Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса. цель и задачи исследования 11
1.1. Современное состояние и перспективы развития фанерного производства 11
1.2. Пути комплексного использования отходов фанерного производства 14
1.3. Известные методы формирования древесно-слоистых композиционных материалов. 19
1.4. Выбор клея для производства композиционного материала. 23
1.5. Выводы 25
2. Методические положения 27
2.1. Сырье и материалы . 27
2.2. Приборы и оборудование 28
2.3. Методика расчет необходимого количества связующего для склеивания композиционного материала 29
2.4. Методика приготовления связующего. 30
2.5. Методика расчета необходимого количества древесных частиц для приготовления внутренних слоев композиционного материала 31
2.6. Определение плотности 32
2.7. Определение водопоглощения, разбухания по толщине и объемного разбухания . 32
2.8. Определение предела прочности при статическом изгибе 34
2.9. Определение предела прочности при отрыве перпендикулярно пласти . 34
2.10. Определение предела прочности при выдергивании шурупов . 35
2.11. Определение межфазного взаимодействия в зависимости от структуры композиционного материала 35
2.12. Оценка адгезионной прочности в зависимости от структуры композиционного материала 38
2.13. Оценка огнезащищенности композиционного материала . 41
2.14. Оценка экологических показателей композиционного материала 42
2.15. Методика определения необходимого объма экспериментальных выборок . 42
2.16. Методика построения и обработка многофакторных экспериментальных планов 43
3. Экспериментальная оценка свойств композиционного материала 48
3.1. Выбор и оценка структуры композиционного материала . 48
3.2. Напряженное состояние композиционного материала при изгибе . 56
3.3. Влияние холодного промежуточного послойного прессования на свойства композиционного материала 61
3.4. Оценка адгезионной прочности и межфазного взаимодействия в структуре композиционного материала . 64
3.5. Оценка физико-механических характеристик композиционного материала . 73
3.6 Оценка огнезащищенности композиционного материала 78
3.7 Оценка экологических показателей композиционного материала . 79
3.8. Обработка многофакторного экспериментального плана 79
3.8.1.Выбор постоянных и переменных факторов . 79
3.8.2. Планирование эксперимента 81
3.8.3. Оценка наличия грубых ошибок 84
3.8.4. Проверка однородности дисперсий . 85
3.8.5 Расчет коэффициентов уравнения регрессии 87
3.8.6. Оценка значимости коэффициентов уравнения регрессии . 89
3.8.7. Проверка адекватности математических моделей . 90
3.8.8. Проверка эффективности математической модели . 92
3.8.9. Перевод уравнений регрессии из кодированных обозначений факторов в натуральные . 94
3.8.10. Основные графические зависимости 95
3.8.11. Определение рациональных режимов производства . 102
3.8.12 Анализ влияния технологических факторов по результатам экспериментов 103
3.9. Выводы 105
4. Технико-экономическое обоснование производства композиционного материала 107
4.1. Технология производства композиционного материала 107
4.2. Экономическое обоснование производства композиционного материала 115
4.2.1. Расчет товарной продукции 115
4.2.2. Расчет технико-экономических показателей производства 117
4.3. Выводы . 120
Заключение 122
Библиографический список
- Пути комплексного использования отходов фанерного производства
- Методика расчет необходимого количества связующего для склеивания композиционного материала
- Оценка адгезионной прочности и межфазного взаимодействия в структуре композиционного материала .
- Определение рациональных режимов производства
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время в деревообработке наметилась тенденция к увеличению объемов выпускаемой клееной продукции. В связи с развитием фанерной промышленности приобрели значимость вопросы повышения эффективности производства, сокращения расходов сырья на производство единицы продукции, переработки образующихся отходов, снижения себестоимости продукции при сохранении ее качества.
Основная часть фанерных предприятий нашей страны вырабатывает продукцию на основе березового лущеного шпона, однако березовое сырье является достаточно дорогим, его стоимость в структуре себестоимости фанеры составляет 40...45%.
При производстве фанеры неизбежно образуются отходы - шпон-рванина, кусковый шпон, карандаши, отходы от форматной обрезки фанеры и др. Целесообразно использовать измельченные древесные отходы фанерного производства для изготовления древесного композиционного материала. Основу прочности такого материала составляет лущеный шпон, а композиция на основе древесных частиц, смешанных с синтетическим клеем, наполняет его. Производство композиционного материала с наружными слоями из шпона, внутренними слоями на основе измельченных древесных отходов с возможностью регулирования свойств в соответствии с назначением позволит эффективно утилизировать образующиеся отходы, уменьшить расход шпона и себестоимость готовой продукции.
В этой связи развитие теории и практики производства композиционного материала на основе шпона и древесно-клеевой композиции является актуальной научной задачей, что и определило выбор темы исследования.
Степень разработанности темы исследования. Вопросам повышения эффективности фанерного производства и создания древесных композиционных материалов занимались российские ученые: В.И. Онегин, В.А. Куликов, Д.А. Щедро, А.Н. Чубинский, А.А. Лукаш, А.Б. Чубов, Ю.И. Цой, В.П. Стрелков, В.Е. Цветков, С.А. Угрюмов и другие.
Поисковый анализ научно-технической литературы показал, что перспективным направлением повышения эффективности фанерного производства является возвратное использование древесных отходов и снижение материалоемкости производства.
Цель работы - обоснование структуры и технологии композиционного материала на основе шпона и древесно-клеевой композиции.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи теоретических и экспериментальных исследований:
1. Обоснование рациональной структуры композиционного материала на
основе шпона и древесно-клеевой композиции.
-
Экспериментальное исследование физико-механических свойств композиционного материала на основе шпона и древесно-клеевой композиции.
-
Обоснование методики оценки межфазного взаимодействия в композиционном материале.
-
Разработка технологии и рациональных режимов склеивания
композиционного материала на основе шпона и древесно-клеевой композиции.
5. Обоснование экономической целесообразности предлагаемых технических решений.
Научной новизной обладают:
структура композиционного материала на основе шпона и древесно-клеевой композиции, отличающаяся от известных наличием листа шпона в центральном слое;
методики оценки адгезионной прочности и межфазного взаимодействия в структуре композиционного материала, отличающиеся способом подготовки образцов для испытаний с учетом структуры композита;
- математические модели влияния основных технологических факторов на
свойства композиционного материала и процесс его склеивания.
Степень достоверности научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается обоснованными упрощениями и корректными допущениями при разработке математических моделей; применением современного поверенного метрологического обеспечения; современными средствами научного изыскания, включая макроскопию; методами и средствами многофакторных экспериментальных исследований и статистической обработки экспериментальных данных; подтверждением адекватности разработанных моделей результатам испытаний; внедрением разработок в производство.
Поставленные задачи решались с применением современных систем автоматического проектирования, графических и вычислительных комплексов программ. Проверка теоретических предпосылок и расчетов осуществлялась экспериментально в лабораторных условиях по принятым методикам и планам экспериментов и характеризуется сходимостью с выводами эмпирических исследований.
Теоретическая и практическая значимость. Методики оценки адгезионной прочности и межфазного взаимодействия в структуре композиционного материала позволяют прогнозировать прочностные показатели и анализировать характер разрушений. Разработанные адекватные математические модели, описывающие влияние технологических факторов на физико-механические свойства композиционного материала, являются основой для обоснования его структуры и технологии склеивания.
Практическая значимость заключается в обосновании структуры нового композиционного материала на основе лущеного шпона и древесно-клеевой композиции, превосходящего по физико-механическим характеристикам классические древесностружечные плиты, сравнимого с фанерой общего назначения. Производство такого материала позволяет эффективно перерабатывать образующиеся древесные отходы, снизить производственные затраты, повысить конкурентные качества и расширить ассортимент выпускаемой продукции. Разработана технология, обеспечивающая рост объема выпускаемой продукции, снижение расхода древесного сырья и возвратное использование отходов. Рекомендованные рациональные режимы
позволяют производить композиционный древесный материал с высокими физико-механическими свойствами.
Основные результаты экспериментальных исследований
композиционного материала на основе шпона и древесно-клеевой композиции, полученные автором, используются в учебном процессе при изучении дисциплин «Технология клееных материалов и древесных плит», «Технология композиционных материалов».
Методы исследования. Исследования базировались на принципах системного подхода с использованием обоснованных методов и методик научного поиска; поверенном оборудовании, приборах и средствах контроля. Информационную базу исследования составляют материалы научных исследований, научная, учебная и методическая литература, материалы периодических изданий, патентная информация, электронные ресурсы.
Научные положения, выносимые на защиту. Основные научные положения, выносимые на защиту, можно классифицировать как научно обоснованные технологические и технические решения, направленные на создание композиционного материала на основе шпона и древесно-клеевой композиции с улучшенными физико-механическими характеристиками:
-
Введение центрального листа шпона в структуру композиционного материала позволяет снизить вероятность его разрушения от действия касательных напряжений;
-
Введение в технологический процесс производства композиционного материала послойного холодного подпрессовывания внутренних слоев из древесно-клеевой композиции позволяет повысить его эксплуатационные характеристики за счет устранения разнотолщинности внутренних слоев и отклонения центрального листа шпона от центральной плоскости.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались, обсуждены и одобрены на заседаниях, конференциях, выставках различного уровня: всероссийской выставке-конференции научно-технического творчества молодежи НТТМ-2009 (г. Москва, 2009 г.); XVI Московском международном салоне изобретений и инновационных технологий «Архимед», Москва, 2013 г; XI областной научной конференции «Шаг в будущее» (г. Кострома, 2009, 2011 гг.); 61-й межвузовской научно-технической конференции молодых ученых и студентов «Студенты и молодые ученые КГТУ — производству», г. Кострома, 2009 г; международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы науки в развитии инновационных технологий для экономики региона», г. Кострома, 2010 г; международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы и перспективы развития лесопромышленного комплекса», г. Кострома, 2012,2013 гг.
Основные научные и технические результаты приняты к использованию в ОАО «Фанплит» (г. Кострома), ООО «Костромалеспроект».
Публикации. По теме работы опубликовано 13 печатных работ, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, заявка на патент
№ 2014105644 РФ, МІЖ7 В 27 D 1/00 «Линия изготовления древесного композиционного материала».
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, приложений, библиографического списка из 150 наименований, содержит 169 страниц текста, 35 рисунков, 23 таблицы.
Пути комплексного использования отходов фанерного производства
Россия занимает первое место в мире по площади, занимаемой лесами (23%), по запасам древесины (21%) [149], ежегодный прирост древесной массы составляет 1,83 млн. м3 [150]. Россия обладает крупными запасами березовой древесины – качественного сырья для производства фанеры с высокими физико механическими свойствами. Данный фактор является серьезным преимуществом российских производителей фанеры перед мировыми конкурентами. Высокие показатели прочности, легкость в обработке, текстура древесины позволили данному материалу стать востребованным в мебельной промышленности, каркасном домостроении и многих других сферах.
Фанера относится к наиболее эффективным видам древесных композиционных материалов благодаря широкому диапазону форматов и высоким значениям физико-механических свойств, возможности прогнозирования требуемых свойств за счет изменения структуры сборки пакетов и технологии производства, а так же способности заменять пиломатериалы во многих конструкциях и сферах применения [14;73].
Фанеру изготавливают путем прессования листов шпона толщиной 1-2 мм и более с перекрестным направлением волокон в смежных слоях. При такой конструкции происходит увеличение прочность материала (выше прочности исходной древесины), снижение отрицательного влияния пороков и анизотропии. По механической структуре фанера относится к классу слоистых клееных материалов [68]. Важным преимуществом фанеры перед клееными балками и пиломатериалами является высокая упругость и прочность при меньшем сечении [89], что связано с уплотнением шпона при склеивании и равномерное распределением пороков древесины в слоях шпона. Фанера сопротивляется разрушению длительнее, чем массивная древесина, по причине ступенчатого механизма разрушения [125].
Данные статистики фанерному производству в России свидетельствуют о высоком темпе роста. Фанерная продукция пользуется спросом на мировом рынке, потребность в ней постоянно увеличивается. Мировой выпуск фанеры за последние десять лет вырос на 11%, ежегодно в мире изготавливается около 45 млн. м3 фанеры [131].
Отпускная стоимость фанеры и фанерной продукции ежегодно возрастает. Одной из причин роста цен на фанерную продукцию является рост цен на сырье. Фанерное сырье является важной статьей в себестоимости фанерной продукции, его доля достигает 40-50%. Цены на клееную фанеру на российских заводах в период с 2002 по 2012 год увеличились в 2,4 раза, что говорит о постоянном усилении давления сырьевой составляющей на затраты производства [71;143]. Увеличение стоимости обусловлено также дефицитом фанерного сырья. Снижение основных сырьевых затрат является главным направлением повышения производственной эффективности.
Крупнейшие регионы России к 2013 году произвели 8753,2 тыс. м3 фанеры, что составляет 69% от общего объема фанеры [100]. По данным представленным Федеральной таможенной службой России объем экспорта фанеры в январе 2013 г. вырос на 24,7% – до 52,4 млн. долларов. В абсолютном выражении экспорт составил 104 тыс. м3 [97].
Объемы производства, потребления, экспорта, импорта фанерной продукции в России в период с 2009 по 2013 гг. представлен в таблице 1.2 [131].
В России продолжается развитие фанерного производства. Причиной этому послужил высокий темп развития в последние годы российского строительного рынка, а также расширение основного заказчика продукта – мебельного производства и строительной сферы. Учитывая 25 проектов новых предприятий по выпуску плитных материалов на 5,4 млн. м3/год, общий прирост мощностей по древесным плитам и фанере к 2015 году может составить 59% (8,1 млн. м3) [138].
На период до 2020 года прогнозируется двукратное увеличение объемов производства древесных клееных материалов, возможный прирост производства составит не более 50 % [143]. Динамика развития фанерного производства в России показывает наращивание темпов [9]. Прогноз развития рынка плитных материалов на период до 2020 года показывает тенденцию развития и экономического роста. Основными факторами развития рынка фанеры являются: макроэкономическая обстановка в России в настоящее время, уровень инвестиционного спроса, состояние лесопромышленного комплекса, смежных и потребляющих отраслей [90].
Несмотря на колебания мирового спроса, фанерная продукция остается одним из наиболее востребованных материалов в различных сферах [57]. В условиях восстановления мировой экономики ожидать падения спроса на березовую фанеру не следует, объем экспорта будет также возрастать.
Существенно повысить эффективность фанерного производства возможно при снижении его материалоемкости и рационального использования отходов. Отсюда можно сделать вывод, что резервы по повышению эффективности производства в отрасли огромны [71].
Исходя из приведенных данных, можно предположить, что в ближайшее время произойдет увеличение объемов производства фанерной продукции более чем на 20%, что повлечет за собой увеличение объемов используемого фанерного сырья и образующихся отходов.
Методика расчет необходимого количества связующего для склеивания композиционного материала
Оценку прочности образцов материала при статическом изгибе проводили в соответствии с ГОСТ 9625-87 [53]. Образцы для испытаний изготавливали прямоугольной формы размерами 250х50х12 мм. Расстояние между опорами приспособления для испытаний составляло 200 мм. Перед испытанием измеряли поперечное сечение образца в середине его длины: ширину, толщину.
Ртах - максимальная нагрузка, при которой образец разрушается, МПа; / - расстояние между опорами испытательного приспособления, мм; Ъ - ширина образца, мм; h - толщина образца, мм. Оценку прочности материала при отрыве перпендикулярно пласти проводили в соответствии с ГОСТ 10636-90 ax[35].
К пластям образцов квадратной формы со стороной (50±1) мм при помощи эпоксидного клея приклеивали колодки из древесины березы для образования испытательных блоков. Предел прочности при отрыве перпендикулярно пласти образца в МПа (кгс/ см2) с точностью до 0,01 определяли по формуле: ot =P/ l b, (2.17) где at - предел прочности при отрыве перпендикулярно пласти, МПа; Р - максимальная разрушающая нагрузка, Н; / - длина образца, мм; Ъ - ширина образца, мм;
Образцы имели форму квадрата со стороной 50 мм. При определении удельного сопротивления выдргиванию шурупов в центре грани образца перпендикулярно ей просверливали отверстие диаметром 2,5 мм. В просверленное отверстие завинчивали шуруп: в пласть - таким образом, чтобы резьба на (3±1) мм выступала с оборотной стороны образца, в кромку -на длину резьбовой части шурупа.
Методики оценки межфазного взаимодействия композиционного материала на основе шпона и древесно-клеевой композиции по граничным слоям, характеризующей адгезионное взаимодействие на границе раздела фаз (шпона и древесно-клеевой композиции), не существует. Для определения адгезионного взаимодействия на границе раздела фаз за основу взята методика оценки прочности фанеры при скалывании по клеевому слою по ГОСТ 9624-2009 [52]. Для испытаний были изготовлены образцы, форма скалываемой части которых представлена на рисунках 2.1-2.3.
Длина образца (L) составляла 85 мм, толщина (S) – 12 мм. Ширина пропила определялась в зависимости от толщины пропила и составляла от 8 до 15 мм для осуществления возможности полного захвата испытательным приспособлением. Глубину пропила (h) определяли в зависимости от структуры древесного композиционного материала на основе лущеного шпона и древесно-клеевой композиции. Ширина плоскости скалывания равнялась ширине образца, применяемого для испытаний, и составляла (40 ± 0,5) мм. Ширину плоскости скалывания для образцов измеряли посередине длины плоскости скалывания.
Разрушающую нагрузку определяли с точностью до ± 1 Н. Для каждого образца фиксировали разрушающую нагрузку и степень разрушения (по древесине шпона, по древесно-клеевой композиции, смешанное разрушение). Предел прочности при скалывании для каждого образца определяли с точностью до 0,1 МПа по формуле: tcK=PmJb-l , (2.19) где tск – предел прочности при скалывании, МПа; Рmах - максимальное значение разрушающей нагрузки, Н; b - ширина образца (плоскости скалывания), мм; l - длина плоскости скалывания, мм.
Оценка адгезионной прочности в зависимости от структуры композиционного материала Методики оценки адгезионной прочности в зависимости от структуры композиционного материала на основе лущеного шпона и древесно-клеевой композиции не существует. Для оценки адгезионной прочности при отрыве по границам раздела фаз использована методика определения адгезии облицовывающих покрытий по ГОСТ 27325-87 [42]. Сущность методики заключается в отрыве участка облицовывающего покрытия (листов лущеного шпона) от подложки (внутренних слоев из древесно-клеевой композиции) в перпендикулярном к ней направлении в зависимости от структуры материала и определении необходимого для этого усилия.
Определение адгезионной прочности производили на образах композиционного материала размерами 50х50 мм. Пред испытанием образцы предварительно выдерживали в течение 5 часов, в помещении при температуре воздуха (20±2) С и относительной влажности (55…70) %.
На рабочую поверхность березового цилиндра ровным сплошным слоем наносили эпоксидный клей марки ЭДП ТУ 2385-039-54804491-2004. На поверхность покрытия по центру образца наклеивали цилиндр перпендикулярно горизонтальной плоскости, после чего делали выдержку в течение 24 часов в помещении при температуре воздуха (20±2) С. После выдержки сверлили поверхность покрытия вокруг цилиндра до подложки, допуская появление следа сверления на внутреннем слое из древесно-клеевой композиции. Внешний вид образца для испытания композиционного материала представлен на рисунке 2.5.
Оценка адгезионной прочности и межфазного взаимодействия в структуре композиционного материала .
Принципы сборки претерпели незначительные изменения с момента появления идеи склеивания древесного композиционного материала из лущеного шпона. При этом процесс склеивания путем сборки пакета имеет ряд недостатков:
1. Усушка шпона составляет 5-7 %, упрессовка шпона достигает 7-10% [121;123]. Данные потери является необратимыми и безвозвратными при существующем способе склеивания.
2. Ослабление кромок и отклонения от прямых углов образующиеся в результате смешения листов шпона при загрузке материала в горячий пресс.
3. Разнотолщинность материала, вызванная различной величиной упрессовки наружных и внутренних слоев. Образование такого дефекта происходит вследствие разницы температур наружных, контактирующих с нагретыми плитами пресса, слоев и внутренних с более низкой температурой и, следовательно, меньшей величиной упрессовки [105]. Высота пакета в результате подпрессовки уменьшается в 1,5-2 раза [121;123]. Особое внимание при сборке композиционного материала стоит обратить на соблюдение заданной структуры и симметричность [142]. Использование холодной послойной подпрессовки композиционного материала позволит частично устранить перечисленные выше недостатки. Продолжительность холодной подпрессовки зависит от нескольких факторов: тип связующего, толщины и структуры материала [121]. Время холодного прессования составляет 5…10 минут [24;57].
Положительными факторами, характеризующими необходимость проведения холодной послойной подпрессовки являются: снижение количества дефектов при загрузке пакета в пресс, отсутствие смещения листов шпона относительно друг друга, увеличение эффективности работы горячего пресса за счет увеличения скорости доставки и загрузки пакетов, а так же возможности сохранять подпрессованные пакеты перед их подачей в пресс в случае необходимости в течение срока определяемого жизнеспособностью связующего [121;123].
При прессовании композиционного материала на основе шпона и древесно-клеевой композиции с применением однократной холодной подпрессовки пакета перед горячим прессованием возникал ряд проблем, негативно отражающихся на прочностных характеристиках, в частности на пределе прочности при статическом изгибе.
Было выявлено, что разнотолщинность внутренних слоев из древесно-клеевой композиции, значительное коробление и отклонение центрального листа шпона в пакете от нейтральной линии происходит по причине неравномерного уплотнения древесных частиц во внутренних слоях. Степень отклонения центрального листа шпона и разнотолщинность внутренних слоев можно снизить, используя современные и производительные модели прессов для холодного и горячего прессования с антиадгезионным покрытием плит, а так же организуя корректную работу основного технологического оборудования (используя равномерное усилие прижима плит пресса нормированной величины).
Введение в технологический процесс изготовления композиционного материала холодной промежуточной послойной подпрессовки позволили значительно снизить величины вышеперечисленных дефектов. По результатам экспериментальных исследований значимым оказалось влияние холодной послойной подпрессовки на наличие внутренних напряжений в структуре композиционного материала. Проведение данной операции после формирования каждого нового слоя из древесно-клеевой композиции позволяет добиться четкого расположения центрального листа шпона относительно нейтральной линии сечения без искривлений и отклонений, а так же снизить влияние дополнительных нормальных () напряжений, которые возникают совместно с касательными () и вызывают разрушение образцов при изгибе от нормальных напряжений и межслойного сдвига. а)
Характер влияния холодной послойной подпрессовки на снижение коробления и отклонения от нейтральной линии сечения центрального листа шпона в образцах, изготовленных по структурам композиционного материала №1 и №2, представлены на рисунке 3.8. композиционного материала, изготовленного по структуре №2. По результатам экспериментальных исследований суммарное время послойной холодной подпрессовки относительно однократной холодной подпрессовки всего пакета увеличилось на 1-3 секунды. При этом происходит улучшение качества и некоторое увеличение механических характеристик композиционного материала. Увеличение времени холодного послойного прессования пакета фанеры происходит по причине временных затрат (потерь) на рабочий и холостой ход гидравлического агрегата пресса.
Сокращения времени холодной послойной подпрессовки возможно при условии применения в технологическом процессе современных моделей прессов для холодной подпрессовки, где величина рабочего и холостого хода плит пресса по времени значительно ниже. Увеличение времени холодной послойной подпрессовки относительно однократной холодной подпрессовки пакета фанеры с внутренними слоями из древесно-клеевой композиции незначительно и не влечет за собой значимого увеличения времени выполнения технологических операций связанных с прессованием.
Оценка адгезионной прочности и межфазного взаимодействия в структуре композиционного материала Межфазное взаимодействие – перенос вещества из одной фазы в другую, включая массоперенос до и после границы раздела фаз и непосредственно межфазный переход [135]. Интенсивность межфазного взаимодействия играет важную роль в формировании прочностных свойств композиционного материала. С ростом межфазного взаимодействия увеличивается адгезионная прочность [87].
Возможность прогнозирования прочностных свойств композиционного материала, а также степени межфазного взаимодействия между листами шпона и внутренним заполнением является важной. Это позволяет регулировать структуру и рецептуру материала в зависимости от необходимых свойств и сфер применения [87].
Определение рациональных режимов производства
Для предполагаемых изменений в существующем производстве по выпуску композиционного материала потребуется 24,09 млн. руб. на приобретение и монтаж производственной линии, демонтаж старого оборудования, создание дополнительных производственных запасов основных материалов, разработку технологической части. Годовая потребность в дополнительной электроэнергии на работу технологического оборудования составит 1365,7 МВтч. Для обеспечения работы вновь вводимого оборудования необходимы основные рабочие следующих профессий: оператор сушильных установок, машинист смесительного агрегата, оператор формирующей машины, наладчик оборудования, станочник деревообрабатывающих станков. Их фонд оплаты труда составит 3,98 млн. руб. Стоимость установки дополнительного оборудования составляет 17,1 млн. рублей, а необходимая модернизация зданий и сооружений, составит 7,3 млн. рублей. Перечисленные выше затраты окупаются в течение 18 месяцев за счет увеличения рентабельности 1 м3 продукции на 8,1%, уменьшения себестоимости товарной продукции на 6,45%, увеличения чистой выручки на 19,72 %.
Расчты технологического процесса на ОАО “Фанплит” по производству композиционного материала на основе шпона и древесно-клеевой композиции подтвердили возможность его организации.
Технологический процесс производства обладает рядом преимуществ: – производство отличается поточностью, формирование и прессование материала происходит по единой конвейерной технологии; – происходит незначительное сокращение времени выполнения технологических операций (продолжительность горячего прессования и снятия давления с плит пресса), что позволяет экономить энергоресурсы и увеличивать объемы производства; 121 – проект реконструкции существующего фанерного производства обладает простотой в исполнении и не требует сложных проектных решений, а также значительных финансовых затрат. Модернизации подвергается всего один участок (участок сборки и формирования пакетов); – вовлечение отходов фанерного производства в технологический процесс, в качестве частичного заменителя шпона, позволяет экономить древесное сырье, и рационально использовать отходы; – предложенная технология производства позволяет вырабатывать материала для различных сфер применения с возможностью программирования эксплуатационных и физико-механических свойств. – разработана технологическая линия, позволяющая получать материал с высокими эксплуатационными характеристиками за счет введения в технологический процесс послойного холодного прессования внутренних слоев из древесно-клеевой композиции и использования структуры с центральным листом шпона. Анализ основных технико-экономических показателей организации производства композиционного материала показал следующее: – происходит снижение затрат на сырье и материалы, которые связаны с сокращением расхода фанерного кряжа. Одновременно происходит некоторое увеличение расхода связующего за счет осмоления внутренних слоев из древесных частиц; – увеличение стоимости затрат на электроэнергию вследствие установки дополнительного оборудования; – увеличение прибыли от реализации продукции на 14 %, ввиду снижения себестоимости на 6,5 %; – увеличение рентабельности производства 1 м3 продукции на 8,1 %; – увеличение чистой выручки на 19,7%; – планируемый инвестиционный проект является эффективным, о чем свидетельствует
1. Установлено, что выпуск композиционного материала с наружными слоями из шпона, внутренними слоями на основе измельченных древесных отходов фанерного производства позволяет эффективно утилизировать образующиеся отходы, рационально использовать древесное сырье, снизить расход шпона и себестоимость готовой продукции.
2. Обоснована рациональная структура композиционного материала на основе шпона и древесно-клеевой композиции, отличающаяся от известных наличием листа шпона в центральном слое. Применение данной структуры позволяет изготавливать материал с высокими прочностными показателями. Прочность при отрыве перпендикулярно пласти превышает нормативный показатель для OSB на 12,5% и сопоставимо с ДСтП. Прочность при изгибе превышает нормативный показатель для фанеры ФК на 63%, для ДСтП на 70%, для OSB-2 на 56%. Высокие механические характеристики объясняются использованием особой структуры материала и рациональных режимов склеивания. Которые влекут за собой низкое содержание дефектов, высокую степень межфазного взаимодействия и содержания клея в материале. Разбухание по толщине сопоставимо с нормативными показателями для фанеры ФК и ДСтП, превышает показатели для OSB-2 на 23%. Низкое разбухание материала объясняется наличием водоотталкивающей добавки (парафиновой эмульсии) во внутренних слоях из древесно-клеевой композиции.
