Производство ДВП мокрым способом

          Получаемая масса может быть грубого или мелкого помола. Грубый помол имеет слабую степень фибриллирования (расчесанности). Если волокна сильно изрублены и укорочены, возможно образование «мертвого размола» — сыпучей массы, в которой волокна не переплетаются (не свойлачиваются), и при формировании из них ковра он будет рваться на сетке. Мелкий помол обеспечивает надежное свойлачивание волокон и формирование достаточно прочного ковра.

          Размольная установка, схематически представленная на рис.4, состоит из бункера со шнековым питателем, через который щепа подается в подогреватель с мешалкой, а оттуда по другому шнеку в собственно дефибратор, состоящий из неподвижного и подвижного дисков. Попадая через центральное отверстие неподвижного диска на вращающуюся шайбу, щепа отбрасывается в зону размола. Рабочие поверхности дисков снабжены канавками и рифлениями, в которых и происходит перетирание прогретых древесных частиц на отдельные волокна и пучки волокон. Под действием центробежных сил и давления пара образующаяся волокнистая масса выбрасывается с дисков наружу.

         Чтобы подача щепы шнековым питателем поддерживалась равномерной, разгрузочный шнек подогревателя выполнен в конической форме.

         Создаваемая им компрессорная пробка предотвращает возвратный поток пара и пульсацию потока щепы. При равномерном поступлении щепы дефибратор работает устойчивее и волокна получаются более однородными.

         На второй ступени размола применяют рафинёры, а в производстве мягких ДВП для получения еще более тонкого помола — голлендеры или конические мельницы с базальтовой и керамической размольной гарнитурой.

        В голлендере (рис. 5) размельчаемая масса движется по спирали.

        

Рис.5 а) схема голлендера; б) поперечный разрез:

1 – барабан; 2 – бруски; 3 – коробка  с базальтовым вкладышем; 4 – сливное  отверстие.

        

     Принцип работы рафинёра такой же, как у дефибратора, но у первого нет пропарочной камеры (рис. 6 и 7).

 

Рис. 6 Схема рафинера:	Рис. 7 Схема дефибратора:
1 и 2- вращающиеся  диски;	1 –бункер для щепы; 2 – подающий  шнек;
3 – зона  размола;	3 – подача пара;
4 – вход  материала в зону размола;	4 – контроль уровня заполнения;
5 – выход  волокна;	5 – пропарочная камера; 6 – мешалка;
6 – подача материала	7 – выходной шнек; 8 – дефибратор; 9 - циклон

 

      Степень размола массы измеряется на аппарате «Дефибратор-секунда», характеризуется в градусах помола и имеет обозначение ДС. В числовом выражении градус помола равен времени (в секундах), которое требуется для обезвоживания помещенной на сетку смеси из 128 г абсолютно сухой волокнистой массы и 10 л воды (концентрация 1,28%). Для мягких плит степень помола должна быть в пределах  — 28-35 ДС.

 

1.3 Проклейка древесноволокнистой массы

 

       Проклейка древесноволокнистой массы способствует снижению водопоглощения и набухания, а также повышению механической прочности плит. Чтобы придать плитам водостойкость, в древесноволокнистую массу вводят гидрофобное вещество. Обволакивая древесные волокна и заполняя собой поры в готовой плите, гидрофобное вещество препятствует проникновению в нее влаги. Кроме того, парафин, используемый в качестве проклеивающего материала, предотвращает налипание пучков волокон к глянцевым листам плит пресса и подкладным (транспортным) сеткам, а также придает блеск лицевой поверхности плиты.

Гидрофобные вещества для проклейки следующие: парафин, гач, церезиновая композиция и др. Содержание их в плитах не превышает 1,0 % по массе, так как эти вещества ослабляют связь между волокнами, тем самым, понижая прочность плит. Гидрофобизирующие добавки вводят в волокнистую массу в виде водных эмульсий. Для получения тонкодисперсной эмульсии в качестве эмульгаторов применяют высокомолекулярные кислоты (олеиновую, стеариновую, пальмитиновую и др.). Для снижения себестоимости готовых плит на предприятиях в качестве эмульгатора используют концентрат сульфитнобардяной бражки, кубовые остатки от перегонки синтетических жирных кислот, а также сульфатное мыло. Необходимое условие для осаждения на волокнах гидрофобных веществ — создание в древесноволокнистой массе кислой среды — рН 4,5-5,0. Такая среда образуется в результате введения в древесноволокнистую массу раствора сернокислого глинозема или алюмокалиевых квасцов, служащих коагуляторами или осадителями. В последнее время широко стали применять серную кислоту.

Для повышения механической прочности древесноволокнистых плит в массу вводят клеевые добавки. Введение альбумина значительно улучшает прочностные показатели изготовляемых плит. В качестве клеевой добавки применяют также малотоксичную водорастворимую фенолоформальдегидную смолу СФЖ-3024Б и смолу СФЖ-3014.

Склады химикатов проектируют и строят отдельно стоящими. Запас химикатов создают из расчета месячной работы цеха. В самом цехе древесноволокнистых плит размещают расходный склад суточного хранения, который располагают рядом с помещением приготовления рабочих составов. Химикаты из основного склада в расходный доставляют электропогрузчиком в специальных контейнерах или товарной таре.

На многие предприятия парафин поступает в железнодорожной цистерне, которую устанавливают около склада готовой продукции. Парафин разогревают острым паром, после чего он самотеком сливается через нижнее отверстие и по трубопроводу, уложенному с уклоном, стекает в бак для хранения емкостью 60 м3. Далее парафин поступает в расходный бак, который устанавливают в цехе на постаменте. Затем парафин самотеком через мерный бачок сливается в бак приготовления парафиновой эмульсии (эмульгатор). Готовую эмульсию перекачивают в специальную емкость (бак) для хранения.

Приготовление рабочего состава фенолоформальдегидной смолы СФЖ-3024Б заключается в ее разведении до рабочей концентрации 5—10 %. Растворение осадителей производят в специальном баке, который по конструкции аналогичен баку для приготовления эмульсии.

Приготовление раствора серной кислоты, используемого для осаждения смоляных эмульсий, заключается в разбавлении серной кислоты водой до концентрации 1,5—3 %. Концентрация вводимой серной кислоты более 3 % нежелательна, так как это может вызвать при прессовании появление пятен на плитах и прилипание их к глянцевым листам и транспортным сеткам.

Расход химикатов по технологической инструкции ВНИИдрева определен в зависимости от породного состава сырья, используемых химических продуктов и мощности предприятия.

Проклеивающие составы вводят в волокнистую массу перед ее отливом в ящики непрерывной проклейки. Обязательное условие проклейки — первоначальное введение в массу проклеивающей эмульсии и только после перемешивания эмульсии с массой — добавление раствора осадителя.

 

1.4 Отлив ковра.

 

Отлив и формирование ковра из древесноволокнистой массы происходит в результате последовательного проведения операций: истечения массы на формующую сетку, свободной фильтрации воды через сетку, отсоса воды вакуумной установкой и дополнительного механического отжима. При истечении массы на сетку свободная вода фильтруется, уходя в оборотную систему, а взвешенные волокна оседают на сетке. Вследствие развитой внешней поверхности волокон, полученной при размоле, создаются условия большей степени их сцепления и переплетения. Эта связь усиливается в процессе вакуумного отсоса и механического отжима воды из полотна.     Относительную влажность полотна доводят до 68—72 %. В таком состоянии полотно становится транспортабельным, а кроме того, максимальное удаление воды снижает расход пара и сокращает время на последующую сушку плит. Особенно это важно при производстве мягких плит, так как сушат их не в прессах, а сушильных камерах.

Отлив массы и формирование полотна выполняют на отливных машинах периодического или непрерывного действия.

Предварительно обезвоженный вакуумом древесноволокнистый ковер подвергают дальнейшему обезвоживанию механическим путем — давлением нескольких пар валов, обтянутых сетками. Относительная влажность ковра составляет около 80 %. С такой влажностью ковер сходит с вакуумформующего барабана и роликовым конвейером направляется на обрезку и дополнительное обезвоживание в вальцовом прессе. Дополнительным обезвоживанием влажность сырого полотна может быть доведена до 60%.

Сформированную бесконечную древесноволокнистую ленту-ковер разрезают по длине на отдельные полотна — заготовки. Одновременно обрезают боковые кромки.

Основные условия образования древесноволокнистого полотна: равномерное распределение массы по всей ширине и толщине полотна, хорошее смешение различных фракций волокна, получение беспорядочной ориентации волокон, максимальное сокращение потерь мелких волокон и введенных в массу химических продуктов, достижение необходимой влажности ковра.

Для равномерного распределения массы и хорошего смешения необходимы тщательное хранение и организованная транспортировка массы к отливной машине. Каждая частица волокнистой массы, находясь во взвешенном состоянии в суспензии, совершает движение. Оно происходит, во-первых, под действием силы тяжести (частица опускается), а во-вторых, в зависимости от своей формы она поддается вращению. Образуя сложные движения, частицы волокон и волокна сталкиваются друг с другом, сцепляются и создают условия для хлопьеобразования. Вместе с тем в быстро движущейся суспензии образование хлопьев сопровождается разрывами и устанавливается динамическое равновесие. Учитывая этот факт, необходимо создавать такие условия, чтобы истечение суспензии в трубопроводах не нарушалось механическими препятствиями на пути потока. Следует избегать углов, искривлений, неровностей внутренних поверхностей массопроводов.

Все операции по формированию древесноволокнистого ковра следует производить с постепенно нарастающей нагрузкой. Установлено, что форсированный режим обезвоживания на любой стадии процесса вызывает разрушение волокнистой структуры ковра, снижение его механических свойств при отсутствии каких-либо внешних видимых признаков.[1]

В цехах древесноволокнистых плит, работающих по мокрому способу, важное технологическое и экономическое значение имеет процесс возврата волокна в производство. Вместе со сбрасываемой водой уходят и волокна, содержание которых в сточной воде составляет около 1600 мг/л. Извлечение из сбрасываемой воды древесных волокон позволяет максимально использовать сырье и оборотные воды, что снижает расход сырья и свежей воды на единицу выпускаемых плит. Кроме того, уменьшение содержания волокнистых веществ в сточной воде создает благоприятные условия для последующей обработки ее на очистных сооружениях. Для возврата волокна в производство используются технологические фильтры. В нашей стране на заводах, изготовляющих древесноволокнистые плиты, установлены фильтры польского производства.

 

1.5 Прессование плит

 

         Прессование – основная операция технологического процесса, определяющая качество выпускаемых плит и производительность оборудования. Во время прессования влажное древесноволокнистое полотно подвергается большому давлению при высокой температуре и превращается в древесноволокнистую плиту. Это превращение происходит вследствие физических, химических и морфологических изменений насыщенного влагой древесного волокна.

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.