Клееные материалы

1 ВВЕДЕНИЕ

 

В настоящий  момент ФСФ фанера является одним из наиболее распространенных "недеревянных" пиломатериалов, широко применяемых в строительстве, вагонной промышленности и производстве упаковки.

ФСФ получают путем склеивания нескольких слоев лущеного шпона фенолформальдегидными смолами. Для этой цели, как правило, используют березовый или хвойный шпон небольшой толщины.

Склеивание  шпона осуществляется под давлением  при повышенной температуре. Образовавшиеся в результате листы охлаждаются, маркируются и после непродолжительной вылежки собирается в упаковки по 10 или 20 штук. ФСФ отличается высокой прочностью на разрыв и изгибание, причем эти характеристики практически не изменяются при перепадах температуру и влажности. Кроме того, лист такой марки имеет повышенную влагостойкость, благодаря чему он может широко использоваться при проведении наружных работ. Что касается простоты обработки, то фанера отлично пилится, сверлится и скрепляется как гвоздями, так и шурупами. Все это в комплексе позволяет применять её в самых разных сферах строительства,производства.

 Самый большой  недостаток ФСФ связан с технологией  ее производства. Дело в том,  что смолы, используемые при  склейке шпона, содержат довольно  большую концентрацию фенольных  соединений, которые, как известно довольно токсичны.

 Второй существенный  недостаток - горючесть. Фанера превосходно  горит и поддерживает горение  других материалов, причем продукты  горения смол, также как и сами  смолы, довольно опасны для  здоровья. В этой связи ФСФ  применяют в основном для проведения наружных работ, в автомобильной и вагонной промышленности, а также при производстве упаковочной тары для непищевых и консервированных продуктов. Кроме того, в последнее время значительное количество ФСФ используется для производства рекламных щитов и вывесок.

 

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОДУКЦИИ,  СЫРЬЯ И МАТЕРИАЛА

 

2.1 ХАРАКТЕРИСТИКА  ПРОДУКЦИИ

 

Фанера марки  ФСФ изготавливается из лущеного повышенной водостойкости шпона, склеенного между собой фенолформальдегидным клеем. Применяется данная фанера при проведении наружных работ.(ГОСТ 3916.1-96 «Фанера общего назначения с наружными слоями из шпона лиственных пород»)

В зависимости  для класса эмиссии Е2 - cодержание  формальдегида на 100 г. абсолютно  сухой массы фанеры от 10 мг. до 30 мг. Включительно

Качество фанеры определяет ГОСТ по пределам прочности при скалывании, статическом изгибе и растяжении образцов, выпиленных из готовой продукции.

Для фанеры ФСФ  испытания проводят после вымачивания  в воде в течение 24 часов. Нормируемые  показатели прочности зависят от породы древесины. Влажность фанеры марки ФСФ должна быть от 5 до 10%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.

Наименование  показателя	Толщина, мм	Марка фанеры	Значение физико-механических показателей
1 Влажность, %	3-30	ФК,   ФСФ	5-10
2 Предел прочности  при статическом изгибе вдоль волокон наружных слоев, МПа, не менее	7-30		25
3 Предел прочности  при растяжении вдоль волокон,  МПа, не менее	3-6,5		30
4 Модуль упругости  при статическом изгибе вдоль  волокон, МПа, не менее	9-30		7000
5 Ударная вязкость  при изгибе, КДж/м2			34
6 Твердость,  МПа			20

 

 

 

 

 

 

Изготавливаем 12-и и 4-х мм  нешлифованную фанеру из березового шпона.

Способ  производства  продукции -  горячий способ  склеивания в многоэтажных прессах.

 По соотношению  размеров листа изготавливаем прямоугольную фанеру, размер которой1220х1830.

Фанера считается  сделанной из той породы, из которой  изготовлены ее наружные слои. Условное обозначение фанеры содержит наименование продукции, марку, сочетание сортов шпона наружных сортов, класс эмиссии, вид обработки поверхности, размеры и обозначение стандарта.

 

2.2 ХАРАКТЕРИСТИКА  СЫРЬЯ

 

Береза широко используется в качестве сырья для  производства фанеры. Так как она  обладает небольшой сбежистостью, однородной структурой и достаточной механической прочностью. Эти качества дают возможностью изготавливать гладкий и прочный шпон толщиной 0,1-3,2 мм.

Береза имеет  довольно плотную древесину белого цвета, без ядра; у молодого дерева древесина трудно колется, упруга, вязка  и довольно крепка, но сильно коробится. У старых толстых берез внутренняя древесина нередко окрашена в шоколадный цвет (ложное ядро) — признак уже начавшегося загнивания.

Т.к. формат фанеры 1220x1830 мм, то принимаю длину чурака 1,3 м и 1,9(по заданию) из кряжа длиной 3,2 м.

Качество шпона  должно соответствовать техническим требованиям, изложенным  в ГОСТ 3916.1-96.

 

 

     2.3 ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРИАЛА

Фенолформальдегидная смола образуется при реакции между фенолом и формальдегидом в присутствии катализаторов. В зависимости от количества формальдегида, введенного в реакцию, и природы катализатора получают термореактивные или термопластичные смолы. Так, при недостатке формальдегида в присутствии кислого катализатора образуются плавкие термопластичные смолы-новолаки. При использовании щелочных катализаторов и избытка формальдегида получают смолы резольного типа.

Изучив нормативные  документы выбирается марка смолы СФЖ-3013(общего назначения). Так как в ней малое содержание свободного формальдегида по сравнению с другими смолами и достаточное время желатинизации, при этом обладает высоким пределом прочности.

В таблице 2 приведены  основные требования которым должны соответствовать фенолформальдегидные смолы, согласно ГОСТ 18694-80 «Смолы фенолформальдегидные»

 

 

 

 

 

 

  Таблица  2.

Наименование  показателя	Норма для марки
	СФ-010А	СФ-010	СФ-014	СФ-015	СФ-121	СФ-0112А	СФ-0112
1. Внешний вид	Смесь порошка, крошки и чешуек от светло-желтого  до темно-коричневого цвета без  посторонних включений. Точечные включения  заполимеризовавшейся смолы не являются посторонними	Смесь либо порошка, крошки и чешуек, либо порошка, крошки и кусков неопределенной формы массой не более 1 кг, без посторонних включений. Точечные включения заполимеризовавшейся смолы не являются посторонними
		От светло-желтого  до темно-коричневого цвета				От светло-желтого до желтого цвета
2. Массовая доля  нерастворимых примесей, %, не более	0,03	-	-	-	-	0,18	0,20
3. Динамическая вязкость раствора смолы, мПа·с	90 - 150	90 - 180	140 - 200	30 - 70	80 - 160	-	-
4. Массовая доля  свободного фенола, %, не более	7,0	8,0	1,5	4,0	7,5	0,10	3,0
5. Температура  каплепадения, °С	95 - 105	95 - 105	115 - 130	105- - 115	90 - 115	120 - 150	110 - 150
6. Массовая доля  воды, %, не более	-	-	1,5	-	-	-	-
7. Высота свободного  расширения образца, мм	-	Не менее 50	-	-	60 - 120	-	-
8. Цвет раствора  смолы по йодометрической шкале,  мг J 2 , не более	-	-	-	-	-	12	16
9. Внешний вид  раствора смолы в этиловом спирте	-	-	-	-	-	Прозрачный

3 РАЗРАБОТКА  СХЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА  С ОБОСНОВАНИЕМ ПРИНЯТЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ  РЕШЕНИЙ, ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК

3.1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ  СХЕМА ПРОЦЕССА

 

Рисунок 3.1. Технологическая  схема производства фанеры

 

 

 

Доставка сырья на предприятие осуществляется  железнодорожным транспортом.

Хранение сырья  осуществляется в плотных штабелях (без прокладок) с сохранением  коры  дождеванием, с помощью разбрызгивания воды в штабеле, над штабелем и  в межштабельном пространстве. В  сутки проводят 6-10 поливов по 15 минут. Срок хранения сырья – до 2,5 месяцев. Этот способ обеспечивает необходимые меры защиты при хранении березового сырья. Дождевальные установки могут быть стационарными или передвижными.

Подготовка  сырья к лущению состоит из гидротермической обработки, окорки и поперечного раскроя кряжей на чураки. Такая последовательность обусловлена тем, что ГТО облегчает окорку сырья, так как у березового сырья более прочное (чем у хвойных пород) сцепление с древесиной, также позволяет повысить пластичность материала с целью повышения качества окорки и снижения глубины трещин на внутренней стороне шпона при его лущении.

Наиболее распространены открытые бассейны, представляющие собой  железобетонные ямы, оснащенные грузоподъемным оборудованием. Загрузка сырья может осуществляться в трех вариантах:

- навалом с  помощью грейферных захватов  крана;

- в пучках, подготавливаемых на специальных площадках перед бассейном;

- в специальных  контейнерах с бетонными крышками.

Последний вариант  наиболее рациональный, т.к. позволяет снизить тепловые потери и гарантирует прогрев и самых верхних кряжей за счет притапливания древесины крышками контейнеров. Для загрузки контейнеров в бассейн выбираем кран КСК-30-42Б.

 

 

Далее следует  окорка сырья. Она дает следующие преимущества в технологии производства лущильного шпона:

- уменьшение затупления лущильного ножа на 15-20%;

- зазор между ножом и прижимной линейкой меньше забивается лубом и частичками древесины;

- шпон-рванину без коры можно использовать для получения более качественной технологической щепы;

- увеличивается производительность лущильного станка;

- увеличивается срок эксплуатации пил круглопильных станков при последующей разделке на чураки.

Качество окорки зависит от силы сцепления коры с  древесиной – чем выше температура  и влажность древесины, тем лучше  качество окорки.

Разделка сырья. Существует два способа разделки: по наибольшей массе и наибольшему качественному выходу. При разделке по наибольшей массе из кряжа получают чураки, имеющие наибольшую кубатуру независимо от их качества, т. е. с наименьшей потерей древесины при вырезке дефектов. При разделке по наибольшему качественному выходу получают высокосортные чураки при большом объеме отходов древесины. В фанерной промышленности применяют комбинированный способ, предусматривающий получение наибольшей массы при сохранении наибольшего качественного выхода. Размер чураков 1,6 м.

Разделка и  окорка могут осуществляться на одной  линии – ЛОРС-1 с балансирным  станком ЦФК-6 и окорочным ОК63-Ф1. Производительность линии до 25 куб.м/ч

Техническая характеристика линии ЛОРС-1:

Размеры чураков и кряжей, мм:

длина         1330—8500

диаметр (max)        500

 

конечная длина

чураков, мм    1330;1630;1930;2230;2570

Общая установленная мощность, кВт    118

Габаритные размеры, мм   38000X15000X2900

Масса, кг         36200

Опилки и отторцовки идут на выработку тепла в цехе и  в печь сушильной камеры.

Лущение древесины представляет собой поперечное резание древесины, при котором образуется непрерывная  лента шпона. У лущильного станка ЛУ17-10 оптимальный диаметр получаемого  карандаша – 70 мм. Этот станок снабжен  двойными телескопическими шпинделями и специальным подпорным устройством, позволяющим получать довольно высокий выход форматного шпона из чураков. К тому же в данном случае мы освобождаемся от дополнительных операций (разделка карандашей, вторичное долущивание и т. д.) и недостатков (увеличение  трудозатрат, расхода электроэнергии и др.).

Техническая характеристика лущильного станка ЛУ17-10:

Максимальный диаметр  чурака, мм     700

Длина чурака, мм:       1550 -1650

Диаметр карандаша минимальный, мм     70

Толщина шпона, мм        0,3-4,0

Длина ножа, мм         1700

Диаметр кулачков:

    наружных, мм         110

    внутренних, мм        65

Частота вращения шпинделей, мин^-1    109, 147, 220

Мощность э/двигателей, кВт      46,4

Габаритные  размеры, м       5,9*3,4*2,15

Масса, кг          12150

В начале цикла  лущения  выдается шпон-рванина, который  направляется на поперечный ленточный  конвейер, соединяющий все лущильные  станки цеха и передающий вторичное сырье на переработку в рубительную машину. Деловой шпон поступает на транспортер - петлеукладчик, ускоряющая ветвь которого распрямляет петлю сырого шпона и передает ее в ножницы для рубки на форматные листы. Рубка выполняется на ножницах различной конструкции. Мы выбираем агрегат для рубки и укладки шпона НПШ. Отличительная особенность узла рубки заключается в том, что нож закреплен на ножевом роторе, длина окружности которого равна ширине листа шпона. Поэтому при каждом обороте от ленты шпона отсекается лист определенной ширины. Ротор вместе с противолежащим опорным обрезиненным барабаном образует механизм подачи ленты шпона. На дисках ножевого ротора имеется выборка, в которую укладывается в момент рубки штанга. Штанга поджимает передний конец листа шпона к прижимным ремням и транспортирует его до наклонного участка цепей укладчика. Здесь штанга отходит от прижимных ремней, и лист падает в стопу. По мере увеличения высоты стопы стол опускается вниз, сохраняя неизменный верхний ее уровень.  Остаток от лущения (карандаш) складируется для переработки.