«ТЕХНОЛОГИЯ КЛЕЕНЫХ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ДЛЯ ВУЗОВ МАТЕРИАЛОВ 2003 В.Н. Волынский ТЕХНОЛОГИЯ КЛЕЕНЫХ МАТЕРИАЛОВ (Учебное пособие) Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для ...»

Цикл лущения складывается из многих операций, но для практических целей можно выделить только две составляющие - время оцилиндровки и лущения (tоц) и время вспомогательных операций (tвсп), с:

где Кф - коэффициент формы чурака, учитывает степень превышения максимального диаметра чурака над номинальным диаметром Dс. и составляет 1,2 для березы и 1,15 для сосны; Sш - толщина шпона, мм; dк - средний диаметр карандаша, мм; nш - частота вращения шпинделя, мин-1.

Можно рекомендовать высокую частоту для малых толщин шпона (менее 1,00 мм) и самую малую - для шпона толщиной более 1,8 мм.

Все остальные операции относятся к вспомогательным и их время (tвсп) колеблется в интервале 9 - 13 с. Реально производительность лущильных станков наиболее существенно зависит от толщины шпона и диаметра чурака и составляет примерно 3-4 м3 / ч.

4.4. Рубка и укладка шпона Рубка шпона ставит своей целью получение форматных листов шпона и заготовок кускового шпона. Она выполняется на ножницах различной конструкции. Схемы механизмов рубки шпона даны на рис.4.9.

Рис.4.9. Схемы механизмов рубки шпона: а - с контрножом, б - с упругим элементом, в - с нижним ротором, г - с верхним ротором.(1 - ведущий подающий ролик, 2 - прижимной подающий ролик, 3 - контрнож, 4 - подвижный нож, 5 - эластичное основание, 6 - ножевой ротор, 7 - опорный барабан, 8 - обрезиненный барабан, 9 - ножевой ротор).

Наиболее распространенным отечественным оборудованием являются пневматические ножницы марки НФ18-3 (табл.4.6), работающие по схеме, показанной на рис.4.7а. Рабочими органами устройства являются подвижный нож 4, укрепленный на траверсе, и контрнож 3, укрепленный на раме. Во время рубки прижимной ролик 2 поднимается и лента шпона подтормаживается. Опыт работы показывает, что они часто сдерживают работу лущильных станков и не обеспечивают необходимую точность размера отрубаемых листов.

4. 6. Техническая характеристика ножниц НФ 18-3.

Размер листов шпона, мм :

Скорости подачи ленты шпона, м/с 0,38; 0,75; 1,2; 1, Широкое распространение получили ножницы марки APL (рис.4.10, табл.

4.7) финской фирмы "Raute", работающие по схеме, показанной на рис.4.7,б.

Режущим органом является нож, закрепленный на траверсе, совершающей движение в вертикальной плоскости. При этом срабатывает следующая цепочка механизмов: передняя кромка ленты шпона касается конечного выключателя, который включает электромагнит, приводящий в действие золотниковую коробку, которая открывает доступ воздуху в пневмоцилиндр, шток которого через систему рычагов приводит в движение ножевую траверсу. Время одного двойного хода составляет всего 0,15 с, длина хода ножа 25 мм, скорость подающего конвейера 15 - 65, а выходного - до 200 м/мин. Для улучшения качества реза под ножом располагается резиновый валик, который периодически проворачивается. Время торможения ленты в момент рубки незначительно, поэтому механизм подачи не отключается. Точность рубки сравнительно невелика, так как зависит от точности срабатывания большого количества элементов.

4. 7. Технические характеристики ножниц типа APL для рубки шпона со шпоноукладчиками типа VPL Размеры станка (LxB), м 5,82 х 5,82 х 5,82 х 5,82 х 6,58 х 6,81 х То же со стопоукладчи- 7,26 х 7,26 х 7,26 х 7,26 х 7,26 х 7,26 х На смену ножницам с возвратно - поступательным движением рабочего органа приходят роторные ножницы. В них нож совершает вращательное движение, что позволяет снизить массу станка, упростить конструкцию и повысить точность рубки листов.

Отличительная особенность узла рубки шпона в станке, работающем по схеме 4.7.в, заключается в том, что нож закреплен на ножевом роторе, длина окружности которого равна ширине листа шпона. Поэтому при каждом обороте от ленты шпона отсекается лист определенной ширины. Ротор вместе с противолежащим опорным обрезиненным барабаном образуют механизм подачи ленты шпона. Недостаток данной конструкции - невозможность регулировки ширины листа шпона.

Несколько другую конструкцию имеют роторные ножницы RC финской фирмы "Raute" (рис.4.11). Нож в этом станке установлен между двумя обрезиненными валами (толщина оболочки 20 мм) и располагается горизонтально. По команде датчика длины он занимает вертикальное положение и очень точно и синхронно с движением ленты шпона производит отделение листа нужной ширины.

Фирма выпускает роторные гидравлические ножницы серии RCH с длиной роликов от 1600 до 3300 мм, скорость движения ленты - до 200 м/мин. Срок службы валов - около 1 года, интервал заточки ножей 2-3 недели. Трех ножей хватает примерно на 1 год трехсменной работы лущильного станка. Станок работает без вибрации и устанавливается без фундамента на полу цеха, привод узлов давления и вращающихся элементов - от системы гидравлики мощностью 18, 5 кВт.

Рис.4.11. Принцип работы роторных ножниц и принцип действия системы управления ножницами.

Приводом вращающегося ножа управляет микропроцессор, связанный со сканирующим устройством. Система сканирования управляет также сбрасывателем кускового шпона и отходов после их отделения от форматного шпона, который направляется на автоматическую укладку.

Дальнейшим усовершенствованием системы являются сдвоенные ножницы (рис.4.12). Лента шпона подрезным ножом, установленным на лущильном станке, делится на две части (полосы), которые в сдвоенных роторных электрических ножницах марки RCET 2900 рубятся отдельно на форматные листы, куски и отходы (рис. 4.10). Особенность ножа заключается в том, что он состоит из двух частей, которые могут работать отдельно или совместно.

Фирма “Colombo Cremona” (Италия) выпускает ножницы с автоматической вырезкой дефектных участков. В качестве устройства, определяющего дефекты, применяется датчик - планка с инфракрасными фотосчетчиками. Ножницы работают по программам, включающим в себя обрезку кускового шпона и вырезку дефектов, деление шпона на листы по заданному размеру, автоматическую рубку на форматные листы. Время реза составляет 0,05 с при скорости движения ленты шпона от 3,5 до 30 м/мин. Изменена и механика работы ножниц - движение ножа осуществляется через коленчатый валик от пневмоцилиндра, которым управляют быстродействующие магнитные вентили. Вместо обрезиненного ролика под ножом находится ролик из синтетического материала.

В устройстве, показанном на рис.4.13, при подходе переднего конца ленты к измерительному валику включается вращение ножевого барабана и происходит рубка шпона. Измерительный валик с этого момента начинает отсчитывать длину листа, который должен быть отрублен от ленты. В нужный момент он дает команду на срабатывание ножевого ротора. Одновременно отключается электромагнит ролика 5 и он, опустившись на лист шпона, удаляет его из ножниц Основное достоинство такой конструкции - её быстродействие (до 800 резов в минуту при скорости движения ленты до 1,2 м/с).

Пропускная способность ножниц с возвратно - поступательным движением ножа, мз/ч, Здесь Кр = 0,94 - 0,95); Vл - объём одного листа шпона, м3; tц - время цикла рубки одного лист, tц =2,4 с; Кр.л. - продолжительность рубки листов в долях от продолжительности полного цикла получения шпона от одного чурака. (принимается равной 0,7).

Необходимо, чтобы пропускная способность ножниц была больше, чем производительность лущильного станка. В противном случае производительность линии лущения - рубки - укладки шпона принимается равной производительности ножниц.

Российская компания ТЕХНОЛЕС-М выпустила автоматическую линию рубки и укладки сырого шпона АЛРУ. Первый её экземпляр запущен на заводе «Власть труда» в г. Нижний Ломов Пензенской обл. Производительность линии ЛУ-17-10 поднялась до 39 куб.м в смену. В линии использованы роторные ножницы оригинальной конструкции и вакуумный стопоукладчик (май 2005).

4.5. Структура лущильного цеха фанерного предприятия Основу лущильного цеха составляют линии лущения - рубки - укладки шпона. Один из вариантов такой линии показан на рис.4.14.

Рис. 4.14. Схема полуавтоматической линии ЛУР-3: 1 - продольный конвейер подачи чураков, 2 - накопитель чураков, 3- центровочно-загрузочное устройство, 4 - лущильный станок ЛУ-17-10, 5 - поворотный роликовый конвейер, 6 - приемный конвейер, 7 ножевая рамка, 8 - конвейер - петлеукладчик, 9- ножницы для рубки шпона, 10 - укладчик шпона, 11 - конвейеры вывоза стоп.

Чураки со склада сырья по цепному конвейеру подаются на распределительный конвейер и проходят мимо пульта оператора, который принимает решение о подаче чураков на ту или иную линию. Обычно лучшие по качеству чураки попадают на первую линию. Сбрасыватель чураков переправляет чурак на накопитель, который является буферной зоной, обеспечивающей лущильный станок бесперебойной работой. Загрузка чураков в станок происходит с помощью центровочно-загрузочного устройства, например марки ЦЗУ-17, которое совмещает ось вращения шпинделей лущильного станка с осью чурака.

В начале цикла лущения лущильный станок выдает шпон-рванину, который направляется на поперечный ленточный конвейер, соединяющий все лущильные станки цеха и передающий вторичное сырье на переработку в рубительную машину. По мере образования ленты в виде кусков они направляются под ножевую рамку и затем падают вниз на конвейер для кускового шпона. Деловой шпон поступает на транспортер - петлеукладчик, ускоряющая ветвь которого распрямляет петлю сырого шпона и передает ее в ножницы для рубки шпона.

Форматные листы складываются автоматически в две стопы в зависимости от качества шпона.

В модернизированных линиях Raute нет отдельных ножниц для кусков. Лента шпона поступает на пневматические ножницы, откуда форматные листы идут на стопоукладчик, а неформатный шпон падает вниз и по нижней ветке конвейера возвращается назад, где рабочий складывает их в специальные стопы или скидывает на конвейер удаления шпона-рванины. Остаток от лущения (карандаш) падает вниз на транспортер для карандашей, которые выносятся в сторону для складирования и переработки.

Характерные особенности лущильных линий Raute:

§ Лазерные ЦЗУ-XY высокой точности § Лущильные станки с тройными шпинделями § Вращающаяся прижимная линейка гидравлического действия Механизм выпрямления шпона Поджимное устройство чурака с цифровым позиционированием Свободно программируемая настройка заднего угла лущильного ножа Гидравлическая или электронная подача ножевого суппорта Автоматика заканчивания оцилиндровки чурака и режущий отсекатель ленты шпона Роторные ножницы рубки шпона Стопоукладчики полноформатных листов и деловых кусков шпона Автоматическое скручивание шпона в рулон Система сбора информации для управлением производством На рис. 4.15 дан в масштабе вариант планировки участка подготовки шпона к лущению и лущильного цеха с тремя линиями лущения - рубки шпона. Шаг колонн цеха – 6 м.

Рис. 4.15. Вариант планировки участка окорки и разделки сырья и лущильного цеха: - конвейер подачи кряжей, 2 - окорочные станки, 3 - конвейер удаления коры, 4 - круглопильные станки,, 5 - конвейер для карандашей, 6 - конвейер для шпона - рванины 7 поперечный конвейер для карандашей, 8 - конвейер подачи чураков, 9 - накопитель чураков, 10 - ЦЗУ, 11 - лущильный станок, 12 - стопы кускового шпона, 13транспортер-петлеукладчик, 14 - ножницы, 15 - шпоноукладчик, 16 - стопы форматного шпона Возможны и другие варианты организации труда в лущильном цехе, в частности:

а) Установка отдельных ножниц для кускового шпона между линиями лущения.

б) Установка отдельных ножниц в каждой лущильной линии для рубки кусковой части ленты шпона.

в) Сброс кусков на поперечный конвейер, соединяющий несколько лущильных линий, для выноса кусков и их рубки на заданную ширину на отдельном участке.

г) Использование длинных этажных конвейеров для выделения потока кускового шпона и накопления лент делового шпона. Рубка шпона производится последовательно с каждого этажа. Такая схема используется обычно при переработке толстого хвойного сырья.

Глава 5. Сушильно - сортировочный цех фанерного предприятия 5.1. Особенности технологии сушки шпона Сырой шпон, полученный на лущильном станке должен быть сразу высушен во избежание биологического заражения древесины и снижения качества шпона. Влажность шпона определяется наличием связанной (до 30%) и свободной влаги. Связанная влага находится в стенках клеток и вызывает явления усушки и разбухания древесины. Свободная влага занимает полости клеток древесины и её удаление не изменяет размеров шпона.

Начальная влажность шпона перед сушкой колеблется в широких пределах и зависит от породы древесины, времени и способа доставки сырья, его хранения, условий подготовки сырья к лущению и режима лущения. Из-за обжима шпона его влажность на 10-12% ниже влажности чурака. Ввиду большого разброса начальной влажности необходима подсортировка сырого шпона, например по виду доставки, ядрового отдельно от заболонного и т.д.

Конечная влажность шпона Wк зависит от вида используемого клея и колеблется от 7 до 12%. Меньшие значения относятся к фенольным связующим низкой концентрации, так как они сильнее увлажняют шпон в момент нанесения клея. Определяют влажность весовым способом с абсолютной погрешностью 0,25% или электровлагомером с погрешностью 1-2%.

Сушка тонкого листового материала в сравнении с сушкой пиломатериалов имеет следующие особенности:

- значительно возрастает скорость сушки. Время сушки измеряется в минутах, так как площадь испарения влаги велика, а толщина шпона мала;

- режим сушки может быть очень жестким - максимальная температура в сыром конце сушилки до 300оС, допускается большой перепад влажности по толщине;

- сушка шпона приводит к его значительному короблению;

- оборудование для сушки шпона, как правило, проходного типа.

Существуют три способа подвода тепла к твердому телу:

- конвективный - тепло передается циркулирующим агентом сушки (воздух или топочные газы), который является и влагопоглотителем;

- кондуктивный (контактный) - тепло шпону передается при его контакте с поверхностью, нагретой до 120 - 180 оС. Влага поглощается окружающим воздухом;

- радиационный - тепловая энергия распространяется в среде в виде электромагнитных колебаний в инфракрасном диапазоне. ИК-лучи прогревают шпон на 1-2 мм в глубину, причем температура на некоторой глубине выше, чем на поверхности. Используют излучатели с температурой 130 - 250 оС.

Комбинированный способ представляет собой сочетание различных методов.

Практически в каждой сушилке представлены все три способа передачи тепла в различном соотношении, зависящем от конкретной конструкции оборудования.

5.2. Технология сушки шпона Наличие свободной и связанной влаги в древесине определяет два периода сушки шпона. Удаление свободной влаги не вызывает усушки древесины и может происходить при более жестких режимах. При влажности ниже 30% в древесине остается только связанная влага, удаление которой требует больших энергозатрат и влечет за собой явление усушки. (Данная особенность характерна для всех капилярно - пористых тел. Например, отжимая мокрую тряпку, мы удаляем свободную влагу, находящуюся между ниток, но не можем удалить влагу, пропитывающую сами нитки).

Как видно из рис.5.1, в диапазоне от Wн до 30 %, то есть в период удаления свободной влаги, процесс идет с постоянной скоростью N %/ мин и график изменения влажности во времени выражается наклонной прямой. В диапазоне от 30% до Wк удаляется связанная влага и процесс выражается экспоненциальной кривой. Для характеристики скорости сушки в этом случае применяют показатель, называемый коэффициент скорости сушки Кс.

В соответствии с этим время сушки выражается следующей зависимостью, мин:

где Кп - коэффициент учитывающий породу древесины; для березы -1, для сосны и лиственницы в зависимости от температуры агента сушки - 1,2 (до С); 1,0 (110 - 125 0С); 0,9 (при температуре 130 0С и более); Кц - коэффициент, учитывающий направление циркуляции воздуха. При продольной циркуляции Кц =1, а при поперечной зависит от температуры:

Величины N и Кс зависят от параметров процесса сушки, из которых важнейшими являются:

1. Температура агента сушки (Т). Установлено, что наибольшая скорость сушки наблюдается в первом периоде при температуре не ниже 250 0С, а во втором периоде - при температуре не более 180 - 200 0С (при сохранении качества шпона). В расчетах используют среднюю температуру как полусумму температур на входе и выходе воздуха из сушилки.

2. Направление потока и скорость движения агента сушки (v). Относительно движения листа шпона в сушилке различают продольную и поперечную циркуляцию агента сушки, а также вариант, называемый “сопловое дутье” ( рис.5.2).

В первом случае скорость циркуляции агента сушки составляет 1-3 м/с, во втором - 2-4 м/с при более высокой равномерности распределения скоростей по высоте сушилки. При сопловом дутье воздух падает на шпон по углом 90о со скоростью 10 - 14 м/с. При этом интенсивно разрушается слой влажного воздуха на поверхности шпона и влагоотдача увеличивается. При этом способе продолжительность сушки сокращается в 2-2,5 раза.

3. Относительная влажность воздуха (). При температуре свыше 100 оС оказывает незначительное влияние на продолжительность сушки. Она колеблется в пределах от 1 до 16 %.

4. Толщина шпона (Sш). Влияние толщины шпона на продолжительность сушки может быть выражено зависимостью где а - эмпирический коэффициент.

5. Порода древесины. Фактически на продолжительность сушки оказывает влияние плотность древесины. Для учета этого фактора вводится коэффициент поправки на породу, равный отношению базисной плотности данной породы к базисной плотности березы, принимаемой равной 510 кг/мз.

Для практических целей значения N в %/мин и Kс в мин-1 определяются по следующим эмпирическим формулам:

а) для роликовых сушилок с продольной циркуляцией агента сушки где а=1 при паровом обогреве и а=0,75 при обогреве топочными газами;

б) для роликовых сушилок с поперечной циркуляцией в) для роликовых сушилок с сопловым дутьем где а1 = 1,18 для паровых сушилок и а1 = 1,0 для газовых сушилок;

г) для ленточных сушилок д) для дыхательных прессов (контактная сушка) где П - продолжительность контакта плит в % от времени цикла одного дыхания.

Усушка шпона минимальна вдоль волокон (0,25- 0,35%). В радиальном направлении, то есть по толщине шпона, она составляет 5-6% и в тангенциальном направлении (по ширине листа) 7-11%. По площади листа усушка неравномерна из-за неоднородностей строения древесины. Это приводит к гофристости, короблению и растрескиванию шпона.

Основным фактором, влияющим на усушку, является температура агента сушки. Чем выше температура, тем меньше тангенциальная усушка. Например, увеличение температуры со 110 до 180 0С снижает усушку с 7,5 до 5 %.

Имеет значение и толщина шпона. С увеличением толщины усушка по ширине резко уменьшается, а по толщине увеличивается.

Величина тангенциальной и радиальной усушки может быть определена по формуле Поправочные коэффициенты на толщину шпона, температуру и породу древесины составляют:

Данные эмпирические зависимости действительны при влажности шпона Wк = 0-23 %, толщине шпона Sш = 0,4 -3,5 мм, температуре агента сушки 100-250 0С.

5.3. Оборудование для сушки шпона Сушильное оборудование для шпона можно классифицировать по следующим признакам:

а) по способу передачи тепла: конвективные, контактные, радиационные и комбинированные сушилки;

б) по типу циркуляции агента сушки: с продольной, с поперечной циркуляцией и с сопловым дутьем;

в) по способу обогрева: воздушные сушилки с обогревом паром или горячей водой и газовые сушилки с обогревом топочными газами;

г) по месторасположению калориферов: между этажами сушилки или в верхней части сушилки;

д) по типу высушиваемого материала: для сушки листов шпона или для сушки ленты шпона.

е) по числу этажей: от 1 до 8;

ж) по методу работы: периодического или непрерывного действия.

Наиболее распространенными сегодня являются агрегаты комбинированной сушки, где основной тип теплопереноса - конвекционный с долей контактного нагрева. Это роликовые сушилки с паровым или газовым обогревом.

Паровые роликовые сушилки типа СУР имеют следующие основные узлы (рис.5.3):

1. Каркас сушилки. Он состоит из металлических секций, укрепленных одним концом на фундаменте, а другим опирающихся на катки (для облегчения деформаций металла при нагреве и охлаждении).

2. Ограждение сушилки. Сверху располагаются листы из гофрированного стального листа и слой шлаковаты толщиной 80 мм. Сбоку - подвесные двери, также теплоизолированные шлаковатой.

3. Система подачи шпона. Образована при помощи рядов парных роликов, вращающихся в противоположных направлениях.

Диаметр роликов 104 мм, они изготовлены из цельнотянутых труб. Нижние ролики являются ведущими и имеют на одном конце звездочку, на другом - шестерню. Верхние ролики имеют только шестерню на одном конце и по высоте могут перемещаться в зависимости от толщины шпона. Ролики легко вынимаются для замены или ремонта. По ширине сушилки подается два листа шпона, поэтому длина роликов примерно 3,8 м. Парные ролики расположены с шагом 162 мм в пяти этажах, поэтому число роликов очень велико (более 1000 шт.), они составляют основную массу сушилок типа СУР.

4. Привод роликов. Привод состоит из электродвигателя, вариатора, лебедки с ведущими звездочками, коробки с ведомыми звездочками и натяжного приспособления.

5. Система нагрева и циркуляции воздуха. Включает в себя калориферы, воздуховоды и вентиляторы. Калориферы располагаются в межэтажном пространстве сушилки.

6. Система подачи шпона в сушилку. Для равномерного обеспечения сушилки сырым шпоном во всех пяти этажах служит типпельное устройство с качающейся рамой. Подача шпона также может быть механизирована с помощью специальных устройств, например качающейся рамы с пневмоприсосками.

На фанерных заводах России и СНГ работают паровые сушилки марок СУР-3, -4, -5, -6. Их характеристики даны в табл.5.1. Базовой моделью сушилок такого типа является сушилка СУР-4.

Разновидностью паровых сушилок являются сушилки с сопловым дутьем, например модели СУР-8 (рис.5.4, 5.6). Она отличается тем, что тепло шпону передается не только от внешних калориферов, но и от поверхности труб, вмонтированных в сопловые короба. Шаг роликов в радиационно-сопловой сушилке увеличен вдвое - со 162 до 324 мм, соответственно сократилось и число роликов.

5.1. Технические характеристики паровых сушилок для шпона.

роликов по длине, мм Температура, 0С:

Производительность для В сушилке с сопловым дутьем модели VMS (рис.5.5) расстояние от среза сопла до поверхности шпона составляет 20 - 30 мм, скорость циркуляции воздуха 12 - 15 м/с. Ширина щели сопла 5 - 10 мм, длина сопла равна ширине листа шпона. При этом воздух способствует продвижению листов шпона и препятствует возникновению заломов. Поскольку сопловые короба занимают много места, то сушилки VMS имеют только 3 этажа при высоте сушилки до 5 м и полной длине 25,5 м. Аналогичная сушилка VTS фирмы "Raute" имеет 4 этажа, а по ширине сушилки подается три листа шпона.

Рис. 5.6. Радиационно-сопловая роликовая сушилка СУР-8: 1 - загрузочный механизм, II - камеры сушки, III - камеры охлаждения, IV - разгрузочный механизм, V - вентиляционная установка, VI - приводная станция, VII - натяжная станция; 1 - подъёмный стол, 2 - загрузочная этажерка, 3 - раздаточная колонка, 4 - выдающий механизм, 5, 15 - пневмоукладчики, 6 - стопы сухого шпона, 7 - тележки, 8,12, 14 - роликовые конвейеры, 9 - подъёмный стол, 10 - буферная секция, 11 - распределительный механизм, 13 - трубопроводы, 16, 23 - электродвигатели, 17 - вентилятор, 18 - теплоизоляционные щиты, 19 - экраны, 20 - калориферы, 21 - вентилятор, 22 - защитный кожух вентилятора, 24 - ролики, 25 - сопловые короба.

5.2. Технические характеристики газовых сушилок для шпона Температура, С:

мм, м /час Газовые роликовые сушилки (табл.5.2) отличаются от паровых тем, что температура агента сушки в них составляет не 150 - 160 0С, а 250 -300 0С благодаря применению смеси топочных газов с воздухом. Для этого сушилки снабжаются топками, где сжигается твердое, жидкое или газовое топливо, а топочные газы в смеси с атмосферным воздухом непосредственно подаются в зону сушки. Поэтому в газовых сушилках отсутствуют калориферы и при том же каркасе становится возможным сделать вместо пяти восемь этажей.

Расчеты показывают, что в газовых сушилках на процесс сушки расходуется 59% тепла от сжигаемого топлива (в паровых - только 32%). Кроме этого, газовые сушилки значительно проще по устройству и требуют меньше металла. Перевод на газовое топливо требует некоторых конструктивных изменений:

1. Приводные цепи роликов заменяют на втулочно-роликовые с разрывной нагрузкой 50-80 кН.

2. Шариковые сепараторные подшипники роликов, работающие на смазке, заменяются на втулки из антифрикционного материала (например, АГ-1500), работающего без смазки при температурах до 400оС.

3. Вместо вариатора ставится двигатель постоянного тока.

Сегодня на предприятиях работают сушилки серии СРГ, в том числе СРГ-25, СРГ-25М (рис. 5.7), СРГ-50-2 (табл.5.2). Одним из недостатков сушилок такого типа является высокая пожароопасность, поскольку температура в сыром конце составляет 260 - 280 оС. Наличие в цехе топок и громоздкой системы газоходов также не улучшает условия труда. Для устранения этих недостатков создана газовая сопловая сушилка СРС-Г. За основу взята сушилка СУР-4, где вместо ребристых калориферов, вентиляторного оборудования и всех четных парных роликов расположены сопловые короба с шагом 324 мм.

Производительность сушильного агрегата, м3/ч, где Кр=0,87 - 0,9, lр - длина ролика, м; Sш - толщина шпона, м; n - число этажей роликовой сушилки; L - рабочая длина сушилки, м; l - длина секций охлаждения, м; t- время сушки шпона, мин; Кш - коэффициент заполнения ширины сушилки, Кш =0,7-0,8; Кд - коэффициент заполнения длины сушилки, Кд = 0,9-0,98.

Сушка шпона в ленте применяется в линии лущения, сушки, рубки и сортировки шпона. Преимущество этого способа в том, что снижаются потери шпона при его рубке и транспортировке в сухом виде на 3-5%, а трудозатраты сокращаются в 2-2,5 раза. За рубежом применяют двух- и четырехэтажные сетчатые (ленточные) сушилки для сушки шпона в ленте. Шпон транспортируется конвейер, 8 - площадка обслуживания, 9 вентилятор, 10 - каркас, 11 - сопловые короба, 12 труба камеры охлаждения, 13 - камера охлаждения, Сушилка СуШЛ линии лущения - сушки - рубки шпона представляет собой паровую роликово - цепную сушилку, имеющую по высоте два яруса. Первый (нижний) ярус имеет два этажа, верхний - три этажа. Лента шпона имеет самостоятельный вход в каждый ярус и выход из него. В каждом ярусе можно создать свой режим сушки, что удобно для сушки хвойного шпона. Верхние и нижние ролики имеют канавки для прохода цепей, поддерживающих и направляющих шпон, что снижает его покоробленность. Средняя температура в сушилке 130оС, производительность до 4,3 мз/час для шпона толщиной 1,5 мм.

Недостатками сетчатых сушилок являются значительное коробление шпона, так как отсутствует проглаживание шпона роликами, появление разрывов шпона при незначительной неравномерности скоростей по длине сушилки, так как шпон движется здесь в направлении поперек волокон. Кроме того, газовая сушилка может работать только на природном газе, ибо все остальные виды топлива загрязняют шпон.

5.3. Технические характеристики ленточных сушилок Контактные сушилки для шпона распространены значительно меньше, чем сушилки других типов, хотя контактный способ нагрева является наиболее интенсивным. К таким сушилкам относится в первую очередь дыхательный пресс (табл.5.4). Рабочим органом являются стальные плиты, внутри которых циркулирует пар. Плиты периодически сжимают листы шпона, находящиеся между ними. Если в прессе 32 плиты (31 промежуток), то сушка происходит в 16 нечетных или 15 четных, а в других промежутках шпон загружается или выгружается.

5.4. Характеристика дыхательных прессов Размеры пресса (L x B x H), м 4,5 х 1,7 х 3,36 4,5 х 1,7 х 3. Время контакта плит составляет примерно 50% от времени одного “дыхания”. Сушилки СУД-4 и СУД-7 в настоящее время уже не выпускаются, но сохранились на некоторых предприятиях, где используются для сушки наиболее высококачественного шпона. К недостаткам их относится низкая производительность, тяжелые условия труда.

контактная проходная сушилка MVP (рис.5.9), в которой шпон при своем движении огибает два полированных цилиндра, обогреваемых термомаслом (280 0С).

Рис.5.9. Сушилка шпона с обогреваемыми цилиндрами.

Сушилка с шахматным расположением роликов занимает меньшую производственную площадь и позволяет сохранить производительность при меньших трудозатратах. Это достигается компактной установкой роликов, что позволяет при тех же габаритах увеличить число этажей с 5 до 8, скорость теплового агента до 8-10 м/с.

Охлаждение шпона является необходимой операцией перед нанесением клея, так как горячий шпон может вызвать интенсивное впитывание клея, его преждевременное охлаждение. Оптимальная температура шпона составляет 40-50 0С.

В паровых сушилках достаточно охлаждение шпона в течение 50-70 с, а длина секций зоны охлаждения составляет примерно 10 % общей длины сушилки. В газовых сушилках время составляет 30-40 с, так как скорость движения шпона выше. Сопловая подача воздуха позволяет сократить время охлаждения до 20 с.

5.4. Сортирование сухого шпона В общем случае шпон может быть рассортирован по следующим признакам:

а) по породам древесины. Этот признак определяется уже на стадии гидротермообработки сырья;

б) по толщине шпона. Толщина шпона задается в лущильном станке и в дальнейшем в одной стопе сохраняется шпон только одной породы и одной толщины;

в) по назначению - для фанеры, для отдельного использования, для починки, для ребросклеивания;

г) по качеству (по сортам).

Последние два признака определяются в результате сортирования сухого шпона на специально отведенном для этих целей месте. Для каждого сорта четко оговариваются допустимость того или иного порока древесины или дефекта обработки. Для сучков указываются их предельные размеры и количество на м2 площади листа, для ненормальных окрасок - процент занятой площади. Качественный выход шпона зависит главным образом от сорта сырья. При лущении березы наибольший объем занимает шпон сортов В, ВВ, С.

Процесс сортирования шпона может быть организован по различным схемам:

1. Непосредственно у сушилки. Шпон 1-2 рабочими раскладывается по стопам рядом с сушилкой. Недостаток этой схемы в том, что она требует больших производственных площадей и значительных затрат ручного труда, хотя и исключает излишние переноски шпона. При отсутствии механизации одна сортировщица обрабатывает 500 - 600 листов в час, перенося 1-1,5 тонны груза и проходя расстояние до 3 км. Сегодня этот участок является наименее механизированным и наиболее трудоемким. Запаса сухого рассортированного шпона должно хватать на бесперебойную работу клеильного цеха в течение 1,5 - 2 суток, поэтому требуется трехсменная работа большого числа рабочих сравнительно низкой классификации 2. На специально отведенных местах. Пачка сухого шпона отвозится погрузчиком к ленточному транспортеру и раскладывается по подстопным местам с меньшими затратами ручного труда.

3. На транспортере, установленном на выходе из сушилки. В автоматических сортировках фирмы "Raute" сухой шпон сразу из сушилки попадает на поперечный конвейер. Оператор визуально оценивает сорт каждого листа и нажимает номер соответствующего кармана. Листы шпона затем с помощью вакуумных присосок поджимаются к верхней перфорированной ленте конвейера и транспортируются до своего места.

Сортировщик сухого шпона СШ-3 (рис.5.9) имеет систему адресования, управляемую микропроцессором. Лист шпона укладывается на подстопное место с помощью отсекателя. После формирования стопы высотой 700 мм она выкатывается на резервный рольганг. Число секций - 8, производительность для полноформатного шпона толщиной 1,5 мм - до 21 м3 / см, установленная мощность - 20,6 кВт, масса 12000 кг, занимаемая площадь - 18,5 х 5,2 м. Допускается одновременная подача трех листов, а также рассортировка неформатных листов СШ-3: 1 - стопа шпона для сортировки, 2 подъёмный стол, 3 - приемная секция, 4 транспортная система, 5- сортовая секция, 6 отсекатель, 7 - рольганг для отсортированных Известны линии сортирования с автоматической оценкой качества шпона с использованием фотодатчиков и встроенной ЭВМ. Система улавливает темные места на листе шпона, определяет их количество, размеры, площадь и сравнивает результат с эталонами, имеющимися в ее памяти, на основании чего выносит решение о присвоении того или иного сорта.

5.5. Нормализация размеров и качества шпона Значительная часть шпона проходит дополнительную обработку, а именно, починку форматных листов, ребросклеивание кускового шпона и стягивание трещин клеевой лентой.

Починка шпона проводится с целью повышения сортности на один разряд за счет вырубки сучков и постановки заплаток с натягом 0,1-0,2 мм. Починке подлежит шпон сортов II, III, IV (В, ВВ, С). Вставки вырубаются из шпоновых полос той же толщины и влажностью 3-5%. Вставки имеют обычно форму эллипса и размеры от 25х15 до 100х60 мм (всего 4 типоразмера). Из общего числа починке подвергаются примерно 10 - 30% сухого шпона. Для этой цели используются шпонопочиночные станки марки ПШ или ПШ-2А (табл.5.5, рис.5.11Станок работает в следующем цикле: верхняя просечка высекает в шпоне дефектное место, толкателем дефект проталкивается вниз и удаляется сжатым воздухом, из ленты шпона нижней просечкой вырубается вставка (заплатка) и ставится на место дефекта.

5.5. Техническая характеристика станка ПШ-2A.

Толщина обрабатываемого шпона, мм 0,95... 4, Рис.5.11. Взаимное расположение инструмента в шпонопочиночном станке: 1 нижняя просечка, 2 - верхняя просечка, 3 - толкатель, 4 - прижим, 5 - лист шпона, 6 стол станка, 7 - лента шпона для заплаток, 8 - подаватель.

Рис. 5.12. Общий вид шпонопочиночного станка ПШ-2: 1 - нижняя головка, 2 - педаль, 3 - кассета, 4 - стол; 5,6,7 - кнопки управления, 8 зубчатая передача.

Производительность станка (листов в час) определяется по формуле где Кр - коэффициент рабочего времени (0,94-0,95); tр - время ручных операций (6-7 с); m - количество дефектов на 1 листе; tв - время на установку вставки (1-2 с); tп - время на перемещение листа (0,4-0,8 с).

Можно использовать нормативы времени на починку одного листа (табл.5.6) и рассчитать производительность по формуле:

где tц -норма времени на починку одного листа, с; lш, bш, Sш - размеры листа шпона, м.

5.6. Нормы времени на починку листа шпона tц, с Количество Среднее количество Размер вставки, мм В среднем производительность составляет 100-150 листов в час (0, м /ч). Шпон из сырья 1-го сорта требует примерно 30% починки, из 2-го сорта из 3-го сорта - 57%. Вариант организации рабочих мест у станков ПШ показан на рис.5.13.

починки шпона: 1 - шпон для починки, 2 шпонопочиночный станок, 3 - рабочее место, 4 стопы починенного и рассортированного шпона, Обработка кускового шпона заключается в превращении его в форматный шпон за счет операций сортировки кусков по качеству, ширине и толщине, подготовки кромок и ребросклеивания. Пачка кускового шпона обрабатывается на гильотинных ножницах (рис.5.12, 5.13, табл.5.7) марок НГ-30, НГ-18 и подобных с целью формирования строго прямолинейных кромок для последующего ребросклеивания без фугования.

5.7. Технические характеристики гильотинных ножниц Наибольшая высота пакета шпона, мм:

версы, мм/с мм/м Размеры станка, (L x B x H), м 2,64 х 3,47 х 2,64 х 4,47 х 3,5 х 1,1 х 2, В ряде случаев требуется дополнительная обработка кромок на кромкофуговальных станках марок КФ-7, КФ-9М (табл.5.8, рис.5.16, 5.17).

5.8. Техническая характеристика кромкофуговального станка КФ-9М.

Длина обрабатываемой пачки, мм до Ширина обрабатываемой пачки, мм 100- Частота вращения фрез, мин - Скорость перемещения каретки, м/мин Производительность гильотинных ножниц и кромкофуговальных станков, где Кр = 0,95 ; tц - время цикла, в среднем tц = 4-6 мин ; lш - длина листа шпона, bк - средняя ширина кусков, bк = 0,30-0,40 м ; h -высота пачки, м.

Потери шпона на прирубке кусков составляют примерно 5-7%, при кромкофуговании - еще 15%.

Ребросклеивание шпона может проводиться по различным схемам (рис.5.18):

Рис.5.18. Схемы ребросклеивания неформатного шпона: а - продольное с помощью клеевой ленты, б - безленточное продольное, в - продольное с помощью клеевой нити, г - продольное с помощью клея-расплава, д - поперечное с помощью клеевой ленты, е поперечное безленточное, ж - поперечное с помощью клеевой нити.

Продольное ленточное ребросклеивание заключается в наклеивании гуммированной ленты (то есть бумажной ленты с нанесенным и подсушенным резиновым клеем) на стык двух подготовленных кусков шпона. Продольное безленточное склеивание основано на предварительном смачивании кромок клеем и последующем инициировании реакции склеивания. Склеивание с помощью клеевой нити основано на том, что клеевая нить проходит через зону горячего воздуха, оплавляется и приклеивается зигзагообразно на стык кусков шпона, где почти моментально отверждается. Точечное ребросклеивание основано на использовании клеев- расплавов, которые наносятся в горячем состоянии на стык кусков в виде отдельных точек и очень быстро отверждаются.

Кроме продольного, существует поперечное ребросклеивание, которое предусматривает более производительный проходной способ склейки кусков шпона, движущихся в поперечном направлении и фиксируемых между собой с помощью жидких клеев, клеев - расплавов или клеевой нитью.

Станок РС-5 соединяет предварительно фугованные кромки термореактивным клеем, РС -7 - с помощью гуммированной ленты (шириной 25 мм), РС - 9 - термопластичной нитью. Станок с поперечной подачей РСП-2 также использует термореактивный клей, а прирезной ребросклеивающий станок ПРС-2 (рис.5.18) совмещает операции прирубки и ребросклеивания кусков клеем - расплавом (табл.5.9).

Наиболее рапространенным является станок с клеевой нитью РС- (рис.5.19). Парные полосы шпона вручную подаются в станок, где одновременно с их продольным перемещением производится их стяжка и наложение на шов расплавленной термопластичной нити. Расплавление производится нагретым воздухом, подаваемым через нагреватель, а наложение - нитеводителем, в котором нить проходит через сопла, смонтированные в гильзе, совершающей колебательное движение.

Рис.5.19. Организация труда у станка РС-9: 1 пачка кускового шпона, 2 - станок РС-9, 3 - возвратный конвейер, 4 - стопа форматного шпона.

5.9.Технические характеристики ребросклеивающих станков на, мм м/мин кВт Производительность станков, м3/ч:

с продольной подачей (например, РС-9) с поперечной подачей (например, РСП-2):

где Кр=0,95-0,96); Км - коэффициент машинного времени, Км =0,92; U - скорость подачи, м/мин; bш - ширина форматного листа шпона, м; bк - средняя ширина кускового шпона, м; Sш - толщина шпона, м Станки с продольной подачей малопроизводительны (0,3-0,4 м / ч), поэтому все большее применение находят станки с поперечной подачей, например, РСП-10, использующий 5 рядов нитей для фиксации полос шпона. В этих станках прозводительность выше, так как нет возврата кусков шпона.

Следующим шагом в совершенствовании техники ребросклеивания явилось совмещение в одном агрегате ножниц и ребросклеивающего станка. Прирубка по одному листу позволяет использовать вместо тяжелых гидравлических легкие у станка ПРС-2: 1 - шпоноукладчик форматных листов, 2 - подъёмный стол, 3 - ножницы, 4 - приемный стол, 5 - прирезнойребросклеивающий станок, 6 - загрузочный Парные куски шпона из стопы 7 подаются рабочим в станок ПРС-2, где происходит выравнивание кромок и их фиксация клеем - расплавом. Второй рабочий принимает ребросклеенные куски и с помощью конвейера 8 возвращает их для добавления следующего куска. При достижении форматной ширины лист направляется в ножницы 3, где выравниваются передняя и задняя кромки листа шпона с получением заданного размера по ширине.

На линии ребросклеивания кускового шпона ОАО "Фантех" (рис.5.21, 5.22), введено еще оно принципиальное усовершенствование - добавлено сканирующее устройство для оценки дефектных мест и выдачи команд на пневматические ножницы.

Рис.5.22. Схема работы линии ребросклеивания ф.

Фантех.

На линии ребросклеивания листы шпона разной ширины превращаются в бесконечную ленту шпона, которую можно прирубать на листы нужного формата. Стопы шпона, выгруженные на цепной конвейер, перегружаются на подьемный стол, который поднимает стопу на нужную высоту. Рабочий подаёт листы на конвейер, который выравнивает шпон относительно поперечной кромки.

Ножницы прирубают переднюю и заднюю кромку шпона перпендикулярно к направлению подачи с помощью оптического измерителя-фотоэлемента. Фотоэлемент также фиксирует дефекты в шпоне и дает ножницам команду на вырубку дефекта. С помощью пневмосопла и управляющих эксцентриков отходы шпона сдуваются вниз. Целые бесшовные листы переводятся на двухэтажный конвейер, служащий промежуточным складом и подающий куски шпона на ребросклейку.

На ребросклеивающем станке листы шпона склеиваются в бесконечную ленту с помощью расплавленной нити. На обе поверхности шпона расплавляются пары нити, причем крайние нити меняют поверхность на другую после каждого шва (перекручиваются). Из бесконечной ленты ножницы формируют листы шпона заданного формата, которые укладываются в стопы на требуемую высоту стопоукладчиком. Когда стопоукладчик оказывается в нижнем положении, готовая стопа перемещается на рольганг выгрузки, а на стопоукладчик ставится новый поддон.

Производительность линии для березового шпона 1600 х 1600 х 1,5 мм составляет:

Ширина кусков, мм Производительность, Полезный выход, % (минимальная ширина кусков для ребросклеивания - 150 мм) Примерно такая же линия ребросклеивания выпускается ф. Рауте-вуд (рис.5.23) Отличительные особенности этой линии заключается в том, что склеивание выполняется как точечным способом, так и дополнительно клеевой нитью. Прирубка осуществляется двойными ножницами - передняя кромка прирубается сверху вниз, а задняя кромка - движением другого ножа снизу вверх. Технические параметры линии даны в табл. 5.10.

5. 10. Характеристика линий ребросклеивания ф. Рауте-вуд Ширина ребросклеенного шпона, мм 1000 - 4000 1000 - Размеры в плане, м 16,3 х 6,4 Помимо склеивания по ширине с целью получения форматного шпона из кусков, на фанерном предприятии часто возникает необходимость сращивания листов шпона по длине (рис.5.24) с целью получения длинных листов из коротких.

Это особенно актуально при производстве строительной фанеры размером х 2440 мм из чураков длиной 1,3 м.. Уменьшение длины чурака снижает его кривизну и повышает выход шпона. Последующее сращивание коротких кусков шпона по длине открывает возможность для производства большеформатных плит при одновременном повышении полезного выхода шпона из сырья.

Для получения достаточной прочности склеивания используют усовое соединение с длиной уса Табл. 5.11. Характеристика линии сращивания шпона ОАО Фантех Подведенная электрическая мощность, 103 Толщина шпона, мм 1,2 – 1, Расход электроэнергии при нормальном ~ 82 Ширина шпона, мм 900- режиме, кВт час Расход сжатого воздуха (р=0,6 МПа), 52 Длина шпона, мм Необходимая площадь для установки ли- 24 х 14 Макс. длина сращен- Минимальная необходимая высота, м Рис.5.25. Линия сращивания шпона по длине: 1 - неприводной рольганг, 2 - подъёмный стол, 3 - выравнивающий конвейер, 4 - усовочный станок с клеенаносящим устройством, 5 - укладчик усованного шпона, 6 - передаточный конвейер стопы усованного шпона, 7 - перекрестная станция (4 шт.), 8 - стол подачи, 9- пресс-балка сращивания с ножницами, 10 - укладчик сращенного шпона., 11 - подъёмный стол.

Стопа шпона подается с роликового конвейера, который служит накопителем, на подъемный стол. Оператор поднимает стол на удобную для себя высоту и затем подает шпон на загрузочный конвейер, где листы выравниваются по одной кромке. На усовочном станке листы шпона усуются таким образом, что на правой стороне листа скос получается сверху, а на левой снизу. Длина уса регулируется в зависимости от толщины шпона. После усовки, клеенаносящее приспособление наносит точно дозированный объем клея на поверхность шпона только с левой стороны. Затем листы укладываются в стопу высотой примерно 200- мм и выдерживаются перед запрессовкой, для того чтобы из клея могла испарится излишняя влага (открытая выдержка). После набора стопы шпон по роликовому конвейеру передается к пресс-балкам. На каждой пресс-балке операторы подают подготовленный шпон к кареткам загрузочного устройства, которые автоматически перемещают его к пресс-балкам и устанавливают намазанную кромку одного листа и сухую другого точно друг над другом. В процессе смыкания плит положение листов не меняется, что дает хорошее соединение. Прессбалка смыкается, при этом каретка возвращается в исходное положение для приемки следующего листа. Время прессования заранее установлено на пульте управления, в зависимости от свойств шпона и клея, и по его истечению прессбалка автоматически размыкается. При этом каретка подает очередной лист шпона. После прессования получается бесконечная полоса шпона, которую можно рубить на необходимую длину. Нож производит рубку автоматически, согласно заданной длины сращенного шпона. Автоматический стопоукладчик укладывает форматные листы шпона на подъемный стол. После достижения нужной высоты стопы стол опускается и стопа шпона перемещается на выгрузочный конвейер. Стол возвращается в исходное положение.

Фирма Рауте-Вуд выпускает три варианта линий сращивания - с ручным управлением, полуавтоматическую и автоматическую.Автоматическая линия отличается наличием сканирующей камеры, калибровочной пилы для стабилизации ширины листа (размера вдоль волокон), контролем размеров шпона для управления процессом сращивания. В автоматической линии достаточно трех прессов на один усовочный станок.

Режим ребросклеивания характеризуется следующими данными:

• Влажность шпона - до 8% • Используемый клей - фенолоформальдегидный • Время прессования - 4 с • Температура прессования - 240 0С • Время цикла сращивания - 9 с.

Производительность линий для березового шпона 1,5 х 1270 х 1270 при длине сращенного шпона 2540 мм, коэф. использования раб. времени 0,8 составляет :

Для линии с ручным управлением - Для полуавтоматической линии - Для автоматической линии - 330 стыков в час на один пресс.

Общий вид усовочного станка и узкоплитного пресса для сращивания показаны на рис.5.26.

Рис.5.26. Общий вид усовочного станка JVS и узкоплитного пресса JVPS фирмы Рауте-Вуд.

Эти станки могут обрабатывать шпон толщиной от 1,5 до 3,2 мм, длина "уса" составляет 25 мм. Усовочный станок имеет две пилы для калибровки длины листа и две пилы для нарезки "уса".

На рис.5.19 показан вариант планировки сушильно - сортировочного цеха с двумя линиями сушки - сортировки шпона, участком починки шпона и линией прирубки и ребросклеивания кускового шпона. Линия состоит из двух станков для выравнивания правой и левой кромок кусков и их передачи на поперечный конвейер, с которого куски передаются на два ребросклеивающих станка с поперечной подачей.

ребросклеивания кускового шпона Рис.5.27. Вариант планировки сушильно - сортировочного цеха фанерного предприятия Глава 6.

Клеильно - обрезной цех фанерного предприятия 6.1. Приготовление и нанесение клея на шпон Многокомпонентные клеи приготовляют в стационарных или передвижных клеемешалках вместимостью 300-500 л, располагаемых на полу цеха или вместимостью 150-200 л, размещаемых над клеевыми вальцами. Клеемешалка имеет вал с лопастями или с планетарным механизмом. Частота вращения вала 45мин-1. Для охлаждения клея аппарат имеет водяную рубашку, в которую направляют водопроводную воду. Время перемешивания составляет 15-30 мин.

Последним из компонентов вводят наполнитель.

Для экономии клея прибегают к его вспениванию. Для этого добавляют в смолу поверхностно - активные вещества (альбумин, ОП-10, сапонал и др.) в количестве 0,2-1%. Вспенивающий аппарат представляет собой многолопастную мешалку (рис.6.1) с частотой вращения рабочего органа 250 -300 мин-1. За 5- этого в нее добавляют отвердитель и снова перемешивают 5-10 минут. Устойчивость пены составляет не менее 8 часов. Наибольшее распространение получил вспениватель конструкции Усть-Ижорского Доля стоимости клея в себестоимости фанеры составляет примерно 20%, поэтому экономному расходованию клея уделяется большое внимание. Наиболее распространенным является контактный способ, реализуемый обычно с помощью клеенаносящих вальцов (рис.6.2).

Клеенаносящий станок имеет наносящие и дозирующие вальцы, которые могут быть металлическими или обрезиненными. Металлические должны иметь на своей поверхности рифление в виде мелких углублений с целью удержания клея. Обрезиненные имеют два слоя резины - внутри толстый слой мягкой резины, а снаружи жесткий слой тонкой резины, что позволяет избежать больших контактных напряжений и удлинить срок службы вальцов.

Рис.6.2.Схема клеенаносящего станка: 1, 3 -зона подачи клея, 2 - наносящий валец, 4 - пласины (ребра), 5 - дозирующий валец, 6 - ванна для клея, 7 - насос, 8 - лист Расход клея регулируется изменением зазора между наносящими и дозирующими вальцами, а настройка на толщину материала - подъёмом верхнего наносящего вальца. Частота вращения дозирующих вальцов на 15-20 % ниже, чем наносящих гамму клеенаносящих станков серии КВ: КВ-9, -14, -18 -28 с длиной барабанов от 900 до 2800 мм (табл.6.1). Допускаемый диапазон вязкости клеев для этих станков составляет 60-300 с по ВЗ-4, возможные потери связующего до 20 %.

К другим недостаткам станков КВ относится нестабильность толщины клеевого шва, невозможность получения тонких равномерных швов и неравномерный износ барабанов.

6.1. Технические характеристики клеенаносящих станков Размеры заготовок, мм На рис. 6.3 и в табл.6.2 показан клеенаносящий станок конструкции Зеленодольского СПКТБ и организация рабочего места на сборке пакетов фанеры Рис. 6.3. Общий вид клееаносящего станка ФП-196А и оргнизация рабочего места на сборке пакетов фанеры: 1 - подъёмные столы для стоп шпона, 2 - резервное подстопное место, 3 - поодъёмный стол, 4- клеенаносящий станок, 5 - механизм подачи и укладки в стопу намазанного шпона, 6 - сборочный подъёмные стол, 7 - ориентирующий упор.

6.2. Техническая характеристика клеенаносящего станка ФП 196А Макс. производительность при тол- 3,7 Окружная скорость валь- 0,5 / Просвет между вальцами, мм (макси- мальный) Способ налива (рис. 6.4) отличается тем, что заготовка (шпон) проходит через клеевую завесу. При этом способе применяется простое оборудование с малым числом трущихся деталей, нет настройки на толщину и легко регулируется расход клея, скорость подачи материала может доходить до 200 м/мин, а потери клея составляют не более 3-10%. Однако ввиду интенсивной циркуляции жидкого клея он интенсивно теряет растворитель, что требует постоянного добавления свежего клея, а его вязкость не может быть более 100 с по ВЗ-4. Кроме того, клей наносится только на одну сторону, поэтому при использовании клееналивного станка требуется изменение всей схемы сборки пакетов. Оптимальный расход клея 90 г/ м2, ширина донной щели 0,75 мм, расстояние между щелью и шпоном 60-100 мм. Скорость подачи не должна быть более 4-кратной скорости падения струи.

Аналогичный метод используется в станках, где вместо клеевой завесы используется труба с отверстиями, через которые вытекает клей и полосками ложится на проходящую под ним заготовку. При использовании некоторого избыточного давления (например, за счет сжатого воздуха) эту схему можно использовать для нанесения вспененного клея методом экструзии (рис.6.5). Оптимальный расход 10-12 г/м ( 55-60 г/м2), потери клея не более 5%, скорость подачи под экструдером до 70 м/мин.

то есть обеспечить быстрое отверждение клея за счет увеличения доли отвердителя. Недостатки метода распыления - большие потери клея (30-40%) и очень низкая его вязкость - не более 40 с по ВЗ-4.

Пропитка шпона смолой и его сушка необходимы в производстве специальных видов фанерной продукции и рассматриваются в разделе 6.8.

6.2. Сборка пакетов фанеры При сборке особое внимание обращают на симметричность листа фанеры и соблюдение заданной конструкции. Лучшие поверхности крайних листов должны быть обращены наружу. При использовании хвойной древесины заболонный шпон должен быть снаружи, а ядровый внутри. Если смешиваются разные породы, то хвойный шпон помещают внутрь пакета.

Сборка пакетов может выполняться на одном рабочем месте или на пульсирующем конвейере в зависимости от слойности фанеры.

Производительность участка определяется временем сборки одного пакета:

где Кр - коэффициент рабочего времени, Кр =0,94; t- время сборки одного пакета, с (табл.6.3); lш,,bш,,Sш - размеры шпона, м; nc - число слоев шпона в пакете фанеры.

6.3. К расчету производительности одной позиции сборки и пресса для подпрессовки.

фанеры, мм в этаже пресса в стопе одного пакета, с всей стопы, мин Для снижения затрат ручного труда используют различные питатели и укладчики шпона. При сборке на конвейере повышается производительность труда, но растет численность бригады и требуется большая производственная площадь. На рис. 6.6 показан вариант организации работ на сборке многослойной фанеры.

при склеивании многослойной фанеры: 1 - подстопные местадля наружных слоев и сухих серединой, 2 - ленточный конвейер, 3 -укладчик шпона, 4 - подъёмный стол, 5 - укладчик намазанного шпона, 6 - клеенаносящий станок, 7 - подъёмный стол, 8, 9 - пластинчатый конвейер, 10 -загрузочное Ярославское СПО выпускает линию сборки пакетов шпона модели ЛСП- (рис.6.7, табл. 6.4). Линия предназначена для сборки пакетов фанеры размером 1525 х 1525 мм. Стопы шпона на жестких поддонах подаются вилочным погрузчиком на подъёмные столы. Вакуум-податчик выдает сначала лист нижнего слоя, который транспортируется в механизм сборки, выравнивается относительно продольной оси и боковыми зажимами каретки транспортируется в зону укладки. Затем освобожденный от зажимов каретки лист укладывается на ролики накопителя стопы пакетов. Одновременно механизм подачи выдает внутренний слой шпона до упоров подающих роликов, ролики смыкаются и шпон проходит сначала через механизм калибровки, где удаляется припуск по ширине листа, а затем поступает в клеенаносящий станок. Шпон, намазанный с двух сторон клеем, транспортируется по дисковому конвейеру до его упоров, расположенных перед зоной укладки. Рычаги каретки защемляют лист, который обратным ходом каретки укладывается на нижний стол пакета. Во втором цикле вакуумподатчик подаёт одновременно верхний наружный лист первого пакета и нижний наружный лист второго пакета. Совмещенные по передним кромкам и выровненные по боковым кромкам оба листа укладываются на внутренний намазанный лист шпона. Обратным ходом каретки укладывается намазанный клеем средний слой второго пакета. Все последующие пакеты в набираемой стопе формируются повторяющимся циклом - укладка верхнего, нижнего, внутреннего слоя. При наборе последнего пакета выдается только верхний наружный слой.

Переход на сборку 5-, 7- слойных и более нечетных слоев возможен после соответствующей настройки электрооборудования и подачи на третий подъёмный стол стопы шпона для внутренних слоев без клея.

3 - механизм калибрования, 4 - клеенаносящий станок, 5 - дисковый конвейер, 6 - накопитель, -подъёмный стол, 8 - механизм сборки, 9 - конвейер подачи, 10 - податчики шпона.

6.4. Технические параметры линии ЛСП-4:

Расчетная производительность для фанеры толщиной 4 мм, м3/ ч. 6.3. Холодная подпрессовка пакетов Холодная подпрессовка пакетов собранного шпона проводится непосредственно перед горячим прессованием с целью получения цельных пакетов, удобных для транспортирования и загрузки в горячий пресс. Холодное прессование позволяет исключить взаимное смещение листов, уменьшить повреждение наружных слоев, увеличить скорость транспортирования и загрузки в пресс, отказаться от использования прокладок, повысить производительность пресса за счет повышения его этажности, сделать работу пресса независимой от участка сборки пакетов.

Время холодной подпрессовки составляет 5-10 минут при давлении 1-1, МПа. Время хранения подпрессованого пакета зависит от вида клея и температуры помещения. Для фенольных клеев (без отвердителя) оно может составлять около суток.

Для подпрессовки используют холодные однопролетные прессы, например, ДО 838-Б с верхним давлением. Загрузка и выгрузка осуществляются цепным конвейером, проходящим через нижний стол. Высота рабочего промежутка составляет 1200 мм. Для этой же цели реконструируют пресс П714Б, удаляя промежуточные плиты.

Производительность холодного пресса, м3/час где lш, bш - длина и ширина листов шпона, м; Н - высота промежутка пресса, м;

Кп - коэффициент укладки шпона (0,7); Кр - коэффициент рабочего времени, Кр = 0,9; tц - время цикла запрессовки, мин.

Как показывает практика, цикл запрессовки составляет около 9 мин, что обеспечивает производительность около 10 м3/час. Продолжительность сборки всей стопы составляет примерно 24 мин, поэтому необходимо несколько мест сборки для полной загрузки одного холодного пресса. На рис. 6.8 показан пресс П714Б, который реконструирован под подпрессовку путем удаления всех нагревательных плит и установки загрузочного конвейера. Более подходящими для этой цели являются всё же прессы с верхним давлением, например, ДО 838Б (рис. 6.9. и табл.6.5) Рис. 6.8. Пресс П714Б, реконструированный под подпрессовку: 1 - архитрав, 2 - колонна, 3 - пакет для подпрессовки, 4 - загрузочный конвейер, 5 - упор регулирования уровня загрузки, 6 - подъёмный стол, 7 - основание, 8 - гидроцилиндр.

Рис.6.9. Подпрессовочный пресс ДО 838Б: 1 - насосная станция, 2 - цилиндр, 3 - рама, 4 - направляющие, 5 - поодъёмный стол, 6 - загрузочный стол.

6. 5 Характеристика пресса ДО 838Б Габаритные размеры пресса, м 2,5 х 5,7 х 6, Для загрузки пресса разработан механизм, показанный на рис.6.10. Загрузка и разгрузка происходят с помощью штанг с упорами на конвейере, совершающим возвратно-поступательное движение.

Рис.6.10 Схема загрузки пресса для подпрессовки.

6.4. Прессы для получения клееных материалов Все существующие сегодня прессы можно классифицировать по следующим признакам:

- по температуре: холодные и горячие (с нагревом или без нагрева);

- по этажности: 1-, 2- и многоэтажные;

- по характеру работы: периодического или непрерывного действия;

- по виду привода: гидравлические, пневматические ( в том числе вакуумные), механические, электромагнитные;

- по виду средств, передающих давление: с жесткими плитами, гусеницами, роликами, мембранами, эластичными диафрагмами, лентами;

- по виду теплоносителя: с обогревом паром, горячей водой, электричеством (в том числе ТВЧ), минеральными жидкостями;

- по конструкции станины: колонные, рамные и коробчатые.

- колонна, 4 - нагревательная плита, 5 - пакет, 6 подвижный стол, 7 - гидрораспределитель, 8 насосная станция, 9 - бак для рабочей жидкости, Основными узлами пресса являются:

1. Станина пресса со встроенными одним или несколькими цилиндрами.

Станины изготовляются литыми из стали или сварными из балок соответствующего профиля. Размер и количество встроенных цилиндров зависят от требуемого усилия пресса. Число их колеблется от одного до восьми, а диаметр от до 650 мм.

2. Цилиндры кованые или литые из высокоуглеродистой стали. Внутри цилиндров находятся поршни с манжетами из маслостойкой резины (срок службы 3-5 месяцев). Профиль манжет таков, что при повышении давления увеличивается плотность прилегания их к поверхности цилиндров. Кроме основных цилиндров для создания и поддержания рабочего давления устанавливают вспомогательные цилиндры для быстрого подъема и смыкания плит пресса.

3. Гидросистема прессов, включающая бак, насосы высокого и низкого давления, гидроаккумуляторы, трубопроводы, распределители, клапаны и др. элементы гидравлики и гидроавтоматики. В качестве рабочей жидкости применяют различные масла и эмульсии.

4. Нагревательные плиты толщиной 38-50 мм для фанеры и 70-80 мм для древесных плит и площадью, соответствующей площади прессуемого материала. Отклонение от плоскостности не должно превышать 0,1 мм, поверхность плит шлифована. В плитах имеется система каналов диаметром 15-20 мм для циркуляции пара или жидкости. Разница в температуре по площади плиты не должна превышать 2 0С, а время разогрева - не более 30 минут. Плиты свободно лежат на плитодержателях.

Наиболее удобным теплоносителем является насыщенный пар, при этом температура плит зависит от давления пара. При использовании перегретой воды уменьшаются потери тепла из-за парообразования, сокращается время прогрева, увеличивается равномерность температурного поля. В целом экономия тепла составляет до 25 %.

Эффективным средством сокращения цикла прессования является применение перфорированных плит пресса. Через отверстия в плитах пар под низким давлением проникает в склеиваемый пакет и быстро прогревает склеиваемый материал (используется в производстве стружечных плит). Время цикла сокращается с 6 до 1,5 мин, снижаются энергозатраты, повышается пластичность стружечно-клеевой смеси.

Имеются также высокотемпературные теплоносители в виде минеральных жидкостей с температурой кипения до 300 0С при нормальном давлении, например ароматизированый минеральный теплоноситель АМТ-300. Его применение позволяет отказаться от системы паропроводов, использовать электронагрев жидкости и ее циркуляцию без потерь под минимальным избыточным давлением.

Система нагрева плит включает в себя паропроводы, коллектор для распределения пара по плитам пресса и гибкие шланги, позволяющие не нарушать герметичность системы при вертикальном перемещении плит. Вместо гибких шлангов могут использоваться шарнирные или телескопические трубки.

5. Механизм одновременного смыкания плит пресса (симультантный механизм) служит для сокращения времени закрытой выдержки и предотвращения преждевременного отверждения клея после загрузки пакетов в горячий пресс.

Особенно это важно в производстве древесностружечных плит, где температура плит пресса может доходить до 200 0С.

6. Система управления прессом предусматривает возможность его работы в автоматическом или полуавтоматическом режиме. Регулирование давления производится контактным манометром, который управляет периодическим включением насоса высокого давления.

Ступенчатое изменение давления осуществляется системой программированного регулирования (кривая изменения давления считывается с диаграммной ленты или задается встроенной ЭВМ). Температуру плит пресса регулируют изменением давления пара с помощью диафрагменного клапана и системы пневматического регулирования. Среди других приборов - дистанционные термометры, счетчики количества запрессовок, аварийные средства и т.п.

К средствам околопрессовой механизации горячих многоэтажных прессов относятся загрузочный конвейер, толкатель, загрузочная и разгрузочная этажерки, конвейер для выгрузки продукции.

6.6. Технические характеристики клеильных прессов отечественного производства МПа жутка, мм Размеры пресса (L x B x 6,86 х 10,4 х 8,5 9,33 х 8,0 11,0 х 8,7 17,5 х 3, Пресс П-714Б относится к старым пресса без этажерок. Загрузка пресса осуществляется вручную с подъёмного стола.

Пресс НПФ 0339 (Нелидовский ЗГП) рассчитан на производство строительной фанеры размером 2440 х 1220 мм, работает с паровым обогревом, макс. температура плит 155 0С при давлении пара до 0,8 МПа.

Прессы ДА 4438 (рис.6.12) и Д 4038 (ОАО "Днепропресс") предназначены для склеивания фанеры стандартного формата 1525 х 1525 мм, оснащены двухстороней механизацией загрузки и выгрузки.

Пресс Д 4042 Ф1 имеет увеличенные размеры греющих плит и предназначен для специальных видов фанерной продукции, получаемых с применением поддонов (декоративная, бакелизированная) В прессе возможно охлаждение плит в каждом цикле запрессовки, стабилизация толщины продукции путем изменения давления прессования. Возможна поэтажная загрузка этажерок с конвейера.

На рис. 6.10 показан в разрезе комплект оборудования для склеивания фанеры (проект Зеленодольского ПКТБ). Загрузка пакетов производится поэтажно в загрузочную этажерку. После заполнения этажерки она оказывается в нижнем положении. Горячий пресс открывается и толкатель выдвигает склеенные листы фанеры из пресса, которые затем выгружаются на стол разгрузочной этажерки.

Толкатель возвращается в исходное положение, загрузочная этажерка поднимается с нижнего положения в верхнее и толкатель перемещает все пакеты в открытый горячий пресс, который начинает смыкаться.

На рис.6.13 показан общий вид пресса Д 4038 с околопрессовой механизацией ОАО "Днепропресс".

Рис. 6.13. Общий вид пресса Д 4038 с околопрессовой механизацией и вид оборудования в плане: 1 - стопа пакетов, 2 - загрузчик, 3 - загрузочная этажерка, 4 - пресс Д4038, 5 - разгрузочная этажерка, 6 - фанера после прессования.

Среди прессов других конструкций следует назвать:

1. Пресс с диафрагменными плитами (рис.6.14). Мембранные плиты имеют П-образные борта и тонкие металлические листы обшивки (толщина листа мм). Под давлением пара, подающегося внутрь плит после их смыкания, обеспечивается равномерная передача давления по всей площади пакета. Требуемое давление может быть снижено с 2 до 0,5 МПа, а упрессовка с 8-10 до 3-5%.

2. Пресс с упругими прокладками (рис. 6.15) Используется силиконовый каучук или фторкаучук, облицованный металлическим листом толщиной 0,5-1, мм. Давление может быть снижено до 0,3-0,5 МПа. Силиконовый каучук выдерживает температуру до 250-300 oC и имеет срок службы до 1500 часов.

Рис.6.15. Схема устройства пресса с упругими прокладками: 1 - плита, 2 - канал подачи теплоносителя, 3. Вакуумный пресс. Схема устройства показана на рис. 6.16. При этом способе давление на пакет шпона передается также через эластичную диафрагму из силиконового каучука или обрезиненной стеклоткани. Рабочим телом служит воздух, а не жесткая металлическая плита, поэтому обеспечивается равномерное распределение давления по всей площади склеивания и упрессовка может быть снижена до 0,5 -1%. Качественное склеивание достигается при разрежении 0,05МПа. Метод особенно удобен в производстве гнутоклееных деталей.

Рис.6.16.Схема работы диафрагменного пресса: 1 - жесткая плита, 2 - каналы для удаления воздуха, 3 - эластичная диафрагма, 4 склеиваемый материал, 5 - каналы 4. Пресс с электронагревательными пластинами. Этот пресс может быть одноэтажным. Вместо нагревательных плит используются нагревательные пластины, например, электропроводная бумага из волокна "Углен", изолированная стеклотканью. Толщина пластин - 2 ± 0,5 мм, масса 3-3,5 кг/м2. Пакеты фанеры чередуются с нагревательными пластинами и загружаются в холодный пресс.

Токоподводящим элементом является медная фольга. Максимальная температура 150 0C.

5. Одноэтажный горячий пресс. Применяется в основном для склеивания большеформатной продукции (существуют прессы длиной до 15 м). Преимущества такого оборудования заключаются в коротком цикле склеивания, высокой стабильности свойств материала по всему его объёму, отсутствии толкателей и этажерок. Отпадает необходимость устройства приямков, так как пресс имеет обычно верхнее давление, что облегчает загрузку и выгрузку пакетов. Пресс требует больших производственных площадей, но в ряде случаев его производительность не уступает производительности многоэтажного пресса.

6.5. Технология склеивания фанеры При склеивании фанеры сухим горячим способом в многоэтажных прессах применяют три основные технологические схемы:

а) склеивание по несколько листов в рабочем промежутке пресса при постоянном рабочем давлении. Этим способом склеивают фанеру толщиной до 6- мм. Максимальная толщина пакетов (сумма толщин шпона) в одном промежутке пресса не может быть более 16-18 мм. В противном случае не гарантируется достаточно хороший и равномерный прогрев как по площади листов, так и по толщине пакета из-за низкой теплопроводности древесины;

б) склеивание по одному листу в промежутке пресса при постоянном давлении в период термообработки. Таким образом склеивают фанеру толщиной более 6мм, а в некоторых прессах и более тонкую фанеру;

в) склеивание по одному листу с охлаждением плит пресса. Применяется при склеивании фанерных плит и другой продукции большой толщины (более 18- мм). Склеивание по одному листу имеет свои преимущества: симметричный нагрев каждого листа, одинаковая влажность и упрессовка наружных листов, более низкая упрессовка в целом всего листа фанеры.

К параметрам режима склеивания фанеры относятся (табл.6.7-6.9):

1. Влажность шпона. Обычно она колеблется в пределах 8-12%;

2. Число листов в промежутке пресса. Оно определяется максимальной толщиной пакета (16-18 мм) и зависит от толщины фанеры;

3. Температура плит пресса. Зависит от марки используемого клея и слойности фанеры. Чем толще пакет, тем ниже должна быть температура склеивания.

В среднем для фенольных клеев требуются температуры на 10-20 0С выше, чем для карбамидных;

4. Рабочее давление. Зависит от марки продукции и конструкции элементов передающих давление. При использовании жестких горячих плит требуется 1,8МПа для фанеры общего назначения, 3,0 для декоративной фанеры, 3,5-4, для бакелизированной фанеры, до 15 МПа для древесно-слоистых пластиков;

5. Цикл склеивания фанеры. Цикл складывается из следующих периодов: загрузка пакетов в пресс, подъем и смыкание плит пресса, создание рабочего давления, выдержка под давлением, снижение давления, выгрузка фанеры.

В технологических расчетах принято различать три слагаемых цикла прессования фанеры: время пьезотермообработки (tпр), время снятия давления (tсд), время вспомогательных операций (tвсп), то есть Составляющие цикла склеивания и типичная диаграмма изменения давления показаны на рис.6.17.

Р, МПа К вспомогательному времени относится время на загрузку и выгрузку пакетов, на смыкание и размыкание плит пресса. Время выдержки под давлением (tпр) зависит от марки клея, породы древесины, слойности, толщины пакета и температуры плит пресса. Время снятия давления складывается из двух периодов. Первый период - снижение давления от максимального до некоторого безопасного уровня, равного давлению пара в плитах пресса. Обычно этот период составляет 0,25 мин. Второй период занимает 1-2 минуты, так как быстрое снятие давления может вызвать интенсивное парообразование, которое вызовет разрушение листов фанеры. При склеивании по одному листу время снятия давления сокращается примерно вдвое.

Производительность горячего многоэтажного пресса, м3/ч где Кр - коэффициент рабочего времени, Кр =0,94; nэт - число этажей пресса; nл число листов фанеры в промежутке пресса; Sф - толщина фанеры, м; tц - время цикла прессования, мин; l,b - длина и ширина обрезного листа фанеры, м.

Согласно принятой методике в расчет принимаются размеры обрезного листа фанеры, то есть размеры готовой продукции, хотя из пресса выгружают, конечно, необрезную фанеру. Это связано с тем, что горячий пресс является головным оборудованием, по которому рассчитывается вся годовая программа предприятия.

6.7. Параметры режима склеивания шпона карбамидными клеями nл Sш, мм Температура склеива- Время прессования, Время снятия Примечание. Давление при склеивании шпона лиственных пород составляет 1,8 МПа, при склеивании шпона хвойных пород - 1,5 - 1,7 МПа.

6.8. Параметры режима склеивания шпона фенолоформальдегидными клеями Sф, Примечание. Давление при склеивании шпона лиственных пород составляет 1,8 - 2, МПа, при склеивании шпона хвойных пород - 1,5 - 1,8 МПа.

6. 9. Технологические режимы склеивания авиационной фанеры nл Число слоев, Sш, Температура склеива- Время склеи- Время снятия Sф, *) 1 - в металлических прокладках, 2 - в фанерных прокладках.

Время вспомогательных операций зависит от этажности пресса и выбранной технологической схемы (табл.6.10).

6.10. Время вспомогательных операций цикла склеивания Технологическая схема Средняя норма времени, с, при числе этажей пресса Склеивание по несколько листов в проме- 59-73 63-77 74-88 101- жутке пресса трехслойной фанеры щиной до 6 мм 6.6. Упрессовка фанеры Упрессовка определяется как относительное уменьшение толщины пакета Sш до толщины фанеры Sф,% Упрессовка зависит от многих факторов и теоретическому расчету не поддается. На основании многих практических замеров и экспериментов для березового шпона составлено эмпирическое уравнение, связывающее упрессовку с шестью факторами режима склеивания:

Формула действительна в следующем диапазоне величин:

- давление склеивания Р = 0,05-2,5 МПа;

- время склеивания = 2-20 мин;

- температура плит пресса T = 85-150 0С;

- начальная влажность пакета шпона W = 6-32 %;

- толщина пакета шпона Sп = 3-20 мм;

- толщина шпона Sш = 0,2-3,0 мм.

Как видно из формулы, возрастание влажности шпона увеличивает упрессовку. К этому же приводит увеличение времени прессования. При большой толщине пакета упрессовка неравномерна - наружные слои упрессовываются сильнее, так как они ближе к горячим плитам.

Причиной упрессовки являются пластические деформации древесины под действием высокой температуры и давления. Силы упругости целлюлозного скелета оказываются недостаточными для полного восстановления первоначального размера. Этому способствует и проникновение и отверждение клея в полостях клеток.

Для технологических расчетов используют такие ориентировочные значения упрессовки в зависимости от вида продукции:

фанера ФК, березовая - 10%;

фанера ФБА - 12%;

ФСФ и авиационная - 16%;

декоративная - 20%;

бакелизированная - 30%;

древеснослоистые пластики - 50%.

Шпон хвойных пород уплотняется на 30-50% сильнее, чем березы из-за содержания в смоле некоторых летучих веществ, оказывающих влияние на коэффициент внутреннего трения в древесине.

Уменьшение безвозвратных потерь на упрессовку может быть достигнуто склеиванием фанеры по 1 листу в промежутке пресса, использованием эластичных средств для передачи давления. При использовании очень жестких нагревательных плит необходимо избыточное давление для ликвидации их неплоскостности (нормативное значение 0,1 мм на 1 м длины) и повышения качества клееной продукции.

Разработано несколько систем управления упрессовкой. Они основаны на том, что при снижении давления с 1,8-2,5 МПа до 0,4-0,5 МПа развитие упрессовки во времени прекращается. Момент снижения давления устанавливается по общей деформации всех пакетов в горячем прессе, например с помощью задатчика упрессовки, дающего команду в гидросистему пресса (система АСУППрактически не дает упрессовки холодный способ склеивания фанеры. При температуре 18-20 0С толщина пакета может быть любой, время выдержки в прессе зависит от типа используемого клея. В настоящее время наилучшие результаты может дать применение ПВА-клеев ( время холодного отверждения 15-30 мин). Однако их применение сдерживается высокой ценой клея, малой водостойкостью клеевых соединений. Способ особенно подходит при использовании соснового шпона.

6.7. Послепрессовая обработка фанеры Охлаждение фанеры выполняют для снижения температуры и влажности листов, выгруженных из горячего пресса. Особенно это важно при использовании белковых клеев (фанера ФБА). Из фанеры ФК (на карбамидных клеях) интенсивно выделяется свободный формальдегид. Для ускорения процесса используют веерные или конвейерные охладители. При их длине 6,5 м и скорости подачи 1м/мин время охлаждения составляет 6,5 минут.

Обрезка кромок фанеры необходима для их выравнивания. Допускаемые отклонения габаритов составляют ± 4...5 мм. Обрезку выполняют на круглопильных станках (табл.6.11). Наиболее широкое применение нашли 4-пильные агрегаты, составленные из двух 2-пильных станков, расположенных взаимно перпендикулярно (рис. 6.18).

Возможно опиливание по 1-2 листа с использованием гусеничной подачи при скорости подачи до 30 м/мин или опиливание пачками толщиной до мм. Во втором случае станки оснащаются каретками и обеспечивается более высокая производительность оборудования (скорость подачи 10-12 м/мин).

Следует применять пилы с пластинками твердого сплава, для измельчения срезок на одном валу с пилой устанавливают фрезу.

Наиболее совершенными сегодня является станки ФП-119 Жешартского ЭМЗ и СО- 16 конструкции Зеленодольского СПКТБ. Они оснащены механическим загрузчиком, имеют конвейер удаления отходов. Пиление производится на каретках с базирующими упорами. Производительность составляет до 11 - 13, м3/ч.

Почти неизбежной операцией послепрессовой обработки является переобрез фанеры. Цель этой операции заключается в опиливании листа фанеры на меньший стандартный размер из-за наличия недопустимого дефекта на нем.

Применяют однопильный станок типа ЦФ- 5 с кареткой. Часто обрезанная полоса фанеры может найти спрос как попутная продукция.

6.11. Технические характеристики обрезных станков Производительность, м /ч Частота вращения пилы, мин - Сортирование фанеры в общем случае производят по породам шпона наружных слоев, форматам, толщинам, маркам и сортам. Процесс в организационном отношении предусматривает 3 стадии:

а) предварительное сортирование, которое выделяет фанеру экспортную, общего назначения и направляемую в переобрез;

б) сортирование экспортной фанеры;

в) сортирование фанеры общего назначения.

Фанера общего назначения внутреннего рынка делится по внешнему виду на сорта. Каждый лист осматривается с двух сторон и простукивается деревянным молоточком на предмет обнаружения пустот (непроклея). На этом же рабочем месте выполняют мелкий ремонт листов - заделка выпавших сучков, разошедшихся трещин, слабых углов, пузырей, обзола и т.п. Затем на листе фанеры ставят штамп, указывающий сорт фанеры и номер сортировщика.

Качество работы предприятия оценивается коэффициентом сортности продукции. Он определяется как средневзвешенная величина по формуле:

где Кi - коэффициент сортности, установленный для фанеры данного сорта и толщины (табл.6.11); qi - объём выпуска фанеры данного сорта и толщины, м3.

6.12. Коэффициенты сортности фанеры марок ФК и ФСФ Сорт Коэффициент сортности при Сорт Коэффициент сортности при фанеры толщине фанеры, мм фанеры толщине фанеры, мм Чем больше предприятие выпускает фанеры высших сортов и чем больше доля фанеры большой толщины, тем выше коэффициент сортности. Заметный эффект в этом деле дает увеличение объема починки листов шпона, ребросклеивание кускового и неформатного шпона, выпуск неравнослойной фанеры с наружными слоями из тонкого высококачественного шпона, выпуск фанеры, облицованной пленками.

Сортировка фанеры, особенно больших толщин, является трудоемкой операцией, поэтому на современных предприятиях имеются линии сортирования. Механический сортировщик ФП-540 (рис. 6.19) рассчитан на фанеру размером х 1525 мм, толщиной от 3 до 18 мм. Он имеет 6 сортовых секций, производительность 250 листов в час, габаритные размеры линии 18,0 х 4,40 х 1,96 м.

Рис. 6.19. Схема линии сортирования фанеры ФП-540: 1 - роликовый конвейер, 2, 4 толкатели, 3 - подъёмный стол, 5 - опорная стенка, 6 - подающий ролик, 7 - кантователь, 8 - стол для осмотра листа фанеры, 9 - направляющие, 10 - механизм штампования, 11 - позиция штампования, 12 - транспортирующий конвейер, 13 - цилиндры подъёма, 14 - подъёмный ролик, 15 - трехсекционный цилиндр, 16 - каретка, 17 - упор, 18 - цилиндр штампа, 19 - ролик накатки краски на штамп, 20 - наклонный конвейер выкатки стоп, 21 - пластина, пропитанная краской; 22 - цилиндр окрасочного ролик, 23 - штампы, 24 - шланг механизма выкатки, 25 - роликовый конвейер, 26 -ось.

Толкатель подает верхний лист фанеры из стопы в приемные ролики, а затем на стол оператора, который с помощью кантователя осматривает обе стороны листа. Затем оператор нажимает кнопку соответствующего сорта (кармана), лист перемещается на позицию установки штампа, транспортируется вдоль линии и падает в свой карман после поднятия соответствующего ролика. В линии предусмотрено 6 штампов, наносимых автоматически.

Починка фанеры выполняется для ликвидации дефектов и повышения сортности листа фанеры. К числу устранимых дефектов относятся трещины, слабые углы, пузыри, отверстия от выпавших сучков. Починку выполняют на отдельном рабочем месте, оборудованном инструментом для фрезерования канавок и постановки заплаток, нанесения клея и запрессовки слабых углов в винтовом прессе и т.п. Широко используют замазки на основе смеси карбамидной смолы, казеина и древесной муки. С экономической точки зрения починка фанеры вполне себя оправдывает.

Шлифование фанеры выполняется выборочно, по требованию заказчика. Используют трехбарабанные станки марок Шл3ЦВ-19 (с нижним расположением шлифовальных барабанов и вальцовой подачей) и марки Шл3Ц-19 (с верхним расположением цилиндров и с гусеничной подачей). Поставленные друг за другом эти станки образуют линию двухстороннего шлифования фанеры. Более совершенным является широколенточный станок, например ДКШ-1 (рис.6.20), который имеет более высокую производительность и точность обработки.

Оптимальная скорость резания при шлифовании составляет 25-30 м/с.

Зернистость шкурок для 3-цилиндровых станков: грубое шлифование 50-40;

промежуточное 40-32 и чистовое 32-25.

Скорость подачи составляет 10-17 м/мин для наружных слоев из форматного шпона и 8-12 м/мин - из ребросклеенного. Для широколенточных станков скорость подачи до 25 м/мин. Усилие прижима шкурки к материалу составляет 7-12 Н/см, величина сошлифовывания 0,1-0,2 мм. Удельная длина шлифования, то есть число метров шлифованной поверхности на 1 м шкурки для обычной фанеры составляет 1000-1200 м/м, а для сосновой всего 120-180 м/м из-за смолистости древесины.

Упаковка фанеры может осуществляться вручную или автоматами. Пачку перевязывают металлической лентой, проволокой или веревкой. Вес пачки при механизированной упаковке может быть до 1 т. Производительность автомата до 40 м3/ч. На пачке указывают наименование предприятия, размеры фанеры, марку, сорт, породу древесины, вид обработки, количество листов в пачке и номер стандарта.

Для производства большеформатной фанеры применяют склеивание листов фанеры друг с другом. Тонкую фанеру соединяют на "ус" (длина стыка 6-8 толщин фанеры). "Ус" зарезают на специальном усовочном станке фрезой с частотой вращения 3000 мин-1. Склеивание выполняют в узкоплитном прессе УСПГ фенольным клеем при температуре 200 0С за 15-20 секунд. Для склеивания более толстой фанеры (Sф > 12 мм) можно применять соединение на зубчатый шип.

Шипы длиной 8-15 мм зарезают вертикально или горизонтально. Прочность соединения достаточно высока, а потери материала ниже, чем при усовании.

Фирма "Raute" выпускает линию сращивания и облицовки фанерных плит, в составе которой имеется двухсторонний усовочный станок и горячий пресс. Перед прессованием стык фиксируется нагелями. Вышедшая из пресса бесконечная лента разрезается полуавтоматом на длину 6 или 12 м. Затем в линии производится облицовка фанеры в одноэтажном прессе бумагой, пропитанной фенольной смолой. Продукция может использоваться в строительстве, например для опалубки.

6.8. Производство специальных видов фанерной продукции 6.8.1. Производство облицованной и декоративной фанеры При изготовлении фанеры, облицованной строганым шпоном марок ФОК или ФОФ, необходим специальный участок подготовки строганого шпона для лицевых слоев. На этом участке производится сортировка и разметка шпона вручную, прирубка кусков на гильотинных ножницах, подбор по текстуре и ребросклеивание на станках типа РС или РСП. Склеивание и облицовку фанеры производят одновременно. Режим склеивания - аналогичный для фанеры общего назначения.

Декоративная фанера марки ДФ облицована с одной или двух сторон пленочными материалами, обычно синтетическим шпоном (то есть текстурной бумагой, пропитанной синтетической смолой). В этом случае цех оснащается участком пропитки, сушки и рубки синтетического шпона на листы заданного формата. Пакет при облицовке с одной стороны собирают в следующей последовательности (сверху вниз):

1. Металлический лист полированный с одной стороны 2. Отделочная пленка 3. Синтетический шпон 4. Лицевой слой шпона 5. Средний слой, намазанный клеем 6. Оборотный слой шпона.

Пакет загружают при температуре плит пресса не более 30 0С. Затем давление поднимают до 3 МПа, а температуру до 140-175 0С в течение 10 минут.

Продолжительность прессования - примерно 1 минута на 1 мм толщины пакета (включая прокладки). Под воздействием высокой температуры неотвержденная смола в синтетическом шпоне и отделочной пленке плавится и необратимо отверждается. Перед снятием давления плиты пресса охлаждают и снимают давление в течение 5 минут. Поверхности полированных пластин перед началом работы ежесменно протирают сухой ветошью с мелом и смазывают олеиновой кислотой или веретенным маслом и снова насухо протирают с тем, чтобы предотвратить прилипание пленки к металлу.

6.8.2. Производство бакелизированной фанеры Бакелизированная фанера отличается от фанеры общего назначения тем, что все или часть слоев у нее пропитаны фенольной (бакелитовой) смолой. Для производства бакелизированной фанеры используют березовый шпон сортов II и III толщиной 0,8-1,5 мм, а также спирто- и водорастворимые смолы (табл.6.13).

6.13. Материалы, используемые в производстве бакелизированной фанеры Шпон березовый Сорт шпона:

Лак бакелитовый Концентрация,% :

растворитель до концентрации 28-36%. Пропитка шпона может осуществляться различными способами:

а) вымачивание в холодном растворе смолы;

б) пропитка сначала в горячем растворе смолы, потом в холодном. При этом способе глубина пропитки выше;

в) способ полного поглощения путем воздействия на шпон сначала вакуума, затем пропитки раствором под давлением в автоклаве.

Содержание смолы в пропитанном шпоне должно составить 12-20% от массы шпона. Помимо пропитанного шпона, в бакелизированной фанере применяют шпон, намазанный клеем на клеенаносящих станках (расход примерно 100 г/м2).

После пропитки осуществляют сушку его в конвейерных сушилках типа НИИФ СТ-4, СТ-Ш или в камерной сушилке СТ -2 (табл.6.14). В конвейерных сушилках шпон перемещается в вертикальном положении в рамках, образующих замкнутый конвейер, а в камерной сушилке СТ - 2 - в вагонетках, размещаемых в двух секциях.

6.14. Технические параметры сушилок для пропитанного шпона.

Температура воздуха, С Влага, вносимая с клеем, находится в свободном состоянии. Конструкция сушилки должна обеспечить ее удаление раньше, чем она проникнет внутрь сухого шпона. При этом происходит только удаление растворителя, отверждение смолы не допускается.

Пакеты фанеры собирают по схеме конечной (каждый пакет отдельно) или непрерывной (в виде сплошной ленты) сборки. Расположение волокон в смежных слоях взаимно перпендикулярное. Продольные слои собирают внахлестку, а поперечные - встык долевыми кромками. Пакет непрерывной сборки разрезают в соответствии с размерами плит горячего пресса. Пакеты собирают на металлических прокладках, которые смазывают антиадгезивом, например олеиновой кислотой. Для полного исключения прилипания фанеры к прокладке лучше вводить в пропиточный раствор (бакелитовый лак) специальные добавки - дистиллированные жирные кислоты (ДЖК) в количестве 5-10% от массы раствора, которые образуют на шпоне мономолекулярный слой, выполняющий антиадгезионную роль.

При подборе толщины пакета до прессования нужно учитывать, что упрессовка составляет 35-40 %. Загрузка в пресс должна осуществляться при температуре плит пресса не более 65 0С, для этого их охлаждают водой. По окончании загрузки создают давление 3,5 - 4,4 МПа и плиты пресса прогревают до температуры 150 0С Время прогрева не должно быть меньше 30 минут. Время термообработки рассчитывают по формуле, мин:

где Sш - сумма толщин шпона в промежутке пресса, мм.

Перед снятием давления плиты пресса охлаждают до 65 0С в течение 15-25 минут.

Для производства бакелизированной фанеры выпускается специальный пресс марки Д7247 (табл.6.15) 6.15. Техническая характеристика пресса Д 7247 для склеивания бакелизированной фанеры Прессование ведется по третьей технологической схеме. Общая продолжительность выдержки при рабочем давлении, которая включает в себя выдержку при рабочей температуре, воздушное и водяное охлаждение плит, зависит от толщины пакета в промежутке пресса:

При определении полного цикла прессования к этому времени нужно добавить еще время вспомогательных операций (15 мин) и время нагрева плит пресса до рабочей температуры (30 - 40 мин). Изготовление фанеры форматом 7700 х 1550, длина которой превышает длину плит существующих прессов, осуществляется последовательным прессованием (передвижкой пакетов).

Для обрезки бакелизированной фанеры создана специальная линия на базе станка ЦТ3Ф-1, у которой удлинены направляющие каретки, дополнительно изготовлены механизм подачи для поперечной обрезки пакета фанеры, блоки резания и дробления отходов.

6.8.3. Производство древеснослоистых пластиков Производство древеснослоистых пластиков аналогично производству бакелизированной фанеры. Все слои шпона пропитываются бакелитовым лаком СБС-1. Пропиточный раствор фенольной смолы имеет концентрацию 29-36 %.

Пропитка может быть холодной в течение 60 минут (для марки ДСП-А - мин), затем стекание избытка - 30 минут. Содержание сухой смолы определяется по формуле где m1, m2 - масса шпона соответственно до и после пропитки и сушки, г; W,W2 - влажность шпона до и после пропитки и сушки, %.

Второй вариант пропитки заключается в том, что на нагретую до 140 - 150 0С поверхность листов шпона вальцами наносится концентрированный раствор бакелитового лака (К = 48 - 52%), а затем шпон вылеживается в стопах не менее минут. Сушка пропитанного шпона аналогична технологии сушки бакелизированной фанеры.

Сборка пакетов может быть по схеме коротких или длинных плит. Длинные пакеты собирают в виде ленты длиной до 15 м, которую перед прессом разрезают. Количество листов шпона в пакете определяют по формуле:

где Sф -толщина готовой продукции,мм; Sш - толщина шпона,мм; Куп - коэффициент упрессовки, составляющий 0,45 - 0,48.

Сборка идет на металлических поддонах, смазанных олеиновой кислотой. Загруженные в пресс (табл.6.16) пакеты с прокладками центрируют по вертикали.

Начальная температура плит пресса не более 40 0С. После смыкания плит давление поднимают до 15-16 МПа в течение примерно 30 минут. Время прессования составляет от 1 до 5 минут на 1 мм толщины пакета в зависимости от требуемых физико - механических показателей пластиков. Перед снятием давления паровой вентиль перекрывают и проводят воздушное охлаждение плит пресса, а затем и водяное до температуры 40-50 0С. Общая продолжительность выдержки ДСП при рабочем давлении зависит от толщины пластика (данные для давления 14 - 15 МПа и рабочей температуры 145 - 155 0С):

Продолжительность вспомогательных операций - 30 минут, время нагрева плит - 30 минут.

6.16. Характеристики прессов, используемых в производстве ДСП Площадь плит, м2 1,67х1,65 5,8х1,35 5,03х1,37 2,3х1,1 0,8х0, 6.8.4. Производство фанерных плит Склеивание фанерных плит отличается от производства фанеры общего назначения тем, что фанерные плиты имеют большую толщину (до 78 мм), что вынуждает использовать третью технологическую схему (склеивание с охлаждением плит пресса). Плиты толщиной до 20 мм изготовляют без охлаждения пакетов в прессе, 20-24 мм - с воздушным охлаждением, а свыше 24 мм - с водяным охлаждением плит пресса до температуры 50-60 0С (табл.6.17).

Другая особенность склеивания фанерных плит - снижение давления после достижения требуемого уплотнения до 0,7-1,0 МПа за 5-10 минут. Величину упрессовки контролируют специальным движком, установленным на неподвижной части пресса. После охлаждения давление полностью снимается в течение 2 минут. В целом цикл склеивания занимает в зависимости от толщины продукции от 15 до 45 минут. Упрессовка вместе с усушкой березового шпона составляет 19 % толщины пакета сухого шпона.