Структура технологического процесса изготовления древесностружечных плит зависит от их вида.

На первом участке производства обычно имеются два самостоятельных потока изготовления древесных частиц: один для внутреннего слоя, а второй для наружных слоев.

Предназначенное к переработке сырье проходит ряд подготовительных операций. В зависимости от вида и размеров оно может подвергаться окорке, распиловке на отрезки определенной длины и гидротермической обработке (чаще всего проварке). Включение в состав технологического процесса последней операции позволяет уменьшить количество мелочи на этапе измельчения древесины, сократить расход энергии, удлинить сроки работы режущего инструмента (до 3-4 ч) и улучшить качество поверхности стружки.

Для получения древесных частиц необходимого размера применяют станки, работающие по принципу ударного измельчения или резания древесины. В первом случае измельчение производится на дисковых или барабанных рубительных машинах. Режущий инструмент в дисковых рубительных станках располагается в радиальном направлении, а обрабатываемый материал подается под углом 45° к плоскости диска. Толщина получаемых древесных частиц зависит от выступа ножей над плоскостью диска, скорости подачи и других факторов и колеблется в пределах 2-10 мм. На этих станках в щепу могут превращаться отрезки древесины любой длины. Так как срез не параллелен плоскости волокон, качество получаемых частиц невысокое. Указанные станки отличаются производительностью, большим расходом электроэнергии и крупными габаритами.

Барабанные рубительные машины предназначены для измельчения в щепу отходов лесопиления и деревообработки. Режущий инструмент в них крепится на цилиндрической поверхности барабана, к которому под некоторым углом подходит патрон, служащий приемником для измельчаемой древесины. Подача последней может быть с помощью вальцового или цепного механизмов. Производительность этих станков несколько меньше предыдущих. Получаемая щепа также имеет большие размеры (толщина 2-10 мм, ширина 10-40 мм, длина 10-30 мм), в связи с чем ее подвергают повторному измельчению на специальных молотковых дробилках. Рабочими органами в них являются свободно подвешенные к ротору молотки. Из-за относительно низкого качества древесных частиц, получаемых на станках ударного измельчения, в производстве древесностружечных плит преимущественное распространение получили станки, работающие по принципу резания древесины- дисковые, барабанные, чашечные и фрезерные.

Дисковые стружечные станки отличаются от дисковых рубительных машин тем, что, кроме основных ножей, у них имеются и подрезные, обеспечивающие получение стружки нормированной длины. Перерабатываемый материал располагается параллельно плоскости диска, что позволяет получить плоскую стружку нужного качества. Длина перерабатываемого материала должна быть меньше радиуса диска, что требует предварительного поперечного раскроя древесных сортиментов.

Барабанные стружечные станки, как и дисковые, могут перерабатывать отрезки древесины определенной длины. Режущий инструмент у этих станков укрепляется на вращающемся валу, к которому с помощью гидротолкателя прижимается измельчаемая древесина. Получаемая стружка имеет строго определенную длину, что достигается специальной заточкой ножей. Качество стружки несколько хуже, чем в предыдущем случае. Станки отличаются компактностью и высокой производительностью.

Чашечные станки позволяют измельчать древесину любой длины. Режущий инструмент (основные и подрезные ножи) располагается на внутренней цилиндрической поверхности чаши, вращающейся в вертикальной плоскости. При перемещении чаши в поперечном по отношению к обрабатываемому материалу направлении часть длины его превращается в плоскую стружку. Толщина стружки определяется величиной выхода ножей над цилиндрической поверхностью чаши, а длина- расстояниями между подрезными ножами. После возвращения ножевой головки в первоначальное положение перерабатываемый материал подается вперед на глубину чаши и процесс резания повторяется. Производительность чашечных станков Относительно небольшая, а конструкция несколько сложнее, что компенсируется, однако, высоким качеством стружки. У фрезерных станков режущий инструмент располагается на наружной цилиндрической поверхности вращающегося диска. В остальном, принцип их действия аналогичен принципу действия чашечных станков.

Основные параметры станков для первичного и вторичного измельчения древесины представлены в этой таблице.

Стружка подвергается сушке до влажности 4-7%. Эта операция может выполняться в сушилках разного типа:

• роторных,
• барабанных,
• ленточных,
• турбинных,
• пневматических,
• аэрофонтанных и др.

Агентом сушки служит нагретый воздух или дымовые газы, а теплоносителем - пар, перегретая вода или дымовые газы.

Принцип работы роторной сушилки следующий: подаваемая через приемник стружка попадает на вращающийся ротор. Благодаря наличию у ротора лопастей стружка многократно пересыпается и постепенно передвигается к выходному отверстию, через которое и выводится из сушилки. Производительность сушилки не превышает 250-300 кг сухой стружки в час. Недостатком сушилок является заметное измельчение стружки и засмоление поверхностей трубок ротора, ухудшающее теплопередачу. Роторные сушилки используются в установках малой и средней мощности.

Барабанная сушилка представляет собой цилиндр, в который непрерывно подается стружка (из расчета 20% заполнения всего объема). Имеющиеся на внутренней поверхности барабана лопасти перемешивают стружку. Движению стружки к выходному концу способствует установка сушилки под углом около 5°. Скорость движения теплоносителя 2-3 м/сек. Температура на входе 140-150° С (воздуха) или 350-400° (дымовых газов). Если в качестве теплоносителя применяются дымовые газы, внутри сушилки создается небольшое разрежение для предотвращения выхода газов в производственное помещение. Сушилки безотказны в работе, просты по устройству, но громоздки и металлоемки. В них происходит также некоторое измельчение стружки. Равномерность сушки удовлетворительная.

Ленточные сушилки имеют три-пять этажей в виде бесконечных лент или вибрирующих пластин, обеспечивающих постепенное перемещение стружки с этажа на этаж. Направление движения теплоносителя может быть различным. Лучше подводить его к каждому этажу сушилки. Тогда теплоносителю приходится преодолевать сопротивление только одного слоя стружки толщиной 100-200 мм. При использовании в качестве теплоносителя топочных газов температура их на входе равна 170-180° С. Скорость движения воздуха 1,2- 1,3 м/сек. Производительность сушилки около 1200 кг стружки в час. Благодаря хорошему перемешиванию влага в стружке распределяется сравнительно равномерно.

Пневматическая сушилка представляет собой вертикальный цилиндр высотой 3-5 м, имеющий сетчатое дно, над которым вращается в горизонтальной плоскости специальное мотовило. Непрерывно подаваемая сверху в цилиндр стружка встречает на своем пути поток дымовых газов (160-180°С), получаемых от сжигания в специальной топке мазута. Мелкие древесные частицы, витая внутри сушилки, легко отдают содержащуюся в них влагу, после чего выносятся с потоком газов из сушилки. Крупные частицы оседают на дно, постепенно сохнут при прохождении через них потока газов и после уменьшения веса также выносятся наружу. Очень крупные (тяжелые частицы) с помощью мотовила направляются в дробилку для повторного измельчения. Такие сушилки состоят из двух секций, в первой из которых влажность стружки доводится до 12%, а во второй - до 4-6%. Производительность двухсекционной сушилки доходит до 1500 кг стружки в час. Недостатком сушилок являются их крупный габарит и значительный расход электроэнергии.

Стружка не всегда однородна по размерам. Поэтому от нее надо отделять очень крупные и очень мелкие частицы. Для этого стружку пропускают через грохоты, барабанные сита или пневматические сепараторы. Наиболее широкое применение находят устройства первого типа. Грохот имеет два сита, первое из которых с крупными ячейками (10X10 мм), а второе - с мелкими (1X1 мм). Недопустимо крупные частицы задерживаются на первом сите и направляются на повторное измельчение, кондиционная стружка задерживается на втором сите, а мелкие частицы проходят сквозь него и в дальнейшем сжигаются. Для лучшего просеивания грохот совершает до 300 колебаний в минуту при амплитуде 6 - 10 мм. Производительность грохота может доходить до 2000 кг стружки в час. Сортировка сухой стружки является обязательной операцией, сырая стружка просеивается не всегда.

После сепарирования стружку смешивают со связующим. Поскольку поверхность стружки велика (1 кг может иметь поверхность от 10 до 70 м2), количество клея, приходящегося на 1 м2 поверхности, не превышает 1-8 г. Отсюда равномерное распределение связующего по поверхности стружки усложняется. Выполняется данная операция в смесителях периодического или непрерывного действия. Смеситель представляет собой цилиндр, внутри которого вращается вал с лопастями, создающий стружечное облако, перемещающееся в аксиальном направлении. Барабан заполняется стружкой на 45-60% его объема. Распыление или разбрызгивание связующего на мелкие частицы производится с помощью форсунок, установленных по образующей цилиндра.

Продолжительность смешивания стружки со связующим не превышает 5-6 мин. Производительность смесителей определяется их размерами и может составлять от 200 до 10 000 кг проклеенной стружки в час.

Для соблюдения рекомендуемого соотношения между стружкой и связующим, оказывающим влияние на плотность и прочность плит, производится строгая дозировка. Дозировка стружки может быть объемной или весовой. Первая из них не отличается высокой точностью, так как количество отмериваемой стружки в этом случае зависит от однородности размеров и формы частиц. Поэтому пользуются весовой дозировкой, на точность которой может оказывать влияние только влажность стружки. Но поскольку последняя относительно стабильна, погрешности весовой дозировки меньше, чем объемной. Дозировка стружки выполняется с помощью автоматических весов. Связующее дозируют регулированием работы насоса, подающего его в смеситель.

Подготовленная древесно-клеевая смесь (проклеенная стружка) с помощью специальных формирующих машин насыпается на металлический поддон, вместе с которым она будет направлена в пресс. Формирующая машина должна равномерно распределить проклеенную стружку по поддону, что будет гарантировать стабильность физико-механических свойств готовой плиты. Кроме того, машина должна отмерить определенное количество стружки на одну плиту, что гарантирует ей желаемую плотность.

Проклеенную стружку подают в машину через приемник и с помощью пластинчатого и игольчатого транспортеров ею заполняют приемник весов. Для выравнивания слоя стружки по толщине и равномерного распределения по ширине транспортера служит дозирующий валик. Когда приемник весов заполнен необходимым количеством стружки, транспортер останавливается и автоматически срабатывающие весы выдают порцию стружки на горизонтальный транспортер, с которго она подается на расположенный под машиной поддон. Для выравнивания количества подаваемой стружки в этой части машины также имеются разравнивающие ролики. Количество формирующих машин в линии зависит от вида изготовляемых плит и может доходить до восьми. Для производства многослойных плит существуют специальные формирующие машины механической} или пневматического действия, укладывающие древесные частицы с учетом их размеров: чем крупнее частицы, тем ближе они располагаются к центральной оси симметрии сечения плиты, чем мельче, тем ближе к наружным ее поверхностям.

Сформированный на поддоне ковер подается в однопролетный холодный пресс, где производится подпрессовка. Целью последней является уменьшение высоты ковра для его заталкивания в промежутки горячего пресса, уплотнение ковра для уменьшения осыпания его кромок, а также предотвращения просыпания мелких частиц через ковер, которое увеличивает неоднородность строения плиты и может явиться одной из причин ее коробления. Подпрессовка ведется в прессах, имеющих верхнюю подвижную плиту. Давление пресса не превышает 10-18 кг/см2, продолжительность сжатия пакета 10-30 сек. Для предотвращения прилипания древесных частиц к верхней плите пресса ее защищают металлическим перфорированным листом или парусиной.

Прессование древесностружечных плит может выполняться на прессах периодического или непрерывного действия.

Наиболее широкое применение находят многопролетные прессы периодического действия. В отличие от прессов для склеивания фанеры, они имеют плиты больших размеров, меньшее число рабочих промежутков при большей высоте их и устройства для механической загрузки и разгрузки пресса. Для уменьшения колебания толщины изготовляемых плит, плиты пресса имеют дистанционные планки, ограничивающие их сближение.

В установках небольшой мощности применяются однопролетные прессы импульсного действия, имеющие верхнюю подвижную плиту. Пакеты в пресс загружают ленточным транспортером из тонкой листовой стали или сетки, запрессованной в теплостойкую пластмассу. Размер единственного промежутка пресса делается достаточно большим, что исключает необходимость включения в линию подпрессовочного пресса. Ковер формируют непосредственно на ленте транспортера с помощью установленной над ним формирующей машины. Выходящая из пресса в виде непрерывной ленты древесностружечная плита разрезается затем на отрезки нужной длины. Достоинством установки на базе однопролетного пресса является простота конструкции и небольшая металлоемкость. Дефицитность и высокая стоимость стальной ленты является одной из причин, ограничивающей широкое использование таких установок.

Устройством непрерывного действия для изготовления древесностружечных плит является гусеничный пресс Бартрев. Проклеенная стружка с помощью вибрационного устройства насыпается ровным слоем на бесконечную стальную ленту, подпрессовывается в ленточном прессе, подогревается в поле токов высокой частоты и подается в гусеничный пресс, где осуществляется необходимый прогрев ковра и его сжатие. Скорость движения прессуемого материала может регулироваться от 1,5 до 9 м/мин. Из пресса выходит плита в виде непрерывной ленты, которая затем с помощью автоматической пилы разрезается на отрезки необходимой длины. Рассмотренный пресс отличается сравнительной сложностью и имеет большое число трущихся деталей. Применяемые в нем стальные ленты дефицитны и дороги, а ремонт их сложен.

Кроме прессов для плоского прессования плит, применяются прессы, работающие по принципу выдавливания, или экструзии. Они могут быть горизонтальными и вертикальными. Порция проклеенной стружки с помощью загрузочного механизма подается в зазор между двумя вертикальными плитами (горячими), после чего пуансон пресса, совершая возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости, спрессовывает поданный материал и продвигает его на 4,5-10,5 мм. Число двойных ходов пуансона равно 90-130 в минуту. По мере прохождения стружки между горячими плитами , происходит отверждение клея, в результате чего .образуется непрерывная лента спрессованного материала. Средняя скорость ее движения регулируется в пределах 0,5-1,2 м/мин. Для изготовления многопустотных плит между плитами пресса устанавливают специальный трубчатый коллектор. Рассматриваемый пресс отличается низкой металлоемкостью (в 7-10 раз меньше по сравнению с многопролетными прессами) и простотой устройства. Полученные плиты имеют поверхности хорошего качества, так как плиты пресса хромированы. Ввиду постоянства зазора между обогревательными плитами толщина спрессованного материала имеет небольшие колебания. Плиты не нуждаются в обрезке кромок.

Качество плит, изготовленных на том или ином оборудовании, зависит от правильного выбора режима прессования и в первую очередь от температуры плит пресса, давления и времени выдержки под давлением. Температура плит пресса, в зависимости от вида применяемого связующего и способа загрузки пакетов, может быть в пределах 130-160° С. Давление прессования, обеспечивающее хорошее контактирование древесных частиц друг с другом, зависит от породы древесины, вида и размеров частиц и других факторов и может быть в пределах 10-16 кг/см2. При этом применяется ступенчатый режим: по истечении времени выдержки давление постепенно снижается. Продолжительность выдержки прессуемого материала под давлением исчисляется на 1 мм толщины плиты и, в зависимости от температуры плит пресса, вида связующего, влажности пакета и его толщины, может колебаться при использовании мочевинных клеев в пределах 0,65-1,2 мин/мм.

Для интенсификации прессования плит ковер предварительно подогревают до 60-70° С в поле токов высокой частоты: в прессах непрерывного действия  или в однопролетных прессах импульсного действия. Это позволяет ускорить прессование приблизительно на 20%. Для дальнейшего уменьшения длительности прессования прибегают к паровому или газовому удару. Если увлажнить поверхностные слои ковра (130-150 г/м2), при зажатии его между горизонтальными плитами происходит быстрый переход влаги в пар, который затем устремляется к центру прессуемого пакета и ускоряет его про грев. Температура плит пресса при этом должна быть 170- 185° С. При газовом ударе на поверхность пакета наносят 8-10%-ный водный раствор уротропина или смеси водного раствора уротропина с 2%-ным водным раствором салициловой (лимонной, молочной, малеиновой) кислоты в количестве 80-100 г/м2. Прессование в этом случае может быть сокращено до 0,1-0,2 мин/мм. Эффективность парового и газового ударов зависит от плотности прессуемой плиты: чем она ниже, тем эффективней данный прием. Ускорение склеивания способствует также получению плит с высоким качеством поверхности.

 Продолжительность вспомогательных операций для прессов импульсного действия должна высчитываться исходя из длины пресса и скорости движения ленты транспортера.

Производительность прессов непрерывного действия (м3/ч)

A = b * S * u * T * K_в / 1000

где: 

• b - ширина прессуемой плиты, м;
• S - толщина плиты, мм;
• u - скорость подачи, м/мин;
• T - продолжительность смены, мин;
• K_в - коэффициент использования рабочего времени.

Производительность многопролетных прессов периодического действия составляет 3,5-4,5 м3 плит в час, а экструзионных - около 1 м3/ч. Готовые плиты (за исключением экструзионных) подвергаются в дальнейшем обрезке на сдвоенных двухпильных или трехпильных станках, шлифованию и сортировке. В случае большой разнотолщинности плиты перед шлифованием строгают на рейсмусовом станке. Для выравнивания влажности и гашения внутренних напряжений обязательной является выдержка готовых плит в плотных стопах в течение 3-7 суток. Плиты, полученные на экструзионных прессах, фанеруют ввиду низкой их прочности на поперечный изгиб.