Выбор оптимальных режимов технологического процесса производства древесноволокнистых плит средней плотности

Матыгулина Венера Нурулловна; Рубинская Анастасия Владиславовна; Чистова Наталья Геральдовна; Алашкевич Юрий Давыдович

Химия растительного сырья. 2011. №4. С. 315-317.

УДК 674. 817

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫХ ПЛИТ СРЕДНЕЙ ПЛОТНОСТИ

Лесосибирский филиал Сибирского государственного технологического университета, ул. Победы, 29, Лесосибирск, 662543 (Россия), e-mail: [email protected]

В работе представлены результаты исследований по выбору технологических параметров производства древесноволокнистых плит средней плотности. Были выявлены основные технологические факторы, оказывающие наибольшее влияние на физико-механические характеристики древесноволокнистых плит. Решена задача варьирования технологическими параметрами для прогнозирования необходимых показателей готовых MDF.

Ключевые слова: размол, древесноволокнистый полуфабрикат, древесное волокно, древесноволокнистая плита средней плотности, прочность при растяжении, набухание по толщине.

Введение

Производство древесноволокнистых плит является сложным технологическим процессом. На качество готовой плиты существенное влияние оказывают различные переменные факторы (породный состав и качество технологической щепы, параметры размольных установок, вид и количество применяемых химических добавок, циклограмма прессования), а также неконтролируемые переменные факторы (изменение давления пара в системах, концентрация массы и т.д.).

Анализ работы заводов древесноволокнистых плит показывает, что даже при наличии одних и тех же систем оборудования технологические режимы производства часто отличаются друг от друга, качество готовой продукции и технико-экономические показатели также различны, наблюдается необоснованный перерасход сырьевых и топливно-энергетических ресурсов [1].

В ряде случаев нестабильность режима и качества продукции можно объяснить несовершенством и механическими неполадками оборудования, недостаточной отлаженностью агрегатов и отсутствием долж-ной культуры обслуживания. Наряду с этим отклонение качественных показателей от нормы и заниженные технико-экономические показатели работы являются прямым следствием отсутствия обоснованного опти -мального технологического режима и нестабильности существующего режима. Зачастую оператор предпочитает поддерживать режим, гарантирующий выпуск доброкачественной продукции, за счет некоторого перерасхода компонентов процесса.

Экспериментальная часть

Учитывая, что в настоящее время на предприятиях, выпускающих ДВП, не имеется общепризнанных оптимальных технологических режимов, первоочередной задачей усовершенствования производства предлагается разработка таких режимов. В связи с этим нами проводились исследования по установлению влияния некоторых технологических параметров процесса производства на физико-механические показатели MDF, изготовленных сухим способом.

* Автор, с которым следует вести переписку.

Эксперименты проводились в цехе по производству древесноволокнистых плит средней плотности (МБР), который входит в состав предприятия ЗАО «Новоенисейский ЛХК». МБР завоевывают все большую популярность среди разнообразия плитной продукции благодаря высоким физико-механическим свойствам, широкому диапазону толщин при сравнительно невысокой плотности.

Сырьем для производства МБР служит технологическая щепа, в основном хвойных пород (98%). В качестве связующих и гидрофобных добавок использовались: смола карбамидоформальдегидная марки КФ-МТ-15, хлористый аммоний, карбамид марки А, а также парафин.

На основании анализа литературных источников и проведенных поисковых экспериментов были выявлены основные технологические факторы, оказывающие наибольшее влияние на физикомеханические характеристики древесноволокнистых плит. При выборе входных параметров мы руководствовались тем, что изменение исследуемых нами факторов не должно существенно повлиять на технологический процесс, поскольку эксперимент проводился в промышленных условиях, на промышленных установках. По нашему мнению, влияние на выходные параметры оказывают высота насыпного ковра (Н, мм) и расход связующего (С, кг/м3).

Эксперимент проводился для плит толщиной 16 мм.

Выходными параметрами эксперимента являлись плотность МБР (рмлр, кг/м3 ); водопоглощение за 24 ч (Мок, %); набухание по толщине (Ямлр, %); прочность при растяжении перпендикулярно пласти

(аМ°р , МПа) и толщина (ТМВР, мм).

Согласно реализуемому плану эксперимента (В-план второго порядка) определились уровни и шаги варьирования входных параметров, которые представлены в таблице 1.

Таблица 1. Уровни и интервалы варьирования исследуемых факторов

Обозначение Интервал Уровень варьирования фактора

Фактор натураль- ное нормализо- ванное варьирования фактора -1 0 +1

Расход связующего, кг/м3 Высота насыпного ковра, мм С н X 1 X 2 10 20 250 260 260 280 270 300

К неконтролируемым факторам относятся технологические параметры процессов проклейки, формования, прессования и сушки, значения которых фиксировались на уровнях в соответствии с технологическим режимом производства.

В результате обработки экспериментальных данных были получены регрессионные модели с натуральными значениями факторов:

- плотность МБР

р=-22236,8+91,66667-С+78,89167-Н-0,1625-С2-0,129375-Н2-0,02375-Н-С; (1)

- водопоглощение за 24 ч

8=2620,142-13,4733-С-5,825-Н+0,02825-С2+0,012563-Н2-0,005125-Н-С; (2)

- набухание МБР по толщине

К=2151,33-10,1687-С-5,9-Н+0,0171-С2+0,00825-Н2+0,00475-Н-С; (3)

- прочность при растяжении перпендикулярно пласти

сраз=-34,6125+0,014167-С+0,236417-Н-0,00013 -С2-0,000506-Н2+0,000188-Н-С; (4)

- толщина

Т=-321,825+1,541667-С+0,989167-Н-0,00225-С2-0,001062-Н2-0,001375-Н-С. (5)

Обсуждениерезулътатов

При проведеннии исследований были определены значения исследуемых факторов, при которых мы имеем возможность получить древесноволокнистые плиты с необходимыми физико-механическими характеристиками. В таблице 2 представлены результаты проведенного эксперимента.

Таблица 2. Основные показатели входных и выходных параметров процесса получения МБР сухим способом

№ опыта Значения входных параметров Значения выходных параметров

Расход связующего, кг/м3 Высота насыпного ковра, мм Плотность MDF, кг/м3 Водопогло-щение за 24 ч, % Набухание по толщине, % Предел прочности при растяжении перпендикулярно пласти, МПа Толщина плиты, мм

1 250 260 746 18,5 10,6 0,54 15,7

2 270 260 752 16,2 9,7 0,5 15,8

3 250 300 780 16,7 6,4 0,55 16,4

4 270 300 767 10,3 9,3 0,66 16,1

5 250 280 794 12,6 5,1 0,75 16,2

6 270 280 802 8,2 6,3 0,78 16,1

7 260 260 786 16,1 7,7 0,56 16

8 260 300 769 9,1 6,88 0,59 16,2

Проанализировав полученные математические модели, а также сводную таблицу 2, были определены оптимальные параметры входных факторов в зависимости от показателей готовой плиты. Например, для того, чтобы получить плиты с плотностью р=802 кг/м3, водопоглощением S=8,2%, набуханием R=6,3%, пределом прочности при растяжении сраз=0,78 МПа и толщиной Т=16,1 мм, необходимо установить высоту насыпного ковра 280 мм и вводить связующего в количестве 270 кг/м3.

Выводы

Таким образом, оказалось возможным решение задачи, поставленной в настоящей работе: варьируя технологическими параметрами, прогнозировать необходимые показатели готовых MDF.

Список литературы

1. Бекетов В.Д. Повышение эффективности производства древесноволокнистых плит. М., 1988. 160 с.

2. Леонович A.A. Технология древесных плит: прогрессивные решения: учеб. пособие. СПб., 2005. 208 с.

3. Карасев Е.И. Развитие производства древесных плит. М., 2002. 127 с.

Поступило в редакцию 20 апреля 2011 г.

Текст научной работы на тему «Выбор оптимальных режимов технологического процесса производства древесноволокнистых плит средней плотности»