22

1 Аналитический обзор литературы, патентная проработка

1. Аналитический обзор литературы

1.1.1 Влияние размеров стружки

Основным полупродуктом в производстве ДСтП является измельченная в стружку древесина. Форма и размеры стружки решающим образом влияют на качество плит (прочность, шероховатость поверхности и т.д.). Опыт производства плит показал, что применение плоской и гладкой стружки обеспечивает получение наиболее прочных плит [1, с. 85].

В процессе измельчения древесины наряду с кондиционной стружкой образуются частицы, размеры которых значительно больше или меньше требуемых. Присутствие слишком крупных частиц приводит к тому, что в плитах образуется большое количество пустот, внутренние слои имеют рыхлую структуру, в которой не обеспечивается требуемый контакт между частицами, следовательно, снижается прочность плит, а также в некоторой степени ухудшается водостойкость и значительно повышается шероховатость поверхности.

На рисунке 1.1 показано влияние толщины стружки на предел прочности плит при статическом изгибе и растяжении перпендикулярно пласти (а), сопротивление выдергиванию шурупов (б) и шероховатость поверхности (в).

а – предел прочности: 1 – при статическом изгибе; 2 – при растяжении перпендикулярно пласти; б – удельное сопротивление выдергиванию шурупов: 1 – из пласти; 2 – из кромки; в – шероховатость поверхности плит: 1 – верхней пласти; 2 – нижней пласти

Рисунок 1.1 – Влияние толщины стружки плит на предел прочности и шероховатость поверхности

Из рисунка видно, что с увеличением толщины стружки прочность плит резко падает, а шероховатость поверхности растет. Однако уменьшение толщины стружки приводит и к отрицательным последствиям. Чем меньше толщина стружки, тем больше ее хрупкость, приводящая к образованию пыли, а следовательно, к снижению прочности плит.

Низкая прочность плит из мелких пылевидных частиц объясняется тем, что при одинаковой массе суммарная площадь поверхности мелких частиц значительно больше, чем стружки. Поэтому для ее покрытия связующим требуется увеличенный расход смол. Кроме того, площадь торцов в общей поверхности мелких частиц больше, чем в крупных, а впитывание связующего древесиной происходит главным образом через торцевые срезы. В мелких частицах волокна древесины, обеспечивающие прочность плит, в большей степени перерезаны. В плитах из грубой стружки образуется большое количество пустот, в результате чего не обеспечивается требуемый для склеивания контакт частиц между собой. Однако при добавлении некоторого количества стружек мелких фракций к кондиционным качество плит повышается, а при формировании из них наружных слоев, кроме того, улучшается структура поверхности ДСтП. Влияние добавок пылевидных и мелких частиц к кондиционной фракции показано на рисунке 1.2.

а – на предел прочности при статическом изгибе; б – на предел прочности при растяжении перпендикулярно пласти; в – на разбухание (1) и водопоглощение (2); г – на шероховатость верхней (1) и нижней (2) пласти

Рисунок 1.2 – Влияние добавок пыли и мелких частиц к кондиционным стружкам

При добавлении 12–15 % мелких частиц, опилок и пыли предел прочности древесностружечных плит при статическом изгибе повышается на 20–30 %, при растяжении перпендикулярно пласти плиты – на 12–16% (рисунок 1.2, а, б). При дальнейшем увеличении содержания мелких частиц и пыли прочность плит снижается. Это объясняется тем, что при прессовании плит из стружки, не содержащей мелких частиц, между отдельными частицами образуются пустоты, что приводит к снижению прочности плит. Мелкие частицы заполняют пустоты и тем самым увеличивают площадь склеивания. При большом содержании мелкие частицы поглощают большое количество связующего, что уменьшает покрытие им основной (кондиционной) стружки. При добавлении пыли и мелких частиц уменьшение разбухания и водопоглощения ДСтП (рисунок 1.2, в) наиболее интенсивно при увеличении содержания пыли до 25–30 %.

В дальнейшем уменьшение разбухания и водопоглощения замедляется. Из приведенных на рисунке 1.2, г данных видно, что введение пыли и мелких частиц резко снижает шероховатость поверхности плит, особенно при добавлении пыли в количестве до 20–30 %. Уменьшение шероховатости плит в данном случае объясняется тем, что пыль заполняет щели между стружкой, образующей поверхность плит. Однако введение более 20–30 % пыли в кондиционную стружку малоэффективно, так как сами мелкие частицы и пыль неоднородны и не могут образовать сплошное покрытие плит

Требования к размерам древесных частиц. В производстве ДСтП используется стружка различных видов: плоская стружка толщиной 0,15–0,45, шириной до 12 мм и длиной до 40 мм; игольчатая стружка тех же размеров по толщине и длине, но узкая (шириной до 2 мм); мелкая стружка толщиной 0,10–0,25 мм, длиной до 8 мм и шириной до 2 мм; волокнистые частицы толщиной и шириной до 0,25 мм и длиной до 6 мм, а также опилки и пыль (древесная технологическая и шлифовальная). Требования, предъявляемые к древесным частицам для формирования различных слоев плит, приведены в таблице 1.1 [1, с. 87].

Таблица 1.1 – Рекомендуемые средние размеры стружки для различных слоев ДСтП [1, с. 87]

Размеры, мм, не более	Слойность и марка плиты
	Трехслойные
	P1 и P2 высшей категории качества		P1		P2
	слой
	наружный	внутренний	наружный	внутренний	наружный	внутренний
Толщина	0,2	0,40	0,25	0,45	0,35	0,50
Ширина	1,00	10,00	2,00	10,00	3,00	10,00
Длина	5,00	40,00	10,00	40,00	20,00	40,00

Серьезную проблему представляет наличие пыли и мелких фракций в общей массе кондиционной стружки. Количество мелких фракций зависит от породы перерабатываемой древесины и ее влажности. Исходя из этого, нежелательно изготовлять стружку из древесины кольцесосудистых пород, чтобы избежать растрескивания частиц на границе между ранней и поздней зонами годичных слоев. Влажность древесины должна быть не ниже 40%, что осложняет условия хранения и сортировки сырья на бирже и делает технологическую операцию гидротермической обработки сырья обязательной. Для получения требуемых по технологии производства ДСтП размеров стружки поступающее в производство сырье подлежит измельчению, которое осуществляют в несколько приемов. Первичное измельчение обычно определяет размер древесных частиц по длине независимо от технологии измельчения. Размер частиц по ширине устанавливается при вторичном измельчении.