СТРОИТЕЛЬНАЯ ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНАЯ ПЛИТА ВЛАГОСТОЙКАЯ "WATERPROOF WOOD-BOARD"

Техническое решение относится к структуре древесностружечных плит влагостойких строительного назначения, полученной горячим плоским прессованием древесных частиц, смешанных со связующим.
3
Известна слоистая влагостойкая панель строительного назначения, выполненная из ориентированных в слоях измельченных древесных материалов, спрессованных при температуре порядка 205°С, внутренний слой которой пропитан изоцианатной смолой, а внешний пропитан фенолформальдегидом, и при этих условиях панель имеет плотность 624,72 кг/м, водостойкость достигается также введением парафина (RU №2380501, 27.01.2010).
Наиболее близкой из известных является древесная плита, полученная подготовкой кусков дерева, нанесением углеводной связующей композиции на куски дерева, формованием полученных кусков дерева с образованием листа, нагреванием и прессованием полученного листа для получения отвержденной древесной плиты и постотверждением древесной плиты, причем древесная плита является древесно-стружечной плитой и куски дерева являются древесными частицами, а постотверждение проводят при температуре в диапазоне от 75°С до 280°С (RU №2627644, 09.08.2017).
Попытки изготовить карбамидоформальдегидные ДСП с уменьшенным набуханием при воздействии влаги, например путем использования большего количества связующего, показали, что использование значительно большего количества связующего отрицательно влияет на общие свойства ДСП, а также на экономическую эффективность, а отвержденные UF-связующие по-прежнему остаются гигроскопичными. Кроме того, для снижения набухания UF/MUF-древесно-стружечных плит было предложено подвергать готовый продукт воздействию тепла, в результате чего ДСП обычно становится менее гигроскопичной, и снижается напряжение вследствие горячего прессования, но активное воздействие тепла также приводит к деградации используемых для отверждения связующих, что отрицательно влияет на структурную целостность продукта. Вместе с тем, снижение температуры нагрева требует более длительного нагрева для полного протекания процесса, что приводит к разложению связующих.
Технической проблемой является создание строительной древесностружечной плиты, имеющей невысокую энергоемкость за счет снижения температуры ее прессования и обеспечивающую заданные эксплуатационные показатели, в частности - влагостойкость.
Технический результат заключается в повышении влагостойкости и долговечности строительной плиты за счет формирования ее многослойной структуры с различными по толщине физическими свойствами, обеспечивающими различную плотность слоев и как следствие их теплопроводность, при этом снижается температура и длительность нагрева при ее прессовании, что предотвращает термическое разложение связующего.
3
3
3
Указанный технический результат достигается тем, что строительная древесностружечная плита влагостойкая имеет слоистую структуру, образованную внешним и внутренним слоями из древесины хвойных пород и осины в равных соотношениях, причем внешний слой образован ориентированной в плоскости плиты плоской стружкой, линейный размер которой превышает соответствующий линейный размер осмоленных частиц игольчатой формы внутреннего слоя, структура которых представляет собой измельченную в зубчатой дробилке стружку, при этом внутренний слой содержит также равномерно распределенные в нем осмоленные частицы стружки внешнего слоя, внесенные в виде измельченных отходов обрезки плиты по заданным ее габаритам, причем стружки обработаны колорантом BASF Dispers Green 8711 и равномерно осмолены карбамидомеламиноформальдегидной смолой с отвердителем в виде сульфата аммония, а плита обработана парафиновой эмульсией, причем плита при плотности 780-820 кг/м имеет разбухание по толщине за 24 часа - 13%, разбухание по толщине за 48 часов - 18%, разбухание по толщине за 72 часа - 24,5%, при полном сохранении целостности структуры и формы плиты. Для этого 1 м строительной древесностружечной плиты влагостойкой типа Р3 с указанными свойствами образован из 680 кг упомянутого древесного сырья в пересчете на абс. сух. древесину, карбамидомеламиноформальдегидной смолы - 71,6 кг в пересчете на абс. сух. смолу, парафиновой эмульсии Аквавакс Р 1188СС с содержанием парафина 58-62% - 6,0 кг в пересчете на абс.сух. парафин, сульфата аммония - 0,7 кг в пересчете на абс. сух. компонент и колоранта BASF Dispers Green 8711 - 0,3 кг. Либо 1 м строительной древесностружечной плиты влагостойкой типа Р5 с указанными свойствами образован из 707 кг абс. сух. указанного древесного сырья, 74,8 кг в пересчете на абс. сух. карбамидомеламиноформальдегидной смолы, парафиновой эмульсии Аквавакс Р 1188СС с содержанием парафина 58-62%, парафина 6,0 кг в пересчете на абс. сух., сульфата аммония 0,7 кг в пересчете на абс. сух. и колоранта BASF Dispers Green 8711 - 0,3 кг.
3
Указанный технический результат достигается всеми признаками независимого пункта формулы, как существенными, в связи с тем, что плита выполнена слоистой структуры с увеличением ее плотности в центральном слое за счет формы стружки, отличной от формы стружки периферийных слоев, в центральном слое используется возвращенная после обрезки плиты и осмоленная стружка, предварительно измельченная в зубчатой дробилке до требуемой в этом слое фракции. Равномерное осмоление стружек слоев позволяет обеспечить их изоляцию от среды, в том числе и влагоизоляцию, а использование указанных компонентов позволяет снизить температуру горячего прессования плиты, практически до 190°С, что исключает разложение связующего, при котором может происходить разрушение охватывающей стружку оболочки. Таким образом, при увеличенной плотности плиты 780-820 кг/м ее разбухание по толщине за 24 часа составляет 13%, разбухание по толщине за 48 часов - 18%, разбухание по толщине за 72 часа - 24,5%, что обеспечивает указанный выше технический результат и соответствует поставленным эксплуатационным требованиям.
Для примера реализации приведено описание полного цикла изготовления строительной древесностружечной плиты влагостойкой.
3
3
3
3
3
3
3
3
3
В качестве сырья используется неделовая древесина хвойных и лиственных пород (ель, сосна и осина). Сырье на завод доставляется автомобильным и железнодорожным транспортом. Клеящим материалом является малотоксичная карбамидомеламиноформальдегидная смола. Выгрузка древесного сырья из автомобильного и железнодорожного транспорта механизирована. Хранение сырья производится штабельным способом на складе. Древесное сырье со склада сырья передается на две линии переработки: одна на базе рубительной машины марки UTC-1000-2N фирмы Кикай; вторая - стружечного станка с ножевым валом мод. U112/2-80 фирмы Хомбак. На рубительной машине сырье перерабатывается на технологическую щепу, на стружечном станке - на стружку. Щепа сортируется на виброгрохоте на две фракции: кондиционную и отсев. Отсев щепы используется в качестве топлива в утилизационной котельной. Для создания межоперационного запаса кондиционная щепа накапливается и хранится на закрытом механизированном складе объемом 7000 м. Кондиционная щепа на стружечном станке мод. PZKR 12-375 фирмы Паллман измельчается в игольчатую стружку. От стружечных станков системой механических транспортных устройств стружка направляется в два вертикальных бункера объемом 235 м каждый. Работа оборудования подачи древесного сырья в производство, измельчения его, выделения из продуктов измельчения кондиционной щепы и изготовления стружки осуществляется в автоматическом режиме в рамках единой системы автоматического управления технологическим процессом (САУТП). Стружка, выгружаемая из бункеров хранения винтовыми конвейерами в требуемом соотношении, поступает в сушильный агрегат. Сушка стружки до влажности 1,5±0,3% осуществляется в сушильном агрегате путем комбинированного конвективно-контактного способа передачи тепла высушиваемому материалу. Агентом сушки является топочный газ, получаемый в теплогенераторе (топке) при сжигании в нем шлифовальной пыли и жидкого топлива. Отделение высушенной стружки от отработанного агента сушки осуществляется в циклонах-отделителях, из которых она собирается в единый поток и направляется в вертикальный бункер объемом 117 м. Отработанный сушильный агент проходит дополнительную очистку от пылевидной фракции стружки в специальном фильтре. Сушильный агрегат оборудован автоматической системой искрогашения "Cre-Con". Из вертикального бункера сухая стружка посредством системы механических транспортеров поступает на сортировку в заданном соотношении. Сухая стружка, предназначенная для наружных слоев, подвергается измельчению в зубчатой дробилке мод. PSKM 15 - 720, укомплектованной вибрационным питателем, барабанным магнитным и воздушно-гравитационным отделителями. Измельченная в зубчатой дробилке стружка системой пневмотранспорта и реверсивных винтовых конвейеров подается на сортировку мод. ARSM 331 с целью выделения кондиционной ее части для формирования наружных слоев. Кондиционная стружка для наружных слоев системой пневмотранспорта подается в вертикальный бункер объемом 163 м. Древесные частицы, не прошедшие через сито сортировки мод. ARSM 331 возвращаются на доизмельчение в зубчатой дробилке мод. PSKM 15 - 720. Сухая стружка, подаваемая в технологический поток внутреннего слоя, подвергается сортированию в две стадии - на механической сортировке мод.ARSM 33-10 и на пневматической сортировке. Сортирование стружки на механической сортировке мод. ARSM 33-10 предназначено для отделения от всей их массы мелких фракций, которые отбираются системой пневмотранспорта и направляются в технологический поток наружных слоев, где смешиваются с потоком измельченной стружки дробилкой мод. PSKM 15-720. Стружка, не прошедшая через сито сортировки мод. ARSM 33-10, поступает на пневматическую сортировку для выделения из их массы крупной фракции и подачи кондиционной части в вертикальный бункер для межоперационного хранения стружек для внутреннего слоя. Выделенные в пневматической сортировке крупные фракции стружки через шлюзовые затворы попадают в пневмотранспортную систему и передаются в поток наружных слоев, где смешиваются с потоком мелких древесных частиц, отобранных от сортировки мод. ARSM 33-10 и измельченных древесных частиц, отходящих от зубчатой дробилки мод. PSKM 15 - 720. Карбамидомеламиноформальдегидная смола хранится в закрытых емкостях, защищенных от воздействия солнечных лучей и атмосферных осадков. Смола со склада в отделение приготовления связующих поступает по трубопроводу в две расходные емкости объемом 25 м каждая, а химикаты в таре доставляются автотранспортом. Приготовление рабочего раствора смолы для потоков наружных и внутреннего слоев осуществляется в автоматическом режиме путем смешивания товарной смолы с водой в весовой емкости с рабочим объемом 05 м Приготовленные растворы смолы заданных концентраций самотеком переливаются в соответствующую расходную емкость объемом 1,0 м, установленную на электронном весоизмерительном устройстве. Водные растворы отвердителя готовят в двух смесительных емкостях, предназначенных соответственно для потоков наружных и внутреннего слоев. Приготовленные растворы отвердителей каждого самостоятельного потока насосами перекачиваются в соответствующие емкости хранения объемом 1,35 м, оборудованные датчиками уровня заполнения и мешалками. По мере необходимости в автоматическом режиме растворы отвердителей перекачиваются насосами из емкостей хранения в емкости межоперационного запаса объемом 025 м, оборудованные датчиками трехуровневого заполнения. Из этих емкостей растворы самотеком поступают в расходные емкости, каждая из которых установлена на электронном весоизмерительном устройстве. Смешивание растворов отвердителей и смолы для приготовления связующих разных технологических потоков осуществляется в соответствующих трубчатых смесителях. Компоненты связующего подаются в них насосными агрегатами с регулируемой производительностью. Смешивание древесных частиц со связующим осуществляется в быстроходных смесителях мод. К -ТТР 350 для наружных слоев и К- ТТР 500 для внутреннего слоя с охлаждением смесительного вала и корпуса смесительной камеры захоложенной водой. Дозирование сухих древесных частиц в смесители по массе осуществляется соответствующими ленточными весами мод. DTL. Для оперативного контроля за влажностью древесных частиц каждые ленточные весы оснащены инфракрасным влагомером непрерывного действия мод. 4C-N1/475. Дозирование связующего в смеситель осуществляется объемным способом насосными агрегатами подачи его компонентов с контролем подаваемого количества электронным весоизмерительным устройством расходных емкостей этих компонентов. Смешанная со связующим (осмоленная) стружка передается от смесителя на участок формирования древесностружечного ковра раздельными винтовыми конвейерами с охлаждением. Формирование древесностружечного ковра осуществляется комплексом, состоящим из трех формирующих машин: две крайние для формирования наружных слоев ковра; средняя - для внутреннего слоя. Формирующие машины работают по принципу непрерывного дозирования массы осмоленной стружки с ее последующим разделением по размерам в воздушном потоке камеры фракционирования наружных слоев и механическим рассеиванием при формировании внутреннего слоя. Винтовые конвейеры передают осмоленную стружку в дозирующие бункера, установленные над каждой формирующей машиной. Дозирующие бункера компенсируют изменение массы потока осмоленной стружки во времени, усредняют их по влажности, качеству осмоления и фракционному составу, обеспечивая максимально точное дозирование. Бункера оснащены датчиками заполнения, обеспечивающими соответственную индикацию на пульте управления. Формирующие машины, предназначенные для насыпки наружных слоев, имеют воздушные потоки с противоположным друг к другу направлением. Для предотвращения попадания пылесмоляных комков и крупной стружки на поверхность ковра в каждой из камер фракционирования установлено поперек воздушного потока последовательно три раздельных вибрирующих сетки. Формирующая машина для насыпки внутреннего слоя укомплектована насыпным устройством, состоящим из системы регулируемых заслонок, шиберов и клапанов, вращающихся зубчатых вальцов и спицевых барабанов. Это насыпное устройство разделяет на два равных потока поступающие из дозирующего бункера досмоленную стружку и равномерно распределяет ее путем механического рассеивания на поверхности формируемого ковра. Древесностружечный ковер формируется на сетчатые поддоны, перемещаемые формирующим конвейером и образующие на нем бесконечную ленту за счет расположения их внахлест. Скорость формирующего конвейера регулируется бесступенчато. Масса древесностружечного ковра вместе с сетчатым поддоном определяется электронным весоизмерительным устройством. Собственная масса ковра определяется как разница установленного весоизмерительным устройством значения и массой поддона, значение которой поступило от регистрирующего считывающего устройства. Результаты измерения в виде массы 1 пог. м длины сформированного ковра и процентного отклонения этой величины от заданного значения передаются на пульт управления и фиксируются на дисплее компьютера. Работа оборудования приготовления рабочего раствора смолы, отвердителя и связующего, дозирование древесных частиц и связующего, смешивание их и формирование древесностружечного ковра также осуществляется в автоматическом режиме одним командно-управляющим блоком на основе процессора SIEMENS в рамках единой системы автоматического управления технологическим процессом (САУТП). Для уплотнения древесностружечного ковра, формируемого на сетчатых поддонах, и создания гладкой поверхности производится прикатка его непрерывным способом с помощью вращающегося барабана, установленного над формирующим конвейером. Сила прижима регулируется величиной противовеса, установленного на рычаге подвеса барабана. Лента непрерывно формируемого ковра раскраивается по длине на брикеты делительным устройством. Размеры брикета составляют 12890×2490 мм с допуском отклонения от них ±10 мм. Осмоленные древесные частицы, образующиеся при резке ковра, удаляются системой пневмотранспорта и направляются в дозирующий бункер формирующей машины внутреннего слоя. Поддоны с некондиционными пакетами, выявленные весоизмерительным устройством, подлежат удалению в конце формирующего конвейера путем затягивания под него цепным конвейером. При этом осмоленные древесные частицы, образующие некондиционный пакет, ссыпаются в приемный карман, а сам поддон передается к началу формирующего конвейера нижней его ветвью. Из приемного кармана ссыпавшийся материал системой пневмотранспорта подается в бункер сбора отходов производства для последующего возврата в технологический процесс совместно с сырой стружкой. Отработавший воздух поступает в фильтровальную установку, откуда очищенный от древесной пыли выбрасывается в атмосферу. Поддоны с кондиционными пакетами передаются с формирующего на ускоряющий конвейер, которым подаются поочередно на один или другой этаж двухэтажной загрузочной этажерки. После заполнения обоих этажей загрузочной этажерки сетчатые поддоны с расположенными на них древесностружечными пакетами перехватываются загрузочно-разгрузочным прессовым конвейером и передаются в пресс при одновременном удалении из последнего располагавшихся на его греющих плитах двух предыдущих поддонов с готовыми ДСП. Прессование древесностружечных пакетов осуществляется в двухэтажном гидравлическом прессе периодического действия мод. HPOG/2-11000/35 Sp с неподвижным нижним столом и подвижной верхней траверсой. Пресс оснащен устройством одновременного смыкания плит. Обогрев плит пресса осуществляется высокотемпературным органическим теплоносителем. Температура обогревательных плит пресса выбирается в диапазоне 190-210°С и поддерживается автоматически. Прессование ДСП осуществляется со ступенчатым сбросом давления после достижения заданной дистанционными планками толщины прессуемого пакета. Удаление выделяющихся при прессовании газов и паров обеспечивается принудительной вентиляцией укрытия пресса. Процесс прессования ДСП и работа прессового оборудования осуществляется в автоматическом режиме одним командно-управляющим блоком на основе процессора SIEMENS в рамках единой САУТП. Выгрузка из пресса двух готовых плит на сетчатых поддонах и укладка их в двухэтажную разгрузочную этажерку, совмещенную по времени с загрузкой пресса древесностружечных пакетов, подлежащих прессованию, осуществляется разгрузочным устройством. Из разгрузочной этажерки сетчатые поддоны с готовыми плитами поочередно поступают к устройству отделения их друг от друга. Освободившиеся от готовых плит сетчатые поддоны системой возвратных конвейеров передаются на формирующий конвейер. Отделившиеся от сетчатых поддонов плиты поступают в веерный охладитель проходного типа, находясь в котором они охлаждаются до температуры не более 50°С. Загазованный воздух из-под укрытия веерного охладителя удаляется принудительной вентиляцией. Охлажденная плита удаляется из веерного охладителя на роликовый конвейер, которым подается для продольной обрезки на продольно-обрезном станке. Обрезанная плита выходит на роликовый конвейер поперечно-обрезного станка для одновременного поперечного деления на семь частей размером 2440±5 на 1830±5 мм. В качестве режущего инструмента используются пилы дисковые с твердосплавными пластинками. Отходы от форматной обрезки плиты дробятся дробильными секторами с восьмью зубьями каждый, установленными под углом к плоскости диска дробилки. Опилки, а также раздробленные отходы собираются системой пневмотранспорта и направляются в бункер сбора отходов производства для последующего возврата в технологический процесс вместе с сырой стружкой. Отработанный воздух вступает в фильтр, откуда очищенный от древесной пыли выбрасывается в атмосферу. Плиты после распиловки поступают поочередно на стол укладчика, где из них формируется стопа, которая подается на напольный роликовый конвейер. С напольного роликового конвейера стопа плит передается на передвижную тележку, которая перемещает ее на склад промежуточного хранения, где они выдерживаются в течение 48 часов с целью выравнивания влажности по толщине плит и снятия внутренних напряжений. Для устранения разнотолщинности и отдельных производственных дефектов на поверхности и обеспечения требуемой шероховатости плиты шлифуются равномерно с обеих сторон.
Шлифование ДСП и их последующая сортировка осуществляется на автоматизированной поточной линии, оснащенной широколенточными шлифовальными станками фирмы "Steinemann". Шлифование плит осуществляется в две стадии и включает калибрование и чистовое шлифование. В качестве абразивного шлифовального инструмента применяются бесконечные корундовые или кремниевые абразивные ленты на комбинированной основе. Шлифовальная пыль системы аспирации направляется в бункер хранения для последующей подачи для сжигания в топке сушильного агрегата. Сортирование плит производится в соответствие с требованиями ГОСТ 10632. Плиты укладываются по маркам и сортам. Работа шлифовальной линии осуществляется в автоматическом режиме. Пакеты ДСП хранят в штабелях высотой до 4,5 м. Формирование штабелей производят автопогрузчиками. С целью исключения выбросов древесной пыли в атмосферу весь пневмотранспорт имеет две ступени очистки. Неделовые отходы производства собираются и сжигаются в утилизационной котельной.
Примеры реализации:
3
1. Для изготовления строительной древесностружечной плиты влагостойкой из расчета 1 м плиты 10 мм тип Р3 были взяты:
древесное сырье по ГОСТ 3243-88 - 680 кг абс. сух. древесины;
карбамидомеламиноформальдегидная смола - 71,6 кг абс. сух. смолы;
парафиновая эмульсия Аквавакс Р 1188СС с содержанием парафина 58-62% - 6,0 кг абс. сух. парафина;
сульфат аммония по ГОСТ 9097-82 - 0,7 кг абс. сух.;
колорант BASF Dispers Green 8711 (производитель Shanghai,King,Chemicals,Co.,Ltd. Свидетельство о государственной регистрации: RU.77.99.32.008.E.000258.01.17) - 0,3 кг;
3
2. Для изготовления строительной древесностружечной плиты влагостойкой из расчета 1 м плиты 10 мм тип Р5 были взяты:
древесное сырье по ГОСТ 3243-88 - 707 кг абс. сух. древесины;
смола карбамидомеламиноформальдегидная - 74,8 кг абс. сух. смолы;
парафиновая эмульсия Аквавакс Р 1188СС с содержанием парафина 58-62% - 6,0 кг абс. сух. парафина;
сульфат аммония по ГОСТ 9097-82 - 0,7 кг абс. сух.;
колорант BASF Dispers Green 8711 (производитель Shanghai,King,Chemicals,Co.,Ltd. Свидетельство о государственной регистрации: RU.77.99.32.008.E.000258.01.17) - 0,3 кг
При этом в качестве смолы может быть использована карбамидомеламиноформальдегидная смола, например, КФ-МТ-15 (ТУ 6-06-12-88), КФЖм (ГОСТ 14231-88), КФ-ХТ-П (ТУ 2223-001-51119346-2003) или другая.
Подвергнутые испытаниям образцы были изготовлены описанным выше образом.
Испытания проводились в соответствии с требованиями:
ГОСТ 10634-88 Плиты древесностружечные. Методы определения физических свойств.
ГОСТ 10635-88 Плиты древесностружечные. Метод определения предела прочности и модуля упругости при изгибе.
ГОСТ 10636-90 Плиты древесностружечные. Метод определения предела прочности при растяжении перпендикулярно пласти плиты.
ГОСТ 15612-85 Изделия из древесины и древесных материалов, методы определения параметров шероховатости поверхности.
ГОСТ 15846-2002 Продукция, отправляемая в районы Крайнего Севера и труднодоступные районы. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение.
ГОСТ 18321-73 Статистический контроль качества. Методы случайного отбора выборок штучной продукции.
ГОСТ 23234-78 Плиты древесностружечные. Метод определения удельного сопротивления при нормальном отрыве наружного слоя.
ГОСТ 24053-80 Плиты древесностружечные. Метод определения покоробленности.
ГОСТ 27678-88 Плиты древесностружечные и фанера. Перфораторный метод определения формальдегида.
ГОСТ 27680-88 Плиты древесностружечные и древесноволокнистые. Методы контроля размеров и формы.
EN 312:2003 (Е). Плиты стружечные. Технические условия.
EN 321. Древесные плиты - Определение водостойкости древесных плит при испытаниях в условиях циклической нагрузки.
В результате проведенных испытаний было установлено, что:
3
применение в производстве стружки, получаемой с двух технологических потоков, плоской резанной стружки с линии стружечного станка "Хомбак" и игольчатой стружки, получаемой после измельчения щепы в стружечных станках "Пальман", позволяет обеспечить более плотное заполнение внутреннего слоя плиты, соответственно уменьшение (практически отсутствия) наличия пустот и повышение плотности внутреннего слоя плиты на 20-30 кг (как правило, плотность внутреннего слоя плиты в среднем на 80 кг/м ниже плотности наружных слоев);
3
содержание в таком материале плиты колоранта в указанном количестве (0,3 кг на 1 м плиты) приводит к частичной закупорке открытых пор, что снижает возможность разбухания плиты;
физико-механические показатели произведенной плиты значительно выше требований ГОСТ 32399-2013, а именно:
3
плотность 780 -820 кг/м,
предел прочности при изгибе - до 20 МПа (по ГОСТ 32399-2013 не ниже 14 МПа),
предел прочности при растяжении перпендикулярно пласти - 0,48 МПа (по ГОСТ 32399-2013 не ниже 0,45 МПа),
разбухание по толщине за 24 часа - 13% (по ГОСТ 32399-2013 не больше 14%).
Кроме того, результаты проведенных испытаний произведенной плиты на показатель разбухание (не по ГОСТ):
разбухание по толщине за 48 часов - 18%, при полном сохранении целостности структуры и формы плиты,
разбухание по толщине за 72 часа - 24,5%, при полном сохранении целостности структуры и формы плиты.