Реферат: Производство мягких древесностружечных плит

ФЕДЕРАЛЬНОЕАГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГОПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Братский государственный университет»

Кафедра «Строительное материаловедение и технологии»

Технология стеновых, отделочных и

изоляционных материалов

Курсовой проект

Производство мягких древесностружечных плит

Выполнил:

ст. гр. СТ-01-2 С.В. Рожнев

Проверил:

к.т.н., доцент А.В.Косых

Братск 2005.

Содержание

TOC o «1-3» h z u Введение. PAGEREF _Toc104788466 h — 4 -

Древесныеплиты. ДВП.PAGEREF _Toc104788467 h — 5 -

Основные понятия. PAGEREF _Toc104788468 h — 5 -

Сырье для производства ДВП… PAGEREF _Toc104788469 h — 5 -

Технологияпроизводства мягких (изоляционных) ДВП… PAGEREF _Toc104788470 h — 7 -

Технологическая схема производства мягких (изоляционных)ДВП… PAGEREF _Toc104788471 h — 8 -

Стадия приготовления щепы… PAGEREF _Toc104788472 h — 9 -

Стадия получения древесного волокна. PAGEREF _Toc104788473 h — 9 -

Стадия подготовки волокнистой массы… PAGEREF _Toc104788474 h — 10 -

Стадия формования. PAGEREF _Toc104788475 h — 11 -

Стадия тепловой обработки. PAGEREF _Toc104788476 h — 11 -

Применение. PAGEREF _Toc104788477 h — 12 -

Списоклитературы… PAGEREF _Toc104788478 h — 13 -

Введение

Повышенный интерес к древесным композиционнымматериалам (композитам) обусловлен рядом причин: низкой стоимостью древесногосырья, малыми затратами труда и энергии при производстве древесныхкомпозиционных материалов и изделий из них, ценными, а в отдельных случаях иуникальными, свойствами этих композитов, непрерывной возобновляемостьюдревесных ресурсов и др.

По данным Отдела леса и лесных продуктовпродовольственной сельскохозяйственной комиссии Организации Объединенных Наций(ФАО ООН), производство в мире только трех древесных композиционных материаловв объемных единицах превосходит производство сталей, пластмасс и алюминия.

Композиционные материалы состоят из двух или более компонентов(фаз), между которыми имеется граница раздела.

Понятие композиционного материала в широком смысле,безусловно, включает и природные материалы, например древесину. Таким образом,древесными композиционными материалами должны быть названы материалы, состоящиеиз древесины или ее частиц и одного или нескольких других компонентов (металла,полимера, минерала), между которыми имеется граница раздела.

В древесном композите граница раздела междукомпонентами может проходить по наружной поверхности и по внутреннейповерхности, т.е. по поверхности сосудов, волокон и пор древесины.

Увеличение производства древесных композитов взначительной мере определяется тем, что объем потребления материалов на планетекаждые 11 лет удваивается, а запасы сырья для производства традиционныхматериалов ограничены и не восстанавливаются.

В этих условия особенно пристальное внимание обращенона древесные материалы. Ежегодный прирост твердой биомассы лесов мира 50 млрд.т, прирост промышленной древесины составляет 3,5–4 млрд.т в год, а добывается вмире лишь 1,1–1,3 млрд. т в год. Из всего лесного массива используется около7,5% древесины, причем в так называемых «отходах» оказывается не менее 30%промышленной древесины. Следовательно, сейчас в мире образуется 330–1200 млн. т(ориентировочно 660–2400 млн. плотных кубометров) «отходов» древесины, изкоторых можно изготавливать композиционные материалы в количествах, равныхвыпуску стали, алюминия и пластмасс, вместе взятых по массе. Эта сырьевая базане иссякнет и в дальнейшем, так как лес непрерывно возобновляется и жизнь напланете возможна лишь при наличии леса, дающего кислород и защищающего людейэкологически. Возобновляемость и высокая экономическая эффективность − основныефакторы, гарантирующие древесным композитам положение материалов будущего. Ихдополняют невысокая плотность (50–1400 кг/м3), достаточная прочность(до 300 МПа).

Древесные пластики (woodplastics, holzplaste, plastiquesdubois) – материалы на основе древесины, подвергнутойтермической обработке под давлением (пластификации). Древесные пластики делятсяна: 1) древесину прессованную (пластифицированную); 2) древесно-слоистыепластики; 3) древесную пресскрошку; 4)древесные плиты (древесноволокнистые идревесностружечные).

Древесныеплиты. ДВП.Основные понятия

Древесноволокнистымиплитами называются листовые материалы, сформированные из переплетных древесныхволокон. Изготавливают их из древесных отходов или из низкокачественнойдревесины. В отдельных случаях в зависимости от условий снабжения предприятиясырьем применяют одновременно как древесные отходы, так и древесину в кругломвиде. Наиболее распространенные способы изготовления плит – мокрый и сухой.Промежуточными между ними, причем менее распространенными, будут мокро-сухой иполусухой способы.

Мокрый способ основан наформировании ковра из высушенной древесноволокнистой массы в водной среде игорячем прессовании нарезанных из ковра отдельных полотен, находящихся вовлажном состоянии (при относительной влажности 60–70%).

Сухой способ основан наформировании ковра из высушенной древесноволокнистой массы в воздушной среде игорячем прессовании полотен, имеющих влажность 5–8%.

Полусухой способ основан наформировании ковра из высушенной древесноволокнистой массы в воздушной среде игорячем прессовании полотен, имеющих влажность 16–18 %.

Мокро-сухой способ основанна формировании ковра из древесноволокнистой массы в водной среде, сушкеполотен и горячем прессовании сухих полотен, имеющих влажность, близкую к нулю.

В процессе изготовленияплит любым из названных способов древесину сначала измельчают в щепу, а затем щепупревращают в волокна, из которых формируют ковер. Ковер разрезают на полотна.Сухие полотна прессуют в твердые плиты. Влажные полотна или прессуют, получаютвердые или полутвердые плиты, или сушат, получая мягкие (изоляционные) плиты.

В волокнистую массу для придания водостойкости вводятразличные эмульсии (парафиновые, смоляные, масляные) и осадители (сернокислыйалюминий). Плиты формируются на отливочных машинах. Влажность плит послеотливок достигают 70%. По этому изоляционные плиты поступают на сушку, атвердые и полутвердые прессуют в горячих многоэтажных прессах (t135–180 0C). Твердые и сверх твердые плиты затем проходят закалку при t150 – 170 0C с последующим увлажнением до5 – 7% (по массе).

В основу деления плит на виды и марки положены средняяплотность и прочность при изгибе. В зависимости от средней плотности ДВПразделяют на виды: мягкие (М) со средней плотностью не более 350 кг/м3;полутвердые (ПТ) — не менее 400 кг/м3; твердые (Т) — не менее 850кг/м3 и сверхтвердые (СТ) — не менее 950 кг/м3.

В зависимости от прочности при изгибе ДВП разделяют намарки: М-4; М-12; М-20; ПТ-100; Т-350; Т-400; СТ-500. В условном обозначениимарки цифры отражают величину прочности при изгибе в кгс/см2 или вМПа, если цифровые индексы уменьшены в 10 раз.

Существенный показатель качества сверхтвердых, твердыхи полутвердых плит – гигроскопичность. Стандарт допускает величину набуханияплит после суточного нахождения испытываемых образцов в воде: для твердых иполутвердых – не более 20%, а для сверхтвердых не более 12%. Водопоглощение жеустановлено: для сверх твердых плит – 15%, для твердых – 30%, для полутвердых –40%. Плиты, изготовленные сухим способом, обладают значительно меньшейгигроскопичностью 10 – 12% так как при их изготовлении применяютфенолформальдегидные смолы.

Сырье для производства ДВП

Сырьем для ДВП могутслужить любые волокнистые материалы растительного происхождения, если ихволокна достаточно длинные, гибкие и прочные: все виды древесины, стебли пшеницы,хлопчатника, кукурузы, кенафа и др. Однако основными видами сырья, широкоиспользуемыми в производстве, являются: неделовая древесина, т.е. непригоднаядля строительных и иных целей (долготье и коротье); отходы лесопиления(горбыль, рейка, вырезки); отходы спичечного и фанерного производства (шпоннекондиционный, брак соломки и лом коробки); бумажная макулатура.

Целесообразностьприменения того или иного вида сырья зависит, прежде всего, от того, есть лионо в данном районе, от стоимости, условий доставки к месту переработки.

Основное сырье —древесина — состоит из целлюлозы, лигнина и гемицеллюлозы, образующих оболочкуклеток, а также из смол, эфирных масел, дубильных и красящих веществ,заполняющих клетки. Целлюлоза — химически стойкое вещество, не растворяющееся вводе и гидролизующееся при давлении 1...1,5 МПа и температуре 180°С. Строениеее кристаллическое, состоит она из кристаллитов — мицелл в виде палочек длиной500...700 А и толщиной 50...60 А. Мицеллы и фибриллы составляют клетки удлиненнойволокнообразной формы. В древесине лиственных пород такие клетки, занимающие60...65% объема, называют волокнами либриформа, их длина около 1 мм; вдревесине хвойных пород содержание волокнообразных клеток — трахеид — длиной3...10мм достигает 90...95% по объему. Трахеиды длиннее, толще и прочнее, чемволокна либриформа, поэтому в производстве ДВП предпочтение отдается древесинехвойных пород.

Лигнин — аморфноевещество, представляющее собой сложное сочетание нескольких химическихсоединений. Химически он менее стоек, чем целлюлоза, но не гидролизуется. Впроизводстве ДВП лигнин повышает выход массы и в процессе прессованияспособствует образованию дополнительных связей между волокнами. Гемицеллюлозапо составу близка к целлюлозе и состоит из пентозанов и гексозанов. Гексозаныпри горячем прессовании гидролизуются и способствуют образованию смолоподобныхпродуктов.

Технологияпроизводства мягких (изоляционных) ДВП

Технологиядревесноволокнистых плит довольно сложна и энергоемка. Процесс производстваДВП можно разделить на две практически самостоятельные части: получениедревесных волокон путем последовательного измельчения древесины и переработкаволокон в изделия.

Получение древесныхволокон — процесс весьма многодельный и энергоемкий, он включает следующиепоследовательно осуществляемые операции: снятие коры с древесины (окоривание),распиловку дровяного долготья, колку толстых чураков, рубку древесины вщепку, размол щепы и получение волокнистой массы. Далее производят подготовкуволокнистой массы путем ее сортировки, сгущения и проклейки.

Формованиеизоляционных ДВП осуществляют мокрым способом из гидромасс, который основан насвободном их обезвоживании с последующим вакуумированием и подпрессовкой.Производственный процесс заканчивается сушкой изделий.

Прочность мягких ДВПобеспечивается только за счет переплетения древесных волокон,(свойлачиваемое), поэтому к древесному волокну для этого типа продукциипредъявляют повышенные требования. Для обеспечения лучшей свойлачиваемостиволокна должны иметь высокую удельную поверхность и быть достаточно длинными,поэтому в данном случае предпочтение отдается древесине хвойных пород.

Технологическаясхема производства мягких (изоляционных) ДВП

Неделовая древесина или отходы

(склад)

Окоривание древесины

(корообдирочный барабан)

Распиловка долготья

(балансирные пилы)

Распиловка долготья

(балансирные пилы)

Раскалывание чураков

(механические колуны)

Приготовление щепы

(рубильные машины)

Получение волокна

(дефибраторы, рафинеры)

Получение гидромассы

(массные бассейны)

Сгущение гидромассы

(сгустители)

Проклейка гидромассы

(массные бассейны)

Проклеивающие

вещества

Формирование полотна

(отливочные машины)

Раскройка полотна на плиты

(ножи продольной и поперечной резки)

Сушка изделия

(многоярусная сушилка)

Механическая обработка

(форматные станки)

Механическая обработка

(форматные станки)

Склад готовой продукции

Стадия приготовления щепы

Приготовление щепыосуществляют из предварительно окоренной древесины. Окоривание поступившего назавод сырья (длинномерной древесины, коротья, отходов лесопиления и т. п.) производятв корообдирочных барабанах, водоструйных корообдирках или на ножевых корообдирочныхстанках. Кора ухудшает внешний вид изделия, увеличивает его водопоглощение присодержании ее в массе свыше 17% существенно снижает механическую прочность.

Освобожденная от корыдревесина поступает на грубое измельчение. Длинноразмерную древесинураспиливают дисковыми пилами с горизонтальной (балансирные пилы) иливертикальной (маятниковые пилы) качающейся рамкой. Толстые чураки раскалываютна дровокольных станках с неподвижным или движущимся поступательно-возвратноклином. Полученные заготовки длиной 1500 мм измельчают в щепу на специальныхрубильных машинах, рабочим органом которых является массивный стальной дисктолщиной 100 мм и более и диаметром до 3000 мм, на котором закреплены ножи. Взависимости от диаметра диска количество ножей может изменяться от 10 (придиаметре 2000 мм) и более. Диск приводится во вращение электромотором, его частотавращения 585 мин-1.

Древесину легче рубитьвдоль волокон, чем поперек, поэтому поленья подаются к диску под углом 35…45° по специальному наклонному лотку.

Для нормальной работыразмольных агрегатов необходимо получать щепу одинаковых размеров: длина вдольволокон 20...25 мм, поперек волокон 15...30 мм и толщина 3...5 мм. Из рубильноймашины щепа выходит неодинаковая по величине, поэтому она сортируется навибрационных плоских или барабанных ситах. Отсортированная щепа подается намелкое измельчение к размольным агрегатам. Предварительно ее промывают в промывочномбаке и затем на обезвоживающем винтовом конвейере, где щепу дополнительно промывают,свежей водой.

Стадия получения древесного волокна

Получение древесноговолокна осуществляют одним из трех способов: механическим, термомеханическимили химико-механическим.

Необходимость размолазаключается в получении тонких волокон с длиной, обеспечивающей хорошуюсвойлачиваемость при формировании ковра. Качество получаемого волокна (толщинаи длина) зависит от породы применяемой древесины и способа его получения.

Качество волокнаоценивается по скорости обезвоживания гидромассы. С учетом этогосконструирован прибор, с помощью которого по скорости свободного водоотделенияопределяют тонкость помола волокна в градусах Шопера-Риглера (°ШР) — автора прибора.

В зависимости отприменяемого вида древесины, способа размола и типа размольной машиныполучаемое волокно может иметь средний диаметр 30...50 мкм и среднюю длину отсотых долей миллиметра до 3...4 мм. Слишком короткие волокна не могут бытьиспользованы для получения мягких ДВП, поэтому выбор способа размола и типа размольноймашины при их производстве имеет решающее значение.

Механический способполучения волокна основан на истирании чураков быстровращающимися рифленымидисками без прогрева или с прогревом древесины, с применением химическихвеществ и других средств, облегчающих размол древесины. Процесс развертыванияудельной поверхности древесноволокнистой массы при этом способе размола связанс большой затратой энергии. Как правило, в размольные аппараты добавляютбольшое количество подогретой воды для облегчения размола и повышения выходакондиционной волокнистой массы. Механический способ размола не нашел широкогоприменения вследствие больших затрат электроэнергии (800 кВт на 1 т сухойволокнистой массы) и невозможности переработки древесины в виде щепы.

Термомеханическийспособ размола древесины основан на двустадийной обработке щепы:предварительном разогреве ее горячей водой (не ниже 70°С) или паром высокогодавления с температурой 170...190°С и последующем истирании ее между вращающимисяс разной скоростью или в разные стороны рифлеными дисками. Разогрев щепы обычнопроизводят в специальной камере размольной машины (дефибратора илирафинатора). Под воздействием теплоты и влаги лигнин древесины размягчается,ослабляя связи между волокнами; легко гидролизуемые углеводы гидролизуются ирасщепление древесины на волокна существенно облегчается.

Древесное волокно,получаемое этим способом, характеризуется ненарушенной структурой при высокойтонкости помола. В зависимости от требуемой тонкости волокон размолосуществляют в одну или две стадии. При производстве мягких ДВП необходимдвустадийный размол.

Для первичного помолаприменяют дефибраторы или быстроходные рафинеры — машины с быстровращающимисярифлеными дисками, а для повторного — рафинаторы, голлендеры, обеспечивающиетонкий размол при более мягком воздействии на древесину. Термомеханическийспособ наиболее распространен в практике приготовления древесноволокнистоймассы, для него характерно получение массы с высоким содержанием длинных и тонкихволокон при сравнительно небольшом расходе электроэнергии (200...260 кВт на 1 тсухого волокна), что достигается за счет термовлажностной обработки щепы.

Химико-механическийспособ основан на различной растворимости компонентов древесины в слабомрастворе щелочи и реализуется в два этапа: проваривание древесной щепы вслабощелочном растворе и механический размол проваренной щепы. При варкедревесины в слабощелочном растворе происходит полное постепенное растворениелигнина и частичное гемицеллюлозы и инкрустирующих веществ, соединяющихволокна. Это существенно облегчает размол древесины и обеспечивает получениеэластичных длинных волокон, пригодных для производства высококачественныхмягких плит.

Однако этот способ неполучил широкого применения вследствие сложности химической подготовки сырьяперед размолом и малого выхода волокна (до 80%).

Полученную припервичном размоле древесную массу разбавляют водой до концентрации 0,3...0,5%и подвергают мокрой сортировке путем пропускания гидромассы через плоские ситас размером отверстий 5...6 мм. Недомолотые частицы сгущают до 4...5% инаправляют на повторный размол. Гидромассу из кондиционных волокон направляютна вторичный помол, для которого широко используют голендоры непрерывногодействия, в которых получают эластичное и хорошо гидратированное волокно.

Стадия подготовки волокнистой массы

Подготовка волокнистоймассы для формования плит включает повышение концентрации волокон до 2,5...3%с целью уменьшения емкости массовых бассейнов и снижения электроэнергии,потребной на ее перекачку, и проклейку массы.

Сгущение гидромассыпроизводят в особых аппаратах — сгустителях, из которых ее затем перекачиваютили направляют самотеком в массовые бассейны, оборудованные смесительными механизмами.Проклейку волокнистой массы (обработка ее эмульсиями химических веществ)производят при непрерывном перемешивании гидромассы для улучшения свойствготовых изделий. Прочность ДВП повышают введением в гидроволокнистую массуводных эмульсий окисляющихся масел (льняного, конопляного и др.) либосинтетических (фенолоформальдегидных и др.) смол. Повышения водостойкостидостигают введением гидрофобных эмульсий, в основном парафиновой, канифольной,битумной, в количестве до 2%. Эмульсия осаждается на волокно в кислой среде (pH— 4...5); для получения такой среды в гидромассувводят серную кислоту (1%) или сернокислый глинозем (0,5%). Повышениябиостойкости ДВП добиваются введением в гидромассу антисептиков (фтористого икремнефтористого натрия, крезола и др.). Огнестойкость повышают за счетвведения антипиренов (сернокислого аммония, железоаммонитофосфата и др.).

Следует отметить, чтовведение перечисленных водорастворимых добавок эффективно при сухом способепроизводства ДВП, т. е. твердых их разновидностей. При мокром же способе (приполучении мягких ДВП) эффект проклейки заметно снижается, так как приобезвоживании ковра во время формования изделий часть добавок уходит из массы сотжимными водами.

Стадия формования

Формование мягких ДВПосуществляют на отливочных машинах непрерывного и периодического действия.Обезвоживание волокнистой гидромассы на отливочных машинах происходитпоследовательно путем свободной фильтрации воды через сетку, отсосавакуумированием и отжима подпрессовкой.

При свободнойфильтрации взвешенные в воде волокна сближаются и переплетаются, возникаютсилы сцепления друг с другом, т. е. происходит свойлачивание. При этомгидромасса обезвоживается и на сетке машины формируется ковер с относительнойвлажностью 90...92%. Дальнейшее понижение влажности и уплотнение коврапроисходят вакуумированием и отжимом (до влажности 60...70%).

Наибольшеераспространение для формования ДВП получили длинносетчатые отливочные машинынепрерывного действия. Процесс формирования на этих машинах осуществляетсяследующим образом. Гидромасса через щель поступает на непрерывно движущуюсяленту отливочной машины, огражденную бортами. Для улучшения переплетенияволокон на отливочных машинах устанавливают вертикальный вибратор. Свободнаяфильтрация воды прекращается при достижении концентрации волокна в массе7...10%, далее масса поступает в отсасывающую часть машины, оборудованнуювакуум-насосами, где ее концентрация увеличивается до 12...16%. Дальнейшееобезвоживание ковра происходит между двумя сетками в прессовой части машины,включающей несколько прессов с постепенно возрастающим давлением. Проходячерез прессы, масса уплотняется, ее толщина уменьшается, а влажность достигаетконечной величины 55...70%. Отформованный таким образом ковер с помощью пилпоперечной и продольной резки раскраивается на плиты заданных размеров, которыенаправляются на тепловую обработку.

Стадия тепловой обработки

Тепловую обработкумягких ДВП производят в трехзонных многоэтажных роликовых сушилках непрерывногодействия, работающих по принципу противотока с рециркуляцией теплоносителя.Длина роликовых сушилок может колебаться от 30 до 90 м. Чаще используют сушилкидлиной 30 м. Продолжительность сушки при температуре теплоносителя 130...160°Ссоставляет 3 ч. В конце сушки предусмотрена зона охлаждения.

Следует отметить, чтопроизводство ДВП является энергоемким. В среднем на 1 т плит затрачивается 550...650 кВт-ч электроэнергии, 4...4,5 т пара и около 110 кг условного топлива.Высокая энергоемкость объясняется большими затратами электроэнергии, идущимина помол древесины. В процессе производства затрачивается значительноеколичество топлива на тепловую обработку сырья и сушку изделий.

Применение

Изоляционные плитыиспользуют для тепло- и звукоизоляции стен, потолков, полов, перегородок имеждуэтажных перекрытий, утепления кровель (особенно в деревянномдомостроении), акустической отделки специальных помещений (радиостудий, машинописныхбюро, концертных залов и т.п.). Стандартные изоляционные плиты применяют длядополнительного утепления стен, потолков и полов, а также для увеличенияпрочности стенных каркасов. Они могут быть применены для внутреннего покрытия ипотолков перед окончательной отделкой. Ветрозащитные изоляционные плитыприменяются для уплотнения и упрочнения внешних стен, потолков и крыш зданий. Ихтакже применяют в качестве выравнивающих слоев под твердые покрытия полов извукоизоляционных прокладок.

Изготовление ДВП – один изперспективных способов использования древесных отходов и неделовой древесины.

Список литературы

1.

ГорловЮ.П. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий: Учеб.для вузов по спец. “Пр-во строит. изделий и конструкций”. − М.: Высш.шк., 1989.

2.

ВигдоровичА.И., Сагалаев Г.В., Поздняков А.А. Древесные композиционные материалымашиностроения: справочник. М: Машиностроение, 1991.

3.

КовальчукЛ.М. Производство деревянных клеевых конструкции. М: Лесная промышленность,1987.

4.

ПоташевО.Е., Лапшин Ю.Г. Механика древесных плит М: Лесная промышленность, 1980.

5.

РебринС.П., Мерсов Е.Д., Евдокимов Е.Г. Технология древесноволокнистых плит. М:Лесная промышленность, 1982.

6.

ЭльбертА.А. Химическая технология древесностружечных плит М: Лесная промышленность,1984.

еще рефераты

Еще работы по материаловедению

Реферат по материаловедению

Математическое моделирование в строительно- технологических задачах

29 Августа 2013

Реферат по материаловедению

Сплавы на основе меди

29 Августа 2013

Реферат по материаловедению

Определение усилия штамповки в открытых штампах

29 Августа 2013

Реферат по материаловедению

Стекло и строительные материалы на основе органических вяжущих

29 Августа 2013