщине не оказывает существенного влияния на фракционный состав, так как толщина стружек по отношению к ширине и длине сравнительно мала.

Качество поверхности стружек по шероховатости и наличию трещин определяется методом теневого сечения при помощи микро­ скопа ТСП-2 или ТСП-4. Класс шероховатости поверхности клас­ сифицируется по ГОСТ 7016—68 «Чистота поверхности древе­ сины».

Качество изготовляемых плит при оценке качества стружек ха­ рактеризуется физико-механическими свойствами и чистотой по­ верхности (шероховатости) плит.

Методика определения качества древесностружечных плит и требования, предъявляемые к ним, регламентируются действую­ щими стандартами ГОСТ 10633—63, ГОСТ 1637—63 и ГОСТ 10632—70 «Плиты древесностружечные». Шероховатость поверх­ ности плит определяется по ГОСТ 15612—70 при помощи микро­ скопа ТСП-4.

Для контроля за технологическим процессом производства дре­ весностружечных плит определяют показатели, которые регламен­ тированы требованиями действующих технологических инст­ рукций.

ГЛАВА III

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС И СХЕМЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРУЖЕК В ПРОИЗВОДСТВЕ ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ

Технологический процесс изготовления стружек в производстве древесностружечных плит предусматривает выполнение следую­ щих основных операций:

1) подготовка древесного сырья к измельчению (увлажнение и оттаивание, окорка, разделка по длине и толщине, выколка гни­ ли, промывка от грязи, удаление металлических включений, сорти­ ровка по качеству и породам) ;

2)измельчение древесины (изготовление щепы, первичное измельчение в стружки, вторичное измельчение стружек по шири­ не);

3)сушка стружек;

25

4) сепарация стружек (разделение на крупную, нормальную

имелкую фракции) ;

5)складирование и хранение стружек (создание межопераци­

онного запаса и дозированная выдача на дальнейшую перера­

ботку) .

При этом непрерывность технологического процесса и связь между отдельными операциями обеспечиваются транспортными

операциями.

Технологический процесс изготовления стружек и схема его определяются следующими факторами:

видом перерабатываемого сырья (круглая древесина, кусковые отходы, технологическая щепа) ;

способом измельчения древесины и типом применяемого при этом оборудования (разделка сырья на заготовки, первичное из­ мельчение на стружечных станках и вторичное измельчение по ши­ рине в дробилках, предварительное измельчение в технологиче­ скую щепу на рубильных машинах с последующим измельчением в стружки на центробежных стружечных станках) ;

способом производства древесностружечных плит (плоского или экструзионного прессования) ;

конструкциями древесностружечных плит (однослойные, трех- и пятислойные, многослойные) ;

назначением древесностружечных плит (обычные плиты, и пли­ ты с улучшенной структурой поверхности).

Выбор схемы технологического процесса изготовления стружек осуществляется с учетом и в сочетании указанных выше факторов.

В современном производстве древесностружечных плит в зави­ симости от способа их изготовления, конструкции и назначения применяются следующие схемы изготовления стружек:

а) одним потоком при производстве однослойных плит экстру­ зионного и плоского способов прессования;

б) двумя потоками отдельно для наружных и внутренних сло­ ев при производстве трех-и пятислойных плит;

в) одним потоком при производстве многослойных плит с раз­ делением стружек по фракциям перед их смешиванием со свя­ зующим.

По виду используемого сырья и применяемого для их перера­ ботки способа следует различать схемы подготовки стружек для производства древесностружечных плит при переработке' круглого и дровяного сырья, при переработке различных видов кусковых от­ ходов, при использовании стружек — отходов и опилок.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРИГОТОВЛЕНИЯ СТРУЖЕК ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ КРУГЛОГО ДРОВЯНОГО СЫРЬЯ

Для изготовления стружек из круглого и дровяного сырья при­ меняются стружечные станки дисковые, фрезерные, чащеобразные и с ножевым валом. Т.ак как размер перерабатываемого на этих

26

станках сырья ограничен (за исключением отдельных моделей станков фрезерного типа), то длинномерное сырье предварительно должно разделываться на чураки заданной длины. При этом тол­ стые чураки, превышающие допускаемый стружечным станком размер, подлежат расколке на две или четыре части. При примене­ нии фрезерных стружечных станков, позволяющих перерабатывать длинномерное сырье, операция по разделке сырья по длине из тех­ нологического процесса исключается. Отсюда технологический процесс изготовления стружек из круглого и дровяного сырья с при­ менением стружечных станков дисковых, чашеобразных и с ноже­ вым валом предусматривает выполнение следующих операций (рис. 4):

Рис. 4. Схема технологического процесса переработки круглой дровяной древе­

сины в стружки для производства древесностружечных плит:

тиляторы; 11 — циклоны; 12— бункерные емкости; 13 — дробилки

а) разделку длинномерного сырья по длине на мерные чураки (заготовки);

б) расколку толстых чураков и выколку гнили; в) первичное измельчение древесины в стружки;

г) складирование сырых стружек в бункере и дозирование их выдачи на дальнейшую переработку;

д) вторичное измельчение стружек по ширине; е) сепарацию стружек (после сушки) ; ж) складирование сухих стружек в бункере.

27

При переработке короткомерного дровяного сырья (длиной 1 м) на стружечных станках чашеобразных, фрезерных и с ноже­ вым валом по длине его не разделывают.

Операции по подготовке сырья к измельчению, связанные с гид­ ротермической обработкой и окоркой их, выполняются с учетом предъявляемых к стружкам требований, состояния и вида сырья.

В зависимости от назначения стружки могут изготовляться от­ дельным потоком для наружных и внутренних слоев плит или од­ ним потоком согласно принятой технологии производства древесно­ стружечных плит.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРУЖЕК ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ КУСКОВЫХ ОТХОДОВ

Наиболее эффективным способом изготовления стружек из кус­ ковых отходов различных размеров и форм является способ из­ мельчения древесины с применением рубильных машин и центро­ бежных стружечных станков.

тировки стружек

Технологический процесс изготовления стружек из кусковых от­ ходов древесины с применением центробежных стружечных станков включает следующие операции (рис. 5):

предварительное измельчение древесины в технологическую щепу;

сортировку щепы для отделения крупных кусков и мелочи (пыли);

доизмельчение крупных кусков щепы;

складирование и дозированную выдачу щепы на последующее измельчение;

28

измельчение щепы в .стружки; сепарацию стружек (после сушки) ; складирование сухих стружек в бункере.

Указанный технологический процесс изготовления стружек ав­ томатизирован, и его непрерывность обеспечивается транспортны­ ми средствами, связывающими последовательные операции процес­ са между собой.

Во избежание попадания металлических включений в рубиль­ ные машины и стружечные станки в технологическом потоке пре­ дусматривается удаление их при помощи металлоискателей и эле­ ктромагнитных сепараторов. Выполнение операций по подготовке сырья, связанных с гидротермической обработкой и окоркой, в ука­ занном технологическом процессе не требуется, так как они пре­ дусмотрены в основном производстве, где образуются кусковые отходы.

- Технология изготовления стружек с применением рубильных ма­ шин и центробежных стружечных станков получила широкое при­ менение также и при переработке круглого длинномерного и дро­ вяного сырья.

Получаемые при этом стружки используются преимущественно для внутренних слоев плит. Вместе с тем они могут применяться и для формирования наружных слоев плит путем дополнительного измельчения в мельницах на более мелкие частицы.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СТРУЖЕК-ОТХОДОВ и опилок в ПРОИЗВОДСТВЕ

ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ

Технология использования стружек-отходов и опилок в качестве сырья для внутреннего слоя древесностружечных плит состоит из следующих основных операций:

сортировки отходов для отделения крупной фракции и пыли; измельчения крупной фракции стружек отходов; складирования и дозированной выдачи на последующую пере­

работку.

Дальнейший процесс использования стружек-отходов и опилок (сушки, сортировки и т. д.) осуществляется в смеси со специаль­ ными стружками. Указанные древесные частицы-отходы применя­ ются в качестве добавки во внутренний слой древесностружечных плит в регламентированном количестве (30—50%). Поэтому в тех­ нологическом потоке использования этих отходов должна быть обеспечена их дозировка.

Крупные фракции, получаемые при сортировке стружек-отхо­ дов, могут быть использованы путем измельчения на центробеж­ ном стружечном станке. Стружки-отходы кондиционной фракции дополнительно измельчать в дробилках не требуется.

- 29