Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Глава I. Общая часть

1. Производство ориентированно-стружечных плит (ОСП)

1.1 История появления и развития технологии производства плит OSB/ОСП

2. Технология производства ОСП

2.1 Получение стружки

2.2 Сушка стружки

2.3 Смешивание с клеем

2.4 Формование стружечного ковра

2.5 Прессование

2.6 Окончательная обработка

2.7 Перспективы производства OSB/ОСП

2.8 Контроль качества и стандарты, характеристики ОSB/ОСП

2.9 Использование OSB/ОСП

2.9.1 Использование ОСП в строительстве

2.9.2 Промышленное использование прочностных свойств

Глава II. Технологическая часть

1. Характеристика продукции

1.1 Классификация ОСП

1.2 Характеристика плит, намеченных к производству

2. Расчёт производительности цеха

2.1 Общая схема главного конвейера и способов производства плит

2.2 Пресс для горячего прессования

2.3 Выбор режима горячего прессования ОСП

2.4 Режим работы цеха

2.5 Определение производительности цеха

3. Характеристика сырья и материалов

4. Расчёт расхода сырья, стружки, смолы и химикатов

4.1 Плотность плиты по слоям

4.2 Пооперационный расчёт перерабатываемого материала

4.3 Расчёт расхода сырья, смолы и химикатов на изготовление 1 м³ плиты

5. Выбор и расчёт потребного количества основного технологического оборудования

5.1 Выбор схемы переработки сырья

5.2 Разделка длинномерного сырья по длине и толщине

5.3 Обнаружение в сырье металлических предметов

5.4 Измельчение древесины в стружку

5.5 Буферное хранение щепы, сырой и сухой стружки

5.6 Сушка древесных частиц

5.7 Сортировка древесных частиц

5.8 Приготовление рабочих растворов смолы, отвердителя и связующего

5.8.1 Приготовление рабочего раствора смолы

5.8.2 Приготовление рабочего раствора отвердителя

5.8.3 Приготовление связующего

5.8.4 Дозирование компонентов, приготовление и подача связующего в смесители

5.9 Смешивание древесных частиц со связующим

5.10 Формирование стружечного ковра

5.11 Предварительная подпрессовка и контроль массы стружечных пакетов

5.12 Охлаждение, кондиционирование и выдержка плит

5.13 Форматная обрезка и шлифование

5.14 Сводная ведомость основного технологического оборудования

6. Описание технологического процесса

6.1 Подготовка сырья и изготовление стружки

6.2 Сушка и сортировка стружки

6.3 Смешивание древесных частиц со связующим

6.4 Формирование стружечного ковра, предварительная подпрессовка стружечных пакетов, горячее прессование и охлаждение плит

7. Промежуточная выдержка и хранение плит на складе

8. Планировка технологического оборудования

Глава III. Энергетическая часть

1. Характеристика системы энергоснабжения

2. Расчет силовой энергии участка

3. Расчет электроэнергии станков и устройств

4. Расчет расхода тепло энергии цеха

5. Расчет искусственного освещения от люминесцентных ламп.

6. Расчет годового потребления электрической энергии на освещение.

Глава IV. Экономическая часть

1. Расчёт капитальных вложений

2. Затраты на сырье и материалы

3. Расчеты численности рабочих, ИТР, служащих и тарифного фонда заработной платы

4. Расчет цеховых затрат

4.1 Расчет цеховых затрат

4.2 Расходы по содержанию и эксплуатации оборудования

4.3 Условно-постоянные и общезаводские расходы

Глава V. Исследовательская часть

1. В чем же основные отличия между OSB и фанерой?

2. Выводы

Глава VI. Строительная часть

1. Генеральный план

Глава VII. Охрана труда и защита окружающей среды

1. Производственная эстетика помещений

1.1 Санитария и гигиена

1.2 Санитарно-бытовые помещения

1.3 Питьевое водоснабжение

1.4 Общественное питание и отдых

1.5 Нормативные расстояния между станками

2. Электробезопасность

3. Защита от шума и вибрации

3.1 Кожух центробежного вентилятора с применением трубчатого глушителя абсорбционного типа

3.2 Глушители шума

4. Пожарная профилактика

4.1 Указания к расчету первичных средств для внутреннего пожаротушения

4.2 Приточно-вытяжная механическая система вентиляции

5. Экология

5.1 Очистительное устройство

6. Техника безопасности при раскрое плит и листовых материалов

Приложения

Технические характеристики оборудований цеха

Список использованных литератур



Введение

Сегодня наблюдается интенсивный рост рынка OSB в России. Первые плиты OSB появились в нашей стране в 1986 году. На одном из предприятий Белорусской ССР был организован первый советский цех по выпуску ориентированно-стружечных плит. Но, к сожалению, из-за просчетов в технологии, допущенных поставщиком оборудования, и отсутствия опыта у белорусов освоить производство OSB Советскому Союзу так и не удалось. Основная часть установленного оборудования была лишь модернизирована под выпуск OSB, а рассчитана на выпуск ДСтП. В технологическом процессе было много узких мест, и качество плит также оставляло желать лучшего. Какое-то время завод делал попытки наладить технологию и повысить качество выпускаемой продукции. Но они не увенчались успехом. Вскоре производство было свернуто, а оборудование законсервировано.

Завоевание плитами OSB российского рынка началось благодаря стараниям европейских производителей. Официально импорт небольших партий ориентированно-стружечных плит в нашу страну начался в конце 90-х годов прошлого века. В 2000 году в Россию было импортировано порядка 2000 м³ OSB. Но уже в 2004 году объемы импорта выросли до 50 000 м³. Как утверждают маркетологи IMS Engineering (петербургской компании, занимающейся инвестиционными проектами в области глубокой переработки древесины), к 2008 году объемы потребления OSB в России достигнут 400 000 м³. стружечный плита цех

Деревянное домостроение вновь становится популярным в России. А это верный признак того, что рынок OSB будет устойчиво расти.

Американский рынок потребляет OSB в основном как строительный материал. По данным специалистов другой консалтинговой фирмы Wood-Invest, спрос на OSB в Америке будет расти не только в строительном сегменте рынка, но и в сегменте товаров для частного потребителя. За последние двадцать лет рынок OSB развивается столь же стремительно, как в 60-х годах развивался рынок МДФ или ДСтП. Если в 1985 году в Северной Америке было произведено 4 млн м³ (418 млн м³) OSB, то уже в 1993 году эта цифра выросла до 10 млн м³ (1050 млн м³), а в 2002-м было впервые произведено свыше 20 млн м³ (2100 млн м³) ориентированно-стружечных плит.

61 завод в США и Канаде покрывает порядка 70 % рынка OSB для деревянного домостроения Северной Америки. Это означает, что при строительстве одного среднестатистического американского дома используется порядка 6,4 м³ (670 м³) OSB. Рынок OSB Северной Америки уже сегодня просто огромен. Остальные 30 % спроса североамериканского рынка OSB покрываются за счет импорта плит из-за рубежа. Европейский рынок имеет такие же тенденции к росту.

У плит OSB есть три основных преимущества - минимальные требования к древесному сырью; как результат, более низкая себестоимость производства; и на выходе мы получаем плитный материал с первоклассными прочностными характеристиками.

В этом, без сомнения, кроется ответ на вопрос, почему так быстро растет спрос, увеличиваются производственные мощности и появляются новые области применения ориентированно-стружечных плит.



1. Производство ориентированно-стружечных плит OSB (ОСП)

Ориентированно-стружечная плита (ОСП) является строительной панелью широкого применения, состоящей из слоистых пластин, стружки, срезанными с сосны. Для производства ОСП используются только свежеспиленные деревья быстрорастущих пород, таких как осина, тополь, болотная сосна, смешанные лиственные породы и иные подходящие породы.

Пластины, стружка срезаются с бревен вдоль волокон, с тем, чтобы сохранить внутреннюю прочность древесины в полученной плите. После состругивания, стружка подвергается сушке, смешиванию с воском и водостойкими смолами наружного типа (включая изонитрил, фенольную смолу и/или полиуретановый связующий материал), формируется в свободный матрас или ковер, состоящий из трех-пяти слоев, сжимается под воздействием высокой температуре и прессуется в прочную, плотную строительную плиту. Ориентировано-стружечная плита, или ОСП, является конструкционной плитой, изготовленной, как указано выше, за исключением продольной формы щепы определенным отношением длины и ширины. Щепа укладывается ориентированно в слои в процессе формовки. При этом, как правило, щепа в наружных слоях укладывается в продольном направлении плиты. Три или пять внутренних слоев могут быть ориентированы произвольно и/или в поперечном направлении, аналогично слоям шпона в многослойной фанере. Продольная компоновка щепы в наружных слоях увеличивает прочность и жёсткость плиты в направлении центрирования. Учитывая повышенную прочность и жесткость ориентировано-стружечной плиты, или ОСП, в продольном направлении, она должна использоваться с применением опор поперек продольного направления. Существует три сорта ориентированных плит, О-1, О-2 и О-3 причем О-3 обладает большей прочностью, влагостойкостью и жесткостью, чем изделие первого поколения, известное как «вафельная плита».

ОСП являются водостойким материалом, способным конкурировать с многослойной фанерой и использоваться вместо нее в качестве материала обшивки стен, черновых полов, обшивки крыш и длинно-пролетных балок в зданиях коммерческого и жилого назначения. ОСП также используются в производстве мебели, катушек, футеровки прицепов и полов жилых автофургонов. Как правило, стоимость ОСП при местном производстве значительно ниже, чем стоимость производства многослойной фанеры.

Рис.1. ОСП в виде двутавра

Отходы производства (кора, мелкие фракции и обрезки), полученные в процессе производства ОСП, полностью утилизируются для производства тепловой энергии, необходимой для эксплуатации пресса, систем сушилки, запаней и обогрева здания с помощью системы на влажном топливе, которая широко используется в промышленности.

Простое рассмотрение поперечного сечения длиннопролетной балки показывает, что для пролета требуется гораздо меньше древесного волокна, чем в случае традиционного пиломатериала - каждый элемент используется на 100%, в отличие от размерного пиломатериала - такая оптимизация волокна необходима для сохранения базы выращиваемых ресурсов для будущих поколений.

ОСП является одним из наиболее эффективных вариантов использования древесного волокна, доступных на сегодняшний день, ввиду нижеследующего:

· Возможность получения большего количества необходимого волокна из древесины, чем когда-либо

· Никакие другие природные ресурсы не могут быть настолько рентабельными и экологически благоприятными, как дерево

· В отличие от всех остальных строительных материалов, дерево обеспечивает сочетание высокого коэффициента полезного использования энергии и возобновляемости.

1.1 История появления и развития технологии производства плит OSB / ОСП

По сути, ориентированно-стружечные плиты - это вафельные плиты второго поколения. Первая настоящая OSB-плита была произведена в 1982 году в Альберте (Канада) на заводе «Эдисон-OSB», принадлежавшем тогда компании «Пеликан Сомилз Лимитед». Новые древесные плиты имели такую же прочность и жесткость, как и хвойная фанера. Это позволило заводу «Эдисон-OSB» позиционировать ориентированно-стружечные плиты на рынке как аналог фанеры и как материал более высокого класса, чем вафельные плиты.

Основное отличие OSB от вафельных плит заключалось в размерах стружки. Стружка ориентированно-стружечных плит была более узкая и длинная по сравнению со стружкой вафельных плит. Кроме того, каждая стружка в слое плиты OSB располагалась параллельно одна другой, но перпендикулярно к стружке в соседних слоях. Всего же слоев было три, так же, как и у вафельных плит. Но благодаря ориентированию стружки в слоях OSB приобрели те уникальные свойства, которые открыли для них целый ряд новых областей применения.

Современные производственные линии OSB имеют очень высокую степень автоматизации и оснащены сложным технологическим оборудованием, позволяющим выпускать продукцию 24 часа в сутки, 7 дней в неделю. Большинство заводов Северной Америки производят ежедневно от 28 000 до 45 000 OSB-плит размером 1220х2440 мм и толщиной 10 мм. Это самый ходовой формат стружечных плит. Из стандартных форматов есть еще 1200х2440 мм, 1220х3660 мм в диапазоне толщин 6, 8, 9, 11, 15, 18, 22, 25.

2. Технология производства ОСП

Рассмотрим подробнее типовую технологию, которая наиболее распространена в Северной Америке при производстве OSB.

2.1 Получение стружки

Первым делом на завод доставляется древесное сырье - круглые лесоматериалы. Осина, тополь, сосна, клен - наиболее ходовые породы, которые закупают производители OSB.

На площадку, как правило, доставляются бревна длиной 2,4, 4,8 или 7,3 м (стандартные длины для североамериканских лесозаготовителей). Как только сырье прибыло на площадку завода, его сразу разгружают с помощью автопогрузчиков, специально предназначенного гидроманипулятора или крана с грейферным захватом. Часть древесины складывают на бирже сырья, часть сразу пускают в производство. Дальше нужный объем сырья на заданное время погружают в пропарочные бассейны, после чего окоривают. Если древесина недавно срублена и незамерзшая, то ее сразу пускают на окорку и дальше в стружечный станок. В настоящее время можно встретить три вида стружечных станков, которые используются для производства OSB-стружки. Ставший уже традиционным стружечный станок для коротких древесных чурок. Есть также дисковые стружечные станки, которые измельчают целые бревна. В них используется другая система подачи и фиксации древесины в процессе резания. Для переработки бревен без предварительной раскряжевки используют также роторные (кольцевые) стружечные станки. Эти станки отличаются от дисковых конструкцией режущего инструмента.

С 1982 года идеальными геомет-рическими размерами стружки для производства OSB принято считать следующие: длина - от 75 до 150 мм при ширине 15 мм. А вот средняя толщина стружки уменьшилась с 0,8 мм, которую делали в 80-х годах, до 0,6 мм в наши дни.

Передача стружки осуществляется с помощью системы трубопроводов. Вид материала (качественная сталь, алюминий, искусственный материал) и толщина стенок системы подобраны к передаваемым материалам. Вакуум необходимый для создания передающей струи создают радиальные вентиляторы. Вентиляторы могут передавать отсасываемый материал прямо (транспортирующие вентиляторы) или они могут быть расположены за сепаратором снаружи (вентиляторы, засасывающие чистый воздух). Для специальных задач (кромочные полосы, передача гранулата) применяются инекторные системы. Чтобы добиться безопасной и одновременно экономной скорости передачи необходимо применить трубы соответствующего размера и параметры вентиляторов.

2.2 Сушка стружки

Сырая стружка после стружечного станка накапливается в специальных бункерах, из которых порциями подается в барабан сушильной установки. В производстве OSB чаще всего используют трехпроходные либо однопроходные барабанные сушилки, а также их комбинацию - трехпроходная/однопроходная. На некоторых производствах можно увидеть более современные трехсекционные конвейерные сушилки. Концепция конвейерной сушки OSB-стружки была заимствована из пищевой промышленности - технологии производства картофельных чипсов. Конвейерные сушилки имеют ряд преимуществ перед традиционными барабанными. Во-первых, конвейерные сушилки позволяют высушивать более длинную стружку, не повреждая ее. Во-вторых, весь поток стружки просушивается более равномерно, и при этом температура на выходе конвейерной сушилки ниже, чем у сушилки барабанного типа. Это весьма важное обстоятельство, т.к. чем ниже температура на выходе сушилки, тем выше пожаробезопасность процесса и ниже эмиссия загрязняющих веществ (летучих органических соединений).

После сушки стружку сортируют, чтобы отделить слишком мелкую и слишком крупную стружку от основного потока. Подходящую стружку иногда сортируют дополнительно, особенно если стружка внутреннего слоя будет выкладываться на формовочный конвейер хаотично, без ориентации. В этом случае более крупную стружку правильной формы отсортировывают на внешний слой, где стружка ориентируется. Остальную стружку пускают на внутренний слой OSB-плиты. Рассортированную стружку накапливают в бункерах сухой стружки. Мелочь и слишком крупная стружка транспортируются в бункер сухого топлива котельной.

2.3 Смешивание с клеем

Процесс смешивания стружки со смолой и хлористым аммонием контролируется самым тщательным образом. Для осмоления стружки внутреннего и внешнего слоев используют разные смесители. Конструкцию они имеют одинаковую, но состав химикатов, подаваемый внутрь, как правило, различен. В общих чертах смеситель представляет собой цилиндрический барабан, который вращается с заданной скоростью. Внутрь барабана по отдельным трубопроводам подаются хлористый аммоний, смола и другие компоненты клея. Но хлористый аммоний вводится перед смолой. Для внутреннего и внешнего слоев чаще всего используют разные типы смол. Смола для внешнего слоя может подаваться в жидком или порошко-образном виде, в то время как смола внутреннего слоя может быть, кроме того, фенолформальдегидной. Часто производители увеличивают количество смесителей, чтобы иметь большую гибкость в выборе типа смолы и упростить переход от одной формулы клея к другой. Интересно, что вращающийся диск, который распределяет смолу внутри смесителя, был заимствован из оборудования для окраски автомобилей и стал прямо-таки революционным открытием в технологии осмоления стружки. Несмотря на высокий уровень технологии сегодня, нужно отметить, что в вопросе осмоления стружки все еще есть место для исследовательской работы, особенно в области контроля расхода смолы.

2.4 Формование стружечного ковра

Технология формования стружечного ковра в производстве OSB также претерпела определенные изменения. Понятно, что желание ориентировать стружку в слоях ковра привело к усложнению конструкции формовочных машин. На начальном этапе ориентировать стружку пытались электростатическим методом. Но он был малоэффективным, сложным и дорогим. Самым надежным методом оказался самый простой из всех. Этот метод используется и сейчас.

Ориентирующая головка стружки внешнего слоя чем-то очень похожа на фермерские бороны. Она состоит из ряда круглых дисков, которые направляют падающую вниз стружку, выравнивая ее параллельно длинной стороне ковра. Ориентирующая головка стружки внутреннего слоя состоит из роликов в форме звезды с плоскими лопастями. Вращаясь, они выравнивают стружку параллельно ширине ковра, перпендикулярно к направлению движения конвейера. Размеры элементов ориентирующих головок и расстояние между ними подстраиваются под размеры стружки так, чтобы она проваливалась сквозь вращающиеся диски или ролики до того, как они вынесут стружку за пределы ориентирующей головки. Слои с ориентированной стружкой выкладываются на движущийся внизу конвейер последовательно, один за другим. Ориентация стружки в слоях чередуется следующим образом: продольная, поперечная, продольная (в 3-слойных плитах). Каждый слой формируется отдельной ориентирующей головкой и выкладывается отдельной формующей машиной.

В процессе формования стружечного ковра плотность насыпи непрерывно измеряется, чтобы гарантировать ее однородность.

Большинство линий формования в Северной Америке имеют 8 футов (2440 мм) в ширине. Однако рост спроса на зарубежных рынках заставил многих производителей устанавливать линии формования шириной 9 и 12 футов (2750 и 3660 мм соответственно). На таких линиях можно производить OSB, например, для японского рынка, который потребляет плиты форматом 3 х 6 футов (915 х 1830 мм). Кроме того, при производстве тонких плит линии формования большой ширины позволяют работать на более низких скоростях формования ковра, а это позволяет повысить точность ориентации стружки. На современных линиях формования ковер выкладывается на стальные плоские или сетчатые поддоны, которые затем подаются в горячий пресс. Могут также использоваться конвейеры, работающие без поддонов (в линиях, построенных на базе непрерывного пресса).

2.5 Прессование

Тщательно подготовленный стружечный ковер подается в горячий пресс. Пресс превращает рыхлую стружечную насыпь в плиту и полимеризует связующее, содержащееся в ней. На современных многопролетных прессах можно одновременно производить до 16 плит форматом 12 х 24 фута (3660 х 7320 мм). Задача пресса уплотнить стружечный ковер и повысить температуру внутри него до заданного значения. Температура затвердевания смолы находится в промежутке между 170-200°С. Давление и температуру необходимо замерять в течение 3-5 минут. Раньше время и температура схватывания связующего устанавливались производителем смолы. Но стремление сократить время прессования, сохраняя при этом прочностные характеристики продукции, заставили производителей самим взяться за тщательное изучение цикла прессования и процессов, происходящих во время него. И в какой-то момент на рынке стали появляться OSB с нестандартным профилем плотности (распределением плотности плиты по толщине). Стремление уменьшить разбухаемость плит по толщине заставляло производителей делать внешний слой плит менее плотным. Но это негативно сказалось на жесткости плит. А жесткость и устойчивость к воздействию влаги - одни из наиболее важных рыночных свойств OSB. Чтобы помочь производителям, инжиниринговые компании и производители прессов взялись решить эту проблему. Были разработаны новые самопишущие контрольно-измерительные приборы и оборудование, которые позволили воспроизвести работу пресса в лабораторных условиях. Выяснилось, что увеличение ширины плит пресса с 8 до 12 футов привело к изменениям в процессе передачи тепла в глубь стружечного ковра и требует изменений в технологии прессования и отвода из зоны прессования пара. Лабораторные исследования позволили найти способ, как решить эту проблему. Имея новые данные о процессах, происходящих во время прессования, производители прессов смогли увеличить просвет между плитами пресса, а также этажность многопролетных прессов с 12 до 16.

2.6 Окончательная обработка

После прессования мастер-панели выгружают из пресса и раскраивают на форматы 1220 на 2440 мм. После этого, при необходимости, на кромках плит нарезают шпунтовое соединение либо шлифуют пласти. После шлифования ориентированно-стружечные плиты приобретают очень оригинальный внешний вид, чем-то напоминающий мрамор.

Плиты для кровельных работ и полового настила прессуют на специальных сетчатых поддонах. За счет этого одна из поверхностей плиты получается рифленой, менее скользкой для ног человека. Такие плиты особенно ценят рабочие-кровельщики, которым приходится часто перемещаться по наклонной поверхности обрешетки из OSB достаточно высоко над землей.

С помощью ультразвукового датчика сразу после прессования плиты проверяют на наличие возможных внутренних дефектов - воздушных карманов, пузырей, раковин. Если таковые обнаруживаются, плита автоматически отбраковывается.

После прессования плиты еще какое-то время выдерживают на складе для того, чтобы дать возможность клею полностью затвердеть и полимеризоваться. Как правило, время окончательной выдержки составляет от 12 до 48 часов. После этого готовую продукцию в соответствии с заказом укладывают в стопы, маркируют и упаковывают.

Многие производители защищают кромки OSB-плит от воздействия влаги. Для этого перед тем, как упаковать штабель плит, на его боковые поверхности распыляется краска с низкой проникающей способностью, которая забивает поры и уплотняет торцы плит.

Для особых областей применения или по запросу заказчика завод может изготовить плиты нестандартного размера, нанести на поверхность плит специальную разметку (например, где прибивать гвозди или устанавливать крепежные элементы) или выполнить специальную фрезеровку кромки или пласти.

По спецзаказу кромки плит для полового покрытия могут быть обработаны специальными лакокрасочными материалами. Специальные OSB-плиты изготавливают для изоляционных стеновых панелей и для стоек деревянных двутавровых балок.

Влияние на окружающую среду

Для того чтобы соответствовать строгим нормам экологической безопасности, все современные заводы OSB оснащаются сложными очистными сооружениями и системами автоматизированного контроля уровня загрязнений. Подобные очистные сооружения обязательно устанавливаются в зоне сушки стружки, а также в зоне прессования. Кроме того, при проектировании технологического процесса инженеры стремятся:

1) полностью исключить стоки воды, которая используется на приготовление связующего или при очистке оборудования кухни клея;

2) исключить стоки воды из бассейнов гидротермической обработки древесины: вода из бассейнов отстаивается, очищается и используется повторно;

3) чтобы технология позволяла максимально использовать древесное сырье. До 80 % древесины, поставляемой на современный завод OSB, идет на производство плит, а все остатки используются для выработки энергии для нагрева пресса, сушильной установки, бассейнов, а также отопления производственных помещений в зимнее время. Отбракованные плиты используются как прокладочный или подстилочный материал при транспортировке готовой продукции.

2.7 Перспективы производства OSB / ОСП

Ориентированно-стружечные плиты почти сразу заняли прочные позиции на рынке строительных материалов, что дало мощный толчок дальнейшему развитию технологии и появлению новых видов продукции

Ожидается, что в ближайшее время получат широкое распространение новые контрольно-измерительные системы, которые можно встраивать в производственную линию и которые измеряют физико-механические показатели готовой продукции в реальном режиме времени. Информация с таких устройств может фиксироваться, накапливаться и анализироваться, а также использоваться общей сис-темой управления технологическим процессом (АСУ ТП) для контроля и регулирования параметров процесса производства.

Кроме того, наблюдается постоянное повышение степени компьютеризации оборудования, причем на всех этапах производства. Оператору становится все проще менять и настраивать параметры производственного процесса, не снижая качества продукции на выходе и избегая простоев оборудования.

Понижение температуры сушки стружки, новые формулы связующего и совершенствование производственных вентиляционных систем сделают производство OSB полностью экологически безопасным.

Специалисты предсказывают OSB великое будущее. В Новой Зеландии есть экспериментальный завод, занимающийся разработками новых древесных композитов. Направление ориентированно-стружечных композитов там считается одним из наиболее перспективных. Уже сегодня разрабатывается технология производства древесных плит, у которых внутренний слой - это OSB, а внешние - МДФ.

Очень скоро новые ориентированно-стружечные материалы будут конкурировать со всеми известными нам конструкционными и не конструкционными плитными материалами из древесины.

2.8 Контроль качества и стандарты, характеристики ОSB/ОСП

Очень важным условием при производстве ОСП плит является соблюдение и контроль качества на каждом из производственных этапов. Вот только некоторые из них:

- Прежде всего, древесину тщательно отбирают. Чаще всего, для производства таких плит используют хвойные породы деревьев (сосна, ель) иногда с незначительным добавлением лиственных пород, например осины;

- Подготовка страндов (щепы,стружки) заданных размеров происходит на специальном станке. Чураки нарезают по касательной к окоренной древесине, так чтобы получалась (щепа,стружка) строго определенного размера длиной около 150 мм, шириной порядка 50мм и толщиной не более 0,6 мм;

- В центрифуге щепу сушат, доводя ее влажность до требуемых значений, после чего сортируют по размеру и наносят на нее связующее;

- Через рассеивающие сопла формирующая машина укладывает щепу в три слоя.

- Предварительная подпрессовка ковра в производстве плит OSB не требуется, поэтому стружка сразу следует в главный проходной ленточный пресс (например Dieffenbacher), который позволяет делать плиты OSB толщиной от 6 до 68мм методом непрерывного прессования. После прессования полотно плиты обрезают в размер по продольным кромкам и делают предварительный поперечный раскрой. Веерные охладители, используемые при производстве ДСП, в производстве плит OSB не требуются, хотя конечно требуется время на полную полимеризацию связующего.

- На производственной линии проверяются толщина, вес плит, а также наличие в них расслоений и дефектов.

- На последнем участке идет окончательный раскрой на стандартные форматы (1220х2440мм, 1250х2500мм, 1250х2800мм и другие) и упаковка готовой продукции на паллеты.

Современные Европейские ОСБ плиты произведены по стандарту EN 300, согласно которого они разделяются на четыре категории:

OSB-1 - плита для внутренних работ в сухих помещениях;

OSB-2 - плита предназначенная для сухих условий эксплуатации, применяемая для каркасов мебели и различных внутренних работ;

OSB-3 - влагостойкая конструкционная плита, используемая как для внутренних, так и для внешних работ, предназначенная для эксплуатации в условиях повышенной влажности;

OSB-4 - конструкционная плита повышенной влагостойкости предназначенная для наружных работ и эксплуатации в условиях повышенных нагрузок во влажной среде.

Стандартные толщины OSB: 6мм, 8мм, 9мм, 10мм, 11мм, 12мм, 15мм, 18мм, 22мм, 25мм

Стандартные форматы OSB: 1220x2440мм, 1250х2500мм, 1250х2800мм



Таблица 1

Тип панели	Изменение размеров при изменении влажности панели на 1%
	Длина %	Ширина %	Толщина %
OSB-2	0,03	0,04	0,7
OSB-3	0,02	0,03	0,5
OSB-4	0,02	0,03	0,5

Все плиты которые в настоящее время продаются в России принято разделять на Европейские и Американские. Плиты ОСБ в Европе и Северной Америке производят согласно следующим нормативным документам:

- В Европе действует стандарт качества EN 300

- В Северной Америке существует два стандарта - CSA 0325 и/или CSA 0437 для Канадских и PS2-04 для Американских производителей. Кроме этого независимые и авторитетные в строительной индустрии компании, такие как TECO, APA (Engineered Wood Association), PSI/PTL Performance Standards, Structural Board Association и т.д. проводят обязательную проверку и маркировку продукции на соответствие стандарту качества и определенному классу строительства. Наличие штампа на OSB говорит о том, что продукция произведена одним из заводов входящих в ассоциацию (например АPA), т.е. качество плиты подтверждено независимым аудитом и несет в себе важную информацию о применении плиты, а именно: тип панели, длина пролета (в дюймах), T&G (соединение шип-паз, если есть), класс панели (Interior, Exposure 1, Exterior), стандарт для Америки, толщина панели (в дюймах), код производителя (номер завода), стандарт APA, наличие в HUD, тип панели (для каких работ предназначена), маркировка указывающая длину пролета и применение, стандарт для Канады, ориентация главной оси панели. В итоге одна и та же плита в зависимости от ассоциации, которая проводила проверку, может иметь разную маркировку, используемую именно этой ассоциацией. При этом основной принцип, заложенный в маркировке - суть указание на рекомендованную конечную цель применения конкретной плиты. Приведем пример общей классификации основанной на влагостойкости смол используемых при производстве OSB.

Interior - для внутренних работ в сухих условиях

Exposure 1 - выдерживают влажные условия, если они вызваны кратковременными задержками в строительстве. Не приспособлены для прямого контакта с внешней средой.

Exterior - предназначены для повторяющихся условий увлажнения/высыхания и продолжительного воздействия любых погодных условий.

Стандартные толщины: 9,5мм, 11,1мм, 11,9мм, 12,7мм, 15,1мм, 15,9мм, 18,3мм, 19,1мм

Стандартные форматы: 1220х2440мм

Так как же сравнить продукцию Европейских и Американских производителей OSB, с точки зрения влагостойкости, если они произведены по разным стандартам?

Например, Европейская плита OSB 3 стандарта EN 300 имеет разбухание по толщине не более 15 % после 24 часов пребывания в воде. Что касается плит OSB производимых в Северной Америке, то согласно стандарта PS2-04, который по основным требованиям совпадает с Канадским стандартом CSA 0325 допустимым для плит OSB сертифицированных по этому стандарту является разбухание по толщине до 25 %. По европейскому EN 300 это соответствует типам OSB-1 и OSB-2 соответственно. Стоит отметить что у Канадских производителей есть стандарт CSA 0437 (выпускается ограниченная номенклатура плит), в котором предусмотрена специальная маркировка для плит с водостойким типом связующего "Exterior Bond" или "EXT. BOND". Плиты сертифицированные по этому стандарту, имеющие водостойкий тип связующего и класс O-2 имеют разбухание по толщине до 15% после 24 часового пребывания в воде, что соответствует типу OSB-3 по EN 300. Такие плиты способны противостоять воздействию влаги в процессе строительства лишь ограниченное время (кака собственно и плиты класса OSB-3), при возникновении задержек в процессе монтажа. Необходимо понимать, что и плиты OSB-3 и плиты с водостойким типом связующего "Exterior Bond" принципиально не являются водостойкими. Термин “влагостойкий” применяется к связующему клею, который не теряет своих качеств при взаимодействии с влагой. Добавление смол, устойчивых к воде, конечно, повышает влагостойкость плиты, но прямое и постоянное ее увлажнение все-таки не рекомендуется. При этом главное не путать плиту Exterior Bond (обозначение типа связующего), с типом плит Exterior, который предполагает эксплуатацию панелей во внешней среде при длительном воздействии влаги и нескольких циклов намокания/высушивания, которые по EN300 могли бы соответствовать классу OSB-4. Между тем производство плит класса Exterior стандартом PS 2 напрямую не предусмотрено, поэтому прямого соответствия здесь провести не удастся, хотя при изготовлении перечисленных выше плит могут быть использованы одни и те же компоненты.

И европейские строительные плиты OSB стандарта EN300 и строительные плиты североамериканских производителей, прошедшие сертификацию APA или TECO разрешены для применения внутри жилых помещений, так как требования к экологической безопасности продукции данные нормативные документы выдвигают одинаково жесткие. Так, уровень содержания формальдегида в выпускаемых OSB плитах, должен соответствовать существующим экологическим стандартам PS2-04 и EN 300, а также Российский ГОСТ 10632-2007. Согласно принятым нормам, на 100 грамм абсолютно сухой плиты должно приходиться не более 10 мг формальдегида. Производители Европы (Kronospan, Egger, Glunz и пр.), США и Канады (Georgia Pacific, Langboard, Louisiana Pacific, Norboard и пр.) в последнее время начали включать состав плит OSB новые синтетические смолы без формальдегида, что позволяет их использовать даже при выпуске детской мебели.

Плитам ОСБ третьего класса по EN 300 свойственны следующие характеристики: по классу гигиены их относят к типу Е 1 по ГОСТ 10632-2007, по группе горючести - Г 4 по ГОСТ 30244-94, группа воспламеняемости - В3 по ГОСТ 30402-96, дымообразующая способность Д3 по СНиП 21-01-97, группа распространения пламени РП 3 по ГОСТ Р 51032-97. Ввиду отсутствия производств OSB на территории России отдельный ГОСТ разработанный специально для этих плит отсутствует. Государственный стандарт ГОСТ 10632-2007 включает технические условия, которые распространяются и на древесностружечные плиты общего назначения и на плиты OSB. Вместо этого в сертификатах соответствия при импорте этих плит указывается ряд пунктов на соответствие ГОСТ 10632-2007. Так, например, указаны пункты 4.3 Физико-механические показатели плит (должны соответствовать нормам, указанным в таблице 2), 4.6. упаковка, 5.1., 5.2. о том, что плиты должны быть экологически безопасны и изготовляться с применением разрешенных материалов и компонентов. Именно поэтому, как правило, требуется дополнительное согласование с надзорными органами условий применения плит OSB в конкретных видах работ, в соответствии с техническим регламентом строительства и прочими условиями.

В ГОСТ 10632-2007 указано как именно классифицируются древесностружечные плиты на данный момент (выдержки).

Номинальные размеры плит и их отклонения должны соответствовать указанным в таблице 1.

Таблица 2

Параметры плит	Показатели, мм	Допустимые отклонения от нормы, мм
Длина	1830; 2040; 2440; 2500; 2600; 2700; 2750; 2840; 3220; 3500; 3600; 3660; 3690; 3750; 4100; 5200; 5500; 5680	± 0,3
Ширина	1220; 1250; 1500; 1750; 1800; 1830; 2135; 2440; 2500	± 5
Толщина	8 - 28 с градацией 1 (для шлифованных плит)	± 5
Примечания: 1.Существующими требованиями допускается выпуск плит, размерами на 200 мм меньше стандартных, в количестве, не превышающем 5 % от общего объема партии, с градацией 25 мм. 2. В зависимости от условий заказчика, допускается выпуск плит нестандартных размеров; 3. Толщина нешлифованной плиты включает сумму значений номинальной толщины, + не более 1,5 мм - учет припуска на шлифование

2.9 Использование OSB/ОСП

Общая прочность здания является функцией всех его компонентов - полов, стен, крыши и фундамента - работающих вместе, как одно целое. В случае землетрясения или сильных порывов ветра, стены и крыша принимают на себя главный удар данных сил.

Стена, полностью обшитая ОСП, закрепленная соответствующим образом к фундаменту в нижней части и к крыше в верхней части, является прочным барьером, который сопротивляется постоянным нагрузкам ветра и землетрясений.

Однородность ОСП делает ее идеальной для широкого спектра применения. Отсутствие внутренних пустот, отверстий от сучков или проблем с расслаиванием позволяет быть уверенным в использовании ОСП и выполнять работу без брака.

Функциональность ОСП быстро становится мировым стандартом. Плиты проектируются для различных типов промышленного использования, включая:

Ѓџ Автомобили для отдыха/жилые автоприцепы Ѓџ Стойки

Ѓџ Кузова грузовых автомобилей Ѓџ Упаковка/тара

Ѓџ Паллеты Ѓџ Опалубка для бетона

Ѓџ Мебель Ѓџ Длиннопролетные балки

Ѓџ Стенды Ѓџ Бункеры и резервуары

Ѓџ Полки Ѓџ Облицовочный материал

Ѓџ Строительные щиты

2.9.1 Использование ОСП в строительстве

Учитывая эксплуатационные характеристики, ОСП применима для определенного промышленного использования. ОСП является логичным выбором благодаря...

Ѓџ Прочности

Ѓџ Жесткости

Ѓџ Тепловым и акустическим характеристикам

Ѓџ Огнеупорности

Ѓџ Ударной прочности

Ѓџ Технологичности

Ориентированно-стружечная плита имеет высокие эксплуатационные характеристики для большинства сфер применения, в которых используется многослойная фанера. Промышленные специалисты выбирают ОСП из-за эксплуатационных характеристик, цены и гибкости в применении.

2.9.2 Промышленное использование прочностных свойств

Постоянство и прочность ОСП являются ее преимуществом перед другими видами плит в промышленном использовании. Данные преимущества приведены ниже:

Ѓџ Гарантированные значения растяжения, сжатия, сгибания, осевой прочности, сдвига и несущей способности для нестандартного использования.

Ѓџ Постоянство изготовления плит с одинаковой лицевой и задней поверхностью.

Ѓџ Плиты конкурентоспособны по стоимостью по сравнению с многослойной фанерой, а гибкость в применении и однородность практически устраняют отходы производства.

Ѓџ Доступность в широком диапазоне толщин и размеров делает возможным применение ОСП в широком спектре работ.

Ѓџ Покрытие кромок и наружное покрытие из связующих смол являются водостойкими, что делает возможным использование ОСП на объектах, где возможны простои строительных работ.



II. Технологическая часть производства ОСП

1. Характеристика продукции

OSB отличается однородной внутренней структурой, а обе поверхности имеют одинаковое качество. В производстве будут выпускаться плиты с толщиной 8,11,15,18,22 и 25мм, но в дипломном проекте будет рассматриваться плита с наибольшой толщиной для наших условиях Севера.

OSB содержит свыше 90% древесины

ОСП-2 (OSB2) - обычная ориентированно-стружечная плита

ОСП-3 (OSB3) - влагостойкая ориентированно-стружечная плита.

Основные физико-механические показатели плит OСП

Наименование показателей	Единица измерения	Норма для плит
		OSB-2	OSB-3
Толщина	мм	6-25	6-25
Плотность	Кг/м3	600-700	600-700
Прочность на изгиб: В продольном направлении В поперечном направлении	Н/мм2 Н/мм2	16-22 9-10	18-22 9-10
Модуль эластичности	Н/мм2	3500	3500
Прочность при поперечном растяжении	Н/мм2	0,3-0,34	0,3-0,34
Разбухание по толщине за 24 часа	%	20	15

1.1 Классификация ОСП

Плиты подразделяют:

- по физико-механическим показателям - на марки П-А и П-Б;

- по качеству поверхности - на I и II сорта;

- по виду поверхности - с обычной и мелкоструктурной (М) поверхностью;

- по степени обработки поверхности - на шлифованные (Ш) и нешлифованные;

- по гидрофобным свойствам - с обычной и повышенной (В) водостойкостью;

- по содержанию формальдегида - на классы эмиссии Е1, Е2.

Условное обозначение плит должно включать: обозначение марки, сорт, вид поверхности (для плите мелкоструктурной поверхностью), степень обработки поверхности (для шлифованных плит), гидрофобные свойства (для плит повышенной водостойкости), класс эмиссии формальдегида, номинальные длину, ширину и толщину в миллиметрах, обозначение настоящего стандарта.

Отклонение от прямолинейности кромок не должно быть более 1,5 мм на 1 м длины кромки.

Отклонение от перпендикулярности кромок плит не должно быть более 2 мм на 1 м длины кромки.

Перпендикулярность кромок может определяться разностью длин диагоналей пласти, которая не должна быть более 0,2 % длины плиты.

1.2 Характеристика плит, намеченных к производству

Данные о плитах, намеченных к производству приведены в таблице 1

Таблица 1- Характеристика плит марки П-А OSB 3

Наименование показателя	Показатели
Заданный формат плит, мм	2500х1250
Расчётная толщина шлифованных плит, мм, h	25
Плотность плит, кг/м 3	700
Гидрофобные свойства	Повышенная водостойкость
Класс эмиссии формальдегида	Е1
Слойность плит	3
Толщина слоёв, мм
Наружных	9,2
Внутренних	15,8
Характер окончательной обработки	шлифован.
Связующее на основе смолы марки	ФФ СФЖ-3014 Добавка хлористый аммоний



Таблица 2 - Физико-механические показатели плит плотностью 700 кг/ м³ марки П-А

Влажность, %	512
Разбухание по толщине %, (Тв)
за 24 часа	15
В продольном направлении, Н/мм2	22
В поперечном направлении, Н/мм2	10
Прочность при поперечном растяжении, Н/мм2	0,34
Модуль эластичности, Н/мм2	1,2
Шероховатость поверхности пласти Rm, мкм
с обычной поверхностью	50
после двух часов вымачивания	150

2. Расчёт производительности цеха

2.1 Общая схема главного конвейера и способов производства плит

Формирование непрерывного стружечного ковра из осмоленной стружки и горячее прессование ОСП в соответствии с современным производством производят на автоматической линии, получившей название главного конвейера.

Существует большое разнообразие типов главных конвейеров, которые можно объединить в следующие группы:

1) конвейеры для формирования пакетов и прессование плит на жёстких металлических поддонах;

2) конвейеры для формирования стружечного ковра и горячее прессование плит на непрерывной гибкой ленте;

3) конвейеры для формирования стружечного ковра на непрерывной ленте из гибких синтетических поддонов и горячее прессование плит без поддонов;

4) конвейеры для формирования стружечного ковра и горячее прессование плит на гибких металлических поддонах.

Бесподдонное прессование ОСП предусматривает придание стружечным брикетам прочности, достаточной для их дальнейшей транспортировки конвейерами и загрузки в рабочие промежутки пресса без поддонов.

Рассмотрим отечественный конвейер ДК-100. В этом конвейере стружечный пакет формируется на формирующе-прессующем ленточном конвейере из прорезиненной ленты типа БКНЛ шириной 1200 м толщиной 10мм. Боковые кромки стружечного ковра формируются вертикально расположенными лентами шириной до 300 мм двух боковых конвейеров, установленных с обеих сторон основного горизонтального ленточного конвейера в зоне насыпки стружечного ковра.

Стружечный ковёр подпрессовывается в прессе ПР-5М. Подпрессованные брикеты передаются системой ленточных конвейеров из прорезиненной ленты к прессовой установки для горячего прессования, перед которой загружаются способом вкладывания в загрузочную этажерку .

Бесподдонное прессование ОСП имеет следующие преимущества перед прессованием на поддонах: уменьшается площадь, занимаемая главным конвейером, в связи с отсутствием линии возврата поддонов; отпадает потребность в поддонах; уменьшается разнотолщинность плит; исключаются затраты энергии на нагрев поддонов.

Конструкция плиты- трёхслойная. Особенность производства- чёткое разделение двух потоков изготовления стружки для внутреннего и наружного слоёв.

При смешивании стружки со связующим к стружке для наружного слоя добавляется большее количество связующего, чем к стружке внутреннего слоя. В результате получаются плиты с высокими механическими показателями, гладкой и ровной поверхностью.



2.2 Пресс для горячего прессования

Основная цель горячего прессования ОСП уплотнение стружечного брикета до заданной толщины плиты и стабилизации этой толщины за счёт склеивания между собой древесных частиц. Быстрое отверждение связующего внутри стружечного пакета достигается за счёт нагрева клеевых слоёв, расположенных на поверхности древесных частиц. Таким образом для прогрева клеевых слоев требуется прогреть стружечный брикет по всей его толщине, чтобы в среднем слое температура достигала значения не ниже 100 ⁰С, при которой происходит быстрое отверждение связующего. Кроме того, такая температура обеспечивает испарение и выход избыточной влаги из стружечного брикета за время прессования. Прессуется при температуре 150…220⁰С.

Основной способ прессования в мировой практике- прессование ОСП в многоэтажных гидравлических прессах. Для прессования плит с поддонами применяются многоэтажные гидравлические пресса марки ДО-850.

2.3 Выбор режима горячего прессования ОСП

Продолжительность прессования плит в прессе является важным технологическим параметром, т.к. она определяет не только свойства, но и производительность пресса для горячего прессования.

Продолжительность прессования _пр, мин, определяется по формуле:

_пр = _уд*(h+1,5)

где _уд - удельная продолжительность прессования, мин/мм, (_уд=0,24мин/мм);

h - толщина плиты.

?h - припуск по толщине на шлифование, принимается равным 1,5мм при поддонном прессовании.

_пр = 0,24*(25+1,5) = 6,36

2.4 Режим работы цеха

Максимальная производительность цеха достигается при непрерывной работе основных его отделений без остановки в выходные дни. Продолжительность одной смены принята в количестве 8 часов. В лесной и деревообрабатывающей промышленности РФ действует следующий режим работы цехов с непрерывным циклом:

Число дней в год 365
Число дней на капремонт 20
Число дней на профилактический ремонт	36
Праздничные дни 8-10	1
Общий фонд рабочего времени Т, дней	300

Фонд рабочих часов в году:

Т_год = Т*n*m, час

где Т - фонд рабочего времени (300)

Т = 365 - (Т_пр + Т_кр + Т_проф)

где m -продолжительность смены;(8час)

n- число смен;(3)

Т_год = 300*3*8 = 7200часов

2.5 Определение производительности цеха

Производительность цеха по производству ОСП определяется производительностью одноэтажного гидравлического пресса, который является узловым агрегатом главного конвейера. Производительность других участков подчинена производительности горячего пресса. Производительность гидравлического одноэтажного пресса П _ч, м³/ч, определяется как отношение времени работы смены к времени одной запрессовки, умноженное на обьем одной запрессовки. Исходя из технической характеристики пресса Д0-850, длина ленты пресса составляет 11метров и продолжительность цикла прессования 81сек=0,0225ч. За одну запрессовку:

шт принимаем 4 плиты

N*l*b*h = 4*2,5*1,25*0,025 = 0,3125м³ обьем 1 запрессовки

0,0225ч - 0,3125м³

24ч - Хм³

Х = 24*0,3125/0,0225 = 333,33м³/cутки

П _год = X*T = 333,33*300 = 100000м³/год

где l,h и b - соответственно длина, толщина и ширина чистообрезных ОСП, м;

Т - годовой фонд рабочего времени (300дней)

3. Характеристика сырья и материалов

Для наружных и внутренних слоёв используется сырьё по ОСТ-13-200-85 при одинаковом соотношении пород (ель, осина, сосна). В сырье не допускаются такие дефекты, как наружная трухлявая гниль, обугленность. Ядровая гниль ограничивается в зависимости от сорта, остальные дефекты допускаются.

Характеристика древесных частиц для формирования слоёв древесностружечных плит приведена в таблице 3.

Рекомендуется следующее древесное сырье:

Круглый лес (тонкомер), % -- 100;

Порода древесины:

- сосна, % -- 100.

Диаметр кругляка, мм - 80-140;

- средний диаметр, мм - 120

Длина кругляка, м 3,0 -- 6,5;

По качеству поступающее древесное сырье должно быть биологически здоровым, иметь содержание коры менее 8% и не содержать посторонних материалов.

Для предлагаемого производства могут быть использованы бревна с диаметром не менее 80 мм по тонкому концу, в то время как для лесопиления необходим минимальный диаметр 150 мм и для фанеры - не менее 230 мм. Поэтому для производства плит OСП может использоваться древесина от рубок ухода леса и бревна, слишком тонкие для лесопиления и производства фанеры.

В качестве связующих для изготовления плит OСП согласно общеевропейским нормам EN 300 предлагаются следующие клеи.

Для производства плиты OСП-3 предлагается комбинация смол в двух вариантах:

- фенолоформальдегидная смола и отвердитель хлористый аммоний (20%) (для наружного использования)

- карбамидоформальдегидная смола и отвердитель хлористый аммоний (20%) (для внутреннего использования).

Таблица 3- Характеристика древесных частиц для формирования слоёв ОСП

Параметры древесных частиц	Плиты с обычной структурной поверхностью П-А
Размеры, мм толщина ширина длина	наружный слой	внутренний слой
	0,6 15 75-150	0,6 15 75-150
Фракционный состав	3/2 2/0,25 0,25/0	-/7 7/0,5 0,5/0

Для производства ОСП используются смолы:

Смола СФЖ-3014 - водорастворимая, атмосферостойкая, отличается от смолы СФЖ-3013 более низким содержанием свободного фенола и формальдегида и пониженной вязкостью. Она предназначена для производства древесностружечных плит и древесно-волокнистых плит. Смола марки СФЖ-3014 по ГОСТ 20907-75, малотоксичная.

...