Лесообработка, технологии

Вопрос  №1 Подготовка сырья к распиловке. 

     Современное производство пиломатериалов или, иначе, лесопильное производство состоит  из нескольких технологических участков: подготовки бревен к распиловке, формирования сечения пиломатериалов, обработки  готовых пиломатериалов, переработки  вторичных продуктов. Для каждого из участков имеются свои варианты наборов машин (или, как сейчас принято говорить, систем машин), потому что существует достаточно большое количество производственных условий, различающихся составом сырья (породой, качеством, размерами), требованиями к пиломатериалам (на экспорт или внутренний рынок, товарные, т. е. отгружаемые сторонним потребителям, или для внутризаводской переработки и т. д.), объемом перерабатываемого сырья и т. п. Мы будем помнить о них, хотя рассказ будет вестись в основном о технологии лесопиления для преобладающих условий.

     Подготовка  сырья к распиловке заключается  в его сортировке, окорке и прогреве. Сортируют бревна по породам и  диаметрам. Сортировка по породам нужна  потому, что режимы резания и сушки  для различных пород древесины  различны. Потребители древесины  разных пород также различны.

По диаметрам  сортировка сырья нужна для того, чтобы распиливать бревна наилучшим  образом как в смысле скорости подачи, так и в части схемы раскроя. Читатель уже знает, что скорость подачи зависит от высоты пропила, поскольку бревно малого диаметра должно распиливаться на большей скорости, чем бревно большего диаметра.

     Было  бы крайне неудобно менять скорость подачи лесопильной рамы чуть ли не для  каждого бревна. Схемы раскроя (лесопильщики называют их поставами) — это не что иное, как схемы расположения пил в пильной рамке лесорамы. Для бревен разных диаметров они должны быть разными, иначе выход досок нужных размеров резко падает. В соответствии с этими предпосылками в лесопилении существует правило сортировки сырья по четным диаметрам (14, 16, 18 и т. д.) или через четный диаметр (14—16, 18—20 см и т. д.).

     Чем сортировка бревен дробней, тем лучше. Но, естественно, более дробная сортировка бревен дороже и требует больших  складских площадей. Это объясняется  тем, что бревна одного диаметра (или  группы диаметров) укладывают отдельно и накапливают до объема, бревна по диаметрам сортируют на продольных цепных транспортерах. Диаметр вершины каждого бревна измеряется автоматически датчиком, который дает команду на сброс бревна в накопитель для пиловочника определенного размера. При полном заполнении накопитель опорожняется автопогрузчиком или краном, которые подают бревна или в распиловку, или в запасный штабель (накопитель).

     Транспортеры  для сортировки бревен имеют длину 100—150 м, скорость движения цепи достигает 2 м/с. Бревна сбрасываются на одну или  на обе стороны. Во втором случае транспортер  много короче, но его трудней обслуживать, так как пиловочник располагается  с обеих сторон.

     Процесс окорки, как читатель уже знает, заключается  в снятии коры с бревна. Делается это для того, чтобы в технологической  щепе для целлюлозно-бумажной промышленности, вырабатываемой из периферийной части  бревна, не было коры, а также для  повышения производительности лесопильных, рам. В коре, особенно при сухопутной поставке пиловочника, имеется много  минеральных примесей (песка, глины  и пр.), которые вызывают ускоренное затупление зубьев пил, а значит, и снижение скорости подачи и, следовательно, производительности лесорамы (или другого пильного станка).

     Окорочные станки снимают кору в основном тупыми короснимателями, отрывая кору от поверхности бревна по камбиальному слою. Поэтому и в зимнее время для облегчения этого процесса кора должна иметь положительную температуру. Достигается это прогревом бревен в бассейнах с теплой водой. Второе назначение бассейна — подсортировка бревен. Бассейн, как правило, разделяется на отсеки (дворики), в каждый из которых заводится пиловочник одного и того же диаметра. Сортировка леса в бассейне — распространенный способ, во многих районах — преобладающий.

   Мерзлые бревна прогревают для обеспечения  наиболее полного снятия коры, а  также для частичного оттаивания древесины. Делается это в связи  с тем, что силы и мощность резания, затупление зубьев пил намного меньше при распиловке древесины, температура которой выше 0°С. Было бы хорошо полностью прогревать бревна, на всю их толщину, до центра. Но для этого нужны большие энергозатраты. Поэтому и ограничиваются частичным прогревом. Делались попытки прогревать бревна обливом их горячей водой или в поле ТВЧ, но практического применения эти способы не получили. печивающего работу лесорамы не менее чем на период стойкости пил (2,5—4 ч). 
 
 
 

Вопрос  №2 Клеи на основе карбамидоформальдегидных смол. Их назначение. 

   Данные  смолы впервые были синтезированы  в 1929 году. Исходными материалами  для них являются карбамид и формальдегид.

   Карбамид (мочевина)-CO(NH2)2 -амид угольной кислоты. Это белое кристаллическое вещество с плотностью 1,33 г/см3 и температурой плавления 130—135°С, хорошо растворимый в воде. Получают карбамид из аммиака и угольной кислоты:

2NH3 + CO2 = CO(NH2)2 + H2O

     Карбамид  применяют не только для производства синтетических смол, но и в сельском хозяйстве как азотное удобрение  и добавку к кормам. Кормовой карбамид содержит больше примесей и не пригоден для химического производства.

     Формальдегид HCOH является простейшим альдегидом и  получается из метилового спирта (метанола):

2CH3OH + O2 = 2HCOH + 2H2O

     Это активное химическое вещество представляет собой бесцветный газ с резким запахом. В промышленности используется водный раствор формальдегида, называемый формалином и применяемый также  для дезинфекции, протравливания семян  и т. п.

     Реакция мочевины с формальдегидом идет сначала  в слабо щелочной и кислой среде, получаются растворимые в воде продукты, которые затем в более кислой среде переходят в смолообразные вещества. Соотношение исходных компонентов мочевина-формальдегид находится в пределах 1:1,5—1:2,0. С увеличением доли формальдегида уменьшается опасность желатинизации смолы, но возрастает ее токсичность. В последние годы четко прослеживается тенденция снижать соотношение компонентов вплоть до величины 1:1,1 с целью снижения токсичности клееной продукции.

     В нашей стране для синтеза смол используется обычно 37%-ный формалин, в то время как импортные клеи изготовляются с использование  формалинового концентрата (формконцентрата), который более экологичен, требует при синтезе смол меньших энергозатрат, увеличивает производительность реакторов и хранится практически бесконечно долго. Производство формконцентрата марки 1ГР-85 основано на высокоэкономичном процессе полной конверсии метанола на железо-молибденовом оксидном катализаторе в реакторах трубчатого вида. На выходе из реактора формальдегидно-воздушная смесь подается в абсорбционную колонну, где формальдегид поглощается раствором карбамида с образованием формалинового концентрата. Выходящий воздух с остатками формальдегида подается в каталитический конвертор для дожигания вредных веществ. Формконцентрат способен синтезировать смолы класса токсичности Е1 и ЕО.

     КФ-смолы представляют собой сиропообразные жидкости с концентрацией 60—65% после отгонки воды под вакуумом (вакуумированные смолы). Данные смолы являются наиболее распространенными в деревообрабатывающей промышленности. В системе Минлеспрома СССР их выпуск в 1990 году составил 365 тысяч тонн. Широкое применение таких смол и клеев на их основе обусловлено рядом преимуществ: высокая скорость отверждения, низкая стоимость клеев, высокая прочность клеевого шва, слабый запах и бесцветность клея.

     К недостаткам КФ-клеев следует отнести в первую очередь, их ограниченную водостойкость и теплостойкость в пределах температур от −40 до + 60°С, наличие токсичного компонента — свободного формальдегида, значительную усадку клея, плохое зазорозаполнение и повышенную коррозионную опасность клеев. Эти недостатки обуславливают и область применения соответствующей клееной продукции — только в комнатных или защищенных от атмосферных воздействий условиях.

ГОСТ 14231—88 предусматривает 4 марки клеев:

1. КФ-О — малотоксичный, с содержанием свободного формальдегида до 0,25%; используются в основном для производства фанеры, для склеивания бумаги, в строительной промышленности и для других целей, кроме производства древесностружечных плит;

2. КФ-Б — быстротвердеющий; для облицовывания мебельных щитов в короткотактных однопролетных прессах, для производства фанеры, теплоизоляционных материалов;

3. КФ-Ж — с повышенной жизнеспособностью; для производства фанеры, деталей мебели, столярно-строительных изделий, для изготовления литейных стержней форм, укрепления грунтов;

4. КФ-БЖ — соединяющий преимущества двух предыдущих; для производства фанеры, деталей мебели, столярно-строительных изделий.

     Кроме марки клея может указываться  предпочтительная область применения связующих: для производства плит (П), для фанеры (Ф), для мебельного производства (М) и для литейного производства (Л).

     Смолы представляют собой однородные суспензии  от белого до светло-коричневого цвета  без посторонних включений. Они  имеют полную смешиваемость с  водой в соотношении по объему 1: При хранении смол допускается  увеличение их норм вязкости. 

     Смолы должны применяться не ранее чем  через 24 часа после изготовления. Все  КФ-смолы могут использоваться как для холодного склеивания, так и для горячего в зависимости от вида отвердителя. При горячем склеивании должен применяться хлористый аммоний NH4Cl (нашатырь) в виде 20%-ного водного раствора. Количество его по сухому остатку составляет 0,5—1,0%, в водном растворе-до 5%. При высокой температуре хлористый аммоний распадается на аммиак и соляную кислоту: NH4Cl = NH3 + HCl. В последнее время для карбамидных клеев, особенно используемых в плитном производстве, вместо хлорида аммония стали применять сульфат аммония (NH4)2SO4. В Германии, например, применение хлорида аммония запрещено из-за опасности образования диоксинов при сжигании остатков древесных плит.

     При холодном склеивании отвердителем являются слабые кислоты, обычно щавелевая кислота (СООН)2-продукт синтеза едкого натра  и оксида углерода -в количестве, зависящем от кислотности смолы, обычно 5—10 м. ч. в виде 10%-ного водного раствора.

  Карбамидные смолы являются кислоотверждаемыми, поэтому после добавки отвердителя их жизнеспособность невелика и составляет от двух до четырех часов. Показатели карбамидных смол, выпускаемых отечественными предприятиями, даны в табл. 1.5. Области применения клеев, следующие: КФ-Ж, КФ-О-для производства фанеры, склеивания деталей мебели и столярно-строительных изделий; КФ-КБ -для изготовления древесностружечных плит; КФ-МТ, КФ-МТ-15, КФ-МТ-ПС, КФ-МЭЗ-1-для производства древесностружечных плит пониженной токсичности поддонным способом; КФПД, МФПД, ПКФ-М-для пропитки бумаг при облицовке древесностружечных плит горячим способом в одноэтажных или многоэтажных прессах. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Вопрос  №3 Технологические процессы изготовления криволинейных деталей и заготовок, их сравнение. 

  В конструкциях изделий из древесины часто встречаются  криволинейные элементы различной  формы, которые несут эксплуатационные нагрузки или носят эстетический характер. Придание деталям определенного  профиля осуществляют путем их обработки  на ленточнопильных или фрезерных  станках, а также при помощи гнутья древесины.

  Гнутье  древесины — это технологический  процесс получения криволинейных  заготовок, основанный на физических свойствах  древесины, позволяющих изменять ее форму под действием влажности, температуры и внешних воздействий, а также сохранять форму после  того, как эти факторы перестают  действовать.

  Под внешними воздействиями понимают изгибающие силы которые в сочетании с пластичностью древесины обеспечивают саму возможность гнутья древесины.

  Гнутье  древесины сопровождается ее деформацией, характеризующейся растяжением  внешних слоев и сжатием внутренних. Значительные силы растяжения могут  привести к разрыву волокон во внешних слоях, что предупреждается  гидротермической обработкой древесины  перед гнутьем или особенностью самого процесса.

  Гнутью  подвергают брусковые заготовки  из массивной и клееной древесины. В качестве материала для клееных  заготовок кроме массивной древесины  применяется лущеный и строганый шпон, а также фанера, склеивание и гнутье которых осуществляется одновременно.