Технология и оборудование производства пиломатериалов, фанеры, строганого шпона и древесно-стружечных плит


А. А. Федотов




ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА ПИЛОМАТЕРИАЛОВ, ФАНЕРЫ, СТРОГАНОГО ШПОНА И ДРЕВЕСНО-СТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ



Учебное пособие


















Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2022

УДК 674.093
ББК 37.13
Ф34

             Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом Костромского государственного университета (Протокол № 22-РИС от 20.01.2022 г.)





Рецензенты:

кандидат технических наук, руководитель структурного подразделения ООО «Кострома-Сервис-Понссе» А. В. Осетров;
технолог участка производства НАО «СВЕЗА Кострома» Д.С. Филинков






     Федотов, А. А.
Ф34 Технология и оборудование производства пиломатериалов, фанеры, строганого шпона и древесно-стружечных плит : учебное пособие / А. А. Федотов. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2022. - 140 с. : ил.
           ISBN 978-5-9729-0935-3

     Рассмотрены особенности технологии лесопильного и фанерного производства, а также строганого шпона и древесно-стружечных плит. Представлены сведения о назначении, видах, конструктивных особенностях и принципах работы оборудования специальных деревообрабатывающих производств, приведены наиболее распространенные модели станков.
     Для студентов направления подготовки 35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств», а также специалистов в области деревообрабатывающих производств.

УДК 674.093
ББК 37.13






ISBN 978-5-9729-0935-3

     © Федотов А. А., 2022
     © Издательство «Инфра-Инженерия», 2022
                           © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022

        ОГЛАВЛЕНИЕ


ПРЕДИСЛОВИЕ................................................. 4
ВВЕДЕНИЕ.................................................... 5
1. ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ
  ЛЕСОПИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА................................. 7
   1.1. Подготовка сырья к обработке........................ 7
   1.2. Раскрой бревен на брусья и доски................... 11
   1.3. Обрезка кромок и продольный раскрой пиломатериалов. 30
   1.4. Поперечный раскрой пиломатериалов.................. 31
   1.5. Сушка, окончательная обработка пиломатериалов и переработка отходов................................................. 33
2. ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ФАНЕРЫ... 35
   2.1. Подготовка фанерного сырья......................... 35
   2.2. Центрирование чураков.............................. 36
   2.3. Лущениечураков..................................... 38
   2.4. Рубка ленты шпона и укладка листов в стопу......... 43
   2.5. Сушкашпона......................................... 46
   2.6. Обработка сухого кускового шпона................... 49
   2.7. Приготовление и нанесение клея..................... 56
   2.8. Сборка и склеивание пакетов фанеры................. 60
   2.9. Форматная обрезка и шлифование фанеры.............. 64
3. ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТРОГАНОГО ШПОНА............................................ 68
4. ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ДРЕВЕСНО-СТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ.................................... 73
   4.1. Подготовка сырья перед измельчением................. 73
   4.2. Выработкадревесныхчастиц............................ 74
   4.3. Сушкадревесныхчастиц................................ 85
   4.4. Сортировка измельченной древесины................... 92
   4.5. Хранениеизмельченнойдревесины....................... 95
   4.6. Приготовлениеидозированиесвязующего................. 97
   4.7. Нанесениесвязующегонадревесныечастицы............... 102
   4.8. Формированиестружечногоковра(пакетов)............... 104
   4.9. Холодная подпрессовка стружечного ковра (пакетов)... 107
   4.10. Горячеепрессованиеплит............................. 110
   4.11. Послепрессовая обработка древесно-стружечных плит.. 120
   4.12. Облицовывание древесно-стружечных плит............. 126
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.................................................. 135
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙСПИСОК..................................... 136

3

        ПРЕДИСЛОВИЕ


     Обработка древесины всегда была и остается важным сегментом экономики Костромской области. На ее территории сосредоточено немало предприятий по производству пиломатериалов, фанеры и древесных плит. Технический прогресс не стоит на месте, совершенствуются технологии производства, конструктивные особенности оборудования.
     В настоящем учебном пособии приведены конструктивные и технологические особенности оборудования для производства пиломатериалов, фанеры, строганого шпона и ламинированных древесно-стружечных плит, показано его место в технологическом процессе.
     Учебное пособие предназначено для студентов очного и заочного обучения при изучении дисциплин «Оборудование отрасли», «Оборудование деревообрабатывающих и мебельных производств», «Технология лесопиления», «Технология деревообрабатывающих производств», «Технология клееных материалов», «Технология древесных плит», а также специалистов в области специальных деревообрабатывающих производств.

4

        ВВЕДЕНИЕ


     Древесина стала использоваться человеком с давних времен. Уже в тот период из нее начали получать пиломатериалы. Конечно, тогда не было высокопроизводительного оборудования и отработанной технологии, однако они уже широко использовались в строительстве и производстве мебели.
     В современной терминологии пиломатериалы - пиленая продукция из древесины установленных размеров и качества, получаемая в результате продольного деления круглых лесоматериалов, и имеющая как минимум две плоскопараллельные пласти.
     В настоящее время они широко используются в деревянном домостроении, при производстве столярно-строительных изделий (оконных, дверных блоков) и мебели. По степени обработки различают обрезные и необрезные пиломатериалы, по размерам поперечного сечения - доски, бруски, брусья, по расположению пластей относительно годичных слоев - радиальные, тангенциальные и смешанные пиломатериалы.
     С XIX в. в связи с активным развитием химической промышленности появляется много новых материалов-заменителей (пластмасс) и популярность пиломатериалов несколько снижается, однако они продолжают оставаться одним из востребованных конструкционных материалов и по сей день.
     Не меньшим спросом пользовались древесные композиционные материалы. Всем известная фанера была создана еще в Древнем Египте в XV в. до н. э. Объяснялось это высокой стоимостью цельной древесины, которая в Египте была дефицитом. Однако эта фанера не являлась тем, что мы подразумеваем под современной фанерой.
     Фанера - слоистая клееная древесина, состоящая из трех и более листов лущеного шпона (стружки заданной толщины в виде бесконечной ленты, получаемой при вращении чурака на лущильном станке) со взаимно перпендикулярным направлением волокон в смежных слоях.
     Лущеный шпон, а затем и фанера впервые были произведены в России (в 1819 г. проф. Фишер изобрел лущильный станок). Однако есть сведения, что лущильный станок был изобретен в 1818 г. англичанином Г. Фаверером. Первоначально шпон применялся для изготовления клееных сидений и стульев. С 1885 г. в России началось промышленное производство шпона, а с 1889 г. -клееной фанеры.
     Современная фанера находит широкое применение в строительстве, судостроении, машиностроении, мебельном производстве и производстве тары.
     Другим широко используемым материалом стали древесно-стружечные плиты, представляющие собой листовой композиционный материал, изготовленный путем горячего прессования древесной стружки, смешанной с синтетическим связующим. Первая плита была изготовлена в 1887 г. Э. Хаббардом с применением казеинового клея. Плиты в том виде, в котором мы их видим сейчас, появились лишь в 1932 г., когда в качестве связующих были впервые ис

5

пользованы карбамидо- и фенолоформальдегидные смолы. Датой начала промышленного производства плит в России считается 1957 г.
     В мебельном и столярном производствах в качестве облицовочного материала, наряду с синтетическим шпоном, может использоваться натуральный строганый шпон с красивой текстурой, получаемый путем строгания брусьев или ванчесов.
     Механизированное производство строганого шпона началось с 1806 г., когда англичанином Марком Исамбардом Брунелем был получен патент на изготовление строгального станка с ручным приводом. Прообраз современного шпонострогального станка был изобретен в 1901 г.в Италии.
     В настоящее время активно развиваются технологические процессы производства древесных материалов, совершенствуется оборудование, повышается уровень его механизации и автоматизации.

6

        1. ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЛЕСОПИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

        1.1. Подготовка сырья к обработке


     На современном лесопильном производстве поставляемые хлысты или бревна перерабатываются на пиломатериалы (доски, брусья, заготовки) и технологическую щепу. Технологический процесс лесопильного производства включает следующие основные операции:
     •  раскрой хлыстов;
     •  сортировку и складирование бревен;
     •  гидротермическую обработку и окорку бревен;
     •  продольное распиливание бревен на пиломатериалы;
     •  сушку пиломатериалов;
     •  сортировку и поперечный раскрой пиломатериалов;
     •  фрезерную обработку пиломатериалов;
     •  упаковку пиломатериалов;
     •  переработку кусковых отходов производства в технологическую щепу [1].
     Подготовка сырья к обработке включает операции раскроя хлыстов, сортировки, гидротермической обработки и окорки бревен.
     Поперечный раскрой хлыстов и бревен производится на балансирных однопильных торцовочных станках с полуавтоматическим циклом работы и автоматических многопильных торцовочных установках.
     В однопильном торцовочном станке (рис. 1.1) базирование хлыста 1 производится по двум направляющим седлообразных роликов 3, используемых также для его перемещения. Пильный вал с пилой 4 диаметром 1000... 1500 мм смонтирован на качающейся раме 5 в верхней части станины. Хлыст вначале прижимается к роликам 3 прижимом, а затем распиливается опускающейся с помощью гидроцилиндра 6 пилой. После подъема пилы и прижима бревно сбрасывается с конвейера, а хлыст перемещается в продольном направлении. Число двойных ходов пилы - 15.25 в минуту [1]. По такому принципу работает станок модели АЦ-3С.


Рис. 1.1. Однопильный торцовочный станок

7

     Когда торец хлыста нажимает на упор 2, срабатывает конечный выключатель, и цикл работы станка повторяется. Управление станком - дистанционное с пульта. Привод роликов конвейера - электромеханический, всех цикловых движений - гидравлический.
     Существует два основных вида многопильных торцовочных установок -слешеры (ЛО-105) и триммеры (МР-8) [2]. Пильные валы в слешерах (рис. 1.2 а) закреплены в неподвижных опорах; в триммерах (рис. 1.2 б) - в опорах с возможностью вертикального перемещения, что позволяет вводить в работу только те пилы, которые необходимы для оптимального раскроя. В таких установках хлыст движется в поперечном направлении на пилы крюками цепного конвейера, расположенного с углом подъема 10°... 15° [1].


Рис. 1.2. Схемы: а - слешерной установки; б - триммерной установки

     Применение слешеров рационально только в случае необходимости раскроя хлыстов на бревна одной заданной длины. В остальных случаях целесообразно использовать триммеры, позволяющие производить индивидуальный раскрой хлыстов. Схема работы триммерной установки представлена на рис. 1.3.
     Хлысты с накопителя 1 поштучно выдаются с помощью отсекателя 2 на роликовый конвейер 3, который перемещает их в продольном направлении до упора, определяющего положение хлыста в соответствии с принимаемой схемой раскроя. Крюки 4 поперечного конвейера 5 снимают очередной хлыст с конвейера 3 и подают к пилам 6. Подъем пил производится с помощью индивидуальных гидроприводов 7. Отпиленные отрезки поступают на конвейер 8 и далее в накопитель 9, откуда отсекателем 10 поштучно выдаются на продольный конвейер 11 участка сортирования бревен. При необходимости бревна могут непосредственно с конвейера 5 поступать в бункер 12. Оценка размеров и качества древесины хлыста и выбор программы его раскроя на современных триммерах производится автоматически с помощью компьютерных систем со сканирующими устройствами [1].
     Системы сортировки пиловочных бревен применяются перед лесопильными рамами. Различают сортировки с одно- (ЛТ-86А) и двухсторонним (ЛТ-182) сбросом бревен. Схема установки с двухсторонним сбрасыванием представлена на рис. 1.4. Бревна подъемно-транспортным механизмом доставляются на площадку, оборудованную поперечными цепными конвейерами 4. На них бревна разделяются и по одному подаются на продольный цепной конвейер 1. Затем


8

бревна проходят через измерительное устройство 3, которое выдает информацию об их диаметре, длине и сбежистости. Вся информация поступает в компьютер, который в соответствии с заложенной программой определяет один из сортировочных карманов накопителей 2, расположенных вдоль продольного конвейера подачи бревен. При подходе к нужному карману бревно сбрасывается в него [1].


Рис. 1.3. Схема работы триммерной установки

Рис. 1.4. Схема сортировочной установки с двухсторонним сбрасыванием

     Для придания древесине пластичности, повышения ресурса работы режущего инструмента, а также удаления различных минеральных включений проводится гидротермическая обработка бревен в специально оборудованных бассейнах. Далее бревна подвергаются окорке на окорочных станках, которые по принципу действия делятся на четыре группы:
     •  роторные с тупыми короснимателями;
     •  суппортные с фрезерующими головками;
     •  барабанные;
     •  гидравлические струйные.
     Наибольшее распространение получили роторные окорочные станки, принцип действия которых показан на рис. 1.5. Несколько тупых короснимателей 1 шарнирно закреплены на вращающемся роторе, сквозь которые подается бревно 3. Коросниматели с помощью пружин, пневмо- или гидроцилиндров прижи


9

маются к поверхности бревна, прорезают и отделяют кору 2 по камбиальному слою. Самораскрывание короснимателей при встрече с торцом бревна обеспечивается заточкой их серповидных кромок [1, 3, 4].


Рис. 1.5. Принцип действия роторного окорочного станка

     В настоящее время широко используются одно- (ОК63-1) и двухроторные (2ОК63-1) окорочные станки. В однороторном окорочном станке (рис. 1.6) окорочная головка состоит из неподвижного статора, вращающегося в нем ротора и механизма окаривания, включающего коросниматели и механизм их прижима к бревну.
     Ротор 3 представляет собой массивное стальное кольцо, устанавливаемое в статоре в радиально-упорных шарикоподшипниках. К ротору шарнирно крепятся шесть подпружиненных короснимателей 4. Коросниматели прижимаются к окариваемому бревну 9 индивидуальными пружинами растяжения 5, связанными между собой втулочно-роликовой цепью. Вращение ротора осуществляется от электродвигателя 1 клиновыми ремнями 2, надетыми на плоский шкив. Механизм центрирования и подачи окариваемых бревен состоит из двух групп вальцов: передней и задней. Каждая группа вальцов состоит из двух больших приводных седлообразных вальцов 12 и 13, укрепленных на качающихся рычагах 11 и 14,и двух малых неприводных вальцов 6, зубчатых секторов и пружин. Седлообразные вальцы приводятся во вращение от трехскоростного электродвигателя 18 через двухступенчатую коробку передач, понижающий редуктор 17 и общий распределительный вал 20. С распределительного вала вращение на каждую группу вальцов передается с помощью пары конических шестерен 19 и цепной передачи 16. Прижим подающих вальцов к бревну осуществляется пружинами растяжения 15 и рычагами 8. Симметричный относительно оси ротора развод верхних и нижних подающих вальцов осуществляется с помощью зубчатых секторов, что обеспечивает надежное центрирование бревен. Для безударного сближения верхних и нижних вальцов после прохода бревна рычаги верхних вальцов соединены со штоками гидравлических амортизаторов 7 и 10[1, 3].


10

Рис. 1.6. Кинематическая схема однороторного окорочного станка

     В двухроторных окорочных станках одновременно с окоркой бревен происходит зачистка сучьев. Станок имеет две головки (окорочную и зачистную), вращающихся в противоположных направлениях. Производительность таких станков на 40 % выше производительности однороторных, а удельная металлоемкость меньше.


        1.2. Раскрой бревен на брусья и доски


      Первичное оборудование для раскроя круглых лесоматериалов на двух- и четырехкантные брусья и доски называется головным лесопильным оборудованием.
      В качестве такого оборудования используются лесопильные рамы, ленточнопильные, круглопильные и агрегатные (фрезернопильные и фрезерно-брусующие) станки [1].
      Лесопильными рамами называются машины, распиливающие бревна и брусья с помощью полосовых (рамных) пил, установленных в пильной рамке, совершающей возвратно-поступательные движения.
      В зависимости от расположения пильной рамки лесопильные рамы бывают вертикальные и горизонтальные. Горизонтальные лесопильные рамы (РГ-130) применяются в фанерном производстве для получения двухкантных брусьев [5]. В лесопилении широкое распространение получили вертикальные лесопильные рамы. Они подразделяются на рамы общего и специального назначения.
      Лесопильные рамы общего назначения предназначены для распиливания бревен и брусьев длиной 3,5.7 м, диаметром 14...70 см. Они подразделяются на одно- и двухэтажные (Р63-4Б и 2Р100-1 соответственно). В зависимости от

11