Совершенствование формирования и прессования древесностружечных плит (10.03.2009)

Автор: Плотников Сергей Михайлович

Процентные значения массы определенности регрессионных уравнений (26) в различные моменты измерения величины коробления представлены в таблице 3, значения коэффициентов уравнений регрессии (29) при измерении покоробленности через 20 мин после выгрузки плиты - в таблице 4.

Таблица 3 - Масса определенности уравнений регрессии, %, в разные моменты измерения коробления плиты

Вариант Время между выгрузкой плиты из пресса и измерением ее

покоробленности , мин

5 10 20 30

1 85 86 86 86

2 34 89 90 92

3 - 12 86 98

4 - - 73 79

Таблица 4 - Численные значения коэффициентов уравнений регрессии

Вариант Коэффициенты Стандартное

отклонение, мм

а0 а1 а2

1 0,521 0,925 0,662 0,016

2 0,067 0,935 1,485 0,023

3 0,145 0,304 -0,848 0,011

4 0,012 0,734 -3,139 0,056

Значения стрелы прогиба ?f в зависимости от несимметрии заданных в эксперименте параметров и плотности плит форматом 420?420 мм2 представлены на рисунке 14.

Рисунок 14 – Зависимость стрелы прогиба от плотности плит и асимметрии параметров: а, б – асимметрия масс и влажности наружных слоев; в – асимметрия поверхностной влажности; г – асимметрия температур прессующих плит

Распространенные в настоящее время способы уменьшения покоробленности ДСтП (выдержка плит в плотных стопах, несимметричное калибрование пластей покоробленных плит, приложение обратной прогибу деформации в условиях определенной влажности и температуры) никак не связаны с технологическим процессом изготовления плит, они осуществляются уже на готовых плитах, и их можно отнести к пассивным способам устранения покоробленности. В отличие от пассивных способов, при которых воздействие на плиты осуществляют после их изготовления, разработанные в диссертации активные способы предусматривают изменение одного или нескольких технологических параметров на определенную величину с целью задания плите обратного прогиба, компенсирующего покоробленность. На основании информации о покоробленности изготовленной плиты производится изменение в технологии изготовления последующих плит, т.е. активное воздействие на процесс производства.

Главное достоинство активных способов – возможность автоматического устранения покоробленности изготовляемых плит. При наличии достаточно простых датчиков коробления, устанавливаемых на участке кондиционирования или обрезки готовых плит, и корректной начальной настройке САУ покоробленностью активные способы легко реализуются автоматически. При этом не требуется сложных расчетов для задания температурно-влажностного воздействия, необходимого для выпрямления плит.

Следует выделить четыре основных способа устранения покоробленности, относящихся к активным. При их реализации либо целенаправленно изменяются структурные параметры исходного стружечного ковра (послойная или поверхностная влажность, послойный фракционный профиль), либо создается определенная температурная асимметрия прессующих плит. Разработанная автором классификация способов представлена на рисунке 15.

Рисунок 15 – Классификация способов устранения покоробленности древесно-стружечных плит

или температурной асимметрии ?Т, необходимой для компенсации покоробленности определенной величины. В данные значения необходимо ввести поправки, связанные со временем измерения стрелы прогиба и форматом плиты.

Поправка на время измерения покоробленности составляет:

Коэффициент 0,851 отражает тот факт, что уравнение регрессии (29) справедливо для периода, соответствующего 20 минутам после выгрузки плиты из пресса. При подстановке в (30) t = 20 получим К1 = 1. Для того, чтобы уравнение регрессии (29) имело допустимую массу определенности, время t должно быть не менее 5 мин.

. Для плиты неквадратной формы вместо L следует подставлять среднее арифметическое между длиной и шириной плиты.

Наиболее эффективным в смысле быстродействия является способ управления покоробленностью за счет создания температурной асимметрии плит пресса. При этом для плит толщиной 16 мм минимальное время реакции системы составит около 3 минут, для плит толщиной 19 мм - около 3,5 минут. За этот период возможно изготовление одной покоробленной плиты, во всех последующих плитах покоробленность будет скомпенсирована.

Активный способ управления покоробленностью посредством введения температурной асимметрии при прессовании заключается в том, что через 5-40 минут после выгрузки готовой плиты из пресса измеряют направление и величину покоробленности плиты ?f (стрела прогиба в центре плиты на пересечении ее диагоналей). В зависимости от измеренного значения при прессовании последующих плит создают разность температуры между прессующими поверхностями (?Т в 0С), исходя из выражения:

, (31)

причем более высокую температуру создают на прессующей поверхности, в сторону которой изгибается середина измеряемой плиты, сохраняя неизменной среднюю температуру прессования. Например, при изгибе середины плиты вверх создают температуру верхней и нижней прессующих поверхностей соответственно:

В результате такой разницы температур между верхней и нижней прессующими поверхностями перенос тепла внутрь прессуемого пакета становится несимметричным относительно центральной горизонтальной плоскости, связующее в верхних и нижних слоях пакета отверждается не одновременно. Это приводит к образованию в готовой плите внутренних механических напряжений, которые начинают уравновешиваться сразу после раскрытия пресса, деформируя плиту на определенную величину, причем данная деформация компенсирует покоробленность плиты. При этом предполагается, что вызывающие коробление технологические погрешности (подсыхание поверхности стружечного пакета, просеивание мелкой стружки внутрь пакета, засорение тепловых каналов пресса и т.д.) практически не изменяются в период между моментом измерения величины покоробленности и моментом соответствующего изменения температуры прессующих поверхностей. Такие меняющиеся производственные условия, как порода исходной древесины, температура и влажность окружающей среды и т.п., воздействуют на обе стороны стружечного пакета и не влияют на покоробленность плит.

Для подтверждения эффективности предложенных способов в лабораторных условиях на электрообогреваемом прессе было изготовлено две серии ДСтП (по 10 плит в каждой серии).

Плита А: трехслойная из промышленно изготовленной сосновой стружки на фенолформальдегидном связующем толщиной 16 мм, форматом 420?420 мм2, плотностью 0,7 г/см3. Влажность верхнего и нижнего наружных слоев исходных пакетов составляла 10% и 50% соответственно, внутреннего слоя – 10%, массовое соотношение слоев 1:3:1. Плиты прессовались при одинаковой температуре верхней и нижней прессующих плит, равной 160 оС.

Плита Б: параметры и условия изготовления те же, что и для плиты А, но температура верхней и нижней плит пресса составляла соответственно 195 и 125 оС.

После выгрузки плит из пресса они выдерживались в горизонтальном состоянии, охлаждаясь до 30 оС, после чего измерялась стрела их прогиба. Для плиты А средняя по 10 измерениям стрела прогиба составила 3,8 мм (середина выгнута вверх), для плиты Б – 0,6 мм (середина выгнута вниз). Таким образом, искусственно вызванная покоробленность в плите А за счет разности влажности слоев исходного пакета была значительно снижена за счет заданного температурного дисбаланса прессующих плит. Данный результат можно трактовать иначе: покоробленность плиты, вызванная разностью температур при прессовании, была скомпенсирована дисбалансом послойной влажности исходного стружечного пакета.

Схема формирующей машины с управлением покоробленностью за счет создания необходимой послойной асимметрии стружечного ковра представлена на рисунке 16.

Рисунок 16 – Структурная схема машины для формирования однослойного ковра с управлением продольной и поперечной покоробленностью:

1–питающий транспортер; 2–дозирующий валец; 3–формирующий транспортер; 4 – обтекатель; 5 – щелевые сопла; 6 – исполнительные механизмы; 7 – датчики уровня плиты; 8 – конечный выключатель; 9 – САУ положением обтекателя

Покоробленность готовых плит в продольном и поперечном направлениях измеряется на участке обрезки или кондиционирования четырьмя датчиками, сигналы от которых обрабатываются в САУ обтекателем.


загрузка...