Проектирование завода по производству ОСП

Содержание

Аннотация

Введение

1. История появления ОСП и технология производства

1.1 История

1.2 Свойства ориентировочно-стружечных плит

1.3 Применение ориентировочно-стружечных плит

1.3.2 ОСП как самостоятельный конструктивный элемент

1.3.2 Несущие и ограждающие конструкции на основе OSB

2. Обоснование строительства и организации производства ОСП

3. Сырьевая и топливно-энергетическая база предприятия

4. Назначение и состав предприятия

5. Производственная мощность и номенклатура продукции предприятия

5.1 Мощность цеха

6. Режим работы предприятия

6.1 Режим работы цеха

6.2 Коэффициент использования оборудования

7. Технологическая часть

7.1 Технологический процесс

7.2 Подбор и расчет основного технологического оборудования

7.2.1 Расчет количества основного оборудования

7.3 Расчет склада для хранения плит

7.4 Расчет площади склада сырья

8. Механическое оборудование

8.1 Основное оборудование

9. Хранение и транспортировка плит OSB

10. Контроль и управление качеством продукции

10.1 Технический контроль

10.2 Лабораторный контроль

11. Организация труда и система управления предприятием

11.1 Организация труда и обслуживания рабочих мест

11.2 Научная организация труда

11.3 Режим труда и отдыха

11.4 Основные функции управление и структура управления

12. Генеральный план и транспорт

13. Архитектурно-строительные решения предприятия

13.1 Технические условия строительства

13.2 Объемно-планировочные решения

13.3 Конструктивные решения

13.4 Кровля

14. Автоматизация производственных процессов

14.1 Автоматизация технологических процессов

14.2 Автоматизация топочного устройства и сушильного барабана

14.2.1 Управление

14.2.2 Регулирование и контроль

14.2.3 Защита и сигнализация

15. Безопасность жизнедеятельности на предприятии

15.1 Безопасность жизнедеятельности

15.2 Безопасность при работе на деревообрабатывающих предприятиях

15.3 Пожарная безопасность

16. Экономический расчет

16.1 Себестоимость продукции

16.2 Расчет рентабельности

16.3 Расчет плановой прибыли

16.4 Основные технико-экономические показатели

16.5 Объём капиталовложений

16.6 Срок окупаемости Заключение... Список используемой литературы

Аннотация

Лесопромышленные предприятия, кроме собственно обрезных пиломатериалов, периодически изобретают новые. Одним из материалов нового поколения является ОСП – ориентированно-стружечная плита (используется также аббревиатура на латинице – OSB, orientedstrandboard).

Первая OSBплита была произведена в 1982 году в Канаде. ОСП представляет собой представляет собой многослойный (3-4 слоя) лист, состоящий из относительно крупной древесной стружки, склеенной смолами. Также в ОСП добавляется синтетический воск и борная кислота. Название «ориентированостружечная» произошло от технологии склеивания: стружка в слоях плиты имеет ориентацию (в наружных продольную, во внутренних, соответственно, — поперечную).

ОСП широко используется для изготовления мебели, обшивки, упаковки (ящиков и т.п.), несущих конструкций в помещениях; лакированная плита часто используется в целях дизайна, а ламинированная – как основа для опалубки многоразового использования при бетонных работах. Кроме того, существует шпунтованная ОСП (с обработанными торцами типа «пазгребень»), использующаяся для укладки по площади поверхности.

1. История появления ОСП и технология производства

1.1 История

Ориентированно-стружечные плиты были придуманы в Канаде во второй половине 40х годов прошлого века. Рождение технологии ОСП стало результатом дальнейшего развития технологии производства так называемых вафельных плит. Вафельные плиты внешне очень похожи на ОСП и до сих пор используются в строительстве в Северной Америке, правда, сейчас уже в гораздо меньших объемах. Но известность вафельные плиты получили именно как прародители ОСП.

Технологию производства вафельных плит разработал доктор Джеймс д’Арси Кларк в 1954 году. Джеймс Кларк был ученым-экологом и занимался проблемой утилизации низкосортной древесины в лесах на северо-западе США. Проблема стояла довольно остро, так как при сплошных рубках на заготовке сосны, ели и лиственницы оставалось очень много осины.

Д. Кларк был хорошо знаком с технологией производства древесноволокнистых и древесностружечных плит. И он решил создать технологию, которая бы позволяла делать из осины древесные плиты. Нужно было лишь, чтобы эти плиты обладали какой-то особенностью и представляли интерес для рынка. Единственным видом древесных плит, которые можно было использовать в строительстве, на тот момент была фанера, которую делали из Дугласовой пихты. На рынке был постоянно высокий спрос на нее. Д. Кларк попытался найти способ, как сделать из осины плиты с повышенными прочностными характеристиками, чтобы они могли хотя бы частично заменять фанеру. Для этого нужно было максимально использовать прочность древесных волокон осины.

И вот, когда Д. Кларк как-то раз затачивал точилкой карандаш, ему пришла идея: «А что если делать стружку тонкой и широкой, аккуратно срезая её вдоль волокон?» Для этого можно было модернизировать рубительную машину, которую использовали в производстве щепы для ДСП.

В 50х годах прошлого века уже производили древесностружечные плиты (ДСП), предварительно сортируя стружку и используя более крупную на внутренний слой, а более мелкую на внешний слой плит. Делали также древесноволокнистые плиты (ДВП) из волокна, которое получали путем размола древесины. Но до того момента никто ни разу даже не пытался делать плиты из тонкой широкой стружки.

Итак, нужно было придумать рубительную машину новой конструкции, превратив её в стружечный станок. За основу был взят обычный щепорубительный станок, но принцип его работы несколько изменили. Стружечный станок должен был не только рубить древесину на кусочки заданной длины, разрезая волокна поперек, как это делает рубительная машина, но и сострагивать тонкие пласты древесины вдоль волокон бревна. Удалось повысить процент стружки прямоугольной формы с оптимальными размерами: шириной 50 мм, длиной до 70 мм и толщиной 0,7–0,8 мм.

В остальном технологический процесс копировал производство ДСП. Нужно было лишь адаптировать технологию сушки и осмоления более крупной стружки, а также процесс формования стружечного ковра.

В середине 50х годов XX века на свет появились первые вафельные плиты. Результаты испытаний превзошли все ожидания. Вафельные плиты были намного прочнее, чем древесностружечные, и действительно могли использоваться в строительстве.

Вопросами разработки технологии производства вафельных плит также занимался Армин Эльмендорф в своей лаборатории в г. ПалоАльто (Калифорния). В конце 50х годов прошлого века этой технологией заинтересовались ученые в Европе, в частности доктор Клаудитц в Германии.

Первое производство

Спустя 7 лет, в 1961 году, несколько бизнесменов из Саскачевана (провинция Канады), желая использовать дешевую осину, которая в изобилии произрастала на севере Канады, выкупили патент у Джеймса Кларка. Чуть позже была организована компания «Вайсвуд Лимитед», которая начала производить вафельные плиты в промышленных объемах. Завод по производству вафельных плит построили в г. Хадсон Бэй, в районе северных лесов Канады. Власти, желая укрепить экономику малодоходной сельскохозяйственной провинции, предоставляли предприятию избыточное количество очень хорошей древесины.

В 1963 году акции завода «Вайсвуд», принадлежавшие тогда правительству Саскачевана, были проданы компании «МакМилан Блоидил Лимитед» - крупнейшему на тот момент производителю целлюлозы, пиломатериалов и фанеры в Канаде. «МакМилан Блоидил» нужен был новый продукт из древесины с более низкой себестоимостью, чем у фанеры. Это, по мнению руководства компании, должно было укрепить их позиции на рынке строительной фанеры и увеличить годовой оборот.

У «МакМилан Блоидил» была хорошо развита система сбыта по всей Канаде, а также была возможность проведения всех необходимых испытаний продукции для получения столь нужных строительных сертификатов. Это позволило компании запустить производство вафельных плит и успешно вывести его на проектные мощности. Завод в Саскачеване, к слову, был оснащен 14пролетным горячим прессом, который позволял производить плиты размером 1220х4880 мм. Пресс, сушилка, смесители стружки и линия формования были модернизированным оборудованием с производственной линии ДСП. Вскоре плиты «АспенитTM» добились значительного успеха и всеобщего признания на рынке.

Материал активно продавали для строительства хранилищ различного назначения, животноводческих ферм, гаражей, подсобных помещений. Кроме этого, «АспенитTM» применяли при возведении защитных ограждений, временных быстроразборных конструкций, строительстве зернохранилищ, в производстве упаковки и рекламных щитов. Научно-исследовательская группа «МакМилан Блоидил» разработала шпунтовое соединение плит для сайдинга, бетонной опалубки и настила для полов. Продукт быстро получил признание среди архитекторов, инженеров, дизайнеров и строителей. Рыночная цена «АспенитаTM» была ниже, чем фанеры, и это давало вафельным плитам серьезное преимущество.

Дальнейшее развитие

В 1973 году в г. Тимминс (провинция Онтарио) был открыт второй завод по выпуску вафельных плит. Целью инвесторов была переработка дешевой осины хвойных лесов севера провинции. Новое предприятие «Вейферборд Корпорэйшн» организовало реализацию своей продукции через компанию «Кэнэдиан Форэст Продактс». Продукт вышел на рынок под торговой маркой «МейлитTM». Постепенно восприятие вафельных плит стало меняться.

В течение 70х годов прошлого века в Канаде было построено ещё несколько заводов по выпуску вафельных плит и первый подобный завод был запущен на севере США.

Сумма технологий

В середине 70х годов ХХ века родилась идея стружечную насыпь при производстве вафельных плит разделять на несколько слоев. А стружку в каждом из этих слоев ориентировать во взаимно перпендикулярных направлениях. Кроме этого, чтобы повысить прочностные характеристики плиты, решили изменить геометрию стружки. Решено было делать более длинную и узкую стружку, по сравнению с той, что изготавливалась до этого. Так, постепенно была разработана концепция производства нового вида плитных материалов, который известен нам сегодня под названием ОСП.

Первый завод, начавший выпускать настоящие ориентированно-стружечные плиты, появился в 1982 году, хотя ориентировать стружку при производстве вафельных плит начали уже в конце 70х годов.

По сути, ориентированно-стружечные плиты - это вафельные плиты второго поколения. Первая настоящая ОСПплита была произведена в Альберте (Канада) на заводе «Эдисон ОСП». Завод тогда принадлежал компании «Пеликан Сомилз Лимитед». Первые испытания продукции показали, что в результате усовершенствования технологии физико-механические характеристики нового материала сравнялись с характеристиками хвойной фанеры. Это позволило заводу «Эдисон ОСП» позиционировать ориентированно-стружечные плиты на рынке как полный аналог фанеры и материал более высокого класса, чем вафельные плиты.

Новый материал назвали ОСП (oriented strand board - OSB), так как от всех известных древесных плит его отличал размер стружки и её ориентация в структуре плиты. Стружка ОСП была более узкая и длинная по сравнению со стружкой вафельных плит: средний размер стружки составлял 25х150 мм. Каждая плита состояла из 3 слоев. Все стружки в слое располагались параллельно друг другу и перпендикулярно к стружкам в соседних слоях. Благодаря ориентированию стружки в каждом из слоев, плиты ОСП приобрели уникальные свойства, которые вскоре открыли для них целый ряд новых областей применения.

Технология формования стружечного ковра в производстве ОСП претерпела несколько изменений. Ориентирующая головка форммашины стружки внешнего слоя чем-то очень похожа на фермерские бороны. Она состоит из ряда круглых дисков, которые направляют падающую сквозь них стружку, выравнивая её параллельно направлению движения ковра на конвейере. Ориентирующая головка стружки внутреннего слоя состоит из роликов в форме звездочки с плоскими лопастями. Вращаясь, они выравнивают стружку параллельно ширине ковра и перпендикулярно направлению движения конвейера. Размеры элементов ориентирующих головок и расстояние между ними подстраиваются под размеры стружки. Настройка выполняется так, чтобы стружка проваливалась сквозь вращающиеся диски или ролики до того, как они вынесут её за пределы ориентирующей головки.

Слои с ориентированной стружкой выкладываются на движущийся внизу конвейер последовательно, один за другим. Ориентация стружки в слоях чередуется следующим образом: продольная, поперечная, продольная. Каждый слой формируется отдельной ориентирующей головкой и выкладывается отдельной формующей машиной.

Точность ориентации стружки в процессе формования стружечного ковра - очень важный вопрос. Особенно это касается стружки наружных слоев. Точность ориентации стружки в слоях напрямую влияет на прочностные характеристики готовой продукции.

Не меньше проблем у инженеров вызвала задача качественного и равномерного осмоления стружки перед формованием. В производстве плит ОСП применили ту же смолу, которая всегда использовалась в производстве водостойкой фанеры. Но как тщательно перемешать тончайшую стружку с минимальными для нее повреждениями? Благодаря творческому подходу вопрос был вскоре решен. В современных смесителях стружки с клеем смола разбрызгивается с помощью вращающегося диска. Конструкция распределительного устройства смолы была заимствована из технологии окраски автомобилей. Это простое на первый взгляд решение оказалось настоящим прорывом в технологии осмоления, позволившим не только уменьшить повреждение стружки в процессе осмоления, но и значительно сократить расход смолы.

Сырьевая база

В качестве сырья для вафельных плит, производимых по оригинальной технологии Д. Кларка, сначала использовали только осину, которую заготавливали в центральной части Канады и на севере США. Однако в конце 70х годов прошлого века, когда появились первые заводы вафельных плит на юге США, в качестве сырья стали использовать древесину сосны. В начале 80х годов, когда вафельные плиты уже превратились в ОСП, а потребление и спрос на стружечные плиты начали стремительно расти, в производстве стали применять белую березу, клен, амбровое дерево и желтый тополь. Также начали пускать в производство и некоторые другие виды твердолиственных пород, но лишь в небольших пропорциях. Канадские заводы начали успешно производить ОСП из лиственницы и белой сосны, произрастающей на востоке страны. На западе страны был построен завод, работающий на смеси осины и черной сосны (сосны Банкса). Некоторые производители стали изготавливать стружечные плиты из смеси бальзамического тополя и белой березы.

В середине 80х годов ХХ века, когда были открыты первые заводы в Европе - в Шотландии и Франции, в производстве ОСП начали также использовать шотландскую и приморскую породы сосны. Один из последних построенных заводов ОСП в Чили использует сосну Radiata. Заводы ОСП в Азии и Австралии работают на сырье из каучукового дерева и эвкалипта.

Взгляд в будущее

Специалисты предсказывают ОСП великое будущее. В Новой Зеландии есть научно-исследовательский институт, занимающийся разработками новых древесных композитов. Ориентированно-стружечные композиты причисляются к одному из наиболее перспективных направлений. Сейчас ведутся разработки, которые в ближайшем будущем позволят активнее применять плиты ОСП в мебельной промышленности, в дверном производстве, в особо нагруженных строительных конструкциях и т.д. Разрабатываются так называемые online системы контроля качества, которые позволят проводить тестирование всего объема производимой продукции в реальном режиме времени. Ну и, наконец, в вопросах производства и осмоления стружки, точности её ориентации при формовании ковра, прессовании стружечного ковра есть ещё много места для исследовательской работы (4).

1.2 Свойства ориентировочно-стружечных плит

Основные свойствами ориентировочно-стружечных плит являются:

• высокая прочность — физико-механические показатели у OSB в 2,5 раза выше, чем у ДСП (Древесно-стружечная плита) и являются примерно такими же как и у хвойной фанеры;

• влагостойкость — материал не разрушается и сохраняет свои прочностные характеристики при нахождении в воде в течение 1 суток (коэффициент набухания — около 10 %);

• лёгкость обработки — плиты без труда режутся и сверлятся, могут склеиваться и краситься любыми клеями и красками, предназначенными для дерева;

• коэффициент удержание крепежа выше на 25 % чем у хвойной фанеры и ДСП;

• низкий уровень дефектов (расслоений, сучков и пустот);

• плита OSB не подвержена порче насекомыми.

В соответствии с технологией производства плит ОSВ для внутреннего и внешнего слоев чаще всего используют разные типы смол. Причем для наружного слоя используется клеевая смесь на основе карбамидноформальдегидной или меламиноформальдегидной смолы, в то время для внутреннего слоя используется мочевиноформальдегидная смола, но может применяться и фенолформальдегидная смола. Мочевиноформальдегидная смола в части хорошей адгезии с деревом и их низкой стоимости, является в настоящее самым востребованным продуктом для деревообрабатывающей промышленности. Концентрация смол составляет от 12 до 14% массовых от исходной композиции. Все эти смолы имеют высокую токсичность. Но если три первых вида смол при использовании в готовых плитах ДСП и OSB выделяют в воздух помещений формальдегид и метанол, которые относятся к высокотоксичным веществам и присутствуют в воздухе помещений в концентрациях, значительно превышаюшая предельно-допустимые концентрации среднесуточные для атмосферного воздуха и воздуха помещений (ПДКсс), то фенолформальдегидная смола выделяет еще и фенол. В современных технологиях используется полимерный MDI, для обоих слоёв (используемый для производства монтажных пен, пенопластов, автомобильных панелей...), и в наименовании имеет приставку - ECO, Green.