123816 (Проект цеха по производству древесноволокнистых плит мощностью 140 тонн в сутки с расчетом отделения стадии проклейки), страница 3

В процессе прессования происходят изменения целлюлозной части древесного комплекса. Уменьшаются размеры элементарной кристаллической решетки, идет укрупнение кристаллических участков. Упорядочение структуры делает возможным сближение целлюлозных молекул и сегментов макромолекул на расстояния, необходимые для образования химических связей между древесными волокнами. При повышенном давлении и высокой температуре наблюдаются термогидролитические превращения гемицеллюлоз, что вызывает увеличение содержания водорастворимых продуктов в прессуемом материале, окисление первичных гидроксильных групп сахаров с образованием карбоксильных групп, установление простых и сложноэфирных связей в результате реакций дегидратации и этерификации. Этим объясняется, что прочность и водостойкость плит находятся в соответствии с количественными изменениями экстрактивных веществ, изменениями функциональных групп, водородных связей, свободных радикалов и подвижностью углеводного скелета древесного волокна.

Прочность плит определяется прочностью волокон и межволоконных связей. Прочность волокон на разрыв зависит от породы древесины. В образовании межволоконных связей участвуют все основные компоненты углеводлигнинного комплекса, значительная часть которых находится в размягченном, пластифицированном состоянии. Наличие низкомолекулярных веществ, некоторое снижение степени полимеризации целлюлозы, размягчение лигнина, повышение гибкости цепей макромолекул при пьезотермообработке способствует увеличению поверхности контакта между волокнами и адгезионному взаимодействию между ними.

В зависимости от сырья и способов ведения технологического процесса можно получить требуемые физико-механические свойства плит. Для выбора параметров и режима прессования необходимо учитывать следующие исходные факторы: породный состав и качество исходного сырья; способ и качество приготовления массы; характеристику проклеивающих материалов и способ их введения; технические возможности пресса.

При мокром процессе производства наибольшее распространение получили горячие, гидравлические многоэтажные прессы периодического действия.

Режим прессования зависит от многих факторов: качества сырья и массы, влажности и толщины древесноволокнистых полотен, технологических параметров процесса, состояния пресса и его одежды. Весь период (цикл) прессования разделяется на три технологические фазы: отжим, сушку, закалку.

Относительная влажность полотен перед запрессовкой составляет 68—72 %. При низкой влажности (меньше 65 %) наблюдается ухудшение качества плит и иногда даже расслоение. Продолжительность первой фаза прессования составляет 50 – 90 с. Влажность волокнистых полотен доводят до 45 – 50%. На первой стадии прессования определяется плотность плиты.

После первой фазы прессования (отжима) переходят ко второй фазе – (сушке плит), так как дальнейшее удаление воды, возможно только ее испарением. Для ведения процесса сушки снижают удельное давление прессования, чтобы создать благоприятные условия удаления пара из полотен. Его поддерживают на уровне 0,8 МПа. Для обеспечения равномерного выделения пара из влажного волокнистого полотна давления в период сушки сохраняют постоянным.

Большое влияние на ход ведения процесса прессования оказывает также температура плит пресса. При мокром способе производства древесноволокнистых плит температура прессования составляет 200 - 215 °С. Повышение температуры прессования вызвано стремлением ускорить процесс выпаривания воды из древесноволокнистого полотна.

На продолжительность сушки влияют и степень размола массы и толщина прессуемых полотен. Чем выше степень размола массы и больше толщина плиты, тем период сушки продолжительней. Время ее в зависимости от конкретных условий составляет 3,5 - 7 мин. Во время второй фазы прессования вода удаляется до тех пор, пока относительная влажность древесноволокнистой плиты не составит 7%. Эта влажность необходима для проведения реакции конденсации в заключительной стадии прессования. Практический момент окончания фазы сушки определяют по прекращению выделения из плит пара.[1]

B третей фазе прессования (закалке) плиты подвергают тепловой обработке при повышенном давлении, доводя влажность до 0,5 – 1,5%. Продолжительность третьей фазы подбирается опытным путем и обычно не превышает 3 мин. В технологической инструкции, разработанной ВНИИдревом, рекомендованы следующие режимы прессования: влажность (относительная) древесноволокнистых полотен, поступающих в пресс 72 ± 3%; влажность плит после пресса 0,8 – 1,2%; удельное давление прессования на фазе отжим 4,2 – 5,5 МПа (при содержании лиственных пород более 70% - 5,5МПа), на фазе сушка 0,65 – 0,85 МПа, на фазе закалка 4,2 – 5,5 МПа (при содержании лиственных пород более 70% - 5,5МПа). Температура плит пресса (теплоносителя на входе) зависит от породного состава используемого древесного сырья.[7]

1.1.2.5 Пропитка маслом, термическая обработка и увлажнение древесноволокнистых плит

Для повышения прочности и влагостойкости плиты пропитывают маслом. На заводах древесноволокнистых плит в изолированном помещении размещают специальные линии, в которые входят: загрузочное устройство, входной роликовый конвейер, пропиточная машина, выходной роликовый конвейер и разгрузочное устройство. На пропитку подаются плиты, вышедшие из пресса, т.е. горячие. Для пропитки древесноволокнистых плит обычно используют смесь льняного и талового масел (40 и 60%) или таловое масло с добавкой свинцово-марганцевого сиккатива (93,5 и 6,5%). Расход масла составляет 10 ± 2% от массы плит.

Термическая обработка повышает физико-механические свойства твердых и сверхтвердых древесноволокнистых плит, улучшая показатели водопоглащения, набухания и предела прочности при изгибе. Улучшение этих показателей происходит в результате процессов термохимических превращений углеводлигнинного комплекса волокнистой массы плит.

При термообработке, под воздействием сухого горячего воздуха из плиты удаляются остатки влаги, а силы поверхностного натяжения сближают макромолекулы целлюлозы на расстояния, достаточные для образования между гидроксилами неориентированных участков водородных связей. Кроме того, термообработка лигнина и углеводов приводит к образованию легко полимеризующихся веществ с высокой реакционной способностью и созданию смолистых продуктов. Термообработку осуществляют в специальных камерах термообработки периодического или непрерывного действия. Термообработку проводят при температуре 160 - 170°С.

Древесноволокнистые плиты - пористые тела. Высушенные, находясь в горячем состоянии после пресса или камер термообработки, они начинают адсорбировать пары воды из окружающего воздуха. Если эти, плиты уложены в плотный пакет, их края поглощают воду в большей степени, что приводит к увеличению линейных размеров плит в периферийной зоне. В результате возникновения значительных внутренних напряжений образуется волнистость. Для придания плитам формоустойчивости необходимо осуществление акклиматизации, заключающейся в. увлажнении при одновременном остывании плит. Для увлажнения плит применяют увлажнительные машины и камеры.

1.1.2.6 Форматная резка плит

Древесноволокнистые плиты разрезают на окончательные размеры на форматно-обрезных станках, осуществляющих продольное и поперечное резание. Древесноволокнистые плиты разрезают на окончательные размеры на форматно-обрезных станках, осуществляющих продольное и поперечное резание. Режущий инструмент - круглые пилы. Для вырезки дефектных участков и более удобного ведения раскроя плит на заготовки столярно-строительных и других специальных изделий, перед форматно-обрезными станками устанавливают пилу предварительного поперечного раскроя.

При форматной резке готовых плит остаются обрезки кромок, мелкие куски плит, а также опилки, которые целесообразно возвращать в производство. Измельченные отходы вместе с опилками пневмотранспортом направляются в мешальный чан, наполненный водой. Тщательно размешанные отходы при концентрации пульпы 3—4 % насосами подаются в массную емкость перед мельницами вторичного размола. Для размельчения бракованных кусков плит используют маленькие дробилки. Раздробленные частицы системой пневмотранспорта подают в гидропульпер и через промежуточный бассейн на вторичный размол. Подачу отходов на вторичный размол осуществляют также пневмотранспортом без использования гидропульпера.

1.1.3 Сухой способ производства твердых древесноволокнистых плит

1.1.3.1 Общие сведения

Основным отличием сухого способа производства плит от мокрого является то, что при сухом способе формование волокнистого ковра происходит в воздушной среде, а не в водной суспензии. Из этого положения вытекает основное преимущество сухого способа перед мокрым: отсутствие стоков и большого расхода свежей воды на производство плит.

Технологический процесс производства древесноволокнистых плит сухим способом составляют следующие операции: приемка, хранение сырья и химикатов; приготовление щепы; пропарка, размол щепы на волокна; подготовка связующего и гидрофобизирующих добавок; смешивание волокна со связующим и другими добавками; сушка волокна; формирование ковра; предварительное уплотнение (подпрессовка); прессование; кондиционирование плит; механическая обработка плит.[2]

1.1.3.2 Требования к сырью и особенности его подготовки

При производстве древесноволокнистых плит сухим способом применяют древесину различных пород, причем в отличие от производства по мокрому способу здесь отдается предпочтение: древесине лиственных пород. Это обусловлено спецификой воздушного формирования ковра. Короткие и ровные волокна лиственных пород, при прочих равных условиях, обеспечивают более равномерную плотность ковра, чем длинные волокна хвойных пород. Однако возможно и смешивание различных пород древесины, но при этом следует учитывать особенности ее строения. Плиты с хорошими показателями получают при смешивании пород с одинаковыми или близкими плотностями.

Большинство схем технологического процесса производства древесноволокнистых плит по сухому способу позволяет обеспечить раздельное хранение щепы для приготовления волокна, идущего на внутренний и наружные слои плит, или создания заданной смеси щепы различных пород древесины. Преобладание одной из пород в смеси должно быть не менее 70 %.

Наличие коры в волокнистой массе снижает физико-механические показатели плит (при заданном расходе смолы), так как кора по составу значительно отличается от древесины более высоким (20—40 % от массы коры) содержанием экстрактивных веществ. По мере увеличения, процента коры в древесноволокнистой массе прочность плит уменьшается, водопоглoщeниe и набухание увеличиваются, окраска поверхностей становится неоднородной, что влияет на качество отдельных способов отделки. В связи с этим на заводах древесноволокнистых плит проектом предусматривается 100 %-ная окорка древесины для наружных слоев и допускается 30 % неокоренной древесины в среднем слое плит.[1]

1.1.3.3 Пропарка и размол щепы

В процессе пропарки и размола происходит частичный гидролиз древесины. При мокром формировании ковра водорастворимые продукты деструкции вымываются в сток. При сухом и полусухом - водорастворимые продукты сохраняются в волокнах и при дальнейшей технологической обработке, участвуя в образовании межволоконных связей. Известно, что в процессе пропарки влажность может увеличиваться на 5 - 20 %, поэтому влажность щепы на входе в пропарочный котел должна строго контролироваться.

При сухом и полусухом способах производства придается большое значение фракционному составу волокна. Разные по своим размерам и массе волокна имеют различную скорость прохождения при сушке и попадают в ковер при его формировании с различной влажностью. При применяемом в сухом способе производства пневматическом транспорте волокно движется в соответствии с его длиной и массой. При больших колебаниях длины волокон получение ковра однородной плотности на формирующих машинах затруднительно. Качество осмоления волокнистых частиц также зависит от их размера. Чем равномернее волокно, тем больший эффект оказывает введение связующих.

На заводах древесноволокнистых плит для пропарки используют аппараты непрерывного действия различных систем. Для размола щепы применяют дефибраторы и рафинеры. При сухом способе производства используют дефибраторы всех современных марок, применяемых при мокром способе. При этом масса из разгрузочных клапанов дефибратора подается в циклон, откуда волокна, потерявшие в результате самоиспарения некоторое количество влаги, направляются в сушилку. Волокно из дефибратора выходит влажностью 45 – 60 %.[1]

По данным специалистов грубая фракция при размоле на дефибраторах составляет 12 – 15 %. Это затрудняет получение плит высокого качества. Поэтому для получения высококачественных плит при размоле щепы на дефибраторах применяют размольное оборудование для вторичного размола – рафинаторы.[7]

1.1.3.4 Проклейка древесноволокнистой массы

При сухом способе производства древесноволокнистых плит большинство схем технологического процесса предусматривает введение в древесноволокнистую массу термореактивных смол. Это обстоятельство вызывается тем, что при сухом формировании ковра пластичность волокон недостаточна, силы поверхностного натяжения развиваются слабо, а короткий цикл прессования при незначительной влажности ковра не обеспечивает развития необходимых связей между компонентами древесного волокна, достаточных для получения плит требуемого качества.

Для повышения водостойкости плит в щепу или древесноволокнистую массу вводится расплавленный парафин или другие гидрофобизирующие добавки. Кроме того, при сухом способе возможно введение в древесноволокнистую массу химикатов, обеспечивающих получение плит специального назначения. При сухом формировании ковра вводимые химикаты не вымываются в сток, как при мокром, а остаются на волокнах.

Для склеивания волокон обычно применяют фенолоформальдегидные смолы различных марок. Однако предпочтительны смолы с минимальным содержанием свободного фенола. В нашей стране применяется водорастворимая фенолоформальдегидная смола СФЖ-3014.[1]