автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Прочность клеевых соединений сосновой фанеры

Министерство высшего и среднего специального образования РСФСР

СИБИРСКИМ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи УДК 074.093.26 ОРЛОВ Геннадий Ишшовнч

05.21.93 — Технология н оборудование деревообрабатывающих пронгаодстп, дфевесино.чеденне

АВТОРЕФЕРАТ диссертации па соискание ученой степени кандидата технических наук

Красноярск — 1990

' Ылкнстбрстзо вксиего и среднего сдецкакького образования РСССР " . СИБИРСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНШШй ШНОЛОШЧЕСКИй ШЮТИГУТ

На правах рукописи УДК 674.093.26 '

- ОРЛОВ ГЕ12ВД1Й ИВАНОВИЧ ПРОЧНОСТЬ КДЕЕЕЫХ СОЕДИНЕНИЙ' ООСНОВОЙ ФАНЕРЫ

Специальность 05.21.05 - Технология и оборудование деревообрабатывающих производств, древесиноведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кацдидата технических наук

Красноярск - 1990

Работа.выполнена на кафедра технология композиционных материалов Сибирского ордена Трудового Красного Знамена технологического института

Научный руководитель - кандидат техническая наук, доцент: • П.Л.Анисов "

Официальные- оппоненты - доктор технических наук, профессор

Б.С.Чудаков; .

- кандидат технических наук Г.Л.Таращанский Ведущая организация - Производственное объединение."Братсвдров"

Запита состоится "д. " 19Э0 г, в /о часоз ,

на заседании специализированного совета К 033.83.02 в Сибирском

техяолотач'оском институте. , : * ••. /•< •

Ваш отзывы обязательно в двух экземплярах с заверении.® подписями просим направлять по, адресу: 660049, г. Красноярск, пр. Мира 82, СибТИ, ученому секретарю.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотека Сибирского технологического института. •Автореферат разослан 1930 г.

Ученый секретарь • -специализированного совета,

кандидат технических наук, Л.З.Пахнутова

доцент ' •'•

ОБЩАЯ" ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.. Основными направлениями экономического и .социального развития СССР на 1986-1990 годы я на период до 2000 года перед деревообрабатывающей промыаиенростыо поставлена задача улучшения использования лесосырьевых ресурсов. Ключевым моментом в ев решении является производство эффективны:: композиционных материалов на оснозе древесины. К числу ва;гнейаих из них относятся фанера. По технически и эксплуатационным свойствами она превосходит пассивную древесину. Возможность широкого варьирования свойств фанеры в зависимости от области ее применения ставит ее в ряд :,:птс-ркалов, имеющих исютяительное значение для различных отраслей народного хозяйства, в том числе таких как авто-, машшо-, судо- и контейнеростроенке. • .

Однако все возрастающие потребности в фанере удовлетворяйся но полностью. Основным направлением прогресса в фанерной прег.агл-ленности является, такцм образом, увеличение .объемов лроизводси« фанерной- продукции, которое делкно достигаться за сче* создания новых и иктенсифакащш-суцествущах технологических процессов, разработки высокопроизводительного оборудования, раклареган скр->--евой базы. Эоысктивное решение поставленных задач возмогло лип. на основе точных н' с трогах, научно-обоснованных методах организации процесса производства'фанеры.

Это предопределяет актуальность темы .•гиссертацзонноЛ работы, являющейся плановым исследованием, выполненным в соответствии с координационным планом АН СССР "Научные основы'переработка и использования дрэвёсины" (шифр 2.14.5) и комплексной научно-технической' программой "'дявуза.РСФСР "Сибирский лес". -•

'Цель работы. Изучение особенностей процессов, п'ратекаюэдх пр-д горячем склеивании соснового шпона а использование их в повыгонм эффективности производства фанеры^

' Основная идея работы, заключается в выявлении закономерности!'; формирования единичного клеевого соединения шона в зависимо ста от технологических факторов в экстремальной зоне прессуемого пакета с последующим использованном этих закономерностей в статистической модели для расчета надегности ратама екчеавания фанера а анализа качества получаемых клеевых соединений.

и это да исследования." .В работе использован комплекс методов,-вкяючавдяй: '

- метод физического Моделирования для исследования процесса склеивания шона в экстремальных зонах пакетов промышленного . формата;

- метода регрессионного анализа для обработки данных экспериментальных исследований; . . , .

- метод статистических испытаний дкн,расчета качества клеевых соединений фанеры .(машинный эксперимент).'

Научная новизна; Разработана экспериментальная установка и методика исследований процессов сютсяванля. шпона з различных цьезо~терио-вла;кностшх условиях (положительное решенно Госу -дарственной научно-технической экспертизы изобретений по заявке В 4S4245I).1 ■ \ .;' .

Впервые случены данные о киветаке прочности клеевых соединении шпона в условиях серединной зонн пакета промыаленно.г'о Армата.

Разработана модель "слабого звона".дея расчета'прочностпнх показателей фанеры.

Разработан машинный ( с применением SS.i) метод расчета параметров технологического процесса производства фанеру с требуе-шм качеством клеевых соединении.

Практическая ценность работы. Обоснован метод расчета ta-кпмальяоЦ продолжительности склеивания хвойной фанеры. Разработана мотодаса разбиения хвойного шпона на подгруппы влакностн для пнтонси^акацаа процесса склеивания фанеры.

Разработана технология оклеивания xboükoü фанеры повышенных толп51К на смоле СФЕ-3013 при пеоеменшом, в процессе прессования, температуре нагревательных "плат. В условиях фанерного завода Братского ЛЕС (03 ЬШК) производительность прессового оборудования повыдается на IQ-I5 %.

Основные технические решения, реализованные при разработке экспериментальной установка, и результата исследовании положены в основу методики производственных испытаний клеевых соединений шона на £3 БЛПК. .

Апробзшш работа. Основные положения, разработанные в диссертации, результаты исследований и технические реыеикя обсуаде-ни и получила полояительнуц оценку на научно-технических кон -ференциях, совещаниях з г. Красноярск (1Э80-1989г.г.), г. Пет-

розавэдск (1385 г.) и г. Киров (1989 г.)

- По материалам опубликовало 12 статей, отражающих основное содержание работы.

Сбъем работы. Диссертационная работа изложена на 2-1В стра-' лицах машинописного текста, иллюстрирована 25 рисункам и' Енлетает в себя 38 таблиц. Она состоит из введения, ыестп глав, общих выводов, списка литературы ( 131- наименование). Работа дотлнена пягьа прилоленияш общдм объемом 32 страницы.

Первая глава содержат анализ литературных данных, касаю-пдахся технологии производства хвойной йаяеры, испытания связующих, клеевых соединений, способов расчета параметров рзглмов склеивания. Анализ позволяет сделать, в частности, следующие выводы:

- склеивание фанеры представшет собой сложный $изико-хиш-ческий процесс, в котором переплетается взаимодействие большого числа фзктороз, в том числе и случайных. Наличие последних.приводит г. различным закономерностям протекания процессов скле;тг>а-ния и во гаогом определяет разброс прочности клеешх соедине;тй Фанеры. Б случае производства фанеры из хвойных пород древесины процесс склеивания усложняется из-за большого различия влах-кости ядрового и заболонного шпона;

- г.когочислеш-гце исследования и прпктика банерного производства позволили установить основные технологические (йисорл а диапазон их варьирования, управляя которыми шено снивелировать влияние случайных факторов и направить процесс склеивания в- требуеюм направлении. Для обеспечение требуемого качества л предупреждения брака продукции, пар?л:етры ре-хима склеивания' корректируются по ходу производства с помэцьв выборочного контроля фанеры. Учитывая нестабильность результатов'испытаний, дая формирования статистически значимых выводов о режиме склеивания требуется определенное время работы по выбранному реаюлу с целью. наиэгления необходимых данных и формирования заключения о направлении его корректировки;

- основная направленность отечественных и зарубежных исследований состоит в изыскании э^фешиипас способов управления процессом склеивания фанеры на основе закономерностей отвервдения связупщих и формирований клеевых соединений, характерных для крае го й зоны прессуемых шкетов опона. С учетом процессов, про-

текавдях в серединной зоне; эта проблема не изучалась", хотя вероятность возникновения, дефектов склеивания в ней значительно визе, чем в краевой}

- в основе существующих расчетных способов•нахождения оптимальных параметров режима склеивания Фанеры ланит детерминированный подход, который предполагает полную определенность воздействия факторов на процесс формирования клеевых соединений пакетов шпона. В действительности же параметры пакетов изменяются довольно в широком интервале и носят случайный'характер.-Такой подход но позволяет использовать эта способы дая оперативного управления режимом склеивания фанеры.

Исходя из отмеченного, была поставлена цель: изучить особенности процессов, протекамэдх при склеивании соснового ашона и использовать их дои повышения эффективно с'.'Л производства фанеры.

Поставленная цель требует решения следующих задач:

- исследовать процесс формирования клеевых соединений соснового слона в краевой и серединной зонах прессуемого пакета;

- установить экстремальную зону пакету а получать уравнение связи, отражающее зависимость прочности единичного клеевого соединений соснового шпона от технологических факторов;

- разработать статистическую модель прессования фанера для прогнозирования качества склеивания;

- провести исследование статистической модели прессования фанера и обосновать критерий оптимальности ре-т^а;

- изыскать способ интенсификации процесса склеивания фанеры; •

- разработать к внедрить в производство результаты исследований,-

Вторая глава 'посвящена изложению методик экспериментов. При проведении экспериментов использовался сосновый ядровый шпон, изготовленный на фанерном заводе ПО БЛПК. Его подбор осуществлялся по принципу наибольшего единообразия без видимых дефектов. Шероховатость шона определялась по внсоте микроаеровностзй й«, и составляла 170-200 шш.

Для склеивания шпона использовалась фенолоформальдегиднзя смола марка СФЕ-3013 (ГОСТ 20307-78), изготовленная в цехе смол ®3 ЕЕПК. При проведении экспериментов её вязкость составляла 100-120 с го ВЗ-4,-

?

Для решения поставленных задач была vesmsa. акйяерщгенталь-иая установка, позволяющая исследовать процессы, протекайте при склеивании шпона в различных пьезо, терш-,влазност:шх условиях (рис.1). • ■

Моделирование различных зон пакета промышленного формата достроено на способности изменять или поддергивать свою влажность в соответствии с состоянием окруаашцего воздуха. При моделировании краевой зоны склеивание модельных пакетов на экспериментальной установке производилось цри атмосферном давлении. При моделировании серединной зоны в испытательной камере создавалось паровоздушное давление смеси.на 0,1 1Я1а выше, чем давление шсыщенного пара при данной температуре нагревательных плит, что практически исключало удаление влаги из пакета iron проведении исследований.

Конструкция разработанной нами установки позволяет за один цикл проводить склеивание модельного шкета шпона и его Испытание на нормальный отрыв в условиях годеяируежй зоны пакета промышленного формата.

Подготовка шкетов к склеиванию вюгочало нанесение смолы на стон, сборку пакетов» их подлрзссовку. Расход смолы при склеивании пакетов составлял 0,130-0,150 kt/i/ч

В данном разделе приведены также основные методические положения при определении деформативных и теплаТизичэскях параметров пакета шпона при проведении экспериментальных исследовашп":. Подробно изложена методшса склеивания шпона и испытания пакетов, т.е. определение предела прочности клеевых соединений при нормальном отрыве в горячем состояния

Для решения поставленных задач в работе.использовался экспериментальный план первого порядка - полный факторный эксперимент (П£Э) , . а также план второго порядка Б5 . Приведены основные сведения об этих планах и методика обработки экспериментальных данных, получаемых при их реализации.

В третьей главе приведены результаты исследования 'процессов, протекающих при склеивании шпона в условиях краевой и серединной зоны. Основной задачей данного исследования стазмось выявление экстремальной, с точки зрения формирования клеевых соединений, зоны пакета и определение направления дальнейших исследований для реализации поставленной цели работы.

Рис, I. Схема экспериментальной установки

I- корцус, 2 - ксшка, 3 - етнтогай заяии, 4 - крыака, 5 - кши-ка, 6 - Еер:-ош1 нагревательная ■ пакта, 7 - нижняя нагревательная шаг.-а, 8 - удлинитель, 9 - динамометр сзатяя, 10 - .ходовой к:нт, II - испытательная малина, 12 - шпильки, 13 - гдига, 14 - кар-данняй подвес,"15 - шток, 16 - ограничитель, 17 - динамометр растяжения, 13 - балла непитательной ¿ггшшы, 19 - стакан, 20 -стойш испытательной кашинк, 21 - хомутц, 22 - перекладина, . 23 - опора, 24ишака, 25 - индикатор деформации, ¿6.- манометр, 27 - электронные блоки регулировки температуры натреьа-телыах шпгт, 28 - модгльныа пакет икона, 29 - компрессор, 30 -электропривод испытательной малины, 31 - электронный блок управления. . ■

На основании априорной, деформации исследование процессов, протекающих при склеивнкг-i стона в краевой и серединной зонах, было решено провести с использованием экспериментального плана

&3 . В качестве постоянных факторов были выделены: толщина пакета - 19,2 мм, температура нагревательных плит - 125°С. В ка -честве переменных: давление прессования ( Р0 .'), влалшость шпона ( Wut ) и продолжительность.прессования ( т» )i Выход-гшх параметрами являлись: предел прочности клеевого соединения при нормальном отшвз <3j_ » температура клеевого соединения "¿it. л. п полная деформация пакета шпона £ц .

Анализ полученных результатов показал, что прочность клеевых соединений при одинаковых параметрах склеивания в серединной зоне значительно нике, чем в краевой. При испытании пакетов, склеенных в серединной зоне, их разрушение происходит преимущественно го клеевому слою. При этом величина ^ составляет ( в среднем) 0,50 Ша. '

В условиях краевой зоны при (£2. более 1,20 Ша разрушение ткетов происходит преимущественно ш древесине. Исследования показали,- что прочность соскового ппока в горячем состоянии при нормальном отрыве составляет 1,40-1,50 МПа.

Установлено, что начало образования механических связей в клеевом соединении ( <31 = 0,03-0,05 Ша) происходит таи достижении в нем температуря 95-97°С . Это соответствует температурному диапазон начала струк^урообразованяя для фенолоформаль-дегядной смэлы СФЖ-3013, представленное з литературе и опрзделенному другими методами. Таким образом, разработанная методика позволяет объективно контролировать Еесь ход процесса формирования, клеевого соединения: .от начала отверждения Ф2С до момента достижения ими прочности,равной прочяости шона.

Полученные результаты позволили сделать вывод о тон, что с позиции формирования клеевых соединений шпона экстремальной зоной пакета является серединная.

Анализ результатов показал, что различие гигротермических условий прессования пакетов шпона в краевой и серединной зонах обуславливает различие закономерностей распределения деформации шюна m толщине пакета. При склеивании последних в краевой зоне распределение описывается кривыми, которые имеют вид буквы "Ii". Причем два локальных минимума расположены в карудшх слоях пакета и один в районе середины его толщины, иедду локальными

данамумами расположены локальные максимумы. У пакетов,склеиваемых в условиях серединной зоны, распределение деформации описывается параболой с мгнвмуцом в наружных слоях пакета я максимумом во внутренних. ■

- Установлено, что прочность клеевого соединения от деформают нссит экстремальный характер. Дополнительное исследование этого вопроса позволило определить, что максимальная прочность клеевых соединений имеет место при величина полной деформации шпона б соне клеевого слоя - П-12 % (рис.2).

К

Ш7а

Рас. 2. Влияние деформации слона на прочность клеевых соединений при нормальном отрыва в горячем состоянии '

Из полученной зависимости следует, что при изучении процессов, протекающих при склеивании шпона на модельных пакетах, необходимо зоспроизводить закономерность деформирования пакета шпона, характерную) для производственного процесса.

3 четвертой глава одао£ из задач являлось получение уравнения для расчета прочности единичного клеевого соединения. С учетом результатов исследований, полученных в предыдущем раздело работы, бцл спланирован зкепэрамзнт (план Б3 ). Варьируемыми факторами являлись г температура нагревательных злит ~Ь-ц ,

злй'хгастъ игопа V/и-. и продолжительность. прессования '¿Гц . Б качестве выходных параметров были прпняты предел прочности при нормальном отрыве <31,' и температура в клеевом слое х:к.с. • Склеивались пятистопные пакеты номинальной толщины 16,0 мм. Моделировались условия формирования клеевых соединений «шона се -рединной зоны пакеты промышленного формата при оптимальном за -коке их деформирования.

Таблина I

Уровни и интервалы варьировании переменных факторов

Обозна- Шаг Уровни ватэькрования

ченпе варьиро----

йакто- ваши верхний ншкняй- основной ~ра +1 - I О

Температура плит

пресса Ъ-п 10 130 но 120

Влажность ппона

V/« , % 5. 12 . 2 7

Продолжительность

прессования

мин- 3 16 10 13 '

' По результатам реализации плана получена следуздяз уравнения регрессии, адекватно описывающие исследуем область.

Про^о^ть пакета в горячем состоянии на нормальный отрыв,

и^ = + 0,07X1-0,24%»-О,

- 0,06x1 - о,- о,очх„: а.)

Температура наиболее удаленного от нагревательных плит клеевого слоя, °С:

= //6,3 - з.гос* + -

- 0,3 Х^ - 0,5.

Полученные юзультаты исследования, а тагаэ анализ особен-

Капленование фактора

ностей формирования клеевых соеданений|пзко?ах промышленного формата.показал, что при расчета их прочности необходимо учитывать температурно-влагностные и временные параметры конкретных клеевых слоев. Было установлено, что прочность единичного клэево-го соединения монет быть выражена как функция трех переменных:

61 = , <3).

гдо ~ влааность ¡шона в зоне клеевого соединения;

Ттге. - продолжительность термообработки клеевого" соединения; - температура клеэзого соединения.

Величина 'ст.о~ Ъп — Тем; , где Т<эр; -продолжительность прогрева клеевого слоя до 95 °С. Обработка результатов экспериментов с учетом данных о прогреве накатов до 95 °С позволила получить сладувзцео уравнение регрессии (в натуральных обозначениях факторов)! ■ .

а

Уравнение (4) позволяет рассчитывать прочность любого кяо-евого соединения в конкретной пакете при известных -величинах Я .

Особенностьэ горячего способа производства фанера является то, что формирование клеевых соединений в пакетах продолжается и в течение последующей их ввдерзка вне пресса. За счет аккумулированного тегага происходит доотвэрдденив клея, соответственно повышается прочность д водостойкость соединений.

Сосновая фанора повышенной водостойкости марки ССФ по ГОСТ 3916-69 "Фанера клееная"" долана изготавливаться с пределом прочности при скалывании по клеевому слоя после I ч кипячения в воде (Зла. но менее 1,00 Ша. По ТУ 13-4302007-14-04-87 "Фанера строительная хвойная из утолщенного пиона" этот, показатель должен быть нэ менее 0,90 Ша.. С учетом цэла, поставленной •

в данной работе, необходимо установить наличие взаимосвязи между величиной показателя определяемой в момент окончания прессования шкетов я величиной показателя (5лс 3 за-тисиггасти от условий склеивания последних и последущей их выдержки в плотных стопах.

Е связи с отмеченным исследовалась прочность клеевых соединений на скалывание для условий краевой и серединной зон а за-Ененжстп от основных ёакторов, уровня я интервалы варьирования еотсшх представлены в табл. 2.

Таблиш 2

Уровни и интервалы варьирования переменных Факторов

Убозка- Интео- Уроки ваоытроваяяя ^аЕненоваяпе чештз вал " <рагаоЪоз

фактора • факте- ваоьи--

ра сова- верхней шяеий основной кия +1 О

Темпграгтоа ютит пресса

и Г°'а ' 10 130 НО 120

Продолжительность прес-

сования ^^ г ат 3 . 13 - г - 10

Температура пакета в

ппсцессе выдержки , а

°С ' а*. 27,5 80,0 25,0 52,5

Продолжительность ви-

де гшз пакетов после

склеивазпя , ч 11,5 24,0. 1,0 12,5

Для проведения. опытов использовались дятислойные пакета из шпона влажностью 7% к номинальной толщиной ш. После склеивания пикетов з экспериментальной установке (сл. рас. I) и соответствующей их Еыдерсгаа после склеивания из этих пакетов изготавливались обрпзш для испытания клеевых соедпненпй на скалывание.

Реализация плана полного факторного эксперимента (®Э)

для каздой из моделируемых зон позволила получить следуксцие уравнения регрессии. • '.,..■ "

Предел прочности (Г.Ша) при скалывании по клеевому слое после кипячения:

- для условий краевой зоны

* 0,7В ^> * - (5)

- для условий серединной- зоны

- 4.15 +.0,0ВХь, * 0412Щ„ * М7Хге,

+ Гв. (6)

Проверка полученных уравнений по г - критерию Тикера подтвердила-адекватность'данных уравнении.

Анализ результатов проведенных экспериментов показал, что при прочих равных условиях клеевые -соединения, шэрмарунциеся в серединной зоне, 'имеют более высокие значения ■ (Зся. ,чем аналогичные з краевой». ■., .

' Установлено, что продолжительность склеивания фанеры .'по ре-гпмам, ;предстгвл2нншл -в литературе, значительно выие продолжительности, необходимой для достижения требуемой водостойкости клеевых соединений в краевой зоне1 пакетов. Из этого следует, что продолжительность склеивания фанеры нормирует' прочность клеевах соединений шпона при ..нормальном отрыве в .'горячем состоянии . ££ ' в серединной,зоне пакета. В целом ке при назначении параметров ренета скзЕЕвапЕа приходится резать компромиссную задачу. С од-' ной сгороны,во.нзбеглняе.расслаивания пакета необходимо, чтобы в шмент раскрытия пресса в серединной зоне прочность (Зх была']®-менее суммы - напряжений, возникающих от действия парога- . зового давления и упругих дефорзгапяй-плова. С другой стороны, в краевой зоне при принятых параметрах режима склеивания прочность фанеры при скалывании .по клеевому слою после кипячения в воде в течение 1ч. Зек. должна иметь показатели не ниже требований стандарта*•

. Комплекс проведенных исследований дал' еозмохность установить взаимэ связь мезду величиной и для клеевых

соединений, сформированиях з условиях серединной зеки, табл-.З.

Таблица 3

Прочность клеевых соединений штока з■зависимости от условий горячего црессозаная пакетов а ах последующей вндеракг ■

Предел прочности хдеезчх соединений

Темпера- Продолжатель----

тура плат ность ггрессо- при нормаль- пщ скалывании поело кресса вания нем отршзэ кипячения (эсл , Ша V- о <->■ /— в зависимости от времеш*

, С с>? " выреркки пакетов при

ПГв = П 'Те - 21 ч

НО 10 0,26 0,84 * 1,05

120 10 0,33 0,92 ...

130 10 0-,40 .'"•. - • 1,00 -• 1,-21

ПО 13 о,зэ 0,96 1;23

120 13 0,46 1,06 1;23

пд ; •13 0,53 1,16. • . Г;33

Из табл. 3 видно, что у пакетов, склеенных в серединной зоне, чороз I ч видорЬа шепра температуре округагацего воздуха 25 °С (наиболее неблагоприятные условия при проведении экспериментов) показатель. (5^ больше - б1_ »определяемого з момент раскрытия пресса, в среднем на 0,60 МПа. При. увеличении до 24 ч разность могау и . С5Х. возрастает а состав-

ляет в среднем-0,73 .».Ша. Таким образом, это позволяет прегнози-. роватъ прочность клеевых соеданепзй Фанеры пра известных значениях (51 , которые могу? бьтв определены расчетным путем.

Из приведенных данных следует, что для хвойной фанеры марка ССО по ГОСТ ЗЭГ6-6Э ( бйг,,= Г, 00 Ша) показатель для условий серединной зоны пакета должен быть но кизэ 0,40 Ша. а для той г.е фанера по ТУ 13-4302007-14-04-87 ( =' 0";90 МПа) - но газэ 0,35 МПа.

- ' Экспериментальные исследования позволили с достаточной научной достоверностью установись, что при прогнозировании параметров прессования фанеры в качестве критерия качества её клееных соединений наиболее .эффективно использовать показатель (51. »

В- пятой главе рассмотрен комплекс теоретических и практи-ческкх аспектов применения статист! еского моделирования процесса горячего склеивания фанега при исследовании её качества и надежности технологического процесса. Сущность статистического моделирования сводится к многократной имитации процесса склеивания пакетов шпона. При этом происходит случайное изменение определяв-щих факторов, от которых зависит качество получаемой фанеры.

В общей постановке решение задачи сводится к многократному исследованию модели "слабого' звена" для единичного клеевого соединения фтжцки непревыаеняя. Д ;

где 61 .} ~ значение показателя 6£ >

нвляшзгося фушщгей определяющих параметров ,

шеащих плотности распределения ^С-г], /¿^зЛ • .• • /с-*/7/ . К - число определяющих параметров; (¿арй. ~ некоторое критическое (предельное) значение показателя (51 Тогда статистическая оценка . неизвестной вероятности нена-сгуиления предельного состояния исслздуеыэго клеевого слоя С Р^ ) находится как , . . -

где с—7 ~ число-реализаций, в кототкх ¿¿.О ; уц - общее число реализаций.

Приведено обоснование, что вероятность ненаступления предельного состояния фанеры ( р«^ ) определяется как л 5 л

РФ = П Я , (9)

£«1

где 5 - количество клеевых слоев в фанере, идентифицируемых как единичные.

/■ч

А величина Р^ представляет собой 'расчетный показатель надежности рзяшиа склеивания, т.е. оценку' вероятности выгода фанеры с требуе:дзл качеством клеевых соединений.

Анализ показал,'что прочность "слабого звена" склеиваемого, пакета зависит от следупцих опредд'лястиг"параметред; 'тэмперату-рн нагревательных плат ( ~си .. ); характеристической аташости. шпона ( Wm ), толщина склегваемэго пакета ( } а расстоя-

ния от нагревательных плит до клеевой прослойки ( х ).' Паи этом .

я (Vwf«) I £C*W Wat С) > Yfui(S)

Y/tu ~ I

V.W«(q) , Efifiw V/w(J) >V[ut(*•) ,

где Wuic9) K W«ff) - ВЕ22ность контактируй®: слоев апона, условно обозначенных- - и Т , Такой подход позволяет рассд'л^рнвать процесс "формирования клеевого соединения с учетом- наиболее'неблагоприятных Блааяост-шас усло2Й, пмехщнх место з' зоне этого соединения.

Установлено, что для шделированпя параметров '/слабого звена" необходимо иметь три сункции плотности распределения:

Í*(Su,) a Y5( Wut) ' ЕР24®« последняя,с учетом (10),Moser быть получена расчетным путем пря наличии шю.тпосте распределения ппона по влажносгй ' } .

3 данного разделе.приведено обоснование методгаи■ определения ветчины. (5х yon. с использованием'статистических параметров тест-рехимэв.

По результатам проведенного анализа, а такге с учетом результатов экспериментальных исследований, полученных в предыдущее разделах работы, была разработана статистическая модель процесса склеивания шпона. Она позволяет определять плотность распределения прочности^ единичного клеевого соединения У С бх ) а такяа величину . . В конечном счете это ;дает возмэя-

кость определить расчетный показатель' надежности ре:аша оклей-? ваш фанеры р^ . Моделирование производится на ЭШ с ис-пользоваппем специально созданной программы, паппсаннойна алгоритмическом' языки Ьзйсик . ' -Для проверки статистической значимости выводов'о качестве

склеивания фанеры и показателя надежности регишв ю результатам, полученных машинным моделированием, использовались тест-реггшы. "£• качестве последних выступали режимы склеивание хворой фанеры . ; марка $СФ на фенолоформальдегидной смоле марки СФЖ-3013 Братского фанерного завода, применянпиеся в 1984 г. и 1987 г. Этот выбор обоснован тем, .что. после IS84 г. на данном предприятии изменилась технология сушки ипона. Это соответственно привело к изменению хиотноств распределения шпона по влажности ^f(W^) .. Изменилась также схема набора пакетов д параметры ренишв их склеивания. Кроме .того, для этих режимов имеются технологические и технико-экономические показатели, возводящие использовать их в качестве тестовых.

Так Еа ФЗ БЗШК фактическая величинапоказателя надежности реаимов склеивания фанеры. Ф = 0,960...0,980. Действительная величина надежности. реяика склеивания фанеры ( ) может быть найдена с учетом поправки на эффективность метода контроля её качества. Хогда

' ' (id

где/'; ': К* коэффициент, харшетеризупщй вероятность вденти-. , • ' . . фитации фанеры с- дефектами склеивания. Для теишр-ного производства Кц = 0,950-0,970. Таким образом =

0,900-0,950. -, "'' ' 1 ^ч

Исходя из того, что Pc-, '5 у , несложно найти величину (ai,, fon. , при.которой это соотношение сбудет выпол-' няться. Результаты статистического моделирования'и их анализ показал, что 0,12 f.'Jïa. ■

■С использовали ем'статистической модели была рассчитала лишймальпая лродслгщтельность склеивания хвойной фанеры, удов' летворощей требования' ГОСТ 39X6-69 (рис. .За) и ТУ 13-4302007-14-04-87 {рис. 36). Лнажз режимов склеивания фанеры из хвойных пород древесины, имеющихся з литературе, показал, что их продолкитетькоегь (при.щючах равных параметрах) на 35-55% выше минимальной (рис. 3).

Результаты проведенных исследований показали эффективность разработанной статистической модели горячего склеивания шпона для проблемного анализа з производстве фанеры.

. Шестая глава. Посвящена вопросу интенсификации процесса склеивания фанеры. Выделено два наиболее эффективных направления решения этой задачи:

- оптимальное разбиение высушенного шпона на группы влая-пости;

- сншхние продолжительности г^риода. прогрева клеевого соединения до температуры, цри которой начинается процесс отверждения свягуадего. .'• •

По первому из зуях направлений -разработана методика, позволяющая разбить весь используемнЁ тшн с размахом влажности от

Wift. mí* до' Wuí. .»«x. на две гргушш. Для решения поставленной задали используется статистическая модель процесса склеивания шпона« Это дает.возможность установить значение влажности M/w-lon. í Ww.mt« < Wm.^»,. < Wat. mar ), яеляз»-щейся границей при разбиении- шпона яа группы;. При этом- И„ —* —г глллл . ' '. . • ~

• - 'Гак расчеты, выполненные для .условий ©3 БЛПК, показали, что разбиение шпона на две группы влагдости позволяет повысить -производительность прессового оборудования не менее чем на 10$ при толщине фанеры 19 так до 40$ при ее .тсшцине 12,5 мм. "При-■ размахе влажности ипона на' ФЗ БШЖ с?т 0 до 15$ величина W¿u.í0„= •ib ц$. При этом доля шпона-с влажностью от 0'до 11$ составляет 97,7$'и|соответственко;2,3$ с ¿лакносгьэ белее.11$. .

. Л'аким образок, разработанная методика позволяет осуществлять- эффективное -.разделение шпояа па две. группы влажности и проводив-целенаправленную работу .по интенсификации процесса склеивания .фанеры с щребуемнм качеством. - ' .

По'второму, из отмьчеянас направлений, как показал анализ, наиболее эффективна".; является склеивание фанерн с переменной температурой плит пресса, которая-в течение зыдеркЕп. пакета в прессе,изменяется по циклу •¿ft.tuin.~~ í«,w«. - ¿«.««о .где ~tb. t*i*t. и - ~Ьп. - минимальная и максисаяьная темдара-, *сура плит пресса. Экспериментальные исследования, доведенные на Братском фанерном заводе,^ показали", что применение этих режимов целесообразно' для.склеивания фанеры толщиной более 16,0 мм. ."': , - ■ '

- ' Установлено, что оптимальный уровень . ~Ьп. rxln должен »быть в пределах H5-IJ8°D, а - 120-123°С. Изменение тем-

пературы от "6». wiu. до л*»*. • необходимо произ-

водить в течение SC-I20 с, принимая га начало отсчета момент контакта пакетов шгбиа с плитага пресса. , "

Применение разработанных ннтексифзпированшх рё'яить склеивания хвойной фанеры повышенных толпда на-ФЗ'.ШШК позволил пошел ть произзодстельность прессовых установок на 10$.' Эконсгячес-кий эффект при этом составил 3400G рублей. . ' : ■ .

"' SAMIHS5IS'-.

1. Созданы экспериментальная установка и методика для получения кинетических зависигастей хзочяостз клоеыес соединений в процессе горячего склеивания-шпона. Для условий, модешрундлх серединнуз зону фанерного пакета производственного формата, кг-, нетпческие зависимости получена впервые.-./

2. Установлено, что скорость формирования клс-евых соединений з серединкой зоне существенно ssso, чем з краавоЗ. Блага-, - . находящаяся в зоне'клеевого соединения, отзывает отрицательное' влияние на процесс структурообразованяя з системе клей-древесина. Как показывает результаты исследований, для получения качественного клеевого соединения соснового тона, необходим обеспечить оптимальную всличину дефор:.£ацнп контактпруэдпх слоев.-. -

3. Зксперкиенга-ть-ще исследования показали, что вы-Зор парг-лстроз рзsania склеивания такеш определится заканскерносзьп процесса отЕэргчдеиия связузсдсго в ссрадинной зоне.

Применение методов планирован®! мисгагакторных экспоримсн-гов позволило устанокгть уравнение регрессии , по'которому' >'.o.rj£o рассчитать прочность единичного клеевого соединения при известных параметрах се-тлгл. Установлено, что кезду показателями <31 и Gck, существует тесная связь. Это позволяет со-юставлять результаты испытаний, полученных различными А'-етодаки.

4. Устало&тско, что при решении задач анализа надежность-технологического процесса с:-с.чепзакия фанеры их аналитические ро-юния Еетзлзэзшы, так как прочность клеевых соединемйх фанеры ¡авпеит от случайного сочетания значений определяэдих факторов, ¡римзненле статистических методов для решения задач дашюго ти-ta позволяет преодолеть otz трудности.

В 'данной работе вгервые разработан метод статистического

моделирования процесса склеивания шпона. Разработана методика расчета надежности • рогима склеивания. Это позволяет формировать статистически значимые вывода и параметры последнего и прогнозировать качество клеевых соединений фанеры. Для проведения статистического моделирования процесса^ склеивания шпона создана специальная програша для ЭШ.

5. Проведенные исследования шзволили установить мкнималь— ' ную продолжительность склеивания хвойной .фанеры марк! ФСФ с использованием марки .GJE-3QI3 в .-зависимости от толщины шкетов шпона- и температуры нагревательных плит (сы. рис.З), удов- . летворявдей требованиям ГОЙТ 39I643S и 07-13-4302007-14-04-67.

- 6. Возможности интенсификация процесса склеивания сосновой фанеры,го действующей в промышленности технологии, ограничены значительным разбросом.влажности ядрового и заболонного шюна. Наиболее доступным- представляется разработанный в' данной, работе метод разбиения штока сухого шпона .на подгруппы влажности, и склеивание'"" ",:stoto^-шпона при различной продолжительности выдержки пакетов в прессе. ;

- Другсй юoMoskcстыо иктенсификапдп ..процесса склеивания фанеры, является сокращение периода прогрева шкета до температура, при которой начинается процесс ртверздеяия связуюцего. Наиболее целесообразным в этом плане является применение переменной .температуры плит в течение зыдергки шкетов в прессе.

- Значительное сокращение времени прессования фанер! воз- ' модно за счет одновременной реализации этих направлений. . ..

.. 7. Разработаны интенси'фкодройннш редш.щ склеивания хвойной фанеры дан ФЗ БШЖ," позволившие повысить "производительность прессовых установок *яа 10$.■Экономический эффект при этом со- -■ставил 34000 рублей^' ; '■ "• -. "■"'•-/.''•-.

Экспериментальную установи и методику для исследова-"НЕя'процессов склеивания шпона целесообразно использовать для оперативного контроля технологических свойств связующих, применяемых в производстве" фанеры и другах плитных материалов на ■ основе древесины. Это позволит'проводить эффективный .попек оптимальных'клеевых композиций с требуемыми свойствами.

Основные полсхейги диссертации опубликованы в следующих работал: , " ■ ' '

1. Орлов Г.Й., Шкурат B.C. ЗксперименЪаль'ная установка для исследования процесса склеивания игона // Научный поиск молодэян - лесной промышленности' края: Тезисн доклада крае-г вой научн.-технич.конф.-Краснаарск, I284.TC.23I-232.

2. Хондрючий АЛ., ТамбоЕский В.Н., Евдокимов Заза-ренно U.U., Орлов Г.И. Определение прочности склеивания гневных материалов в горячем состоянии // Повышение эффективности деревообрабатывающих производств: Тезисы доклада конференции ,

■ УкрНйЖОД-Киев, I984.-C.76-77..

3. Орлов Г.И., Филиппович A.A. Прочность клеевых соединений из древесины хвойных пород //Вклад молодых специалистов в разштие-химической и лесной-промышленности: Тезисы доклада.-Красноярск, IS89.-C.98.

4. Орлов Г.И., Анисов П.П., Филиппович A.A. Техпологичес-* кие аспекты построения рациональных реакыов склеивания- фанеры //Повылсние эффективносгл производства в лесной промышленности и лесном хозяйстве на основе АС7:_ Тэзисы доЕДгда Всесоюзного' научн.-техн.совещ.- Петрозаводск, 1986."- С.130-133Г '

5 * Филиппонга , Анисов П.П., Орлов Г.И. Кинетика прочности клеевых соединений пакета шпона из древесины и лиственница.- лиственница и её комплексная переработка; Межзуз. cö. научя.тр.-Красноярск: КЦИ, I987.-C. 91-95.

6. Орлов Г.И., Анисов П.П., Филиппович A.A. Влияние деформации на прочность клеевых соединений хвойной.фанеры.- Лист- . веннзща. и её кошизкснад.. переработка., Меаазуз/ сб.научн;тр.-Красноярсх: КЕЙ. I987.-C.95-I0Q. \ - ( - : . : •

7. Аписов П.П., Орлов ГЛ., «Зидиппсшч A.A. Установка'для*' комплексного исследования процесса склеивания .фанеры //Информационный листов.- Л 35-88-КрасШИ, 1988.

8. Орлов Г.И., Анисов П.П., Филиппович A.A.,Статистическая лодель процесса склеивания йанеры и расчет режимов на её осяо-

зе //Пути повышения эффективности производства и качества фа-герной продукции: Тезисы доклада Всесоюзного' научя;-техн.совет. • Киров, IS88.-C. 49-50.. ' >;'

У. Анисов П.Д., Орлов Г.И., Филиппович A.A. Исследование ■ ¡рсцзсса склеивания шпона// Плита и фанера: вып. 10.41., 1988.

С. 12-20. ' ...

• 1С. Анисов П. Д., Орлов Г.К. Свойства фанеры из хвойных ■ пород древесины // Модафидпрование и защитная обработка древесины: Тезисы доклада, Всесоюзной научно-технической конференции - Красноярск, IS89.- С. 49-50;

." ■ -'Iii Полозигальное решение Государственной научно-технической экспертизы изобретений."Способ испытания на прочность клеевых. сседанекий шпона". Автор!: Анисов Ii.П., Орлов Г.Й.,.Онлиппо-вич A.A.. Заявка £ 4G4945I. -

12. Пололительное реиелие Государственной научно-техничес-;:oii экспертизы изобретений, Название изобретения "Адгезишетр". Автор;: Филиппович А.Л., Акисов П.П., Орлов Г.И., Титовец Ю.В., .Заявка К 4672039. - ■■-■*'"'-•' ■ - . '

Подписано в печать 9.04.90 Объем 1,0 п.л.,'тирая 100 зкз.

AI 01493

Заказ 222

Типография СТИ, 660049, Красноярск, пр.?,topa, 82