Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Общие сведения
Благодаря хорошим строительным свойствам древесина давно нашла широкое применение в строительстве. Она имеет небольшую среднюю плотность, достаточную прочность, малую теплопроводность, большую долговечность (при правильной эксплуатации и хранении), легко обрабатывается инструментом, химически стойка. Однако наряду с большими достоинствами древесина имеет и недостатки: неоднородность строения; способность поглощать и отдавать влагу, изменять при этом свои размеры, форму и прочность; быстро разрушается от гниения, легко возгорается.
По породе деревья подразделяют на хвойные и лиственные. Качество древесины во многом зависит от наличия у неё пороков, к которым относят косослой, сучковатость, трещины, повреждения насекомыми, гниль. Хвойные — лиственница, сосна, ель, кедр, пихта. Лиственные — дуб, берёза, липа, осина.
Строительные свойства древесины изменяются в широких пределах, в зависимости от её возраста, условий роста, породы дерева, влажности. В свежесрубленном дереве влаги — 35-60 %, причём содержание её зависит от времени рубки и породы дерева. Наименьшее содержание влаги в дереве зимой, наибольшее — весной. Наибольшая влажность свойственна хвойным породам (50-60 %), наименьшая — твёрдым лиственным породам (35-40 %). Высыхая от самого влажного состояния до точки насыщения волокон (до влажности 35 %) древесина не меняет своих размеров, при дальнейшем высушивании её линейные размеры уменьшаются. В среднем усушка вдоль волокон составляет 0,1 %, а поперёк — 3-6 %. В результате объёмной усушки образуются щели в местах соединения деревянных элементов, древесина трескается. Для деревянных конструкций следует применять древесину той влажности, при которой она будет работать в конструкции.
Материалы и изделия из древесины
Круглый лес: брёвна — длинные отрезки ствола дерева, очищенные от сучьев; кругляк (подтоварник) — брёвна длиной 3-9 м; кряжи — короткие отрезки ствола дерева (длиной 1,3-2,6 м); брёвна для свай гидротехнических сооружений и мостов — отрезки ствола дерева длиной 6,5-8,5 м. Влажность круглого леса, используемого для несущих конструкций должна быть не более 25 %.
Стройматериалы из древесины делятся на пиломатериалы и плитные материалы.
Пиломатериалы
Пиломатериалы получают путём распиловки круглого леса.
Высокотехнологичным видом пиломатериалов является стеновой и оконный клеёный брус, а также гнуто-клееные несущие конструкции и балки перекрытия. Изготавливают их путём склейки водостойкими клеями досок, брусков, фанеры. (Водостойкий клей ФБА, ФОК).
Из пиломатериалов изготавливают столярные изделия. Строганые длинномерные изделия — это погонаж (вагонка, половая доска,плинтус, рейка), наличники (оконных и дверных проёмов), поручни для перил, лестниц, подоконные доски, окна и двери. Столярные изделия изготавливают на специализированных заводах или в цехах из хвойных и лиственных пород.
Древесные плиты
К числу плитных строительных материалов из дерева относятся: фанера, древесно-волокнистые плиты, древесно-стружечная плита, цементно-стружечная плита, ориентированно-стружечная плита.
Фанеру изготавливают из шпона (тонкой стружки) берёзы, сосны, дуба, липы и др. пород путём склеивания его листов между собой. Шпон получают непрерывным снятием стружки по всей длине распаренного в кипятке бревна (длиной 1,5 м) на спец. станке.
Шпон — древесный материал, представляющий собой тончайшие (менее 3 мм) листы древесины. Шпон — переводится с немецкого языка как щепа (Späne m pl). В производстве мебели и дверей шпон — тонкие древесные пластины, которые наклеивают на какую-либо поверхность из другого материала, например, на МДФ.
Фане́ра (древесно-слоистая плита) — многослойный строительный материал изготавливается путём склеивания специально подготовленного шпона. Количество слоёв шпона обычно нечётное, от 3 и более. Для повышения прочности фанеры слои шпона накладываются так, чтобы волокна древесины были строго перпендикулярны предыдущему листу.
Бревно (чурак), очищенное от коры и термически обработанное, вращают вокруг своей оси. К вращающемуся бревну подводятлущильный нож, шириной на всё бревно, который как на токарном станке снимает «широкую стружку»; эта стружка называетсяшпон[1].
Шпон впоследствии раскраивают, сушат, сортируют, собирают в пакеты, то есть перекладывают шпон таким образом, чтобы направление волокон в смежных слоях было взаимно перпендикулярным, число слоёв нечётно и каждый чётный лист с двух сторон намазан клеем. Эти пакеты затем подвергаются давлению и нагреву в прессе, в результате получается фанера, которую затем обрезают в формат и упаковывают в пачки. Фанеру затем могут шлифовать и ламинировать плёнками — в результате получается шлифованная и ламинированная фанера.
В процессе производства многих строительных материалов и изделий из древесных отходов при термической обработке измельченного сырья протекают сложные физико-химические процессы, которые оказывают большое влияние на качество продукции. Кроме того, большое значение имеют физико-механические и технологические свойства древесины, которые также необходимо учитывать. Все эти особенности древесины как сырья и составляют химические и физические основы технологии производства строительных материалов и изделии из отходов лесопиления и деревообработки.
Технологический процесс изготовления клееной фанеры
В процесс изготовления клееной фанеры входят следующие операции:
Операция нанесения клея применяется не всегда. Если фанера склеивается пленочным клеем, то эту операцию совмещают со сборкой пакетов. Сушка листов шпона, покрытых клеем, применяется в том случае, когда для склеивания фанеры используются фенол-формальдегидные смолы типа С-1. При применении других видов клеев данная операция в технологическом процессе не предусматривается. Что касается операции досушки фанеры, то она вводится только в технологический процесс изготовления толстой клееной фанеры (от 6 мм и выше), склеиваемой белковыми клеями.
В подавляющем большинстве случаев лист фанеры имеет нечетное число слоев. Клей же наносится на обе поверхности каждого четного слоя. К этой операции предъявляется требование равномерного покрытия поверхностей шпона необходимым количеством клея, обеспечивающим заданное качество склеивания. Выполняется операция с помощью клеевых вальцов, принципиальная схема которых показана на рис. 106.
Основной частью вальцов являются два расположенных друг над другом барабана 1 к 2, питаемых клеем из корыта 6, находящегося под нижним барабаном. В настоящее время существуют также конструкции вальцов, в которых обеспечивается независимое питание каждого барабана из отдельных корыт.
Количество наносимого на шпон клея регулируется путем изменения положения верхнего барабана с помощью винтов 9. Диаметр барабанов обычно бывает в пределах 250 — 400 мм.
Характер поверхности барабанов зависит от вида наносимого на шпон клея. При применении фенолформальдегидных смол типа G-1 поверхность барабанов делается гладкой, а при пользовании белковыми клеями — рифленой. Хорошие результаты при нанесении смол дают вальцы, барабаны которых имеют резиновую рубашку.
Форма рифления на поверхности металлических вальцов может быть как прямоугольной, так и треугольной.
Рис. 106. Клеевые вальцы КВ-2: 1 — верхний барабан; 2 — нижний барабаи; 3 — электродвигатель; 4 — ременная передача; 5 — зубчатая передача; 6 — корыто; 7 — регулировочные передачи; 8 — маховик; 9 — регулировочные вннты для верхнего барабана
Скорость вращения барабанов обычно ограничивается величиной при смоляном клее 0,4—0,6 м/сек, при белковом клее 0,25 -:- 0,4м/сек. Это делается с целью предотвращения вспенивания клея, которое может отрицательно сказаться на прочности склеивания.
Заметим, что в отдельных случаях вспенивание клея не отражается на прочности склеивания (например, при применении вакуумированных карбамидных клеев), что позволяет прибегать к нему для уменьшения расхода клея. Это, достигается добавлением в клей 0,15—0,5% альбумина и энергичным механическим размешиванием.
Производительность клеевых вальцов в листах намазанного шпона (в смену) определяется по формуле
где: Т — продолжительность смены в часах; Кв — коэффициент использования рабочего времени, равный 0,95 -:- 0,96; Z — время в секундах, идущее на направление листа шпона в вальцы, намазку его клеем и укладку в пакет и т. д.; величина его лежит в пределах от 12 до 30 сек.
Возможная сменная производительность вальцов лежит в пределах 2500 -:- 3500 листов.
Клеевые вальцы обслуживают, как правило, трое рабочих (не считая лиц, занятых набором пакетов), один подает листы в вальцы, а двое других принимают их и укладывают в набираемый пакет.
Ввиду вредности смоляных клеев должна быть обеспечена хорошая вентиляция производственных помещений, а рабочие должны пользоваться резиновыми перчатками.
Для хорошего качества склеивания на поверхность шпона должно быть нанесено определенное количество клея, т. е. должна быть выдержана технологическая норма его расхода, приведенная ниже.
Расход клея в граммах на квадратный метр склеиваемой поверхности
При сухом горячем склеивании
При сухом холодном склеивании;
Примечание. Расход альбумина и казеина исчисляется в сухом веществе.
При расчете количества клея, потребного для выполнения заданной программы, пользуются производственной нормой расхода, представляющей собой количество клея, потребного для склеивания 1 м3 фанеры определенной толщины и слойности.
Связь между технологической и производствен^рй нормами расхода клея (в кг/м3) может быть представлена в таком виде:
где: Q — производственная норма расхода клея в кг/м3; q — технологическая норма расхода клея в г/м2; т — слойность фанеры; S — толщина фанеры в мм; Кобр = FИ/FО коэффициент обрезки; здесь: Fu — площадь листа F° фанеры в необрезном виде; F0 — площадь листа фанеры после обрезки.
На практике расход всех белковых клеев .принято исчислять в стандартном альбумине, для чего введены следующие переводные коэффициенты для казеина (при влажности 12%) 0,75; для творога (при влажности 75%) 0,226; для крови (пр содержании сухих белков 14%) 0,185, для растительных белков (при влажности 10%) 0,5.
Для перевода в альбумин известное количество того или иного клеевого вещества необходимо умножить на соответствующий переводной коэффициент.
Искусственные смолы, применяемые для склеивания водоупорной фанеры* являются водорастворимыми смолами. Если попытаться склеить фанеру жидкой смолой, то после испарения из нее влаги и летучих частицы смолы осядут в порах древесины, не образуя сплошной клеевой прослойки, что отрицательно скажется на прочности склеивания. Понижению прочности будет способствовать также интенсивное выдавливание жидкой смолы из пакетов при их сжатии.
Учитывая сказанное, шпон, намазанный смолой, предварительно сушат до влажности 10 +(-) 2% (влага плюс летучие вещества).
Для сушки шпона, намазанного смолой, в настоящее время применяются камерные сушилки периодического и непрерывного действия. К числу первых относится сушилка Ст-1, представляющая собой небольшую камеру (рис. 107), рассчитанную на помещение в нее одной вагонетки со шпоном, уложенным на прокладках. Внутри камеры циркулирует горячий воздух. Отработанный воздух периодически удаляется из камеры через выхлопную трубу за пределы цеха. Для достижения максимальной равномерности сушки внутри камеры устраивается поворотный круг, позволяющий по истечении приблизительно половины времени сушки осуществить поворот вагонетки на 180°.
Режим сушки шпона, покрытого фенолформальдегидной смолой типа С-1:
Рис. 107. Схема сушилки НИИФСт-1: 1 — сушильная камера; 2 — поворотный круг; 3 — вагонетка со шпоном; 4 - вентилятор; 5 — пластинчатый калорифер; 6 — направляющие экраны; 7 — выхлопная труба
Производительность сушилки в листах шпона (в смену) может быть определена по формуле
где: Т — продолжительность смены в мин.; п — число листов шпона, укладываемых на вагонетку; Zc — продолжительность сушки шпона в мин.; ZBcn — продолжительность загрузки и выгрузки вагонетки в сушилку в мин.
Практически сменная производительность указанной сушилки составляет 1500 -:- 1600 листов.
Сушилку и клеевые вальцы обслуживает бригада из трех рабочих.
В последнее время для этой цели стали применять конвейерную сушилку марки Ст-3 (рис 108), представляющую собой камеру, внутри которой размещен транспортер, снабженный вертикальными рамками для возможности постановки на него листов шпона, намазанного смолой. При прохождении листов через сушилку они омываются горячим воздухом, циркулирующим поперек камеры. Последняя разделена на три участка, в двух из которых циркулирует в противоположных направлениях воздух, производящий сушку смолы, а в третьем — холодный воздух, обеспечивающий охлаждение листов шпона. Необходимая скорость движения воздуха обеспечивается работой осевых вентиляторов, расположенных в верхней части сушилки (Ст-3) или с боковых ее сторон (Ст-4).
Рис. 108. Конвейерная сушилка НИИФ Ст-3: 1 — приводные валы конвейера; 2 — звездочки; 3 — приводные цепи; 4 — рамки; 5 — электродвигатель привода; 6 — вариатор; 7 — редуктор; 8 — клеевые вальцы; 9 — осевые вентиляторы; 10 и 11 — валы вентиляторов; 12 — электродвигатели вентиляторов; 13 — направляющие щиткн; 14 — выхлопные трубы; 15 — приточные каналы; 16 — передвижной экран; 17 — пластинчатый калорифер
где: Т—продолжительность смены в мин.; N — число вертикальных рабочих рамок сушилки, находящихся на верхней ветви конвейера; Z — время сушки шпона в мин. (т. е. время прохождения листа через сушилку); Кв — коэффициент использования рабочего времени, равный 0,9 -:- 0,95; К3 — коэффициент загрузки рамок конвейера, равный 0,95 -:- 0,97.
Практически производительность сушилки за смену составляет 3000 -:- 4000 листов. Сушилку (вместе с клеевыми вальцами) обслуживает бригада из 4—5 рабочих.
Применение такой сушилки позволило конвейеризировать участок намазки шпона смолой, сушки и охлаждения, благодаря чему производительность труда повысилась в 2—2,5 раза по сравнению с другими камерными сушилками, применявшимися для этой цели; сократить в несколько раз площадь, занимаемую участком сушки шпона, намазанного смолой; снизить себестоимость сушки; улучшить качество шпона за счет более равномерной сушки, уменьшения разрывов и трещин, ликвидации затеков смолы на поверхности листов и т. д.
Виды и сорта фанеры
В настоящий момент ГОСТы предусматривают наличие пяти сортов фанеры, которые отличаются главным образом наличием и количеством допустимых дефектов обработки[3].
Дефе́кты обрабо́тки древеси́ны — пороки древесины механического происхождения, возникающие при обработке древесинычеловеком: заготовке, транспортировке, пилении и т. д.[1]. Согласно ГОСТ 2140-81[2] дефекты древесины делятся на две группы:
Дефекты возникают как в результате сознательного воздействия на дерево человеком (карра), так и в результате неисправности или неправильной наладки деревообрабатывающего инструмента, а также могут появляться как следствие естественных пороков древесины (например, кривизны ствола, косослоя). Обдир коры, который может нанести дереву как человек, так и животное, иинородное включение тоже включены в разряд дефектов древесины.
Фанера в России выпускается следующих основных форматов 1525х1525, 1220х2440, 2440х1220, 1500х3000, 3000х1500, 1525х3050, 3050х1525 мм. Фанера называется продольной, если волокна в лицевых слоях направлены вдоль длинной стороны, в противном случае — поперечной
Фанера из древесины как твёрдых, так и мягких пород выпускается нескольких типов и сортов, которые различаются назначением, сроком службы, внешним видом и стоимостью. По видам фанеру часто разделяют на два популярных вида ФК (влагостойкая) и ФСФ (повышенной влагостойкости). Также фанера может классифицироваться по источникам получения — например, хвойная и берёзовая. По предназначению — строительная, промышленная, упаковочная, мебельная, и конструкционная. По типу обработки — ламинированная.
[править]Применение
Каракат из фанеры
[править]Классификация фанеры
[править]По материалу, из которого изготовлена фанера
По количеству слоев
В основном листы фанеры имеют нечётное количество слоёв шпона: в этом случае шпон расположен симметрично относительно среднего слоя. Если слоёв шпона в фанере четыре, то центральные слои располагают и склеивают перпендикулярно наружным, что увеличивает общую прочность и стойкость к деформации.
По пропитке
По виду обработки поверхностей
По внешнему виду (определяется количеством сучков на квадратный метр поверхности наружного слоя шпона): E (элита), I, II, III, IV. По вкусу (определяется количеством сахара, содержащегося в фенолформальдегидной и карбамидоформальдегидной смолах по международной классификации EFS-II): FS+, FS-, FwS, FS
Если рассматривать участок технологического процесса изготовления клееной фанеры, начиная от операции компоновки пакетов из сухого шпона и кончая упаковкой готовой фанеры, то распределение затрат (в %) по отдельным статьям калькуляции может быть представлено в следующем виде:
Итого - 100
Из приведенного выше видно, что основными статьями в калькуляции себестоимости являются стоимость сухого шпона и клеевых материалов, составляющих около 75% от полной себестоимости изготовления фанеры. Поэтому снижения себестоимости готовой продукции следует добиваться, применяя прежде всего мероприятия, способствующие уменьшению расхода этих материалов.
Следует добиваться также максимального сокращения расходов на технологический пар и электроэнергию и на основную зарплату. Последнего можно достигнуть максимальной механизацией отдельных операций, позволяющей не только облегчить труд рабочих, но и повысить их производительность.