Сушіння стружки

Якість СП, а також стабільність технологічного процесу їх виготовлення значною мірою залежить від вологості висушених та обсмолених деревинних частинок.

При високій вологості стружки потрібно збільшувати витрату тепла для перетворення вологи, яка знаходиться у деревині в пару, що в свою чергу призводить до збільшення тривалості пресування. Окрім того, підвищена вологість стружки призводить до утворення міхурців у плитах.

При недостатній вологості стружки деревина як пористо-капілярне тіло поглинає значну кількість клею, що спричинює зменшення його кількості на поверхні стружки, а отже, зменшення міцності плит. Через невисоку пластичність надто сухої стружки ускладнюється її пресування, внаслідок чого навіть при підвищеному тиску пресування утворюється пориста структура плит.

Нерівномірність вологості стружки призводить до нерівномірності товщини та щільності плит. Відхилення вологості стружки лише на 2% спричинює нерівномірність товщини готових плит на 0,1 мм.

Застосування більшості марок клеїв у виробництві СП вимагає певної вологості для забезпечення швидкого та якісного склеювання плит.

Початкова вологість стружки коливається від 15-25% (сухі відходи) до 80-120% (дрова та сирі відходи). Вологість стружки для зовнішніх та проміжних шарів перед змішуванням із клеєм повинна становити 3-6%, для середнього шару -2-4%. Останнім часом на багатьох підприємствах стружку висушують до вологості 1-ЗУо незалежно від її призначення. Обертовий одноходовий барабан. У процесі сушіння деревинні частинки пересуваються вздовж барабана під дією потоку газоповітряної суміші. Перемішування частинок та обмивання їх агентом сушіння забезпечується шляхом обертання барабана, всередині якого передбачені перегородки та лопаті. Для цехів СП випускаються сушильні установки з обертовим барабаном. Основна складова частина сушарки - одноходовий зварний барабан, на якому закріплені бандажі, що ковзають по опорних роликах. Ролики обертаються в радіальних підшипниках опорних станцій. Барабан обертається від електродвигуна та редуктора через зубчасту пару, яка знаходиться в зчепленні з шестернею на барабані. Змінними шестернями в редукторі частота обертання барабана змінюється в межах 4-9 хв"¹.

Всередині барабана з головної його частини на довжині 1 м розташована насадка з гвинтових лопатей, яка призначена для живлення барабана сирою стружкою. Решта об'єму барабана розділена радіальними перегородками на п'ять відсіків, в яких закріплені повздовжні лопаті. В торцевих стінках барабана є центральні люки для входу та виходу висушуваного матеріалу разом із газоповітряною сумішшю. Барабан з'єднаний з газоходами та за допомогою спеціальних ущільнень. У газохід через трубу з шлюзовою защіпкою надходить сира подрібнена деревина, а через люк - топкові гази. Газохід з'єднаний з вентилятором, що направляє газову суміш із сухою стружкою в газохід. Під впливом розрідження, створюваного вентилятором, топкові гази з топки при температурі 800-900 °С надходять у змішувальну камеру, де змішуються зі свіжим повітрям, яке надходить трубою, в результаті чого їх температура зменшується до 350 450 °С. У цю суміш через трубу надходить сира стружка.

Відбувається інтенсивний тепло- та масообмін, в результаті чого в міру просування в кінець барабана температура сушильного агента та вологість стружки інтенсивно зменшуються.

Внаслідок втрати швидкості на вході в барабан стружка падає на насадку з гвинтових лопатей, а потім пересипається у відсіки і пересувається вздовж барабана під впливом напору газоповітряного потоку. Труба зі шлюзовою защіпкою для завантаження сирої стружки повинна виконуватися з максимальною герметичністю, щоб звести до мінімуму (не більше 5-8%) підсмоктування холодного повітря до барабана. Кількість газоповітряної суміші, що проходить через сушильний агрегат, становить 25-30 тис. кг/год. При більшій кількості сушильного агента зі сушильного барабана буде виноситися стружка підвищеної вологості.

Швидкість проходження стружки через барабан визначається величиною його похилу до горизонту, частотою обертання барабана та швидкістю руху агента сушіння. Завдяки від'ємному куту похилу а коефіцієнт заповнення барабана висушуваним матеріалом підвищується на 18-35%, збільшується час перебування висушуваної стружки у барабані.

Завдяки цьому досягається повніше використання енергії агента сушіння і стає можливим підвищити його температуру на вході у барабан та знизити на виході. При цьому різко (в 2-4 рази) зростає продуктивність сушильного барабана та забезпечується рівномірніша вологість деревинних частинок різних фракцій.

Відпрацьована газоповітряна суміш із температурою 90-120°С разом із висушеною стружкою відсмоктується вентилятором та газоходом скеровується в циклон, де проходить відокремлення стружки від відпрацьованого агента сушіння, який через вихлопну трубу циклона викидається у атмосферу, а стружка потрапляє в бункер.

Сортування стружки

У процесі подрібнення деревини поруч із кондиційною стружкою утворюються частинки, розміри яких значно відхиляються від заданих. Велика кількість надмірно великих частинок та пороху погіршує механічні характеристики плит.

Однак при додаванні деякої кількості стружки дрібної фракції до кондиційної якість плит зростає, а при формуванні з них зовнішніх шарів, окрім того, покращується структура поверхні СП. Пояснюється це тим, що при пресуванні плит із стружки, яка не містить дрібних частинок утворюються порожнини, які зменшують міцність плит. Дрібні частинки заповнюють порожнини і тим самим збільшують площу склеювання. Додавання дрібних частинок, а особливо пороху в кількості 20-30%, призводить до зменшення шорсткості поверхні плит. Це пояснюється тим, що порох заповнює щілини між стружкою, яка утворює поверхню плит. Отже, розподіл за розмірами частинок, які формують середній та зовнішні шари плити повинен бути строго визначений, тому після сушіння деревинні частинки сортують. Мета сортування - виділити зі загальної маси деревинних частинок ті, які потрібні для формування певних шарів стружкового килима або брикету, відокремити деревинний порох та стружку, розміри якої значно перевищують задані. Для сортування застосовують механічні сортувалки, які забезпечують розділення стружки по площі її поверхні, пневматичні сепаратори, що забезпечують розділення стружки по її товщині та комбіновані сортувалки.

Вибір типу сортувалки визначається тим параметром стружки, за яким потрібно розділити суміш стружкового матеріалу.

У механічних ситових сортувалках стружковий матеріал розділяється в основному по ширині та довжині частинок відповідно до розмірів ситових отворів. Розділення стружки по товщині практично відсутнє. Тому на механічних сортувалках відокремлюють від кондиційної стружки лише великі частинки та порох. Вибір типу сита, най придатнішого для потрібного сортування є не завжди простим, тому що добір умов сортування процес емпіричний і тут відсутня математична теорія. Оптимальним розв'язанням проблеми є вибір сита або системи сит, які для даного конкретного випадку були підібрані в лабораторних умовах. Сортувалка ДРС-2, яка являє собою закритий ситовий короб, в якому під кутом 4° встановлено два сита (нижнє і верхнє) з отворами однакового розміру і під ними два піддони. Робота сортувалки відбувається так. Стружка у вантажній лійці розділяється на два потоки і відразу попадає на два сита і при коливальному русі швидко розподіляється по Ух площі. Дрібні деревинні частинки та порох проходять через отвори сит і попадають на піддони, якими спрямовуються до приймача, а крупніша стружка сходить із сит і попадає у живильник, від якого відбирається конвеєром і спрямовується в пневмосепаратори або бункери стружки відповідних потоків. Основні недоліки ДРС-2 - шум та вібрація.

Обсмолення стружки

Змішування стружки з клеєм, або обсмолення, називають процес нанесення клею на деревинні частинки. Обсмолення стружки суттєво впливає на фізико-механічні властивості плит і економічні показники їх виробництва, оскільки вартість клею становить 25-30% собівартості виготовлення плит. Тому ця операція є однією з найважливіших у технологічному процесі виробництва СП. Складність процесу обсмолення полягає в тому, що на відносно велику поверхню стружки потрібно рівномірно розподілити порівняно невелику кількість клею.У тришарових плитах кількість клею в зовнішніх і середніх шарах змінюється. У зовнішньому шарі клею більше, оскільки дрібні частинки, які його утворюють, мають більшу питому поверхню. У змішувачі ДСМ-7 при розпорошенні клею дрібні частинки схоплюють його більше, ніж великі, і потрібно турбуватися про те, щоб ці частинки не одержали його надто багато.

Кількість клею, потрібного для даного типу плити, може бути показана як кількість клею, потрібного для досягнення спеціальних властивостей при вказаній щільності плити. Для прийнятих у виробництві СП нормах витрати клею близько 4-7 г (в перерахунку на сухий залишок смоли) на 1 м поверхні стружки деревинні частинки неможливо покривати суцільною клейовою плівкою товщиною 5-12 мкм з заповненням нерівностей на їх поверхні.

Якщо виходити з того, що поверхня стружки абсолютно гладка, то для високоякісного склеювання достатньо покрити стружку шаром клею, товщина якого дорівнює розміру молекули. Однак фактична величина висоти нерівностей на поверхні стружки досягає приблизно 50-100 мкм. Для покривання стружки суцільною клейовою плівкою із заповненням нерівностей на їх поверхні потрібно різко збільшити витрату клею, що значно підвищило б собівартість виробництва СП. Однак, як показали дослідження, добре склеювання стружки забезпечується і при порівняно невеликій витраті клею. Це пояснюється тим, що клей розподіляється на поверхні стружки не суцільною плівкою, а у вигляді крапель, що призводить до склеювання частинок у окремих точках. Таке крапкове склеювання забезпечує досить високу міцність склеювання частинок і має суттєву перевагу перед склеюванням у вигляді суцільної клейової плівки, а саме: в крапкових клейових шарах практично не утворюються внутрішні напруження, які спричинюють утворення мікро тріщин і зменшення міцності склеювання. При цьому обов'язковою умовою є рівномірний розподіл крапель клею на поверхні стружки, що забезпечується правильною технологією змішування стружки з клеєм.

Приготування клею

Як клей для виробництва СП застосовують клейові композиції на основі карбамідоформальдегідних смол у суміші зі затверджувачами, водою, всілякими добавками для покращення технологічних властивостей клею, для надання їм спеціальних властивостей.

Приготування клею включає такі операції:

• приготування робочого розчину смоли;

• приготування розчину затверджувача;

• дозування розчинів смоли і затверджувача перед введенням у змішувач.

Приготування робочого розчину смоли. Першорядне значення при інтенсифікованих режимах пресування має частка сухого залишку (концентрація) клею. Вибір концентрації робочого розчину смоли залежить від структури виготовлених плит, а також від особливостей обладнання на дільниці змішування стружки з клеєм і умов транспортування брикетів головним конвеєром.

Приготування робочого розчину затверджувача. Внаслідок різних умов нагрівання зовнішніх, проміжних і середнього шарів стружкових брикетів (плит) у період гарячого пресування застосовують клеї з різною тривалістю затвердіння. Це досягається за рахунок застосування затверджувачів із різною активністю, яка залежить від складу і кількості затверджувача, що додається.

Для приготування клею у виробництві СП застосовують установки безперервної дії. В установках безперервної дії компоненти дозуються насосами-дозаторами і змішуються безперервно.

Для системи дозування компонентів і подавання клею застосовують установку ДКС-1. Однак забезпечення точного співвідношення між дозуючими компонентами при зміні продуктивності одного з дозаторів в установці ДКС-1 здійснити важко, якщо в кожного з насосів індивідуальний привід. У такому разі точне регулювання продуктивності установки здійснюється тільки під час її зупинки.

Одним із недоліків систем ДКС-1 є залипання лабіринтної мішалки.

Подавання смоли і затверджувана в установці ДКС-1 здійснюється насосами-дозаторами. Насоси-дозатори надійні в роботі, забезпечують високу точність дозування компонентів клею. Однак пульсуюче подавання клею впливає на рівномірність надходження його через форсунки в змішувач.

Дозування стружки

Для забезпечення стабільної норми витрати клею і вологості обсмолених частинок із відхиленнями, які не перебільшують ± 1,5% від номінального значення, похибка дозування стружки не повинна перебільшувати ±3-4%. Стружку дозують за об'ємом, за масою або в поєднанні обох методів, тобто виконують двоступінчасте дозування - спочатку за масою, потім за об'ємом.

Недоліком дозування за об'ємом є неминучість похибок, пов'язаних Із коливаннями кількості деревинних частинок у одиниці об'єму залежно від виду деревинних частинок, ступеня ущільнення і породи деревини. Оскільки насипна об'ємна маса стружки залежить від форми і розмірів деревинних частинок, фракційного складу та інших факторів, то похибка об'ємного дозування коливається в широких межах (±20-60%). Нестабільність насипної маси спричинює неоднакову витрату стружки на виготовлення плит, в результаті чого одержують плити різної щільності та міцності.

Дозування за масою не враховує коливання вологості стружки. При цьому потрібне застосування механізмів складної конструкції. При дозуванні за масою і правильному налагодженні терезів і бункерів похибка дозування не перебільшує ±4,5%, що практично відповідає вказаним вище вимогам.

Безперервне об'ємне дозування стружки здійснюється за допомогою стрічкового дозатора.

Стрічковий дозатор являє собою стрічковий або пластинчастий конвеєр, продуктивність якого визначається висотою шару матеріалу на стрічці і швидкістю руху. Для регулювання висоти шару встановлюють заслінку або голчастий валок, положення якого визначає висоту шару матеріалу на стрічці. Однак, при застосуванні заслінок часто відбувається затримка всього шару стружки і тому воно не рекомендується. Швидкість стрічкового конвеєра регулюють шляхом зміни частоти обертання ведучого шківа.

Він застосовуються головним чином для дозування сирої й сухої стружки. При дозуванні сухої стружки стрічкові дозатори застосовуються самостійно або в поєднанні з вагою періодичної дії.

Найбільше розповсюдження у виробництві СП одержали автоматичні терези періодичної дії. До основних недоліків терезів періодичної дії важільного тилу відносять інерційність важільної системи, недостатню надійність роботи, швидке зношення опорних призм, неможливість передавання показів на відстань.

Загальний недолік терезів періодичної дії - відсутність безперервності у видаванні стружки, в той час як змішувачі працюють безперервно і, відповідно, стружка в них повинна також надходити безперервно і рівномірним потоком. Для цього після ваги перед змішувачем встановлюють вирІвнювальний бункер-живильник. У результаті одержують двоступінчасте дозування: спочатку за масою на ківшовій вазі, а потім за об'ємом в бункері-живильнику.

Змішування стружки з клеєм

Для нанесення клею на поверхню деревинних частинок його потрібно попередньо не тільки дозувати в необхідному співвідношенні до стружки, але і роздрібнити безперервний потік клею, що подається, на дрібні краплини та рівномірно розподілити їх у просторі, через який проходить стружка. Розпад струменя клею на краплини та їх дрібнення відбувається головним чином за рахунок дії на його поверхню аеродинамічних сил, величина яких залежить від відносної швидкості струменя і щільності навколишнього газу.

Для обсмолення стружки з клеєм застосовують швидкохідні змішувачі з безповітряним розпорошенням клею. Частота обертання головного вала таких змішувачів 700-1600 хв" замість 80-85 хв" в раніше застосовуваних тихохідних змішувачах.

Принцип роботи змішувача з швидкохідним лопатевим валом полягає в нанесенні на стружку краплин клею з наступним розмазуванням клею по поверхні деревинних частинок при їх інтенсивному перемішуванні. Змішувальна камера такого змішувача являє собою циліндричний барабан, всередині якого розміщений швидкохідний вал із лопатями і насадками для розбризкування клею. Верхня половина барабана відкривається, що забезпечує вільний доступ до сопел і лопатей. Барабан має подвійні стінки (сорочки), всередину яких подається холодна вода (10-12 °С). У змішувачі порожнистий вал розділений перегородкою на дві порожнини, в одну з яких надходить клей, а в другу - вода для охолодження лопатей.

Стружка надходить у змішувач через вантажну лійку, вісь якої розташована тангенціальне до корпуса. Лопаті, які обертаються з великою швидкістю, захоплюють деревинні частинки, які починають обертатися і рухатися вздовж змішувача. Рухомий кільцеподібний потік деревинних частинок порівняно невеликої товщини проходить через зону обсмолення. У цій зоні клей, який подається всередину обертового вала через трубку-живильник, під дією Інерційних сил надходить у встановлені на валі насадки і розбризкується ними. Розташування насадок таке, що рух деревинних частинок у зоні обсмолення сповільнюється для забезпечення необхідного ступеня покриття їх клеєм.

Розбризкуваний клей наноситься на внутрішню сторону циліндричного потоку стружки. Потім стружка надходить у зону інтенсивного перемішування, де плівка клею на стружці перерозподіляється і вирівнюється за рахунок ефекту перемазування при інтенсивному терті частинок одна до другої і до стінок камери, яке досягається в результаті різної швидкості самих деревинних частинок. Обсмолена стружка виноситься зі змішувача через вивантажувальне вікно. Застосовуємо змішувач ДСМ-7.

Формування стружкового килима

Завданням формування стружкового килима (пакетів) є дозування та рівномірний розподіл по площі обсмолених деревинних частинок, а також створення визначеної структури СП в поперечному перерізі.

Для видавання стружки в формувальних машинах призначений дозувальний пристрій, який складається з широкострічкового конвеєра і розташованого над ним вальця або групи вальців.

Щільність плити, яку отримують із стружкового килима, по всій площині повинна бути однаковою. Тому формувальна машина повинна забезпечувати рівномірне насипання стружки. Шар стружки, який формується в дозувальному пристрої і безперервно видається, має однакову висоту. При цьому його щільність коливається в значних межах, що залежить від властивостей стружки. На ці властивості впливає порода деревини, її вологість і вік, розміри сировини, типи застосовуваних стружкових верстатів, ступінь затуплення їх ножів, шорсткість поверхні стружки тощо. Властивості стружки впливають на її взаємне зчеплення та щільність розташування в утворюваному шарі. Щоб послабити дію зміни властивостей стружки, формувальну машину оснащують пристроями, які насипають килими рівномірним шаром по всій площі.

Дозування за масою є найдосконалішим і здійснюється автоматично діючими вагами періодичної дії. Дозування за об'ємом досягається видаванням стружкової маси у вигляді безперервного шару визначеної ширини та товщини. Дозування за об'ємом є менш точним, оскільки насипна маса стружки залежить від багатьох факторів - форми, розмірів, вологості стружки, породи деревини.

Формувальна машини ДФ-6 складається з дозатора бункерного типу та живильника. Машина забезпечує двоступеневе дозування: об'ємне дозування за допомогою вальця та вагове - ківшовою вагою. З розподільника, в якому є пристрій для вирівнювання стружки по ширині машини, вона надходить у дозатор, попадає на малий конвеєр і далі перевантажується на великий голчастий конвеєр. Об'ємне дозування забезпечує щілина між голчастим конвеєром та вальцем, в якій формується шар частинок рівномірної товщини; правильному формуванню шару сприяє валець. Потім функції дозування виконує ківшова вага періодичної дії, з якої частинки падають у живильник на стрічково-ланцюговий конвеєр. Над ним вальці відкидають зайві частинки назад. Таким чином формується килим рівномірної товщини. Відстань між вальцями регулюють залежно від потрібної продуктивності машини та фракційного складу стружки. Така машина формує середній шар тришарових плит.

Зовнішні шари тришарових плит формують на машині ДФ-1. З похилого голчастого конвеєра, завантаження якого контролює датчик рівня, зайва стружка знімається вальцем, що сприяє кращому дозуванню стружки при проходженні через щілину між конвеєром та розрівнювальним вальцем. Перед ківшовою вагою встановлений відсікач, який покращує точність зважування, оскільки підбирає переважену стружку. Дозувальний валець сприяє безперервному надходженню стружки на горизонтальний конвеєр, що покращує умови роботи розрівнювального вальця, на який валець скидає стружку для її фракціонування.

Допустиме відхилення маси стружкового пакета від розрахункового не повинно перевищувати ± 3%. Контроль маси стружкових пакетів здійснюється до преса попереднього підпресування за допомогою ваг.