Szám: H_000085

A cikk szerzőjének a neve(i): Gulyás Kiss, Ernő ; Arató, István ; Földesi, János ; Madari, József ; Vargyali, Kornélia

A cikk címe: Forgácslapok homogenitásának és strukturálisszerkezetének javítása a légsodrásos forgácsterítés elméleti és gyakorlati vizsgálata, a folyamatossúlyszerinti adagolás lehetőségei.

Forrás: FAIPARI KUTATÁSOK, Faipari Kutató Intézet [FaKI] Budapest, 1964. 1. sz. 3 – 69 oldal, Mezőgazdasági Könyvkiadó, Budapest 1964

Lásd a teljes cikket: Teljes_cikk

Kulcsszavak: forgácslap, forgácshomogenitás, súlyegyenetlenség, légsodrás, impulzusmérleg

Kivonat:

Előzmények, a kutatás célja: a Faipari Kutató Intézet Kísérleti-üzeme 1960-61-ben elkészített három terítőgépet laboratóriumi bemérés céljából. Az 1962-es kutatási évben történt meg a berendezések bemérése, aholis a különböző tényezők hatását vizsgálták a terítés - lapok közötti és lapon belüli - súlyegyenletességre. A vizsgált tényezők a következők voltak: terítőkeret sebessége, forgácshossz, forgácsszélesség, fafaj, illetve, térfogatsúly, terítési rétegszám. Az elvégzett vizsgálatok eredményei alapján megállapítható, hogy a különböző típusú terítőgépek között ugyan kimutatható szignifikáns eltérés a terítés egyenletességében, azonban a legjobbnak bizonyult Siempelkamp-típusú terítőgéppel sem érhető el +/- 10 %-nál kisebb relatív szórás a lapok közötti súlyegyenlőtlenségben. A lapon belüli súlyeloszlás egyenletessége pedig minimálisan, mintegy +/- 20 % relatív szórást mutat. A súlyszerinti egyenletesség hibája legnagyobbrészt arra vezethető vissza, hogy minden terítőgép típus térfogatra adagolja a forgácsot. Figyelembe véve e tényeket, az a vélemény alakult ki, hogy a kutatásnak olyan irányban kell haladnia, hogy a forgács térfogatra történő adagolását a lehetőségekhez mérten, a súlyra történő adagolás váltsa fel. Itt két út kínálkozott, az egyik a szállítóhevederes mérleg, a másik az impulzusmérleg. Mindkét berendezés a lehulló forgács útjába behelyezhető az adagológépnél. Bár a hevederes mérleg más adagolási feladatoknál már bevált, az impulzusmérleg viszont kevésbé ismert, mégis az utóbbit választottuk, egyrészt kisebb terjedelme, de főként azon tulajdonsága miatt, hogy ennél a mérlegtípusnál az adagolás és érzékelés közötti időkülönbség gyakorlatilag nulla, míg a hevederes mérlegnél alig csökkenthető 0,5 perc alá.Ugyancsak felmerült annak szükségessége, hogy a forgácsteríték strukturális szerkezetét vizsgáljuk, ill. annak a korábbinál kedvezőbb szerkezetet adjunk. Jelenlegi ismeretek szerint a forgácslap alapanyagával és a terítékkel szemben az alábbi követelmények támaszthatók:A hatásos karcsúsági szám értéke 170 - 300 legyen, ha = 0,4 - 0,6 g/cm³.- v frf - 170-300)ahol: 17 = hatásos karcsúsági számH = forgácshossz mmv = a forgács vastagság mm= a forgács alapanyagának abszolút száraz térfogatsúlya, g/cm3.A forgácslap felszínére jutó forgácsok zárt, sima felü­letet adjanak, a felszíni réteg ne tartalmazzon durva, túl vastag forgácsokat, általában a forgácslap teljes keresztmetszetében az egyes rétegek közel azonos vastagságú forgácsokból áll­janak. A forgácslapok középrészének képzésében résztvevő forgácsanyag lehetőleg ne tartalmazzon port, ill. nagyon kisméretű forgácsot, ugyanakkor a felszíni rétegben egy bizonyos %-ig jelenléte előnyös a felületi simaság és zártság szempontjából.A probléma megoldására itt is két út kínálkozik, az egyik a dobóhengeres-, a másik a légsodrásos osztályozás kombinálása a terítéssel.A két módszer közül a légsodrásos osztályozás vizsgálatát választottuk témafeladatnak, abból kiindulva, hogy ez a módszer jobb eredményt ad, mivel a légsodrásnál az erőhatás iránya állandó, míg a dobóhengeres osztályozásnál az erőhatás iránya függ a forgács és a dobóelemek találkozási helyétől. A folyamatos súlyszerinti adagolás bevezetése a forgácslapok homogenitását javítja, tehát csökken a fizikai és mechanikai tulajdonságok szórása, ezenkívül várható, hogy a gyártás gazdaságosságára is hatást gyakorol. Egyrészt csökkenti a selejtet, másrészt éppen e tulajdonságok szórásának csökkentése révén valószínűleg csökkenthető a kötőanyag felhasználás is.A légsodrásos terítés bevezetése a fentiekhez hasonló eredményre vezethet, de ezen túlmenően a forgácslapok felületi simaságát is javítja.Itt kell megemlíteni azt az eredményt is, hogy a légsodrásos terítés bevezetésével egyszerűsödik a gyártásmenet, csökken az üzem beruházási költsége és csökken a munkaerőigény.A légsodrásos terítés bevezetésével nincs szükség a borító és a középforgács külön előállítására, ennek megfelelően csak egy szárítógép szükséges. Sok esetben az osztályozógép is elma­radhat. A kötőanyag bekeveréséhez is csak egy gépre van szük­ség. Terítőgépből is a szokásos három, illetve négy helyett csak kettőt kell alkalmazni. Igaz, hogy az itt alkalmazott két terí­tőgép bonyolultabb, nagyobb beruházás-igényű, azonban a szükséges külön költség a még nem említett segédberendezések elmaradásából, illetve, számának csökkenéséből fedezhető. Természetesen a csökkenő műveleti hely egyben a munkaerőigényt is csökkenti. A teljes értékű gazdaságossági mutató kimunkálásához csak üzemi adatok al­kalmasak.

Jelen kutatás elsősorban az alábbi kérdésekre kívánt választ adni:

Folyamatos súlyszerinti adagolás. Milyen összefüggés van az impulzusmérlegnél a folyamatos erő­hatás és a kiegyensúlyozó erő között? Forgács mérése esetén változik-e az összefüggés? Légsodrásos osztályozás, illetve, terítés. A forgácsoknak és az eljárásnak milyen tényezői befolyásolják a repülési távolságot, melyik tényező a döntő? A légsodrás bevezetése a terítési folyamatba befolyásolja-e a terítés egyenletességét? A légsodrásos terítés hogyan befolyásolja a kész lapkülönböző fizikai és mechanikai jellemzőit? Rosttal kevert forgács teríthető-e légsodrással, ha igen, csökkenthető-e a kötőanyag tartalom a szilárdság szabványértéken maradása mellett? A kísérletek metodikája. A folyamatos súlyszerinti adagolás előfeltétele, hogy olyan segédberendezést használjunk, mely a berendezésen időegység alatt áthaladó forgácssúllyal arányos jelet ad, ami az adagoló vezérlésére használható fel. Segédberendezésnek a bevezetőben már említett impulzusmérleget kívánjuk alkalmazni, ill. megvizs­gálni, hogy eleget tesz-e a fenti követelményeknek. Kérdés, hogy mely tényezők befolyásolják a forgácssúly és a jel arányosságát? Befolyásoló tényezők. A forgácssúly és ajel arányosságát a következő tényezők be­folyásolják: Esési magasság. A forgács légellenállás tényezője. A forgács és mérleglap találkozási helye és találkozási szöge. A mérleg érzékenysége. Az esési magasság növelése egy bizonyos határon túl (kb. 0,5 - 0,8 m) fölösleges, mert főként a vékony forgácsok már 0,2 - 0,5 m esés után lebegési sebességgel esnek. Egy adott be­rendezésnél az esési magasság változása lényegtelen és ez a változás megfelelő konstrukció esetén csak a mérlegtányér elmozdulásából adódik, ami áttétellel az esési magasság 1-2 %-ara csökkenthető. A kísérleteknél nem tértünk ki az esési magasság változásának vizsgálatára, hanem állandó értéken tartottuk. A forgács lebegési sebességét és egyben gyorsulását az ellenállási tényező nagysága szabja meg, így közvetlenül hatással van - állandó esési magasság esetén is - a mérlegre ható erőre. A légellenállás tényező függ a forgács vastagságától, oldalarányától, a felület érdességtől és a forgács esés közbeni mozgásától. A forgácsegyedeket vizsgálva az ellenállás tényező változása jelentős különbségeket ad az erőhatásban, azonban azonos technológiával készült forgácstömeg esetén a statisztikus eloszlás kiegyenlíti a különbségeket, így a légellenállási tényező változásának figyelembevétele csak a forgács előállatás technológiájának nagymértékű változása esetén indokolt. A forgácsok esés közben oldalirányú csuszást és lengést végeznek, így a mérleglappal történő találkozási helye és szöge meghatározhatatlan. A találkozás helye megszabja a csúszási hosszt, a találkozási szöge pedig az impulzus erő nagyságát, illetve a forgács visszapattanását. A mérleglap lejtési szögének mindig nagyobbnak kell lennie a súrlódási határszögnél, azonban ezen túlmenő növelése megszabja a forgács csúszási sebességét, azaz a forgácsnak a mérleglapon történő tartózkodási idejét. A forgács felületének érdessége, valamint nedvességtartalmának, illetve, gyantatartalmának változása a súrlódási tényezőt változtatja, ami azonos lejtési szög esetén is különböző csúszási időt eredményez. A tényezők elhagyását is indokolja a statisztikus eloszlás. A mérleg érzékenysége az összefüggést torzítja, kiküszöbölésre nincs mód, a cél az, hogy rendszeres karbantartással az érzékenység állandó értéken legyen tartva.Az impulzusmérleg bemérésekor folyadék alkalmazása az említett tényezők hatását is nagymértékben kiküszöböli, egyedül a mérleg érzékenységét hagyja meg, mint befolyásoló tényezőt, így a beméréshez kísérleteinknél először vizet használtunk.Az ellenállási tényező függ a felület érdességének változásától és az élek tagoltságától, a pontos összefüggést kimutatni nehézségekbe ütközik, azonban erre nincs is szükség a kismértékű eltérések miatt. A mérési adatokból azt a következtetést lehet levonni, hogy a nagyobb oldalirányú forgácsok nagyobb közepes repülési távolságot adnak, mint a kisebb oldalarányú forgácsok. Ezt a hámozott és üzemi célforgácsoknál tapasztaltuk is. A légsúrlódási tényező vizsgá­latánál sem tudtunk egyértelmű összefüggést megállapítani, csak az ellenállási tényezőhöz hasonlóan azt, hogy az oldalarány nö­vekedésével kismértékben a légsúrlódási tényező is nő.A számítások eredménye szerint a tiszta légellenállási tényező értéke néhány század, maximum két tized értékkel alacsonyabb a mért értékeknél, a tiszta légsúrlódási tényező értéke pedig kb. fele a mért értéknek.A mérési adatokból végkövetkeztetésként megállapítható, hogy a légsúrlódási tényező különválasztásának illetve, vizsgálatá­nak nincs gyakorlatilag jelentősége, miután a légellenállási tényező értékének maximum 5 %-át éri el.A forgácsok oldalirányi csúszásának hatása a repülési távolság szórására. Az elcsúszás átlaga gyakorlatilag az esési függőlegesben van, mert az eltérések kicsinyek és mindkét irányban szerepelnek. A forgácsvastagság növekedésével a szórás csökken. A vízszintes légáramlásban mozgó forgácsok majd mindegyike végez hossztengelykörüli forgást úgy, hogy az elcsúszás szórásában mutatkozó különbség csökken, azonban kiegyenlítődésről nem lehet szó, mert az esési időben mutatkozó különbség a vastag forgácsoknál kisebb elcsúszást eredményez. Bár a forgácsok esés közbeni elcsúszásának pontos függősége a forgácsvastagságtól nem ismeretes, a légsodrásos osztályozás repülési távolságának szórása közelítőleg felbontható. Valószínű, hogy a térfogatsúly, forgácsvastagság és felületi érdesség változásából adódó relatív szórás a névleges forgácsmérettől függetlenül állandó. A légsodrás terítési folyamatba történő bevezetésének hatása a terítés egyenletességére. A felére csökkent inhomogenitás igen jelentős a szilárdsági értékek szórásának csökkentése szempontjából. A kapott értékek magyarázata az, hogy míg a terítékek, illetve lapok közötti súlyingadozást csak az adagoló berendezés minősége szabja meg, addig a terítéken illetve, lapon belüli súlyingadozást a légsodrás is befolyásolja. A légsodrás befolyása abban jelentkezik, hogy az egyébként időszakosan lehulló forgácscsomókat nem engedi koncentráltan elhe­lyezkedni a lapon belül, hanem esés közben a vízszintes légáram­lásban a csomókat, többé-kevésbé szétszórja a forgácslap nagyobb felületére. A vízszintes légáramnak ezt a funkcióját a berende­zés megfelelő konstruálásával még hatásosabbá lehet tenni. A légsodrásos terítés hatása a kész lapok fizikai és mechanikai tulajdonságaira. A légsodrásos terítési eljárással képzett forgácslapok el­sődleges előnye a más eljárással terített lapokkal szemben a felület simaságának lényeges javulásában van. A légsodrással terített forgácslap felülete a farostlemez felületére emlékeztet, ami fölveti annak lehetőségét, hogy a préseléssel egy időben felületkezelést is vé­gezzünk. A felületkezelés történhet présporok, felületkezelő papír, vagy színfurnér alkalmazásával.Értékelve a mérési adatokat, a következők állapíthatók meg: a térfogatsúly növekedésével csökken a felületi érdesség, amit a növekvő tömörödés magyaráz meg. Itt egyes forgácsok tömörödése már alacsonyabb térfogatsúlyon megkezdődik, így nincs hirtelen érdesség csökkenés a térfogatsúly növekedésekor. Meg kell jegyeznünk, hogy a közepes és maximális érdesség-mélység közötti összefüggést nem ismerjük pontosan, ennek felderítésére a forgácslap keresztmetszetének mikroszkóp alatti vizsgálata nyújt módot. A közepes felületi érdesség szórását vizsgálva megállapíthatjuk, hogy az gyakorlatilag független az érdesség abszolút értékétől, aminek oka az azonos alapanyagban keresendő. Természetesen így a relatív szórás és pontossági mutató értéke az érdesség csökkenésével nő. Vizsgáltuk a hajlítószilárdság és a térfogatsúly összefüggését mind légsodrásos, mind pedig normál terítési homogén lapok esetében. A vizsgálati adatok csak tájékoztató jellegűek, miután egyrészt laboratóriumban nyert adatok, másrészt a kötőanyag bekeverésének technológiája a légsodrásos terítéshez még nem tekinthető megoldottnak. A kutatási eredmények az alábbiak. Az impulzusmérleg bemérése. Laboratóriumi méretű berendezésen megállapítottuk, hogy a ferdelapú mérlegre hulló illetve, azon lecsúszó forgács súlya arányos a mérleget kiegyensúlyozó terheléssel. Az impulzusmérleg azadagolóberendezés, a terítőgépsúlyszerinti vezérlésére alkalmas, az üzemi alkalmazást adagológépbe történő kísérletibeépítésnek és bemérésnek kell megelőznie. A légsodrásos osztályozás elméleti vizsgálata. Megvizsgáltuk elméleti úton a forgácsok repülési távolságát a légsebesség, lebegési sebesség és esési magasság függvényében. Vizsgálati eredményekből megállapítható, hogy a különböző vastagságú forgácsok közepes repülési távolsága jól követi az elméleti hiperbolikus összefüggést. Különböző vastagságú forgácsok azonos vastagsági méreteinél a forgácsok repülési távolságának relatív szórása a forgácsvastagság növekedésével kis mértékben növekszik. A különböző vastagságú forgácsok együttes és külön osztályozása nem befolyásolja a közepes repülési távolságot és a szórást. A vékony forgácsok kevesebb vastag frakcióval választhatók szét, mint fordítva. A lebegési sebesség és a légellenállási tényező vizsgálata. Elméleti útonmegállapítottuk, hogy azonos térfogatsúly, felület érdesség, légellenállási tényező és oldalarány esetén a le­begési sebesség csak a forgácsvastagságtól függ. Az összefüggés négyzetes. Forgácsok nyugvó levegőben történő szabadeséséből számított lebegési sebesség nem követi tökéletesen a négyzetes összefüggést, az ellenállási tényező sem állandó. Az eltérés a - forgácsvastagságtól függő - különböző esés közbeni mozgásból adódik. A vékony forgácsok zöme hossztengelykörüli forgást, a vastag forgácsok zöme rövid tengely körüli lengést végez. A vízszintes légáramban történő szabadesésnél a forgácsok vastagságától függetlenül csak hossztengely körüli forgást végeznek. E megfigyelésnek felhasználásával korrigálva a lebegési sebesség értékeit fennáll a négyzetes összefüggés és a légellenállási tényező is állandó. A forgács oldalarányának hatása az ellenállási tényezőre. A forgács oldalaránya nem befolyásolja lényegesen az ellenállási tényezőt. A forgácsok oldalirányú csúszásának hatása a repülési távolság szórására. Megállapítottuk, hogy a forgácsok elméleti röppályájától, illetve az esési függőlegestől való eltérése mintegy 30-50 %-kal növeli a repülési távolság szórását. A szórás 50-70 %-át a térfogatsúly, forgácsvastagság és felületi érdesség ingadozása együttesen okozza. A három tényező hatásának különválasztására meg van a lehetőség, de azt a gyakorlat szempontjából szükségtelen elvégezni. A gyakorlati vizsgálatok igazolták az elméleti összefüggés használhatóságát. A mérések, illetve számítások alapján szerkesztett. Légsodrásos terítés bevezetésének hatása a terítés egyenletességére. Mérések alapján megállapítottuk, hogy a légsodrás bevezetése a terítési folyamatba a lapok közötti térfogatsúly a szórást nem befolyásolja, a lapon belüli térfogatsúlyszórást azonban jelentősen csökkenti. A csökkenés kb. 50 %-os. A légsodrásos terítés hatása a készlapok fizikai és mechanikai tulajdonságairaLaboratóriumi elő kísérleti adatok alapján a következők állapíthatók meg. A légsodrásos terítésű lapok közepes, illetve maximális felületi érdességeanormál terítésű lapokénak mintegy 23-30 %-a. A 650 kg/m3 térfogatsúlyú légsodrásos terítésű lap közepes felületi érdessége hq 16/u, míg a normál terítésű lapoké kb. 90/4. A légsodrásos terítésű lapok felületi simasága - szemben a normál terítésű 3 rétegű lapokéval - megfelelő alapot biztosít a műgyantával átitatott papír furnérok felvitelére a műanyagfelületek képzésére. A légsodrásos terítésű lapok hajlítószilárdsága - azonos térfogatsúly mellett - átlagosan kb. 20 %-kal magasabb, mint az azonos jellemzőkkel készült normálterítésű és üzemi lapok hajlítószilárdsága. A légsodrásos terítésű lapok nyírószilárdsága - azonos térfogatsúly mellett - közel azonos a háromrétegű üzemi lapok nyírószilárdságértékeivel és kb. 67 %-a a homogén terítésű lapoknak A légsodrásos terítésű lapok keresztmetszetének behatolási ellenállása - a keresztmetszeti rétegek függvényében - jellegben és abszolút értékben közel egyező a Novopantípusú lapokéval. A légsodrásos terítésű lapok felületi keménysége átlagosan 30 %-kal magasabb, mint a normál terítésű lapok felületi keménysége.24 órás áztatás után a légsodrásos és normálterítésű lapok vízfelvételben és vastagsági dagadásban nem mutatnak különbséget.