1015

2

УДК 674.81

Технология и оборудование древесных плит и композиционных материалов [Текст] : методические указания к лабораторным работам для студентов по направлению подготовки 250400 – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств / Е. М. Разиньков, В. С. Мурзин, О. В. Лавлинская, Л. Н. Стадник ; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2013. – 56 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № 8 от 22 июня 2012 г.)

Рецензент заместитель генерального директора АНО «Мебельпроект С» В.М. Новичихин

Ответственный редактор д-р техн. наук, проф. Е.М. Разиньков

3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Изготовление древесно-стружечных плит

Цель работы: ознакомиться с технологией изготовления древесностружечных плит в лабораторных условиях, научиться выбирать и обосновывать режимы прессования, получить навыки расчета древесных частиц и связующего для изготовления одной плиты.

Древесностружечные плиты получают путем прессования древесных частиц, смешанных со связующим.

Технологический процесс производства древесностружечных плит плоского прессования состоит из следующих основных операций: подготовка сырья, измельчение древесины, сушка и сортировка древесных частиц, приготовление связующего, смешивание древесных частиц со связующим, формирование стружечного пакета, прессование плит, обрезка, кондиционирование, шлифование древесностружечных плит [1].

Вид и размеры древесных частиц, используемых для производства древесностружечных плит, зависят от конструкции плиты, способа ее производства, требуемого качества плиты и определяется видом оборудования, на котором измельчается древесное сырье.

При изготовлении плит в лабораторных условиях для учебных целей чаще всего используют плоскую стружку или игольчатую, или же смесь их.

Средние размеры стружки: длина - 10 25 мм; ширина - 2 4 мм; толщина– 0,15 45 мм. Влажность сухих древесных частиц 3-5 %.

Связующее приготавливается на основе карбамидоформальдегидных смол марок КФ-НП, КФ-МТ-15, КФ-0,15, КФА, КФ-П, допускается в лабораторных условиях применение смол марок КФ-Ж, КФ-БЖ, КФ-О.

С целью обеспечения рабочей вязкости связующего сухой остаток смол доводят до 52-60 % путем разбавления водой. Отвердителем служит хлористый аммоний (NH4Cl). Количество вводимого хлористого аммония зависит от требуемой продолжительности желатинизации связующего при 100 С. Для однослойных лабораторных плит количество вводимого NH4Cl по сухому веществу составляет 0,7-1,0 % к массе смолы рабочей концентрации. При изготовлении трехслойных плит в наружные слои вводят 3-7 % водный раствор хлористого аммония, а во внутренние слои вводят – 20 % раствор из расчета на 100 мас. ч. рабочего раствора смолы добавляется 4-6 мас. ч. рабочего раствора отвердителя.

4

Физико-химические показатели рабочих растворов связующих приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1 Физико-химические показатели связующего для изготовления ДСтП

Примечание: в числителе указывается продолжительность желатинизации связующего на основе смолы марки КФ-О, в знаменателе КФ-Ж.

Расход связующего (по сухому остатку) в процентах к массе абсолютно сухой стружки принимается для однослойных плит 8-10 %, для наружных слоев трехслойных плит 12-14 %, внутренних 8-11 % в зависимости от породы древесины, марки плит, требуемого качества плит. Для пятислойных плит: наружные

– 13-15 %, промежуточные – 12-14 %, внутренние – 10-11,5 %.

От условий формирования пакетов зависит конструкция древесностружечных плит.

Сформированный стружечный пакет подвергается подпрессовке для повышения транспортной прочности пакета, уменьшения толщины пакета и т.д.

Подпрессовка осуществляется в гидравлических или механических прессах периодического или непрерывного действия.

Режимы подпрессовки стружечного пакета: давление прессования 1–1,5 МПа при прессовании на поддонах и 2,5– 4 МПа при бесподдонном

5

прессовании; продолжительность цикла от 24–120 с в производственных условиях и до 3–5 мин в лабораторных условиях.

Прессование стружечного пакета производится в гидравлических прессах с обогреваемыми плитами.

Режимы прессования древесностружечных плит характеризуются следующими основными параметрами: влажность стружечного пакета, температура прессования, давление прессования, продолжительность прессования. Рекомендации по выбору режимов прессования приведены в табл. 1.2.

Влажность стружечного пакета однослойных плит 12-14 %.

Диаграмма изменения давления при прессовании древесностружечных плит в лабораторных условиях приведена на рис. 1.1.

Оборудование, приборы, материалы

1.Лабораторный гидравлический пресс для горячего прессования.

2.Лабораторный пресс для холодной подпрессовки.

3.Влагомеры ДИ-2М и ДИ-8.

4.Весы аналитические.

5.Рефрактометр ИРФ-22 и РДУ.

6.Смеситель.

7.Формовочная рама, поддоны и ограничители толщины.

8.Секундомер.

9.Вискозиметр ВЗ-4.

10.Карбамидоформальдегидная смола КФ-НП, (КФ-О, КФ-Ж, КФ-БЖ).

6

11.Хлористый аммоний.

12.Стаканы химические емкостью 500-1000 мл.

Рис. 1.1. Диаграмма изменения давления при прессовании ДСтП

Порядок выполнения работы

В работе предусматривается изготовление древесностружечных плит размером 16 х 355 х 390 мм, плотностью 650-700 кг/м3 из предварительно высушенной и отсортированной стружки.

1.Оценить визуально качество стружки.

2.Проверить влажность стружки с помощью влагомера.

3.Установить с помощью рефрактометра массовую долю сухого остатка смолы.

4.Рассчитать количество древесных частиц, необходимое для изготовления одной плиты при определенной влажности:

7

П- расход связующего по сухому остатку к массе абс. сухой стружки;

Кп - коэффициент потерь = 1,05-1,1.

5. Рассчитать количество смолы исходной концентрации и рабочей концентрации, количество добавляемой воды и отвердителя (хлористого аммония).

где К – концентрация смолы, %;

qстр – масса сухой стружки, кг (при определенной влажности).

6.Приготовить рабочий раствор связующего. Измерить коэффициент рефракции связующего и вязкость, продолжительность желатинизации при 100 С.

7.Отвесить необходимое количество древесных частиц для изготовления плиты.

8.Загрузить в смеситель древесные частицы, залить в емкость раствор связующего.

9.Включить вращение вала смесителя и компрессор. Открыть вентили на системах подачи сжатого воздуха и связующего к форсункам. Продолжительность перемешивания должна быть не менее 4 минут.

10.Выгрузить осмоленную древесную стружку из смесителя. Взвесить необходимое (расчетное) количество осмоленной стружки.

11.Произвести вручную формирование пакета на поддоне с помощью формовочной рамки, следя за равномерностью распределения стружки по поверхности поддона.

12.Подпрессовать стружечный ковер в холодном прессе.

13.Выбрать режим горячего прессования, составить диаграмму изменения давления при прессовании. Установить с помощью соответствующих приборов параметры режима прессования в лабораторном прессе.

14.Снять формовочную рамку с поддона, установить ограничители толщины и загрузить пакет в пресс.

8

15. Спрессовать плиту по выбранному режиму. Изготовленную плиту выдержать не менее суток на прокладках при свободном доступе атмосферного воздуха.

Содержание отчета

1.Наименование работы.

2.Характеристика изготавливаемой плиты.

3.Характеристика свойств смолы и связующего: марка смолы, массовая доля сухого остатка, вязкость, время желатинизации и т.д.

4.Расчет потребного количества древесных частиц и связующего на одну плиту.

5.Характеристика режима прессования с графическим изображением диаграммы изменения давления при прессовании (по результатам измерений затрат времени на отдельные этапы цикла прессования).

6.Визуальная оценка качества плит.

Вопросы для самопроверки

1.Правила формирования пакетов однослойных, трехслойных и многослойных плит.

2.Свойства клеев при производстве ДСтП.

3.Назначение операции холодной подпрессовки.

4.Что способствует получению плит заданной толщины?

5.От чего зависит выбор режимов прессования ДСтП?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Определение основных свойств древесно-стружечных плит

Цель работы: изучить методики определения физико-механических показателей древесно-стружечных плит: влажности, плотности, разбухания по толщине; водопоглощения; предела прочности при изгибе и предела прочности при растяжении перпендикулярно пласти плиты.

Испытания проводятся в соответствии со стандартами: ГОСТ 10633-78- 10636-90.

Из каждой исследуемой плиты вырезают образцы в количестве не менее указанных в табл. 2.1.

9

Отбор образцов для испытаний физико-механических свойств ДСтП

Образцы для испытаний отбирают следующим образом. На расстоянии 250 мм от поперечной кромки плиты вырезают полосы шириной в зависимости от размеров образца. Из этих полос вырезают образцы. При раскрое полос следует использовать как центральные (средние) так и периферийные (крайние) части плиты для одного вида испытаний. Образцы для определения одного и того же показателя вырезают равномерно по всей длине полосы (из мест, расположенных на расстоянии не менее 50 мм друг от друга).

Образцы для испытаний отбирают из плиты следующим образом.

На расстоянии 250 мм от поперечной кромки вырезают полосы шириной в зависимости от размеров образцов, из полос вырезают образцы, причем как из крайних, так и средних частей, полосы для одного вида испытаний. Образцы для определения одного и того же показателя вырезают из мест, расположенных на расстоянии не менее 150 мм друг от друга.

Перед испытаниями все образцы (кроме образцов для определения влажности) должны выдерживаться при температуре 20 2 С и относительной влажности воздуха 65 5 % до момента достижения постоянной массы (равновесной влажности). Если при двух очередных взвешиваниях, произведенных с 24-часовым промежутком, не обнаруживается отклонения массы, превышающие 0,1 %, масса образца считается постоянной.

Допускается проводить испытания не ранее чем через 24 часа после прессования плит.