Введение к работе
Актуальность работы. Синтетические облицовочные материалы широко применяются в производстве мебели, и в перспективе доля использования этих материалов будет увеличиваться.
При использовании синтетических облицовочных материалов достигают эффекта по ряду позиций: 1) экономии древесного шпона; 2) снижению трудозатрат за счет почти полной механизации процесса изготовления и обработки облицовочных материалов; 3) снижению трудозатрат и материалоемкости изделий (во многих случаях отпадает необходимость нанесения лакокрасочных покрытий); 4) уменьшению потребности в оборудовании для нанесения и сушки лаков, в производственных площадях, тепловой и электрической энергии; 5) снижению выделения токсичных растворителей и других веществ.
Наибольшее практическое значение и применение находят пленки на основе бумаг, пропитанных синтетическими смолами. Наряду с тем. что использование синтетических пленок исключает многие опасные и трудоемкие операции, в декоративном отношении они также могут превосходить облицовки из древесного шпона. Для получения пленки с отделанной поверхностью выполняются операции пропитки и сушки бумажного полотна. При проведении тепловой обработки в установках по производству полимерных синтетических пленок одновременно происходит транспортировка материала, смешение компонентов, пластификация и другие явления, осложненные химическим! реакциями и процессами тепло- и массопереноса.
На качество синтетического шпона, увеличение скорости-сушки и производительность сушильной установки значительное влияние оказывают теплофизические и технологические параметры процесса сушки. Кроме того, качественные показатели искусственного шпона связаны с характеристиками исходного материала. в первую очередь, кислотностью пропиточной смолы, определяемой параметром рН. Критерии качества - осмоленность (С), содержание летучих (L) и водорастворимых (X) веществ в готовой продукции. Основное сырье для получения синтетического шпона -карбамидоформальдегидная смола, стабильность которой характеризуется повышенным содержанием свободного и связанного фор-
мальдегида.
Однако формальдегид обладает токсическими свойствами, поэтому
увеличивать его содержание в смоле нежелательно.
В этой связи проблема создания высокоэффективной, экономичной и экологически чистой сушильной установки является актуальной. Для разработки такой установки необходимо рассчитать кривую кинетики сушки синтетического шпона в условиях, близких к оптимальным, и выбрать активный гидродинамический режим, учитывая, с одной стороны, технологический эффект от применения данного режима (интенсификацию процесса, обеспечивающую требуемое качество обработки), и, с другой стороны, экономичность технологического процесса (высокую степень использования сушильного агента).
Цель работы. Повышение производительности процесса сушки синтетического шпона с сохранением качества готовой продукции, обеспечение снижения вредных выбросов в атмосферу и в помещение цеха.-
Методы исследования. Работа выполнена на основе комплексных натурных, лабораторных и теоретических исследований тепломассообмена при производстве синтетического шпона с учетом математического моделирования процесса сушки и отверждения пленки.
Научная новизна работы.
-
Установлена функциональная связь температуры, продолжительности сушки синтетического шпона, а также параметра рН карбамидоформальдегиднои смолы перед процессом ее поликонденсации с осмоленностью и содержанием летучих, водорастворимых веществ в синтетическом шпоне; получены соответствующе регрессионные зависимости.
-
Разработана математическая модель тепломассообменных процессов, протекающих при производстве синтетического шпона, и на этой основе установлена закономерность изменения концентрации влаги в обрабатываемом материале по толщине ленты и вдоль технологической линии.
-
Доказано, что на качество синтетического шпона определяющее влияние оказывает параметр рН карбамидоформальдегиднои смолы; установлено, что содержание летучих и водорастворимых веществ в искусственном шпоне находится в прямопропорциональ-ной зависимости от величины параметра рН; установлено, что на-
- 5 -илучшее качество продукции может быть получено при параметре рН = 4.0 - 4,5.
-
Доказано, что количество вредных выбросов при сушке синтетического шпона может быть существенно снижено путем использования конденсаторов-утилизаторов, встроенных в рабочую камеру.
-
В условиях использования технических средств улавливания вредных выбросов при сушке синтетического шпона установлен характер влияния температуры, продолжительности сушки и параметра рН карбамидоформальдегидной смолы на качество получаемой продукции (содержание летучих и водорастворимых веществ, осмо-ленность).
Достоверность полученных результатов обусловлена применением современных методов исследований и подтверждена результатами опытно-промышленных испытаний способа производства синтетического шона.
Практическая ценность работы.
-
Разработан и реализован в промышленных условиях способ изготовления искусственного шпона, позволяющий интенсифицировать процесс сушки при одновременной утилизации паров жидкости.
-
Разработана и реализована в промышленных условиях установка для производства синтетического шпона, оснащенная техническими средствами улавливания вредных выбросов.
-
Путем математического моделирования с учетом результатов лабораторных и натурных исследований разработана инженерная методика технологического и конструкторского расчета установки для получения синтетического шпона.
-
Найдена оптимальная конструктивная схема конденсатора для улавливания вредных выбросов при производстве синтетического шпона.
-
Разработан и реализован в промышленных условиях новый теплоизоляционный материал на основе цемента и полистирола.
-
Разработана и реализована в промышленных условиях система регулирования расхода пара в паропроводе путем установки дроссельных шайб на выходе из камеры сушки.
Реализация результатов исследования.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований
- 6 -нового способа производства сиктетического шпона положены в основу проектных разработок опытно-промышленной горизонтальной пропиточно-сушильной установки.
Разработанные способ и линия для производства синтетического шпона признаны изобретениями, прошли опытно-промышленную проверку на АО "Прогресс" и приняты в эксплуатацию.
Разработан новый теплоизоляционный материал на основе зо-лоцементной смеси и пенополистирольного поропласта.
Практическая ценность и перспективность предлагаемого способа производства синтетического шпона подтверждена в акте о внедрении опытно-промышленной установки в АО "Прогресс".
Апробация работы. Основные разделы работы докладывались:
на Всероссийской научно-технической конференція "Отходы производства и потребления: проблемы, методы решения" (г. Пенза, 1995);
на Всероссийской научно-технической, конференции "Новая химическая продукция; технология изготовления и применения" (г.Пенза, 1995):
-на И Международной теплофизической конференции "Повышение эффективности теплофизических исследований технологических процессов промышленного производства и их метрологическое обеспечение"(г. Тамбов, 1995);
на научных семинарах и заседаниях кафедр "Тепловые процессы в технологических системах" ВоПИ и "Теплотехники и гидравлики" ЧГИИ;
на научно-технических совещаниях АО "Прогресс".
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 16 печатных работ, 2 технических решения признаны изобретениями.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы (103 наименования). Объем диссертации составляет 145 страниц машинописного текста, 19 рисунков и приложения.
