Разработка методик оценки качества ЛДСтП

В производстве ДСтП начальная плотность ковра составляет 60-65 кг/м3 , что осложняет транспортировку. В результате холодной подпрессовки его толщина уменьшается в 2-3 раза, а плотность возрастает до 200 кг/м3 при формировании на поддоне (под давлением 2,5-3 МПа). Давление при подпрессовке не должно быть чрезмерным, так как это ведет к усиленному впитыванию связующего в древесину, из-за чего снижается прочность плит. Установки для предварительной подпрессовки, называемые также форпрессами, бывают позиционные, шагающие и проходные. При формировании стружечного ковра на поддонах применяют форпрессы позиционного действия. В позиционном форпрессе с верхним расположением цилиндров, изображенном на рисунке 12, верхняя рабочая плита облицована фторопластом, который препятствует выдуванию стружки в течении тех секунд, когда эта плита опускается на ковер. Рабочий цикл такой установки состоит из следующих операций:

• разгрузка и загрузка пресса – 10 с;

• опускание плиты пресса – 3 с;

• набор необходимого давления – 3 с;

• выдерживание ковра под давлением – 4-5 с;

• сброс давления и подъем плиты пресса – 3 с.

1 – нижний стол; 2 – верхняя  плита; 3 – стальная рама; 4 – рабочий  цилиндр; 5 – патрубок клапана наполнения; 6 – напорный бак; 7 – указатель уровня масла; 8 – распределитель клапанов наполнения; 9 – воздушный фильтр; 10 – переливной патрубок; 11 – регулятор скорости холостого хода верхней плиты; 12 – коллектор наполнения

Рисунок 1.12 - Одноэтажный позиционный форпресс

 

Операция послепрессовой обработки являются форматная обрезка, кондиционирование (выдержка и охлаждение плит сразу после пресса), шлифование и сортировка. Обязательная операция – охлаждение плит, так как их температура перед укладкой в штабеля должна быть не более 50°С. Обычно для этих целей применяют конвективное охлаждение в веерных установках. После пресса наружные слои плит пересушены. При охлаждении они активно впитывают влагу из окружающего воздуха и внутреннего слоя, где наблюдается её застой. В результате данного процесса происходит разрушение влажной зоны, средний слой быстро высыхает и дает усушку в пределах 0,3-0,6 мм. В это же время наружные слои испытывают набухание, что порождает внутренние напряжения в плите и нарушения её формы, особенно в случае асимметрии процессов относительно среднего слоя. Это явление более заметно в зимнее время, когда перепады температуры и влажности в прессе и вне его особенно велики. Поэтому выдержка (кондиционирование) клееной продукции являются обязательной операцией. В ходе её происходит медленное выравнивание влажности и температуры по всему объему плиты и релаксация внутренних напряжений.

Форматная обрезка плит может осуществляться сразу после горячего пресса, охладителя или хранения на буферном складе. Припуски на обработку составляют обычно 15-30 мм, а требуемая точность ±2 мм на 1 м длины кромки. Форматные станки представляют собой круглопильные агрегаты, расположенные под углом 90° для опиловки последовательно длинной и короткой стороны плиты двумя пилами. Для крупноформатных и проходных прессов необходимы еще делительные пилы для задания длины продукции, пригодной для хранения и транспортировки.

Плиты для мебельного производства подвергаются шлифованию и калиброванию для ликвидации разнотолщинности (допуск ±0,2…0,3 мм). На предприятии «Чаадаевские ДП» ДКШ-1 с шириной шлифования 1830 мм и одним шлифовальным агрегатом, состоящим из верхней и нижней шлифовальных головок. В связи с тем, что за один проход не удается снять припуск, добиться нужной стабильности толщины и высокого качества поверхности, приходится ставить не менее двух агрегатов друг за другом. Использование в качестве головного оборудования проходных ленточных прессов потребовало увеличения мощности шлифовальных станков. Шлифование ведется при скорости подачи 50-90 м/мин. Станки часто выполняются в виде функциональных блоков: калибровальный блок выполняет снятие материала грубой шкуркой и получение плиты постоянной толщины, калибровально-шлифовальный выполняет обработку шкуркой средней зернистости и чистовой блок проводит выглаживание поверхности шкуркой малой зернистости. Для получения высокого качества поверхности плит рекомендуется чистовое шлифование выполнять за два приема. Первый чистовой агрегат должен удалить все следы шлифования от грубой шкурки, а второй – обеспечить полирование поверхности.

Облагораживание поверхностей стружечных плит как непосредственное продолжение их послепрессовой обработки практикуется в основном на крупных комбинатах. При выборе материала и способа облагораживания поверхности учитываются многие особенности плит: плотность наружного слоя и распределение плотности по толщине, тип связующего и доля в его составе, поверхностная твердость прочность на отрыв поперек пласти, а также пористость поверхности, водопоглощаемость и другие. Ламинированием в плитном производстве называют напрессовывание на пласть плиты листов того же формата из пропитанных бумаг с неполностью отвержденной смолой. Обычно это меламиносодержащие смолы, которые отверждаются, схватываясь с основой, в горячем прессе, так что наносить клей на поверхность плиты не требуется. Та часть смолы, которая выдавливается на поверхности, обращенные к прокладочным листам пресса, воспринимает структуру последних. Используя соответствующие прокладки, можно получать облицованные плиты с гладкой или тисненной поверхностью. В зависимости от назначения облицованной плиты, её покрытие может быть одно- или многослойным. Например, у напольных щитов поверх декоративной пленки обязательно должен быть прочный защитный слой – оверлей. Во избежание коробления щита на его нелицевую пласть тоже наносится покрытие – так называемый компенсирующий слой. После окончательного отверждения смола превращается в термореактивный полимер, а получаемая плита представляет собой композитный материал, по структуре напоминающий слоистый пластик, только вместо крафт-бумаги использован жесткий субстрат, то есть плита-основа. Структура поперечного разреза плиты представлена на рисунке 13.

Рисунок 1.13 - Структура ЛДСтП

 

 Сейчас для ламинирования  полноформатных плит используют в основном короткотактные однопролетные прессы. Установки имеют стальные греющие поверхности размерами 2300×5700 мм, позволяющие облицовывать плиты стандартных форматов. Показанная на рисунке 13 линия ламинирования имеет в своем составе устройство для поштучной подачи плит, щеточный станок для их очистки, устройства для сборки пакетов и из быстрой загрузки в пресс. Для тиснения поверхности с целью получения негладкой, пористой структуры пресс оборудуется специальными поддонами, предусмотрено так же приспособление для их быстрой смены. При формировании пакета листы облицовочного материала очень точно фиксируются на плите-основе электростатическим способом. Собранный трехслойный пакет автоматически перемещается в пресс, который весьма быстро смыкается, чтобы открытое время было минимальным. Рабочие температуры пресса 180-200°С. В таких условиях смола в составе облицовочного материала плавится и отверждается, а сам он после прессования превращается в монолитный поверхностный слой. Давление в горячем прессе 3,5-4,5 МПа при разнотолщинности облицовываемых плит в пределах ±0,3 мм. Если же разброс по толщине не превышает ±0,2 мм, давление можно уменьшить до 2,5-3,5 МПа.

Рисунок 1.14 - Схема линии ламинирования

 

Цикл прессования при облицовывании состоит из следующих этапов: снижение давления в прессе, быстрое его открытие, выгрузка облицованной плиты с одновременной загрузкой нового пакета, быстрое закрытие пресса, повышение давления. Обычно подобная оснастка позволяет получить матовую облицовку пласти. Для создания глянцевых облицовок применяют полированные стальные листы в качестве прессующих поверхностей, а высокого глянца у ламинированного покрытия можно добиться только в многоэтажных прессах с охлаждением рабочих плит.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контроль качества сырья и готовой продукции

Для того чтобы получить по-настоящему качественную плиту, необходимо осуществлять пооперационный контроль качества. К нему относится входной контроль сырья и текущий контроль параметров производственного процесса. При входном контроле проверяют соответствие параметров древесного сырья заявленным требованиям и качество связующего. Характеристики круглых лесоматериалов, пригодных для использования в производстве плит, определяет ГОСТ 23827-79 «Сырье древесное тонкомерное». Допускаются все пороки древесины, кроме внутренней гнили, распространяющейся более чем на половину диаметра ствола. Для плитного производства разрешается поставка всех пород и их смесей. Самые подходящие породы для изготовления ЛДСтП – сосна и ель. При их использовании получаются плиты наивысшей прочности благодаря хорошей деформативности хвойной древесины, а так же возможности получать из нее гладкую и ровную стружку. Требования к качеству технологической щепы, получаемой из лесоматериалов, для производства плит устанавливает ГОСТ 15815-83 «Щепа технологическая. Технические условия». Размеры частиц 20-60 мм в длину и не более 30 мм в толщину, допустимое содержание коры до 15% (то есть окорка круглых лесоматериалов необязательна), гнили не более 5% и минеральных примесей не более 0,5%. Технологическая щепа из тонкомерных деревьев и сучьев приготавливается с соблюдением ТУ 13-735-83. Она имеет худшие показатели и допускается только как добавка (до 20% для наружных слоев и без ограничения для внутренних) к стандартной щепе. Присутствие в щепе таких компонентов, как кора или опилки, снижает его водородный показатель pH на 3-4 единицы за 4-5 месяцев хранения (то есть повышается кислотность). Такие изменения могут сказываться на стабильности технологического процесса. Длительное хранение хвойной щепы приводит к тому, что в получаемой из нее стружке возрастает доля мелкой фракции. Для текущего контроля важна оценка качества получаемой стружки, которое в значительной мере зависит от остроты ножей в стружечных станках. Степень затупления ножей можно отслеживать по токопотреблению электродвигателя стружечного станка. При тупых ножах разброс по толщине у частиц больше, а выход мелкой фракции меньше. Чтобы с достаточной достоверностью оценить распределение разнотолщинности частиц, нужно выполнить 100-200 замеров с точностью до 0,01 мм. Это хотя и требует немало времени, но вполне себя оправдывает. Отметим, что прочность стружечных плит существенно зависит от соотношения длины и толщины частиц. Чем больше в наружном слое плиты, частиц толще 0,25 мм, тем ниже её прочность. Для среднего слоя важнее форма частиц, желательно, чтобы в нем было как можно меньше коротких и толстых частиц, которые могут выкрашиваться при обработке кромок. Привозную стружку и опилки следует очищать от минеральных включений и чрезмерно крупных древесных частиц. Это делают путем просеивания и продувки. Содержание песка в наружных слоях допускается не более 0,05%, во внутреннем слое не более 0,5%. Минеральные включения ускоряют износ режущего инструмента и шлифовальных лент.

Качество связующего проверяет заводская лаборатория. Регулярно контролируются содержание в нем сухого остатка, вязкость, кислотность и клеящая способность. ВНИИДрев рекомендует плитным предприятиям определять когезионную прочность связующего методом одноосного растяжения круглых (диаметром 20 мм) образцов из твердолиственной породы, склеенных по торцам. Однако использование при этом холодное склеивание отличается от условий горячего прессования плит. Более надежные оценки нового связующего можно получить, выполняя пробное склеивание образцов продукции в малом лабораторном прессе. Отвердевшие образцы проверяют на прочность при изгибе и растяжении поперек пласти.

. Чтобы обеспечить требуемое  соотношение между массой древесных  частиц и массой связующего, необходимо  постоянно дозировать компоненты  перед смешиванием. Непрерывное  и равномерное движение сыпучего  материала в производственном  потоке обеспечивается через  контроль заполнения бункеров. Он ведется по сигналам от механических, фотоэлектрических или ультразвуковых датчиков. Другой способ основан на использовании приводных колесиков, которые прекращают вращение, как только оказываются в стружечной массе, и в результате этого формируется соответствующий сигнал. Чаще всего используются фотоэлектрические датчики, по конструкции самые простые: на определенной высоте в стенках бункера устраивают два строго противоположных окна, и сигнал о заполнении бункера формируется в тот момент, когда полоса света между этими окнами прерывается. Чтобы избежать сбоев в работе датчиков из-за загрязнения окон, световой поток можно заменить ультразвуковым. Конечно, такая система будет существенно дороже. Заполнение емкостей для связующего контролируют через мерные стекла или с помощью поплавковых датчиков.

Чрезвычайно важен контроль сушки измельченной древесины. Организовать его сравнительно просто, если стружка высушивается до низкой влажности (3-5%), и сложнее при сушке частиц до 8-12%. Система управления процессом должна обеспечивать не только равномерную конечную влажность, но и удаление газообразных веществ, а так, же предотвращать возгорание частиц. Начальную и конечную влажность определяют, как правило, с помощью датчиков омического сопротивления. В последние годы все чаще применяют инфракрасные датчики. Известны так же микроволновые приборы резонаторного типа, у которых погрешность измерения не зависит от плотности древесины. В сушилках высока опасность возгорания материала, особенно если туда подается слишком мало влаги. Поэтому полагается измерять в них концентрацию кислорода, содержание окиси углерода и точку росы и учитывать данные этих замеров при управлении процессом. Таким путем повышается его пожаробезопасность и более точно регулируется влажность  стружки.

Управление осмолением древесных частиц – одна из важнейших задач в плитном производстве. Чтобы точно дозировать связующее, необходимо столь же точно определять расход стружки, а это очень непростая задача. Расход стружки измеряют с помощью тактовых либо ленточных весов (расходомеры) или же измерителями насыпного потока (потокомеры). С ленточных весов измерительный импульс посылается в систему регулирования расхода клея, а она меняет число оборотов двигателя насоса, подающего клей в смеситель. При тактовых весах количество клея изменяется дискретно, по команде от весов. В случае применения потокомера регулирующий импульс выдается при изменении наклона заслонки, установленной на пути движения стружки. В некоторых установках полученный сигнал используется для регулирования потока, поступающего из бункера на весы. Цель в том, чтобы добиться такой стабильности потока, при которой обеспечивается постоянный расход клея в единицу времени. Если для подачи клея применяются точно работающие дозировочные насосы, то можно отказаться от измерителя расхода связующего. Расходомер должен иметь обратную связь с регулировкой подачи, чтобы заданное значение расхода клея постоянно поддерживалось на данном уровне. Оценивать расход клея можно и по изменению веса расходной емкости. Контроль насыпной стружечной массы ковра в производстве трехслойных стружечных плит схематически представлен на рисунке 15. исходные данные по массе всего ковра и доли (в процентах) составляющих плиту слоев вводятся в память компьютера. Формирующие машины оснащены бесконтактными приборами рентгеновского излучения, которые позволяют постоянно измерять насыпную плотность слоя. Замеряемые величины подаются в контрольно-логический блок, где на основе сравнения полученных значений с заданными формируются команды уменьшить или увеличить скорость движения донного транспортера, пересыпающего осмоленную стружку в сепарирующее или разравнивающее устройство. Последняя формирующая машина оснащена проходными весами, которые фиксируют суммарный вес 1 м2 плиты. По результатам измерений компьютер может построить профиль плотности плиты, то есть выдать на экран график измерения плотности ДСтП по толщине.

Процесс прессования, как правило, происходит автоматически. После прессования необходим контроль толщины продукции. Если после распрессовки плиты чрезмерно «пружинят», время данного процесса необходимо увеличить. Такое бывает при избыточной влажности ковра или недостаточно быстром отверждении связующего. Величину послепрессового утолщения плиты используют как параметр управления продолжительностью прессования. В установках непрерывного действия при отклонении толщины от заданной величины можно менять давление и температуру в отдельных сегментах обогреваемых плит, а так же корректировать скорость подачи материала. Интегрированный рентгеновский аппарат-плотномер следит за соблюдением заданного профиля плотности изготавливаемого продукта.