Производство шпона и фанеры

Часть 1. Подготовка сырья к лущению

Мы начинаем серию публикаций, посвященных технологиям и оборудованию для производства шпона, фанеры и изделий из фанеры.

Фанерное сырье заготавливают по техническим условиям, определяемым ГОСТ 9462-88 - для лиственных и ГОСТ 9463-88 - для хвойных пород. Наиболее широко в нашей стране используется березовое сырье, так как оно характеризуется малой сбежистостью, однородностью структуры, высокой прочностью. К недостаткам березы относится неправильная форма ствола, сравнительно большая доля коры и ее более прочное (чем у хвойных пород) сцепление с древесиной.

Древесина хвойных пород отличается повышенной смолистостью, большой разницей свойств у ранней и поздней древесины годичных слоев (за исключением кедра), что обуславливает неравномерную прочность и разную толщину лущеного шпона, его повышенную шероховатость и препятствует получению тонкого шпона. Тем не менее доля хвойного сырья, в основном соснового, в фанерной промышленности постоянно увеличивается в связи с ростом производства строительной фанеры большой толщины и больших форматов.

Склад сырья фанерного предприятия отличается от склада лесопильного завода наличием бассейнов для тепловой обработки (проварки) сырья. Установлено, что качественное лущение шпона возможно при температуре древесины не ниже 20°С. Проварка (выдержка в горячей воде) фанерного сырья пластифицирует древесину и обеспечивает ее качественное лущение.

На большинстве фанерных предприятий в России используется следующая технология подготовки сырья к лущению:

• приемка;
• удаление и переработка неделовой древесины (дров);
• укладка сырья на хранение;
• тепловая обработка древесины;
• окорка кряжей, удаление, складирование и переработка коры;
• раскрой кряжей на чураки, их сортировка по диаметру и передача в лущильный цех.

Сегодня на многие фанерные предприятия сырье доставляется автомобильным и железнодорожным транспортом, поэтому предприятия могут не создавать больших (межсезонных) запасов сырья на складе. В силу технологических условий привезенное сырье хранится недолго, что позволяет не беспокоиться по поводу снижения качества древесины, однако в летний период все же необходимо предпринять определенные меры ее защиты. При хранении в штабелях чаще всего используют дождевание или замазку торцов лесоматериалов для сохранения их высокой влажности. Наиболее эффективным способом может оказаться водное хранение на акватории предприятия (если таковая имеется) или в специальном бассейне.

Такой бассейн в зимнее время может подогреваться отработанным паром и в нем может выполняться первая ступень тепловой обработки сырья. В зимнее время в бассейне сырье размораживается, что значительно облегчает его переработку. В летнее время обработка в бассейне защищает древесину от грибков и насекомых.

Дальнейший порядок операций может быть разным. На многих предприятиях применяют прогрев сырья в кряжах, после чего выполняют их окорку и раскряжевку. Раскряжевка фанерного сырья обычно заключается в получении из кряжей чураков нужной длины, соответствующей длине ножа в лущильном станке. Для раскроя используют круглопильные станки с пилой диаметром до 2 м или цепные пилы. Длина чураков может составлять 1,3; 1,6; 1,91; 2,5 м. Из самых коротких и самых длинных чураков получают шпон для изготовления строительной фанеры форматом 1,22 х 2,44 м, из чураков длиной 1,6 м - шпон для фанеры форматом 1,525 х 1,525 м, а из чураков длиной 1,91 м - фанеру форматом 1,83 х 1,83 м.

Эта технология предполагает большие теплопотери, так как прогрев ведется в открытых бассейнах, куда сырье загружается навалом или пучками. В зимнее время необходимо закрывать водную поверхность специальными крышками, которые притапливают древесину и сокращают теплопотери в атмосферу.

Ниже предлагается для обсуждения другой технологический вариант, который предусматривает проварку сырья в чураках. Сначала выполняется раскряжевка сырья, затем окорка и оцилиндровка чураков, их проварка и передача на лущение. Смысл заключается в том, чтобы разделить оцилиндровку и лущение, так как это разные операции, которые нерационально выполнять одним инструментом и на одном станке.

Для реализации этой идеи требуется создание нового оборудования - окорочно-оцилиндровочного агрегата, который отличается от обычного лущильного станка следующим:

• в шпиндельных бабках можно оставить только наружные кулачки, диаметр которых может быть увеличен до 150-200 мм;
• вместо лущильного ножа и прижимной линейки требуется установить суппорт с режущим инструментом для окорки и оцилиндровки чурака, работающий по принципу обыкновенного токарного станка. Суппорт должен иметь возможность возвратно-поступательного движения относительно вращающегося чурака.

Цикл работы такого агрегата следующий:

• после раскряжевочного станка чурак подается в зону захватов ЦЗУ, измеряется и передается в механизм зажима;
• шпиндельные бабки выполняют зажим чурака и обеспечивают его вращение;
• по результатам замера чурака режущий инструмент позиционируется относительно его поверхности;
• включается рабочая подача суппорта, режущий инструмент снимает кору и шпон-рванину, которые падают на ленточный конвейер и отправляются на измельчение или складирование;
• суппорт возвращается в исходное положение;
• шпиндельные кулачки расходятся, и чурак падает на конвейер для передачи на участок тепловой обработки (проварки чураков).

Оцилиндровка не должна быть полной. Задаваемый диаметр чурака должен быть на несколько сантиметров больше диаметра идеального цилиндра, который можно было бы получить из этого чурака. Важно получить чурак, форма которого будет приближена к форме идеального цилиндра, что важно для центровки чурака, и подготовить базовую поверхность перед его лущением.

В тех случаях, когда предприятию требуется отделить кору от шпона-рванины, можно использовать на суппорте два вида инструмента: при движении суппорта вперед - окорочный, а при движении назад - оцилиндровочный. При этом потребуются разные конвейеры для коры и шпона-рванины.

Преимущества окорочно-оцилиндровочного агрегата и этого варианта технологии заключаются в следующем:

• на начальной стадии обработки отсекается вся дровяная древесина;
• отпадает необходимость в строительстве открытого бассейна для прогрева кряжей и всей механизации, необходимой для его обслуживания;
• вместо тяжелого окорочного станка для кряжей можно использовать довольно простой окорочно-оцилиндровочный агрегат;
• прогрев чураков можно выполнять в проходном закрытом бассейне с водой высокой температуры. Для сравнения укажем, что при хранении в открытых бассейнах, например, сосновых кряжей длиной 4-6 м при температуре наружного воздуха до -10°С, на прогрев до нужной температуры древесины (диаметр сырья 25-30 см) требуется примерно 22 ч. Период прогрева чураков в закрытых бассейнах за счет повышения температуры воды и снижения длины сор­тиментов сокращается до 3-4 ч. Это означает повышение производительности труда на участке тепловой обработки примерно в 5 раз;
• определенные секции бассейна могут быть привязаны к определенной линии лущения - рубки - укладки шпона, а их работа синхронизирована;
• каждая секция бассейна может быть рассчитана на прогрев сырья определенной породы и толщины, что позволяет найти оптимальную температуру воды и продолжительность теплообработки;
• на участке лущения не требуется система измерения чурака, можно использовать ЦЗУ с простой ориентацией чурака по трем точкам;
• улучшаются условия работы лущильного станка, так как не требуется выполнять оцилиндровку чурака, и сокращается цикл лущения, то есть возрастает производительность линии лущения - рубки шпона.

Представленный вариант организации труда на складе сырья фанерного предприятия - это только общее описание технологии. Для конкретного предприятия следует выполнить расчеты с учетом суточной потребности в сырье, породного состава сырья и других факторов. В любом случае выделение оцилиндровки в отдельную операцию и прогрев сырья в чураках дают возможность снизить капитальные затраты на складе сырья и повысить производительность труда на участке тепловой обработки чураков.

Владимир ВОЛЫНСКИЙ

Продолжение