Производство теплоизоляционных ДВП

      1.1.2 Мокрый способ  производства древесноволокнистых  плит

      1.1.2.1 Получение древесноволокнистой  массы

      Размол  древесины — это одна из ответственных  операций в технологии производства древесноволокнистых плит.

      От  качества и степени размола зависят  процессы отлива и обезвоживания  ковра, процессы прессования и термовлагообработки  плит и соответственно качественные показатели готовых плит. Полученная во время размола волокнистая  масса должна обеспечить прочные  межволоконные связи у прессуемых плит.

      При термовлагообработке происходит частичный  гидролиз и ослабление структуры  древесины, снижается упругость  волокон, эфирные комплексы расщепляются и появляются новые спиртовые  гидроксилы, которые, в свою очередь, повышают гидрофильность волокон и связанную с ней пластичность.

      При размоле происходит развитие внутренней поверхности волокон, частичное  освобождение заблокированных гидроксилов, повышение гидрофильности и пластичности волокон. Размягчение межклеточной серединной пластинки создает благоприятные условия для размола и дальнейшей углубленной разработки древесных частиц. В процессе размола пучки волокон расщепляются, раздавливаются и разрезаются. Сочетание термовлагообработки и ударного воздействия размольной гарнитуры создает условия для изменения качественной характеристики древесных частиц.

      Для размола щепы в древесноволокнистую  массу при мокром способе производства наибольшее распространение получил  дефибратор, в котором термовлагообработка  происходит непосредственно перед размольными дисками. Размол осуществляют в две ступени. Первая машина - дефибратор типа С соединила в себе камеру пропаривания непрерывного действия и камеру размола, оснащенную двумя стальными дисками, один из которых вращающийся. Размол подогретой щепы экономичен с точки зрения расхода электроэнергии. Температуру в дефибраторе поддерживают подачей насыщённого пара. Пар одновременно служит для удаления из реакционного пространства дефибратора кислорода воздуха, разрушающе действующего на древесину.

      В процессе размола осуществляют термообработку и химическую обработку щепы. Для  химической обработки щепы используют едкий натр (NaOH), моносульфит натрия (Na2SO3), кальцинированную соду (Na2CO3) в  количестве от 0,5 до 8% к массе абсолютно  сухого волокна. Химикаты распыляются специальной паромеханической форсункой, которую вставляют в корпус пропарочной камеры дефибратора.

      Полученная  в процессе размола древесноволокнистая  масса, насы-щенная водой и дополнительно  разбавленная ею в циклоне, представляет собой водную суспензию древесных волокон.

      Приготовленная  дефибраторная масса на действующих  заводах поступает в промежуточный  массный сборник. Этот сборник является расходным, направляющим массу к  мельницам вторичного размола –  рафинатором.

      Хранят  рафинаторную (машинную) массу в больших емкостях – бассейнах. Основное назначение этих бассейнов – создание буферного за-паса перед отливными машинами, который принимается в пределах 1 – 3 ч работы завода. Древесноволокнистая масса хранится при концентрации порядка 4,5%. При хранении массы в бассейнах происходит выравнивание концентрации массы и степени ее размола. 

      1.1.2.2 Проклейка древесноволокнистой  массы

      Проклейка древесноволокнистой массы способствует снижению водопоглощения и набухания, а также повышению механической прочности плит. Чтобы придать плитам водостойкость, в древесноволокнистую массу вводят гидрофобное вещество. Обволакивая древесные волокна и заполняя собой поры в готовой плите, гидрофобное вещество препятствует проникновению в нее влаги. Кроме того, парафин, используемый в качестве проклеивающего материала, предотвращает налипание пучков волокон к глянцевым листам плит пресса и подкладным (транспортным) сеткам, а также придает блеск лицевой поверхности плиты.[2]

      Гидрофобные вещества для проклейки следующие: парафин, гач, церезиновая композиция и др. Содержание их в плитах не превышает 1,0 % по массе, так как эти вещества ослабляют связь между волокнами, тем самым, понижая прочность плит. Гидрофобизирующие добавки вводят в волокнистую массу в виде водных эмульсий. Для получения тонкодисперсной эмульсии в качестве эмульгаторов применяют высокомолекулярные кислоты (олеиновую, стеариновую, пальмитиновую и др.). Для снижения себестоимости готовых плит на предприятиях в качестве эмульгатора используют концентрат сульфитнобардяной бражки, кубовые остатки от перегонки синтетических жирных кислот, а также сульфатное мыло. Необходимое условие для осаждения на волокнах гидрофобных веществ — создание в древесноволокнистой массе кислой среды — рН 4,5-5,0. Такая среда образуется в результате введения в древесноволокнистую массу раствора сернокислого глинозема или алюмокалиевых квасцов, служащих коагуляторами или осадителями. В последнее время широко стали применять серную кислоту.

      Для повышения механической прочности древесноволокнистых плит в массу вводят клеевые добавки. Введение альбумина значительно улучшает прочностные показатели изготовляемых плит. В качестве клеевой добавки применяют также малотоксичную водорастворимую фенолоформальдегидную смолу СФЖ-3024Б и смолу СФЖ-3014.

      Склады  химикатов проектируют и строят отдельно стоящими. Запас химикатов  создают из расчета месячной работы цеха. В самом цехе древесноволокнистых  плит размещают расходный склад  суточного хранения, который располагают  рядом с помещением приготовления рабочих составов. Химикаты из основного склада в расходный доставляют электропогрузчиком в специальных контейнерах или товарной таре.

      На  многие предприятия парафин поступает  в железнодорожной цистерне, которую  устанавливают около склада готовой продукции. Парафин разогревают острым паром, после чего он самотеком сливается через нижнее отверстие и по трубопроводу, уложенному с уклоном, стекает в бак для хранения емкостью 60 м3. Далее парафин поступает в расходный бак, который устанавливают в цехе на постаменте. Затем парафин самотеком через мерный бачок сливается в бак приготовления парафиновой эмульсии (эмульгатор). Готовую эмульсию перекачивают в специальную емкость (бак) для хранения.[1]

      Приготовление рабочего состава фенолоформальдегидной  смолы СФЖ-3024Б заключается в ее разведении до рабочей концентрации 5—10 %. Растворение осадителей производят в специальном баке, который по конструкции аналогичен баку для приготовления эмульсии.

      Приготовление раствора серной кислоты, используемого  для осаждения смоляных эмульсий, заключается в разбавлении серной кислоты водой до концентрации 1,5—3 %. Концентрация вводимой серной кислоты более 3 % нежелательна, так как это может вызвать при прессовании появление пятен на плитах и прилипание их к глянцевым листам и транспортным сеткам.

      Расход  химикатов по технологической инструкции ВНИИдрева определен в зависимости  от породного состава сырья, используемых химических продуктов и мощности предприятия.

      Проклеивающие составы вводят в волокнистую  массу перед ее отливом в ящики непрерывной проклейки. Обязательное условие проклейки — первоначальное введение в массу проклеивающей эмульсии и только после перемешивания эмульсии с массой — добавление раствора осадителя. 

      1.1.2.3 Отлив ковра

      Отлив и формирование ковра из древесноволокнистой массы происходит в результате последовательного проведения операций: истечения массы на формующую сетку, свободной фильтрации воды через сетку, отсоса воды вакуумной установкой и дополнительного механического отжима. При истечении массы на сетку свободная вода фильтруется, уходя в оборотную систему, а взвешенные волокна оседают на сетке. Вследствие развитой внешней поверхности волокон, полученной при размоле, создаются условия большей степени их сцепления и переплетения. Эта связь усиливается в процессе вакуумного отсоса и механического отжима воды из полотна. Относительную влажность полотна доводят до 68—72 %. В таком состоянии полотно становится транспортабельным, а кроме того, максимальное удаление воды снижает расход пара и сокращает время на последующую сушку плит. Особенно это важно при производстве мягких плит, так как сушат их не в прессах, а сушильных камерах.

      Отлив массы и формирование полотна  выполняют на отливных машинах периодического или непрерывного действия.

      Предварительно  обезвоженный вакуумом древесноволокнистый ковер подвергают дальнейшему обезвоживанию механическим путем — давлением нескольких пар валов, обтянутых сетками. Относительная влажность ковра составляет около 80 %. С такой влажностью ковер сходит с вакуумформующего барабана и роликовым конвейером направляется на обрезку и дополнительное обезвоживание в вальцовом прессе. Дополнительным обезвоживанием влажность сырого полотна может быть доведена до 60%.[7]

      Сформированную  бесконечную древесноволокнистую  ленту-ковер разрезают по длине на отдельные полотна — заготовки. Одновременно обрезают боковые кромки.

      Основные  условия образования древесноволокнистого полотна: равномерное распределение  массы по всей ширине и толщине  полотна, хорошее смешение различных  фракций волокна, получение беспорядочной ориентации волокон, максимальное сокращение потерь мелких волокон и введенных в массу химических продуктов, достижение необходимой влажности ковра.

      Для равномерного распределения массы  и хорошего смешения необходимы тщательное хранение и организованная транспортировка массы к отливной машине. Каждая частица волокнистой массы, находясь во взвешенном состоянии в суспензии, совершает движение. Оно происходит, во-первых, под действием силы тяжести (частица опускается), а во-вторых, в зависимости от своей формы она поддается вращению. Образуя сложные движения, частицы волокон и волокна сталкиваются друг с другом, сцепляются и создают условия для хлопьеобразования. Вместе с тем в быстро движущейся суспензии образование хлопьев сопровождается разрывами и устанавливается динамическое равновесие. Учитывая этот факт, необходимо создавать такие условия, чтобы истечение суспензии в трубопроводах не нарушалось механическими препятствиями на пути потока. Следует избегать углов, искривлений, неровностей внутренних поверхностей массопроводов.

      Все операции по формированию древесноволокнистого ковра следует производить с  постепенно нарастающей нагрузкой. Установлено, что форсированный  режим обезвоживания на любой  стадии процесса вызывает разрушение волокнистой структуры ковра, снижение его механических свойств при отсутствии каких-либо внешних видимых признаков.[1]

      В цехах древесноволокнистых плит, работающих по мокрому способу, важное технологическое и экономическое  значение имеет процесс возврата волокна в производство. Вместе со сбрасываемой водой уходят и волокна, содержание которых в сточной воде составляет около 1600 мг/л. Извлечение из сбрасываемой воды древесных волокон позволяет максимально использовать сырье и оборотные воды, что снижает расход сырья и свежей воды на единицу выпускаемых плит. Кроме того, уменьшение содержания волокнистых веществ в сточной воде создает благоприятные условия для последующей обработки ее на очистных сооружениях. Для возврата волокна в производство используются технологические фильтры. В нашей стране на заводах, изготовляющих древесноволокнистые плиты, установлены фильтры польского производства.[7] 

      1.1.2.4 Прессование плит

      Прессование - основная операция технологического процесса, определяющая качество выпускаемых плит и производительность оборудования. Во время прессования влажное древесноволокнистое полотно подвергается большому давлению при высокой температуре и превращается в древесноволокнистую плиту. Это превращение происходит вследствие физических, химических и морфологических изменений насыщенного влагой древесного волокна.

      В процессе прессования происходят изменения  целлюлозной части древесного комплекса. Уменьшаются размеры элементарной кристаллической решетки, идет укрупнение кристаллических участков. Упорядочение структуры делает возможным сближение целлюлозных молекул и сегментов макромолекул на расстояния, необходимые для образования химических связей между древесными волокнами. При повышенном давлении и высокой температуре наблюдаются термогидролитические превращения гемицеллюлоз, что вызывает увеличение содержания водорастворимых продуктов в прессуемом материале, окисление первичных гидроксильных групп сахаров с образованием карбоксильных групп, установление простых и сложноэфирных связей в результате реакций дегидратации и этерификации. Этим объясняется, что прочность и водостойкость плит находятся в соответствии с количественными изменениями экстрактивных веществ, изменениями функциональных групп, водородных связей, свободных радикалов и подвижностью углеводного скелета древесного волокна.

      Прочность плит определяется прочностью волокон  и межволоконных связей. Прочность  волокон на разрыв зависит от породы древесины. В образовании межволоконных  связей участвуют все основные компоненты углеводлигнинного комплекса, значительная часть которых находится в размягченном, пластифицированном состоянии. Наличие низкомолекулярных веществ, некоторое снижение степени полимеризации целлюлозы, размягчение лигнина, повышение гибкости цепей макромолекул при пьезотермообработке способствует увеличению поверхности контакта между волокнами и адгезионному взаимодействию между ними.

      В зависимости от сырья и способов ведения технологического процесса можно получить требуемые физико-механические свойства плит. Для выбора параметров и режима прессования необходимо учитывать следующие исходные факторы: породный состав и качество исходного сырья; способ и качество приготовления массы; характеристику проклеивающих материалов и способ их введения; технические возможности пресса.