Forgácslap- és farostlemezgyártás

Átírás

1 Forgácslap- és farostlemezgyártás Összeállította: Dr. Alpár Tibor előadásanyagainak felhasználásával Dr. Kovács Zsolt, Dr. Dénes Levente NYME FMK TGYI

2 Forgácslap- és farostlemezgyártás Faforgácslap: fa, vagy fás anyagok mechanikus úton előállított aprítékából, kötőanyag hozzáadásával, hő és nyomás segítségével előállított lemeztermékek. Farostlemez: fa, vagy fás anyagok rostosításával előállított lemeztermék. Összeállította: Dr. Kovács Zsolt NYME FMK TGYI /2. fólia

3 Faforgácslapok. Forgácslap- és farostlemezgyártás Alapanyag: faforgács általában 1-1 fedőréteg és 1 középréteg hőprésben, ragasztással UF, PF, PRF, MUF, izocianát kötőanyag, Szervetlen kötőanyag Összeállította: Dr. Kovács Zsolt NYME FMK TGYI /2. fólia

4 I. Faforgácslap-gyártás Forgácslap- és farostlemezgyártás A faforgácslapok előnyei: Felhasználási területek: Értéktelen farészek hasznosítása Megmunkálási hulladék feldolgozás Kedvező mérettartás Anizotrópia mérséklése Bútoripar Építőipar (borítások, zsaluk, idomtestek) Járműipar Hajóépítés Csomagolóipar Irányítható tulajdonságok Idomtestek előállítása Méretbeli korlátok feloldása NYME FMK TGYI /3. fólia

5 Forgácslap- és farostlemezgyártás A faforgácslapok csoportosítása: a. Sűrűség szerint: 1. Kis térfogat-sűrűségű lapok ( kg/m 3 ) 2. Közepes térfogat-sűrűségű lapok ( kg/m 3 ) 3. Nagy térfogat-sűrűségű lapok (>750 kg/m 3 ) b. Rétegek száma szerint: 1. Egyrétegű 2. Három rétegű 3. Többrétegű (5) c. Felület szerint: 1. Nyers/csiszolt felület 3. Nemesített felület d. Felületi forgácsok szerint: 1. Vágott forgács (ostya) 2. Hulladékforgács 3. Normál forgács (finom) 4. Mikroforgács 5. Rostosított forgács 6. Csiszolatpor NYME FMK TGYI /4. fólia

6 A faforgácslapok csoportosítása: Forgácslap- és farostlemezgyártás e. Hőpréselési eljárás szerint: 1. Síkpréseléssel előállított 2. Hengerpréseléssel előállított 3. Extrudálással előállított f. Kötőanyag szerint: 1. Műgyantákkal (karbamid-formaldehid, melamin-formaldehid, fenolgyanták (fenol-formaldehid), izocianát gyanták) 2. Szervetlen kötőanyagokkal (cement, gipsz, magnezit) 3. Faanyagban vagy fakéregben található ragasztó hatású anyagok felhasználásával (tannin) NYME FMK TGYI /5. fólia

7 A faforgácslap-gyártás alapanyagai: Forgácslap- és farostlemezgyártás Faválasztékok: Hengeres fa Széldeszka, fűrészüzemi eselék Fűrészpor Gyaluforgács Hámozási maradékhenger Furnérhulladék Aprítékok (erdei, fafeldolgozási, újrahasznosítási) Egynyári és egyéb fás növények: Len-, kenderpozdorja Gyapotszár Cukornádszár Óriásfű Bambusz Nád Szalmafélék Rizsszalma és rizshéj Fakéreg Biomassza NYME FMK TGYI /6. fólia

8 A faforgácslap-gyártás technológiája: Forgácslap- és farostlemezgyártás NYME FMK TGYI /7. fólia

9 A faforgácslap-gyártás technológiája: Forgácslap- és farostlemezgyártás NYME FMK TGYI /7. fólia

10 Aprítékgyártás: Forgácslap- és farostlemezgyártás Előkészítés és aprítás késdobos aprító: Összeállította: Dr. Kovács Zsolt- Dr. Dénes Levente NYME FMK TGYI /8. fólia

11 Tárcsás aprítógép: Függőleges elrendezésű Ferde elrendezésű Az aprítékgyártás eszközei: Forgácslap- és farostlemezgyártás NYME FMK TGYI /8. fólia

12 Késtengelyes aprítógép Körmös aprítógép Késdobos aprítógép Profil aprítók Az aprítékgyártás eszközei: Forgácslap- és farostlemezgyártás NYME FMK TGYI /8. fólia

13 A forgácsképzés eszközei: kettős áramlású malom Forgácslap- és farostlemezgyártás NYME FMK TGYI /9. fólia

14 Forgácsszárítók: Forgácslap- és farostlemezgyártás Áramlásos csőszárító működési sémája NYME FMK TGYI /12. fólia

15 Forgácstárolás és szállítás Forgácslap- és farostlemezgyártás Tárolás célja, feladatai: kellő mennyiségű forgács biztosítása egyenletes, szabályozható forgácsadagolás állásidők, meghibásodások áthidalása kapacitás-kiegyenlítés a forgácshalmaz homogenizálása megfelelő keverék-arányok biztosítása NYME FMK TGYI /13. fólia

16 A forgácsosztályozás: Forgácslap- és farostlemezgyártás Szitalyuk méret, mm Frakció neve Fedőréteg (%) Középréteg (%) 4 durva 0 7,87 2 normál 0 25,56 1 normál 12,73 43,07 0,63 finom 27,68 12,15 0,4 finom 25,06 5,75 0,2 finom 22,75 3,47 0 (fenék) por 11,6 1,82 NYME FMK TGYI /14. fólia

17 A ragasztóanyag felhordása: Forgácslap- és farostlemezgyártás A pontragasztás modellje: A fajlagos forgácsfelület (100g absz. száraz forgács felülete): Lapkás forgácsokra: Pálcikás forgácsokra: Fajlagos felvitel: A = A = + + h b l 0, 2 ρ h 0 ρ 0 RF ρ0h R =, g / m 0, 2 R F (g/100g) : ragasztási tényező 2 NYME FMK TGYI /15. fólia

18 A ragasztóanyag felhordása: Forgácslap- és farostlemezgyártás NYME FMK TGYI /15. fólia

19 Ragasztóanyag-felhordó (keverő) berendezések: Forgácslap- és farostlemezgyártás Porlasztással működő, egytengelyes keverőgép NYME FMK TGYI /16. fólia

20 Terítékképzés, lapképzés: Forgácslap- és farostlemezgyártás Alapfeltételek: Forgácselőkészítés Forgácsadagolás Cél: Egyenletes terítékszerkezet Forgácsterítési módok: mechanikus légsodrásos kombinált NYME FMK TGYI /17. fólia

21 Forgácsterítési módok: mechanikus, térfogat szerinti adagolószekrény Terítékképzés, lapképzés: Forgácslap- és farostlemezgyártás NYME FMK TGYI /17. fólia

22 Forgácsterítési módok: légsodrásos, kétirányú levegőbefúvással Terítékképzés, lapképzés: Forgácslap- és farostlemezgyártás NYME FMK TGYI /17. fólia

23 Préselés: Forgácslap- és farostlemezgyártás Hőpréselés: hőmérséklet nyomás idő NYME FMK TGYI /18. fólia

24 Hőpréselés: Forgácslap- és farostlemezgyártás Hagyományos idő-nyomás diagram: NYME FMK TGYI /19. fólia

25 Hőpréselés: Forgácslap- és farostlemezgyártás A visszarugózás függvényében szabályozott diagram: A - lapvastagság E - nyomás B hőmérséklet C gőznyomás D kereszt- húzószilárdság Visszarugózási nyomás : λτ P = P0 e, N / mm 2 τ = P ln 0 P λ NYME FMK TGYI /19. fólia

26 Különleges hőprések: Forgácslap- és farostlemezgyártás Kalander prés: NYME FMK TGYI /20. fólia

27 1. Hűtés: Befejező műveletek (végkikészítés): Egyenletes nedvességeloszlás A karbamid-formaldehid gyantával készült lapok mechanikai tulajdonságainak csökkenése magas hőmérsékleten 2. Méretre vágás (szélezés) : Forgácslap- és farostlemezgyártás A lazább szerkezetű szélek eltávolítása NYME FMK TGYI /21. fólia

28 Befejező műveletek (végkikészítés): Forgácslap- és farostlemezgyártás Csiszolás: 1. Pontos vastagsági méret kialakítása 2. Megfelelő minőségű felület előállítása NYME FMK TGYI /21. fólia

29 Forgácslap méreti jellemzők: Forgácslap- és farostlemezgyártás Darabolt (kiszállítási) táblaméret: 2800 x 2070 mm 2750 x 2070 mm Vastagsági métetsor: 8mm, 10mm, 12mm, 16mm, 18mm, 19mm, 22mm, 25mm, 28mm, 30mm, 32mm, 38mm NYME FMK TGYI /22. fólia

30 Forgácslap- és farostlemezgyártás Forgácslap ipari termékek: Natúr faforgácslap: csiszolt felületű, háromrétegű Felületnemesített (lakkozott, laminált..) forgácslap: színválaszték kemény, kopásálló felület hő- és vegyszerállóság Különleges forgácslapok Bútor- (ajtó-, ablak- ) alkatrészek NYME FMK TGYI /22. fólia

31 Forgácslap típusok: Forgácslap- és farostlemezgyártás Natúr forgácslap NYME FMK TGYI /22. fólia

32 Forgácslap- és farostlemezgyártás Forgácslap típusok:natúr forgácslap NYME FMK TGYI /22. fólia

33 Forgácslap típusok: Forgácslap- és farostlemezgyártás laminált forgácslap NYME FMK TGYI /22. fólia

34 Forgácslap- és farostlemezgyártás Forgácslap típusok: laminált forgácslap NYME FMK TGYI /22. fólia

35 Különleges forgácslapok: Forgácslap- és farostlemezgyártás 1. Szigetelő forgácslapok 2. Vékony forgácslapok 3. Nagyméretű forgácsból készült lapok 4. Irányított elrendezésű lapok (OSB) 5. Furnér forgácslapok 6. Felületnemesített forgácslapok 7. Cement kötésű forgácslapok 8. Gipsz kötésű forgácslapok 9. Len- és kenderpozdorja lapok 10. Forgácsidomtestek 11. Fakéreglapok NYME FMK TGYI /22. fólia

36 Forgácslap- és farostlemezgyártás Forgácslap típusok: vékony forgácslap NYME FMK TGYI /22. fólia

37 Forgácslap termékek: Forgácslap- és farostlemezgyártás NYME FMK TGYI /22. fólia

38 Forgácslap termékek: Forgácslap- és farostlemezgyártás NYME FMK TGYI /22. fólia

39 Különleges forgácslapok: OSB Forgácslap- és farostlemezgyártás strand alapanyag (30 x 120 mm) fedőrétegek merőlegesek a középrétegre hőprésben, ragasztással PF, PRF, MUF, PMDI kötőanyag NYME FMK TGYI /22. fólia Alkalmazás: külső/belső fal borítás, bútoripar, belsőépítészet

40 Forgácslap- és farostlemezgyártás OSB gyártása NYME FMK TGYI /22. fólia

41 OSB Forgácslap- és farostlemezgyártás NYME FMK TGYI /22. fólia

42 OSB Forgácslap- és farostlemezgyártás NYME FMK TGYI /22. fólia

43 OSB Forgácslap- és farostlemezgyártás NYME FMK TGYI /22. fólia

44 OSB farost kombináció, lakkozott Forgácslap- és farostlemezgyártás NYME FMK TGYI /22. fólia

45 KÜLÖNLEGES BÚTORLAPOK Forgácslap- és farostlemezgyártás NYME FMK TGYI /22. fólia

46 Forgácslap termékek: Forgácslap- és farostlemezgyártás NYME FMK TGYI /22. fólia

47 Forgácslap termékek: Forgácslap- és farostlemezgyártás NYME FMK TGYI /22. fólia

48 Farostlemezgyártás Összeállította: Dr. Kovács Zsolt NYME FMK TGYI

49 Osztályozás gyártási eljárás szerint Nedves Félszáraz Száraz Terítékképzés módja nedves száraz száraz Teríték nedv.tart [%] Termék kialakítása kemény farostlemezzé hőprésben szigetelőlemezzé forró levegővel hőprésben hőprésben

50 Osztályozás térfogati sűrűség szerint LDF MDF HDF Gyártási eljárás nedves nedves száraz nedves / száraz Térfogati sűrűség [kg/m 3 ] 400-ig felett Ragasztó-anyag [%] / 8-12 Vastagság [mm] / 2-8 Extra nagy sűrűségű: 950 kg/m 3 felett, hő és olajedzéssel

51 Kötőanyagok szerepe a farostlemezgyártásban A fa rostosításakor keletkező aktív rostfelülteken a hőpréselés során új kémiai kötések jönnek létre (elsősorban nedves eljárásnál). Ezeket a kötéseket erősítik a hozzáadott ragasztók nedves eljárás: 0-3 % fenol-formaldehid gyanták PF biopolimerek, pl. tannin száraz eljárás: 8-12 % karbamid-formaldehid UF melamin-formaldehid MF, MUF fenol-formaldehid izocianát, poliuretán MDI, PUR szervetlen kötésű: cement, gipsz aminoplasztok

52 A farostlemez-gyártás technológiái Nedves a papírgyártással rokon Száraz a forgácslap gyártáshoz hasonló fa alapanyag aprítás osztályozás por, szennyeződés durvaapríték apríték tárolás rostosítás nedves eljárás vízadagolás a rostokhoz rostfinomítás ragasztó- és adalékanyag adagolás koncentráció szabályozás szuszpenzió adagolás terítékképzés víztelenítés száraz eljárás ragasztó- és adalékanyag adagolás rostfinomítás rostszárítás terítékképzés (előpréselés) Forrólevegős szárítás (szárítás, ragasztás) hűtés formatizálás Hőpréselés (víztelenítés, szárítás, tömörítés, ragasztás) termikus utókezelés klimatizálás formatizálás felületkezelés Hőpréselés (szárítás, tömörítás ragasztás) hűtés formatizálás, csiszolás felületkezelés

53 A nedves és a száraz technológia a rostosítás végéig azonos

54 A faanyag rostosítása Az aprítékot feltárjuk: hidrotermikus és mechanikus úton rostosítjuk. A rostképzés mechanikája alapvetően különbözik a forgácsképzés mechanikájától: aprítás: vágás, hasítás rostosítás: nyírás rostokkal párhuzamos síkban A rostosítás során a faanyag fajlagos felülete megnő: 10 m 2 /g farost felület kb szerese a kiindulási faanyag felületének. A hidrotermikus kezelés hatására a rostok felületén aktív, új kémiai kötések létrehozására alkalmas vegyületek szabadulnak fel.

55 Rostosítás A rostosítás két fő művelete: apríték előkészítése és az apríték rostokra, rostkötegekre bontása.

56 Apríték előkészítése Apríték előkészítés feladata, hogy a fát rostosításra alkalmassá tegyük, és rostosításkor nagy mennyiségű, jó minőségű rostot tudjunk készíteni. Ez a plasztifikálás, a fa szerkezetének fellazítása nedvesség és hő, néha vegyszerek hatására. A plasztifikálás során a fában végbemenő változások: meglágyul ill. oldódik a rostokat (sejtek) összekapcsoló középlamella megduzzadnak a rostok a kémiai szerkezet részben átalakul.

57 Rostosítás Rostosítási módok: hidrotermikusmechanikus mechanikus kémiai-mechanikus Masonit eljárás Defibrátor eljárás Bauer eljárás facsiszolatgyártás Cellulózgyártás Biffar eljárás Farostlemez-ipari rostosítás: A plasztifikált aprítékból mechanikus úton tárják a rostot. A rostokra bontás mechanikai műveletei: nyomás, ütés, dörzsölés, hasítás.

58 Masonit eljárás Gőzrobbanásos eljárás (W.H. Mason USA) Bármely lignocellulóz-tartalmú anyag rostjai feltárhatók vele előzetes folyadékos vagy vegyi kezelés nélkül. Gépe a szakaszos működésű Masonágyú. A 20 mm hosszú aprítékot a 0,6-0,7 m 3 -es, duplafalú acélcső tartályba vezetik. A bezárt tartályba gőzt vezetnek két lépésben Az anyag ürítése hirtelen történik, szeleppel, 6-7 mm-es nyílású réselt lemezen keresztül.

59 Defibrátor eljárás Asplund-féle defibrátor legelterjedtebb gép a cellulóz- és farostlemezgyártásban A termo-mechanikus eljárás fő lépései: aprítékadagolás dugóképzés aprítékból előmelegítés (plasztifikálás) rostosítás rostok, rostkötegek kizsilipelése nyomás biztosítása

60 Rostfinomítás A refinerek hasonlók a defibrátorokhoz. A rostosító tárcsák távolsága: akár 0,01 mm. Rendszerint a teljes rosthalmazt utánőrlik.

61 Rostelőkészítés Nedves eljárás fő lépései rost-víz szuszpenzió beállítása ragasztó- és adalékanyag adagolás Terítékképzés síkszita felöntés gravitációs regiszterhengeres víztelenítés vákuumos víztelenítés préssel történő víztelenítés Hőpréselés berakókas préselés kirakókas edzés (opcionális) klimatizálás (kondícionálás) nedvesítés + hűtés

62 Nedves farostlemez-gyártás

63 Síkszita A terítékképzés a rost-víz szuszpenzió síkszitára való folyamatos felöntése és víztelenedése révén történik. A síkszita hossza m, a szita anyaga műanyag (régen foszforbronz). A síkszita alapegységei: felfutó vagy felöntő szakasz, regiszterhengeres víztelenítő szakasz, vákuumos szívó szakasz, préselő szakasz.

64 Hőpréselés IV. - Présdiagram a) prészárás és első tömörítő szakasz b) első nagynyomású szakasz c) nyomáscsökkentés d) második tömörítő szakasz e) szárító és elgőzölögtető szakasz f) második nagynyomású szakasz g) nyomás megszűntetése, présnyitás

65 Edzés I. A présből kirakókas veszi ki a farostlemezeket, és szállítópályák továbbítják a szélezőhöz. Az edzés opcionális lépés tökéletesíti a kémiai kötések kialakulását - javítja a szilárdságot, a nedvességgel szembeni ellenállást. Edzés alkalmazásával csökkenthető a présidő, és bizonyos adalékanyagok mennyisége. Edzésmódok: hőlégedzés folyamatos alagútban szakaszos, kamrákban olajedzés

66 A száraz eljárás fő lépései Rostok előkészítése terítéshez ragasztó- és adalékanyag bekeverése rostok szárítása Terítékképzés pneumatikus mechanikus Előpréselés szalagos prés Hőpréselés szalagos prés kalander prés Kondicionálás Szélezés Csiszolás

67 Száraz gyártás technológia

68 Hőpréselés többszintes prések A hőpréselési időt meghatározza, hogy a teríték szimmetriasíkja mikor éri el a 100 C-t, ami minimálisan szükséges az UF gyanta kikötéséhez C idő [s]

69 Folyamatos prések Közös bennük, hogy a hő- és nyomásátadás acélszalagon keresztül történik, rendszerint hosszú berendezések, és több szakaszra oszthatók: terítékbevezető szakasz, középnyomású szakasz, magasnyomású szakasz, visszahűtő szakasz (újabb technológiáknál).

70 prés Kalander szalagos prés II. nagyfrekvenciás terítékképzés melegítés hosszra vágás

71 Extrúziós prés Adott alakú nyíláson préseli át az anyagot. Képezhető vele profilozott felület. A fő préselési erő a betáplálás felől lép fel: nagy húzószilárdság alacsony hajlítószilárdság alacsony minőségű felület Falemeziparban egyedül rost-cement termékek gyártásánál alkalmazzák az extrúziós prés után még textúrálják a felületét, pl. hengernyomóval.

72 ContiRoll prés Siempelkamp II. 18 m-es ContiRoll prés, 3 mm vastag MDF-ből, 800 mm/s előtolással, 400 m 3 -t gyárt naponta. Felépítés: rugalmas présasztal merev présfej alsó-felső préslapok (100 mm) teljes szélességű gördülő elemek alsó-felső acélszalag keret modulok kétoldali hidraulika hengerek Préselési idő: amikor a teríték magja eléri a 100 C-ot. (a műgyanta kikötési hőfoka)

73 Szélezés, csiszolás A hőpréselés (klimatizálás) után, raktározás előtt mm-t levágnak a széleken. A vékony HDF-eket nem mindig csiszolják Vastagabb MDF-ek vastagsági ráhagyással készülnek. A felület száraz, porózus, rosszul felületkezelhető. Térfogati sűrűség [kg/m 3 ] Vastagság [mm]

74 Termékek Kemény farostlemez (hardboard, High Density Fibreboard) Közepes sűrűségű farostlemez (Medium Density Fibreboard) Lapméret: 2880x2070mm 2800x1830mm 5600x2070mm Vastagság: 2,5mm 3mm 4mm 5mm 6mm Natúr Lakkozott

75 Termékek

76 Előnyök: Hátrányok: Termékek - MDF sűrű, merev, kicsi anizotrópia sima felületű, göcs nélküli, könnyű megmunkálni, festhető. Nincs szálirány, kiszakadás nélkül forgácsolható. Hagyományos fakötések alkalmazhatók, jól ragasztható, furnérozható, laminálható formaldehid emisszió környezetbarát bevonatok (viasz, olaj) nem gátolják az emissziót csiszolatpor veszélyes szerszámot koptatja, beégeti élközeli furatok közt behasadhat (>25mm!) nedvesedéssel fellazul

77 Termékek kemény farostlemez

78 Termékek - natúr MDF lemez

79 Termékek vékony MDF lemez

80 Termékek szigetelő farostlemez