УстранеНие покоробленности дстп за счет АСИММЕТРИи ПОВЕРХНОСТНОЙ ВЛАЖНОСТИ
Плотников С.М., Руденко Б.Д. (СибГТУ, г. Красноярск, РФ)
Possibilities and results of elimination of distortion of wood plates due to a purposeful asymmetry humidity of the upper and lower sides of the particleboard package.
Покоробленность древесностружечных плит является распространенным дефектом, устранение которого требует значительных затрат, а в некоторых случаях данный дефект неустраним.
Плита коробится вследствие ее неправильного складирования, а также в результате неизбежных погрешностей при ее изготовлении: из-за асимметрии послойной плотности и влажности стружечного ковра относительно центральной горизонтальной плоскости, из-за асимметрии температур нагревательных плит прессов, из-за прогиба этих плит и т.д. Например, если в качестве теплоносителя в прессе используется перегретый пар, то за счет скапливания конденсата в трубопроводах существует разность температур верхней и нижней прессующих плит до 8о С [1]. Температурная асимметрия может быть вызвана также конвекцией горячего воздуха при загрузке, смыкании, размыкании и разгрузке пресса. Вследствие этого в процессе пьезотермообработки в древесно-клеевой композиции появляются внутренние остаточные напряжения, вызывающие коробление готовых ДСтП после выгрузки их из пресса. Согласно действующим нормативам, для плит толщиной свыше 13 мм стрела прогиба не должна превышать 2 мм на 1 м плиты.
Так называемые «активные» способы борьбы с покоробленностью предполагают автоматическое введение в технологический процесс определенных изменений на основании информации о величине и направлении покоробленности в изготовляемых ДСтП. При этом в каждой последующей плите покоробленность, независимо от причины ее возникновения, становится меньше, вплоть до полного устранения. Такая обратная связь должна действовать постоянно.
Один из активных способов устранения покоробленности заключается в том, что поверхность стружечного пакета, в сторону которой изгибается середина готовой плиты, делают более сухой, чем противоположную поверхность. Из-за разности динамики разбухания стружки и отверждения связующего в процессе прессования древесно-клеевой композиции и соответствующего образования в ней механических напряжений середина готовой плиты коробится в сторону более влажного слоя. Как установлено в [2], данным короблением можно управлять за счет целенаправленного создания асимметрии поверхностной влажности исходного стружечного ковра. Величина этой влажностной асимметрии зависит от величины покоробленности ДСтП, ее формата, плотности, времени коробления и находится из выражения:
, (1)
где ΔW– разность процентного содержания влаги на верхней и нижней поверхностях стружечного ковра, %; f – покоробленность плиты (стрела прогиба на пересечении ее диагоналей), мм; ρ – плотность плиты, г/см3; L – длина стороны плиты квадратной формы, м. Для плиты неквадратной формы L является средним арифметическим между длиной и шириной плиты; Кt – коэффициент, учитывающий поправку на момент измерения покоробленности
, (2)
t – время между выгрузкой плиты из пресса и моментом измерения ее стрелы прогиба, мин.
Здесь число 0,851 отражает тот факт, что уравнение (1) экспериментально получено через 20 минут после выгрузки плиты из пресса. Подставив в (2) t = 20, получим Кt = 1. Таким образом, коэффициент Кt учитывает интенсивность коробления ДСтП и показывает степень уменьшения разности влажности, вводимой на верхнюю и нижнюю пласти стружечного пакета, по мере увеличения времени, которое прошло до момента измерения стрелы прогиба.
Данный способ устранения покоробленности предусматривает наличие в линии двух дождевальных установок (рисунок 1), одна из которых размещена перед формирующими машинами и предназначена для увлажнения формирующего конвейера, т.е. нижней поверхности стружечного ковра, а вторая установлена непосредственно перед прессом периодического или непрерывного действия).
Рисунок 1 – Структурная схема линии:
1 – конвейер; 2 – формирующий машины; 3 – пресс; 4, 5 – дождевальные установки: 6,7 – вентили; 8 – блок измерения покоробленности
Блок измерения покоробленности (БИК) состоит из датчиков измерения покоробленности, например, потенциометрических, установленных на участке кондиционирования или обрезки плит, и усилителей. Если по технологии паровой удар при прессовании не предусмотрен, задающее напряжение на управляющий вход БИК не подается, Uзад = 0, вода через вентили не поступает. В случае необходимости парового удара на управляющий вход БИК подают задающее напряжение, величина которого определяет количество влаги, необходимой для парового удара. При этом электромагнитные вентили открываются на одинаковую величину, дождевальные установки распыляют на конвейер и верхнюю поверхность стружечного ковра одинаковое количество воды.
В случае отсутствия в готовой плите покоробленности напряжения на выходах 1 и 2 БИК равны задающему напряжению, через вентили в дождевальные установки подается одинаковое количество воды или вода не подается совсем. В случае изгиба середины готовой ДСтП (например, в продольном направлении) вниз напряжение на выходе 2 БИК равно только задающему, а напряжение на выходе 1 равно сумме задающего напряжения и напряжения, пропорционального величине покоробленности, направленной вниз. Через вентиль 6 подается большее количество воды, чем через вентиль 7, верхняя поверхность стружечного ковра оказывается увлажненной сильнее, чем нижняя, вследствие чего после выхода из пресса середина готовой ДСтП коробится вверх, компенсируя имеющуюся покоробленность. В случае изгиба середины ДСтП вверх производится обратная операция: через вентиль 6 подается меньшее количество воды, чем через вентиль 7, вследствие чего середина готовой плиты коробится вниз.
Эффективность предложенного способа подтверждена экспериментально. В лабораторном прессе с электрообогревом изготавливались ДСтП форматом 400·400 мм, средней плотностью 690 кг/м3 в условиях искусственной термической асимметрии: температура верхней прессующей плиты составляла 2000 С, нижней 1300 С. При одинаковой влажности наружных слоев исходного стружечного пакета стрела прогиба ДСтП, измеренная через 1 час после выгрузки их из пресса, составляла в среднем 3,4 мм с изгибом середины плиты вниз. После предварительного распыления на поддон 180 г воды, т.е. после дополнительного увлажнения нижней поверхности брикета, стрела прогиба готовой ДСтП в среднем составляла не более ± 0,5 мм. Аналогичные результаты получены при таком же превышении температуры нижней прессующей плиты над верхней. При этом дополнительно увлажнялась верхняя поверхность стружечного брикета.
Лабораторные испытания показали, что за счет влажностного дисбаланса верхней и нижней пластей исходного стружечного ковра (брикета) возможно значительное снижение покоробленности готовых ДСтП, независимо от причин, вызвавших коробление. Для изготовленных в таких условиях ДСтП возможно снижение припуска на шлифование и калибрование, за счет которых снижается покоробленность готовых плит, а также существенное сокращение времени выдержки плит в штабелях, что дает экономию производственных площадей.
Литература
1. Гулимов, В..Г. Оборудование для прессования древесноволокнистых плит / В. Г. Гулимов. – М. : Лесн. пром-сть, 1983. – 56 с.
2. Плотников, С. М. Исследование покоробленности древесностружечных плит с асимметричной структурой / С. М. Плотников // Изв. вузов. Лесной журнал. – 1989. – № 1. – С. 49-53.