УДК 674.815-41

АНАЛИЗ ЗАТРАТ СВЯЗУЮЩЕГО ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ И OSB

 

COST ANALYSIS OF BINDER FOR PARTICLE BOARD AND OSB

 

Плотников С.М., Руденко Б.Д.

(Красноярский институт железнодорожного транспорта, г. Красноярск, РФ)

Plotnikow S.M., Rudenko B.D.

(Krasnoyarsk Institute of Railway Transport, Krasnoyarsk)

 

Оценена площадь осмоления стружек древесностружечных плит и стрендов для OSB в единице объема, установлено, что для изготовления OSB связующего требуется в 4 раза меньше.

Evaluate area resinification chip chipboard and strands for OSB per unit volume, it found that for production of OSB binder requires 4 times smaller.

 

Ключевые слова: OSB, стружка, стренды, площадь осмоления

KeywordsOSB, chips strands, area resinification

 

В последнее время плиты из крупноразмерной ориентированной стружки (OSB) находят все большее применение. Объем их производства непрерывно растет, эта тенденция сохранится и в будущем. Это объясняется более высокой прочностью, влагостойкостью и экологичностью OSB по сравнению с другими видами плит. И если бы в связи с высоким спросом производители не завышали бы цены на OSB, они были бы дешевле традиционных древесностружечных плит, т.к. на их изготовление требуется меньшее количество дорогостоящего связующего. В связи с этим интерес представляет оценка затрат связующего при изготовлении обоих видов плит, благодаря которой можно оценить изменение себестоимости производства этих плит.

Затраты связующего напрямую связаны с площадью осмоления частиц. Считается, что поверхность частиц не абсолютно гладкая, высота неровностей (углублений и выступов) Δh на поверхности стружки достигает 50-100 мкм [1], что соизмеримо с толщиной частиц. Величина и форма неровностей стружки зависят от многих факторов, основным из которых является степень затупления ножей стружечных станков. Углубления и выступы на поверхности стружки могут быть направлены под углом от 0 до 900 и чередоваться в произвольном порядке. Усредненный угол α наклона выступов принимаем равным 450, а степень чередования 0,5 (рисунок 1).

С учетом данных допущений коэффициент увеличения площади поверхности плоской частицы равен

.

Таким образом, считаем, что в результате наличия выступов и углублений на поверхности частицы ее площадь возрастает на 21%.

Рисунок 1 – Модель разреза древесной частицы с учетом выступов и углублений

          

Принимаем средние геометрические размеры плоской стружки для традиционных древесностружечных плит: h = 0,15 мм; b = 1,5 мм; l = 5 мм [1], размеры стрендов для OSB: h = 0,6 мм; b = 25 мм; l = 130 мм [2],

где l, b, h – соответственно длина,  ширина и толщина частицы.

Если пренебречь увеличением поверхности по граням частицы из-за шероховатостей, то площадь поверхности средней частицы можно найти из выражения

s = 2 k·b·l + 2(b+lh.                                          (1)

Для стружки s1 = 2·1,21·1,5·5 + 2(1,5+5)·0,16 = 20 мм2,

для стрендов s2 = 2·1,21·25·130 + 2(25+130)·0,6 = 8051 мм2.

При расчете объема плотно уложенных частиц в стружечном ковре неровностями их поверхности пренебрегаем, считая, что выступы и углубления входят друг в друга и сглаживаются при некоторой упрессовке частиц. Тогда средний объем частицы находим из выражения 

V = b·l·h.                                                     (2)

Для стружки V1 = 0,15·1,5·5 = 1,125 мм3,

для стрендов V2 = 0,6·25·130 = 1950 мм3.

Для сравнения площадей осмоления частиц в единице объема различных древесных плит следует выбрать меру этого объема. Удобной мерой является один кубический дециметр плиты.

Количество плотно уложенных частиц в 1 дцм3

n = 106/V .                                                     (3)

Для стружки n1 = 106/1,125 = 8·105,

для стрендов n2 = 106/1950 = 513.

Площадь осмоления частиц в 1 дцм3 плиты

S = n·s.                                                      (4)

Для стружки S1 = 8·105·20 = 16·106 мм2

для стрендов S2 = 513·8051 = 4,13·106  мм2.

Результаты расчетов площадей, объема, количества частиц и площади их осмоления в единице объема в зависимости от геометрических размеров частиц сведены в таблицу 1.

 

Таблица 1 – Усредненные параметры древесных частиц, используемых в плитах

 

Плита

Средние размеры частицы, мм

Площадь частицы, мм2

Объем частицы, мм3

Количество частиц в 1 дцм3

Площадь осмоления в 1 дцм3, мм2

Длина

Ширина

Толщина

Древесностружечная

5

1,5

0,15

20

1,125

8·105

16·106

OSB

130

25

0,6

8051

1950

513

4,13·106

 

Отношение площадей осмоления

m = S1/S2 = 16·106/ 4,13·106 = 3,87.                                      (5)

Таким образом, для изготовления OSB по сравнению с тем же объемом древесностружечных плит требуется в приблизительно 4 раза меньше связующего. Нормы расхода связующего составляют 4-7 г (по сухому веществу) на 1 м2 поверхности частиц [1]. Если для традиционных древесных плит средние нормы расхода связующего (в пересчете на сухое вещество) составляют 8,5-18% [1], то для OSB этот показатель колеблется в пределах 3-6%. Получающееся отношение подтверждает справедливость приведенного выше анализа.

При равномерном распределении связующего по поверхности частиц возможно покрыть их слоем 2-15 мкм, причем для качественного склеивания достаточно покрыть слоем толщиной всего в одну молекулу. Исходим из того, что на 1 м3 древесностружечных плит расходуется до 70-80 кг связующего (в пересчете на сухое вещество) [3], причем часть его идет на осмоление технологической и шлифовальной древесной пыли, которая практически отсутствует в OSB. Тогда, согласно приведенным выше расчетам, на 1 м3 плит из крупноразмерной ориентированной стружки будет расходоваться менее 17 кг связующего, что подтверждается соответствующими технологическими инструкциями [2]. Следует ожидать, что выделение формальдегида из OSB будет также в 4 раза меньше, чем у традиционных древесных плит.

Так как стоимость связующего составляет 25-30% от себестоимости плит [1] (для используемых в последние годы более дорогих нетоксичных быстроотверждающихся связующих этот показатель еще выше), то можно заключить, что уменьшение количества связующего на 1 м3 плиты в 4 раза сокращает себестоимость производства OSB на 18,5-22,5% по сравнению с себестоимостью древесностружечных плит.

Список использованных источников

1.  Шварцман Г.М., Щедро Д.А.  Производство древесностружечных плит / 4-е изд., перераб. и доп.  М.: Лесн. пром-сть, 1987. 320 с.

2.  Леонович А.А. Технология древесных плит: прогрессивные решения. СПб.: Химиздат, 2005. 208 с.

3.  Справочник по производству древесностружечных плит / Под ред. И. А. Отлева, Ц. Б. Штейнберга, Л. С. Отлевой и др. 2-е изд., перераб и доп. М.: Лесн. пром-сть, 1990. 384 с.