«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 ...»

Фанерные предприятия, не имеющие плитного производства, эффективно используют крупномерные отходы для выработки упаковочной стружки (древесной шерсти), которая представляет собой материал в виде тонких длинных лент, полученных путем строгания древесины вдоль волокон. Согласно ГОСТ 5244- толщина стружки составляет от 0,05 до 0,5 мм, ширина от 1,5 до 9 мм и длина от 200 до 530 мм. Содержание стружки длиной менее 200 мм не должно превышать 10%, а менее 50 мм - не более 2%. Стружка должна иметь цвет и запах здоровой древесины, не содержать посторонних примесей, коры, гнили и плесени. Максимальная влажность стружки - 20-22%.

Технологический процесс получения упаковочной стружки состоит из подсортировки отходов, разделки по длине, раскалывания отходов большого диаметра, строгания на древошерстном станке, сушки и упаковки продукции (рис.10.4).

Наиболее подходящим сырьем является заболонная древесина с минимальным количеством сучков, а также древесина мягколиственных пород (осина, липа, ольха). Раскалывание производят с учетом того, что максимальная ширина поверхности строгания должна быть не более 340 мм. Основным оборудованием для изготовления упаковочной стружки является древошерстный станок СД-3 и его модификации СД-3М и СД-4А с возвратно - поступательным движением ножевой плиты (табл.10.4). Режущим органом являются строгальные и делительные ножи. Коэффициент полезного выхода составляет 0,75 - 0,8.

Рис. 10.4. Схема переработки крупномерных отходов в упаковочную стружку: 1, 2 конвейеры для отходов, 3 - пила для разделки отходов, 4 - колун, 5 - поперечные конвейеры, 6 - сбрасыватели, 7 - площадка для запаса отходов, 8 - древошерстный станок, 9 - сушилка, 10 - киповальный пресс, 11 - склад продукции.

10.4. Характеристика древошерстного станка СД-4А:

Число двойных ходов ножевой плиты в минуту Для сушки упаковочной стружки применяют несколько типов сушилок. Наиболее совершенной является тоннельная сушилка непрерывного действия, оснащенная сетчатым транспортером, захватывающим стружку непосредственно у станка. После сушки производится кипование стружки в тюки с обвязкой вискозным шпагатом. Станок ПК-4А (табл.10.5) имеет сигнализацию об окончании или обрыве шпагата и систему учета продукции.

10.5. Характеристика станка для кипования стружки ПК-4А:

Число двойных ходов толкателя в минуту Завод - изготовитель Новозыбковский станкозавод 10.2.4. Переработка отходов в пилопродукцию и товары народного потребления По качеству древесины крупных отходов на первое место следует поставить горбыли, получающиеся при продольном раскрое кряжей твердолиственных пород на брусья и ванчесы. Они содержат наиболее здоровую молодую древесину с минимумом пороков. На втором месте находятся отструги, обычно содержащие сердцевину ствола с низкими механическими свойствами. Наиболее значимая по объему часть отходов - карандаши отличается правильностью формы, но низким качеством древесины, как наиболее старой части ствола, склонной к тому же к загниванию. Выбор направления переработки отходов должен учитывать эти особенности древесины.

Из крупномерных отходов на фанерных предприятиях можно вырабатывать свыше 30 различных видов пилопродукции. В наибольшем объеме вырабатывают штакетник, тарную дощечку, черновые мебельные заготовки, брусковые детали различного назначения а также штукатурную дрань, черенки для лопат, инструментальные ручки, толкушки и т.п. Из отходов на эту продукцию в основном используют карандаши, отструги и горбыли.

Наибольшим спросом из этой продукции пользуется штакетник и тарная дощечка. Штакетник (ОСТ 13 - 1 - 78) представляет собой дощечки для обустройства решетчатых заборов и других хозяйственных нужд. Он разделяется на строганый, дощатый и горбыльный. Строганый штакетник - дощечки прямоугольного сечения, строганые с 4 сторон. Один конец штакетника должен иметь декоративную обработку. Дощатый штакетник - материал определенного сечения и длины с пилеными поверхностями. Горбыльный штакетник имеет сегментное или трапецеидальное сечение в зависимости от того, выпилен он из периферийной или средней части карандаша (табл.10.6).

10.6. Размеры штакетника, мм Дощатый и горбыль- От 500 до 2500 с шагом от 40 до 100 с шагом 16; 19; 22;

Тарную дощечку предприятия выпускают обычно в комплектах, ориентированных на тот или иной вид ящика. В комплект могут входить планки дна, дощечки торцовых и боковых стенок, трехгранные планки. Для некоторых типов ящиков возможно применение дощечек толщиной от 4 мм. Влажность древесины должна быть не более 22%.

Организация труда на участке переработки карандашей на штакетник зависит от объемов производства. Для снижения трудозатрат следует использовать поточную схему с максимальной механизацией переместительных операций (рис.10.5) Схема предусматривает создание запаса карандашей в накопителе, откуда с помощью питателя они бесперебойно поступают в многопильный станок.

При переработке карандашей на тарную дощечку и черновые мебельные заготовки на некоторых предприятиях в линии используют сначала брусовочный станок для получения двухкантного бруска, а затем многопильный для получения дощечек заданной толщины. После этого пакеты дощечек раскраиваются по длине, поступают на сортировку и упаковку. При такой схеме горбыльки, образующиеся на брусовочном и многопильном станках, можно использовать как штакетник.

При переработке карандашей на четырехкантные бруски можно использовать продольно-фрезерный станок с механизмом подачи, переоборудованным для заготовок круглого сечения. При строгании 5 мм на сторону можно получить за один проход декоративные тупокантные бруски для использования в строительстве и отделке интерьеров. На делительном станке карандаши можно распиливать на прокладки для собственных нужд предприятия.

Наряду с серийным оборудованием общего назначения находят применение и специализированные станки. Для продольной распиловки карандашей наибольший интерес представляют станки ТДС-1 и ТДС-5М. В зарубежной практике из крупномерных отходов хвойных и лиственных пород в основном вырабатывают черновые мебельные заготовки с использованием для этой цели ленточнопильных станков. Например, фирма “Иточу” (Япония) выпускает специальную автоматическую линию для переработки до 800 - 900 шт. карандашей в час на заготовки сечением 20 х 20 мм. Линия включает два ленточнопильных делительных станка (модель А1250), многопильный обрезной станок (модель А300) и специальную машину для упаковки заготовок в пачки. Общая установленная мощность линии 310 кВт, ее обслуживают 6 человек.

При изготовлении из карандашей таких изделий, как стержни, валики, ролики для намотки рулонных материалов, достигается наибольший экономический эффект. При малых объемах работ лучше использовать универсальное и комбинированное оборудование. Во всех описанных случаях речь шла о продукции, изготовление которой не требует камерной сушки древесины до влажности 6после чего возможно склеивание заготовок (реек) в более дорогостоящую продукцию типа клееных щитов, трехслойных брусков и пр. В каждом конкретном случае требуется тщательный экономический анализ целесообразности глубокой переработки отходов фанерного производства.

10.3. Переработка и использование кусковых отходов 10.3.1. Переработка отходов в форматный шпон и заполнитель комбинированных материалов Для более полного использования кускового шпона созданы технологии и оборудование для сращивания узкого и короткомерного шпона в форматный лущеный и строганый шпон. Соответствующие схемы показаны на рис.10.6.

Технология предусматривает следующие операции:

- отбор и разметка обрезков шпона;

- прирезка кусков по длине и ширине;

- сортирование и комплектование заготовок в пачки;

- ребросклеивание шпона в листы или в ленту нужного формата;

- прирезка листов или ленты на готовые заготовки.

При обработке строганого шпона дополнительно требуется подбор кусков по породе и текстуре. Оборудование, используемое для обработки кускового шпона, описано в разд. 5.5. К специальному оборудованию следует отнести станки для вырубки зубчатых шипов и торцевой склейки шпона (табл.10.7).

Рис.10.6. Схемы переработки лущеного (а) и строганого (б) шпона в товарный шпон: 1 - рабочие столы и подстопные места, 2, 3 - ножницы, 4 - ребросклеивающие станки, 5 - станок для вырубки зубчатых шипов, 6 - станок для торцевой склейки полос шпона, 7 - столы для подбора шпона и перфорирования клеевой ленты, 8 - ножницы для прирезки облицовок в размер.

10.7. Характеристики станков для обработки кускового шпона Производительность, м / час Габаритные размеры, м 0,96 х 1,35 х 1,15 2,3 х 1,0 х 1, Исследования и опыт предприятий показали, что обрезки шпона и фанеры могут быть эффективно использованы для изготовления заполнителя комбинированных материалов - реечных, ячеисто-решетчатых и ячеисто-сотовых строительных и мебельных щитов, а также ребровой фанеры.

Обрезки фанеры раскраивают на полосы необходимой длины и ширины на круглопильном станке и сортируют. Заполнитель для одного щита должен быть одной толщины и одной породы древесины, допускаются стыки по длине, но с расстоянием между стыками в соседних заготовках не менее 150 мм. Комплект заполнителя собирается на рабочем столе в реечную или решетчатую конструкцию и подается на сборку пакета, включающего в себя рамку, заполнитель и облицовки. Рейки заполнителя располагаются поперек направления волокон наружных слоев.

10.3.2. Переработка отходов в дробленку и технологическую щепу Дробленка представляет собой материал, полученный в дробилках и предназначенный на топливо. К этому материалу не предъявляется каких - либо требований по размеру и качеству частиц. В дробилки направляются обычно шпонрванина от неокоренных чураков, обрезки шпона и фанеры и другие отходы, переработка которых на другую продукцию нерентабельна. В настоящее время около половины всех кусковых отходов в отрасли направляется на топливо, хотя такое положение нельзя считать нормальным.

Схема переработки включает в себя транспортные средства подачи отходов, дробилки и бункера-накопители. Для измельчения обрезков шпона и фанеры применяют дробилки марок ДШ-3, ДР-5, МРБ-1, "Варкаускас" и др. В последнее время получили распространение измельчающие фрезы в комплекте с пилами, например на форматно - обрезном станке.

Повышение эффективности производства требует увеличенного производства технологической щепы, которая отличается от дробленки более высокими требованиями к размерам частиц и наличию посторонних включений. Чтобы обеспечить измельчение в щепу шпона - рванины, обрезков шпона и фанеры, в технологический процесс необходимо включить операции обнаружения и удаления металлических включений, сортировки щепы с удалением крупной фракции, мелочи и пыли. Желательно предусмотреть и доизмельчение крупной фракции, особенно при больших масштабах производства.

Оптимальной следует считать такую технологическую схему, при которой имеются два потока отходов - отдельно для влажных (шпон - рванина и обрезки сырого шпона) и сухих (обрезки сухого шпона и фанеры). Полученная щепа после сортировки и доизмельчения крупной фракции направляется в общий бункер, где она усредняется по своим свойствам (фракционному составу и влажности), соответствующим стандарту на щепу марки ПС (рис.10.7).

В данной схеме головным оборудованием являются барабанные рубительные машины марок ДШ-1М, ДШ-2, ДРС-1М, ДШ-3А, ДУ-2А, МРБ-10, ДШ-4. Их основное отличие от барабанных дробилок заключается в том, что гравитационный способ подачи изменен на принудительный. При синхронизации скоростей подачи и резания достигается получение более точных размеров щепы. Наиболее совершенной по конструкции является машина ДШ-4 (табл.10.8).

Рис.10.7. Схема переработки кусковых отходов в щепу : 1, 2, 3- конвейеры для отходов, 4 - металлоискатели. 5 - рубительные машины, 6 - сортирова для щепы, 7 - конвейер для кондиционной щепы, 8 - бункер для кондиционной щепы, 9 - конвейер для дробленки и отсева щепы, 10 -пневмоустановка, 14 - конвейер для крупной фракции, 15 - дезинтегратор.

В качестве металлоискателя используют устройство марки ЭМИ-64П, работа которого основана на изменении амплитуды генерируемых колебаний при попадании металла в поле датчика. Датчик состоит из двух катушек в плоском неметаллическом корпусе. Минимальная масса регистрируемых датчиком предметов из черных и цветных металлов, проходящих в зоне его действия на расстоянии 300 мм от рабочей поверхности, составляет 0,2 кг. Металлоискатель входит в комплект поставки станка ДШ-4 (табл.10.8).

Наилучшими марками сортировок для щепы, получаемой из шпона являются барабанные одно - и двухситовые СБЩ-1, СБЩ-2, СБЩ-3, в которых для крупной фракции размеры ячеек составляют 35 х 35 мм, а для мелкой - 6 х 6 мм.

Сортировки не имеют качающихся масс и не требуют мощного фундамента, в них достигается самоочищение сит.

10.8. Характеристика барабанной рубительной машины ДШ-4:

Ширина загрузочного отверстия, мм Доизмельчение крупной фракции проводят в дезинтеграторах марки ДЗН- или фирмы “Raute” (IH-1, IH-II). Последние могут измельчать также другие кусковые отходы (оторцовки, обрезки фанеры, шпона).

10.3.3.Переработка кусковых отходов в технологическую и упаковочную стружку и частицы для пресс-масс Известны технические решения по переработке шпона - рванины в технологическую стружку непосредственно у лущильного станка с помощью специальных измельчителей, пристраиваемых к станку. Специальная ножевая головка вместо обычной оцилиндровки срезает с чурака стружку, которая сбрасывается в воронку и затем, с помощью конвейера, проходящего вдоль фронта лущильных станков, попадает в бункер - накопитель. Аналогично поступают и при обрезке фанеры с помощью пильно - фрезерных головок. Однако качество стружки при этом часто не соответствует требованиям плитного производства.

Более эффективным может оказаться переработка шпона - рванины и обрезков сырого шпона в упаковочную стружку. При этом следует из общей массы отходов отбирать материал, не содержащий коры, формировать из него пачки и обрезать их по формату, соответствующему размерам магазина древошерстного станка. Строгают пакеты на серийно выпускаемом станке СД-4А или подобном.

По договоренности с потребителем можно поставлять стружку большей влажности, чем по стандарту. В этом случае стружка не сушится, а только выдерживается определенное время в производственном помещении. Размеры упаковочной стружки: по длине 300-450 мм, по ширине 1,5-5,0 мм, по толщине 0,2-0,5 мм.

Отходы в виде обрезков сухого шпона являются ценным сырьем для получения древесных частиц, применяемых в производстве пресс-масс МДПК (пресскрошка). Технологический процесс включает в себя подготовку отходов к переработке, их измельчение и сортировку, создание промежуточного запаса и дозированную выдачу частиц в производство. Размеры древесных частиц согласно ГОСТ 11368 - 79 указаны в табл.10.9.

Для измельчения применяют молотковые дробилки, наиболее распространена дробилка КДУ-М. Как и при других способах измельчения, точные размеры частиц в дробилке не достигаются, поэтому обязательна последующая сортировка в эксцентриковых грохотах. Хранение запасов - в серийных бункерах типа ДБО.

10.9. Размеры древесных частиц для пресс-крошки Марка продукции Длина мм Ширина, мм Толщина, мм 10.3.4. Переработка кусковых отходов в товары хозяйственного и культурно - бытового назначения Из кусковых отходов фанерного производства предприятиями отрасли изготовляется свыше 60 наименований различной продукции:

- разделочные доски для пищевых продуктов;

- заготовки для настенных (навесных) вешалок;

- комплекты заготовок для посылочных ящиков;

- планки для детских санок;

- подрозетники;

- пучинные карточки для железных дорог;

- ярлыки для маркировки грузов;

- вкладыши и планки для намотки рулонных материалов и пр.

Во всех случаях основная операция заключается в отборе отходов, которые удовлетворяют размерам и качественным показателям на продукцию, особенно в части допуска сучков, грибных окрасок, ложного ядра и т.п. Основным видом оборудования здесь является круглопильный станок для смешанной распиловки типа Ц-6. Могут потребоваться сверлильный станок типа СВП, шлифовальный ШЛПС, фрезерный ФЛ. Широко применяются собственные разработки предприятий и ручной электрифицированный инструмент.

Из обрезков шпона наиболее массовой продукцией являются палочки для мороженого, медицинские шпатели и различные заготовки из шпона. Технологический процесс при этом предусматривает отбор кусков, вырубание полос шпона заданной ширины, рубку палочек из полос, сушку и шлифование палочек, их сортировку и упаковку. Соответствующая схема показана на рис.10.8.

Рис.10.8. Схема изготовления палочек для мороженого и шпателей: 1 - гильотинные ножницы, 2 - подстопное место, 3 - делительный станок или штамп, 4, 6 - лоток или контейнер, 5 - сушильно - шлифовальный аппарат, 7 - сортировочный стол, 8 - упаковочная машина.

Сушильно-шлифовальный аппарат представляет собой вращающийся барабан, обтянутый шлифовальной лентой и сеткой и снабженный системой циркуляции подогретого воздуха. При использовании сухого шпона процесс идет без сушки. Сортировка и упаковка проводится вручную или с использованием специальной машины модели 19 итальянской фирмы “Лаффи”. Объем производства палочек для мороженого в системе бывшего Главфанспичпрома в 1987 году составил около 2 млрд. штук.

В целом же нужно отметить, что объем использования кусковых отходов значительно меньше, чем крупномерных. Примерно 60% из них расходуется на топливо, поэтому здесь имеются еще огромные резервы для получения предприятиями дополнительной прибыли.

10.4. Переработка мягких отходов 10.4.1. Переработка отходов для производства древесных плит Наибольший интерес для производства плит представляют опилки, образующиеся при разделке фанерного сырья и форматной обрезке фанеры. Исследования показали, что опилки можно применять во внутреннем слое древесностружечных плит в объеме до 50% без потери прочности и снижения других показателей ДСтП. Для этого необходимо наладить сбор опилок, обеспечить удаление металлических включений с помощью железоотделителей, сортировку в СЩ-1М или рассевах типа ДРС-1М с целью удаления крупных частиц (сколов) и пыли.

В производстве пятислойных плит можно использовать такое соотношение объемов: 1/3 - cредний слой из опилок или станочной стружки, 1/3 - промежуточный слой из специальной стружки и 1/3 - наружные слои из тонкой стружки, микростружки и древесной пыли.

В зарубежной практике широкое распространение получила технология переработки опилок, станочной стружки и отсева щепы в волокно для наружных слоев плит путем размола на рафинерах, дефибрерах. Однако распространение этого опыта сдерживается большой энергоемкостью процесса размола. Лучшие результаты достигаются при переработке этих отходов на дробилках и мельницах, вырабатывающих специальную тонкую стружку или микростружку. При переработке опилок на молотковой дробилке или шаровой мельнице частицы уменьшаются по толщине и ширине в 2-3 раза по сравнению с опилками, но имеют исходную длину.

Представляют товарную ценность и такие отходы, как мельчайшие частицы и древесная пыль. Если такие частицы не содержат коры в виде включений размером более 1 мм, то для наружных слоев они не менее эффективны, чем специально изготовленная микростружка или волокно. Технология переработки опилок, станочной стружки и пыли требует применения специального оборудования - закрытой пневмосистемы для сбора отходов, специальных циклонов для отделения пыли в две стадии, малых бункеров для хранения частиц и пыли. При параллельном изготовлении фанерной продукции и древесностружечных плит такая утилизация может оказаться вполне рентабельной.

10.4.2. Использование отходов для гидролиза, пресс-масс и прессизделий Сырьем, пригодным для гидролизного производства (спиртовой, дрожжевой и фурфурольный профили), являются опилки, получаемые при разделке древесного сырья. Опилки не должны содержать более 8% коры, 5% гнили и 0,5% минеральных включений. Сортировка опилок должна осуществляться с использованием верхнего сита с отверстиями 30-35 мм и нижнего - не более 3-6 мм. Очень важен породный состав опилок. Для дрожжевого производства породный состав опилок не регламентируется, для фурфурольного пригодны только опилки лиственных пород, а для спиртового - допустима смесь хвойных (не менее 70%) и лиственных пород. В производстве пищевого ксилита опилки должны быть только из березовой древесины или с примесью осины до 10%.

Более широко опилки и станочная стружка используются для выработки пресс масс и пресс-изделий. В соответствии с ГОСТ 11368 - 79 из опилок лиственных и хвойных пород и их смеси, имеющих размеры по длине не более 4,5 мм и по толщине не более 1,8 мм могут быть получены пресс массы марок МДПО-Б и МДПО-В. Из станочной стружки и из ее смеси с опилками, имеющие длину не более 15 мм, ширину не более 5 мм и толщину не более 12 мм, получают прессмассу МДПС-М. Первые две марки пресс-масс пригодны для производства различных конструкционных деталей в машиностроении, а также сидений стульев, рукояток инструментов, погонажных изделий. Пресс-масса МДПС-М нашла применение в производстве подоконных досок (с облицовкой пленками), отдельных деталей мебели и игрушек.

Технологический процесс близок к производству ДСтП, особенно в части подготовки осмоленной стружки. Производство пресс-массы МДПО-В освоено, например, на Уфимском ДФК. Особенностью производства является автоматическое дозирование всех компонентов и организация прессового отделения для изготовления готовых изделий - втулок, вкладышей, шкивов, роликов и т.п.

Производство из опилок пьезотермопластика освоено на Костромском ФК.

Здесь нет участка клееприготовления, но имеется участок автоклавов для обработки опилок паром при температуре 170 - 180 0С и давлении 1 МПа. Через 2 часа обработки массу при влажности 100 - 130% направляют через циклон в приемник. Полученные при такой обработке опилки имеют коротковолокнистую структуру. Содержание лигнина и целлюлозы количественно не изменяется, а содержание пентозанов падает в 5-7 раз. Частицы несколько уменьшаются в размерах и приобретают темно-коричневый цвет. Затем масса сушится в барабанных сушилках, проходит отделение крупных частиц в сите - бурате, смешивается в смесителе с водой и олеиновой кислотой и формуется в пресс-формах в брикеты, которые в горячем прессе прессуются до окончательной толщины при давлении 150 МПа и температуре 160 0С. Полученные плитки охлаждают и выдерживают не менее суток, затем шлифуют, снимают облой и фаски. Плитки используют для покрытий пола и других целей, их цвет может регулироваться добавкой цветного порошка в пресс - формы. Форма плиток может быть квадратной, прямоугольной или шестигранной.

На Киевском ДОКе освоено производство тырсолита и паркелита. Смесь опилок и станочной стружки (для паркелита) и древесной пыли (для тырсолита) отделяется от крупных частиц, сушится до влажности 4-10 %, смешивается со связующим и прессуется. Тырсолит получают между плитами пресса в виде листов толщиной до 8 мм, а паркелит - в пресс-формах в виде плиток 300 х мм, толщиной 18 мм. Свойства описанных материалов указаны в табл.10.10.

10.10. Свойства продукции из опилок Предел прочности, МПА МПа 10.4.3. Использование отходов как топлива Возможны два способа использования мягких отходов в виде топлива - сжигание вместе с щепой и дробленкой или в самостоятельном потоке. Однако наличие мелкой фракции (опилок и пыли) резко снижает производительность и КПД топок и сушильных агрегатов, повышает их пожароопасность. Поэтому широко применяется модернизация существующих топок и систем топливоподачи путем перевода их на факельный или факельно - вихревой способ сжигания смеси мягких отходов с газом или мазутом. Такой опыт имеют Усть-Ижорский ФК и ПДО “Житомирдрев”, Таганрогский МК и другие предприятия.

В последние годы мягкие отходы все шире используют на топливо в виде брикетов или окатышей для квартирных печей и каминов (табл.10.11). Плотность брикетов в 2,5 - 3 раза выше, чем у исходного материала, поэтому требуются меньшие емкости для хранения и транспортировки, достигается повышенная температура горения, не требуются системы дозирования и взвешивания.

Наиболее широко производство брикетов распространено в США, Японии, Западной Европе.

Предпочтительная форма брикетов - цилиндрическая или шашечная, так как она требует более простой брикетирующей установки. Цилиндрические могут изготовляться с внутренним отверстием диаметром 13 - 17 мм, что повышает интенсивность горения. Для этой же цели в смесь прессуемых отходов вводят специальные добавки (1,5 - 3%).

Схема производства брикетов показана на рис. 10.9. По такой схеме используются отходы на Таллиннском ФМК, имеющем импортную установку из Финляндии. Имеет перспективы и производство топливных брикетов - окатышей диаметром 3 - 12 мм и длиной 6 - 25 мм, причем начальная влажность сырья может быть до 35%.

10.11. Характеристики брикетного топлива на основе мягких отходов.

дж/кг Параметры прессования брикетов указаны в табл.10.12.

10.12. Параметры прессования топливных брикетов Давление прессования, МПа, Влажность исходного материала, %, Температура нагрева, С, Рис. 10.9. Схема брикетирования мягких отходов: 1 - бункер для сбора отходов, 2 мельница, 3 - - контейнерная эстакада, 4 - тельфер, 5 - дробилка, 6, 7 - пневмоконвейеры, 8 - бункер - накопитель отходов, 9 - железоотделитель, 10 - расходный бункер, 11 - дозирующие шнеки, 12 - брикетирующие прессы, 13 - конвейер, 14 - брикетный делитель, 15 - упаковочная площадка 10.5. Переработка и использование коры Кора может использоваться во внутреннем слое трех - и пятислойных стружечных плит. При отсутствии окорки измельчению подлежит шпон - рванина с корой, а при наличии окорочных станков - самостоятельный поток коры. Исследования ЦНИИФ показали, что трехслойные плиты при любом содержании коры во внутреннем слое в 1,2 - 1,5 раза прочнее, чем однослойные. Во внутреннем слое может содержаться до 40 - 50% измельченной березовой коры. Несколько худшие результаты дает осиновая кора, для которой приходится увеличивать содержание связующего с 9 - 9,5% до 10,5 - 11% во внутреннем слое (от массы абсолютно сухой древесины).

Шпон - рванина может содержать до 30 - 35% коры. Она измельчается сначала на барабанных рубительных машинах, а затем на центробежных стружечных станках ДС-5 или ДС-7. При этом наблюдается повышенное содержание мелких частиц и пыли, на 40 - 50% состоящих из коры. После отсортировывания этих фракций содержание коры в стружке уменьшается до 20 - 25%, что благоприятно влияет на все физико - механические показатели плит.

Использование коры, отбираемой непосредственно от окорочных станков, не получило промышленного применения из-за сложностей технологии. По данным ЦНИИМОД, наиболее целесообразно перерабатывать такие отходы путем однократного измельчения в специальных корорубках, мельницах или дробилках (табл.10.13). Как показали исследования, полученный продукт при переработке коры хвойных пород содержит не более 7 - 13% крупной фракции (- / 7) и 13 мелкой фракции (1/0) и вполне пригоден для использования в плитном производстве.

10.13. Оборудование для измельчения коры Производительность, пл.м /ч Количество, шт.:

Частота вращения ротора, мин - Кора является также объектом химической переработки. Из березовой и осиновой коры получают фармакопейную смолу и деготь. Традиционная технология предусматривает сухую перегонку соковой бересты без доступа воздуха при высокой температуре. Однако соковая береста является дефицитным продуктом, а сама технология отличается тяжелыми условиями труда. Учитывая необходимость химической переработки отходов окорки в фанерном производстве в ЛТА разработан способ получения дегтя методом газификации коры и последующей термообработки смол.

Подготовка коры к газификации заключается в удалении металлических включений и посторонних примесей, измельчении коры и отделении от нее луба.

Последняя операция проводится методами флотации (береста легче воды), просеивания (частицы луба имеют меньшие размеры), либо пневмосепарации (частицы луба, как более тяжелые, оседают в начале камеры). Лучшие результаты обеспечивает последовательная работа механического отделителя и пневмосепаратора.

Некоторые фанерные предприятия осуществляют заготовку коры и поставляют ее как полуфабрикат на специализированные предприятия в соответствии с ТУ 13 - 707 - 83 на бересту. Наибольший опыт химической переработки бересты накоплен в ПО “Киевдревпром”, имеющем установку по производству дегтя мощностью до 5 т. Выход дегтя составляет 25% от массы сухой бересты, численность рабочих - 3 чел.

Луб, содержание которого в березовой коре составляет 60 - 80 %, может перерабатываться в муку, пригодную в качестве наполнителя к синтетическим клеям взамен дефицитной древесной муки. Процесс состоит из сушки луба до влажности 4 - 8 % и размола на мельнице до однородной мелкой фракции, близкой к древесной муке №140 по ГОСТ 16361 - 80. Частицы муки имеют не плоскую, а овальную форму, но это не отражается на качестве клея и фанеры. Оптимальное количество наполнителя - 4 %.

Кора является очень важным топливным ресурсом. Гипродревом и рядом других организаций создан типовой комплект оборудования и проект участка подготовки коры к сжиганию производительностью до 3 т/ч (рис.10.10).

Рис.10.10. Схема подготовки отходов окорки как топлива: 1 - конвейер для отходов окорки, 2 - металлоискатель, 3 - мельница, 4 - виброгрохот, 5,8,10 - конвейеры кондиционной щепы; 6,11 - бункеры - накопители коры, 9 - сушильный агрегат Сушка коры возможна по двум вариантам - в циклонно-спиральной сушилке отходящими газами котельной или в топочно - сушильном агрегате в комбинации с барабаном. В первом случае кора имеет влажность 50 - 60% и подается в топку. Во втором случае примерно половина коры подается в бункер как товарная, а вторая половина направляется в топку котлоагрегата, где сжигается, а газы подаются в циклонно - спиральную сушилку.

Отходы окорки, как и мягкие отходы, чаще используются для получения топливных брикетов. На Кировской лесобазе силами КирНИИЛП введен в эксплуатацию участок мощностью 5,4 тыс. т брикетов в год с численностью три человека в смену. После металлоискателя ЭМИ-64П кора измельчается в две стадии - сначала в барабанной корорубке, затем в центробежной дробилке. Сушат кору в барабанной сушилке со спиральной приставкой и топкой, использующей ту же сухую кору. Второй поток сухой коры с помощью шнекового делителя подается в пресс модели Б-8230. Готовые брикеты размером 160 х 68 х (20 - 30) мм проталкиваются в бункер - накопитель для отгрузки потребителю.

Плотность брикетов составляет 1000 - 1100 кг/м3, предел прочности при изгибе - 1,5 МПа, теплота сгорания 16 - 17 Дж / кг, что не ниже, чем у топливных брикетов из мягких отходов.

В зарубежной практике кора, как и мягкие отходы все шире перерабатывается не в брикеты, а в окатыши. Измельченная и подсушенная до 35% кора прессуется в окатыши, причем во время прессования за счет сил трения влажность материала дополнительно понижается на 15 - 20%. Используемые в США установки имеют мощность до 7,7 т/ч, теплота сгорания окатышей из коры не ниже 14, Дж/кг.

Наиболее массовое применение кора может найти в качестве удобрения. В коре содержится до 60% лигнина, который со временем может перейти при определенных условиях в гумус. Кора богата различными питательными веществами и разлагается быстрее опилок, она имеет высокую пористость и влагоемкость.

Кора быстро накапливает и хорошо удерживает влагу, имеет высокое содержание органических соединений.

Опыт использования коры как удобрения накоплен в ПО “Кировмебель”, Красноярском ЛПК, Костромском ФК. Измельченную кору складируют с добавками, содержащими азот и фосфор, в результате чего образуется компост, способный конкурировать по эффективности с другими удобрениями.

Глава 11. Склеивание массивной древесины Под массивной древесиной понимают пиломатериалы и заготовки, которые путем склеивания могут превращаться в погонажные изделия, клееные щиты и столярные плиты, детали деревянных конструкций и многое другое. Организация цеха клееной продукции на лесопильно - деревообрабатывающем предприятии требует наличия качественной камерной сушки пиломатериалов до влажности не более 10% и производственного помещения с температурой воздуха не ниже 15 0С. При этом возможно решение целого ряда задач по более полной переработке пилопродукции, в частности:

а) переработка короткомерных пиломатериалов и отпада от экспорта на заготовки целевого назначения б) получение из тонких боковых досок заготовок требуемого сечения в) сокращение числа градаций по длинам, упрощение операций сортировки и пакетирования пиломатериалов г) поставка заказчикам конструкционных пиломатериалов заказных длин д) получение из некондиционных досок брусьев большого сечения, для которых не хватает толстомерного сырья е) более рациональное использование низкосортных пиловочных бревен с применением специальных методов раскроя;

ж) увеличение выхода продукции за счет использования развальных способов раскроя бревен.

11.1. Сращивание древесины по длине Клееная продукция может быть получена с использованием всех трех видов склеивания - по длине, ширине и толщине. Для ряда видов продукции, называемой погонажные изделия (доски пола, обшивка, поручни, плинтусы и т.п.), особенно важным является склеивание по длине (сращивание), которое позволяет к тому же наилучшим образом использовать короткомерные и низкосортные пиломатериалы.

Для этих целей можно использовать склеивание впритык гладко опиленными торцами, сращивание на ус или на зубчатый шип ( рис. 11.1).

прочность (10- 15% от прочности цельной древесины) и применяется как монтажное склеивание или для деталей, не испытывающих эксплуатационных нагрузок. Этой прочности достаточно для перемещения и обработки склеенных деталей на круглопильных и продольно - фрезерных (строгальных) станках.

Возможные области применения соединений впритык - изготовление рамок щитовых дверей, щитовых деталей встроенных шкафов, кухонной мебели и других изделий, где всю нагрузку воспринимает облицовка.

Усовые соединения могут обеспечивать до 100% прочности цельной древесины при изгибе, но требуют повышенного расхода материала, так как длина уса должна составлять 10 - 15 толщин материала. Это не позволяет применять эти соединения для утилизации коротких отрезков досок. Возможно применение усовых соединений при изготовлении авиационных деталей, деталей корпуса деревянных судов, весел, тетив пожарных лестниц и других высоконагруженных деталей, как правило, не содержащих значительных сучков.

11.1.1 Характеристика зубчатых соединений Зубчатые соединения (ГОСТ 19414 - 90) занимают по прочности промежуточное положение между соединениями впритык и усовыми. Профиль зубчатых шипов показан на рис.11.2.

- минимальные потери древесины, технологичность и относительная простота формирования шипов, способность самозаклинивания при действии торцового давления и способность сохранять давление вне пресса.

Относительная прочность соединения зависит от параметров соединения (табл.11.1).

11.1. Параметры зубчатых соединений Различают конструкционные соединения, используемые в нагруженных деталях, и неконструкционные, для которых расчет на прочность не производится. В первом случае шипы зарезают по пласти заготовки и соединение называют вертикальным, так как шипы ориентированы в вертикальной плоскости. В этом случае влияние крайних шипов, которые несколько отгибаются при запрессовке соединения, на прочность при изгибе оказывается незначительным. Во втором случае более рационально применять зарезку шипов по кромке заготовки, что дает более декоративное (горизонтальное) соединение (рис. 11.3).

Для уменьшения влияния отгиба шипов на прочность соединения крайние шипы можно делать более толстыми. Прочность соединения в этом случае может составить 40 - 50% от прочности цельной древесины на изгиб. Условное обозначение зубчатого соединения включает его вид и геометрические параметры, например:

В-50х12х2 ГОСТ 19414-90 (вертикальное с длиной шипов 50мм, шагом 12 мм и затуплением 2 мм);

Г-20х6,2х1,0 ГОСТ 19414-90 (горизонтальное с длиной шипов 20 мм, шагом 6,2 мм и затуплением 1,0 мм).

Точность выполнения шипов должна соответствовать 13-му квалитету по ГОСТ 6449.1-82, а параметр шероховатости склеиваемых поверхностей не должен превышать Rmmax200 по ГОСТ 7016-82. Склеивание нужно производить не позднее чем через 24 часа после формирования шипов.

Затупление шипов является следствием конструкций фрез, формирующих шипы. Зазор в стыке является обязательным для деталей конструкционного назначения, так как он гарантирует плотное прилегание склеиваемых поверхностей.

Влияние зубчатых соединений на прочность можно сравнить с влиянием сучков в реальных пиломатериалах. Установлено, например, что в досках 1-го сорта допускаемые пороки могут снижать прочность при изгибе примерно на 25%, а в досках 3-го сорта - даже на 40%. Поэтому клееные пиломатериалы могут быть допущены к использованию наравне с неклееными. В зависимости от длина шипов рекомендуются следующие области применения соединений (табл.11.2).

11.2. Рекомендуемые области применения зубчатых клеевых соединений.

11.1.2. Технологический процесс сращивания Сырьем для сращивания обычно являются короткомерные и низкосортные пиломатериалы влажностью не более 15%. В производстве крупномерных изделий сращиванию подлежат доски большой длины (до 6 м). Минимально допустимая длина составляет от 0,1 до 0,5 м в зависимости от используемого оборудования и качества сырья. Средняя длина может быть очень различной, но обычно колеблется в диапазоне 1 ± 0,5 м. Некоторое импортное оборудование, предназначенное только для сращивания короткомерных пиломатериалов, устанавливает максимальную длину заготовок до 1 м.

Подготовка сырья к склеиванию заключается в формировании сушильных пакетов и камерной сушке досок. Качество их должно соответствовать требованиям на изделие. Дополнительно следует обращать внимание на то, чтобы в зоне фрезерования не было сучков диаметром более 5 мм, прорости, смоляных кармашков, червоточины и трещин. Сучки, допускаемые в изделии, должны находиться от кончиков шипов не ближе, чем на расстоянии трех диаметров сучков (диаметр измеряется между касательными, перпендикулярными продольной оси отрезка). Заготовки должны быть рассортированы по породам, так как смешение пород в одной клееной детали не допускается. Разница во влажности сращиваемых заготовок не должна превышать 6%. Заготовки, склеенные по длине при высокой влажности, могут быть в последующем высушены до эксплуатационной влажности по нормальным и мягким режимам.

Клеи, используемые для погонажных изделий, выбираются в соответствии с условиями эксплуатации продукции: для внутреннего использования - поливинилацетатные (влажность древесины не более 12%), казеиновые и карбамидные, для наружнего использования - фенольные и фенолорезорциновые.

Технологический процесс изготовления включает следующие операции:

1) Продольный раскрой. Выполняется с целью прирезки досок на заданную ширину. В пакете пиломатериалов после сушки могут быть доски различных ширин, а также доски, содержащие обзол. Поэтому первой операцией должно быть формирование ширины и удаление дефектных участков на прирезных станках. Уменьшение ширины доски может также уменьшить общую покоробленность заготовки.

2) Поперечный раскрой досок. Необходим для вырезки недопустимых дефектов, в том числе и покоробленной части заготовок. Использоваться могут специализированные линии раскроя, автоматы, работающие по предварительной разметке, или станки общего назначения. Отечественная промышленность выпускает широкую гамму торцовочных станков. Наряду с традиционными станками (ЦПА-40, ЦМЭ-2, ЦКБ-40) имеются легкие торцовочные станки, например, марок ТСП-2, ТСР-1 с нижней пилой, ЦТМ-20 с верхней пилой (рис.11.3) При поперечном резании должна быть обеспечена перпендикулярность реза отклонение плоскости торца от прямого угла не должно превышать 3 мм для любого сечения доски Табл.11. 3. Характеристики торцовочных станков для подготовки пиломатериалов к сращиванию:

Габаритные размеры, м 6,35*) х 0,78 х 0,99 х 0,59 х 1,0 х 0,70 х 0, *) вместе со столами компьютер, который может работать по одной из следующих программ:

- соблюдение только заданной спецификации длин;

- получение максимального объемного выхода заготовок без учета их качества;

- получение заготовок оптимального качества;

- получение заготовок максимальной стоимости (каждой заготовке определенного сорта и размера предварительно задается цена);.

- раскрой с учетом последующей зарезки зубчатых шипов (несколько увеличивается зона вырезки около сучков с тем, чтобы завиток не попадал в зону шипа).

Подобные линии имеют точность позиционирования до 0,1 мм и скорость подачи до 150 м/мин. Ниже в табл. 11.4 даны характеристики линий оптимизированного раскроя пиломатериалов серии Opticut фирмы Dimter (ФРГ) В тех случаях, когда главным является не внешний вид заготовок, а их прочность (например, для элементов строительных конструкций), можно использовать аналогичные линии с узлом оценки прочности доски и автоматической отметкой слабых мест, которые затем выпиливаются на торцовой пиле.

Табл. 11. 4. Характеристики линий оптимизированного раскроя пиломатериалов ф. Димтер Макс. длина материала, м До 4,5 (6,3) 3,3 (6,3) 3,3 (6,3) Размеры поперечного сечения, 10 х 20 … 15 х 40 … 12 х 30 … 3) Формирование зубчатых шипов. Отечественная промышленность выпускает специальные станки для зарезки зубчатых шипов (табл.11.5).

Данные станки имеют фрезерный суппорт, настраиваемый по высоте, и каретку с ручным приводом. Зарезать можно горизонтальные или вертикальные шипы. Во втором случае требуется большая высота набора инструмента (не менее ширины заготовки). При этом появляется возможность зарезки шипов в пакете заготовок, торцы которых выравнены по направляющей линейке. После зарезки одного торца рабочий переворачивает пакет, выравнивает вторые торцы и повторяет цикл зарезки шипов. Особенностью настройки шипорезов является то, что необходимо обеспечить смещение профиля шипов на 1/2 шага на правой и левой сторонах заготовки.

Наиболее современным из отечественного оборудования является станок ШСрис.11.6), имеющий пильный и фрезерный суппорты и и автоматизированную подачу каретки с заготовками.

Табл. 11.5. Характеристики шипорезных станков с кареткой для формирования зубчатых шипов об/мин фрезы, мм Габаритные размеры, м 1,04 х 1,03 2,03 х 0,75 2,37 х 1,41 1,05 х 0, Завод-изготовитель Новозыб- "Савма", г. Липецкий "Бакаут", 4) Нанесение клея на шипы. Часто используют ручное нанесение (окунание).

Имеются также клеенаносящие станки с гребенкой, повторяющей профиль шипов и находящейся в ванне с клеем. Для регулирования расхода клея имеется заслонка такого же профиля. Зазор между ней и гребенкой устанавливается из расчета расхода клея не менее 400 г/м2 площади клеевого соединения. Предпочтительным является двухстороннее нанесение клея. Линии фирмы ГреКон предусматривают нанесение клея методом распыления после формирования шипов на втором торце, при этом клеенаносящий узел расположен непосредственно на шипорезном станке. В других линиях клеенаносящий профильный ролик располагают на прессе для сращивания.

5) Сборка и запрессовка соединения.

Проводится в пневматических или гидравлических прессах, обеспечивающих необходимое усилие прессования, которое зависит от длины шипа (табл. 11.1).

При сечении пиломатериалов 50 х 100 мм торцовое усилие при длине шипов мм составит 12 МПа. 50. 100 = 60 000 Н ( 6 тонн).

Технология сращивания предусматривает два варианта получения длинных заготовок:

а) запрессовка в бесконечную ленту и отпиливание на заданную длину клееной детали. В этом случае давление запрессовки приходится прикладывать через пласти заготовок (рис.11.7). Такой вариант необходим при изготовлении крупногабаритных изделий, например, деталей строительных конструкций.

б) соединение (наживление) заготовок без приложения давления или с небольшой подпрессовкой до получения нужной длины, отпиливание в заданный размер и прессование с приложением торцового усилия к сращенной заготовке (двухстадийная запрессовка). В этом варианте нельзя получить точную длину клееной продукции после пресса, так как число стыков может быть разным и уменьшение длины после выборки всех зазоров будет разным для разных заготовок. При использовании минишипов это не является существенным недостатком.

Соответственно этим вариантам различают и конструкции прессов. К прессам первого типа относятся прессы ПТ-85 и ПС-250 (рис.11.7).

Рис.11.7. Схема работы торцового пресса для сращивания пиломатериалов и общий вид пресса ПС-250 (ЗАО Простор) Торцовочный пресс ПТ - 85 конструкции ЦНИИМОД предназначен для работы в составе автоматической линии сращивания и имеет подвижный и неподвижный прижимы, горизонтальные пневмоцилиндры и базирующее устройство.

В пресс подаются заготовки с предварительно соединенными зубчатыми шипами, на которые нанесен клей. Когда зубчатое соединение окажется между прижимами в зоне прессования, оператор или автоматическое устройство подает команду на начало цикла прессования. Прижимы зажимают заготовку по обе стороны от соединения, после чего горизонтальные пневмоцилиндры, перемещая подвижный прижим, производят индивидуальное прессование соединения.

Затем заготовки продвигаются вперед так, чтобы следующее соединение оказалось в зоне прессования, после чего рабочий цикл повторяется. Время выдержки в прессе (не менее 2 секунд) необходимо для выдавливания клея, стабилизации усилий и деформаций. Отверждение клея происходит вне пресса, а надежность самозаклинивания достаточна для механической обработки клееных заготовок сразу после сращивания.

Табл. 11.6. Характеристики торцовых прессов для сращивания пиломатериалов Размеры склеиваемого материала, мм:

Прессы второго типа представлены широкой гаммой устройств (табл. 11.7), содержащих торцовую пилу, верхний и боковой прижимы и торцовый пневматический или гидравлический прижим. Часто они снабжаются и клеенаносящим устройством, что позволяет сократить вспомогательное время и уменьшить занимаемую производственную площадь на участке сращивания. Такие прессы работают в следующем цикле:

1. Нанесение клея и сборка соединений с ручным продвижением материала до упора.

2. Верхний прижим и выравнивание боковым прижимом для получения строгой прямолинейности заготовки.

3. Отпиливание в нужный размер с помощью встроенной нижней пилы и передача заготовки в зону прессования.

4. Обжим заготовки торцовым давлением с выдержкой 2-5 с.

5. Открытие пресса и выталкивание клееной детали на подстопное место.

Общий вид пресса марки ПССТ-6,75 показан на рис. 11.8.

Табл. 11.7. Прессы торцового сращивания заготовок кВт 11.1.3. Линии сращивания пиломатериалов Операции формирования шипов, нанесения клея, запрессовки соединения и торцовки на заданную длину объединены в линиях сращивания. Их можно разделить на линии с гибкой связью (станки не связаны между) и линии с жесткой транспортной связью. Кроме того, такие линии могут иметь в своем составе один или два шипорезных станка..

Первыми отечественными серийными линиями склеивания по длине коротких отрезков, выпускавшимися в начале 60-х годов, были линии ПЛС-25 и ОКу которых шипорез и прессующий узел не были связаны между собой. Производительность ОК-502 составляла всего 7 пог.м в минуту при массе оборудования 12 т.

В 1974 г в ЦНИМОДе впервые была разработана линия склеивания пиломатериалов по длине (модель 547), а затем усовершенствованный вариант ЛСкД-45.

Линия предназначена для цехов с объемом производства до 10 000 м3 пиломатериалов в год. Она имела два шипореза специальной конструкции для зарезки горизонтальных шипов и торцовый фрикционный пресс непрерывного действия ПТ-85. В следующей модели ЦНИИМОД-69 применена опрессовка заготовок по торцам, что позволило поднять производительность и качество склеивания (уменьшилось растрескивание заготовок, имеющих поперечное коробление, и деформация шипов, уменьшились энергозатраты на прессование).

Рис.11.9 Линия склеивания пиломатериалов по длине ЦНИИМОД-69: 1 -механизм загрузки, 2 - первый шипорезный агрегат, 3 - шина продольного перемещения заготовки, 4 - второй шипорезный агрегат, 5 - клеенаноситель, 6 - питатель, 7 - механизм сборки, 8 - торцовочный станок, 9 - приемный стол, 10 - пресс, 11 - механизм раскроя и укладки заготовок, 12 - конвейер роликовый На рис.11.10 показана линия сращивания модели СУПРА фирмы ГреКон. Зарезка вертикальных шипов идет в пакете заготовок, поставленных на кромку.

После зарезки рабочий разворачивает пачку, выравнивает ее по второму торцу и повторяет цикл зарезки с нанесением клея на шипы. После этого заготовки наживляются и продвигаются вперед до упора. Автоматическая торцовая пила отпиливает заготовку на нужную длину (3 – 6 м) и сдвигает ее в зону прессования, где выполняется прессование под высоким торцовым давлением в течение нескольких секунд. Завершающей операцией является сталкивание клееной заготовки на подстопное место. Производительность пресса – 2 такта в минуту.

Для средних и крупных предприятий имеются линии сращивания с различной степенью механизации и автоматизации работ. На рис.11.11 показана линия ЛСП-750 компании ЭЛО с производительностью до 1500 пог.м в час.

Рис. 11.11. Схема линии сращивания ЛСПМ. 1- поворотный стол; 2 - I шипорезный станок; 3 - II шипорезный станок; 4 - приемный транспортер; 5 - питатель; 6 - цепной транспортер; 7 - гидростанция; 8 - двухпозиционный пресс; 9 --электрошкаф с пультом управления.

Эта линия отличается наличием двух шипорезных агрегатов, автоматической подачей заготовок в пресс, а также конструкцией пресса, который разделен на две функциональные зоны. В первой зоне набираются заготовки нужной длины (от 2-х до 6-ти метров) с предварительным поджимом, набранная доска отрезается и продвигается во вторую зону, где фиксируется пневмоприжимами и подвергается продольному сжатию гидроцилиндром. После склеивания доска выталкивается в накопитель.

11.1.4. Послепрессовая обработка и контроль качества склеивания Послепрессовая обработка клееной продукции заключается в ее выдержке для полного отверждения клея (иногда совмещается с досушкой заготовок), в обработке на продольно - фрезерных станках для получения готовой продукции заданного профиля и в упаковке в транспортные пакеты. Известен опыт производства клееных досок пола из короткомерных пиломатериалов транспортной влажности (20-22%) на смоле ФРФ-50 с параформом в качестве отвердителя.

Клееные доски длиной 6 м сразу после склеивания помещались в сушильную камеру и досушивались до влажности 12-15%, затем после кондиционирования обрабатывались в 4-стороннем строгальном станке до нужного профиля.

Контроль прочности зубчатых соединений выполняется двумя методами - на изгиб и растяжение (рис.11.12). Испытание на изгиб (ГОСТ 15613.4-78) проводится на образцах в виде прямоугольной призмы с соединением посередине длины образца. Толщина и ширина образцов равны толщине склеенных элементов, а длина составляет 15 толщин (l=15h).

По результатам испытаний трех образцов определяют относительную прочность клеевого соединения на изгиб, %:

где Р2 - разрушающая нагрузка основного образца, Н; P1 и Р3 - разрушающие нагрузки контрольных (цельных) образцов, Н.

Абсолютная прочность при изгибе клееного образца, МПа, где l - расстояние между опорами, мм; b - ширина образца, мм; h - толщина образца, мм.

Рис. 11.12. Схемы испытания образцов с зубчатыми соединениями: а - на статический изгиб, б - образец для испытания на растяжение вдоль волокон, в - зажим для испытаний на растяжение Прочность образца на растяжение выражается отношением разрушающей нагрузки к площади поперечного сечения образца. Особенность этого испытания в том, что зажимы испытательной машины имеют наклон губок не менее 1:25 с тем, чтобы края губок не вызывали перерезание волокон древесины.

11.2. Склеивание заготовок по ширине и толщине Путем склеивания по ширине получают универсальный полуфабрикат – реечные щиты, имеющие широкую область применения. Путем склеивания по толщине производят трехслойные бруски для оконных блоков. Между склеиванием по кромкам и склеиванием по пластям нет принципиальной разницы. При использовании заготовок квадратного сечения понятия кромка и пласть совпадают.

Толстые щиты также можно склеивать из заготовок, ориентированных вертикально, то есть по толщине.

11.2.1. Характеристика реечных щитов Клееные щиты из массивной древесины широко используются в столярно мебельном производстве. Наиболее распространенными изделиями являются:

а) фасадные и лицевые элементы корпусной мебели;

б) боковины кроватей, столешницы;

в) филенки дверей;

г) панели отделки интерьеров;

д) покрытия пола.

Мебель из массивной натуральной древесины является наиболее экологически чистым изделием. Сегодня основным материалом для серийного производства корпусной мебели остаётся древесностружечная плита - материал, в котором хорошо сочетаются необходимые характеристики конструкционного материала (большие габариты, формоустойчивость, достаточная прочность и изотропность свойств по плоскости плиты) с широкой сырьевой базой в виде вторичного сырья деревообработки и современных синтетических клеев. Однако на потребительском рынке все более четко проявляется тенденция к широкому использованию мебели из массива как предпочтение естественному материалу перед искусственным.

Преимущества мебельных щитов из массивной древесины перед щитами из ДСтП заключаются в высокой их декоративности, прочности и долговечности, экологической чистоте. В развитых промышленных странах массивная древесина очень широко используется в производстве бытовой мебели, а стружечные плиты вытесняются в сферу производства административной и иной мебели.

Часто применяется и своего рода компромиссный вариант - массивная древесина применяется только для фасадных элементов корпусной мебели. Сравнение показателей натуральной древесины (на примере хвойных пород при влажности древесины 12%) и стружечных плит дано в таблице 11.8.

11.8. Сравнение физико - механических показателей ДСтП и древесины хвойных пород Плотность, кг/м Прочность, МПа:

при растяжении поперек волокон (пласти) 0,3 - 0,5 4- Сопротивление выдергиванию шурупов, Н/мм 45 - 60 80 - Щиты из массивной древесины можно классифицировать по таким признакам (рис.11.13):

• По слойности на одно- и трехслойные • По наличию зубчатых шипов – из делянок сращенных или несращенных по длине • По виду зубчатых соединений – с горизонтальными или с вертикальными соединениями • По расположению делянок - склеенные по кромке или по пласти.

Трехслойные щиты состоят из реек, при этом направление волокон в смежных слоях взаимно перпендикулярное (эффект фанеры). Слои могут иметь одинаковую толщину (равнослойный щит) или более толстый средний слой. Равнослойные щиты более просты в изготовлении, но использование более толстого среднего слоя позволяет лучше использовать низкокачественные пиломатериалы. С увеличением толщины среднего слоя формоустойчивость клееного щита снижается.

К настоящему времени существует несколько нормативных документов, определяющих требования к качеству данной продукции. В частности, технические условия на щиты мебельные из массивной древесины (ТУ 13Р-05789617различают три типа щитов:

а) фасадные и рабочие. К фасадным щитам относятся дверцы, передние стенки ящиков, декоративные бруски. К рабочим щитам относятся крышки столов и т.п.;

б) прочие (нелицевые);

в) подлежащие облицовыванию.

Допускается использовать пиломатериалы хвойных и лиственных пород. Ширина делянки для щита может быть в пределах 35 - 70 мм, влажность древесины 8 ± 2%. Качество склеивания оценивается пределом прочности при скалывании по клеевому слою (ГОСТ 15613.1-84), который должен быть не менее 4,0 МПа.

Щиты должны поставляться в шлифованном виде, упакованные в транспортные пакеты одного размера высотой не более 1200 мм на поддонах (табл.11.9).

11.9. Параметры мебельных щитов из массивной древесины Отклонение от прямолинейности кромок, мм/м;

Отклонение от перпендикулярности кромок, мм/м:

Разность длин диагоналей пластей, % от длины не более 0, Параметр шероховатости поверхности, Rmmax, мкм Покоробленность щитов (стрела прогиба), мм/м не более 1, Для контроля внешнего вида щитов на соответствие техническим условиям отбирают 10% щитов, но не менее 20 шт., а для контроля размеров и покоробленности - 5%, но не менее 5 щитов. При обнаружении несоответствия ТУ объм проверки удваивается. Если при этом более 5% щитов окажутся не соответствующими техническим условиям, партия бракуется. Щиты должны храниться при температуре воздуха не ниже +2 0С и относительной влажности воздуха 45 В технических условиях также подробно указаны нормы допуска пороков для щитов.

Технические условия ТУ ОП 13-0273675-220-93 на щиты деревянные клееные общего назначения, разработанные ЦНИИМОД, предусматривают два типа щитов - из цельных заготовок (тип I) и из заготовок, предварительно склеенных по длине на зубчатый шип (тип II). По назначению предусмотрено два вида - декоративные (Д) для элементов мебели, филенчатых дверей и отделки помещений и поделочные (П) для изготовления полок в подсобных помещениях, ящиков, опалубки, различных конструктивных элементов индивидуальных домов. Предусмотрены следующие размеры щитов (табл.11.10).

11.10. Размеры клееных щитов общего назначения по ТУ ЦНИИМОД Ширина делянки должна быть не более 50 мм, покоробленность не более 1, мм на 1 м диагонали щита. Из пороков древесины в декоративных щитах допускаются только здоровые сросшиеся сучки диаметром до 25 мм на пласти и до мм на кромке щита. Для сращивания заготовок можно использовать горизонтальные и вертикальные зубчатые шипы, расстояние между стыками не регламентируется. Прочность зубчатых соединений на изгиб должна быть не менее МПа.

Для склеивания можно использовать клеи, разрешенные Министерством здравоохранения РФ для данной продукции и дающие бесцветный шов (поливинилацетатные, карбамидные и др.). Толщина клеевого кромочного шва должна быть не более 0,1 мм, а прочность при скалывании не менее 4,5 МПа.

При изготовлении щитов целевого назначения (например, в рамках одного мебельного комбината) размеры клееных щитов определяются сообразно размерам деталей. Опыт показал, что для мебели нерационально изготовлять щиты длиной более 2 м, так как при больших длинах реек значительно возрастает их покоробленность. Ширина щитов определяется характеристиками оборудования. При склеивании крупноформатных щитов возникает проблема их раскроя на черновые заготовки на специальном оборудовании, поэтому часто щиты клеятся по размерам одной черновой заготовки, требующей в дальнейшем только форматной обрезки и обработки по пласти.

Реечные щиты для столярно-строительных изделий могут иметь более мягкий допуск пороков, чем указанные выше. Например, ГОСТ 8242 - 88 предусматривает среди прочего подоконные доски из массивной древесины (марки ПД-1) шириной от 144 до 450 мм. При ширине более 144 мм доски должны быть склеены по ширине делянками не уже 100 мм клеем средней или высокой водостойкости. Толщина досок 34 и 42 мм, допускается сращивание по длине шипами длиной не менее 10 мм.

ГОСТ 28015 - 89 предусматривает щиты марки ОЩ-3 со склеиванием делянок на гладкую фугу толщиной 17, 22 и 27 мм с допуском ±0,2 мм, шириной - 600 мм и длиной 300 - 1200 мм (с шагом 100 мм). Щиты имеют по периметру шпунт и гребень для соединения друг с другом. Рейки, кроме крайних, могут быть сращены по длине. Тонкие щиты (17 мм) укладываются только по сплошному основанию, их ширина должна быть не более 400 мм. Влажность древесины 5-11%. В зависимости от качества древесины и обработки щиты разделяются на марки А и Б.

11.2.2. Характеристика трехслойных брусков Сегодня в сфере производства деревянных окон и дверей произошел почти повсеместный переход от использования цельной древесины к использованию трехслойных клееных брусков. Этот переход имеет две причины. Во-первых, он решает проблему нехватки крупномерного сырья, особенно для брусков оконных и дверных коробок. Во-вторых, этим достигается повышение долговечности и формостабильности этой продукции, так как клееные детали всегда прочнее цельных. В клееной детали пороки древесины распределены более равномерно, развитие трещин затруднено из-за наличия клеевого шва, общая деформация клееной детали меньше, чем у цельной. Кроме этого, в среднем слое брусков может располагаться древесина более низкого качества, чем в наружных.

Производство трехслойных брусков в Европе стало самостоятельным производством с хорошей перспективой развития и надежными рынками сбыта.

Другим не менее важным событием стал переход от традиционных одинарных стекол к стеклопакетам с двойным или тройным остеклением. Фактически все современные окна стали окнами со спаренными переплетами, что позволило сократить размеры поперечного сечения брусков оконной коробки.

Третий важный момент современной технологии - возможность использования зубчатых соединений для сращивания короткомерных отрезков пиломатериалов, что позволяет более рационально использовать древесной сырье.

Детали окон и балконных дверей подвергаются наиболее интенсивному атмосферному воздействию. Несмотря на использование для склеивания надежных водостойких связующих, при конструировании нужно стремиться к тому, чтобы клеевые швы не подвергались прямому действию дождя и солнечных лучей. Поэтому оконный блок конструируют так, чтобы клеевые швы располагались в нем вертикально и были по возможности защищены строительными элементами.

Опыт изготовления и эксплуатации клееных деревянных конструкций позволяет считать, что толщина слоя в клееной детали не должна превышать 35 мм, то есть для клееных брусков наиболее подходят пиломатериалы толщиной 38- мм. При большей толщине слоев возрастает опасность больших внутренних напряжений в клеевых соединениях. При малой толщине слоев и увеличении их числа резко возрастают расходы на сырье и материалы. Трехслойная конструкция является наиболее сбалансированной и симметричной.

Размеры поперечных сечений оконных брусков находятся в пределах 55 – мм, а толщина слоев составляет 19-27 мм. Уменьшение толщины слоев не ухудшает качество продукции, но для наружного слоя существует одно ограничение – толщина его не должна быть менее 15 мм. Дело в том, что толщина наружного фальца, защищающего сопряжения створок от дождя, составляет 8-12 мм, а клеевой шов должен быть скрыт от прямых атмосферных воздействий. При этом строго должно соблюдаться требование симметричности клееного бруска - толщина наружных слоев в нем должна быть одинакова. Средний слой может иметь любую толщину, но не более 35 мм. В крайних случаях, когда конструкция окна не позволяет скрыть клеевой шов трехслойного бруска, применяют двухслойный брусок. Слои такого бруска должны иметь одинаковую толщину и быть подобраны по структуре древесины, то есть иметь примерно одинаковую плотность древесины и расположение годовых слоев Трехслойные бруски как полуфабрикат для изготовления оконных брусков обычно имеют прямоугольное сечение. Однако в связи с тем, что глубина профилирования в процессе превращения бруска в готовую деталь может доходить до 30 мм и потери древесины в стружку до 30%, то имеет смысл изготовлять профильные бруски. Склеивание позволяет без труда изготовлять бруски различного профиля, максимально приближенного к профилю готовой детали. Помимо явной экономии древесины имеется экономия энергозатрат, так как объём древесины, уходящей в стружку, при таком варианте резко снижается и могут быть использованы более легкие станки с двигателями меньшей мощности.

Рис.11.14 Профили трехслойных брусков для столярных изделий В табл.11.11 и на рис.11.14 показаны рекомендуемые размеры и профили трехслойных брусков, чаще всего реализуемые на европейском рынке.

Табл. 11.11. Размеры поперечного сечения клееных заготовок a (толщина бруска) 50, 60, 70, 75, 80, 83 75 75, 80, 90, 57, 62, b (ширина бруска) 57, 61, 67, 71, 61, 67, 71 57 47, 57, 62, 57, 62, Влажность древесины брусков рекомендуется на уровне 10-14%, но с условием, что разница во влажности отдельных слоев не более 2%. Сушка по первой категории дает градиент влажности в пиломатериалах ± 2%, который должен уменьшиться при кондиционировании пиломатериалов после сушки в течение не менее одной недели в помещении клеильного цеха до величины ±1%. К конструкции клееных брусков предъявляются определенные требования. Главное требование касается расположения годовых слоев – в наружных слоях оно должно быть радиальным или полурадиальным.

11.2.3. Технологический процесс производства клееных щитов и брусков 11.2.3.1.Получение реек (слоев) Различают поперечный раскрой пиломатериалов на заготовки, при котором задается черновой размер заготовки по длине, и продольный раскрой для задания размера по ширине. При отсутствии склеивания наиболее распространенным является поперечно - продольный раскрой досок. В этом случае первой операцией является торцовка досок на заготовки заданной длины (длин) с вырезкой недопустимых дефектов. Потери древесины на этой операции в значительной мере зависят от сорта пиломатериалов, требований к качеству деталей и кратности длин заготовок и досок.

Потери образуются не только из-за вырезки недопустимых дефектов, но и изза покоробленности досок, что может быть вызвано нарушениями технологии сушки или особенностями роста дерева.

Введение в технологический процесс операции склеивания коренным образом меняет подход к задаче раскроя пиломатериалоа на заготовки. Возможны следующие варианты организации труда:

а) использование склеивания по длине и ширине заготовок;

б) использование склеивания только по ширине, например в производстве щитов для фасадов мебели, где стыки по длине не допускаются.

Наличие линий сращивания позволяет отказаться на участке поперечного раскроя от соблюдения заданных длин заготовок, а вырезать лишь недопустимые пороки (в том числе сильно покоробленные участки) и удалять потрескавшиеся концы досок. При правильном выборе сечения пиломатериалов операция продольного раскроя может отсутствовать либо сводится лишь к устранению разноширинности досок. В ряде случаев эту операцию можно ставить впереди поперечного раскроя, например при работе с короткомерными пиломатериалами (то есть прирезной станок впереди торцовочного). Кроме основной задачи прирезки на постоянную ширину - здесь выполняется и задача создания одной базовой поверхности, что облегчает последующие операции механической обработки древесины. Эффективным средством является и дополнительная операция строгания одной пласти (на глубину до 1 мм), которая позволяет вскрыть все дефекты доски и более тщательно выполнять поперечный раскрой.

Если технологический процесс предусматривает склеивание по длине и ширине, например при производстве щитов, в которых допускаются стыки по длине, то оптимальной становится такая последовательность операций:

- строжка пласти;

- поперечный раскрой (вырезка дефектов);

- сращивание и торцовка на заданную длину;

- продольный раскрой на рейки заданной ширины.

При отсутствии сращивания наиболее рациональной схемой раскроя становится поперечно - продольно - поперечная. Первая торцовка определяет черновые размеры заготовок по длине. Рабочий не учитывает наличие пороков в досках и решает задачу только соблюдения заданной спецификации длин. Чем больше число длин заготовок, тем более рационально можно использовать длину доски. Последние модели импортных торцовок (точнее, линий торцовки) оснащены микропроцессорной техникой, которая позволяет самым оптимальным образом раскроить заданную доску на заготовки заданных длин. На крупных предприятиях применяют проходные торцовки (слепой раскрой досок одной длины стационарными пилами).

Затем заготовки нужной длины проходят продольный раскрой, схема которого зависит от толщины доски. Наилучшими в производстве клееных реечных щитов являются доски толщиной 50 - 60 мм, которые можно распилить, превращая толщину доски в ширину делянки.

Эта операция легко сочетается со строжкой пластей в продольно - фрезерном станке, у которого вместо пятого шпинделя имеется пильный вал. Однако толстые доски являются и самыми дорогими пиломатериалами. Их использование приводит к завышению себестоимости клееных щитов и возможно обычно только для экспортной продукции. Использование высококачественных пиломатериалов для производства клееной продукции в чем-то противоречит самой идее склеивания, которое предназначено не в последнюю очередь для утилизации маломерных и низкосортных досок.

На лесопильно-деревообрабатывающих предприятиях обычно имеются в большом объеме тонкие (22-25 мм), сбыт которых затруднен. Опыт показывает, что доски толщиной 22 мм могут быть превращены в щиты толщиной 18 мм, а доски толщиной 25 мм - в щиты толщиной 20 мм. Основные особенности использования тонких досок заключаются в следующем:

а) увеличиваются потери древесины на участке раскроя и строгания;

б) поверхности лицевых поверхностей реек в основном тангенциальные, что дает более декоративный вид, особенно для сосны и ели, но увеличивается склонность щитов к короблению, так как тангенциальные усушка и разбухание примерно в полтора раза выше, чем радиальные.

в) в тонких боковых досках отсутствует сердцевинная трубка, а сучки имеют более здоровый вид;

Тонкие доски могут быть удачным материалом для производства столешниц и других щитов толщиной 40 - 50 мм. Здесь ширину рейки можно превращать в толщину щита, добиваясь радиального расположения годовых слоев и и высокой формостабильности щита за счет малого отношения ширины делянки к ее толщине (например, 20 / 40 мм). Ценой высокого качества становится высокий расход пиломатериалов на единицу продукции.

Экономически оправданным может быть использование тонких необрезных пиломатериалов, например, березовых. Для них может потребоваться торцовочный станок с пилой большого диаметра или станок специальной конструкции с шириной пиления до 600-800 мм. При продольном раскрое большой эффект может дать использование лазерного разметчика, который точно обозначает линию пропила поверх доски. При продольном раскрое более высокий полезный выход может дать обрезка необрезных досок по сбегу.

Полученные рейки (как при раскрое толстых, так и тонких досок) содержат недопустимые пороки, которые должны быть выпилены на третьей стадии - на малых торцовочных станках. Разбивка поперечного раскроя на две стадии позволяет использовать для реек более легкие торцовки. На этой операции одновременно выполняется сортирование реек по сортам, длине и текстуре древесины с подбором комплектов на один щит.

11.2.3.2.Нанесение клея Основным типом клеенаносящих станков являются вальцовые. Специально для производства реечных щитов ВНИИДМАШем разработан станок КВ-2 с длиной ролика 200 мм. (рис. 11.15, табл.11.12.) Клей наносится на нижнюю пласть заготовки.

Табл. 11.12 Характеристика клеенаносящего станка КВ-2- Габаритные размеры, м 2,6 х 0,55 х 1, Более предпочтительным является двухстороннее нанесение клея. Оно обеспечивает симметричную структуру клеевого соединения, гарантирует надежное смачивание обеих поверхностей и, как следствие - более высокую прочность и долговечность клеевых швов. Для этой цели имеются легкие импортные клеенаносящие станки с верхним и нижним наносящими роликами. Вальцы имеют общий привод и съёмные клеевые бачки. При одностороннем нанесении нижний бачок можно снимать. В этом случае верхний бачок контактирует с верхним вальцом, при вращении которого связующее переносится на верхнюю кромку заготовок. При этом нижний валец остается чистым, что значительно улучшает условия труда на данном участке. Бачок легко снимается для очистки и наполнения свежим клеем.

Еще одним удачным вариантом является раздельное нанесение смолы и отвердителя. На увеличить время открытой выдержки при склеивании, например, карбамидными клеями и не заниматься специальной подготовкой клея, то есть смешиванием смолы с отвердителем.

При нанесении клея на горизонтальную поверхность требуется разворот реек на 900, что бывает затруднительно в автоматических линиях с проходными прессами. Поэтому находят применение и кромочные клеенаносители, наносящие клей на вертикальную поверхность. Удержание клея зависит от тикстропных свойств связующего. Для их повышения в клей вводят специальные наполнители. Обычные станки с вертикальными роликами себя не оправдали, так как они значительно загрязняют рабочее место подтеками клея и не обеспечивают равномерность нанесения. Лучшие результаты дает нанесение клея с помощью экструдера, через которые клей выдавливается под некоторым избыточным давлением. В результате на кромку заготовки наносятся полосы клея, которые хорошо удерживаются на вертикальной поверхности. Система автоматики обеспечивает синхронность работы подающих механизмов и подачи клея, поэтому клей выдавливается только в момент прохождения заготовки и производственные потери его сведены до минимума (прессы Димтер, ФРГ).

11.2.3.3. Оборудование для склеивания щитов и брусков Прессы для производства клееной массивной древесины можно классифицировать по таким признакам:

1) по виду привода: ручные, электромеханические, пневматические, гидравлические;

2) по расположению: горизонтальные, вертикальные, наклонные;

3) по обогреву: холодные и горячие;

4) по виду обогрева: электричеством промышленной частоты, токами высокой частоты (ТВЧ), паром, горячей водой, с аккумулированием тепла.

Выбор головного оборудования, каким является пресс, зависит от объемов производства. При индивидуальном (штучном) производстве достаточно иметь элементарные механические струбцины, но их использование требует больших затрат ручного труда. Некоторое их снижение возможно, если струбцины объединены в так называемую “веерную вайму”. Струбцины и ваймы могут быть оборудованы пневмо- или гидрозажимами, что значительно снижает вспомогательное время и затраты ручного труда.

На рис.11.17 показана веерная вайма фирмы "Интерурал" на 16 позиций. Для предотвращения выпучивания щитов предусмотрены эксцентриковые боковые зажимы. Усилие прижима создается пневмоприжимами, давление запрессовки до 0,7 МПа.

Для склеивания по толщине удобно использовать вертикальные или наклонные прессы (ваймы). На рис.11.18 и в табл.11.13 показан пресс ПВС-3 Липецкого станкозавода.

точностью.

Табл.11.13. Характеристика вертикального пресса ПВС- Длина клееных брусьев, сходящих с пресса, мм 800… Для склеивания щитов может быть переделан и обычный одно- или многоэтажный горячий пресс для облицовывания мебельных щитов. Для этого нужно дополнительно оснастить его механизмом бокового прижима. Сегодня облицовка мебельных щитов на наших мебельных фабриках стало большой редкостью в виду того, что рынок предоставляет широкий выбор уже облицованных стружечных и волокнистых плит. По этой причине такие прессы остались без дела.

Их модернизация с целью склеивания реечных щитов может стать наиболее удачным и недорогим вариантом перехода на выпуск мебели из массивной древесины.

Из специального оборудования для склеивания щитов наибольшее распространение получили позиционные короткотактные прессы. Такой пресс разработан еще в 70-х годах ЦНИИМОДом для цеха клееных деревянных конструкций.

Он предназначался для термореактивных клеев и был оборудован системой ТВЧ-нагрева. Площадь склеивания составляла 1000 х 3000 мм2 В настоящий момент выпускается усовершенствованная модель УСШ-2,5 ВЧ с нагревом токами высокой частоты. Вологодский станкозавод выпускает столярный пресс ПС-1 с нагревом термомаслом (рис. 11.19, табл.11.14).

Рис.11.19 Прессы для склеивания реечных щитов и схемы их работы: а) УСШ-2, (ЦНИИМОД); б) марки ПС-1 (Вологодский станкозавод) В прессе УСШ-2,5 можно склеивать щиты любой длины, а в прессе ПС-1 любой ширины, так как он проходного принципа действия. Для того, чтобы не усложнять конструкцию добавлением пильного агрегата для отпиливания щита нужной ширины, используют отделение щитов друг от друга за счет того, что последняя рейка в щите не намазывается клеем. Оба пресса не имеет клеенаносящих устройств. Нанесение клея выполняется на отдельном рабочем месте, а сборка пакета реек - вручную на приемном столе пресса.

11.14. Технические параметры установок для склеивания по ширине Размеры клееной продукции, мм:

Размеры (L x B x H),м 18,05х4,47х 2,53 4,59 х 4,27 х 1, Одна из последних моделей фирмы Димтер (ФРГ) – прессовая установка Профипресс (рис.11.20) - работает по схеме пресса ПС-1, но отличается от него высокой степенью механизации и автоматизации работ.

Рис.11.20. Профипресс фирмы Димтер:

1 – подающая станция 2 – клеенаноситель 3 – наборный участок пресса 4 – обогреваемый пресс 5 - высокочастотная установка (по заказу) Установка характерна модульным принципом построения, что позволяет выпускать оборудование для получения щитов различных длин и ширин. Пресс работает в следующем цикле:

Рейки с подающего конвейера подаются к клеенаносителя. Нанесение клея выполняется методом экструзии. Рейки продвигаются до упора и смещаются в наборную часть с помощью нижних шин, при этом обеспечивается смачивание второй кромки клеем, предварительное прессование щитов и проникновение клея в древесину, что позволяет сократить время горячего прессования. В установке предусмотрена возможность набора двух и более щитов на столе пресса.

После набора первого щита в работу вступает второй упор и формируется второй пакет реек Это позволяет в полной мере использовать рабочую площадь пресса. Толкатель перемещает пакеты реек в зону прессования. Верхняя плита пресса опускается и выравнивает рейки в горизонтальной плоскости. Боковой прижим поднимается снизу и обеспечивает передачу давления на клеевые швы.

По окончании заданного времени горячего прессования верхняя плита поднимается и плита толкателя с помощью цепного привода загружает новые пакеты в пресс, выталкивая склеенные щиты. Возможно непрерывное склеивание щитов.

Для отпиливания в размер по ширине щита на прессе устанавливается пильная каретка. Для удобства ухода за прессом зона подпрессовки и горячего прессования оборудована нижними поддонами, которые можно вынимать для очистки от подтеков клея Пресс может обогреваться горячей водой, минеральным теплоносителем или токами высокой частоты по выбору заказчика. При ТВЧ-обогреве к прессу добавляется высокочастотный генератор. Производительность прессовой установки зависит от времени цикла и размеров продукции. Наиболее короткий цикл прессования характерен для случая обогрева токами высокой частоты.

Табл. 11.15. Техническая характеристика установки Профипресс (Димтер) Температура нагрева плит, 0С Особое место среди прессового оборудования занимают прессы с аккумулированием тепла, то есть с предварительным нагревом реек до нанесения на них клея. Такой пресс может выглядеть следующим образом.

Рейки, подобранные по текстуре и другим признакам в комплекте на один щит, находятся на подстопном месте. Комплект реек ставится на кромку и перемещается на нагревательный стол. Наиболее удачным следует признать нагревательную плиту, в которой ТЭНы находятся в каналах, заполненных водой или термомаслом. Температура поверхности стола должна стабильно удерживаться на уровне 90-100 С. В течение 3-5 минут, пока пресс закрыт, кромки реек успеют прогреться до температуры 80 - 900С за счет контакта с нагретой поверхностью стола. После выгрузки склеенного щита из пресса комплект реек проходит клеенаносящий станок, причем клей наносится на верхнюю (холодную) кромку каждой рейки. На сборочном столе рейки вручную раскладываются в щит таким образом, чтобы оставался зазор между холодной кромкой с нанесенным клеем и горячей сухой кромкой соседней делянки. Этим гарантируется отсутствие преждевременного отверждения клея и продлевается безопасное время его открытой выдержки. Затем рейки подаются в холодный тактовый или проходной пресс, обеспечивающий сначала создание верхнего давления для выравнивания реек в горизонтальной плоскости, а затем - бокового давления для сжатия реек. За счет контакта с нагретой поверхностью происходит ускоренное отверждение ПВА клея (для отдельных марок - за 1 - 1,5 минуты).

Для данного оборудования характерно низкое энергопотребление, так как нагревать необходимо только очень тонкий слой древесины. Концентрация тепла в зоне клеевого соединения способствует формированию качественного клеевого шва за малый промежуток времени. Открытое время должно быть сведено к минимуму, так как дисперсионные клеи отличаются повышенным впитыванием клея в древесину. По этой причине в данной линии применяется одностороннее нанесение клея на холодную кромку. При высокой степени механизации и автоматизации работ можно использовать нагрев реек в конвекционной камере, двухстороннее нанесение клея и прессование в проходном прессе, что может обеспечить высокую производительность процессса при высоком качестве склеивания.

К проходным относятся прессы с непрерывным (толчковым) движением реек, обеспечивающие получение щита бесконечной ширины. Наиболее ранней из известных конструкций является линия фирмы “Brkle", предназначенная для использования карбамидных и фенольных клеев. На рис.11.21 показана последняя модель проходного пресса ф. Грекон-Димтер Рис.11.21. Общий вид и план проходного пресса Contipress ф. ГреКон-Димтер (ФРГ):

1 - ленточный конвейер подачи заготовок, 2 - подающий ролик, 3 - кромочный клеенаноситель, 4 - толкатель, 5 - плита пресса, 6 - стол для клееных щитов, 7 - электрощит управления.

Заготовки, подготовленные к склеиванию, подаются по ленточному конвейеру мимо кромочного клеенаносителя, работающего в автоматическом режиме.

Толкатель сдвигает рейку, намазанную клеем, в зону прессования. Верхняя плита пресса служит для выравнивания реек в горизонтальной плоскости и создания условий для бокового давления. Нижняя плита пресса может обогреваться паром, водой или термомаслом. Первая рейка каждого щита не намазывается клеем, что позволяет отделять один щит от другого без использования продольной пилы.

11.2.3.3. Блочный способ получения реечных щитов Блочный способ известен еще со времен, когда основным материалом для мебельных щитов были столярные плиты. Для плит марки СР (со склеенными серединками) использовался блочный метод изготовления серединки. Сегодня он имеет хорошие перспективы для возвращения в новом качестве благодаря появлению новой техники - линий сращивания пиломатериалов, гидравлических прессов новых конструкций и ленточнопильных станков с малой толщиной пропила.

При этом способе можно принять следующую последовательность операций:

1. Вырезка недопустимых дефектов из пиломатериалов 2. Сращивание пиломатериалов с получением заготовок нужной длины 3. 4-х сторонняя строжка заготовок 4. Нанесение клея на одну пласть и на одну кромку заготовок 5. Сборка блока и его запрессовка в гидравлическом холодном прессе с верхним и боковым давлением (рис.11.20) 6. Распрессовка и выдержка клееного блока 7. Распиливание блока на горизонтальном ленточнопильном станке с получением щитов нужной толщины 8. Шлифование щитов для получения готовой продукции.

Преимущества блочного способа заключаются в более экономном расходовании древесины за счет устранения операций продольного распиливания досок на рейки круглыми пилами. При этом способе толщина доски превращается в ширину делянки щита, поэтому наиболее подходящими являются доски толщиной 40-60 мм. Для тонких досок такой способ связан с повышенным расходом пиломатериалов на 1м3 продукции, зато гарантирует радиальное расположении годовых слоёв в клееном щите.

11.2.3.4. Особенности производства трехслойных щитов.

Толщина делянок трехслойных щитов сравнительно мала (5 – 10 мм). Поэтому наряду с обычным оборудованием для изготовления реек находят применение специальные станки, которые при раскрое пиломатериалов дают малую толщину пропила. Хорошо зарекомендовали себя в этом отношении такие станки как лесопильная рама с малым пропилом и ножевые (строгальные) станки.

Рама Newa TR 88-A представляет собой малую лесопильную раму с поставом до 25 пил, которые дают пропил 1,2 – 1,5 мм при ходе 60 – 250 мм, ширине резания до 150 мм и частоте работы 400 – 500 об/мин. Средняя скорость подачи при 16 пилах составляет 1 м/мин. Несмотря на малые отходы в опилки потери древесины при выпиливании ламелей толщиной 7 мм всё же составляют 15 – 20%. Еще один недостаток такого станка заключается в том, что древесина при выпиливании нагревается. Это ведет к изменению влажности материала и появлению нежелательных напряжений в нем, из-за чего разнотолщинность ламелей превышает ± 0,1 мм. Благодаря малым капиталовложениям и широким возможностям использования такая пилорама особенно подходит для изготовления ламелей на малом предприятии.

Ножевой (продольно-строгальный) станок ф. Linck описан в главе 9. В производственном потоке последовательно устанавливают несколько ножевых станков, имеющих общую электронную систему измерения толщины ламелей.

Брус в потоке совершает круговое движение, при этом перед возвращением в первый станок он должен быть заново прогрет, например в ванне с горячей водой. После строгания ламели автоматически укладываются в штабель на рейки толщиной 10 мм и подвергаются атмосферной сушке в течение примерно 4 недель, а затем – камерной сушке по мягким режимам до конечной влажности примерно 6% в течение 2-3 суток и кондиционирование не менее 24 часов Следовательно, предприятие, имеющее ножевые станки, должно также иметь достаточные сушильные мощности и буферные площади для хранения материала.

Сухие ламели перед склеиванием шлифуются на широколенточном станке с несколькими шлифовальными головками зернистостью 30/50. Толщина снимаемого слоя при шлифовании составляет 0,4 – 0,6 мм. Лицевая (наружная) сторона ламели должна быть прошлифована более мелкой шкуркой, чем внутренняя. Пакет шлифованных ламелей после их сортирования по качеству обрабатывается на фуговальном или строгальном станке для подготовки кромок к склеиванию.

Сортирование ламелей на наружные и внутренние слои производится вручную или с использованием оптической сканирующей системы. Ламели для внутреннего слоя подвергаются также прирезке на нужную длину.

Ламели среднего слоя могут быть сращены на зубчатый шип. Затем они склеиваются в прессе проходного типа в непрерывный ковер, прирезаются на формат среднего слоя, укладываются в штабель и после выдержки шлифуются.

На участке сборки трехслойных щитов сначала на поддон укладываются рейки нижнего слоя с клеем, нанесенным на кромки, затем с помощью вакуумного перекладчика - средний слой, намазанный с двух сторон клеем, сверху которого укладываются рейки наружного слоя, кромки которых также намазаны клеем. В случае изготовления высококачественных плит проводится подсортировка реек лицевого слоя по цвету и текстуре. Клей приготовляется в нужном количестве непосредственно перед его использованием. Склеивание может выполняться как в одноэтажном, так и многоэтажном прессе с механизмом одновременного смыкания плит пресса (симультантным механизмом). Принцип склеивания показан на рис.11.23.

Боковой прижим Одноэтажный пресс может оборудован высокочастотным обогревом, что позволяет значительно поднять его производительность. Металлические листы в этом случае не применяются. Если они используются, то должны после каждого цикла прессования охлаждаться и очищаться от остатков клея. При формате плит пресса 2080 х 5030 мм2 размер готового щита 2050 х 5000 мм2. Время цикла составляет в зависимости от толщины продукции и типа клея от 10 до 20 мин.

11.2.3.5. Послепрессовая обработка щитов После склеивания необходимо выполнить форматную обрезку, ремонт и шлифовании клееной продукции. Обрезка по длине может выполняться на станках типа двухсторонних концеравнителей. Станки должны быть снабжены нижними подрезающими пилами, которые устраняют сколы на нижней пласти щитов. Наилучшим вариантом форматной обрезки можно считать трехстороннюю, при которой сначала работает двухпильный концеравнитель для формирования чистового размера щита по длине, а затем идет опиливание одной кромки на однопильном станке с направляющей линейкой.

Шлифование щитов производятся не на всех предприятиях. Распространена поставка клееных щитов в нешлифованном виде, если потребитель (мебельные фабрики) имеет лучшие возможности для форматной обработки и шлифования щитов. Кроме того, сокращение времени от момента шлифования до начала отделки благоприятно отражается на качестве отделочных покрытий.

Отличительным признаком технологии производства реечных щитов для мебели являются сравнительно большие затраты на ремонт щитов. Ремонт заключается в постановке пробок на место темных сучков и ликвидации смоляных кармашков. Пробки могут быть высверлены поперек волокон древесины или выточены из сучьев. Во втором случае сучок копирует натуральную древесину и щит выглядит более естественно. Поэтому производство пробок из сучьев стало самостоятельной операцией в цехах клееных щитов. Для этого ряд фирм выпускают специальное оборудование для изготовления пробок и постановки их в щиты.

Смоляные кармашки обычно заделывают замазками, приготовленными на основе древесной муки и карбамидной смолы. Более изящной является операция постановки шпонок - ремонтных заглушек (так называемых “лодочек”) вместо смоляных кармашков. Для этой цели также существует набор малых станков и ручного электрифицированного инструмента для изготовления шпонок, фрезерования канавки и зачистки места Автомат изготовления "Лодочки" выпускает фирма БАКАУТ из Новгорода (рис.11.24). Производительность шт. в смену. В комплект предлагается приспособление для подготовки дефектных участков под заглушку.

Рис.11. 24. Общий вид автомата для изготовления заглушек типа "лодочка" Для шлифования щитов используют широколенточные станки. Часто эта операция выполняется в два приема. На первом станке выполняют черновое шлифование, после которого проводят необходимый ремонт щитов, а затем на втором шлифовальном станке выполняют чистовое шлифование продукции. В связи с тем, что такие станки являются сравнительно дорогим и энергоемким оборудованием, на малых предприятиях широко применяют обработку пластей щитов путем цилиндрического фрезерования. Можно использовать линию в составе фуговального станка типа СФ-6 (8) и одностороннего рейсмусового станка типа СР-6 (8) или двухсторонний рейсмусовый станок типа С2Р-8. Припуски на обработку здесь могут быть увеличены до 2-3 мм, но качество обработки значительно ниже, чем при шлифовании. Есть опасность вырывов в зоне сучков, что потребует дополнительного ремонта (местной шпатлевки) щитов. Естественно, что перед отделкой щитов дополнительно потребуется их шлифование на проходных или позиционных станках, например, типа ШлПС.

11.2.4. Технологические расчеты в производстве клееной продукции 11.2.4.1. Определение программы цеха.

Программа производства обычно определяется по производительности головного оборудования, под которым в цехах клееной продукции понимается клеильный пресс, как наиболее сложное и дорогостоящее оборудование, под которое подстраивается вся технологическая цепочка в цехе. Производительность позиционного пресса зависит главным образом от цикла его работы:

где l, b, h - чистовые размеры продукции, м (хотя из пресса выходят необрезные щиты, расчет выполняют с учетом чистовых размеров щитов, так как программа цеха выражается в размерах товарной продукции); n - число щитов в одной запрессовке, шт.; Кр - коэффициент рабочего времени, Кр = 0,94 - 0,95; t - время цикла одной запрессовки, мин tскл - время склеивания, мин; зависит главным образом от вида клея и температуры плит пресса. Ориентировочно можно принять следующие цифры:

Холодное склеивание карбамидными клеями – 4 часа Горячее склеивание карбамидными клеями – 5-10 мин Холодное склеивание ПВА- клеями - 15 - 30 мин Теплое склеивание ПВА-клеями - 5 мин Склеивание в поле ТВЧ – 1 мин.

tвсп - время вспомогательных операций, мин (включает в себя время загрузки реек и выгрузки щитов, время подъема и снятия давления). Зависит от уровня механизации работ. В среднем составляет 1- 2 мин.

Для прессов проходного типа формула расчета часовой производительности имеет вид, м3:

где V - скорость подачи, м/мин; Км - коэффициент машинного времени (учитывает потери рабочего времени на настройку станка, межторцовые разрывы и пр.) Годовая программа зависит от сменности работы оборудования:

Эффективный фонд работы оборудования принимают равным при односменной работе - 2000 часов, при двухсменной - 4000 и трехсменной - 6000 часов.

11.2.4.2. Расчет потребности в пиломатериалах.