Установление технологических и технико-организационных параметров участка склеивания шпона

Установление технологических и технико-организационных параметров участка склеивания шпона

Содержание

Введение

. Характеристика продукции и исходных материалов для нее

.1 Характеристика фанеры

.2 Характеристика шпона

.3 Характеристика клея

. Параметры условий режимов склеивания

.1 Параметры условий склеивания

.1.1. Нанесение клея

.1.2 Сборка пакетов

.1.2.1 Общие требования при сборке пакетов

.1.2.2 Конкретные требования при сборке пакетов

.1.3 Подготовка клеевого слоя

.2 Параметры режимов склеивания

.2.1 Температура склеивания

.2.2 Давление при склеивании

.2.3 Продолжительность склеивания пакетов

. Обоснование структуры участка склеивания

.1 Расчет производительности пресса

. Расчет сборочных работ, обоснование выбора оборудования и организация

участка сборки и склеивания пакетов

. Установление некоторых технико-организационных показателей работы участка

.1 Расчет количества сухого шпона

.2 Расчет количества клея и его составных частей

Список использованной литературы

Введение

Широкое использование операции склеивания в деревообрабатывающей промышленности способствует расширению ассортимента необходимой для народного хозяйства и населения продукции, повышению ее качества, рациональному и комплексному использованию древесины. Это обуславливает необходимость более глубокого изучения вопросов, касающихся свойств современных смол и клеев на их основе, выбора направлений их применения, путей модификации, выбора условий и режимов склеивания.

Рациональному использованию древесного сырья способствует широкое применение склеивания, дающее возможность не только снижать материалоемкость изготовляемой продукции и более полно использовать низкосортные пиломатериалы и отходы, но и повышать формоустойчивость, жесткость и прочность изделий, легче придавать им требуемую форму, уменьшать или устранять анизотропию прочностных и упругих свойств, повышать огне-, био-, и химическую стойкость и т.д. Склеивание позволяет также получать из тонких пиломатериалов и шпона детали крупных сечений. За счет меньшего расхода сырья, идущего на изготовление клееных деталей, себестоимость их, как правило, ниже, чем у деталей из цельной древесины.

Видов изделий из полуфабрикатов, в которых применяется склеивание, как способ соединения, очень много. Это мебель, щитовой паркет и паркетные доски, клееные несущие и ограждающие конструкции (балки, арки, фермы, щиты), переводные и мостовые брусья, шпалы, дверные и оконные блоки, сборные жилые дома, сваи для гидротехнических сооружений, гнутые и штампованные детали различного назначения, планеры и спортивные самолеты, и многое другое.

Особое место занимает клееная древесина, основные представители которой - фанера различного назначения, а также древесностружечные плиты. Из фанеры изготавливают элементы: кузова автомобилей, дома на колесах, борта и полы товарных вагонов, внутренние перегородки вагонов, полы и стены холодильников, многооборотную опалубку, внутреннее оборудование, моторные парусные лодки, танкеры для перевозки газа, тару различного назначения, крыши, стены и двери контейнеров, элементы домов: внутренние и наружные стены, чистые и черные полы, потолки, крыши, двери, обшивку стен, гаражи, кабины, понтоны, легкие мосты, элементы мебели, и многое другое.

Кроме рационального и комплексного использования древесины, перед промышленностью, изготавливающей клееные материалы и плиты, стоят задачи увеличения выпуска необходимой для населения продукции, дальнейшего повышения ее качества, комплексной механизации и автоматизации производственных процессов и управления ими, расширение сырьевой базы за счет использования древесных хвойных пород, специализации и кооперирования.

1.     
Характеристика продукции и исходных материалов для нее

.1 Характеристика фанеры

Фанера представляет собой слоистый материал, состоящий из склеенных между собой листов лущеного шпона, нередко разных толщин и из древесины различных пород. В качестве наружных слоев фанеры некоторых видов используются строганный шпон, облицовочные материалы на основе бумаги, другие листовые материалы.

Фанера изготавливается из трех и более слоев шпона. Обычно количество слоев шпона в пакете нечетное, а направление волокон древесины в смежных слоях взаимно перпендикулярно. При четном количестве слоев шпона два средних слоя должны иметь одинаковые направления волокон. Возможны и другие конструкции фанеры, в которых должна быть обеспечена симметричность расположения слоев относительно нейтральной оси сечения пакета, составляющего лист фанеры.

Фанера, имеющая длину или ширину более 1800 мм, называется большеформатной. При этом длина листа фанеры измеряется вдоль волокон древесины наружных слоев. Фанера, у которой направление волокон древесины наружных слоев совпадает с ее наибольшим линейным размером, называется продольной, в противном случае - поперечной. /1/, с. 3, 4. Формат продукции по заданию составляет 1220х1525, следовательно, фанера поперечная.

В данном курсовом проекте, согласно заданию, рассматривается фанера марки ФК из соснового шпона. ФК - одна из марок фанеры общего назначения. Фанера общего назначения изготавливается из лущеного шпона лиственных или хвойных пород по ГОСТ 99 и используется в производстве мебели, тары, в строительстве, а также в ряде других отраслей. Фанера ФК водостойкая на карбамидоформальдегидных клеях.

Критерием водостойкости фанеры является величина предела прочности при скалывании по клеевому слою после термовлажностной обработки образцов, выполненной в определенном режиме. По табл. 1.1, с. 5/1/ показатели прочности фанеры при скалывании по клеевому слою составляет 1,0 МПа, для фанеры марки ФК после вымачивания в воде в течении 24 часа.

Фанера считается изготовленной из той породы древесины, из которой изготовлены ее наружные слои. Для наружных слоев фанеры принимаем шпон из сосны, для внутренних - шпон из березы.

Сорт фанеры определяется качеством лущеного шпона наружных слоев и обозначается сочетанием сортов шпона лицевого и оборотного слоев. При обозначении сорта фанеры указывают сначала сорт лицевого слоя, а затем оборотного. По заданию продукция делится на сорта Е_х/1_х, ассортимент которого составляет 80 % а толщина - 22 мм, а также 3_х/4_х, ассортимент - 20 %, толщина - 5 мм.

По степени механической обработки поверхности фанеру подразделяют на не шлифованную НШ, шлифованную с одной стороны Ш1 и с двух сторон Ш2. В нашем случае принимаем фанеру шлифованную (Ш). Шероховатость шлифованной фанеры из хвойной древесины равна Rm <200 мкм. Влажность фанеры марки ФК должна быть 5 ... 10 %.

Из табл. 1.2, с. 6 /1/ выпишем размеры фанеры, подходящие для нашего случая и занесем их в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Размеры фанеры общего назначения

1.2 Характеристика шпона

Фанера марки ФК изготавливают из лущеного шпона, отвечающего требованиям ГОСТ 99 «Шпон лущеный».В зависимости от пороков древесины и дефектов обработки шпон подразделяют на пять сортов - Е_х,1_х,2_х,3_х,4_х,.

Влажность шпона должна быть 6(±2 %). Шероховатость поверхности Rm шпона хвойных пород составляет не более 320 мкм Средняя прочность лущеного шпона при растяжении вдоль волокон составляет для сосны - 50,0 МПа.

По табл. 2.1, с. 22 /1/ определим размеры лущеного шпона для нашего случая, данные занесем в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Размеры лущеного шпона

.3 Характеристика клея

При изготовлении фанеры марки ФК применяются клеи на основе карбамидоформальдегидных смол, образующая клеевое соединение средней водостойкости. Основа клеев - карбамидоформальдегидные смолы, впервые синтезированные в 1929 г. Их появление вызвано дефицитностью фенола и необходимостью иметь неокрашенные клеи. Сырьем для смол служит мочевина (NH₂)₂ CO₂, формальдегид CH₂O и различного рода катализаторы, способные изменять кислотность среды в ту или другую сторону (Хлористый аммоний NH₄CI, аммиак NH₃).Принимаем клей на основе карбамидоформальдегидной смолы горячего отвердения марки КФ-О ГОСТ 14231-88, которая обеспечивает получение продукции повышенной прочности и относительной не токсичностью. Выпишем из табл. 2.5, с. 29 /1/ основные показатели этой смолы.

Таблица 1.3

Основные показатели карбамидоформальдегидной смолы марки КФ-О

Клеи горячего отверждения на основе карбамидоформальдегидных смол изготавливается путем внедрения в смолу отвердителя - хлористого аммония. При необходимости повышения вязкости клея и с целью его экономии в клей вводят наполнитель. Вязкость клея на основе карбамидоформальдегидной смолы при склеивании шпона должна быть 90…180 по ВЗ-4.Для повышения липкости клея, что является необходимым его качеством горячем склеивании слоистых материалов с предварительной подпрессовкой пакетов, в клей вводят модификатор - лигносульфат. Время желатинизации зависит от количества хлористого аммония, а оно зависит от от рН смолы и составляет от 1,0 до 1,5 мас.ч. В качестве наполнителя применяем модификатор аэросил технический. Основой его является окись кремния, но благодаря присутствую в нем химических примесей введение в смолу аэросила технического позволяет уменьшить время горячего склеивания на 15..40%, увеличить прочность клеевого соединения. Количество вводимого аэросила технического для достижения указанных дополнительных эффектов зависит от рН смолы от 7 до 10 мас.ч на 100 мас.ч.Введение неорганических наполнителей ведет к повышению жесткости клеевого соединения, уменьшает изностойкость режущего инструмента при обработке продукции. С целью равномерного распределения неорганических наполнителей в массе клея нередко производят его вспенивание, а процессе приготовления. Для этого в состав клея вводят 0,5…1,0 мас.ч пылеводного альбумина. Вспененный клей равномернее распределится при нанесении на склеиваемую поверхность. Наиболее эффективной отверждающей композицией является следующая, мас. ч. :

Смола - 100

ЛСТ - 25

Карбамид - 5

хлористый аммоний - 1 альбумин - 0,5

Карбамидоформальдегидные клеи имеют высокую адгезию к древесине и другим материалам, дают прочные и стойкие к холодной воде соединения, атмосферостойкость их средняя, теплостойкость ограниченная, имеют высокие диэлектрические свойства. Скорость отверждения в 2-2,5 раза выше, чем у фенолформальдегидных клеев, они недефицитны и дешевы. Большой недостаток карбамидных клеев наличие в них свободного формальдегида. И он выделяется как в процессе склеивания древесины, так и при эксплуатации готового изделия.

2. Параметры условий режимов склеивания

Технологический процесс, склеивания клееных, слоистых материалов включает следующие операции: нанесение клея на шпон, сборка пакетов, подготовка клеевого слоя к склеиванию, склеивание пакетов, кондиционирование склеенного материала.

В зависимости от вида склеиваемого материала, а иногда применяемого клея операции сборки пакетов и подготовки клеевого слоя к склеиванию могут меняться местами. Качественное склеивание древесных, слоистых материалов может быть достигнуто при соблюдении параметров условий и режимов склеивания. Параметрами условий склеивания являются характеристики древесных и клеевых материалов, расход клея, характеристика пакетов для склеивания и способ подготовки их к склеиванию. Параметрами режимов склеивания являются температура склеивания, давление на пакет и время склеивания.

.1 Параметры условий склеивания

.1.1 Нанесение клея

Процесс нанесения клея должен обеспечивать непрерывный тонкий однородный по толщине клеевой слой. При разработке технологии видов фанерной продукции из существующих способов нанесения клея применяются следующие: на вальцовых клеенаносящих станках, способы налива и механического распыления.

Нанесения клея на вальцовых клеенаносящих станках широко распространен в производстве. При этом способе клей наносится на обе стороны шпона. Этим способом можно наносить не вспененный и вспененный клей вязкостью 60...300 с по ВЗ-4 с расходом 90...240 г/м². Скорость подачи материала при нанесении - до 0,5 м/с. Достоинство способа - двухстороннее нанесение клея на шпон, благодаря чему сохраняется устоявшаяся десятилетиями организация участков сборки пакетов. Это важно в условиях ограниченности средств на модернизацию фанерных производств. Существенными недостатками способа являются: влияние типографии материала (макро и микро неровностей поверхности) на расход клея и равномерность его распределения. Отсюда - излишне высокий минимально необходимый расход клея. Потери клея достаточно велики - до 10 %.

Нанесения клея наливом и распылением более прогрессивны. Они обеспечивают нанесения клея с минимальной необходимым расходом, потери клея не превышает 5%, увеличивается скорость нанесения клея - до 2,7 м\с. Недостатками способов являются: нанесения клея на одну поверхность шпона, что требует реорганизаций существующих участков сборки пакетов, необходимость соблюдения постоянства температуры наносимого клея для сохранения его вязкости, от которой зависит расход клея. Диапазон вязкости клея при применении способа налива 100…240 с по ВЗ-4, способа распыления 60…150 с по ВЗ-4.

Для нашего случая наиболее подходящим способом является - контактный способ (нанесения клея на вальцовых клеенаносящих станках). Это объясняется тем, что у хвойных пород шероховатость и разрыхленность больше, чем у лиственных пород и нужно увеличить расход клея. При нанесении клея наливом и распылением клей должен быть менее вязким, чем контактом способе. И учитывая структуру хвойной породы, вязкий клей не будет создавать достаточную прочность.

По таблице 3.1, 36 /1/ расход клея для фанеры марки ФК из хвойной породы составляет 150...160 г/м².

.1.2 Сборка пакетов

.1.2.1 Общие требования при сборке пакетов

Сборка пакетов при изготовлении клееной, слоистой древесины производится в соответствии с ее видом, толщиной, сортом и, нередко, маркой. Процесс сборки пакетов подчиняется следующим требованиям, обеспечивающим наименьший расход материалов на продукцию, минимальную ее формоизменяемость, простоту организации данного процесса.

Набор шпона в пакете может быть неравнослойным, состоящим из шпона древесины разных пород, но обязательно симметричным относительно оси сечения пакета. Симметрично расположенные слои шпона должны быть обращены левой стороной внутрь пакета.

В неравнослойном пакете листы шпона из древесины одной породы должны отличаться по толщине визуально, т.е. не менее чем на 0,3 мм. Набор шпона в пакете должен состоять из возможно меньшего количества слоев шпона (обычно пакеты формируются из нечетного числа слоев - трех и более). Слойность пакета обуславливается толщиной применяемого шпона или оговаривается требованиями технических условий. При необходимости соблюдения условий равнопрочности материала и плоскости листа сумма толщин шпона в наборе во взаимно перпендикулярных направлениях должна быть примерно одинаковой.

Набор пакета следует осуществлять с применением возможно меньшего количества толщин шпона (обычно не более двух). При необходимости применения шпона разных толщин или из древесины различных пород (например, березы и сосны) следует формировать пакет, перемежая тонкий и толстый(березовый и сосновый) листы шпона. В условиях различной шероховатости поверхности такого шпона такое построение пакетов обеспечивает повышение прочности склеивания.

Построение неравнослойного пакета должно обеспечить, возможно, меньшую толщину шпона наружных слоев. Применение более тонкого, а следовательно, менее шероховатого шпона уменьшает шероховатость фанеры.

Построение пакета должно обеспечить нанесение клея на шпон одной толщины, особенно если для нанесения клея применяется вальцовый клеенаносящий станок. Сумма толщин шпона в наборе должна быть наименьшей допустимой.

.1.2.2 Конкретные требования при сборке пакетов

Толщину склеиваемого пакета при изготовлении фанеры всех видов рассчитывают по методике, приведенной в методических указаниях /3/. Склеивание шпона при изготовлении фанеры можно производить, загружая в промежуток пресса пакет, состоящий из одного или нескольких единичных пакетов. Количество пакетов в промежутке пресса ограничивается рациональной суммарной толщиной пакета. Это связано с тем, что с увеличением толщины пакета резко возрастает время склеивания (так как время нагрева пакета до температуры отверждения клея, в основном и определяющее время склеивания, связано квадратичной зависимостью с толщиной пакета). С другой стороны, при склеивании тонкими пакетами падет производительность пресса, так как возрастает доля времени на вспомогательные операции в цикле его работы. На этом основании наибольшее количество единичных пакетов в промежутке пресса при склеивании фанеры общего назначения составляет: при толщине фанеры (для данного курсового проекта) 22 мм - 1пакета, при 5 мм. - 2пакет.

Наборы пакетов шпона по сортам при изготовлении фанеры общего назначения определяется сортами фанеры. Для фанеры из соснового шпоны при 22 мм сорт Е\1: наружный слой элитный Е, оборотная сторона 1 сорта; при 5 мм сорт 3\4 : наружный слой 3 сорта и оборотная сторона 4 сорта. Качество шпона внутренних слоев не оговаривается, но применяемый шпон должен обеспечить получение фанеры требуемого сорта, определяемого по качеству наружных поверхностей фанеры.

Толщина плиты S_n, мм определяется по формуле

S_п = S_ф*m                      (2.1)

100 - У

где S_ф - толщина склеиваемого материала (по заданию), мм;

m - количество пакетов У - упрессовка пакета при склеивании, %.

1) Расчет для продукции сорта Е/1

По данным табл. 3.5, с. 42/1/ крайние значения упрессовки, % для фанеры марки ФК толщиной 22 мм составляют 10 …12 %.

Рассчитаем толщину плиты S_n, мм по формуле (2.1)

S_n1= 100*22*1/ 100 - 10= 24,4 мм

S_n2=100*22*1 / 100 - 12= 25 мм

Наборы шпона в пакете по толщине обычно устанавливают по сырому шпону, поэтому с учетом ориентировочного значения радиальной усушки шпона 5-6 %, рассчитанные значения S_п необходимо разделить на 0,95, установив таким образом толщину пакета по сырому шпону S_пс.

S_nc1 =24,4/0,95=25,68 мм

S_nc2 =25/0,95=26,31 мм

Рассчитаем толщину сырого шпона по формуле (2.2)

S_{сыр.шпон}= S_п \ 0,95*С                       (2.2)

где S_п - толщина плиты, мм

С - количество слоев, шт

S_{сыр.шпон 1}= 24,4 \ 0,95*7 = ,366 мм

S_{сыр.шпон 2} = 25 \ 0,95*7 = 3,75 мм

Принимаем толщину сырого шпона за S_{сыр.шпон} = 3,6 мм

Рассчитаем толщину сухого шпона по формуле (2.3)

S_{сух.шпон} = S_{сыр.шпон} * 0,95, мм                                       (2.3)

S_{сух.шпон} = 3,6 * 0,95 = 3,42 мм

Рассчитаем толщину пакета сухого шпона по формуле (2.4)

S_{сух.пак шпона}= S_{сыр.шпон} * 0,95*m *С (2.4)

где S_{сыр.шпон} - толщина сырого шпона, мм

m - количество пакетов

С - количество слоев

S_{сух.пак шпона}= 3,6*0,95*1*7 = 23,94 мм

Представим наборы пакетов по толщинам и форматам шпона, его сортам, породам применяемой древесины.

Для фанеры марки ФК, сорта Е\1, форматом 1220x1525 мм, толщиной 22 мм: толщина пакета по сырому шпону равна 3,6 мм; набор по толщине сырого шпона, мм - 0,5- 0,5 - 0,5 - 0,5 - 0,5 - 0,5 - 0,5 ; набор по формату сырого шпона, мм : - 1300x1600-1600x1300-1600x1300-1300х1600-1600х1300-1300х1600 ; набор шпона по сортам - Е-вн-вн-вн-вн-вн-1;

По табл. 3.6, с. 43 /1/ схема набора пакета фанеры слойностью, равной 7 имеет вид - ( Ç ) ( È ) ( Ç ) листы перевернуты левой стороной вниз -- листы перевернуты левой стороной вверх - листы повернуты левой стороной вниз

) Расчет для продукции сорта 3/ 4

По данным табл. 3.5, с. 42 /1/ крайние значения упрессовки, % для фанеры марки ФК толщиной 5 мм составляют 10… 12%.

Рассчитаем толщину плиты S_n, мм по формуле (2.1)

S_{п 1} = 100*5*2 \ 100 - 10 = 11,11 мм

S_п = 100*5*2 \ 100 - 12 = 11,36 мм

S_nc1 = 11,11 / 0,95= 11,694 мм

S_nc2 =11,36 / 0,95= 11,957 мм

Рассчитаем толщину сырого шпона по формуле (2.2)

S_{сыр.шпон 1}= 11,11 \ 0,95*3*2 = 1, 94 мм

S_{сыр.шпон 2} = 11,36 \ 0,95*3*2 = 1,99 мм

Принимаем S_{сыр.шпон} = 1,95 мм

Рассчитаем толщину сухого шпона по формуле (2.3)

S_{сух.шпон} = 1,95 * 0,95 = 1,85 мм

Рассчитаем толщину пакета сухого шпона по формуле (2.4)

S_{сух.пак шпона} =1,95 * 0,95 * 2 * 3 = 11,11 мм

Представим наборы пакетов по толщинам и форматам шпона, его сортам, породам применяемой древесины.

Для фанеры марки ФК, сорта 3\4, форматом 1220х1525 мм, толщиной 5 мм: толщина пакета по сырому шпону равна 1,95 мм; набор по толщине сырого шпона, мм - 0,65-0,65-0,65-; набор по формату сухого шпона, мм - 1300x1600-1600x1300-1300x1600-; набор шпона по сортам - 3- вн - 4;

По табл. 3.6, с. 43 /1/ схема набора пакета фанеры слойностью, равной 3 имеет вид - ( Ç ) листы повернуты левой стороной вниз.

.1.3 Подготовка клеевого слоя

Вязкость клея, наносимого на шпон, должна быть ниже требуемой. Это обусловлено необходимостью нанесения клея на поверхность склеивания. Однако такой клей глубоко проникает в полости склеиваемой поверхности и не обеспечивает непрерывного клеевого слоя. Это ведет к снижению прочности склеивания. При изготовлении фанеры особенно с тонкими лицевыми слоями клей проникает через них, образуя пятна на поверхности или склеивая смежные листы продукции в пакете.

Для ликвидации указанных явлений вязкость клеевого слоя после его нанесения необходимо повысить. Для этого существует ряд способов: закрытая выдержка пакетов или шпона с нанесенным клеевым слоем, подпрессовка пакетов, выдержка пакетов между горячими сомкнутыми плитами пресса без давления, сушка шпона с нанесенным клеевым слоем.

Принимаем способ подпрессовки пакетов. В этом случае пакеты, собранные в стопы толщиной 400...800 мм, выдерживают под давлением в холодном прессе, что обеспечивает сплошной контакт склеиваемых поверхностей. Повышение вязкости происходит за счет вышеотмеченных причин.

Применение подпрессовки увеличивает компактность пакета. Это предотвращает смещение листов в пакете и их разрушение, позволяет увеличить скорость транспортирования пакетов на участке склеивания, уменьшить высоту промежутка пресса. Увеличение числа промежутков без увеличения высоты пресса повышает его производительность в среднем на 6,6 % на один этаж. Возможность хранения подпрессованных пакетов позволяет исключить жесткую цикличную связь участков сборки пакетов и горячего склеивания.

По табл. 3.17, с. 55 /1/ режим подпрессовки пакета на основе карбамидоформальдегидной смолы марки КФ-О: давление - 1,0 ... 1,2 МПа; продолжительность подпрессовки - 7 ... 10 мин; продолжительность возможного хранения пакетов после подпрессовки - определяется жизнеспособностью клея.

.2 Параметры режимов склеивания

Параметрами режима склеивания являются температура склеивания, давление на пакет и продолжительность склеивания.

.2.1 Температура склеивания

Нагрев пакетов при склеивании интенсифицирует этот процесс, улучшает условия формирования клеевого слоя. При изготовлении клееной, слоистой древесины используют кондуктивный метод нагрева - путем передачи тепла пакета греющими плитами пресса. Поэтому обоснование температуры склеивания сводится к назначению рациональной в данных условиях температуры плит пресса.

Чем выше вязкость клея, шероховатость и плотность склеиваемой древесины, тем выше требуемая температура склеивания.

Однако излишне высокая температура отрицательно влияет на условия формирования клеевого слоя, а следовательно, на качество склеивания. Чем выше температура, тем выше внутреннее давление, образующееся в пакете влаги.

Охлаждают продукцию в конце процесса склеивания до 40 °С по двум причинам: во-первых, для конденсации пара, образующегося в пакете, т. к. выход его из рассматриваемых материалов невозможен или затруднен; во-вторых, для уменьшения термических касательных и нормальных напряжений, которые возникают в этих материалах при неравномерном по сечению охлаждении их в свободном состоянии.

.2.2 Давление при склеивании

Давление на пакет при склеивании должно быть таким, чтобы обеспечить максимально тонкий, однородный по толщине и непрерывный по структуре слой. Давление на пакет должно действовать в течение времени, обеспечивающего образование надежной клеевой связи между склеиваемыми слоями древесины. Величина и характер изменения давления в этот период вытекают из его роли при склеивании.

Действие на пакет при склеивании, особенно при повышенных температурах, позволяет смять неровности на поверхности склеиваемого материала, распределить клей в плоскости клеевого слоя и внедрить его в древесину на достаточную глубину (0,2...0,4 мм), удалить газообразные продукты из клеевого слоя.

С учетом этих обстоятельств, при прочих равных условиях склеивания горячим способом давление должно быть тем больше, чем больше плотность, шероховатость и разнотолщинность склеиваемых слоев древесины, чем больше вязкость клея. С увеличением влажности склеиваемого пакета и температуры склеивания требуемая величина давления уменьшается. Величина давления при склеивании шпона в случае изготовления фанеры общего назначения из хвойного шпона с меньшим модулем упругости, более податливый, склеивают при давлении 1,4...1,7 МПа.

Для уменьшения упрессовки фанеры, обычно толстой или из древесины хвойных пород, пакеты склеивают при уменьшающемся в течении времени склеивания давления. Применяются ступенчатый или плавный режим уменьшения давления. Принимаем плавный режим уменьшения давления. При склеивании по режиму плавного уменьшения давления создается давление на пакет, обеспечивающее вышеприведенное условие формирования клеевого слоя (1,4… 1,7 МПа). По мере нагрева и пластификации пакта давление плавно снижается таким образом, чтобы его величина обеспечивала состояние сформированного клеевого слоя, которое не может быть нарушено ввиду упругого восстановления неровностей на поверхности склеивания. Поддержания требуемой величины давления в каждой момент времени прессования обеспечивается следящей системой, периодически включающей гидронасос пресса. Такой режим изменения давления позволяет задать и поддержать минимальное требуемое для качественного склеивания уплотнения пакета, обеспечивает стабильность толщины фанеры.

.2.3 Продолжительность склеивания пакетов

Продолжительность горячего склеивания - это время, в течение, которого достигается наибольшая прочность и водостойкость клеевого соединения. Продолжительность склеивания тем больше, чем меньше реакционная способность клея, ниже температура склеивания, и толще склеиваемый пакет. Продукция после склеивания подвергается кондиционированию в течении 24 часов, что необходимо для стабилизации температуры, перераспределения влажности и внутренних напряжений в склеенном материале. Фанера склеенный карбамидоформальдегидными клеями не укладывают в плотные стопы. Так как это может привести к деструкции клеевых слоев за счет тепла, аккумулированного пакетами. Толщина каждой пачки в стопе не должна превышать 200….300 мм, для чего они разделяются прокладками.

склеивание пакет шпон пресс

3. Обоснование структуры участка склеивания

Участок склеивания строится на базе горячего пресса, определяющего его производительность. Он, в свою очередь, включает участки: нанесения клея, сборки пакетов, подпрессовывание пакетов, прессования, а также склад выдержки склеенной продукции. Перемещение собранных пакетов осуществляется с помощью конвейеров, выгрузка пакетов из пресса на этажерку, загрузка пакетов с помощью конвейера-толкателя.

Производительность пресса зависит от цикла его работы. Загрузочная этажерка отодвигается от пресса по рельсовому пути в период ее загрузки. Это делается для уменьшения теплового воздействия на пакеты. Поворотный механизм выталкивания пакетов на расстоянии 400 мм. Последующая выгрузка производится роликами, которыми оборудована каждая этажерка.

.1 Расчет производительности пресса

Расчет производительности пресса А, м^э/ч, выполняется по формуле

                                                (3.1)

где F_о - площадь обрезной фанеры, м³;

S_ф - толщина фанеры, мм;

n - число этажей (промежутков) пресса, 20;

m - количество пакетов в промежутке пресса;

t - продолжительность цикла, с;

К_В - коэффициент использования рабочего времени, 0,95

Продолжительность цикла, t, рассчитывается по формуле для толщины 22 мм

                            (3.2)

где ф _заг - время загрузки пакетов в пресс, с;

ф_смык - время смыкания плит пресса, с;

ф_{созд.дав}- время создания давления;

ф_ск1. - время снижения давления, с;

ф_сн2. - время снижения давления, с;

ф_разм. - время размыкания плит пресса, с;

Продолжительность загрузки пакетов в пресс определяется по формуле

                                                                  (3.3)

где S - длина фанеры обрезного, мм;

V_загр - скорость загрузки пакетов, 390 мм/с.

 с

Продолжительность смыкания плит пресса определяется по формуле

t_см = (h - S_п)n \ V_в                                                        (3.3)

Где h - высота рабочего промежутка пресса, 40 мм

S_п - толщина сухого пакета, мм

n - число рабочих промежутков пресса 20

V_в - скорость подъема стола пресса, 112 м\с

t_см = (40 - 24,4)20 \ 112 = 2,8 с

Продолжительность создания давления определяется по формуле (3.4)

t_{созд.дав} = 0,3 * n                                                           (3.4)

t_{созд.дав} = 0,3 * 20 = 6 с

Продолжительность склеивания определяется по таблице № 3.18

t_ск1 = 15,5 мин= 906 с

t_ск2 = 210 + 6 = 216с

Продолжительность размыкания плит пресса определяется по формуле (3.5)

t_раз = (h - S_п*( 1 - У\100))*n \ V_в                                           (3.5)

Где h - высота рабочего промежутка пресса, 40 мм

S_п - толщина сухого пакета, мм

n - число рабочих промежутков пресса 20

V_в - скорость подъема стола пресса, 112 м\с

У - упрессовка, %

Вычисляем упрессовку по формуле (3.6)

У = 100 * (S_п - S_ф * m) \ S_п                                                   (3.6)

Где S_п - толщина сухого пакета шпона, мм

S_ф - толщина фанеры, мм

m - количество пакетов

У= 100*(23,94 - 22*1) \ 23,94 = 8,1%

t_раз = (40 0 24,4*(1 и- 9,8\100))20 \ 112 = 3,2 с

Общая продолжительность цикла склеивания рассчитывается по формуле (3.2)

t = 8,71 + 2,86 +6 + 906 +216 + 3,2 = 1142,78 с

Продолжительность цикла, t, рассчитывается по формуле для толщины 5 мм

Продолжительность загрузки пакетов в пресс определяется по формуле (3.3)

 с

Продолжительность смыкания плит пресса определяется по формуле (3.3)

t_см = (40 - 11,11)20 \ 112 = 5,18 с

Продолжительность создания давления определяется по формуле (3.4)

t_{созд.дав} = 0,3 * 20 = 6 с

Продолжительность цикла склеивания определяется по таблице № 3.18

t_ск1 = 5,5 мин= 330 с

t_ск2 = 216с

Продолжительность размыкания плит пресса определяется по формуле (3.5)

t_раз = (40 0 24,4*(1 и- 9,8\100))20 \ 112 = 3,2 с

Вычисляем упрессовку по формуле (3.6)

У = 100 * (11,11 - 5* 2) \ 11,11 = 9,99 %

Продолжительность цикла склеивания рассчитывается по формуле (3.2)

t = 8,71 + 5,15 +6 + 330 +216 + 5,35 = 481,2 с

Из таблицы 3.18 \1\ находим, что температура склеивания 3слойной фанеры составляет t1= 115…120 °C, а 7слойной t2= 105…110 °С.

При снижении внешнего давления на пакет по окончании процесса склеивания, пар, выходя из пакета под давлением, может разрушить образовавшиеся клеевые связи. Из рис. 3 \1\ находим Рс. Рс1=0,13 МПа, Рс2= 0,06МПа

Рассчитаем производительность пресса А, м³/ч, по формуле (3.1)

A₁=3,6 * 1,8605 * 22 * 20 * 1 * * 0,95 \ 1142,78 = 2,449 м³/ч.

А₂= 3,6 * 1,86 * * 5 * 20 * *2 * 0,95 \ 481,2 = 2,64 м³/ч.

Установим средневзвешенную производительность пресса А_ср, м³/ч, по формуле

                                                                        (3.7)

где А_1, А₂ - производительность пресса при изготовлении продукции каждого вида, м³/ч;

P₁, P₂ - заданный объем производства продукции каждого вида, %.

А_ср = 100 \ 80\2,449 + 20\ 2,64= 2,485 м³\ч

Установим количество продукции каждого вида Q_i, м³/смену, выпускаемой участком в смену, при ее продолжительности 7,7 часа, по формуле

                                                      (3.8)

где P_i - заданный объем производства продукции каждого вида, %;

А_ср - средневзвешенную производительность пресса, м³/ч.

Q₁ = 7,7 * 2,485 * 80\100 = 15,27 м³/смену

Q₂ = 7,7 *2,485 * 20\100 = 3,8 м³/смену

4. Расчет сборочных работ, обоснование выбора оборудования и организация участка сборки и склеивания пакетов

Отличительной особенностью компоновки оборудования при сборке пакетов для поперечной фанеры является то, что направление подачи шпона через вальцовый клеенаносящий станок осуществляется встречно направлению перемещения шпона конвейером подачи шпона без клея. С помощью подъемных платформ 14 подается шпон в вальцовый клеенаносящий станок 9. Клей наносится через лист, так как ведется сборка пакета для фанеры сорта Е\3, 3\4 то лист шпона под лицевым сорта Е,3 должен быть более высокого качества, чем следующий лист с клеем. По этой причине у клеенаносящего станка поставили две стопы шпона.Шпон из клеенаносящего станка 9 выходит на дисковый конвейер 10 до его переднего упора и, в нужный момент, сбрасывается роликовым укладчиком в стопу, собираемую на позиции 11. Укладчик работает следующим образом: передний упор конвейера 10 опускается, шпон перемещается конвейером на быстровращающийся ролик укладчика. Ролик начинает перемещаться в направлении на стопу на расстоянии П= 0,4 размера шпона в направлении его перемещения. При этом шпон перемещается за счет вращения ролика и, одновременно, переносится последним при его перемещении над стопой. В результате шпон оказывается над платформой 11, а ролик, при обратном его ходе, уходит из-под шпона. Время на укладку листа рассчитывается по формуле:

t_р.у = 2П \ u_р.у                                                                                                                        (4.1)

Где u_р.у - скорость перемещения роликового укладчика, 04, м\с

t_р.у = 2 * 0,4 \ 0,3 = 2,66 с

Шпон без клея подается на позицию сборки 11 вилочным укладчиком 8 с пульсирующего конвейера 6 в последовательности, соответствующей расположению каждого листа шпона в пакте. Время работы вилочного укладчика, совершающего, круговое прямое и обратное движение на 180⁰ рассчитывается по формуле:

t_в.у = 2*p \ u_в.у                                                                                                       (4.2)

где u_в.у - скорость поворота вилочного укладчика

t_в.у = 2*3,14 \ 1,57 = 4 с

На конвейер 6 шпон подается вакуумным укладчиком 7 с присосами из стоп на подъемных платформах 14. Укладчики 7 работают одновременно в цикле: поднять шпон из стопы, перенести в позицию над конвейером, опустить шпон на конвейер, вернуться в исходную позицию над стопой. Продолжительность составляющих цикла укладки

Поднять шпон из стопы, опустить на конвейер, с

t_п(0)= В\u_в                                                                                                                  (4.3)

Где В- высота укладчика над стопой шпона, 0,10м

u_в - скорость вертикального перемещения укладчика, 01 м\с

t_п(0)= 0,10 \ 0,1 = 1с

Переместить шпон в положение над конвейером, вернуться в исходное положение, с

t_г = Г \ u_г                                                                     (4.4)

Где Г - путь горизонтального перемещения укладчика, равен размеру шпона в направлении перемещения, увлеченному на 0,8 м

u_г - скорость горизонтального перемещения укладчика, 0,3 м\с

t_г = 0,8 \ 0,3 = 2,66 с

Тогда цикл укладчика равняется

t_ц.у = 2*t_п(0) + t_г                                                                                                                                   (4.5)

t_ц.у = 2*1 + 2,66= 7,32 с

Количество позиций для шпона на конвейере укладчиков 7 и платформ со шпоном 14 определяется количеству слоев шпона без клея в пакете. Тогда для 3слойной фанеры нужно 2 укладчика, а для 7слойной фанеры 3 укладчика.

Время работы конвейера подачи шпона в сборочной платформе на один шаг рассчитывается по формуле, с

t_к = Ш \ u_к                                                                                                                                    (4.6)

Где Ш - шаг конвейера, 1,75 м

u_к - скорость конвейера, 0,5 м\с

t_к = 1,75 \ 0,5 = 3,5 с

Необходимое время сборки пакета толщиной 22 мм и 5 мм при использовании вилочных укладчиков определяется по формуле

t_н = (t_в.у + t_к )* n_n                                                                 (4.7)

Где t_в.у - время работы вилочного укладчика, с

t_к - время работы конвейера, с

n _n- слойность пакета

t_н1 = ( 4+ 3,5 ) *7 = 52,5 с

t_н2 = ( 4+ 3,5) *3 = 22,5 с

Для установления требуемого количества участков сборки следует установить время, которым можно располагать для сборки пакета при изготовлении фанеры каждой толщины. Располагаемое время сборки одного пакета рассчитывается по формуле

t_р = t - t_п \ К                                                                (4.8)

n * m

где t - цикл работы пресса, с

t_п - время на перемещение стопы и подготовку сборочной платформы к сборке очередной партии пакетов, 50 с

К - кратность собираемой для подпрессовки стопы пакетов, 1

n - количество рабочих промежутков горячего пресса,

m- количество пакетов одновременно загружаемых в промежуток пресса,

t_р1 = 1142,78 - 50\ 1 = 27,3 с

*2

t_р2 = 481,2 - 50\ 1 = 10,78 с

*2

Количество сборочных участков на основе проделанных расчетов рассчитывается по формуле

К_с.у = t_н \ t_р                                                                                                                                               (4.9)

где t_н - необходимое время сборки пакета

t_р - располагаемое время сборки пакета

К_с.у1 = 52,5 \ 27,3 = 1,92

К_с.у2 = 22,5 \ 10,78 = 2,08

Из полученных расчетов установили, что нужно 2 участка склеивания шпона фанеры.

После выгрузки фанеры из пресса она поступает на склад выдержки, где происходит ее охлаждение, стабилизации размеров, формы, влажности.

Площадь склада рассчитывается по формуле

F = А_ср (n_пр - n₀ + 0,5)                                                                     (4.10)

H*K_и

где А_ср - средневзвешенная производительность необрезной продукции

n_пр - количество смен в сутки работы пресса

n₀ - количество смен в сутки работы обрезных станков

H - высота стопы необрезной фанеры

K_и - коэффициент использования площади склада с учетом проездов, проходов

F = 2,485( 3 - 2 + 0,5) \ 1,6*0,6 = 3,88 м²

5. Установление некоторых технико-организационных показателей работы участка

.1 Расчет количества сухого шпона

Рассчитаем количество шпона, для этого необходимо заполнить нижеследующую таблицу. Для начала узнаем количество переобрезанной фанеры Q_o, м³, по формуле

                                                (5.1)

где Q₁ - количество фанеры, обрезанной по максимальному формату, м³;

а₁ - процент отходов, образующихся при переобрезании фанеры, %.

 м³

Рассчитаем объем отходов, образующихся при переобрезе фанеры q₁, м³ по формуле

                                                                 (5.2)

q ₁ = 12,29 * 12,547 \ 100 -2 = 1,573 м³

q ₂ = 3,073* 3,136 \ 100 -2 = 0,098 м³

Установим процент отходов на обрезку а₂, %, по формуле

                                                                  (5.3)

где F_H - формат не обрезной фанеры, м²;

F₀ - формат обрезной фанеры, м².

а ₂ = 2,08 - 1,86 \ 2,08 = 10,57 %

Рассчитаем количество не обрезной фанеры Q₂, м³, по формуле

                                                                (5.4)

Q₂₁ = 100*12,57 \ 100- 10,57 = 14,029 м³

Q₂₂ = 100*3,136 \ 100-10,57 = 3,506 м³

Рассчитываем объем отходов, образующихся при обрезке фанеры q₂, м³, по формуле

q₀₂ = a₂\ 100 - a₂ * Q_1,2

q₂₂ = 10,57\ 100- 10,57 * 12,547 = 1,482 м3

q₂₁ = 10,57\ 100-10,57 * 3,136 = 0,370 м³

Рассчитываем количество сухого шпона, поступающего на участок сборки пакетов Q₃, м³, по формуле (5.4)

Q₃₁ = 14,029 * 100 \ 100 - 8,10 = 15,265 м³

Q₃₂ = 3,506 * 100 \ 100-9,99 = ,3895 м³

Рассчитываем объемные потери на упрессовку при склеивании шпона q₃, м³, по формуле

q₃₀ = Q₂ * a₃\100-a₃                                                                                         (5.5)

q₃₁ = 14,029 * 8,10\100-8,10 = 1,236 м³

q₃₂ = 3,506 * 9,99\100-9,99 = 0,389 м³

Рассчитываем количество сухого шпона, выходящего из сушилок Q₄, м³, по формуле (5.4)

Q₄₁ = 15,265* 100 \ 100- 3 = 15,737 м³

Q₄₂ = 3,895 *100 \ 100-3 = 4,015 м³

Рассчитываем объем отходов шпона, образующийся на участке сортирования шпона, починки и ребросклеивания шпона q₄, м³, по формуле (5.5)

q₄₁ = 15,265* 3\ 100-3 = 0,472 м³

q₄₂ = 3,895 * 3\100-3 = 0,120 м³

Рассчитываем объем в продольном и в поперечном направлении волокон по формуле

Q₄ⁱ = Q₄*S_{ш i}*C_i \ S_п                                                                                                         (5.6)

₄^прод.1 = 15,737*3,42*4 \ 23,94 = 8,992 м³

Q₄^прод2= 4,02*1,85*2*2 \ 11,11 = 2,677 м³

Q₄^попр1= 15,737*3,42*3 \ 23,94 = 6,744 м³

Q₄^попр2= 4,02*1,85*1*2 \ 11,11 = 1,338 м³

Таблица № 5.1.1

Расчет количества сухого шпона на программу

.2 Расчет количества клея и его составных частей

Определим потребное количество жидкого клея на заданную программу по формуле

                                                                      (5.7)

где q - технологическая норма расхода, г/м² ;

m - слойность фанеры;

S - толщина фанеры, мм;

К₀ - коэффициент, учитывающий потери клея при обрезке материала;

К_п - коэффициент, учитывающий потери клея при его изготовлении и последующим использовании.

Q_ж1 = 134*(7-1)*1,118*1,04 \ 22 = 42,49 кг/м³

Q_ж2 = 134*(3-1)*1,118*1,04 \ 5 = 62,32 кг/м³

Рассчитаем общее количество клея, М потребного на заданную программу по формуле

                                                        (5.8)

где Q_ж - производительная норма расхода клея для продукции данного вида, кг/м³;

q - количество продукции данного вида в смену, м³/см.

М =42,49^. 15, 27 + 62,32 ^. 3,8 = 885,63 кг/м³см

Определим потребное количество смолы

М=885,63 * 100 \ 131,5 = 673,482 кг\м³см

Определим потребное количество ЛСТ

М=885,63 * 25 \ 131,5 = 168,307 кг/м³см.

Определим потребное количество карбамида

М= 885,63 * 5 \ 131,5 = 33,674 кг/м³см.

Определим потребное количество альбумина

М= 885,63 * 0,5 \ 131,5 = 3,367 кг/м³см.

Определим потребное количество хлористого аммония

М₁=885,63 ^. 1/131,5= 6,734 кг/м³см.

Список использованной литературы

1.      Чубов А.Б. Технология клееных материалов: Учебное пособие. - СПб.: ЛТА, 2002. - 84 с. ил.

.        Куликов В.А., Чубов А.Б. Технология клееных материалов и плит: Учебник для вузов. - М.: Лесн. пром-сть, 1984 - 344 с.

.        Куликов В.А., Чубов А.Б. Технология клееных материалов и плит: Методические указания к выполнению курсового проекта для студентов специальности 26.02 (0902). - Л.: ЛТА, 1989. - 32 с.