Совершенствование технологии производства древесностружечных плит путем использования отходов от калибрования и форматной обрезки Шастовский Павел Сергеевич

Содержание к диссертации

Введение

РАЗДЕЛ 1. Обзор существующих способов ресурсосбережения при производстве ДСтП 11

1.1 Физико-механические характеристики ДСтП 11

1.2 Совершенствование структуры потребляемого сырья 15

1.3 Техническая оценка существующих и перспективных видов сырья 15

1.4 Передовой опыт использования вторичного древесного сырья для производства плит 21

1.5 Новые синтетические смолы и акцепторы 27

1.6 Снижение материалоемкости плит 42

1.7 Выводы по первому разделу 46

РАЗДЕЛ 2. Теоретические основы снижения расхода связующего при производстве ДСтП 49

2.1 Механика резания ДСтП 50

2.2 Процесс стружкообразования и качество обработанной поверхности 54

2.3 Снижение количества связующего при производстве композитных материалов с включением отходов от калибрования и форматной обрезки ДСтП 57

2.4 Структурно-механические свойства и прочность склеивания стружечного пакета 58

2.5 Структурно-механические свойства стружечного пакета 59

2.6 Теоретическое влияние структурно-механических факторов на свойства древесностружечных плит 63

2.7 Промышленное ресурсосбережение 65

2.8 Выводы по второму разделу 71

РАЗДЕЛ 3. Планирование и обработка экспериментов 72

3.1 Использование возможности возврата стружечных отходов от калибрования ДСтП винтовой фрезой с двумя степенями подвижности в производство древесностружечных плит 72

3.1.1 Подготовка образцов ДСтП к экспериментам 72

3.1.2 Определение плотности экспериментальных ДСтП 73

3.1.3 Определение предела прочности при статическом изгибе экспериментальных ДСтП 75

3.1.4 Определение предела прочности при растяжении перпендикулярно пласти экспериментальных ДСтП 75

3.1.5 Определение удельного сопротивления выдергиванию шурупов из пласти экспериментальных ДСтП 76

3.1.6 Определение разбухания по толщине экспериментальных ДСтП 77

3.1.7 Определение влажности экспериментальных ДСтП 78

3.1.8 Определение выделения формальдегида из экспериментальных древесностружечных плит 78

3.2 Обработка полученных опытных данных в StatGraphic 80

3.2.1 Анализ зависимости предела прочности при статическом изгибе от количества содержания возвратной стружки 81

3.2.2 Анализ зависимости предела прочности при растяжении перпендикулярно пласти от количества содержания возвратной стружки 83

3.2.3 Анализ зависимости удельного сопротивления выдергиванию шурупов из пласти от варьирования содержания возвратной стружки 85

3.2.4 Анализ зависимости разбухание по толщине от количества содержания возвратной стружки 86

3.2.5 Анализ зависимости влажности от количества содержания возвратной стружки з

3.2.6 Анализ зависимости содержания свободного формальдегида от наличия возвратной стружки 91

3.2.7 Выводы по зависимостям характеристик от послойного варьирования содержания возвратной стружки 93

3.3 Анализ математической модели зависимости характеристик ДСтП от количества содержания возвратной стружки 94

3.4 Рациональная формула содержания возвратной стружки 96

3.5 Снижение расхода связующего 98

3.6 Вывод по третьему разделу 101

РАЗДЕЛ 4. Технологический процесс ресурсосберегающего производства древесностружечных плити его технико-экономическая оценка 102

4.1 Технологический процесс ресурсосберегающего производства древесностружечных плит 102

4.2 Технико-экономическая оценка ресурсосберегающего производства древесностружечных плит 105

4.3 Вывод по четвертому разделу 108

Общие выводы и результаты исследования 109

Список литературных источников 110

Приложение 1 123

Приложение 2 125

Приложение 3 126

Приложение 4

• Техническая оценка существующих и перспективных видов сырья
• Снижение количества связующего при производстве композитных материалов с включением отходов от калибрования и форматной обрезки ДСтП
• Определение предела прочности при статическом изгибе экспериментальных ДСтП
• Технико-экономическая оценка ресурсосберегающего производства древесностружечных плит

Введение к работе

Актуальность темы. Одним из перспективных направлений в
производстве любого материала является снижение его материалоемкости. В
настоящее время основная масса выпускаемых в нашей стране

древесностружечных плит (ДСтП) неконкурентна на мировом рынке по качеству и по удельным материальным затратам на ее производство. По данным экспертных опросов специалистов отрасли наиболее серьезными являются вопросы снижения расхода смолы, токсичности плит, и повышения водостойкости ДСтП.

В настоящее время перед отечественным производством древесных композиционных материалов стоят задачи по возобновлению и увеличению объемов производства, повышению качества и конкурентоспособности выпускаемой продукции, снижению токсичности и материалоемкости производства клееной продукции, организации эффективной переработки образующихся отходов. Решение этих задач основано на разработке новых и совершенствовании имеющихся технологий современного производства композиционных материалов.

Основной путь повышения эффективности производства

композиционных материалов – разработка ресурсосберегающих технологий, предусматривающих использование всех возможных отходов лесопиления, деревообработки, лесозаготовок, и образующихся отходов от самих производств ДСтП.

Поэтому развитие теории композиционных материалов в данном
направлении с разработкой рекомендаций по модификации

древесностружечных смесей является актуальной научной задачей, что и определило выбор темы настоящего диссертационного исследования.

Цель работы – научное обоснование и разработка ресурсосберегающей технологии производства древесностружечных плит с включением отходов (ДСтП) при минимальном расходе связующего.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

1. Исследование образования отходов от калибрования при изготовлении ДСтП – процесс стружкообразования, и обоснование введения этих отходов в процесс прессования, условия контактирования частиц и пути их склеивания, увеличение вероятного числа контактов в структуре древесностружечных плит.

2. Экспериментальная оценка физико-механических свойств ДСтП с учетом возвратных отходов калибрования и форматной обрезки, а так же их влияние на физико-механические свойства.

3. Проведение анализа и синтеза проблемы повышения эффективности производства композиционных древесных материалов, включающего исследование структурных объектов и оценку эффективности производства древесностружечных плит.

4. Разработка рекомендаций по совершенствованию технологических процессов производства композиционных материалов на основе древесных наполнителей, отходов калибрования и форматной обрезки, обеспечивающих: снижение материалоемкости и повышение экономической эффективности производства, улучшение физико-механических характеристик продукции и экологичности ее производства, возможность придания композиционным материалам специальных свойств.

5. Разработка технологии производства композиционного материала с включением отходов калибрования и форматной обрезки, рациональных режимов и технологических инструкций его производства с учетом оценки влияния основных технологических факторов на свойства этого композиционного материала. Объектом исследования является производство композиционных

материалов, включающих отходы производства древесностружечных плит.

Предметом исследования является технология производства

композиционных материалов конструкционного назначения на основе древесных наполнителей, отходов калибрования и форматной обрезки.

Методологической основой диссертационного исследования послужили
методы анализа и синтеза, теории резания и стружкообразования, явления
снижения количества связующего при формировании древесностружечных
плит с обратными отходами включающих полимеризованное связующее,
теории факторного эксперимента и регрессионного анализа, математические
методы статистического анализа. Поставленные задачи решались с
применением современных компьютерных систем автоматического

проектирования, графических и вычислительных программ. Проверка теоретических предпосылок и расчетов осуществлялась экспериментально в лабораторных условиях по принятым методикам и планам экспериментов.

Научная новизна и теоретическая значимость диссертационной
работы заключается в теоретическом обосновании и разработке

ресурсосберегающей технологии, состоящая в следующем:

1. Разработаны математические модели влияния основных технологических факторов на свойства композиционных материалов с включением отходов от калибрования ДСтП и форматной обрезки. Рекомендованы рациональные технологические режимы их производства на основе математической обработки результатов экспериментальных планов.

2. Исследовано влияние на физико-механические параметры содержания в наружных и внутреннем слое отходов от калибровании ДСтП.

3. Проведена рационализация содержания связующего в новом композиционном материале.

4. Разработаны технологические рекомендации по совершенствованию процессов производства древесностружечных плит.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

5. Концепцию повышения эффективности производства композиционных древесных материалов (ДСтП).

6. Теоретические закономерности прессования вторично-осмоленной стружки от форматной обрезки и калибрования.

7. Математические модели, оценивающие влияние основных технологических факторов на свойства композиционных материалов с включением отходов от калибрования ДСтП и форматной обрезки.

8. Рекомендации по организации технологических процессов производства композиционных материалов на основе древесных наполнителей и костры льна, включающие обоснованные рациональные технологические режимы и технологические инструкции.

Практическая значимость диссертационной работы:
Разработана ресурсосберегающей технологии производства ДСтП
Разработаны способы и устройства получения возвратных отходов при
обработке древесностружечных плит. Патенты РФ №65422 и №2376131, а
так же заявление о выдаче патента РФ на изобретение
«Древеснополимерная композиция для изготовления

древесностружечных плит» находящееся на рассмотрении по существу. Результаты исследований могут быть использованы при проектировании оборудования механической обработки плит и технологии производства ДСтП.

Материалы работы представлены в ООО «СПИК» - Сибирская промышленно-инвестиционная компания (протокол № 192 от 16 сентября 2010 г.).

Результаты исследований использовались при создании малого инновационного предприятия ООО «ЭкоДСП» при ФГОУ ВПО «СибГАУ».

Апробация результатов диссертационной работы. Результаты работы докладывались на всероссийской научно-практической конференции «Химико-лесной комплекс - проблемы и решения» (Красноярск 2007), на научно-практической конференции СибГТУ для студентов и молодых учёных (Красноярск 2008), на расширенном заседании и семинарах кафедры «Теоретическая механика» СибГТУ (Красноярск 2007, 2008, 2009).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 20 работ, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 12 статей в рецензируемых журналах и сборниках научных трудов, 2 патента на изобретения патента РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, содержит 127 страниц основного машинописного текста. Библиографический список включает 107 наименований. В приложении на 4 страницах приведены материалы научно-технической документации и сертификаты профессиональной экспертизы.

Техническая оценка существующих и перспективных видов сырья

Очень большая работа по использованию вторичного древесного сырья этого объединения проведена, например, на ПДО "Апшеронск". Только в 1985 г. использовано более 85 тыс. м3 собственных отходов и более 21 тыс. м3 привозных. Удельный вес вторичного древесного сырья в виде щепы и опилок для производства плит достиг почти 70 % от общего объема потребляемого сырья.

Рассмотрим кратко другой опыт рационального использования древесного сырья - на ПДО "Киевдрев". ПДО "Киевдрев" и другие предприятия Киева ежегодно перерабатывают в пересчете на круглые лесоматериалы около 900 тыс. м3 древесины. От ее переработки образуется около 370 тыс. м3 древесных отходов в год, из них 55 % составляют кусковые, около 8 % опилки и около 19 % — стружка-отходы.

До 1979 г. на Киевском ДОКе до 70 тыс. м3 технологического сырья для производства ДСтП поступало из северных и восточных областей РФ. Отдаленность поставщиков, длительные сроки транспортировки приводили к частым перебоям в доставке сырья. Поэтому вопрос о рациональном использовании сырья, увеличении использования вторичного древесного сырья от предприятий города и близлежащих лесных хозяйств приобрел первостепенное значение. Для осуществления поставленной задачи в объединении был решен ряд вопросов, связанных с организацией производства, планирования, экономического стимулирования и технического обеспечения.

Начиная с 1978 г. ведется работа по вовлечению в производство местного древесного сырья: древесных отходов собственного производства, отходов лесозаготовок, от санитарных рубок и рубок ухода за лесом в Киевской и Черниговской областях. В результате проведенной работы начиная с 1982 г. завоз технологического сырья из отдельных районов РФ полностью прекратился, завод ДСтП Киевского ДОКа обеспечивается только местным и поставляемым из Киевской и Черниговской областей сырьем.

Для максимальной переработки отходов собственного производства проведена реконструкция цехов, решен вопрос транспортировки технологической щепы от цехов комбината на завод ДСтП. Для переработки кусковых отходов на щепу в объединении создано 11 участков, где занято около 90 человек, эксплуатируется 14 рубительных машин и 7 щеповозов. Создана система пневмотранспорта для подачи на завод ДСтП станочной стружки. Для переработки на технологическую щепу низкокачественного сырья, отходов лесопиления, деревообработки и лесозаготовок установлена рубительная машина МРН-100, построено новое стружечное отделение на базе стружечных станков ДС-7 и сортировки СЩ-120. Для расширения переработки отходов создан участок по измельчению и облагораживанию их и создан механизированный склад для приема привозной станочной стружки.

Важную роль в осуществлении работы по наращиванию мощности производства плит в условиях дальнейшего увеличения использования древесных отходов играет бригадная форма организации труда. На комбинате созданы комплексные бригады, работающие на единый наряд по конечному результату с применением коэффициента трудового участия (КТУ), что позволило увеличить производительность труда на 10 % и улучшить качество продукции.

Отрегулированы цены на вторичное сырье. Объединение заключило договоры на поставку вторичного сырья с шестью предприятиями Киева и 23 предприятиями Киевской и Черниговской областей. Для перевозки вторичного было выделено 6 автомобилей-щеповозов, а железнодорожники передали в аренду Киевскому ДОКу 9 железнодорожных вагонов. В настоящее время поставка щепы и лесосечных отходов осуществляется, как правило, автотранспортом на расстояние до 200 км. В свою очередь ПДО "Киевдрев" передало ряду предприятий-поставщиков рубительные машины. В результате объем поставки вторичного древесного сырья увеличивается, расширяется круг предприятий-поставщиков. Третий пример. В результате осуществления мероприятий по сбору и переработке отходов на ММСК-1 только в 1985 г. было использовано около 50 тыс. м3 технологической щепы и около 7 тыс. м3 мягких отходов собственных цехов, что составило более 30 % общего потребления сырья на производство плит. Для дальнейшего расширения использования вторичного древесного сырья специалистами комбината совместно с Тульским СПКТБ ВПО "Центромебель" разработаны проекты по изготовлению щепы применительно к условиям близлежащих лесозаготовительных, лесохозяйственных и деревообрабатывающих предприятий Подмосковья. Практика объединения "Прикарпатлес" и других свидетельствует о больших возможностях и необходимости использования всех видов вторичного древесного сырья. В целях дальнейшего повышения уровня комплексного использования древесины необходимо разработать региональные программы по изысканию дополнительных ресурсов вторичного древесного сырья, образующегося на лесозаготовительных и деревообрабатывающих предприятиях всех министерств и ведомств и поставке его предприятиям по производству ДСтП. Например, в ВПО "Югмебель" разработана программа работ до 2000 г., определены объемы использования, выполнены расчеты потребности в транспортных средствах для перевозки сырья и оборудовании для его переработки.

В программах следует предусматривать: задания предприятиям по сбору, поставке и переработке вторичного древесного сырья; транспортные схемы перевозок указанного сырья; организацию и техническое оснащение площадок и пунктов сбора и переработки древесных отходов, согласовав их размещение с местными органами; задания по реконструкции и техническому перевооружению промышленных площадок для приемки и хранения вторичного древесного сырья на заводах древесных плит; мероприятия по обеспечению выполнения предусмотренных заданий материальными и трудовыми ресурсами, для чего необходимо решить централизованное обеспечение предприятий оборудованием для переработки различных видов древесных отходов, а также разработать типовые проекты технологических процессов для разных условий производства плит.

Разработка и выполнение этих программ существенно ускорит процесс вовлечения неиспользуемых в настоящее время древесных отходов в производство плит и позволит снизить нерациональные перевозки из лесных районов при наличии местных ресурсов.

Снижение количества связующего при производстве композитных материалов с включением отходов от калибрования и форматной обрезки ДСтП

По действующим стандартам на производство ДСтП марок Р1 и Р2 расход связующего для наружных слоев плит различной характеристики должен составлять 12,5-14% от массы абсолютно сухой стружки. При шлифовании готовых плит происходит снятие с поверхности каждого наружного слоя по 0,5-1 мм или 25-30% его толщины. Получается, что сошлифовывается большая часть толщины слоя плиты, где расположена наиболее качественная стружка и содержится наибольшее количество связующего. Было бы целесообразнее использовать сошлифовываемый слой в производстве ДСтП повторно, но из-за засоренности абразивом шлифовальной ленты и мелкодисперсности (неизбежно значительно увеличивающей расход связующего) сошлифовываемый слой сжигают. При этом сжигание его в топках взрывоопасно, а также не эффективно в виду сравнительно малой энергоотдачи и осаждения на водогрейных трубах котлов расплавленных смоляных включений с абразивом ухудшающих теплоперенос и образующих в результате слой крайне устойчивый к разрушению.

Если все отходы возникающие в производстве ДСтП при обрезке, калибровке и шлифовании вернуть в производство плит, то затраты на сырье и материалы можно снизить до 20%.

Проведенные нами исследования по механической обработке древесностружечных плит, с целью калибрования и шлифования, позволяют исключить из процесса обработки шлифовальную ленту, за счет использования при калибровке ДСтП винтовой фрезы с двумя степенями подвижности, и таким образом получить возвратные отходы с размерами стружки 0,15–5,0 мм, что соответствует требованиям, предъявляемым к древесным частицам для производства плит ДСтП. Такие отходы являются чистыми, не засоренными пылью от абразивного материала, как при калибровке шлифовальной лентой. Размеры и чистота стружки позволяют использовать ее повторно, отвечающие условиям производства. При этом использование винтовой фрезы также снижает затраты на электроэнергию на 23% по сравнению с шлифованием.

Стружка, изготовленная из отходов ДСтП, имеет на поверхности полимеризованную смолу, закрывающую поры древесины и исключающую впитывание связующего при повторном осмолении, позволяя при рациональном осмолении обеспечить прочное клеевое соединение за счет температуры и давления. Это объясняется тем, что при повторном нагревании смола переходит в стадию резола, отличающуюся высокой стойкостью к воздействию воды [103].

В процессе изготовления древесностружечных плит плоские древесные частицы ориентируются параллельно плоскости получаемой плиты. Такова особенность строения и благодаря своей структуре ДСтП является поперечно-изотропным материалом. Это означает, что все направления на плоскости листа равноценны в отношении свойств материала, а анизотропия материала определяется только различием между его свойствами в плоскости листа и в направлении, перпендикулярном плоскости листа

В процессе резания из-за хаотического расположения частиц в плоскости плиты и их относительно небольшой по сравнению с размерами обработки величины, режущая кромка одновременно перерезает несколько древесных частиц в различных направлениях, а также слои связующего. Совокупность этих процессов и определяет показатели резания древесностружечных плит. Нельзя идентифицировать происходящие при резании ДСтП процессы известными закономерностями резания древесины по трем главным направлениям относительно волокон, хотя их элементы при перерезании древесных частиц присутствуют. Процесс разрушения материала плиты под действием режущей кромки можно представить следующим образом. По мере увеличения напряжений в зоне резания элементы структуры плиты испытывают упругие деформации до момента потери устойчивости, проявлением которого могут быть отрыв древесной частицы от связующего, смятие клеток древесной частицы или разрушение перегородок между структурными пустотами связующего. Представление о размере элементов древесины, участвующих в процессе резания, по сравнению с радиусом лезвия острого резца (р = 2 - 3 мкм) дает следующий пример. Отдельные трахеиды сосны имеют следующие средние размеры: длина 3-4 мм, ширина (в тангенциальной плоскости) 0,0025-0,035 мм, двойная толщина стенок соседних клеток от 0,002 до 0,020 мм. Таким образом, двойная толщина стенок клеток сосны может быть примерно в 5 раз больше, чем радиус режущей кромки.

Существенная деформация составляющих плиты возможна за счет уменьшения объема пустот на межфазных границах. Разрушение может происходить на некотором расстоянии от режущей кромки резца в зоне напряженного состояния материала.

Величина сил резания ДСтП зависит как от прочности всего композита в целом, так и от каждой составляющей плиты. Вследствие анизотропии свойств плиты силы резания зависят от вида резания (прямолинейное, фрезерование, пиление и т. д.) и направления резания относительно плоскости плиты.

Для древесностружечных материалов существует классификация, по которой в зависимости от положения плоскости резания относительно плоскости плиты и от направления движения режущей кромки в плоскости резания различают следующие главные виды прямолинейного резания: плоское, продольное и поперечное. Имеются переходные виды резания, являющиеся промежуточными между главными видами резания.

Соотношение сил резания в трех главных направлениях будет зависеть от направления волокон в перерезаемых древесных частицах, занимающих около 80% объема плиты, так как силы резания связующего, имеющего изотропное строение, во всех направлениях одинаковы.

Каждая из частиц является материалом анизотропным. При резании древесины различают три главных вида резания относительно волокон: продольное, поперечное и торцовое. Плоское, или резание по плоскости слоев, когда вектор скорости резания Ve и плоскость резания совпадают с плоскостью слоя (рис.2.1).

Определение предела прочности при статическом изгибе экспериментальных ДСтП

Расход сырья, связующего (смолы) и гидрофобных добавок зависит от качества древесностружечных плит (ДСтП), способа их производства и породы используемой древесины. До 55 % затрат на производство плит приходится на стоимость сырья и связующего (стоимость связующего 25…30 % в общей себестоимости изготовления плит). Под качеством плиты подразумевается соответствие нормам плотности, физико-механических характеристик, содержания фенолформальдегида и разнотолщинности в пределах ±0,1 мм.

Способ производства плит плоского прессования подразделяется на периодический, непрерывный и экструзионный. Способ производства оказывает влияние на расход смолы, и сырья. Обусловлено это тем, что например, при экструзионном прессовании, в отличие от других, формование плиты идет сразу в размер с последующим облицовыванием, исключая обрезку краев по длине и ширине, которые идут в отход вместе с затраченным сырьем и смолой. Периодический способ прессования в одно- и многопролетных прессах имеет преимущественное применение в промышленности, в связи с этим, целесообразность снижения расхода сырья и связующего на м3 плиты очевидна.

Если все отходы возникающие в производстве ДСтП при обрезке, калибровке и шлифовании вернуть в производство плит, то затраты на сырье и материалы можно снизить до 20%.

Стружка, изготовленная из отходов ДСтП, имеет на поверхности полимеризованную смолу, закрывающую поры древесины и исключает впитывание связующего при осмолении, позволяя при рациональном осмолении обеспечить прочное клеевое соединение за счет температуры и давления. Это объясняется тем, что при повторном нагревании смола переходит в стадию резола, отличающуюся высокой стойкостью к воздействию воды [103]. Обрезка древесностружечных плит после выгрузки из пресса осуществляется на станках типа ДЦ-3М с Г-образной схемой движения для продольной и поперечной обрезки плит в размер. Кусковые обрезки плит направляются в отходы обычно для сжигания в топках котельных, увеличивая расход связующего и сырья на 1м3 готовой продукции. Лишь в части производств, кусковые обрезки плит, направляются в бункер сухой стружки, для дальнейшей обработки (Красноярский ДОК). При этом сжигание в топках также не эффективно в виду осаждения на водогрейных трубах котлов расплавленных смоляных включений ухудшающих теплоперенос.

Вторым направлением не эффективного использования смолы и сырья является необходимость калибрования и чистовой обработки плит по толщине, если плиты предназначены для производства мебели – величина снятого припуска плиты при калибровке, согласно ряда источников, составляет до 10…12 % объема плиты. Калибровку осуществляют на линиях шлифования ДЛШ50М, ДЛШ100, а также линиях шлифования щитовых деталей МКШ1, либо на импортном оборудовании. Утилизация пыли от снятого припуска также осуществляется в топках котельных, но она взрывоопасна и также осаждается на трубах котлов.

Приведенный анализ показывает, что поиск путей снижения расхода сырья и связующего в производстве ДСтП нужно искать во включении обратных отходов в производственный процесс.

Проведенные нами исследования по механической обработке древесностружечных плит, с целью калибрования и шлифования, позволяют исключить из процесса обработки шлифовальную ленту, которая ведет к снятию припуска плиты и доведения его до пылевидного состояния. Полученная масса отходов засорена абразивом ленты и не может быть включена обратно в процесс производства, как по фракционному составу, так и возможностью осмоления с включением абразива.

Калибровка ДСтП винтовой фрезой потенциально позволяет заменить шлифовальную ленту и получить древесные частицы, отвечающие фракционному составу стружки для древесностружечных плит. При этом фракционный состав получаемых отходов при калибровании фрезерованием будет различаться в зависимости от режимов резания и инструмента. При найденных одинаковых оптимальных режимах: скорости подачи Vпод = 3,1 м/мин, оборотах фрезы n1 = 2000 мин-1, оборотах водила n2 = 200 мин-1 и толщине снимаемого слоя t = 0,75-1,00 мм использовался различный инструмент, в частности с разным количеством зубьев (рис. 2.8).

Технико-экономическая оценка ресурсосберегающего производства древесностружечных плит

По действующей технологической инструкции на производство ДСтП марок Р1 и Р2 расход связующего для наружных слоев плит различной характеристики должен составлять 11-14% от массы абсолютно сухой стружки. При шлифовании готовых плит происходит снятие с поверхности каждого наружного слоя по 0,5-1 мм или 25-30% его толщины. Получается, что сошлифовывается большая часть толщины слоя плиты, где расположена наиболее качественная стружка и содержится наибольшее количество связующего. Было бы целесообразнее использовать сошлифовываемый слой в производстве ДСтП повторно, но из-за засоренности абразивом шлифовальной ленты и мелкодисперсности (неизбежно значительно увеличивающей расход связующего) сошлифовываемый слой сжигают. При этом сжигание его в топках взрывоопасно, а также не эффективно в виду осаждения на водогрейных трубах котлов расплавленных смоляных включений ухудшающих теплоперенос.

Если все отходы возникающие в производстве ДСтП при обрезке, калибровке и шлифовании вернуть в производство плит, то затраты на сырье и материалы можно снизить до 20%. Проведенные нами исследования механической обработки древесностружечных плит с целью калибрования и шлифования, позволяют исключить из процесса обработки шлифовальную ленту, за счет использования при калибровке ДСтП винтовой фрезы с двумя степенями подвижности, и таким образом получить возвратные отходы с размерами стружки 0,15–7,0 мм, что соответствует требованиям, предъявляемым к древесным частицам для производства ДСтП. Такие отходы являются чистыми, не засоренными пылью от абразивного материала, как при калибровке шлифовальной лентой. Размеры и чистота стружки позволяют использовать ее повторно, отвечающие условиям производства. При этом использование винтовой фрезы также снижает затраты на электроэнергию на 23% по сравнению с шлифованием.

Стружка, изготовленная из отходов ДСтП, имеет на поверхности полимеризованную смолу, закрывающую поры древесины и исключает впитывание связующего при осмолении, позволяя при рациональном осмолении обеспечить прочное клеевое соединение за счет температуры и давления. Это объясняется тем, что при повторном нагревании смола переходит в стадию резола, отличающуюся высокой стойкостью к воздействию воды [102].

Отходы от форматной обрезки плит, имеют аналогичную

застеклованную структуру, и если их привести в требуемый фракционный состав, они также могут быть вовлечены в производственный процесс. Один из вариантов реализации идеи, является использование молотковых дробилок ДМ-1 или ДМ-3 с вращающейся крестовиной.

Отходы плит ДСтП от обрезки краев поступают в приемник, где в ударном режиме захватываются металлическими болтами и разбиваются на мелкие частицы. Разрушение отходов плиты идет в основном за счет размельчения застеклованного скелета отходов. Измельченные частицы проходят через отверстия ситовых вкладышей и воздушным потоком, создаваемым ротором, выбрасываются из дробилки вниз. Размеры осмоленных древесных частиц после измельчения зависят в основном от формы и размеров ситовых вкладышей. Применяя сита с отверстиями различных размеров, можно получить разный фракционный состав древесных частиц.

Принципиальная схема возврата отходов в производство ДСтП от форматной обрезки и калибровочного станка представлена на рисунке 4.1. Возвратные отходы от калибровочного станка–3 поступают в смеситель–6 и совместно с основной массой осмоленной стружки поступают в формующие машины–7. Отходы от форматно обрезных станков–4 поступают в измельчитель–5, затем в смеситель–6 и формирующие машины–7. Под экономической эффективностью внедрения калибрования древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности следует понимать степень повышения производительности труда и соответственно, степень снижения затрат на обработку в результате её внедрения. Чем выше эта степень, тем выше и эффективность нового способа обработки. Эффективность определяется рядом стоимостных и натуральных показателей. Для расчёта экономической эффективности служат такие основные измерители, как капитальные вложения, необходимые для внедрения способа, себестоимость обработки до и после внедрения нового способа; экономия от снижения себестоимости; прирост производительности труда, прирост прибыли.

В дополнении к основным стоимостным показателям могут рассчитываться следующие натуральные показатели: нормативы расхода пропиточного состава, лакокрасочных веществ и других материалов до и после внедрения (если калиброванные плиты идут в мебельный цех), срок службы оборудования.

Расчеты технико-экономической эффективности внедрения новых методов обработки древесных материалов, которые должны проводиться в соответствии с «Методикой определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений».

Величина капитальных вложений используется при определении экономической эффективности как составная часть себестоимости и для вычисления сроков окупаемости капитальных затрат. Величина капитальных затрат рассчитывается отдельно для базового (до внедрения новой технологии) и внедряемого способа обработки. В состав первоначальной стоимости основных фондов входят: – затраты на проектирование нового оборудования, – стоимость нового оборудования, включая издержки на его доставку и монтаж, – стоимость используемого до внедрения старого (ранее действовавшего) оборудования, – затраты на модернизацию действующего оборудования, – стоимость строительства и реконструкции зданий и сооружений, необходимых для внедрения нового способа обработки. При определении экономической эффективности капитальных вложений на новую технику необходимо учитывать затраты на пополнение или уменьшения оборотных фондов. Если способ калибрования поверхности ДСтП винтовой фрезой с двумя степенями подвижности внедряется в действующем цехе и сопровождается его реконструкцией, необходимо иметь в виду, что реконструкция участка калибрования ДСтП по толщине затрагивает ряд процессов. Изменяется способ улавливания отходов калибрования [13, 90], изменения процесса утилизации отходов калибрования. Поэтому в справке по капиталовложениям необходимо дать расшифровку этих затрат, т.е. указать раздельно затраты на переоборудование пневмотранспортной системы.