Плиты для строительства должны обладать повышенной проч-ностью, водо- и биостойкостью, а в отдельных случаях и огнестойкостью, хороши-ми тепло- и звукоизоляционными свойствами и др. Такие плиты в основном изготовляют на основе фенолоформальдегидных смол и неорганических связу-ющих (портландцемента, каустического магнезита и др.); а в отдельных случаях на основе карбамидоформальдегидных смол с введением в стружечную масссу спе-циальных добавок (гидрофобизаторов и антисептиков).
Плиты специального назначения должны обладать специальными свойствами, например, в отношении размеров, плотности, прочности в опре-деленном направлении, водо-, био-, огнестойкости и др. Такие плиты изготовляют по специальным заказам.
В соответствии с ГОСТ 10632—89 плиты общего назначения, используемые для производства мебели, в строительстве (кроме жилищного, строительства зданий для детских, школьных и лечебных учреждений), в машино-строении, радиоприборостроении и в производстве тары подразделяются; по физико-механическим показателям на марки П-А и П-Б; по качеству поверхности на I и II сорта; по виду поверхности — с обычной и мелкоструктурной (М) поверхностью, по степени обработки поверхности на шлифованные (Ш) и не шли-фованные; по гидрофобным свойствам — с обычной и повышенной (В) водо-стойкостью; по содержанию формальдегида на классы эмиссии Е1, Е2, ЕЗ.
Пример условного обозначения плит марки П-А сорта I с мелкоструктурной поверхностью, шлифованных, класса эмиссии Е1, с размерами 3500Ч1750Ч15 мм: П-А, I, М, Ш, Е1, 3500Ч1750Ч15, ГОСТ 10632—89.
То же плит марки П-Б сорта II с обычной поверхностью, нешлифованных, класса эмиссии Е2, с размерами 3500Ч1750Ч16: П-Б, II, Е2 3500Ч1750Ч16, ГОСТ 10632—89.
По содержанию формальдегида в плитах в соответствии с европейской классификацией стандартом предусматривается три класса эмиссии. Допускаемое содержание формальдегида, в миллиграммах на 100 г абсолютно сухой плиты для классов эмиссии составляет: Е-1—до 10; Е-2—10…30; Е-3—30…60. Причем эти нормы относятся к необлицованным плитам. Для изготовления мебели приме-няют, как правило, плиты классов Е-1 и Е-2. Допускалось изготовлять плиты класса эмиссии формальдегида ЕЗ до 1 января 1991 г /3/.
1.1.3 Размеры плит
Плиты изготавливают толщиной 8...28 мм, с градацией через 1 мм. Такая градация позволяет сочетать в рамках стандарта толщины одновременно выпус-каемых шлифовальных и нешлифовальных плит.
Длина и ширина плит определяются размерами прессующих элементов прессового оборудования. При изготовлении плит в одноэтажных и многоэтажных гидравлических прессах размеры прессуемых плит определяются размерами обог-реваемых плит пресса. При изготовлении плит в гусеничных прессах непрерывного действия, в валковых (каландровых) прессах, в одноэтажных прессах непре-рывного действия и в экструзионных прессах длина получаемых плит может быть любой. Размеры плит по длине и ширине устанавливают в договорах на поставку, исходя из характеристики применяемого оборудования.
Учитывая развитие отрасли — введение в действие и проектирование новых линий, а также то, что жесткое нормирование размеров по длине и ширине ограничивает оптимальные варианты карт раскроя плит у потребителей, в стан-дарте приведены только основные рекомендуемые размеры, мм: по длине— 1830; 2040, 2440; 2500; 2600; 2700; 2750; 2840; 3500; 3220; 3600; 3660; 3690; 3750; 4100; 5200; 5500; 5680; по ширине—1220; 1250; 1500; 1750; 1800; 1830; 2135; 2440; 2450; 2500.
1.2 Выбор способа производства древесностружечных плит
1.2.1 Выбор конструкции производимых плит
В Республике Беларусь в основном изготовляют трехслойные плиты. За рубежом, а в последнее время и в РБ выпускают также пятислойные плиты, объем производства которых расширяется, что связано в первую очередь со стремлением получить плиты с высококачественной поверхностью.
Чтобы сравнить свойства трех- и пятислойных плит в ГДР были проведены опыты /2/. Исходным материалом служила сосновая резаная стружка толщиной 0,2—0,4 мм. Для формирования наружных и обкладочных слоев она измельчалась в мельнице. Из полученной мелкой стружки отделялась пыль (частицы, прошед-шие через сито с ячейками 0,25Ч0,25 мм). Доля наружных слоев из мелких древесных частиц составляла 35%. Для внутреннего слоя использовалась стружка толщиной 0,4 мм. Количество добавляемого связующего составляло 12% к мелким древесным частицам для наружного слоя и 7% к стружке для внутреннего слоя. При изготовлении пятислойных плит доля обкладочных (внешних) слоев из мелких древесных частиц составляла 25%, промежуточных слоев из тонкой резаной стружки толщиной 0,2 мм 25%, внутреннего слоя из стружки толщиной 0,4 мм 50% от общей массы. К мелким древесным частицам обкладочных слоев добавляли 12% связующего, к резаной стружке промежуточных слоев 9, к стружке внутреннего слоя — 7%. Средневзвешенное содержание связующего в плитах обоих видов составляло 8,8%. В /2/ приведены физико-механические показатели плит. Из данных видно, что физико-механические показатели трехслойных и пятислойных плит примерно одинаковы. Таким образом, изготовление пятислойных плит не оправдано, так как технология подготовки стружечно-клеевой массы для них более сложна, чем для трехслойных, а именно: необходимы три линии подготовки массы и не менее шести формирующих машин.
Исходя из вышеприведенных доводов для производства выбираем трехслойные древесностружечные плиты.
1.2.2 Обоснование выбора способа производства трехслойных древес-ностружечных плит
При изготовлении однослойных и многослойных плит технологический процесс отличается наибольшей простотой, так как на всех технологических опе-рациях применяют однотипное единичное оборудование. Сами же производства различаются между собой только операцией (и применяемым оборудованием) формирования стружечного ковра. Ввиду более совершенного процесса фор-мирования стружечного ковра многослойные плиты имеют значительные преиму-щества перед однослойными и поэтому производство многослойных плит более широко применяется в зарубежной практике.
Характерной особенностью способа производства трехслойных древесно-стружечных плит является четкое разделение двух потоков изготовления стружки для внутреннего и наружных слоев /3/. Для изготовления стружки и ее осмоления на каждом потоке используют разнотипное оборудование и даже раз-личные технологические режимы на отдельных операциях.
Стружка толщиной 0,2…0,3 мм для наружных слоев изготовляется на стружечных станках с ножевым валом, которые обеспечивают получение плоской резаной стружки высокого качества. Стружку для внутреннего слоя изготовляют путем измельчения кругломерного сырья и кусковых отходов в щепу, которую за-тем перерабатывают в игольчатую стружку толщиной 0,5…0,6 мм на центробеж-ных стружечных станках. Кроме того, для внутреннего слоя используют привоз-ную технологическую щепу, опилки от лесопильных рам и стружку-отходы от де-ревообрабатывающих производств. При смешивании стружки со связующим к стружке для наружных слоев добавляют большее количество связующего, чем к стружке для внутреннего слоя. В результате такой технологии получают трех-слойные, плиты с высокими механическими показателями, гладкой и ровной по-верхностью.
Усложнение технологической схемы и состава оборудования оправдано значительными преимуществами трехслойных плит перед однослойными и даже многослойными плитами.
С целью повышения степени механизации переработки сырья в стружку и снижения ее себестоимости все шире используют однопоточную схему изго-товления стружки /3/. Кругломерное сырье и кусковые отходы перерабатывают первоначально в рубительной машине в щепу, которая после сортирования измельчается в игольчатую стружку на центробежных стружечных станках. Такая схема переработки сырья в стружку приемлема при изготовлении всех видов плит – одно-, трех-, пяти- и многослойных. Однако непременным условием производства высококачественных плит по такой технологии является сортирование полученной стружки на две (при изготовлении трехслойных плит) фракции на механических сортировках или пневматических сепараторах или соче-тание этих двух способов сортировки. Кроме того, при такой схеме переработки сырья в стружку организуется дополнительное измельчение крупных древесных частиц на зубчато-ситовых или молотковых дробилках. Условием получения высо-кокачественных плит с мелкоструктурной поверхностью из игольчатой стружки, особенно при изготовлении трехслойных плит, является пневматическое фракции-онирование стружки при формировании наружных слоев непрерывного стру-жечного ковра. Для производства применяют оборудование, описанное ниже.
Для разделки длинномерного сырья по длине применяют высокопроизво-дительный станок ДЦ-10. Как видно из технической характеристики станка ДЦ-10, максимальный диаметр распиливаемого сырья составляет 400 мм, в то время как на предприятия поступает определенное количество (10—20%) сырья большего диаметра (толстомер). До недавнего времени такое сырье отсортировывалось и разрезалось на мерное отрезки с помощью ручной пилы «Дружба». Шестипильное устройство состоит из двух стоек, несущей балки, кронштейнов, пильных узлов с приводом, включающих корпус подшипников, вал, дисковую пилу и шкив клино-ременной передачи. Пилы диаметром 1250 мм вращаются с частотой 1000 мин^-1. Мощность привода каждой пилы 12 кВт.
В качестве режущего инструмента в станке ДЦ-10 используют дисковые пилы Д 1250Ч4,5Ч50Ч120Ш по ГОСТ 980—69.
Головным конструкторским бюро по проектированию деревообраба-тывающего оборудования (ГКБД) разработан разобщитель ДЗЦ-10А который предназначен для приема длинномерного сырья в пучках, раскатки пучка в од-норядный слой и поштучной выдачи бревен или хлыстов на станок ДЦ-10.
Разобщитель состоит из трех самостоятельных агрегатов: приемного цеп-ного конвейера, наклонного конвейера, выдающего конвейера с отсекателем. Каж-дый конвейер имеет индивидуальный привод от мотора-редуктора. Управление работой разобщителя — дистанционное с пульта управления, устанавливаемого в кабине оператора станка ДЦ-10. Оператор имеет возможность пустить в работу или остановить любой конвейер.
В измельченную древесину могут попадать металлические предметы, камень, уголь, песок и другие абразивные материалы. Металлические предметы можно удалить с помощью электромагнитных шкивов ШЭ, подвесных электромаг-нитных сепараторов ЭП, подвесных железоотделителей ЭПР.
Для переработки разного по виду сырья (длинномерная дровяная дре-весина, дрова, кусковые отходы лесопиления, карандаши и шпон-рванина фанерного производства, обрезки деревообрабатывающих цехов и др.) применяют рубительные машины. По виду рабочего органа они подразделяются на дисковые и барабанные. Основным рабочим органом дисковых рубительных машин является стальной диск с радиально закрепленными на нем ножами. В зависимости от конструкции машины патрон располагают под углом 45 – 50^о к плоскости диска (машины с наклонной подачей) или под углом 38^о (машины с горизонтальной подачей сырья) для облегчения усилия резания и уменьшения расхода энергии. Однако наклонная подача сырья усложняет установку машины, так как требуются высокие здания для загрузочной воронки, направляющей сырье в загрузочный патрон. В рубительных машиной с горизонтальной подачей сырья затрудняется переработка коротких отходов. Поэтому лучше применять барабанную руби-тельную машину.
Рабочим органом барабанных рубительных машин является барабан с закрепленными на его цилиндрической поверхности ножами. К барабанным руби-тельным относится машина ДУ-2, отечественного производства, которая может перерабатывать в щепу отходы лесозаготовок (сучья, вершины, ветви), отходы ле-сопиления и мелкие кусковые отходы деревообработки при наименьшей длине 100 мм и даже шпон-рванину (в пакетах) фанерного производства.
Рубительная машина ДУ-2 состоит из механизма резания, механизма подачи, вентилятора для удаления щепы из полости барабана и приспособления для заточки ножей. Полый ножевой барабан расположен под углом 35° к оси питателя. При рубке древесного сырья щепа через подножевые щели проходит в полость барабана, а затем с открытого торца забирается воздушным потоком, обра-зуемым вентилятором. Механизм принудительной подачи состоит из шести верти-кальных и горизонтальных подающих вальцов с шипами. Верхний валец подвешен шарнирно и перемещается по высоте на расстояние от 5 до 300 мм в зависимости от толщины подаваемого в машину материала. Ножи затачиваются в самой ма-шине специально предусмотренным заточным приспособлением. Из барабанных рубительных машин, выпускаемых иностранными фирмами, наибольшее распро-странение получили машины западногерманских фирм «Майер», «Клёкнер» /2/ и др. Все эти машины имеют примерно одинаковые конструкции и принцип работы.
Все эти рубительные машины имеют подающий ленточный конвейер дли-ной 2000 мм.
Барабанная рубительная машина состоит из механизма резания с приводом, рамы (корпуса), механизма подачи и ленточного конвейера подачи пере-рабатываемого сырья в питатель машины. Механизм резания включает ножевой барабан, в продольных пазах которого установлено от 2 до 4 ножей с углом заточ-ки около 32°. Механизмы подачи бывают трех типов: в виде рифленых вальцов, в виде цепных конвейеров или комбинированные.
При изготовлении стружки на стружечных станках образуется смесь с разными размерами (длиной, шириной и толщиной). В смеси наравне с конди-ционной стружкой содержатся мельчайшие древесные частицы (пыль) и толстые крупные частицы (сколы, грубые стружки). Мелкие и крупные древесные частицы отрицательно влияют на физико-механические показатели плит. Поэтому для по-лучения плит заданных свойств излишнюю пыль и толстые грубые древесные частицы выделяют из общей массы стружки.
В связи с внедрением в промышленное производство технологии про-изводства древесностружечных плит с мелкоструктурной поверхностью сортиров-ка стружки приобретает новое значение. Раньше от стружки отделялись мелкие древесные частицы и пыль, которые чаще всего направлялись на сжигание, а в настоящее время эта мелкая фракция используется для формирования наружных слоев для получения поверхности шероховатостью не ниже 7—8-го классов. Рань-ше всячески старались предотвратить образование мелких древесных частиц в период изготовления и транспортировки стружки, а сейчас создается специальное оборудование для измельчения стружки в тонкие древесные частицы. Поэтому операцией сортировки предусматривают следующие цели:
1.  Отделить от общей массы стружки мелкие древесные частицы и пыль и направить их в поток наружного слоя для получения плит с высококачественной поверхностью.
2.  Отделить от общей массы стружки крупные грубые древесные частицы и направить их на дополнительное измельчение в специальных дробилках, чтобы после измельчения вернуть их в производство.
3.  При изготовлении трехслойных плит без облицовки бумагой отделить от стружки внутреннего слоя часть мелких древесных частиц и пыли и направить в поток стружки для наружного слоя, а от стружки наружных слоев отделить круп-ные (некондиционные) древесные частицы и направить во внутренний слой (иног-да после дополнительного измельчения).
Обычно сортируют высушенную стружку. Для этого применяют механи-ческие качающиеся сортировки и пневматические сепараторы. Первые сортируют стружку по длине и ширине, вторые— по толщине. Высококачественная класс-сификация стружки по фракциям может быть достигнута только при двух-ступенчатой сортировке: сначала механической, затем пневматической. На пред-приятиях с отечественным оборудованием лучше применять сортировки оте-чественных производителей: ДРС-2, ДПС-1.
Чтобы выдержать заданную норму расхода связующего необходимо точно дозировать связующее и стружку, подаваемые в смеситель. Связующее дозируют по объему (л/мин) с помощью насосов НД 1000/10, которые обеспечивают высо-кую точность. Стружку по объему дозировать нельзя, так как объемная масса древесных частиц зависит от многих факторов: размеров и фракционного состава стружки, породы древесины, влажности и др. Поэтому стружку дозируют по массе с помощью весов периодического и непрерывного действия. В вертикальных бункерах ДБО-60 весы не предусмотрены, поэтому при их использовании для сухой стружки необходимо предусмотреть дозатор. Однако из весов периодичес-кого действия стружка тоже выходит порциями. В случае применения малога-баритных скоростных смесителей после дозирования по массе необходимо иметь устройства для равномерной выдачи стружки в смеситель. Для этого могут быть применены вибропитатели, или бункер-питатель.
Задачей формирования стружечного ковра (пакетов) является дозирование и равномерное распределение осмоленных древесных частиц для обеспечения одинаковой толщины, плотности и прочности по площади древесностружечных плит при последующем прессовании.
Формирование стружечного ковра — одна из важнейших операций в технологическом процессе производства древесностружечных плит. От качества формирования стружечного ковра зависят плотность, колебание ее по площади плиты (равноплотность), прочность, стабильность ее по площади плиты, равномерность толщины, упрессовка плит по толщине при последующей облицовке, формо-изменяемость (коробление плиты). Неравномерность распределения древесных частиц по площади является одной из основных причин разнотолщности древесно-стружечных плит в связи с их различным восстановлением первоначальных раз-меров; вызванным разными упругопластическими свойствами прессуемой массы, а также отдельных участков каждой" плиты. Поэтому при формировании стру-жечного ковра основное внимание должно быть уделено равномерности насыпки стружки по площади и равномерной выдаче стружки в единицу времени каждой головкой формирующей станции.
Критерием оценки качества формирования ковра служит только вариа-ционный коэффициент равномерности распределения массы стружки по площади. Принято считать, что для качественного формирования стружечного ковра этот коэффициент не должен превышать 3—4%.
Формирование и подготовка стружечного ковра включает следующие операции:
1. Насыпание бесконечного стружечного ковра и разделение его на пакеты требуемой длины.
2. Увлажнение поверхностей пакетов для ускорения прогрева при дальней-шем горячем прессовании плит в прессе.
3. Контроль массы формируемого ковра (пакетов) и удаление из потока па-кетов, масса которых выходит за допускаемые пределы.
Перечисленные операции выполняют с помощью главного конвейера и формирующих машин. В наиболее распространенных конвейерах ковры форми-руют и транспортируют на металлических поддонах или гибких непрерывных лентах.
К конвейерам с круговым движением поддонов относятся отечественные ДК-1А, ДК-1М, а также конвейеры в цехах с импортным оборудованием, поставл-енным фирмами Зимпелькамп, Беккер и Ван Хюллен. В эти конвейеры встроены формирующие станции, пресс предварительной подпрессовки и пресс горячего прессования, контрольные весы, дождевальные установки, камера охлаждения поддонов. Стружечный ковер насыпается на поддоны в виде бесконечной ленты с последующим разделением на пакеты (конвейер фирмы Беккер и Ван Хюллен) и в виде заготовок (пакетов) определенной длины (конвейеры ДК-1А, фирмы Зим-пелькамп). Формирующий конвейер (участок под формирующими машинами) дви-жется непрерывно и обязательно с равномерной скоростью для получения равно-мерного стружечного ковра. Остальные конвейеры, входящие в состав главного, могут перемещаться непрерывно или периодически.
В конвейерах с последовательным расположением оборудования и транс-портных средств стружечный ковер формируется на непрерывной (стальной, про-резиненной или синтетической) гибкой ленте. Указанное выше оборудование рас-положено последовательно друг за другом в одну линию.
Формирующие машины непрерывно дозируют и равномерно выдают (насы-пают) стружку на движущиеся внизу поддоны или ленточный конвейер. Для обра-зования стружечного ковра, состоящего из нескольких слоев, отличающихся раз-мерами древесных частиц и содержанием связующего, в главном конвейере уста-навливают последовательно друг за другом несколько (от трех до восьми) фор-мирующих машин. Например, в отечественном главном конвейере предусмотрены четыре формирующие машины, которые формируют трехслойные стружечные пакеты. На предприятиях с отечественным оборудованием применяют следующие формирующие машины: ДФ-1, ДФ-2 (ДФ-2М) и ДФ-6.
Далее рассмотрим стадию прессования древесностружечных плит. Приме-няют пять способов горячего прессования древесностружечных плит:
в многоэтажных гидравлических прессах (периодический способ);
в одноэтажных прессах импульсного (ступенчатого) прессования (периодический способ);
в экструзионных прессах (непрерывный способ);
в гусеничных прессах непрерывного действия (непрерывный способ);
в валковых (каландровых) прессах (непрерывный способ).
Основным способом в мировой практике является прессование древесно-стружечных плит в многоэтажных гидравлических пресса. Отечественной про-мышленностью выпускается несколько типов многоэтажных гидравлических прессов. Из них наиболее широко применяются прессы ПР-6 и А4743Б.В совре-менных цехах по производству плит температуру прессования (плит пресса) принимают в пределах: 160—180° С в многоэтажных гидравлических прессах и 180—220° С в одноэтажных гидравлических и валковых (каландровых) прессах. Отклонение температуры плит пресса в пределах одной плиты не должно пре-вышать ±5° С.
Для предупреждения преждевременного отверждения связующего в по-верхностных слоях общая продолжительность загрузки пресса брикетами и дости-жения начального (высокого) давления не должна превышать 45 с; при этом подъем плит (смыкание) должен составлять 12—15 с. Для полного исключения преждевременного отверждения связующего в поверхностных и наружных слоях прессование при высокой температуре рекомендуется производить без добавления отвердителя в наружные слои. Такая технология принята на многих предприятиях /2/.
1.2.3 Характеристика используемого сырья
Неделовая древесина должна удовлетворять требованиям ОСТ 13-200—85 «Дрова для гидролизного производства и изготовления плит». Диаметр сырья устанавливается от 2 см и выше длиной от 1 до 6,0 м с градацией через 1 м. В зависимости от качества сырье делится на три сорта — I, II и III. В сырье не допус-каются такие дефекты, как наружная трухлявая гниль, обугленность, ядровая гниль, ограничиваемая в зависимости от сорта; остальные пороки и дефекты до-пускаются.
Сырье поставляют любых хвойных и лиственных пород, с корой и в око-ренном виде. Обмер и учет древесного сырья длиной до 3 м производят по ГОСТ 3243—46, а длиной более 3 м —по ГОСТ 2292—74. Допускается геометрический метод определения объема древесины. Сырье поставляют в пакетированном и непакетированном виде; при длине лесоматериалов менее 2 м — только в пакетах.
Основным местом концентрации древесных отходов является лесопильная промышленность, отходы которой составляют около 75 % всех ресурсов древес-ных отходов, образующихся в деревообрабатывающей промышленности и пригод-ных для использования в производстве древесностружечных плит.
Отходы фанерной промышленности составляют в балансе всех отходов де-ревообрабатывающей промышленности около 5 %, тем не менее они также являются одним из основных источников сырья для производства древесностру-жечных плит, поскольку эти отходы (в особенности карандаши) наилучшим обра-зом подготовлены для переработки на специальную резаную стружку. При этом карандаши могут быть использованы для изготовления стружки как для вну-треннего, так и для наружных слоев, шпон-рванину перерабатывают только в стружку для внутреннего слоя. При использовании шпона-рванины содержание ко-ры в стружке не должно превышать 12%.
Под низкокачественной древесиной, образующейся на нижних складах, понимают обрезки стволовой древесины или хлысты, пораженные центральной гнилью, имеющие другие пороки и не соответствующие требованиям стандартов и технических условий на деловые сортименты. Виды и объемы кусковых отходов, образующихся на нижнем складе, зависят от технологии лесозаготовки и первич-ной обработки древесины. При вывозе на нижний склад деревьев с кроной в процессе обработки получают такие виды отходов, как сучья, ветви, вершины, отком-левки и козырьки. При вывозке древесины в хлыстах указанные виды отходов ос-таются на лесосеке.
Установлено, что кора, которую содержат лесосечные отходы, не ухудшает физико-механических свойств плит, а включение зелени (хвои, листьев) уменьшает их прочность. Стружку из технологической щепы, изготовленной из лесосечных отходов, можно применять в качестве добавки к основному сырью для внутрен-него слоя. Качество такой щепы регламентируют ТУ 13-671—82.
Для отделения из так называемой зеленой щепы, зелени и частично коры НПО «Силава» создан сортировщик СИКО-2. Выход отдельных видов продукции из свежеизготовленной еловой зеленой щепы после ее сортировки составляет, %: древесной зелени до 46; технологической щепы до 40; топливной щепы до 14. Про-изводительность сортировщика СИКО-2 при сортировке зеленой щепы составляет 1,5…2,8 т/ч, причем объем каждой фракции можно регулировать, т. е. достигать разной степени отделения зелени.
Технологическая щепу (ГОСТ 15815—83) вырабатывают из неделовой древесины, кусковых отходов деревообрабатывающих производств, в первую оче-редь лесопиления и фанерного производства. Для производства древесностружеч-ных плит изготовляют щепу марки ПС. Размеры щепы: по длине от 10 до 60 мм; по толщине не более 30 мм; по ширине не регламентируются. Качество щепы должно соответствовать следующим требованиям.
Массовая доля коры, %, не более………………15
Массовая доля гнили, %, не более………………5
Массовая доля минеральных примесей, %,
не более…………………………………………...0,5
Массовая доля, % остатков на ситах с отверстиями диаметром, мм:
30, не более…………………………………….5,0
20, 10 и 5, не менее……………………………85,0
на поддоне (отсев), не более………………….10,0
Обугленные частицы и металлические включения не допускаются
В одной партии должна содержаться щепа из древесины хвойных или лист-венных пород, а по согласованию с потребителем допускается поставка щепы в смешанном виде.
Технологическая щепа из тонкомерных деревьев и сучьев (ТУ 13-735—83) предназначена для использования в качестве добавки к технологической щепе по ГОСТ 15815—83. Допускаемые размеры щепы для производства древесностру-жечных плит: длина 10…60 мм; толщина не более 20 мм; ширина не регламенти-руется. Качество щепы должно соответствовать следующим требованиям.
Массовая доля коры, %, не более…………..20
Массовая доля гнили, %, не более…………..3
Массовая доля зелени (хвои, листвы), %,
не более………………………………………..5
Массовая доля минеральных примесей, %,
не более………………………………………1
Остаток, %, на ситах с отверстиями:
диаметром 10 мм, не менее………………83
диаметром 5 мм, не более………………..10
на поддоне, не более…………………………..7
Обугленные частицы, металлические и минеральные включения не допус-каются
Состав щепы по породам древесины не регламентируется. Щепу, показатели которой удовлетворяют указанным требованиям, используют в виде добав-ки к щепе по ГОСТ 15815—83 в количестве не более 20 % для наружных слоев и без ограничения для внутреннего.
По расчетным данным ВНИИДрева, из общего объема отходов и потерь повторно использованы непосредственно в производстве плит 20,5%. сожжены в топках 67,9%, переработаны или реализованы населению на топливо и другие це-ли 8 % и вывезены в отвал 3,6 %. За истекшие годы это соотношение практически не изменилось /3/.
1.2.4 Выбор связующего
Для производства водостойких древесностружечных плит используют водорастворимые фенолоформальдегидные смолы для горячего склеивания (с добавлением отвердителя). Большинство таких смол перед распылением следует раз-бавлять растворителем (обычно водой) для снижения вязкости до 20—30 с по ВЗ-4. Получаемая осмоленная стружка имеет высокую влажность, поэтому ее необходимо подсушивать, чтобы влажность стружки не превышала 12—15%. Это услож-няет технологию производства и требует установки дополнительного сушильного агрегата, что сдерживает производство древесностружечных плит на фенолфор-мальдегидных смолах.
Кемеровским научно-исследовательским институтом химической про-мышленности разработаны и освоены фенолоформальдегидные смолы СФ-3024 (ЛАФ-3) и СФ-339 (248) с низким содержанием свободного фенола и формальдегида для использования в деревообрабатывающей промышленности /2/. Эти смолы испытаны в производственных условиях. Плиты, изготовленные на этих смолах, изучались Новосибирским научно-исследовательским санитарным институтом. Получено положительное заключение о возможности использования их в гражданском строительстве и деревообрабатывающей промышленности. Смо-ла СФ-339 изготовляется по ТУ № 6-05-1590—72, смола СФ-3024 — по ТУ № 6-05-231-38—74. Используем водорастворимую фенолоформальдегидную смолу для горячего склеивания СФ-3024.
При организации производства древесностружечных плит на основе фено-лоформальдегидных смол учитываем следующие специфические их особенности. Фенолоформальдегидные смолы требуют по сравнению с карбамидными более вы-соких температур (180—200° С) и большую продолжительность прессования в го-рячем прессе (не менее 0,5—1 мин на 1 мм толщины готовой плиты). Древесно-стружечные плиты на этих смолах мало теряют прочность при увлажнении. Даже одновременное воздействие влаги и тепла приводит к незначительному снижению прочности. Присутствие в плитах свободных фенола и формальдегида способст-вует повышению биостойкости по сравнению с плитами на карбамидных смолах. Вместе с тем фенолформальдегидные смолы обладают темным цветом (от светло-коричневого до черного), в результате чего древесностружечные плиты имеют пят-нистый грязный вид.
Кроме указанной выше смолы, в производстве плит для приготовления отвердителя, гидрофобной эмульсии используем следующие химические вещества: хлористый аммоний (NН₄С1), отвечающий требованиям ГОСТ 2210—73, петро-латум — ГОСТ 16970—71.
1.2.5 Мероприятия по снижению токсичности плит
Древесностружечные плиты, применяемые в натуральном виде и в виде готовых изделий (мебели) в жилых и общественных зданиях, должны удовлет-ворять определенным санитарно-гигиеническим нормам, т. е. не должны оказывать вредного воздействия на человеческий организм. Одним из отрицательных свойств древесностружечных плит является токсичность, т. е. способность плит выделять в окружающую среду вредные химические вещества в количестве, превышающем допустимые концентрации. Плиты, полученные с применением карбамидофор-мальдегидных смол, имеют существенный недостаток, который заключается в том, что в период прессования плит и длительное время после изготовления из них вы-деляется формальдегид, вредно действующий на человеческий организм.
Формальдегид — один из компонентов карбамидных смол — во время синтеза (производства) смолы и затем во время отверждения связующего при горя-чем прессовании плит в основном почти полностью вступает в реакцию с карба-мидом и связывается, но небольшая часть остается свободной. Поскольку фор-мальдегид токсичен, то чем больше в смоле содержится свободного формаль-дегида, тем хуже санитарная характеристика плит, так как с течением времени свободный формальдегид выделяется из плит. Однако выделяется не только сво-бодный формальдегид, который можно устранить путем нагревания готовых плит под вакуумом, но и формальдегид из отвердевшей смолы, т. е. из готовых плит под воздействием различных факторов.
Источником выделения свободного формальдегида из готовых плит являя-ется гидролиз полностью или частично отвердевшей смолы под влиянием темпера-туры и влажности окружающей среды. Исследования показывают, что при дли-тельной эксплуатации плит в среде с переменной влажностью и температурой гидролитической деструкции подвергается до 20…30 % смолы, содержащейся в наружных слоях. Гидролитическая деструкция отвердевшей смолы внутреннего слоя не происходит.
К санитарной характеристике плит предъявляют все более жесткие требова-ния. Требования носят дифференцированный характер. В зависимости от назначе-ния плит, от степени выделения свободного формальдегида разделены на три груп-пы эмиссии: Е-1, Е-2 и Е-3.
В соответствии с ГОСТ 10632—89 содержание вредных химических веществ, выделяемых плитами в производственных помещениях, не должно пре-вышать ПДК для воздуха рабочей зоны производственных помещений (т. е. 0,5 мг/м³), а количество вредных химических веществ, выделяемых плитами в условиях эксплуатации, не должно превышать в окружающей среде ПДК, утвер-жденных Минздравом РБ для атмосферного воздуха.
На эмиссию формальдегида из плит оказывают влияние большинство тех-нологических факторов: свойства смолы; состав и расход связующего; порода древесины, влажность осмоленной стружки; температура и продолжительность прессования плит; условия охлаждения (кондиционирования).
Наиболее значительное влияние на величину и продолжительность выделе-ния формальдегида из плит оказывает содержание свободного формальдегида в смоле /3/.Улучшение санитарной характеристики плит достигнуто за счет совер-шенствования химических свойств используемых синтетических смол, пре-имущественно за счет снижения содержания свободного формальдегида. С этой целью изменяют режим синтеза смол (молярное соотношение карбамида и фор-мальдегида К:Ф, температуру и рН реакционной массы).
Снижение содержания формальдегида в смолах, а в конечном итоге и в плитах, в первую очередь достигается благодаря снижению мольного соотношения карбамида и формальдегида К:Ф — от 1:1,8 до 1:1,1. Однако производство мало-токсичных смол при низком мольном соотношении ведет к ухудшению некоторых показателей смол /3/, а в конечном итоге и к ухудшению физико-механических по-казателей плит. Это требует увеличения расхода связующего или повышения плот-ности плит, при этом возрастают материалоемкость и стоимость плит.
На выделение формальдегида из готовых плит влияет и состав связующего. При прессовании плит с отвердителем (NН₄С1) во внутреннем слое содержание формальдегида в плитах меньше примерно на 20%, чем при прессовании без отвер-дителя. С увеличением количества отвердителя в составе связующего выделение формальдегида из готовых плит уменьшается, однако при этом снижается проч-ность плит.
Расход связующего значительно меньше влияет на эмиссию формальдегида из плит, чем содержание свободного формальдегида в смоле, а при использовании смол с низким молярным соотношением К:Ф изменение расхода связующего не от-ражается на эмиссии формальдегида из плит.
По своей природе формальдегид является весьма активным химически и вступает в реакцию со многими химическими веществами. Однако до сих пор не найдено вещество, способное решить проблему связывания формальдегида.
Некоторого уменьшения выделения формальдегида из готовых плит можно добиться введением в состав связующего аммиака и карбамида. Но при этом сни-жается реакционная способность связующего, что может привести к снижению прочности и водостойкости плит.
Массовая доля сухого остатка связующего и связанная с ней влажность осмоленной стружки также существенно влияет на выделение формальдегида как в процессе прессования, так и из готовых плит. Повышение сухого остатка смолы от 50 до 70 % снижает выделение из нее формальдегида в 1,7 раза. Предполагается, что с понижением сухого остатка смолы в ней увеличивается содержание низкомо-лекулярных соединений, содержащих метилольные группы в концевых звеньях. Взаимодействуя с водой, концевые звенья становятся более подвижными, менее стойкими и при повышении температуры могут разлагаться, выделяя формальде-гид.
Возрастание влажности осмоленной стружки приводит при прочих Одина-ковых условиях к увеличению выделения формальдегида в процессе прессования /1/ и из готовых плит. Зарубежными исследованиями установлено, что при сниже-нии влажности осмоленной стружки на 1 % содержание формальдегида в готовых плитах уменьшается н 4,9…6,5%. Наименьшее выделение свободного формальде-гида при влажности осмоленной стружки 7…9 % .
С повышением температуры прессования резко возрастает выделение формальдегида из плит в период прессования /3/, что в свою очередь приводит к уменьшению содержания формальдегида в готовых плитах. Установлено, что при повышении температуры прессования на 10⁰С содержание свободного формальде-гида в плитах уменьшается в среднем на 4,3 %. Таким образом, для улучшения санитарно-гигиенической характеристики плит их прессование следует вести при высоких (180…220°С) температурах с тем, чтобы в период горячего прессования и при выгрузке плит из пресса было удалено (выделено) наибольшее количество сво-бодного формальдегида, а его содержание в плитах осталось минимальным.
Продолжительность прессования плит меньше влияет на выделение фор-мальдегида из плит в процессе прессования и его содержание в готовых плитах. Установлено, что увеличение на 1 с продолжительности прессования в прессе на 1 мм толщины плиты (в диапазоне от 12 до 20 с/мм готовой плиты) снижает содержание формальдегида в плитах в среднем на 3,3 % (в нижней части диапазона на 4,8, в верхней — на 2,4 %). Температура и продолжительность прессования тесно взаимосвязаны, поэтому с повышением температуры прессования и сокра-щением продолжительности выдержки выделяется примерно одинаковое коли-чество формальдегида.
Исследованиями ЦНИИФа выявлена общая для всех указанных факторов тенденция уменьшения выделения формальдегида из готовых плит при их выдерж-ке. При этом чем больше выделения формальдегида из плит непосредственно пос-ле прессования, тем выше при прочих равных условиях продолжительность этих выделений.
Возможность улучшения санитарно-гигиенической характеристики плит за счет изменения указанных технологических параметров довольно ограниченна, так как технологические параметры, измененные в целях уменьшения содержания сво-бодного формальдегида в готовых плитах, часто не совпадают с теми, которые необходимы для получения высоких показателей свойств плит и экономических показателей их производства. Можно выделить следующие мероприятия, оказы-вающие благотворное влияние как на улучшение физико-механических показа-телей, так и на санитарно-гигиеническую характеристику плит: высушивание стружки до минимально возможной влажности 1...3%; использование смол с низ-ким содержанием свободного формальдегида и связующих с высоким сухим остатком (60…65%) и как итог — использование осмоленной стружки низкой влажности, 6…8% для внутреннего слоя и 10. ..12% для наружных слоев; прессова-ние плит при высоких температурах (180...220°С).

2 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ТРЕХСЛОЙНЫХ ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ
В качестве сырья для производства древесноволокнистых плит используют отходы лесопиления и деревообработки, дровяное долготье, мелкий круглый лес от рубок ухода и лесосечные отходы.
Подготовка сырья к производству заключается в приготовлении техноло-гической щепы (для внутреннего слоя) и стружки (для наружных слоев). Для наружных слоев трехслойных плит рекомендуется в первую очередь использовать древесину хвойных пород в виде кругляка, колотой древесины, карандашей и др.
Для наружных и внутренних слоев плит используем следующий породный состав древесного сырья: сосна, береза, осина (соотношение хвойных пород к лиственным – 60:40). На станки для переработки сырья поступает древесина со строго определенными размерами: длиной и толщиной (диаметром). Поэтому все сырье перед поступлением к стружечным станкам разделывают по длине и тол-щине (диаметру).
Толщина (диаметр) перерабатываемого сырья ограничивается размерами проходного окна питателя рубительной машины. Для разделки по длине длин-номерное сырье в пучках для наружных слоев поступает сначала в разобщитель 1, который раскатывает пучки в однорядный слой и поштучно выдает бревна или хлысты на многопильный станок для разделки сырья по длине 2, в ко-тором сырье разделывают на чураки длиной 1 м. На линии переработки сырья для наружного слоя плит устанавливаем один станок для разделки сырья по длине ДЦ-10.
После станка 2 раскроенное длинномерное сырье поступает по ленточному конвейеру через конвейер питатель в стружечный станок 5. На лини устанавливаем один стружечный станок ДС-6.
По скребковому конвейеру 6 стружка от стружечного станка 5 поступает в бункер 7. Используем три вертикальных бункера ДБО-60, один из которых – ре-зервный. Из бункера 7 стружка далее поступает в барабанную сушилку 8, где высушивается до влажности 5%. Устанавливаем три барабанных сушилки Н167-66, одна из которых – резервная. В качестве агента сушки выступают топочные газы с на-чальной температурой 335⁰С.
Высушенная стружка поступает через циклон в противопожарный бункер 10, где подвергается дополнительному охлаждению, откуда далее направляется в меха-ническую сортировку 11. На данной стадии устанавливаем качающуюся меха-ническую сортировку ДРС-2. Стружка допустимых размеров через циклон поступает вертикальный бункер 12, на котором дополнительно установлены весы 13. Исполь-зуем три бункера ДБО-60 (из них один – резервный). Стружку на данной стадии необ-ходимо дозировать по весу. Так как в бункере ДБО-60 весы не предусмотрены, устанавливаем дополнительно весы ОДКЧ-200А. Из бункера 12, дозированная масса стружки поступает в бункер питатель 14 откуда далее в смеситель 15. На данной линии используем малогабаритный скоростной смеситель с безвоз-душным распылением связующего ДСМ-5.
Из смесителя осмоленная стружка влажностью 15% поступает на конвейер распределения осмоленной стружки 17 по формирующим машинам 18 и 19. Фор-мирующие машины 18 предназначены для фракционирования стружки и форми-рования наружных слоев; 19 – для фракционирования стружки и формирования внутреннего слоя. До стадии формирования необходимо рассмотреть еще одну ли-нию поступления осмоленной стружки на конвейер 17.
Технологическая щепа и щепа из отходов по ленточному конвейеру 20 пос-тупает в механическую сортировку 11, где крупные частицы отсеиваются и поступают в рубительную машину 21. На данной линии используем рубительную машину 250Ч650Н-6WT немецкой фирмы «Клёкнер». После нее измельченная щепа через циклон вновь поступает на механическую сортировку 11. Из 11 мелкая щепа, не подходящая для производства (размеры которой меньше 0,5 мм), удаля-ется на сжигание. Щепа необходимых размеров поступает далее по скребковому конвейеру в бункер хранения щепы 7. На данной стадии необходимо установить три бункера ДБО-60 , один из которых – резервный. Щепа и мелкие кусковые отходы из бункера 7 подаются в стружечные станки 22. На данной линии устанавливаем два центробежных стружечных станка ДС-7А. От станков 22 по скребковому конвейеру 24 стружка толщиной 0,4 мм от стружечных станков пос-тупает на промежуточное хранение в вертикальные бункера 7 а далее в барабанные сушильные установки 8, где высушивается до влажности 2,5%. Сюда же пос-тупают мелкие частицы и пыль от станка шлифования и сортировки плит. Устанав-ливаем три сушильные установки, одна из которых – резервная. В качестве су-шильного агента в сушилках выступают топочные газы с начальной температурой 450^оС.
Из барабанных сушилок высушенная стружка пневмотранспортом, после очистки в циклонах, попадает на дополнительное охлаждение в противопожарный бункер 10 откуда далее поступает на стадию сортировки в сортировочную машину 25. В качестве сортировочной машины используем двухступенчатый пневматичес-кий сепаратор ДПС-1. Повторное сортирование позволит нам повысить качество изготовляемых древесностружечных плит (в частности – наружных слоев).
После первой ступени пневматической сепарации кондиционная стружка для наружных слоев толщиной 0,15 – 0,25 мм пневмотранспортом подается через циклон в бункер 7, откуда через весы 13 поступает последовательно в бункер-пита-тель 14, смеситель 15 для наружных слоев и далее на конвейер распределения осмоленной стружки 17. Кондиционная стружка толщиной 0,35 – 0,45 мм для внут-реннего слоя поступает на вторую ступень сепарации.
На второй стадии сепарации часть стружки пневмотранспортом подается через циклон в вертикальный бункер хранения стружки для внутреннего слоя 7. На данной стадии устанавливаем пять бункеров ДБО-60, один из которых – резерв-ный. В дополнение к ним для дозирования стружки по массе устанавливаем весы 13 и выравнивающий бункер-питатель 14 откуда далее в смеситель 15 для внутрен-него слоя и последовательно на конвейер распределения поступает осмоленная стружка. Вторая часть стружки попадает в дробилку 26, где повторно измельчается и подается через циклон пневмотранспортом в противопожарный бункер, где, сме-шиваясь со стружкой, поступающей из сушильных установок, поступает на пов-торную пневматическую сепарацию. На стадии повторного измельчения исполь-зуем дробилку ДМ-7.
Формирование непрерывного стружечного ковра (пакетов) из осмоленной стружки и горячее прессование древесностружечных плит происходит на автома-тической линии 26 – главном конвейере. Используем конвейер для прессования плит на поддонах, в котором все основные агрегаты и связывающая их система транспортных средств расположены по замкнутому контуру. Размеры поддонов, мм: длина (без зацепа) 3700, ширина 1895; размеры сформированного пакета, мм: длина 3550, ширина 1800, высота 200. Поддоны перемещаются цепными и ролико-выми конвейерами по замкнутому пути. Формирующие машины непрерывно дозируют и равномерно выдают (насыпают) стружку на движущиеся внизу поддоны. Для образования стружечного ковра, состоящего из трех слоев, отлича-ющихся размерами древесных частиц и содержанием связующего, в главном конвейере устанавливают последовательно друг за другом четыре формирующих машины. Формирующая ДФ-6 (подробное описание в приложении Б), приме-няемая в нашем случае, состоит из дозатора бункерного типа и питателя. Машина обеспечивает двухступенчатое дозирование: объемное с помощью вальца и весовое — ковшовыми весами. После объемного и весового дозирования осмоления стружка порциями одна за другой с небольшим смещением высыпается на конвейер, образуя на нем непрерывный слой значительной толщины (300…800 мм). Этот слой надвигается на вращающиеся зубчатые вальцы (n = 130…290 мин^-1), которые захватывают стружку и сбрасывают ее вниз в рассеивающее устройство и далее на поддоны формирующего конвейера.
Формирующая машина ДФ-6 в сочетании с рассеивающим устройством ДРФ-1 или ДРФ-2 обеспечивает высокое качество формирования стружечного ковра.
Распределение стружки по ширине бункера-дозатора формирующей, машины достигается установкой над ней распределителя ДРМ-1 маятникового типа, течка для стружки которого получает качательное движение. Стружечный ковер фор-мируется на поддонах в виде бесконечной ленты с последующим разделением ее на заготовки (пакеты) определенной длины. Формирующий конвейер (участок под формирующими машинами) движется непрерывно и с равномерной скоростью 4,3 м/мин для получения равномерного стружечного ковра.
Стружечный ковер, разделенный на заготовки, поступает через метало-искатель 27 на предварительную подпрессовку в холодный гидравлический пресс для предварительной подпрессовки пакетов 28. При подпрессовке мы уменьшаем высоту прессуемых пакетов, устраняем просыпание мелких древесных частиц в нижнюю часть пакета при его транспортировке на поддонах, устраняем осыпание кромок пакетов, избегаем раздувание пакетов воздушным потоком во время смы-кания плит горячего многоэтажного пресса. Далее стружечный пакет на поддоне поступает на платформу контрольных весов 29. Масса пакета, находящегося на платформе, воспринимается рычажным механизмом и циферблатным указа-тельным прибором. На циферблате устанавливаем ограничительные контакты, ограничивающие допускаемое отклонение массы пакетов от заданной (расчетной), которое не должно превышать ± 3%. При отклонении дается световой сигнал и ко-манда специальному устройству для удаления таких пакетов с конвейера.
Нагрев стружечного пакета в период прессования осуществляем путем подачи под давлением перпендикулярно его плоскости пара, обладающего боль-шой теплоемкостью и способного передавать значительное количество теплоты. Для его осуществления необходимо иметь парогенератор и систему трубопро-водов. Обогреваемые плиты пресса имеют высверленные отверстия, через которые пар направляется в брикет. Для лучшего распределения пара по плоскости брикета с обеих его сторон предусматриваем проницаемые металлические поддоны. Про-должительность подачи пара – 53 с, так как толщина готовой плиты 19 мм.
Прессование осуществляется в многоэтажном гидравлическом прессе 30. Используем пресс А4743Б. Влажность осмоленной стружки наружных и внутрен-него слоев – 15% и 10% соответственно. Шаг конвейера t_к = 4300 мм. Продол-жительность цикла прессования τ_ц = 10 мин. Температура прессования 180⁰С. Пос-ле выдержки брикетов в прессе под давлением по их толщине отверждается связующее, склеивающее древесные частицы, в результате чего получается проч-ная древесностружечная плита. После этого пресс размыкается, к нему подходит разгрузчик, захватывает специальными захватами поддоны и при обратном движе-нии вытаскивает их с плитами из рабочих промежутков пресса на полки разгрузоч-ной этажерки. Этажерка начинает последовательно на один этаж опускаться и поддоны с плитами выгружаются из нее на конвейер, который направляется к мес-ту отделения готовых древесностружечных плит от поддонов.
После горячего прессования в плитах образуются внутренние напряжения, которые с течением времени (при охлаждении или кондиционировании) вырав-ниваются. Поэтому после выгрузки из пресса плиты сначала охлаждаются или кондиционируются в веерном охладителе 31 и только потом поступают на меха-ническую обработку. Одновременно в охладителе может находится не менее 15 – 16 плит (по числу промежутков пресса). Остальные ячейки пустые и расположены ниже осевой линии. За время поворота ячейки на 180^оС плиты охлаждаются до 50 – 70^оС в зависимости от температуры в цехе и затем передаются по роликовому конвейеру на штабелеукладчик 32, который укладывает их в пакеты. Плиты охла-ждаются только за счет омывания их воздухом. Сигнал на включение двигатель привода веера получает от разгрузочной этажерки пресса 30.
После горячего прессования древесностружечные плиты обрезаем на фор-матообрезном станке 33, в котором поперечные и продольные кромки обрезаются двумя парами неподвижных пил, расположенных под углом 90^оС друг к другу. Мимо них с помощью цепных конвейеров перемещается плита. Обрезаемые рейки измельчаются в дробленку фрезами, установленными рядом с пилами на валу электродвигателей пильных головок, и удаляются эксгаустерной установкой в про-тивопожарный бункер 10 через циклон посредством пневмотранспорта.
Обрезанные плиты поступают на станок шлифования и сортировки плит 34. Шлифование древесностружечных плит осуществляем на широколенточном шли-фовальном станке шлифовальными лентами с постепенно уменьшающейся зернис-тостью. Шлифовальный станок выполняем в виде отдельных функциональных блоков: калибровального, калибровально-шлифовального (промежуточного), и шлифовального (чистового). Часть образующейся на этой стадии пыли на-правляется в барабанную сушилку 8, а другая часть – в бункер для пыли 35.
Подробное описание технологической схемы приведено в приложении А.

3 РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА ДЛЯ ЦЕХА ПО ПРОИЗ-ВОДСТВУ 140000М3 ТРЕХСЛОЙНЫХ ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ В ГОД
Расчет производится на 1т готовых плит, а затем делается пересчет на 1мі. Определяется расход древесины, смолы, отвердителя, добавок. Расчет производится, начиная от готовой продукции против хода технологического процесса. При этом одна за другой исследуются все стадии процесса, указанные в технологической схеме по принципу «приход-расход». Любая стадия процесса должна рассматриваться следующим образом:
                                                Д₂С₂
                                                 Г₂В₂
Д₁С₁                                                                                 Д₃С₃
                  Г₁В₁                                                    Г₃В₃
                                               Д₄С₄
                                               Г₄В₄
где Д₁ и Д₂, С₁ и С₂, Г₁ и Г₂, В₁ и В₂ – соответственно количество древесины, смолы, гидрофобизатора, воды, и др., поступающее на данную стадию производства;
Д₃ и Д₄, С₃ и С₄, Г₃ и Г₄, В₃ и В₄ – соответственно количество древесины, смолы, гидрофобизатора, воды, и др., уходящее с данной стадии производства.

Таблица 1
Исходные данные

размеры плит, мм	3500x1750x19
плотность, кг/м3	700
влажность готовых плит, %	7,5
Содержание смолы, %:
наружные слои	6,35
внутренний слой	4,15
Гидрофобная добавка (петролатум), %	1,5
Кроме того, для расчета принимаются, %:
Влажность сырья	80
Влажность сухих древесных частиц наружных слоев	5
Влажность сухих древесных частиц внутреннего слоя	2,5
концентрация смолы	38
концентрация катализатора (водный раствор хлорида аммония)	20
соотношение наружных и внутреннего слоев	30:70
Породный состав сырья, %:
хвойные	60
лиственные	40
Основные потери в производстве, %:
шлифовка	7,5
обрезки по формату	3,0
сортировка, сушка и пневмотранспорт стружки для внутреннего слоя	5.0
сортировка, сушка и пневмотранспорт стружки для наружных слоев	8,0
изготовление стружки для внутреннего слоя	5,0
изготовление стружки для наружных слоев	6,0
Приготовление и транспортировка связующего	1,5
Производительность цеха в год 140000 м3 плит:
140000•0,7 = 98000 т; 140000/0,019 = 7368421,05 м2.
Производительность цеха в сутки, плит:
140000/304 = 460,53 м3; 98000/304 = 322,37 т; 7368421,05/304 = 24238,23 м2.
Производительность завода в час, плит:
460,53/24= 19,9 м3; 322,37/24= 13,43 т; 24238,23/24 = 1009,93 м2.

3.1 Склад готовой продукции
Определяем состав 1 т готовых плит. Количество влаги, содержащейся в 1 т готовых плит при влажности плиты 7,5%:
кг.
Масса абсолютно сухой плиты:
1000 – 75 = 925 кг.
Соотношение наружных и внутреннего слоев в плите 30:70. Содержание смолы во внутреннем слое 4,15%, в наружных слоях 6,35%.
Масса абс. сухой части внутреннего слоя плиты:
 кг.
Масса абс. сухой части наружных слоев плиты:
 кг.
Таблица 2
Состав наружных слоев плиты в массных долях (м.д.)

Древесина абс.сухая	Смола абс. сухая	Петролатум	Итого
100	6,35	1,5	107,85

В наружных слоях 1 т плиты содержится:
абс. сухой древесины
 кг;
абс. сухой смолы
 кг;
петролатума
 кг;
воды
80•0,30 = 24 кг.
Таблица 3
Состав внутреннего слоя плиты, м.д.

Древесина абс.сухая	Смола абс. сухая	Петролатум	Итого
100	4,15	1,5	105,65

Во внутреннем слое 1т плиты содержится:
абс. сухой древесины
 кг;
абс. сухой смолы

 кг;·
петролатума
 кг;
воды
80•0,70 = 56 кг.
Таблица 4
Состав плиты, поступающей на склад готовой продукции, кг
3.2 Шлифование
Потери при шлифовании для плит толщиной 19 мм составляют 7,5%(или 25% от наружного слоя).
Таблица 5
Состав наружных слоев плиты перед шлифованием, кг
3.3 Обрезка по формату
Потери при обрезке составляют 3%.

Таблица 6
Состав плиты, поступающей на обрезку

Наружный слой:
Древесина	258•1,03=265,74
Смола	20,5•1,03=21,12
Петролатум	4,88•1,03=5,03
Вода	30,0•1,03=30,90
Внутренний слой:
Древесина	613•1,03=631,4
Смола	25,5•1,03=26,23
Петролатум	9,2•1,03=9,48
Вода	56•1,03=57,68

3.4 Прессование
Наружные слои плиты
Таблица 7
Состав связующего (м.д.)

Абс. сухая смола	Абс. сухой отвердитель
100	1

Количество отвердителя по отношению к абс. сухой стружке при содержании смолы в наружных слоях 6,35% составит:
м.д.
Количество воды с отвердителем (концентрация 20%):
м.д.

Для производства плит выбираем смолу СФ-3024 концентрацией 38%. Количество воды со смолой:
м.д.
Таблица 8
Состав осмоленных стружек для наружных слоев плиты перед прессованием, м.д.:
Массная доля воды в осмоленных древесных частицах составляет:
5,0 + 10,36 + 0,24= 15,6м.д.
Количество воды в осмоленных древесных частицах для наружных слоев:
 кг.

При использовании «парового удара» для интенсификации процесса прессования наносится вода в количестве 100г на 1м² поверхности плиты. Площадь 1т плит при толщине плиты 20,5мм (не шлифованная) и плотности 700кг/ м² составляет:
 м².
Количество воды, вводимой для «парового удара» на 1т плит:
69,7•0,1•2 = 13,94 кг.
Количество воды в наружных слоях до пресса:
41,46+13,94 = 55,4кг.
Количество воды, удаляемое в прессе из наружных слоев:
55,4 – 30,90 = 24,5 кг,
где 30,90 кг – количество воды в наружных слоях плиты, поступающей на обрезку (табл. 6).

Диаграмма потока материалов для наружных слоев:
 SHAPE  \* MERGEFORMAT
13,94 В
265,74 Д; 21,12 С  ПРЕСС  265,74 Д; 21,12 С
41,46 В; 5,03 П  30,90 В; 5,03 П
24,5 В
Внутренний слой плиты
Таблица 9
Состав связующего (м.д.)
Количество отвердителя по отношению к абс. сухой стружке при содержании смолы во внутреннем слое 4,15% :
м.д.
Количество воды с отвердителем (концентрация 20%):
 м.д.
Количество воды со смолой (концентрация 38%):
м.д.
Таблица 10
Состав осмоленных стружек для внутреннего слоя плиты перед прессованием, м.д.:
Массная доля воды в осмоленных древесных частицах составляет:
2,5 + 6,77+ 0,17 = 9,44 м.д.
Количество воды в осмоленных древесных частицах для внутреннего слоя:
 кг.
Количество воды, которое удаляется в прессе во внутреннем слое:
59,6 –57,68= 1,92 кг,
где 57,68 - количество воды во внутреннем слое плиты, поступающей на обрезку (табл. 6).
Диаграмма потока материалов для внутреннего слоя:
 SHAPE  \* MERGEFORMAT
631,4 Д; 26,23 С ПРЕСС 631,4Д;26,23С
59,6 В; 9,48 П  57,68 В; 9,48 П
1,92 В
Общая диаграмма потока материалов в прессе:
Таблица 11
Состав плиты, поступающей в пресс,кг
Всего в прессе удаляется воды:
24,5+1,92 = 26,42 кг;

 SHAPE  \* MERGEFORMAT
13,94 В
897 Д; 47,35 С ПРЕСС  897 Д; 47,35 С
101,06 В; 14,51 П 88,58 В; 14,51 П
26,42 В
3.5 Смеситель
Для наружных слоев
В смеситель поступает со связующим воды:
10,36+0,24 = 10,6 м.д.,
где 10,36 – количество воды с отвердителем (концентрация 20%), а 0,24 – коли-чество воды со смолой (концентрация 38%) в м.д. или
кг,
где 21,12 – содержание смолы в древесине (кг), поступающей на стадию прессования (таблица 8), а 6,35 – содержание смолы в наружных слоях, % (табл. 1).
В смеситель поступает с древесными частицами воды:
кг,
где 265,74 – содержание абс. сухой древесины в наружных слоях (кг), а 5 – влажность сухих древесных частиц наружных слоях (табл. 1)
21,12 С; 0,211 К 265,74 Д
СМЕСИТЕЛЬ
79,04 В; 5,03 П 13,29 В
265,74 Д
21,12 С
0,211 К
92,33 В
5,03 П
Для внутреннего слоя
В смеситель поступает со связующим воды:
6,77+0,17 = 6,94 м.д.
или
кг.
В смеситель поступает с древесными частицами воды:
631,4•0,025 = 15,79 кг;
26,23 С; 0,26 К 631,4 Д
СМЕСИТЕЛЬ
43,86 В; 9,48 П 15,79 В
631,4 Д
26,23 С
0,26 К
9,48 П
59,65 В
где К – количество катализатора (отвердителя) (табл. 10).
Таблица 12
Материальный баланс технологического процесса получения 1т древесно-стружечных плит

4 РАСЧЕТ И ПОДБОР ОСНОВНОГО И ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ЦЕХА ПО ПРОИЗВОДСТВУ ТРЕХСЛОЙНЫХ ДРЕ-ВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ
Неравномерный породный состав сырья является одной из основных причин разнотолщности плит. Поэтому сортировка сырья по породам является одной из важнейших технологических операций. Местом сортировки может быть лесозаготовительное предприятие или предприятие-потребитель.
Всю древесину, поступающую для производства древесностружечных плит, рекомендуется сортировать на складе по породам на следующие группы: ель, сосна, кедр, пихта; береза, ольха, липа; осина; бук, дуб, и др. Такая сортировка позволяет направлять для изготовления стружки различных слоев соответ-ствующие породы или же использовать породы в известном соотношении, обеспе-чивая постоянный породный состав стружки. Для наружных слоев трехслойных плит рекомендуется в первую очередь использовать древесину хвойных пород в виде кругляка, колотой древесины, карандашей и др.
Для наружных и внутренних слоев плит используем следующий породный состав древесного сырья: сосна, береза, осина (соотношение хвойных пород к лиственным – 60:40). Для наружных слоев используем дровяную древесину (ОСТ 13 – 200 – 85) влажностью 80% состава: сосна – 45%; береза – 14%; осина – 41%. Для внутреннего слоя используем технологическую щепу (ГОСТ 15815 – 83) состава: сосна – 75%; береза – 14%; осина – 11%. В ней содержится 15% коры и 5% гнили. Средневзвешенную плотность древесины одной породы определяем по формуле:
ρ_ср.п = 1/100·(ρ_дрр_др + ρ_кр_к + ρ_гнр_гн).

где ρ_др; ρ_к; ρ_гн – соответственно плотность здоровой древесины, коры и гнили;
р_др; р_к; р_гн – соответственно доля здоровой древесины, коры и гнили в общем объеме сырья, %.
Так как содержание древесины дано в массовых долях (по ГОСТ 15815 – 70), то средневзвешенную плотность древесины для одной породы определяем по формуле (кг/м³):
ρ_ср.п = 100/(р_др/ρ_др + р_к/ρ_к+ р_гн/_ρгн )
Средневзвешенная плотность всего используемого сырья:
 

ρ_ср.др.с=∑ ρ_ср.п i_п (i=1,n),
где i_п – доля древесного сырья данной породы в общей массе сырья, %.
Находим средневзвешенную плотность древесины каждой породы для на-ружных слоев плит. Для этого первоначально по определяем долю (%) коры данной породы и долю здоровой древесины (за вычетом гнили и коры) /2/:
для сосны р_к=18%, р_гн=10%, р_др=100-(18+10)=72;
для березы р_к=15%, р_гн=0, р_др=100-15=85;
для осины р_к=16%, р_гн=20%, р_др=100-(16+20)=64;
Тогда средневзвешенная плотность сосны, березы и осины составит (кг/м³):
ρ_ср.с = 1/100·(760·72+308·18+0,65·760·10)=652;
ρ_ср.б = 1/100·(940·85+446·15)=866;
ρ_ср.ос = 1/100·(750·64+426·16+0,65·750·20)=645.
Находим средневзвешенную плотность сырья для наружных слоев:
ρ_ср.др.с= ρ_ср.с i_с+ρ_ср.б i_б+ ρ_ср.ос i_ос,
ρ_ср.др.с=652·0,45+866·0,14+645·0,41= 679 кг/м³.
Определяем плотность древесного сырья для внутреннего слоя. Для этого определяем средневзвешенную плотность для каждой породы древесины:
ρ_с = 100/(80/760+15/308+5/494)=613 кг/м³;
ρ_б = 100/(80/940+15/446+5/611)=793 кг/м³;
ρ_ос = 100/(80/750+15/426+5/487)=662 кг/м³.
Средневзвешенная плотность древесного сырья для внутреннего слоя:
ρ_др.с.вн = 613·0,75+793·0,14+662·0,11 = 644 кг/м³.
Определим часовой расход древесного сырья, поступающего на стадию разделки по длине для наружных слоев и на стадию измельчения древесины в щепу для внутреннего слоя. Для этого будем использовать средние коэффициенты потерь сырья на стадиях сушки стружки (К_суш), переработки сырья в стружку (в том числе сортировка щепы) (К_пер), разделки сырья по длине (К_разд) /2/. Остальные потери не учитываем, так как они уже учтены в расчете материального баланса.
Для наружных слоев:
К= К_разд· К_пер· К_суш.н,
где К – обобщенный коэффициент потерь сырья от стадии разделки до стадии сушки включительно.
К_разд=1,01; К_пер=1,06; К_суш.н=1,03.
Тогда расход абс. сухой древесины (g_абс.с.н), поступающей на стадию раздел-ки по длине для наружных слоев с учетом коэффициента К:
К=1,01·1,06·1,03=1,103;
g_абс.с.н = 265,74·1,103=293,11 кг.
где 265,74– количество абс. сухой древесины, поступающей в смеситель (данные материального баланса).
Для внутреннего слоя расход абс. сухой древесины (g_{абс.с.вн}), поступающей на стадию измельчения древесины в щепу с учетом коэффициента К (К_суш.вн=1,025):
К= К_пер· К_суш.вн;
К=1,06·1,025=1,087;
g_{абс.с.вн} = 631,4·1,087=686,33кг
где 631,4– количество абс. сухой древесины, поступающей в смеситель (данные материального баланса).
Тогда расход древесного сырья, поступающего на стадию разделки по дли-не для наружных слоев:
g_w,н = g_абс.с.н·(100+W)/100
где g_w,н – расход материала данной влажности, кг; W – влажность материала на данной технологической операции на данном потоке, %.
g_w,н = 293,11 ·(100+80)/100 = 527,4 кг

Расход древесного сырья, поступающего на стадию измельчения древесины в щепу для внутреннего слоя:
g_w,вн = 686,33·(100+80)/100 = 1229 кг.
Определим расход древесного сырья в соответствии с заданной про-изводительностью цеха – 13,43 т/ч (табл. 1). Для этого составим соответствующие пропорции.
Для наружных слоев:
g_w,н _________1000 кг готовых плит
х __________13430 кг готовы плит,
где х – расход древесного сырья на наружные слои трехслойных древесно-стружечных плит для цеха производительностью 13,43 т/ч.
Тогда:
х = 527,4 ·13430/1000 = 7083 кг/ч
Для внутреннего слоя:
g_w,вн _________1000 кг готовых плит
у __________13430 кг готовы плит,
где у – расход древесного сырья на внутренний слой трехслойных древес-ностружечных плит для цеха производительностью 13,43 т/ч.
Тогда:
у = 1229·13430/1000 = 16505 кг/ч
Исходя из вышеприведенных расчетов, определим часовой расход или пот-ребность цеха в древесном сырье:
V_др.с = V_др.с.н+ V_др.с.вн = 7083/679+16505/644 = 10,43+25,62 = 36,05 м³/ч

4.1 Подбор оборудования линии переработки сырья для наружных слоев
4.1.1 Подбор станка для переработки сырья
На станки для переработки сырья должна поступать древесина со строго определенными размерами: длиной и толщиной (диаметром). Поэтому все сырье перед поступлением к стружечным станкам разделывают по длине и толщине (диаметру). Для переработки на стружечных станках с ножевым валом его разде-лывают на чураки длиной 1 м.
Толщина (диаметр) перерабатываемого сырья ограничивается размерами проходного окна питателя рубительной машины.
Так потребность цеха в сырье для наружных слоев составляет 10,43 м³/ч, то для разделки длинномерного сырья по длине примем многопильный станок ДЦ-10 производительностью до 40 м³/ч /2/.
Таблица 13
Техническая характеристика станка ДЦ-10

Показатели	Значения
Производительность по распиленному сырью, м3/ч	до 40
Размеры перерабатываемого сырья:
длина, м	2 – 6,5
диаметр, мм	80 – 400
Длина получаемых мерных отрезков, мм	1000
Скорость резания, м/с	63,3
Число электродвигателей	8
Общая установленная мощность эле-ктродвигателей, кВт	141,6

4.1.2 Подбор стружечного станка
Применяем следующий способ переработки сырья в стружку: раскроенное длинномерное сырье перерабатываем в резаную стружку на стружечных станках (с ножевым валом или дисковых). Получаемая при этом стружка отличается высоким качеством и может использоваться для наружных и внутренних слоев плит.
Распространенными в нашей стране и за рубежом являются стружечные станки с ножевым валом, которые изготовляют стружку более низкого качества, но отличаются высокой производительностью и меньшей трудоемкостью загрузки материла.
Производительность стружечного станка в нашем случае должна быть не менее, чем 3871 кг абс. сухой стружки в час (расчет проводим аналогично расчету часового расхода или потребности цеха в древесном сырье):
К= К_пер· К_суш.н,
К=1,06·1,03=1,092;
g_абс.с.н = 265,74·1,092=290,19 кг/ч.
g_{абс.с.стр} = 290,19 ·13340/1000=3871 кг/ч
Стружечный станок подбираем с учетом размеров перерабатываемого сырья: длина – 1000 мм; наибольший диаметр – 400 (в соответствии с характерис-тиками станка ДЦ-10).
Выбираем стружечный станок с ножевым валом ДС-6 /2/, характеристики которого приведены в табл. 14 :
Таблица 14
Технические характеристики стружечного станка ДС-6

Показатели	Значения
Производительность, кг/ч абс. сухой стружки толщиной 0,4 мм	5000
Размеры перерабатываемого сырья, мм:
длина	650 – 1000
диаметр (наибольший)	40 – 400
Размеры получаемой стружки, мм:
длина	25
толщина	0,15 – 0,6

4.1.3 Подбор бункера для хранения стружки
Бункера для стружек устанавливают на стыках смежных технологических участков цеха. Они принимают стружку из предыдущего участка и выдают ее на последующий. При выходе из строя оборудования на одном участке бункера обеспечивают бесперебойную работу другого, так как в течение определенного момента времени стружка может накапливаться в бункере или выходит из него. Бункера для хранения стружки могут быть вертикальными и горизонтальными.
Очень широко применяются вертикальные бункера, отличающиеся боль-шой емкостью и надежностью в работе.
Используем бункер типа ДБО-60 /2/, техническая характеристика которого приведена в табл. 15.
Требуемое количество бункеров n_б определяем по формуле:
n_б = g_стр · t/V_б · ρ_н · К_зап (1)
где g_стр – часовая потребность в стружке на потоке, кг/ч; t – время, в течении которого бункеры обеспечивают бесперебойную работу потока, ч (1 – 2 ч /2/); V_б – объем бункера, м³; ρ_н – насыпная масса стружки, кг/м³ (ρ_н = 180 кг/м³ при W=80%); К_зап – коэффициент заполнения рабочего объема бункера (для вертикальных К_зап = =0,95).
g_{абс.с.стр} = 3871 кг/ч
g_стр = 3871·(100+80)/100 = 6967,8 кг/ч
Получим:
n_б = 6967,8 · 2/60 · 180 ·0,95 = 2 (округляем в большую сторону)
Соответственно устанавливаем три бункера, один из которых – резервный.
Таблица 15
Техническая характеристика вертикального бункера ДБО-60
4.1.4 Подбор оборудования для повторного измельчения древесной стружки
Получаемая на стружечных станках с ножевым валом стружка имеет зна-чительную ширину. При транспортировке (особенно с помощью пневмотранспорт-ных установок) стружка раскалывается и ширина ее уменьшается, однако в этом случае ширина не калибруется, т. е. в кондиционной стружке содержатся частицы значительной ширины. Для калибровки по ширине стружка дополнительно (повторно) измельчается в специальных дробилках, чаще всего в молотковых и дробилках с жестким ротором.
Фракционный состав и размеры древесных частиц зависят от технологии измельчения и применяемого оборудования. Однако почти во всех случаях их длина и ширина определяются формой и размерами ячеек в обечайках (ситах) размольного оборудования.
Для измельчения стружки по ширине наиболее часто используют молот-ковые дробилки. Отечественной промышленностью изготовляется молотковая дробилка ДМ-7 /2/, измельчающая специальную резаную стружку для внут-реннего и наружных слоев.
Производительность молотковой дробилки зависит в основном от размеров ситовых отверстий и влажности измельчаемой стружки. Чем больше размер от-верстий сит, тем больше производительность, чем выше влажность измель-чаемой стружки, тем меньше производительность. Производительность мо-лотковой дробилки при измельчении влажной стружки (W≥80%) примерно в 1,5—2 раза меньше, чем при измельчении сухой стружки (W≤4—5%). При измельчении влажной стружки получаются более качественные (волокноподоб-ные) мелкие древесные частицы. Для вторичного измельчения стружки уста-новим дробилку ДМ-7, техническая характеристика которой представлена в табл. 16:
Таблица 16
Техническая характеристика дробилки ДМ-7

Показатели	Значения
Производительность по измельченным древесным частицам в пересчете на абсолютно сухое состояние при толщине стружки 0,4 мм и влажности:
до 4% и размере ячеек сит 2Ч10 мм, кг/ч	до 4000
до 4% и размере ячеек сит 4Ч30 мм, кг/ч	до 5500
до 12% и размере ячеек сит 10Ч25 мм или 12Ч30 мм, кг/ч	до 5000
Ширина камеры дробления, мм	960
Окружная скорость ротора по наружному диаметру молотков, м/с	42
Размер ячеек сит для стружки наружных слоев, мм	2Ч10; 10Ч25
Число молотков	690

4.1.5 Подбор сушильной установки
Сырье, перерабатываемое в стружку, как правило, имеет высокую влажность (60—120_%) в зависимости от вида, способов доставки, длительности и условий хране-ния на складе и т. д. Влажность стружки перед смешиванием со связующим должна быть в пределах: для наружных и промежуточных слоев 4—6%, для внутреннего слоя 2—4%.
На предприятиях с отечественным оборудованием применяют барабанные су-шилки завода «Прогресс» (г. Бердичев) /2/.
Выбираем необходимый режим сушки /3/ (табл. 17). Расход абс. сухой стружки на стадии сушки:
g_{абс.с.стр} = 3871 кг/ч
Расход стружки влажностью 5% на стадии сушки:
g_стр = 3871·(100+5)/100 = 4064,6 кг/ч.
Для нашего цеха необходимо установить три барабанных сушилки Н167-66 /3/ производительностью по сухой стружке при высушивании от начальной влажности 80% до конечной 2 – 5% до 4500 кг/ч (производительность в пересчете на стружку в абсолютно сухом состоянии для частиц от зубчато-ситовых и молотковых дроби-лок – 1800…2100 кг/ч), одна из которых – резервная.
Таблица 17
Режим сушки стружки в сушильных барабанах
Таблица 18
Техническая характеристика барабанной сушилки Н167-66

Показатели	Значения
Рабочий объем барабана, м3	38
Производительность по сухой стружке при высушивании от начальной влажнос-ти 80% до конечной 2 – 5%, кг/ч	до 4500
Размеры барабана, м
длина	10
внутренний диаметр	2

Продолжение таблицы 18

Температура сушильного агента, 0С
на входе в барабан	230…550
на выходе из барабана	90…120
Объем газовоздушной смеси, проходя-щей через барабан, м3/ч	25…30

4.1.6 Подбор оборудования для сортировки стружки
При изготовлении стружки на стружечных станках образуется смесь с разными размерами (длиной, шириной и толщиной). В смеси наравне с кондиции-онной стружкой содержатся мельчайшие древесные частицы (пыль) и толстые крупные частицы (сколы, грубые стружки). Мелкие и крупные древесные частицы отрицательно влияют на физико-механические показатели плит. Поэтому для по-лучения плит заданных свойств излишнюю пыль и толстые грубые древесные частицы выделяют из общей массы стружки.
В связи с внедрением в промышленное производство технологии произ-водства древесностружечных плит с мелкоструктурной поверхностью сортировка стружки приобретает новое значение. Раньше от стружки отделялись мелкие древесные частицы и пыль, которые чаще всего направлялись на сжигание, а в настоящее время эта мелкая фракция используется для формирования наружных сло-ев для получения поверхности шероховатостью не ниже 7—8-го классов.
Сортируют высушенную стружку. Для этого применяют механические ка-чающиеся сортировки и пневматические сепараторы. Первые сортируют стружку по длине и ширине, вторые — по толщине. Высококачественная классификация стружки по фракциям может быть достигнута только при двухступенчатой сорти-ровке: сначала механической, затем пневматической.
Устанавливаем механическую качающуюся сортировку ДРС-2 и пневма-тический сепаратор ДПС-1 /3/, характеристики которых представлены в табл. 19 и табл. 20:
Таблица 19
Техническая характеристика качающейся механической сортировки ДРС-2

Показатели	Значения
Производительность, кг/ч (по загрузке)	до 10000
Общая площадь сит, м2	16,4
Размеры ячеек сит, входящих в комп-лект сортировки, мм	5Ч5, 1Ч1, 0,5Ч0,5
Число колебаний в минуту	150 – 180
Расход воздуха на аспирацию ситового короба, м3/с	0,31

Таблица 20
Техническая характеристика двухступенчатого пневматического сепаратора ДПС-1

Показатели	Значения
Производительность, кг/ч (по загрузке)	8000
Толщина кондиционной стружки, мм:	16,4
для наружных слоев	0,15 – 0,25
для внутреннего слоя	0,35 – 0,45
Диаметр камеры, мм	2500
Скорость воздуха в камере, м/с :	1-я ступень (верхняя камера)	2-я ступень (нижняя камера)
для наружных слоев плит П-1, П-2 гр. А	0,9 – 1,1	–
для внутреннего слоя	0,3 – 05	2,5 – 28

4.1.7 Подбор бункера для хранения стружки на стыке стадий сортиров-ки и смешения
Используем бункер типа ДБО-60, техническая характеристика которого приведена в табл. 15.
Требуемое количество бункеров n_б определяем по формуле:
n_б = g_стр · t/V_б · ρ_н · К_зап
где g_стр – часовая потребность в стружке на потоке, кг/ч; t – время, в течении ко-торого бункеры обеспечивают бесперебойную работу потока, ч (1 – 2 ч /2/); V_б – объем бункера, м³; ρ_н – насыпная масса стружки, кг/м³ (ρ_н = 100 кг/м³ при W=5%); К_зап – коэффициент заполнения рабочего объема бункера (для вертикальных К_зап = 0,95).
g_{абс.с.стр} = 3871 кг/ч
g_стр = 3871·(100+5)/100 = 4064,6 кг/ч
Получим:
n_б = 4064,6 · 2/60 · 100 ·0,95 = 2
Соответственно устанавливаем три бункера, один из которых – резервный.
Для бункера ДБО-60 весы для дозировки стружки не предусмотрены, по-этому дополнительно устанавливаем весы ОДКЧ-200А /3/ и выравнивающий бун-кер-питатель, техническая характеристика которого представлена в табл. 21.
Таблица 21
Техническая характеристика выравнивающего бункера-питателя

Показатели	Значения
Производительность, кг/ч	до 8000
Рабочая ширина питателя, мм	1500
Скорость движения ленты конвейера (регулируется ступенчато), м/мин	0,1 – 1,9

4.1.8 Подбор смесителя
Сложность процесса смешивания стружки со связующим заключается в том, что на относительно большую поверхность стружки необходимо равномерно распределить сравнительно небольшое количество связующего. В производстве древесностружечных плит норма расхода связующего /2/ составляет около 4—7 г (по сухому остатку) на 1 м² поверхности тонкой резаной стружки. Необходимо добиваться наиболее равномерного распределения связующего по поверхности древесных частиц, так как при неравномерном распределении снижаются физико-механические показатели древесностружечных плит.
До недавнего времени наиболее широко применяли тихоходные барабанные смесители с воздушным распылением связующего с помощью вихревых пневматических форсунок. При смешивании со связующим специальной стружки относительно больших размеров такие смесители соответствовали своему назна-чению /2/. Однако для смешивания со связующим мелких древесных частиц такие смесители оказались непригодными, так не обеспечивали равномерного распре-деления связующего по большой поверхности мелких частиц и пыли. Поэтому для проклеивания будем использовать малогабаритный скоростной смеситель с безвоздушным распылением связующего ДСМ-5, характеристика которого пред-ставлена в табл. 22.
Таблица 22
Техническая характеристика скоростного смесителя ДСМ-5

Показатели	Значения
Производительность, кг/ч при осмоле-нии стружки	1000 – 8000
Размеры рабочей камеры смешивания (барабана), мм:
длина	2000
диаметр	500
Расход охлаждающей воды, л/ч	7000
Частота вращения вала, мин-1	770;970;1220

4.2 Подбор оборудования линии переработки сырья для внутреннего слоя плит
4.2.1 Подбор оборудования для переработки сырья в технологическую щепу
Для переработки разного по виду сырья (длинномерная дровяная древе-сина, дрова, кусковые отходы лесопиления, карандаши и шпон-рванина фанерного производства, обрезки деревообрабатывающих цехов и др.) применяют руби-тельные машины.·
Часовой расход или потребность цеха в древесном сырье для внутреннего слоя V_др.с.вн = 36,05 м³/ч. В соответствии с данной производительностью уста-навливаем барабанную рубительную машину 250Ч650Н-6WT немецкой фирмы «Клёкнер» /2/ с подающим ленточным конвейером длиной 2000 мм, ха-рактеристика которой представлена в табл. 23.

Таблица 23
Техническая характеристика барабанной рубительной машины 250Ч650Н-6WT

Показатели	Значения
Производительность, м3/ч	40
Размеры загрузочного окна, ммЧмм	250Ч650
Диаметр барабана, мм	1000
Скорость подачи, м/мин	35

4.2.2 Подбор бункера для хранения щепы
Используем бункер типа ДБО-60, техническая характеристика которого приведена в табл. 15.
Требуемое количество бункеров n_б определяем по формуле 1:
n_б = g_щ · t/V_б · ρ_н · К_зап.
где g_щ – часовая потребность в щепе данной влажности на потоке , кг/ч; t – время, в течении которого бункеры обеспечивают бесперебойную работу потока, ч (1 – 2 ч /2/); V_б – объем бункера, м³; ρ_н – насыпная масса щепы, кг/м³ (ρ_н = 280 кг/м³ при W=80%); К_зап – коэффициент заполнения рабочего объема бункера (для вертикальных К_зап = 0,95).
К= К_суш.вн;
К_суш.вн =1,025;
g_{абс.с.вн} = 631,4·1,025 = 647,2 кг/ч,
g_абс.с.щ = 647,2 ·13340/1000 = 8634 кг/ч,
где 647,2 – расход абс. сухого древесного сырья, поступающего в бункер хранения щепы в расчете на 1 тонну плит.
g_щ = 8634·(100+80)/100 = 15541 кг/ч.
Получим:
n_б = 15541 · 2/60 · 280 ·0,95 = 2.
Соответственно устанавливаем три бункера, один из которых – резервный.
4.2.3 Подбор стружечной машины для переработки щепы
Щепа и мелкие кусковые отходы перерабатываются в стружку на центро-бежных стружечных станках ДС-7А /3/.
Таблица 23
Техническая характеристика центробежного стружечного станка ДС-7А

Показатели	Значения
Производительность, кг/ч абс. сухой стружки при толщине стружки, мм:
0,4	4500
0,5	7000
Внутренний диаметр ножевого бараба-на, мм	1200
Расход воздуха, м3/ч	3200

Так как необходимо переработать в час 8634 кг абс. сухой щепы, то устанавливаем два станка ДС-7А.
4.2.4 Подбор сушильной установки
Выбираем режим сушки для внутреннего слоя по /3/. Расход абс. сухой стружки на стадии сушки:
g_{абс.с.стр} = 8634 кг/ч
Расход стружки влажностью 2,5% на стадии сушки:
g_стр = 8634·(100+2,5)/100 = 8850 кг/ч.
Устанавливаем три сушилки Н167-66, одна из которых – резервная. Техническая характеристика сушилки представлена в табл. 18.
4.2.5 Подбор оборудования для сортировки стружки
В соответствии с количеством стружки, поступающей на эту стадию, устанавливаем механическую качающуюся сортировку ДРС-2, техническая харак-теристика которой представлена в табл. 19.
4.2.6 Подбор бункера для хранения стружки на стыке стадий сортировки и смешения
Используем бункер типа ДБО-60, техническая характеристика которого
приведена в табл. 15. Требуемое количество бункеров n_б определяем по формуле:
n_б = g_стр · t/V_б · ρ_н · К_зап
где g_стр – часовая потребность в стружке на потоке, кг/ч; t – время, в течении ко-торого бункеры обеспечивают бесперебойную работу потока, ч (1 – 2 ч /2/); V_б – объем бункера, м³; ρ_н – насыпная масса стружки от станка ДС-7, кг/м³ (ρ_н = 80 кг/м³ при W=5%); К_зап – коэффициент заполнения рабочего объема бункера (для вертикальных К_зап = 0,95).
g_абс.с.щ = 631,4·13340/1000 = 8423 кг/ч,
где 631,4 – расход абс. сухой древесной стружки, поступающей в бункер хранения стружки в расчете на 1 тонну плит.
g_щ = 8423·(100+2,5)/100 = 8634 кг/ч
Получим:
n_б = 8634· 2/60 · 80 ·0,95 = 4
Соответственно устанавливаем пять бункеров, один из которых – ре-зервный. Дополнительно устанавливаем весы ОДКЧ-200А /3/ и два вырав-нивающих бункера-питателя /2/, техническая характеристика которых пред-ставлена в табл. 21.
4.2.7 Подбор смесителя
Для проклеивания будем использовать два малогабаритных скоростных смесителя с безвоздушным распылением связующего ДСМ-5, характеристика которого представлена в табл. 22.
4.3 Расчет отделения формирования стружечного ковра
Задачей формирования стружечного ковра (пакетов) является дозирование и равномерное распределение осмоленных древесных частиц для обеспечения одинаковой толщины, плотности и прочности по площади древесностружечных плит при последующем прессовании.
Влажность осмоленной стружки наружных и внутреннего слоев – 15% и 10% соответственно. Прессование будем производить в прессе А4743Б. Шаг кон-вейера t_к = 4300 мм. Продолжительность цикла прессования τ_ц = 10 мин.
4.3.1 Определение расхода осмоленной стружки на формирование пакета
Количество осмоленной стружки, расходуемой на формирование пакета, определяем по /2/:

L_п = 3500 + 20·2 = 3540 мм;
В_п= 1750 + 25·2 = 1800 мм.
где 25 и 20 – ширина продольных и поперечных кромок, обрезаемых при раскрое, соответственно.
Доля (по массе) наружных слоев 30%, внутреннего – 70%.
Плотность готовой плиты – 700 кг/м³. Плотность внутреннего слоя плиты 660 кг/м³, наружных слоев – 793 кг/м³.
Определим толщину каждого из слоев.
Масса 1м² готовой плиты:
m = 700·1·1·0,019 = 17,5 кг.
На долю наружных слоев приходится:
17,5·0,3 = 5,25 кг;
на долю внутреннего 17,5-5,25 = 12,25 кг.
Тогда толщина слоев будет равна:
наружных δ_н= 10³·5,25/793·1·1 = 6,6 мм;
внутреннего δ_вн= 20,5 – 6,6 = 14 мм.
Определяем расход осмоленной стружки:
G_{осм.стр} = 3,54·1,8·700·(100·20,5+15·6,6+10·14)/ 10³·(100+7,5) = 95 кг.
В том числе на наружные слои:
G^н_{осм.стр.} = 3,54·1,8·793·(100·6,6+15·6,6)/ 10³·(100+7,5) = 37,3 кг
на внутренний слой
G^вн_{осм.стр.} = 3,54·1,8·660·(100·14+10·14)/ 10³·(100+7,5) = 63 кг
4.3.2 Определение производительности формирующей машины
Производительность формирующей машины будем определять по /2, с.182, формула 14.5/. Для этого по /2/ определяем ритм главного конвейера:
R_к = τ_ц/n = 10/10 = 1 мин = 60 с,
где n – число одновременно прессуемых плит, равное числу рабочих промежутков пресса. Согласно /2/ n=10.
Производительность формирующей машины наружного слоя:
П^н_ф.м. = 60·793·4,3·1,8·6,6·(100+15)/ 10³(100+7,5)·60·2 = 21,7 кг/мин,
машины внутреннего слоя
П^вн_ф.м. = 60·660·4,3·1,8·14·(100+10)/ 10³(100+7,5)·60·2 = 36,6 кг/мин.
4.3.3 Определение скорости формирующего конвейера
Скорость формирующего конвейера рассчитываем по /2/:
υ_ф.к. = n·t_к/τ_ц = 10·4,3/10 = 4,3 м/мин
В нашем случае могут быть применены формирующие машины ДФ-6, так как их производительность, согласно /2/, равна 4 – 90 кг/мин. Устанавливаем две формирующие машины ДФ-6 для наружных слоев и две для внутреннего слоя.

4.3.4 Определение производительности периодического гидравли-ческого пресса для предварительной подпрессовки стружечных пакетов
Гидравлический пресс для предварительной подпрессовки стружечных пакетов работает в составе конвейера, рассчитанного в пунктах 4.3.1 – 4.3.3.
Для определения производительности пресса периодического действия воспользуемся /2/:
l_пл = 3,5 м; b_пл = 1,75 м; δ_пл = 0,019 м (длина, ширина, толщина обрезной нешлифованной плиты соответственно).
Согласно /2/ коэффициент использования главного конвейера k = 0,75 – 0,90. Принимаем k = 0,85.
Цикл работы главного пресса должен быть на 2 – 3 с короче ритма глав-ного конвейера, то есть τ_ц = 60 – 3 = 57 с.
П_пр = 3600· l_пл· b_пл· δ_пл· k/ τ_ц = 3600·3,5·1,75·0,019·0,85/57 = 6,25 м³/ч.
Скорость пресса непрерывного действия U, м/мин определяем из /2/:
U = П_пр/60· l_пл· δ_пл· k = 6,25/60·3,5·0,019·0,85 = 1,84 м/мин.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной работе спроектирован цех по производству древесноволокнистых плит мощностью 140000 м³ в год. Рассмотрены основные способы производства и проведён обзор типового технологического оборудования. В результате для про-изводства выбраны трехслойные древесностружечные плиты. Для проклейки используется петролатум, водорастворимая фенолоформальдегидная смола СФ-3024; в качестве катализатора – 20%-й раствор NH₄Cl. Выбрана и обоснована тех-нологическая схема производства.
Рассчитан и составлен материальный баланс процесса производства, на ос-новании которого определено необходимое количество исходного сырья на про-изводство 1 т плит при влажности исходного сырья 80% и влажности готовых плит 7,5%: 0,9 т абс. сухой древесины; 0,015 т петролатума; 0,05 т фенолфор-мальдегидной смолы, 0,17 т воды и 0,0005 т катализатора. Подобранно по стан-дартам основное и вспомогательное оборудование до стадии формирования стру-жечного ковра, а также произведен расчёт отделения формирования стружечного ковра. В результате чего подобрано: четыре формирующих машины типа ДФ-6, многопильный станок для разделки длинномерного сырья по длине ДЦ-10, стру-жечный станок ДС-6, три бункера запаса стружки типа ДБО-60, три бункера запаса щепы типа ДБО-6, молотковая дробилка ДМ-7, барабанная рубительная машина 250Ч650Н-6WT немецкой фирмы «Клёкнер», шесть сушилок барабанного типа Н167-66, две механических качающихся сортировки ДРС-2, двухступенчатый пнев-матический сепаратор ДПС-1, восемь расходных бункеров типа ДБО-60, три мало-габаритных скоростных смесителя с безвоздушным распылением связующего ДСМ-5, два центробежных стружечных станках ДС-7А, пресс А4743Б.
Также подобрано вспомогательное оборудование для расходных бункеров: двое весов ОДКЧ-200А и три выравнивающего бункера-питателя.
Выбранная технологическая схема обеспечивает получение трехслойных древесностружечных плит, отвечающих требованиям ГОСТ 15815 – 70 и ГОСТ 10632 – 89.

ПРИЛОЖЕНИЕ А
Таблица 24
Сводная ведомость технологического оборудования

№	Наименование	Количество	Параметры
1	рубительная машина 250Ч650Н-6WT	1	G=40 м3/ч; Dб=1000 мм
2	формирующая машина ДФ-6для:	4	G=90 кг/мин H=3100 мм; L=3450 мм; B=3500 мм
3	многопильный станок ДЦ-10	1	G=40 м3/ч
4	стружечный станок ДС-6	1	G=5000 м3/ч
5	бункер запаса стружки ДБО-60	3	V=60м3
6	бункер запаса щепы ДБО-60	3	V=60м3
7	молотковая дробилка ДМ-7	1	G= до 5500 кг/ч
8	барабанная сушилка Н167-66	6	G=4500кг/ч Lб=10 м; Dб.вн.=2 м
9	механическая качающаяся сортировка ДРС2	2	G=10000кг/ч(по загрузке)
10	двухступенчатый пневматический сепа-ратор	1	G=8000кг/ч(по загрузке)
11	расходный бункер ДБО-60	8	V=60м3
12	смеситель ДСМ-5	3	G=8000кг/ч Lб=2000 мм; Dб.=500 мм
13	выравнивающий бункер-питатель	3	G=8000 кг/ч
14	стружечный станок ДС-7А	2	G=4500 кг/ч
15	весы ОДКЧ-200А	2	-
16	пресс горячего прессования А4743Б	-	-
17	веерный охладитель	-	-
18	штабелеукладчик	-	-
19	форматнообрезной станок	-	-
20	бункер для пыли	-	-
21	станок шлифования и сортирования плит	-	-
22	пресс для предварительной подпрес-совки	-	-

ПРИЛОЖЕНИЕ Б