ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛИТ OSB

По мнению А.А.Леоновича специфика OSBсвязана с их структурой на уровне отдельных частиц и плиты в целом, а также с технологическими особенностями, обеспечивающими реализацию технологии.

В отличие от ДСтП структура OSB построена по «обратному» принципу. Если в ДСтП крупные частицы спрятаны во внутреннем слое, а мелкие частицы для достижения прочности и гладкости плиты вынесены в наружные слои, в OSB поверхность образована крупноразмерными частицами, а мелкие находятся во внутреннем слое. Гладкость плиты (степень шероховатости) обеспечивается гладкостью таких частиц.

Крупноразмерные частицы, называемые в западной технической литературе стрендами, имеют строго определенные размеры: малую толщину, большую длину и в 4...6 раз меньшую ширину. Типичные размеры стрендов: толщина 0,5...0,7 мм, длина 100... 150 мм, средняя ширина 25 мм. Больший размер стренда совпадает с направлением волокон древесины, что обеспечивает им высокую прочность при растяжении. Прочность по ширине (поперек волокон) ниже, и это требует мягкого обращения с нарезанной стружкой в технологическом процессе. Гладкая плоская стружка технологична, частицы хорошо прилегают друг к другу и удобны в формировании для получения направленной структуры ковра.

Крупноформатная стружка примерно квадратной формы ис­пользовалась в изготовлении так называемых вафельных плит, однако из-за отсутствия анизотропии эффект был недостаточен, что послужило в том числе основанием для перехода к стрендам.

Отношение длины к толщине стрендов 200...300 обеспечивает им гибкость и плотную укладку. Вероятность структурных дефектов в наружных слоях OSB значительно ниже, чем в ДСтП.

Для обеспечения прочности OSB структура запроектирована таким образом, что стренды наружного слоя ориентированы в направлении вдоль плиты (по главной оси), а мелкие, также анизотропные частицы ориентированы в направлении поперек плиты. Возникает взаимно перпендикулярная в плоскости плиты система, дополняемая в отношении прочности характером работы слоев под нагрузкой. Благодаря специальной геометрии и ориентации частиц плиты приобретают повышенную прочность, а использование водостойких связующих обеспечивает им стабильность. Опыт восходит к структуре тканей, к таким материалам, как текстолит, стеклопластик и др.

Распределение стружечной массы по слоям зависит от целевого назначения плит, если плиты общего назначения OSB/1 могут содержать утолщенный внутренний слой, то OSB/4, предназначенные к использованию в качестве конструкционных материалов повышенной прочности, должны иметь большую долю высококачественных структурных элементов (стрендов). Фрагмент OSB с послойной ориентацией частиц приведен на рис. 1.

Возможность использовать необычайную инженерную гибкость OSB отмечают многие производители. Варьируя послойно состав плиты, можно легко сконструировать именно тот материал, который необходим для конкретного изделия, именно той толщины и свойств, которые требуются конкретному заказчику. В технической литературе по материалам фирмы Siempelkamp приводится конструкция плиты OSB, получаемая при использовании четырех формующих машин, состоящая исключительно из стрендов, причем наружные слои ориентированы вдоль главной оси, а два внутренних слоя - поперек. Различие внутренних слоев сводится только к тому, что каждый слой формируется своей машиной.

Рисунок 1 – Ориентация частиц в OSB

Сходство стрендов с кусочками шпона, а структуры - со структурой фанеры обеспечивает определенное приближение OSB к фанере по свойствам (табл. 1). И по некоторым областям применения. Принимая во внимание «родину» OSB, потребители называют плиты «американской фанерой».

Таблица 1 - Физико-механические свойства древесных композитов

* - вдоль главной оси плиты.

** - вдоль древесных волокон.

В производстве OSB используются все древесные породы, идущие на изготовление фанеры. Однако расход сырья несколько выше, чем в производстве ДСтП, поскольку требования по качеству сырья выше. Сырьем служат длинномерные круглые лесоматериалы с определенным минимальным диаметром, использование технологической щепы и кусковых отходов лесопиления невозможно.

Кора должна быть удалена. Для нарезания стрендов требуются специальные станки, обеспечивающие получение стружки заданных размеров. Транспортировка и сушка должны проводиться в щадящих условиях без грубых механических воздействий. Использование пневмосушилки ограничено из-за относительно большой массы стрендов.

В процессе осмоления во избежание разрушения стрендов число оборотов вала смесителя должно быть ниже, чем при осмолении в производстве ДСтП. Из-за высокой удельной поверхности стрендов требования к распределению связующего могут быть понижены. На каждую отдельную крупную частицу приходится достаточно много клеевых контактов, которые в целом создают жесткую структуру плиты без необходимости увеличения расхода и равномерного распределения связующего. Смачивание и растекание связующего по поверхности частиц при осмолении не является столь обяза­тельным, на этом основании в производстве OSB используют как жидкое, так и порошкообразное связующее.

Формирование стружечного ковра является важнейшей специфической операцией в технологии OSB. Разделенные на потоки наружных и внутреннего слоев частицы должны проходить соответствующее ориентирование по отношению к главной оси. Технологическая задача для оптимального формирования ковра для трехслойных OSB трансформируется в совершенную машинную технику.

Здесь можно отметить, что формирование стружечного ковра исключительно из стрендов обеспечивает высокое качество OSB, причем существенно сокращается различие в показателях изделий, выпиленных из плиты в продольном и в поперечном направлениях, но организовывать самостоятельный технологический процесс без решения проблемы мелких частиц экономически нецелесообразно. Либо должна быть дополнительно предусмотрена технологическая линия ДСтП, перерабатывающая мелочь, либо ее поставка на соседние предприятия ДСтП, удаленные не более чем на 150 км. Для принятия такого решения требуется тщательный технико-экономический анализ с учетом запроса потребителей.

В настоящее время получили распространение трехслойные OSB, фрагмент структуры которых приведен на рис.1. Европейские нормы EN 300 и национальные стандарты закрепили это в показателях, отражающих анизотропию прочности, а практика изготовления и использования OSB показала прогрессивность такого решения.

Прессование брикета включает процессы и явления, обобщенные ранее. Отличительным моментом является сокращение общего времени, необходимого для завершения релаксационных процессов в готовой плите, благодаря более совершенной структуре плиты. Изменяются условия выхода парогазовой смеси через поверхность плиты. Общая продолжительность горячего прессования для OSB оказывается большей, чем для ДСтП, из-за медленного отверждения фенолоформальдегидного олигомера, наиболее распространенного при изготовлении плит такого вида.

В зависимости от типа OSB их изготовляют с параметрами в широком диапазоне значений, приведенных согласно EN 300. Основным отличием их является анизотропия прочности. Например, прочность при изгибе в направлении главной оси (в направлении движения ковра) в два раза выше, чем в поперечном направлении. Различие в значениях модуля упругости еще больше. Такая особенность должна быть учтена при установке OSB в кон­кретные конструкции.

Определение главной оси производится визуально. Например, при использовании OSB для изготовления досок для крупногабаритной тяжелой аппаратуры, оборудования и других изделий. В этих случаях решающее значение имеют именно возникающие напряжения при изгибе. То же в случае книжных полок в мебели.

При установке OSB в конструкциях, прочность которых должна рассчитываться, необходимо знание модуля упругости. Плиты OSB/2 предназначены для использования внутри помещений. Имеющие такие же параметры прочности плиты OSB/3 предназначены для внешней службы, они должны выдерживать циклические испытания и кипячение. Достигается их стабильность видом используемого связующего, сохраняющего адгезию к древесине во влажных условиях и являющегося термогидролитически устойчивым.

Степень анизотропии прочности ДСтП (отношение значения проч­ности в продольном и поперечном направлениях) ниже, но в случае OSB речь идет о рациональном и экономически целесообразном обеспечении заданных параметров материала. В строительстве нет смысла стремиться к равнопрочности материала, так как по условиям его работы в конструкции критические напряжения возникают в определенном направлении, и именно в этом направлении должны устанавливаться по главной оси заготовки OSB. В этом отношении отмеченная анизотропия прочности OSB приближает их к свойствам древесины, имеющей существенно различающуюся прочность по всем трем направлениям - продольному, тангенциальному и радиальному. И это различие всегда учитывалось и использовалось в строительстве как преимущество материала.

Раскрой OSB с высоким уровнем выхода готовых элементов, соответственно ориентированных по главной оси плиты, рационально организовать в условиях комбината деревянного домостроения, мебельной фабрики и у других крупномасштабных потребителей. При малых объемах применения плит требование прочности уступает место соображениям экономии.

В целом все марки OSB (кстати, имеющие не только разные свойства, но и цену) должны служить по своему назначению. Однако культура использования разных типов OSB в нашей стране ввиду ограниченности объемов импорта и отсутствия собственного производства сдерживает рост интереса у потребителей и положительную оценку эффективности для организации отечественного производства. Между тем в мире объемы производства OSB превысили 30 млн. м³/год.

Со времени пуска в Европе первых двух производственных линий по производству OSB (в 1977 г. - Byggelit, Швеция и в 1978 г. - Bison, Германия) технология и оборудование постоянно совершенствуются, обогащаясь прогрессивными решениями при пуске каждого нового завода. Однако, основные технологические операции в принципе сохранились для всех трех вариантов горячего прессования плит: в проходном прессе, в тактовом одноэтажном и тактовом многоэтажном прессах. При организации нового производства предусматривается, как правило, использование ленточного проходного пресса. При модернизации действующих линий с переводом их с выпуска ДСтП на выпуск OSB возможны различные гибкие решения.

Сырьем служат длинномерные круглые лесоматериалы таких древесных пород, как осина (непригодная для целлюлозного производства), сосна, ель, береза. Все шире используется плантационно возобновляемая древесина (США, Китай, Индонезия, Малайзия и др.), особенно акация, а также гевея, эвкалипт.

Рассмотрим одну из схем Metso Panelboard. Такая технологическая схема приведена на рис.2.

Бревна и балансы с минимальным диаметром 50 мм пропариваются, кондиционируются и поступают на окорку на оборудовании, рассмотренном в технологии ДСтП. Окорку выполняет окорочный барабан EasyTyre™, который бережно обрабатывает торцы бревен, тем самым сводя к минимуму потери при /получении стружки. После окорки предусмотрена обмывка бревен, что продлевает службу ножей в стружечных станках.

Рисунок 2 – Технологическая схема производства OSB

Из трех видов стружечных станков (кольцевого, дискового и барабанного типа) наиболее пригодны станки кольцевого типа, или станки с ножевым валом. Общий вид станка и принцип его работы показаны на рис.3.

Рис. 3. Стружечный станок с ножевым валом (а) и принцип его работы(б)

Он предназначен для получения стрендов из длинномерного круглого сырья длиной до 16 м или мерных чураков диаметром более 50 мм. Перерабатываемое долготье подается вперед горизонтально на длину ножевого вала и фиксируется специальными зажимами. Ножевой вал, смонтированный на каретке, перемещается в поперечном направлении и измельчает консольную часть долготья. После этого каретка возвращается в начальное положение, сырье подается вперед, и цикл повторяется.

Как видно из рисунка, измельчение древесины происходит вдоль волокон с образованием гладкой, приближающейся к прямоугольной форме крупноразмерной стружки. Станки выпускаются с параметрами, заданными в широком интервале - производительность их составляет от 2 до 40 т/ч.

Для сушки обычно рекомендуют однопроходную сушилку, диаметр сушильных барабанов может достигать 6 м. Бункер стружки устанавливается непосредственно над сушилкой, что экономит рабочие площади. Сушилка оснащена системой пневмомеханической подачи и обеспечивает длительное время сушки, что определяет низкий удельный расход тепла и равномерное содержание влаги в материале. Экологическая защита с минимизацией пыли и летучих органических соединений решается с использованием систем WESP и RTO. Высушенная стружка проходит сортировку в перфорированных барабанах роторного типа.

Мелкая фракция удаляется, проходит повторную сортировку и после отделения пыли на сжигание поступает на осмоление в отдельном смесителе. Такая организация процесса позволяет сократить общее потребление связующего на 5... 10 % от номинала благодаря тому, что мелкие частицы больше не поглощают избыточного количества связующего при осмолении, как это происходило бы при совместном осмолении всех фракций.

Система приготовления связующего аналогична действующей в технологии ДСтП. Связующим служат ФФС с добавлением сульфата аммония или другого отвердителя. OSB для мебели вырабатывают на КМФС. Находят применение полиуретановые связующие на основе изоцианатов. Если вначале их использовали во внутреннем слое OSB, то теперь после преодоления затруднений с прилипанием начинают применять и в наружных.

Выбор типа связующего для производства OSB определяется целевым назначением плит и учитывает следующие их особенности: КФС характеризуются дешевизной, удобством и простотой синтеза; удобны в применении; имеют хорошую адгезию к древесным материалам вообще и стрендам в частности. К недостаткам КФС относятся низкая жизнеспособность и ограниченность их применения: для производства конструкционных и влагостойких (OSB/3 и OSB/4) они непригодны, основное их использование - для OSB/1; материалы на основе этой смолы не допускаются к эксплуатации в условиях высокой влажности или прямого попадания воды.

Карбамидомеламиноформальдегидные смолы (КМФС) дешевле, чем меламиноформальдегидные, но дороже, чем КФС. Они также удобны при синтезе и в условиях производства; более стабильны, чем КФС; обладают хорошей адгезией и повышают водостойкость плит, но преимущественно используются для производства OSB/2.

Карбамидомеламинофенолоформальдегидные смолы (КМФФС) технологичны; предназначены для изготовления OSB/3 и OSB/4; имеют более высокую жизнеспособность и стабильность по сравнению с КФС; характеризуются высокой адгезией. Однако имеют увеличенную продолжительность отверждения (желатинизации), что затрудняет обеспечение производительности непрерывных прессов в случаях, когда это смола используется как связующее внутренних слоев плиты.

Фенолоформальдегидные смолы (ФФС) технологичны в производстве, сравнительно дешевы; используются для наружных и внутренних слоев плиты в производстве OSB/3 и OSB/4; обладают хорошей адгезией; несмотря на относительно большую продолжительность желатинизации, наиболее широко используются в производстве OSB. Темный цвет изготавливаемых плит (рис. 4) ограничивает использование ФФС для OSB, предназначенных для мебели или внутренних интерьеров без отделки.

Рис.4. Цвет плит OSB в зависимости от типа связующего: 1—использован полиизоцианатный клей, 2— фенолоформальдегидный клей, 3— карбамидомеламиновый клей.

Фенолоизоцианатные связующие обеспечивают высокую адгезию и прочность OSB; используются преимущественно для внутреннего слоя всех типов плит. Однако эти связующие наиболее дорогостоящи, создают трудности при использовании в наружных слоях, в том числе из-за высокой реакционной способности.

Система осмоления предусматривает подачу всех компонентов раздельно через индивидуальные дозировочные насосы и расходомеры. Используются большие смесители барабанного типа (диаметр 3 м, длина 12 м). Стренды при введении в смеситель сначала поступают на винтовой транспортер, благодаря чему минимизируются ударные нагрузки, и частицы не разрушаются. Предусмотрено использование как жидкой ФФС, так и порошкообразного олигомера. Распылители в форме быстро вращающихся дисков наносят мелкие капли связующего (или частиц порошка) на стружечную массу. Частота вращения лопастного вала понижена во избежание механического разрушения стрендов, что обусловливает увеличенный объем барабана. Время удерживания массы в смесителе повышено и по сравнению с высокооборотными смесителями в производстве ДСтП увеличено в 5...7 раз.

Осмоленная стружка поступает в дозирующие бункеры соответственно для потока наружных слоев и для потока внутреннего слоя. Из бункеров она подается на четыре установки по перекрестному ориентированию стружки. Первая установка LengthOrien-tor™ обеспечивает продольное ориентирование стрендов с помощью дисковых вальцов с одновременным распределением их по размерам, как это показано на рис.4.

Рисунок 4 - Формирующая установка для наружного слоя (а) и ориенти­рующие диски (б)

Частицы сначала сбрасываются из бункера на фракционирующие ролики, распределяющие материал по размерам, продвигая его в направлении, обратном движению формирующего конвейера. Более мелкие стренды проходят в зазоры между фракционирующими роликами в начале движения, более крупные продвигаются далее до зазоров, соответствующих их размерам. Пройдя фракционирование, частицы попадают на дисковые вальцы, установленные на вращающихся валах. Диски образуют промежуточные перекрытия. Расстояние между дисками меньше длины ориентируемых частиц, что заставляет их разворачиваться и принимать положение, соответствующее направлению движения формирующего конвейера, и проходить между дисками. В результате самые крупноразмерные частицы первыми уклады­ваются на конвейере. На них по мере продвижения конвейера настилаются частицы с уменьшающимися размерами.

Ковер по ходу движения поступает к формирующей установке для внутреннего слоя ClassiOrientor™ (рис. 5).

Пройдя распределительные ролики, частицы внутреннего слоя попадают на звездообразный вал, в котором они из положения, близкого к вертикальному, переходят в горизонтальное, и таким образом оказываются ориентированными в поперечном к движению настилаемого ковра положении.

Благодаря низкой высоте падения частицы аккуратно размещаются на ковре без изменения своего положения. На линии формирования имеются две установки ClassiOrientor™, которые компонуются «голова к голове» с тем, чтобы направить мелкоразмерную фракцию в середину внутреннего слоя.

Четвертая, как и первая установка LendthOrientor™, предназначается для настила крупноразмерных частиц. По отношению к первой она развернута на 180^оС, в результате самые крупные стренды последними укладываются на формируемый ковер, и процесс завершается.

Рисунок 5 - Формирующая установка для внутреннего слоя (а) и принцип работы звездообразного вала (б)

Установки формирования ковра позволяют в соответствии с назначением плит варьировать соотношение наружных и внутренних слоев, создают оригинальную структуру поверхности OSB, а перекрестное ориентирование частиц не только увеличивает прочность и упругость при изгибе, но и снижает линейное разбухание при увлажнении плит. Возможность ориентировать мелкоразмерную фракцию позволяет вовлекать в производство тонкомерное сырье диаметром более 50 мм.

Прессование OSB может осуществляться на прессовом оборудо­вании любого вида: на одно- и многоэтажных прессах. Более пер­спективно изготовление плит на прессах непрерывного действия. Благодаря направленному распределению парогазовой смеси и зоне охлаждения непрерывного пресса исключается образование вздутий и расслоений в готовой плите.

Участок технологической линии послепрессовой обработки OSB по операциям и оборудованию аналогичен такому участку в произ­водстве ДСтП. Можно отметить, что OSB для домостроения в качестве стеновых, потолочных и кровельных панелей, а также в качестве несущих элементов не обязательно должны проходить операцию шлифования. В большинстве технологических схем OSB для строительства плиты выпускают нешлифованными. Нешлифованные плиты характеризуются меньшей шероховатостью, чем ДСтП с обычной поверхностью. Оригинальная текстура пласти OSB побуждает дизайнеров использовать плиты для обустройства помещений и изготовления мебели. В этом случае шлифование необходимо для обеспечения жесткого допуска на размер по толщине. Шлифуют OSB после промежуточного хранения по завершении процесса кондиционирования.

Форматирование в размер выполняют по стандартам или по заявкам заказчика. Для изготовления полов выпускают панели наиболее ходового размера 2440 х 590 мм, и линию дополняют фрезерной установкой, где их кромки профилируются для дальнейшего соединения шпунт/гребень. Средние размеры поставляемой потребителю OSB 2440 х 1220 мм.

Изготовлять OSB возможно и на многоэтажном прессе. Технологическая схема, за исключением прессового оборудования и его обслуживания, сохраняется. Пресс оборудован системой одновременного смыкания плит, что обеспечивает одновременное сжатие ковра и удаление парогазовой смеси на каждом этаже пресса.

Инжиниринговая компания WPC Services, в состав которой входят специалисты из Северной Америки, предлагает технологический проект производства большеформатных OSB с использованием двухэтажного пресса 4 х 16-2 Opening press. Отметим некоторые особенности проекта.

Если крупноразмерную стружку для OSB в большинстве тех­нологических схем сушат в одноходовых сушилках, то в Северной Америке используют также и трехходовые. В рассматриваемом проекте предусмотрено использование трехходовой сушилки. Принцип работы заключается в следующем.

Во вращающемся барабане концентрически размещены две трубы, на внутренних поверхностях которых закреплены лопатки. Центральная труба примыкает к газоходу, в эту трубу подают сырую стружку. Пройдя ее, поток стружки переходит в среднюю кольцевую полость, поворачивается и движется в обратном направлении. Затем снова поворачивается и через наружную кольцевую полость движется параллельно потоку в центральной трубе к выходу. Скорость движения с увеличением радиуса замедляется, температура сушильного агента снижается. Мелкие частицы высыхают быстрее и выходят из барабана. Более влажные и крупные находятся в барабане дольше.

Трехходовые сушилки различными фирмами выпускаются длиной порядка 10 м и диаметром более 3 м. Благодаря компактности они занимают меньшую площадь, чем одноходовые, что может иметь значение для варианта модернизации производства. Однако условия перемешивания частиц более жесткие, они могут дополнительно измельчаться, поэтому сушилки устанавливают там, где размер частиц ограничен. Имеются рекомендации о том, что длина частиц не должна превышать 115 мм.

Расплавленный парафин подают в смеситель; отдельно обраба­тываются частицы наружного и внутреннего слоев соответственно двумя рабочими растворами связующего. Насыпанный нижний наружный слой контролируется по массе непрерывным взвешиванием. Сформированный полностью трехслойный ковер также подлежит взвешиванию. Информация используется для оперативного управления процессом.

В проекте предусмотрена собственная энергетическая установка, утилизирующая сжиганием неизбежные древесные отходы.

В 80-х годах 20 века производство плит из крупноразмерной ориентированной стружки (OSB), по проекту Гипродревпрома впервые в СССР было организовано на предприятии ПДО "Мостовдрев" на базе линии Bison - Werkе (ФРГ).

Согласно технологической инструкции, разработанной ВНИИдревом и требованиями ТУ 13-741-83, в качестве сырья для производства OSB используются лесоматериалы круглые хвойных и лиственных пород и отходы (карандаши) фанерного производства, отвечающие ТУ 13-539-85. Поставляется сырье на предприятие партиями, включающими одну группу пород. Со склада в производство также должна поступать древесина одной группы пород (1 группа-сосна, ель, пихта, II - осина, ольха, тополь и III - береза). При изготовлении стружки породы древесины используются в следующем соотношении: 1 группа - 30%, II – 35,III - 35%, а по виду сырья: лесоматериалы круглые - 85%, карандаши - 15% (наличие гнили не допускается).

Все сырье, предназначенное для изготовления крупноразмерной стружки, подвергается окорке. Окорка древесного сырья диаметром от 6 до 36 см и дайной от 200 до 600 см производится на окорочном станке типа Robust, режим работы которого приведен ниже:

Средний диаметр бревен, см 25

Скорость подачи, м/мин 18-42

Частота вращения, с^-1 6,7

Число ножей 8

Сырье, отсортированное для изготовления крупноразмерной стружки, подвергается гидротермической обработке в открытых бассейнах с температурой воды не ниже 70°С. В каждый бассейн загружается сырье одной группы. Продолжительность термообработки, устанавливаемая в зависимости от диаметра сырья данной группы и начальной температуры его, приведена в табл. 1.

Таблица 1

Изготовление крупноразмерной стружки производится на стружечном станке с ножевыми кольцами типа PZU 16-525. Обеспечение получения заданной толщины древесных частиц достигается регулированием положения ножа и скоростью подачи материала.

Техническая характеристика стружечного станка:

Средняя толщина получаемой стружки определяется как среднее арифметическое от 50 измерений отдельных частиц. Полученная стружка пневмотранспортом подается в горизонтальный бункер для сырой стружки типа ВК-100. Сушка стружки осуществляется в барабанной сушилке ЕT-110, где в качестве агента сушки используются топочные газы, получаемые при сжигании природного газа вместе со шлифовальной пылью. Регулирование режимов сушки осуществляется автоматически по температуре агента сушки на выходе из барабана. Температура газов на входе в сушилку поддерживается автоматически в зависимости от количества и начальной влажности подаваемой стружки.

Режим сушки крупноразмерной стружки приведен ниже:

Сушилка оборудована системой обнаружения и тушения искр типа Gre Con.

Высушенная стружка лотковым конвейером подается на механическую сортировку, осуществляемую на ситовых сортировках типа АRSM-336, где происходит разделение крупноразмерной стружки на три фракции. Частицы, не прошедшие через верхнее сито, направляются в бункер стружки для наружных слоев, а прошедшие - в бункер для внутреннего слоя. Мелкие частицы пневмотранспортом направляются в бункер для пыли или для сухой стружки отечественной пинии ДСтП. Излишний материал для наружного слоя направляется во внутренний спой. Число сит механической сортировки -2, угол наклона их 6 град., размеры ячеек - 24x8 и 3x1 мм.

Характеристика кондиционной стружки приведена в табл. 2.

Таблица 2

Рабочий раствор связующего на основе смолы СФЖ-3014, используемой в производстве OSB, приведен ниже:

Концентрация, % ... 45-49

Плотность, г/см3 …………..1,15-1,25

Содержание щелочи, % 6,5-7,5

Вязкость по ВЗ-4, с 17-30

Доведение смолы до необходимой вязкости производится подогревом ее до температуры 30-40°С или разбавлением водой такой же температуры до концентрации не менее 45 %.

Для интенсификации процесса прессования используется отвердитель в виде 50 %-ного водного раствора углекислого калия (поташа), в качестве гидрофобной добавки - расплав парафина. Приготовление, дозирование и подача связующего производятся раздельно для внутреннего и наружных слоев. Подача связующего осуществлятся с помощью дозирующих стаканов (для каждого потока по два), из которых насосами-дозаторами попеременно забирается содержимое, соответствующее определенному количеству стружки. Норма расхода смолы, отвердителя и гидрофобизатора составляет соответственно 7,2; 6,0 и 1,8%.

В производстве OSB важно сохранять заданную форму стружки в течение всего технологического процесса. Поэтому для осмоления ее используют тихоходные смесители большого диаметра, в большей степени отвечающие этому требованию. Дозирование стружки, поступающей в смеситель, осуществляется ленточными весами ЕGÜ/27.

В загрузочной течке на сухую стружку тремя форсунками наносится расплав парафина, а затем в смесительной камере - связующее. Необходимое количественное соотношение между стружкой, смолой, отвердителем и парафином достигается установлением минутных расходов путем регулирования соответствующих устройств. Количество каждого компонента, поступающего в смеситель в течение одной минуты, рассчитывается по соответствующей формуле (для сухой стружки, рабочего раствора смолы и гидрофобизатора). Формирование ковра осуществляется тремя формирующими машинами, две из которых формируют и ориентируют (вдоль волокон) наружные слои и одна настилает и ориентирует (поперек волокон) внутренний слой стружки. Соотношение массы дозируемой стружки в наружный и внутренний слой принимается соответственно 56 и 44 %. Настройка формирующей машины контролируется по массе, заданной на 1 м² стружечного ковра. Регулирование массы стружки на единицу площади осуществляется при полной загрузке дозирующего конвейера, когда стрелка показывающего прибора выводится на отметку "нуль".

Стружка настилается на стальные поддоны, движущиеся одновременно с формирующим конвейером один за другим с наложением внахлест. Максимальный разброс плотности настилаемого ковра находится в пределах ±3%.

Сформированный ковер при помощи пилы, перемещающейся синхронно с конвейером, делится на пакеты длиной 7430 мм. Некондиционные пакеты, а также выпиливаемая часть (200 мм) направляются в бункер для отходов, идущих во внутренний слой, а готовые пакеты поступают в загрузочную этажерку пресса HPUG/5 с нижним расположением цилиндров, оснащенного симультанным механизмом.

Отклонение получаемых плит по толщине составляет ±0,l мм. Общая продолжительность загрузки-выгрузки пресса и достижения максимального давления - 80 с. Обогревается пресс термомаслом. Температура прессования 140-200°С с отклонением ±5°С, продолжительность прессования при плотности получаемых плит и 650 кг/м³ и температуре прессования 160°С составляет соответственно 0,24 и 0,27 мин/мм толщины плиты.

Готовые плиты выгружаются в разгрузочную этажерку, а затем по мере опускания ее вниз, захватываются, выносятся конвейером и направляются на форматный станок. Раскроенные по формату плиты укладываются в штабеля высотой до 1 м на роликовый вейер, с которого вилочным погрузчиком транспортируются в отделение выдержки, где их формируют в штабель высотой до 4 м , выдерживают в течение двух суток, после чего направляют на широколенточный шлифовальный станок типа BSM4/190, оснащенный бесконечными абразивными лентами. Готовые плиты сортируют в соответствии с ТУ 13-741-83.

Физико-механические показатели получаемых плит (в скобках для сравнения даны основные показатели фанеры строительной):

Основные технико-экономические показатели технического перевооружения завода по производству плит из крупноразмерной ориентированной стружки приведены ниже:

Расчетная калькуляция себестоимости производства и оптовая цена
1 м³ OSB толщиной 12 мм (в руб.):

Древесное сырье 48,28

Основные материалы 48,13

Топливо, электроэнергия, вода 11,38

Основная и дополнительная заработная плата

с отчислениями на соцстрахование 3,80

Амортизация, текущий ремонт, содержание

оборудования, прочие затраты 17,10

Внеплановые расходы 2,45

Полная себестоимость 131,00

Оптовая цена 152,00

Основные технико-экономические показатели производства OSB сопоставимы с фанерным производством, что оправдано, поскольку по данным ВНИИдрева аналогом OSB является фанера марки ФСФ cорт В/ВВ толщиной 8-12 мм для наружной и внутренней обшивки панелей. Для сравнения взяты показатели технического проекта расширения Пермского фанерного комбината, пересчитанные на программу 60 тыс. м³ фанеры в год, основные технико-экономические показатели которого приведены в сопоставимые условия по ценам и тарифам, при этом из затрат товарной продукции и капитальных вложений исключены производства ламинирования фанеры и облицовочной пленки. Анализ показателей Пермского ФМК (по данным Гипродревпрома) показывает, что по сравнению с фанерным затраты производства OSB на 1 р. товарной продукции на 12,4 к. (15,4%), а приведенные - на 5 к. (5,7%) ниже, уровень рентабельности на 22,6% выше, производительность труда в натуральном выражении (м²) на одного работающего на 52 и на одного рабочего на 82% выше, удельные капитальные вложения на 1 р. прироста товарной продукции на 27 к. (.18,9%), а на 1 м² в 3,5 раза ниже. Срок окупаемости - 5 лет, вместо 16,2 по производству фанеры, соответственно в 3,3 раза выше коэффициент эффективности.

Крупнейшая в мире установка для производства плит OSB действует на канадском предприятии, которое расположено в 150 км от Полярного круга. Ежесуточно оно выпускает 2100 кубометров плит OSB. Проектирование и оснащение производства выполнила фирма «Диффенбахер». Приведем краткую характеристику технологии плит OSB на этом предприятии [2].

Сырьё.

Сырьём служит только древесина местной породы - канадский тополь. Из-за суровых климатических условий объём лесосклада рассчитан на полугодовой запас сырья, который составляет 720 000 плотных кубометров.

Особенности технологического процесса

Кондиционирование сырья: длинномерный круглый лесоматериал предварительно выдерживается в бассейнах для размораживания.

Окорка сырья происходит в барабанных установках диаметром 2,4 метра и длиной 36 метров (две линии).

Крупная стружка приготовляется на станках с ножевыми барабанами (три линии).

Для хранения сырой стружки предусмотрены три горизонтальных бункера.

К хранилищам примыкают три сушильных линии барабанного типа.

Для очистки воздуха служат три мокрыхэлектрофильтра.

Тепло для сушилок и производственных помещений, а также для нагрева термомасла дают три энергетические установки, которые могут работать как на твёрдом топливе, так и на природном газе.

Для отделения мелкой фракции просушенная стружка проходит через барабанные сита (три установки).

Для хранения сухой стружки имеется четыре горизонтальных бункера.

Нанесение связующего на стружку происходит в четырёх больших тихоходных смесителях.

Формирующая машина имеет шесть рассеивающих головок.

Формирующая станция располагает встроенными весами, магнитами, прижимными вальцами, а также системой двухстороннего подравнивания кромок ковра с возвратом излишней стружечной массы в бункер среднего слоя.

Для вылавливания инородных включений служит катушечный металлоискатель.

Предварительная подпрессовка ковра в производстве плит OSB не требуется.

Для отсева включений и непригодной стружки предусмотрен специальный бункер.

Главная производственная машина — проходной ленточный пресс Dieffenbacher CPS длиной 47 м и шириной 4м — позволяет получать плиты OSB толщиной 6—68 мм.

После прессования бесконечное полотно плиты перемещается по рольгангу, где происходит обрезка продольных кромок.

Для поперечного раскроя полотна на плиты нужной длины используется спаренная диагональная пила.

В конце производственной линии при помощи соответствующих контрольно-измерительных приборов проверяются толщина и вес плит, а также наличие в них расслоений или иных дефектов.

Веерные охладители в производстве плит OSB не требуются.

Большеформатные плиты складываются в стопы и перегружаются при помощи штабелеукладчика.

Для раскроя плит на стандартный формат 4x8 футов используется высокопроизводительная круглопильная установка.

Отформатированные плиты поступают на фрезерную установку, где их кромки профилируются для дальнейшего соединения паз-гребень.

Готовая продукция передаётся на упаковочную линию.

Описанный производственный комплекс, возведённый в чрезвычайно суровых климатических условиях, служит ярким доказательством замечательных эксплуатационных свойств и приспосабливаемости оборудования, предложенного в данном случае для изготовления плит OSB. Ведь температура зимой в этих краях опускается до минус 50° по Цельсию, а заготовкой древесины можно заниматься только шесть месяцев в году. Всё производство размещено «под крышей». Внедрённая здесь технология непрерывного производства позволяет гарантировать стабильно высокое качество продукции, при том что плотность выпускаемых плит меньше, чем у плит, изготавливаемых на многоэтажных прессах. Экономия материала, получаемая только за счёт снижения плотности, достигает 10 процентов.

В настоящее время в России начата реализация проектов по организации производства плит OSB на базе комплектных линий различных фирм.

Рассмотрим учебный пример инвестирования завода OSB.

По технологии производства OSB мощностью 130 тыс. м³/год с использованием многоэтажного пресса предусмотрены следующие расходные показатели:

Длинномерное круглое сырье, пл. м3 222 496

ФФС (по сухому веществу), т 5 920

Сульфат аммония (отвердитель), т 120

Парафин,т 1 450

Электроэнергия, МВт·ч 30 102

Тепло, ГДж 1 024 977

Помимо указанного требуются сжатый воздух, упаковочные материалы (пленка, лента) и прочие расходы.

Более прогрессивной и экономически целесообразной (при наличии сырья, рынков сбыта и кредита по инвестициям) является организация производства OSB на базе непрерывного пресса.

Рассмотрим пример инвестирования завода OSB мощностью 320 тыс. м³/год на базе непрерывного пресса Contipress™, выполненный специалистами фирмы "Metso Panelboard".

В состав основного технологического оборудования входят:

• система разморозки длинномерного круглого лесоматериала и пропарки, включая систему циркуляции воды;

• окорочный барабан с установкой обмывки окоренной древесины;

• стружечные станки кольцевого типа;

• однопроходные сушилки с бункерами хранения стружки;

• сортировки роторного типа;

• механическая сортировка;

• система подачи смолы, парафина, отвердителя;

• тихоходный смеситель;

• формирующая система с четырьмя машинами типа ClassiOrientor™ с перекрестной ориентацией стружки;

• комплектная линия прессования с прессом Contipress™ длиной 42 м и шириной рабочей части 2800 мм;

• шлифовальная линия с четырехголовочной шлифмашиной, форматированием и фрезерной установкой для профилирования кромок;

• энергетическая установка;

• АСУТП, визуализация процесса;

• система пожаротушения.

Общая стоимость оборудования, долл. США 61 585 000.

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ЗАТРАТЫ

Общие инвестиции по основным средствам включают общую стоимость оборудования, его монтаж, инфраструктуру, строительные затраты и руководство проектом.