Перспективы производства и применения модифицированной древесины
Анализ вопросов производства модифицированной древесины из древесины малоценных пород, заменяющих ценную древесину твердых лиственных и экзотических пород. Внедрение промышленной технологии и комплекта оборудования для производства прессованной древесины.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.04.2017 |
| Размер файла | 179,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Воронежская государственная лесотехническая академия
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ
Шамаев Владимир Александрович
д.т.н., профессор
г. Воронеж, Россия
Аннотация
В статье анализируются вопросы производства модифицированной древесины из древесины малоценных пород и получения из нее изделий, заменяющих ценную древесину твердых лиственных и экзотических пород
Ключевые слова: древесина, карбамид, модифицирование, пропитка, сушка, прессование, окнa, двери, технологии
The matters of production of modified wood from wood of little value and manufacturing from articles substituting valuable hardwood and exotic species are analyzed in this work
Keywords: wood, compaction, modification, wood impregnation, drying, windows, doors, technologies
В Российской Федерации ежегодно заготавливается около 900 тыс.мі древесины ценных пород (дуб, бук, клен, ясень) и импортируется свыше 100 тыс.мі экзотических пород (черное и красное дерево, бакаут, палисандр и др.). За последние 10 лет из-за дефицита такой древесины цена за нее выросла в 3 раза и составляет для отечественной древесины в виде сырых бревен 4 тыс.руб./мі, для импортной древесины 520-560 долл. США/мі [1-4]. Если учесть, что средний возраст рубки такой древесины колеблется от 200 до 300 лет, а ее запасы постоянно сокращаются, становится очевидным, что ее дефицит будет только увеличиваться. Это привело к значительному удорожанию древесины ценных пород как в России, непосредственно располагающей ее запасами, так и в других странах, активно перерабатывающих данную древесину развитых стран Европы и Америки, куда она завозится из развивающихся стран Африки, Азии и Латинской Америки. В тоже время только в европейской зоне РФ в лесах остается неиспользованной 16 млн.мі древесины мягких лиственных пород. В Воронежской лесотехнической академии разработана технология превращения малоценной древесины тополя, ольхи, осины в полноценный заменитель древесины твердых пород путем ее модифицирования. Некоторые сорта тополей достигают возраста рубки за 10 лет (в Китае за 5 лет) и еще 3 дня требуется, чтобы превратить эту древесину в материал, превосходящий по своим декоративным, прочностным и иным характеристикам древесину дуба [5-7].
Прочностные характеристики модифицированной древесины имеющей товарный знак "Дестам" равны или превышают аналогичные характеристики древесины дуба, водо-влагопоглощение вдвое ниже, а формоизменяемость остается на уровне натуральной древесины.
Проведенный исследования на внутреннем и внешнем рынке показали, что спрос на продукцию из твердых древесных пород, аналогом которых является "Дестам" в ближайшее десятилетие будет возрастать. Прежде всего, это касается высококачественной мебели, паркета, отделочных и конструкционных материалов.
Прогнозируемая потребность в модифицированной древесине в России до 2020 г. приведена в таблице 1.
Сочетание высоких экологических и физико-механических свойств модифицированной древесины с относительной дешевизной делают этот материал незаменимым при строительстве коттеджей, теплиц нового поколения, зимних садов, а также производстве столярных изделий, отделочных материалов, дверных и оконных блоков без применения вредных пластиков в интересах ЖКХ.
Основная номенклатура изделий из "Дестама":
· оконных блоков высокого качества различной конфигурации, застекленных стеклопакетами нового поколения с вакуумной теплоизоляцией;
· дверных блоков высокого качества различной конфигурации и назначения;
· евровагонки марки "Орех";
· штучного паркета четырех цветов различного размера и форм (в том числе и художественного), а также, при необходимости, производство щитового паркета;
· массивной половой доски марки "Дуб";
Таблица 1 - Области применения изделий из "Дестама"
|
Отрасль промышленности |
Изделия |
Планируемый выпуск, тыс. мі |
|
|
Деревопереработка |
мебель, паркет, паркетная доска, декор |
62 |
|
|
Строительство |
двери, окна, балки, погонаж |
110 |
|
|
Судо- и вагоностроение |
отделочные панели, сидения |
14 |
|
|
Угольная промышленность |
элементы крепежа шахт (анкера, верхняки) |
55 |
|
|
Музыкальная промышленность |
деки, мудштуки |
8 |
|
|
Спортинвентарь |
кии, биты, оружейные ложи, кегли, клюшки |
15 |
|
|
Тарное производство |
бочки, ящики, купели |
35 |
|
|
Металлургия |
модели литья |
43 |
|
|
Сельхозмашиностроение |
подшипники скольжения, втулки, вкладыши |
12 |
|
|
ИТОГО |
354 |
Дополнительной продукцией предприятия будут являться изделия из отходов производства основной продукции:
· изделий ширпотреба (рукояток ножей, вилок, мундштуков, музыкальных инструментов);
· формы для обувной промышленности;
· сувениры, бижутерия, музыкальные инструменты
· специальные изделия (приклады для оружия и т. д.)
Существо технологий реализуемых в данном проекте, заключается в пропитке с торца под давлением оцилиндрованной заготовки свежесрубленной древесины мягких лиственных пород в растворе карбамида (мочевины), вымачивании и последующей сушке под механическим давлением 0,6 - 1,2 МПа в стандартных сушильных камерах, оборудованных гидроцилиндрами.
Исходным сырьем служит древесина ольхи, березы, осины, тополя.
Получаемый материал: модифицированная древесина, имеет цвет от светло до темно-коричневого, напоминая текстурой грецкий орех.
Отличительная особенность данного способа модифицирования древесины - его малоотходность. В качестве исходных заготовок используется окоренная часть дерева, конечная продукция после пластификации карбамидом и сушки под давлением имеет вид брусков прямоугольного сечения или профиля будущего изделия, например, плинтуса, мебельной заготовки и т.д.
Впервые удалось получить модифицированную древесину по себестоимости дешевле древесины твердых лиственных пород.
Модифицированная древесина выпускается по цене 18-22тыс.руб. за 1мі, т.е. в среднем на 10 тыс.руб. дешевле древесины твердых лиственных пород. Экономический эффект по уже апробированным позициям составит 700 млн.руб. в год.
Кроме того, внедрение новой технологии модификации позволит вдвое сократить импорт древесины ценных пород (бакаут, черное дерево и др.), составляющей в настоящее время 100 тыс.мі и приобретаемой по цене 800-1000 USD. древесина прессованный лиственный
Сравнительные физико-механические свойства "Дестама", а также физико-механические свойства его аналогов представлены в таблице 2.
Технология получения "Дестама" защищена патентом РФ №2238844.
Таблица 2 - Физико-механические свойства древесины твердых пород
|
Порода |
Плотность |
Предел прочности, МПа |
Твердость торц. |
Модуль упругости при растяжении вдоль волокон |
||
|
Сжатие вдоль волокон |
стат.изгиб в радиальном направлении |
|||||
|
Красное дерево Черное дерево Дуб европейский (каштанолистный) Железное дерево Самшит Береза железная (Шмидта) Бакаут |
822 970 871 822 960 970 1350 |
73,5 85,2 61,0 58,9 83,6 85,2 106,9 |
186,8 147,1 163,6 109,8 117,2 125,1 210,1 |
97,2 110,0 107,2 83,3 215,3 110,0 166,0 |
16,7 17,1 16,1 10,4 - 17,1 22,7 |
|
|
Дестам березы Дестам осины Дестам сосны |
800 1000 1200 800 1000 1200 800 1000 1200 |
110 130 160 100 120 150 100 120 150 |
170 220 270 160 200 250 140 190 240 |
95 102 160 90 98 150 90 100 160 |
20 29,6 37,0 24,9 34,1 42,6 18,2 23,5 30,1 |
Промышленная технология производства "Дестама"
В настоящее время по-прежнему в больших объемах используется древесина твердых лиственных пород, обладающая высокими прочностными и декоративными свойствами. Следует отметить, что с каждым годом более чувствительно выявляется дефицит древесины этих пород, полноценным заменителем которых является модифицированная древесина, не уступающая по физико-механическим и декоративным показателям древесине твердых лиственных пород. Поэтому остро стоит вопрос тиражирования промышленной технологии производства прессованной древесины.
Разработка и внедрение промышленной технологии и комплекта оборудования для производства прессованной древесины марки "Дестам" ведется ООО "Модификация" совместно с учеными Воронежской лесотехнической академии.
Производство прессованной древесины состоит из следующих этапов:
1. Подготовка древесного сырья.
2. Пропитывание карбамидом.
3. Сортировка заготовок по диаметрам.
4. Разрезание заготовок диаметром 150, 180, 219 мм на полуцилиндры.
5. Сушка и прессование заготовок.
6. Строгание.
7. Калибровка.
8. Обработка торцов технической олифой.
Технологический процесс производства прессованной древесины заключается в следующем. Привезенные свежесрубленные балласты складываются на площадке. Кругляк сортируют на 4 группы по диаметрам и оцилиндровывают на оцилиндровочном станке СД-2.
После оцилиндровки получают цилиндры 4-х диаметров (120, 150, 180, 210) которые тельфером подаются на пропиточную установку, где они пропитываются с торца под давлением 0,9 МПа, в течение 40 мин. 30%-ным раствором карбамида с добавками стабилизатора размеров древесины.
После этого цилиндры диаметром 150, 180, 210мм перемещаются к ленточнопильному станку, где раскраиваются на два равных полуцилиндра (в случае горизонтального размещения плоскости распила цилиндры получаем после сушки и прессования две доски толщиной равной радиусу и шириной равной двум радиусам цилиндра) и укладываются в пресс-формы. Собранные пресс-формы тельфером устанавливаются в контейнер, установленный на тележке. Тележка с помощью лебедки по рельсам закатывается в сушильно-прессовую установку УПС-7. С помощью прессового устройства контейнер снимается с тележки и устанавливается на фундаментное основание. Тележка выкатывается, дверь камеры закрывается.
Включается вентилятор и нагреватели, установленные в торцовой стенке установки. Температура сушки составляет 1200С, контролируется с помощью термопар, установленных в боковых стенках установки, и показания которых выведены на пульт управления. После операции прогрева древесины, составляющей 8 часов, к цилиндрам прикладывается давление 0.6-1,2 МПа. В воздуховодах установлен холодильник для сбора выделяющейся влаги.
После операции сушки и прессования открываются двери, закатывается тележка, контейнер ставится на нее и с помощью лебедки выкатывается. Контейнер разбирается.
Полученный брус с размерами 60х 120х 2300 мм (при исходном диаметре 120 мм) подается на 4-х сторонний фрезерный станок С 26-2, где обрабатывается до размеров сечения 50х 110 мм.
Далее брус поступает на операцию калибровки на концеравнитель нестандартного исполнения, где торцуется на длину 2200 мм и поступает на склад готовой продукции с укладкой в штабель. Торцы штабеля покрываются слоем олифы для консервации.
На рисунке 1 представлена структурная схема технологического процесса промышленного производства продукта марки "Дестам".
Основной режим работы цеха производства бруса из "Дестама" односменный с пятидневной рабочей неделей, продолжительностью смены 8 часов. Годовой эффективный фонд работы оборудования - 1920 часов (240 дней). В три смены работает сушильно-прессовая камера и в две смены пропиточная установка. Годовой фонд времени работы камеры и пропиточная установки - 333 дня (7992 час.). 32 дня (766 час.) отводится на профилактический осмотр, ремонт сушилки и праздничные дни. Эффективный годовой фонд времени рабочих - 1920 часов.
Рисунок 1 - Схема производства изделий из "Дестма"
Сырьем для изготовления бруса из "Дестама" являются круглые лесоматериалы древесины ольхи, осины, березы, тополя диаметром 13 -28см без гнили, длиной 2,3м.
Процесс производства "Дестама" и сам продукт являются экологически чистыми, поэтому затраты на сохранение окружающей среды предусматриваются в размере 1% от себестоимости. Образующиеся отходы в виде коры, стружки, опилок и кусковых отходов на первом этапе предполагается утилизировать в котельной.
Для организации производства необходимо приобретение стандартного деревообрабатывающего и сушильного оборудования в количестве 9 единиц и изготовление нестандартного оборудования в количестве 14 единиц. Состав оборудования приведен в таблице 3 и 4.
Стандартное оборудование приобретается на указанных в таблице заводах деревообрабатывающего оборудования, нестандартное - изготавливается по имеющимся чертежам фирмой изготовителем оборудования - ООО "Олми".
Таблица 3 - Состав оборудования для производства "Дестама" нестандартное
|
№ |
Оборудование |
Цена за единицу |
Сумма все количество |
|||
|
Кол-во |
Цена |
Кол-во |
цена |
|||
|
1 |
Загрузочное устройство |
1 |
127739 |
5 |
638 699 |
|
|
2 |
Устройство для выгрузки |
1 |
127739 |
5 |
638 699 |
|
|
3 |
Пропиточная установка |
1 |
835 000 |
3 |
2 505 000 |
|
|
4 |
Кран-укосина |
1 |
71257 |
5 |
356 287 |
|
|
5 |
Смеситель |
1 |
31683 |
5 |
158 416 |
|
|
6 |
Емкость для раствора |
1 |
85357 |
5 |
426 786 |
|
|
7 |
Газогенератор |
1 |
426 786 |
1 |
426 786 |
|
|
8 |
Гидростанция |
1 |
470 000 |
5 |
2 350 000 |
|
|
9 |
Электрооборудование |
1 |
450864 |
5 |
225 320 |
|
|
10 |
Сушильная камера |
1 |
1 450 000 |
5 |
7 250 000 |
|
|
11 |
Контейнер |
1 |
43384 |
10 |
433849 |
|
|
12 |
Тележка |
1 |
20355 |
5 |
101 778 |
|
|
13 |
Комплект пресс-форм |
1 |
260 000 |
20 |
5 200 000 |
|
|
14 |
Оцилиндровочный станок |
1 |
250 322 |
5 |
1 251 610 |
|
|
Итого: по нестандартному оборудованию 21 963 230 |
Таблица 4 - Состав оборудования для производства "Дестама" стандартное
|
№ |
Наименование оборудования |
марка |
Кол-во |
Наименование операции |
Завод-изготовитель |
Стоимость руб. |
|
|
15 |
Насос |
3Х-9Д |
10 |
Перекачка раствора |
Курганский з-д "Химмаш" |
160 000 |
|
|
16 |
Смеситель |
СС-18 |
5 |
Приготовление раствора |
Курганский з-д "Химмаш" |
57 500 |
|
|
17 |
Кран-балка(5т) |
ТЭЗ-631 |
1 |
Транспортировка контейнеров и прессформ |
Учреждение УЛ 314/13 г. Коммунарск, Украина |
405 500 |
|
|
18 |
Транспортер цепной |
ПРД 3-6-4-4 |
5 |
Транспортировка чураков досок и бруса |
З-д "Северный коммунар" г. Архангельск |
57 000 |
|
|
19 |
Четырехсторонний строгальный станок |
4СД-25 |
2 |
Фрезерование бруса |
Боровичский з-д д/о станков |
1 455 500 |
|
|
20 |
Концеравнитель |
Ц 2К 1-2Ф |
2 |
Обрезка торцов |
МЗДС г. Москва |
530 000 |
|
|
21 |
Скребковый транспортер |
ТОП 16/5 |
5 |
Подача карбамида в смеситель |
Кувшинский з-д д/о станков |
134 500 |
|
|
22 |
Электрокара |
ЭК-2 |
2 |
Транспортировка штабеля |
В розничной торговле |
506 500 |
|
|
23 |
Котел газогене-раторный |
Буллерьян |
1 |
Нагрев камеры |
В розничной торговле |
357 000 |
|
|
Итого по стандартному оборудованию 3 663,000 |
|||||||
|
Итого по всему оборудованию 25 626 230 |
Установленная мощность токоприемников цеха -250 кВт. Годовое потребление электроэнергии 955 тыс. кВт/ч.
Выводы
1. Разработанная и запатентованная технология получения модифицированной древесины позволяет получить древесину, превосходящую по свойствам ценную древесину твердых пород, но имеющую более низкую стоимость.
2. Себестоимость 1мі "Дестама" составляет 8-10 тыс.руб. при отпускной цене 18-22 тыс.руб./мі, т.е. производство такого материала является высокорентабельным.
3. Экономический эффект от внедрения изделий из "Дестама", таких как паркет, евровагонка, стеклопакеты, двери при производстве бруса и доски составит порядка 2 млрд. руб. и резко сократит импорт древесины из-за рубежа.
4. Социальный эффект от реализации данной технологии заключается в том, что российские дубовые и буковые леса сохранятся нашим потомкам.
Список литературы
1. Пат. 2058889 РФ. МПК В 27 М 1/02. Устройство для прессования древесины. Винник Н.И., Винник В.М., Шамаев В.А., Цыхманов М.В. - № 5020842/15; заявл. 03.01.1992, опубл. 27.04.1996.
2. Шамаев В.А. Современное состояние и пути развития модифицированной древесины // Матер. межд. науч.-практ. конф. "Современные проблемы механической технологии древесины". С.Петербург, 2010. С.11-17.
3. Шамаев В.А. Модифицирование древесины для деревянного домостроения // Тр. V межд. евразийского симп. "Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент XXI века". Екатеринбург, 2010. С.167-171.
4. Шамаев В.А. Модифицированная древесина нового поколения для деталей трения // III Межд. науч.-практ. конф. "Полимерные композиты". Гомель, 2011. С.106-109.
5. Пат. 2346809 РФ. МПК В 27 К 3/02. Способ получения модифицированной древесины. Шамаев В.А., Медведев И.Н., Анучин А.И., Златоустовская В.В. - № 2007112593/04; заявл. 04.04.2007, опубл. 10.10.2008. Бюл. - №1.
6. Пат. 2391202 РФ. МПК В 27 К 3/08. Способ получения модифицированной древесины. Шамаев В.А., Медведев И.Н., Рахманов В.Г., Долгих Е.А., Попова Л.Ф. - № 2009108587/04; заявл. 26.03.1997, опубл. 10.06.2010. Бюл. - №6.
7. Пат. 2401195 РФ. МПК В 27 К 3/50. Способ получения модифицированной древесины. Шамаев В.А., Бурындин В.Г., Трубников Н.А. - № 2008139647/05; заявл. 27.03.1999, опубл. 10.10.2010. Бюл. - №28.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Технология получения модифицированной древесины. Снижение горючести древесины, обоснование выбора замедлителя горения. Расчет экономической эффективности. Мероприятия по безопасному ведению технологического процесса, вопросы сохранения окружающей среды.
дипломная работа [322,5 K], добавлен 16.08.2009Продукты переработки древесины. Особенности ее промышленного использования. Достоинства и недостатки древесины как материала. Направления использования низкокачественной древесины и отходов. Основные лесозаготовительные районы Российской Федерации.
реферат [17,6 K], добавлен 28.12.2009Пороки древесины, и их классификация. Механические повреждения при обработке древесины. Проект создания стола из ДСП и фанеры, чертежи, подбор материалов с минимальными вредными веществами. Техника безопасности на станке и при ручной обработке древесины.
реферат [350,5 K], добавлен 15.05.2009Производство волокнистых полуфабрикатов в бумажной промышленности. Основные методы анатомического анализа древесных тканей и целлюлозных волокон. Микроскопическое исследование срезов древесины хвойных и лиственных пород, а также целлюлозных волокон.
реферат [31,6 K], добавлен 24.09.2009Сырье для пиролизного производства. Первичные продукты пиролиза древесины. Переработка древесного угля. Особенности уксусно-кислотного производства. Проведение обессмоливания жижки, извлечение из нее уксусной кислоты. Принцип действия экстрактора.
отчет по практике [1,0 M], добавлен 17.05.2015Общая характеристика древесины. Особенности строения дерева. Механические, химические и физические свойства древесины. Материалы, получаемые из древесины. Круглые и пиленые лесоматериалы. Строганные, лущеные, колотые лесоматериалы, измельченная древесина.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 19.06.2014Древесина – традиционный строительный материал, экологически чистый, с многовековым опытом использования. Подразделение клеевых соединений древесины на торцовые и боковые. Основные свойства клеев, используемых в производстве изделий из древесины.
реферат [937,9 K], добавлен 24.08.2010Определение временного, нормативного и расчетного сопротивления древесины на изгиб. Определение расчетного сопротивления древесины сжатию вдоль волокон. Расчет сопротивления древесины при длительном действии нагрузки и нормально–влажностных условиях.
отчет по практике [7,6 M], добавлен 01.11.2022Положительные свойства древесины как конструкционного материала. Химический состав и структура древесины. Классификация древесных пород на ядровые и заболонные. Механические свойства текстильных материалов, их использование в производстве швейных изделий.
контрольная работа [35,2 K], добавлен 12.12.2011Основные свойства древесины, ее строение, пороки. Устройство и принцип действия цепнодолбежного станка. Техника выполнения контурной резьбы. Технология склеивания древесины. Резьба по бересте. Причины травматизма на деревообрабатывающих предприятиях.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 01.05.2015Характеристика органических веществ древесины. Анизотропия и величина разбухания в различных направлениях. Электропроводность и прочность древесины. Диэлектрические и пьезоэлектрические свойства. Реологическая модель и закономерности ее деформирования.
контрольная работа [182,4 K], добавлен 21.07.2014Резание как механическая обработка древесины, технология его реализации. Отличительные черты резания древесины от других материалов, обоснование его сложности. Разновидности резания и схемы данных процессов. Примеры выполнения главных видов резания.
лабораторная работа [184,5 K], добавлен 18.09.2009Попытки определить качество древесины, научные исследования Франка Ринна. Инспекция качества древесины с помощью резистографа. Принцип работы прибора, практические задачи, которые он выполняет. Импульсный томограф "Arbotom" и его основные преимущества.
презентация [3,5 M], добавлен 14.03.2012Основные этапы переработки древесины на технологическую щепу в нижнем складе. Объем производства нижнего склада, характеристики поступающего сырья и ассортимент необходимой для выпуска продукции. Подбор оборудования, технико-экономические расчеты.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 06.02.2014Технологические требования к фанерной продукции. Расчет количества древесного сырья и клея потребных для производства заданного количества фанеры. Применение лущеного шпона для изготовления большинства видов фанеры. Параметры режимов склеивания древесины.
курсовая работа [137,4 K], добавлен 15.06.2015Отбор древесины для производства волокнистых полуфабрикатов. Производство сульфатной и сульфитной целлюлозы. Технологическая цепь получения технической целлюлозы. Порядок варки целлюлозы в котлах периодического действия. Определение сорности целлюлозы.
реферат [266,6 K], добавлен 30.11.2011Методика обучения школьников технологиям обработки древесины. Разработка методического пособия для изучения технологии обработки древесины на вертикально-фрезерном станке. Обучение школьников на вертикально-фрезерном станке. Планы проведения уроков.
курсовая работа [36,6 K], добавлен 05.12.2008Причины деформаций древесины и методы их предупреждения. Особенности укладки пиломатериалов в штабель для конденсационной и вакуумной сушки. Специфика деформаций, возникающих при распилке древесины, размерные и качественные требования к пиленой продукции.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 15.12.2010Общая характеристика целлюлозно-бумажного производства, строение и свойства древесной коры. Основные способы окорки древесины, классификация машин. Устройство и принцип действия корообдирочных барабанов, расчет их конструктивных размеров и мощности.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 26.02.2012Комплексная оценка сухостойной еловой древесины, пораженной энтомофитовредителями, как сырья для производства сульфатной целлюлозы; исследование показателей деформативности, прочности полуфабрикатов; анализ структурно-размерных характеристик волокна.
курсовая работа [701,2 K], добавлен 12.01.2012
