Введение к работе
Актуальность темы. Технология древесностружечных плит (ДСтП) предусматривает ряд важных операций, от которых в значительной степени зависят качественные показатели готовой продукции. Одной из таких операций является охлаждение плит после их горячего прессования.
Основным видом смол, используемых в производстве ДСтП, были и будут оставаться в ближайшее время карбамидоформальдегидные смолы (КФС). Это связано в основном с их стоимостью, которая в дальнейшем в значительной степени влияет на окончательную цену готовой продукции и составляет около половины себестоимости плит.
В настоящее время, в связи с высокими требованиями к плитам по их токсичности, на всех предприятиях используются малотоксичные КФС с содержанием свободного формальдегида до 0,15%.
Ранее, когда в плитном производстве использовались карбамидоформальдегидные смолы с более высоким содержанием свободного формальдегида, чем современные малотоксичные смолы, считалось, что охлаждение плит необходимо проводить непосредственно после их горячего прессования. Это предусмотрено существующей в настоящее время технологической инструкцией на производство древесностружечных плит. Если сразу после выгрузки плит из горячего пресса не проводить операции охлаждения, то сохранение высокой температуры внутри штабеля плит (куда потом укладываются плиты) в течение длительного времени приводит к термодеструкции отвержденного связующего. Следствием этого является значительное снижение прочностных свойств готовых плит. Механизм отверждения малотоксичных смол отличается от механизма отверждения смол с повышенным содержанием свободного формальдегида. Если смолы с повышенным содержанием свободного формальдегида за время горячего прессования плит практически полностью отверждаются и при этом представляют собой твердую массу, то малотоксичные смолы за это время отверждаются не полностью. В результате, отвержденная смола представляет собой резиноподобную массу с низкой прочностью. Увеличивать же продолжительность выдержки плит в горячем прессе не целесообразно в связи со снижением производительности цеха.
Цель настоящей работы - совершенствование технологических режимов послепрессовой выдержки и охлаждения древесностружечных плит на малотоксичных смолах для повышения прочности плит.
Для достижения поставленной цели, в работе предусматривается решение следующих задач:
1. Получить математические зависимости, характеризующие распределение температуры на поверхности плит имеющих различную продолжительности выдержки и месторасположение в пачке.
2. Получить математические зависимости, адекватно отражающие процесс повышения прочности плит в период их послепрессовой выдержки, а также разработать оптимальные режимы выдержки плит.
3. Усовершенствовать технологическую схему послепрессовой выдержки и охлаждения плит с целью повышения их качественных показателей.
4. Разработать устройство для охлаждения древесностружечных плит с целью повышения их качества.
5. Установить зависимости продолжительности охлаждения ДСтП в предложенном устройстве.
Объектом исследования является механизм повышения прочности ДСтП в процессе их послепрессовой выдержки и охлаждения.
Методы исследования. Поставленные задачи решались посредством теоретических и экспериментальных исследований. Методика экспериментальных исследований соответствовала стандартной методике по различным ГОСТам. Полученные данные обрабатывались методом математической статистики и с использованием стандартных пакетов прикладных компьютерных программ.
Научная новизна результатов:
- получены математические зависимости распределения температуры на поверхности плит от месторасположения их в пачке и от продолжительности выдержки, позволяющие определять температуру плит в пачке в любой момент времени;
- получены математические зависимости повышения прочности плит в период послепрессовой выдержки, позволяющие подобрать оптимальный режим выдержки плит в пачках, с целью получения их максимальной прочности;
- усовершенствована технологическая схема послепрессовой выдержки и охлаждения плит, отличающаяся от известных последовательностью технологических операций;
- разработано устройство для охлаждения древесностружечных плит, отличающееся от известного возможностью более эффективного проведения охлаждения плит на малотоксичных смолах;
- установлены зависимости продолжительности охлаждения ДСтП в предложенном устройстве, отличающиеся от известных учетом все основных параметров охлаждения плит на малотоксичных смолах.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
- математические зависимости, определяющие продолжительность охлаждения плит в период их послепрессовой выдержки;
- математические зависимости, определяющие продолжительность нарастания прочности плит в период их послепрессовой выдержки;
- режимы поспрессовой обработки ДСтП, изготовленных на малотоксичных смолах, рекомендуемые для практики;
- устройство для охлаждения ДСтП;
-зависимость продолжительности охлаждения ДСтП на малотоксичных смолах в предлагаемом устройстве для охлаждения плит.
Значимость для теории и практики.
Значимость для теории состоит:
- в установлении математических зависимостей определяющих продолжительность предварительного охлаждения плит в плотных стопах в период их послепрессовой выдержки и охлаждения;
- в нахождении математических зависимостей, определяющих продолжительность нарастания прочности плит в период их послепрессовой выдержки;
- в усовершенствовании режимов послепрессовой обработки плит, позволяющих получать готовые плиты максимально возможной прочности;
- в установлении зависимости продолжительности охлаждения ДСтП на малотоксичных смолах, позволяющей аналитически рассчитывать продолжительность процесса в охладительном устройстве;
-в разработке технологических режимов охлаждения плит, позволяющих их охлаждать с меньшими экономическими затратами, а также регулировать параметры охлаждения на входе в камеру в зависимости от температуры готовых плит.
Значимость для практики состоит:
- в получении ДСтП на малотоксичных смолах повышенной прочности с использованием оптимальных технологических режимов послепрессовой выдержки и охлаждения плит;
- в изменении последовательности технологических операций после горячего прессования плит до их шлифования;
- в возможности сокращения расхода связующего при производстве плит;
- в использовании разработанного охлаждающего устройства для охлаждения плит после их послепрессовой выдержки.
Полученные результаты внедрены в производство на ОАО «Волгоградмебель» (г. Волгоград) и ООО «Мэйко» (г. Воронеж), а также использованы в тексте лекций по курсу «Технология клееных материалов и древесных плит» ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» для специальности «Технология деревообработки».
Апробация работы. Основные научные положения и результаты исследований докладывались автором на ежегодных научно-технических конференциях ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» (2006, 2007, 2008, 2009 гг.). Результаты исследований отражены в научно-технических отчетах НИР кафедры механической технологии древесины Воронежской государственной лесотехнической академии за 2006-2009 гг.
Личное участие автора в получении результатов. Работа выполнена в соответствии с программой ГОУ ВПО «ВГЛТА» на 2000-2010 гг. (№ гос. регистрации 01.2.00609238). Личное участие автора заключается в определении цели и задач исследования, выполнении теоретических и экспериментальных исследований процессов послепрессовой выдержки и охлаждения древесностружечных плит, анализе результатов диссертационного исследования, разработке конструкции охлаждающего устройства, установлении рациональных технологических режимов послепрессовой обработки древесностружечных плит на малотоксичных смолах.
Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 12 печатных работах: одной монографии, 10 научных статьях, две из которых опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК, одном патенте Российской Федерации на полезную модель 67923 РФ, МПК В 29 С 35/16 «Устройство для охлаждения древесностружечных плит».
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов и рекомендаций, списка использованных источников и приложений. Общий объем работы составляет 141 страницу, включающих 123 страницы основного текста и 18 страниц приложений, 15 таблиц, 51 рисунок. Список использованных источников включает 97 наименований. Приложение включает акты внедрения результатов и другие материалы по теме диссертации.
