Szám: H_000093
A cikk szerzőjének a neve(i): Gulyás Kiss, Ernő ; Arató, István ; Földesi, János ; Vargyai Kornélia
A cikk címe: Egyenletes kötőanyagfelhordás lehetőségei és hatása a forgácslapok tulajdonságaira
Lásd a teljes cikket: Teljes_cikk
Kulcsszavak: terítés, terítőgép, kötőanyagfelhordás, kötőanyagjellemző, szemcseméret
Kivonat:
A téma célkitűzését képezte az 1962. évben megkezdett, kísérletiterítőgéptípusok, majd 1963. évben végzett légsodrásos terítés vizsgálati eredményeinek tovább fejlesztése, valamint a kötőanyagfelhordás és légsodrásos terítési műveletek egyesítési lehetőségének vizsgálata. Az ipari bevezethetőség megkönnyítésére és a légsebesség egyenletesebbé tétele érdekében a légsodrásos terítőgépet a korábbi nyomott rendszerről szívottra alakítottuk át, az átalakított gépen a korábbi célforgács vizsgálatokon kívül más alapanyagokra, mint len és kenderpozdorja keverék, asztalosipari hulladékforgács végeztünk terítési vizsgálatokat. Vizsgáltuk a kötőanyag felhordás jelenleg alkalmazott mechanizmusát, a kötőanyagfelhordás minőségének hatását a készlap fizikai-mechanikai tulajdonságaira. Elméleti úton meghatároztuk a légsodrásos terítés és kötőanyagfelhordási műveletek egyesítésének lehetőségét, tekintettel a gyártásfolyamat egyszerűsíthetőségére. A kötőanyagfelhordás minőségének nagy szerepe van a készlapok fizikai - mechanikai tulajdonságai szempontjából, és e szerepen keresztül jelentős befolyása van a lapgyártás gazdaságosságára. Vizsgálatainkban a fő súlyt a kötőanyagfelhordásra helyeztük. Míg korábban a forgácslapiparral foglalkozó kutatókat lekötötték a gyártástechnológiai problémák és a lapgyártás elméleti vonatkozásaival nemigen foglalkoztak, addig az utóbbi években egyre több elméletileg megalapozott probléma került feltárásra. E folyamatnak megfelelően a ragasztás és kötőanyagfelhordás elméletével és gyakorlatával kapcsolatos kérdésekkel az utóbbi években kezdtek intenzívebben foglalkozni. A ragasztás végleges eredménye szempontjából nemcsak a kötőanyag eloszlatásának, felhordási módjának, valamint a kötőanyag típusának és állapotának, hanem a forgácsok jellemzőinek (fafaj, méretek, nedvességtartalom, felületi érdesség stb.), és a préselési technológiájának is (prészárási sebesség, nyomás, hőmérséklet stb.) fontos szerepe van. Tekintettel a komplex feladatra, a kutatók a számos tényező csak néhányát vizsgálták egyszerre, a többi tényező állandósított értéke mellett. Ilyenformán összehasonlították a különböző felhordási eljárásokat vizsgálták a különböző kötőanyagtípusokat, a kötőanyag bekötési folyamatát és a befolyásoló tényezők hatását a kötés szilárdságára. Eljárásokat dolgoztak ki a kötőanyag és a kötőanyagfelhordás vizsgálatára, de mint Eberhard Kehr és kutatótársai megállapítják, a kötőanyagfelhordás ellenőrzésére kidolgozott eljárások még nem kielégítőek. E témakörben alapvetőnek tekintjük E. Meinecke munkáit, ezért vizsgálatainknál felhasználtuk megállapításait. Tekintve, hogy a kötőanyagfelhordással kapcsolatos eddig elvégzett kutatásainkat csak első lépésnek tekintjük, így elsősorban célunk volt E. Meinecke által végzett vizsgálatok részbeni reprodukálása, és eredményeinek némelyike, valamint korábbi tapasztalataink közötti ellentétek okainak feltárása. E helyen nem kívánjuk ismertetni eredményeit és egyes kérdésekkel kapcsolatos véleményünket, mivel a továbbiakban azokat részletesen ismertetjük. A kötőanyagfelhordás jelentősége. Elméletileg a forgácsok összeragasztásakor amaximális ragasztási szilárdságot csak úgy lehet elérni, ha a kötőanyagból a forgács felületén összefüggő filmet állítunk elő. Figyelembe véve a gazdaságossági okokból rendelkezésre álló és műszakilag még elfogadható kötőanyagmennyiséget, nem tudunk összefüggő kötőanyagfilmet előállítani. Így nem lehet más célunk, mint a kötőanyag lehető legkisebb részekre való aprításával és felhordásával megközelíteni az ideális esetet. A kötőanyag jellemzőinek változása. A kötőanyag jellemzői közül igen lényeges a viszkozitás, amely a porlasztott szemcse méretét jelentősen befolyásolja. Az általánosan használt karbamid-formaldehid kötőanyag viszkozitását három tényező befolyásolja. A kötőanyag szárazanyag tartalma, hőmérséklete, kondenzációs foka. A viszkozitás mellett a másik jelentős kötőanyagjellemző, mely a porlasztáskor leszakadó kötőanyag szemcse méretét befolyásolja a felületi feszültség. A felületi feszültséget több tényező befolyásolja, ezek közül jelen vizsgálatoknál a viszkozitást vizsgáltuk. Megállapítható, hogy a viszkozitás növekedésével a felületi feszültség csökken. A porlasztott szemcseméret változásának és a felhordás egyenletességének hatása a forgácslapok szilárdsági jellemzőire. E. Meinecke kimutatta, hogy a porlasztott szemcseméretnek milyen hatása van a forgácslapok hajlító és lapra merőleges húzószilárdságára. A kötőanyagfelhordás egyenletességének hatása a lapra merőlegeshúzószilárdságra. A porlasztás gyakorlati vizsgálata. A porlasztás vizsgálatához egy Schlick-rendszerit porlasztót alkalmaztunk. A porlasztás kúpszögének meghatározásához egy 2 mm átmérőjű fémhuzalt használtunk. Az időegység alatt adagolt kötőanyag mennyiség hatása a porlasztott szemcse méretére. Az időegység alatt kiadagolt kötőanyagmennyiség csökkentésének határt szab a porlasztó eldugulása. A légsodrásos terítés és kötőanyag felhordási műveletek összevonási lehetőségének vizsgálata. A kezelőszemélyzet számának csökkentése érdekében célul tűztük ki a műveletek összevonási lehetőségeinek vizsgálatát. A légsodrásos terítési folyamatba a kötőanyagfelhordásnak egyetlen beviteli lehetősége, ha a kötőanyagporlasztást a légcsatornában repülő forgácsokra végezzük. E lehetőséget vizsgálva elsősorban azt kell eldönteni, hogy milyen mértékben biztosit ható az egyenletes felhordás. E kérdésen túlmenően egyéb - ugyancsak jelentős - kérdés vár megválaszolásra, mint pl. hogyan küszöbölhető ki a kötőanyagnak légcsatorna falra történő lerakódása, a kötőanyagnak levegőárammal történő elszállítása stb. Addig azonban, mik az egyenletes felhordással kapcsolatosan nem döntjük el, hogy a két művelet összevonása nem biztosit-e a forgácslapoknak a jelenlegivel legalább azonos fizikai-mechanikai jellemzőket, a többi kérdés vizsgálata időszerűtlen. A kötőanyagfelhordás elméleti vizsgálatánál megállapítottuk, hogy ideális az, ha a kötőanyagot a forgácsfelületre vékony összefüggő rétegben hordjuk fel, vagy ezt megközelítve apró szemcsékkel borítjuk a forgács felületét. A porlasztásos kötőanyagfelhordásra ugyancsak megállapítottuk, hogy elméletileg leghelyesebb, ha a forgácsokat összefüggő egyrétegű lapban visszük el két porlasztó között. A légsodrásos terítésnél közelítőleg összefüggő forgácsfüggöny alakul ki közvetlenül az adagoló csúszdáját elhagyó forgácsoknál, azonban ez a forgácsfüggöny rövid esési úton a vastagság szerinti frakcionálásnak megfelelően szétterül. Ez a rövid út használható ki úgy, hogy vízszintes sorban helyezzük el a porlasztókat. Bár a forgácsfüggöny két oldalán nem helyezhető el porlasztó, mert ezzel a légsodrás hatásfokát lerontanánk, azonban ezt a kényszerhelyzetet részben kompenzálja az a tény, hogy a forgácsok esés közben hossztengelyük körül forognak, így nagy valószínűséggel mindkét felületük kap kötőanyagot. Ezek után azt kell eldönteni, hogy az üzemi kapacitásnak megfelelő időegység alatt kiadagolt forgácsmennyiség mellett kialakulhat-e egyrétegű forgácsfüggöny. Ha csak ezt a tényt vesszük számításba, már el kell vetni a terítés és kötőanyagfelhordási műveletek egyesítését, miután elméletileg csak minden negyedik forgács kap kötőanyagot. Meg kell azonban állapítani, hogy egyéb tényezők még tovább rontják a felhordás egyenletességét. A forgácsok közepes lebegési sebessége a forgácsvastagságtól függ, mégpedig a vékony forgácsok lassabban esnek, mint a vastagok, a különbség a szokásos forgácsvastagság tartományban eléri az ötszöröst. Ez azt jelenti, hogy a legvékonyabb forgácsok fajlagosan ötször több kötőanyagot kapnak, mint a vastag forgácsok. Az egyenletes felhordást tovább rontja az a tény, hogy a porlasztott felület kör, és a körön belül kifelé haladva csökken az egységnyi felületre porlasztott kötőanyagmennyiség. Ha e két tényezőt figyelembe vesszük, úgy a porlasztási kúp közepén és szélén keresztül haladó forgácsokra felhordott fajlagos kötőanyagmennyiségben a különbség eléri a 20-50-szerest. A felsorolt tényezőket összevetve megállapítható, hogy a légsodrásos terítés és kötőanyagfelhordási műveletek összekapcsolásának nincs meg a reális lehetősége, úgyhogy véleményünk szerint nem volna helyes e témával tovább foglalkozni. A légsodrásos terítőgép átalakítása. Az 1963. kutatási évben kivitelezett légsodrásos terítőberendezés egy Siempelkamp-adagolóból és az alá épített légcsatornából állt. A légcsatornát nyomott rendszerűreépítettük, ami az egyenletes légsebesség kialakítását megnehezítette. Az Axiál-ventillátorból kilépő örvénylő levegőt terelőlapátsorral sikerült többé-kevésbé egyenes vonalú áramlássá alakítani, azonban többszöri kísérlettel sem sikerült viszonylag egyenletes légsebességet kialakítani. Ugyancsak hátránya volt a berendezésnek a rövid (1,7 m) terítési hossz, ami nem tette lehetővé főként az alacsony térfogatsúlyú alapanyagokból készült forgács tökéletes frakcionálódását. A hiányosságok kiküszöbölése érdekében a berendezést átalakítottuk. A légcsatornát nyomottról szívott rendszerűre alakítottuk át, ugyanakkor a terítési hosszat 1,7 m-ről 3,7 m-re növeltük. A szívott rendszer előnye, hogy az axiál-ventillátor előtt nem forog a levegő és minden terelőlapát nélkül viszonylag egyenletes légsebesség alakul ki. A légsebesség egyenletességét mind nyomott, mind szívott légcsatorna esetén bemértük. A mérés adatait vizsgálva szembetűnő a szívott rendszer előnye, ugyanis terelőelem nélkül elfogadhatóan egyenletes légsebességet kapunk, szemben a nyomott rendszerrel, ahol a terelőlemezek többszöri állításával sem kaptunk egyenletesebb légsebességet. A szívott rendszer még szembetűnőbb, ha az azonos áramvonal melletti légsebesség-értékeket vizsgáljuk. Tekintettel a szívott rendszer kimutatott előnyeire javasoljuk a légsodrásos terítés ipar bevezetésénél ennek alkalmazását. A légsodrásos terítés és a javított kötőanyagfelhordás hatása az asztalos üzemi forgácsból és len-kender pozdorja alapanyagból képzett lapok fizikai-mechanikai tulajdonságaira. A vizsgálatokkal célunk az volt, hogy az ipart tájékoztassuk a légsodrásos terítés és a javított kötőanyagfelhordás együttes hatásáról különböző alapanyagok esetén. Asztalos üzemi hulladékforgács. Alapanyag. Összetétel kb. 25% bükk-, 75% fenyőforgács. Az üzemből kikerülő anyagból leválasztottuk az apró frakciót, lapképzésre a 1,5 x 1,5 mm lyukméretű szitán fennmaradó részt alkalmaztuk. A forgács nedvességtartalma felhordás előtt 8%. Kötőanyag: karbamid-formaldehid műgyanta. Szárazanyag tartalom: Lsz = 48%. Viszkozitás 7= 150 cP. Keverőgép átalakítva. Lappréselés: laboratóriumi hő présen. Prészárási idő: 25-35 sec. Hőmérséklet: 155-160°C. Préselési idő: 12 perc. Lapvastagság: 19 mm. A lepréselt lapokat 24 órás kondicionálás után az MSz szabványelőírásnak megfelelően vizsgáltuk le. A légsodrásos terítés és a javított kötőanyagfelhordás együttes alkalmazásával elértük, hogy a hulladékforgácsból készült forgácslapok 600-650 kp/m3, térfogatsúly-tartományban elérik, sőt túlhaladják a szabványban előírt hajlítószilárdsági értéket. Ugyanezt az értéket hulladékforgácsból készült üzemi lapok csak 720-770 kp/m3, térfogatsúly mellett biztosítják. A 600-650 kp/m3 térfogatsúly-tartományban átlagosan elért hajlítószilárdság növekedés 70%.A vizsgálati eredmények azt mutatják, hogy a légsodrásos terítés és a javított kötőanyagfelhordás bevezetésével asztalost üzemi hulladékforgácsból és célforgácsból készült üzemi lapokéval azonos eredmény érhető el. Összehasonlítási alapul azért választottuk a célforgácsra kapott eredményeket, mert az üzemi lapokba hidrofóbizáló szert raknak, így megtévesztő volna az összehasonlítás. Megállapítható, hogy az asztalos üzemi forgácsból készült lapok vízfelvétele és vastagsági dagadása alacsonyabb, mint a célforgácsból készült lapoké. A csökkenés magyarázatát az egyenletesebb kötőanyag felhordásban látjuk, mert az összefüggő gyantafilm jobban ellenáll a vízbehatolásnak és a forgácsok dagadásának. A lenpozdorját azért alkalmaztuk a vizsgálatoknál, mert az egyenletesen vékony lenpozdorja légsodrásos terítéskor a keverékből a lap felületén rakódik le, így egyrészt javítja a felületi simaságot, ugyanakkor a karcsúsági szám növekedésével emeli a lapok hajlítószilárdságát, ugyanis a kenderpozdorjából készült háromrétegű lapok felületi simasága csiszolás után sem közelíti meg a forgácslapokét. Alapanyag összetétel kb. 25% lenpozdorja, 75% kenderpozdorja. Az üzemből kikerülő anyagból, levegővel leválasztottuk a kócmaradékot és a pozdorját teljes egészében lapképzésre használtuk. A kötőanyagtartalom kötőanyagfelhordás, kötőanyag, keverőgép és lappréselés jellemzői egyeznek az asztalosipari hulladékforgácsnál lévőkkel. A számításnál a forgácsvastagságot átlagosan 1,0 mm-nek vettük, azonban a forgács összfelületének számításánál a kapott felületet kétszereztük tekintve, hogy a pozdorjánál az él felületek nem hanyagolhatók el. A len-kenderpozdorjából légsodrással terített lapok felületi simasága csiszolás nélkül is jobb, mint a kenderpozdorjából készült lapoké. A felületi simaság javulásában elért eredmények arra engednek következtetni, hogy - figyelembe véve a hajlítószilárdság javulását is - vakfurnér alkalmazása nélkül csak vékony (0,4-0,6) mm vastag színfurnérral is megoldható a felületnemesítése. Gazdaságossági értékelés. A javított kötőanyagfelhordás bevezetését csak a célforgácsból dolgozó és kivitelezés alatt álló üzemekre tervezzük. Az összesen elérhető megtakarítás 17 600 000 Ft/év. A hozzávetőleges számításokat az önköltség vonatkozásában végeztük. Nem vettük figyelembe a szükséges beruházást, azonban a becslések szerint a megtérülés minden esetben kevesebb, mint fél év. E. Meinecke nyomán, elméleti úton vizsgáltuk a porlasztásos kötőanyagfelhordás egyenletességét befolyásoló tényezőket. Megállapítottuk, hogy a forgácsok porlasztó alatti elhaladásának valószínűsége közvetve Poisson-eloszlást követ. Az eloszlás középértékét (A.) gyakorlati adatokkal fejeztük ki, így keverőgépek méretezéséhez alkalmas összefüggést nyertek. Megállapítottuk, hogy az optimális középérték elméletileg A=9-11, gyakorlatilag A= 14.Kimutatták, hogy a forgácsok közötti összefüggő ragasztási fuga megközelítése érdekében a kötőanyagot a gyakorlatilag elérhető legkisebb szemcsére kell porlasztani. A porlasztott kötőanyagszemcsék optimális méretét elméleti úton 10-15,u -ban, gyakorlatilag 30-40 u.-ban határozták meg. Vizsgáltuk a kötőanyag jellemzőinek (viszkozitás, felületi feszültség) a porlasztott szemcse méretére gyakorolt befolyását. Megállapítottuk, hogy a kötőanyag viszkozitásának növekedése jelentősen növeli a porlasztott szemcse méretét. A viszkozitást jelentősen befolyásolja a kötőanyag hőmérséklete és kondenzációs foka. A vizsgálatokból kitűnt, hogy a kötőanyagot télen fűteni kell, hogy a forgácslapok szilárdsági jellemzői ne csökkenjenek. Kimutatták, hogy a felületi feszültség a viszkozitás növekedésével csökken, azonban a gyakorlatilag használt viszkozitáshatárokon belül a változás elhanyagolható. Laboratóriumi vizsgálatokat végeztünk a porlasztott szemcseméret és a kötőanyagfelhordás egyenletességének lapjellemzőkre gyakorolt hatásának kimutatására. 460 kp/m3 térfogatsúlyú forgácslapoknál a kötőanyagfelhordás egyenletességének javításával a kötőanyagszemcsék átlagos méretének csökkentésével, a hajlítószilárdságban 30%-os, a lapra merőleges húzószilárdságban pedig 57%-os emelkedést sikerült elérni. Megvizsgálták az időegység alatt kiadagolt kötőanyagmennyiség és a porlasztólevegő nyomásának a porlasztott szemcse méretére gyakorolt hatását. A mérési adatok alapján megállapították, hogy az időegység alatt kiporlasztott kötőanyagmennyiségének az átlagos szemcseméret rohamosan növekszik. A porlasztólevegő nyomását 2-7 att-ig változtattuk, de a porlasztott szemcse méretében nem tapasztaltunk mértékadó változást. Megvizsgáltuk a kötőanyagnak a porlasztott körön belüli eloszlását. Elméleti úton megvizsgálták a légsodrásos terítés és a kötőanyagfelhordási műveletek összevonásának lehetőségét. A számítások alapján megállapítható, hogy a két művelet összevonására nincs lehetőség. A légsodrásos terítés és a javított kötőanyag felhordás lapjellemzőkre gyakorolt együttes hatását megvizsgáltuk asztalosipari hulladékforgácsból és len-kenderpozdorja keverékből készült lapokon. Asztalosipari hulladékforgácsból készült lapoknál mintegy 70%-os, len-kenderpozdorja keverékből készült lapoknál pedig mintegy 100%-os hajlítószilárdság emelkedést mutattunk ki.