Metoda proizvodnje proizvoda prešanjem drvene plastike. "Drvena" plastika Drvo od FiberForce Lignocarbon i piezothermoplastike

1. Opis i kemijski sastav
2. Omjer polimera i drva
3. Materijalne prednosti

U građevinarstvu i proizvodnji namještaja, novo visokotehnološki materijali poboljšanih svojstava u odnosu na konvencionalne iste klase, a niža im je cijena. Jedan takav materijal je drvo-polimer kompozit (WPC). Sada je široko rasprostranjen, što je povezano s dostupnošću i niskom cijenom. Jeftinije je od običnog drva, ali ima istu čvrstoću.

U proizvodnji kompozita koristi se prirodno drvo i polimer koji ne šteti ljudskom zdravlju. Obično se WPC dobiva lijevanjem, što značajno povećava njegovu čvrstoću.

Kompozit se može koristiti pri polaganju podova. Koristi se pri postavljanju ograda na otvorenim terasama, u sjenicama, na balkonima, jer je otporan na ekstremne temperature, bilo kakve padaline i mehanička opterećenja. To čini WPC svestranim. Materijal ima lijepu strukturu.

WPC je široko rasprostranjen u SAD-u, gdje se aktivno koristi u izgradnji vikendica.. Važno je znati tehnologiju proizvodnje, karakteristike, ako ste odabrali ovaj materijal. Ako znate značajke procesa proizvodnje tekućeg drva, tada možete napraviti kompozit vlastitim rukama.

Opis i kemijski sastav

Drvo-polimerni kompozit, koji se naziva tekuće drvo, je umjetni materijal dobiven miješanjem drva i monomera. Tijekom procesa proizvodnje dolazi do ekstruzije, pri čemu nastaje polimer. Na sličan način izrađuje se polimerna ploča koja je u čvrstoći bolja od običnog drva, ali je malo inferiorna u odnosu na keramičke pločice. Same ploče dobivaju oblik tijekom procesa lijevanja.

"Tekuće stablo" se proizvodi dodavanjem vezivnih polimera u čips: polistiren, polietilen, polipropilen i polivinil klorid. WPC je dobio naziv "tekuće drvo" zbog svoje fleksibilnosti i plastičnosti..

"Tekuće stablo" koristi se u proizvodnji podnih ploča, obloga, cijevi (za vodovod, kanalizaciju), namještaja.

Kemijski sastav WPC-a uključuje samo 3 komponente:

1. Male čestice drva (strugotine, piljevina, usitnjeno drvo, abroform, jeftini modeli nailaze na pogaču od sjemenki suncokreta, isjeckanu šperploču). Količina aditiva može varirati u sastavu od 1/3 do 4/5 ukupne mase.
2. Polimerni aditiv - polivinil klorid (PVC), polietilen (PE), polipropilen (PP).
3. Posebni kemijski dodaci koji značajno poboljšavaju tehnička svojstva, izgled(boje, lakovi). Volumen ovih aditiva je 0,1-4,5% ukupne mase.

Omjer polimera i drva

Omjeri omjera polimera i drva mogu biti različiti. Odabir se provodi uzimajući u obzir koji su tehnički pokazatelji WPC-a potrebni.

Omjer drva (abroforma) i polimera je 2:1. Ovaj omjer daje WPC-u svojstva drva – masa će sadržavati više drvenih vlakana. Ploče izrađene od takvog materijala će nabubriti od vlage, što značajno smanjuje vijek trajanja u vlažnoj klimi. Za središnju zonu i jug Rusije to će biti 5-10 godina. WPC je relativno krhak, što ograničava njegovu upotrebu, ali građevinski materijal ima prekrasnu teksturu drva i "valovitu" površinu.

Omjer drva i polimera, poput 2:3, značajno pogoršava izgled WPC ploče, što ograničava upotrebu ploča u dekorativne svrhe. Na dodir ploča nalikuje običnoj plastici, a površina postaje glatkija (ponekad skliska).

Ako drvo-polimerni kompozit ima omjer drvnih vlakana (abroform) i polimera 1:1, ploča dobiva optimalna svojstva. Tekstura je lijepa, hrapave površine, protuklizna. Proces lijevanja je pojednostavljen: nema potrebe za zagrijavanjem komponenti na željenu temperaturu. Ovakva priprema WPC-a ne prenosi svojstva drva na materijal: ne upija vlagu, ne bubri i relativno je postojan u uporabi.

Tekuće drvo se ulijeva u posebni oblici, koji osiguravaju prisutnost šiljaka i utora za pričvršćivanje dasaka.

Materijalne prednosti

WPC je otporan na ultraljubičasto zračenje: ne puca, ne deformira se. Ne mijenja svoju strukturu pri niskim temperaturama zraka, izloženosti vlazi, kiselinama i drugim negativnim okruženjima.

Materijal je otporan na plijesan, insekti ne počinju u WPC-u, nije mamac za miševe, štakore i druge glodavce. Za veću stabilnost može se prekriti posebnim polimernim filmom.

Još jedan plus je veća čvrstoća (omogućuje vam da izdržite više od 5 centara po 1 m 2). To omogućuje postavljanje bilo kakvog teškog namještaja na ploče.

Tekuće drvo je fleksibilan materijal koji se lako obrađuje.. Može se piliti, blanjati. To se uzima u obzir u proizvodnji polimera ili u procesu lijevanja.

Tekuće stablo - ekološki prihvatljivo čisti materijal, budući da korišteni abroform i polimer ne emitiraju otrovne tvari i ne predstavljaju opasnost za ljude. WPC je nezapaljiv i ne podržava izgaranje.

Je li moguće napraviti ga sami?

Moguće je napraviti "tekuće stablo" (abroform) kod kuće, dok će WPC "uradi sam" imati potrebne karakteristike. Praznine su prikladne za restauratorske radove (namještaj), grube podove za pomoćne prostorije, sjenice, terase.

Da biste napravili tekuće stablo, trebate uzeti piljevinu i samljeti ih kućnim mlinovima ili mlinovima za kavu. U smjesu se dodaje PVA ljepilo (omjer piljevine i ljepila je 70:30). Dobivena smjesa treba biti gusta. Za materijal imati željenu boju, preporuča se dodati boju (emajl) odgovarajuće boje.

Dobivena masa je analog WPC-a. Materijal se može nanositi na oštećena mjesta parketa, laminata, namještaja.

Ako pod napunite takvim materijalom, ispod njega trebate napraviti oplatu i pripremiti samu smjesu u pravoj količini. Zatim možete početi puniti. Preporučena debljina buduće ploče je 50 mm.

Zadatak izrade proizvoda od termoplastičnih drvo-polimernih kompozitnih materijala je u osnovi jednostavan - spojiti sve sastojke budućeg kompozita u homogeni materijal i od njega oblikovati proizvod željenog oblika. Međutim, njegova implementacija zahtijeva određeni skup prilično složene tehnološke opreme.

1. Opći principi tehnologije.

Sirovina za proizvodnju WPC je drvno brašno (ili vlakno), osnovna smola u obliku suspenzije ili granula i do 6-7 vrsta potrebnih dodataka (aditiva).

Postoje dvije bitno različite sheme za dobivanje proizvoda ekstruzije iz termoplastičnog WPC-a:

• dvofazni proces (kompaundiranje + ekstruzija),
• jednostupanjski postupak (direktna ekstruzija).

U procesu koji se sastoji od dva koraka, najprije se od originalnih sastojaka napravi spoj drvo-polimer. Smola i brašno su u dva silosa. Brašno osušeno u posebnoj instalaciji i smola šalju se u dozator težine i ulaze u mješalicu, gdje se temeljito miješa vruće uz dodatak potrebnih aditiva. Dobivena smjesa se dalje oblikuje u obliku srednje velikih granula (peleta), koje se potom hlade u posebnom uređaju (hladnjaku).

Riža. 1. Shema za dobivanje granuliranog drvno-polimernog spoja

Zatim se ovaj spoj koristi za ekstruziju profilnih proizvoda, vidi dijagram ekstruzijskog dijela, sl. 2.

Riža. 2. Shema ekstruzione sekcije

Granulat se dovodi u ekstruder, zagrijava do plastičnog stanja i gura kroz matricu. Ekstrudirani profil se kalibrira, pili poprečno (a po potrebi i uzdužno) i postavlja na prihvatni stol.

Spoj drvo-polimer također se koristi za oblikovanje ili prešanje proizvoda od termoplastičnog WPC-a.

U slučaju izravne ekstruzije, sastojci se šalju izravno u ekstruder, pogledajte, na primjer, jedan od dijagrama organizacije procesa izravne ekstruzije WPC na sl. 3.

Riža. 3. Shema izravne ekstruzije drvno-polimernih kompozita.

U ovaj slučaj, drvno brašno se dovodi iz bunkera u sušaru, suši do sadržaja vlage manjeg od 1% i ulazi u skladišni bunker. Zatim brašno i dodaci iz ulaze u dozator, a iz njega - u mješalicu (mikser). Smjesa (spoj) pripremljena u miješalici pomoću transportni sustav doveden u skladišni spremnik ekstrudera. Smola, pigment i sredstvo za podmazivanje iz odgovarajućih spremnika dovode se u ekstruder, gdje se konačno miješaju, zagrijavaju i istiskuju kroz matricu. Zatim se dobiveni profil hladi (i ako je potrebno) kalibrira, a zatim podrezuje na željenu duljinu. Ova se shema naziva izravna ekstruzija.

Obje se sheme sada naširoko koriste u industriji, iako mnogi smatraju da je izravna ekstruzija naprednija.

U inozemstvu postoje poduzeća koja su specijalizirana samo za proizvodnju granula za WPC, tj. za prodaju. Na primjer, u WTL Internationalu, kapacitet instalacija ove vrste je do 4500-9000 kg/h.

Za okvirni raspored opreme ekstruzijske sekcije (linije) za direktno istiskivanje profilnih dijelova pogledajte sljedeći dijagram.

Ovisno o namjeni projekta, proizvodnja ekstrudiranog WPC-a može se realizirati u obliku kompaktnog pogona na jednom postrojenju ili u obliku radionice (pogon s više ili manje proizvodnih linija.

Velika poduzeća mogu imati desetke pogona za ekstruziju.

Granične temperature procesa ekstruzije za različite vrste osnovnih smola prikazane su u dijagramu na sl.6.

sl.6. Granične temperature radne smjese (linija 228 stupnjeva - temperatura paljenja drva)

Bilješka. Većina prirodnih i sintetskih polimera na temperaturama iznad 100 stupnjeva. C je sklon degradaciji. To je zbog činjenice da energija pojedinačnih molekula postaje dovoljna za uništavanje međumolekulskih veza. Što je viša temperatura, to je više takvih molekula. Zbog toga se smanjuje duljina polimernih molekularnih lanaca, polimer oksidira, a fizikalna i mehanička svojstva polimera se značajno pogoršavaju. Kada se dostignu granične temperature, degradacija polimernih molekula događa se u masovnim razmjerima. Stoga je kod vrućeg miješanja i ekstruzije potrebno pažljivo kontrolirati temperaturu smjese i nastojati je smanjiti i smanjiti vrijeme rada. Razgradnja polimera također se događa tijekom prirodnog starenja kompozita kada je izložen ultraljubičastom zračenju. Razgradnji nije podložna samo plastika, već i polimerne molekule koje čine strukturu drvene komponente kompozita.

Tlak rastaljene smjese u cijevi ekstrudera je obično između 50 i 300 bara. Ovisi o sastavu smjese, dizajnu ekstrudera, obliku ekstrudiranog profila i brzini protoka taline. Današnji snažni ekstruderi izrađeni su od radni tlak do 700 bara.

Brzina ekstruzije WPC-a (tj. brzina protoka taline iz matrice) je u rasponu od 1 do 5 metara u minuti.

Glavni dio ovog tehnološkog procesa je ekstruder. Stoga ćemo u nastavku razmotriti neke vrste ekstrudera.

2. Vrste ekstrudera

U domaćoj literaturi ekstruderi se često nazivaju pužnim prešama. Princip rada ekstrudera je "princip mlinca za meso" svima dobro poznat. Rotirajući puž (puž) hvata materijal iz ulaza, zbija ga u radnom cilindru i pod pritiskom gura u matricu. Osim toga, završno miješanje i zbijanje materijala odvija se u ekstruderu.

Kretanje materijala u ekstruderu tijekom rotacije puža nastaje zbog razlike u koeficijentima trenja materijala na puž i cijev. Kako je slikovito rekao jedan strani stručnjak: "Polimer se lijepi za cijev i klizi po vijku."

Glavna toplina u radnom cilindru oslobađa se zbog kompresije radne smjese i rada značajnih sila trenja njegovih čestica na površini ekstrudera i međusobno. Za preradu termoplasta ekstruderi su opremljeni dodatnim uređajima za zagrijavanje radne smjese, mjerenje temperature i njeno održavanje (grijači i hladnjaci).

U industriji plastike najčešći su, zbog svoje relativne jednostavnosti i relativno niske cijene, jednocilindrični (jednopužni) ekstruderi, vidi dijagram i fotografiju, sl. 7.

Riža. 7. Standardna shema i izgled jednocilindričnog ekstrudera: 1- lijevak; 2- svrdlo; 3- cilindar; 4- šupljina za cirkulaciju vode; 5- grijač; 6- rešetka; 7- glava za oblikovanje. Faze procesa (I - dobava materijala, II - zagrijavanje, III - kompresija)

Glavne karakteristike ekstrudera su:

• promjer cilindra, mm
• omjer duljine cilindra i njegovog promjera, L/D
• brzina rotacije vijka, o/min
• snaga motora i grijača, kW
• produktivnost, kg / sat

Bilješka. Izvedba putovnice ekstrudera je uvjetna vrijednost. Stvarna izvedba ekstrudera može se značajno razlikovati od specifikacije u određenom procesu, ovisno o materijalu koji se obrađuje, dizajnu kalupa, opremi za naknadnu ekstruziju itd. Pokazatelji učinka određenog procesa ekstruzije su omjer produktivnosti i potrošnje energije, cijena opreme, broj osoblja itd.

Sljedeći dijagram prikazuje razlike u performansama ekstrudera serije TEM engleske tvrtke NFM Iddon Ltd u proizvodnji granula i profila na različitim WPC sastavima.

Sljedeća vrsta je konusni pužni ekstruder. Strukturno je sličan cilindričnom ekstruderu, ali su vijak i radna šupljina izrađeni u obliku konusa. To omogućuje snažnije hvatanje i potiskivanje rastresitog materijala u radno područje, njegovo zbijanje i brzo podizanje tlaka u području matrice na potrebnu razinu.

Bilješka. Cilindrični i konusni jednopužni ekstruderi mogu se koristiti u proizvodnji termoplastičnih WPC profila u dvostupanjskom procesu, tj. prilikom obrade gotovog WPC spoja.

Produktivniji su ekstruderi s dva cilindrična ili konusna vijka, vidi sl. 8. Osim toga imaju znatno bolja svojstva miješanja. Vijci ekstrudera mogu se okretati u jednom smjeru ili u suprotnim smjerovima.

Riža. Sl. 8. Sheme puža dvocilindričnog i dvokonusnog ekstrudera: zona napajanja, zona kompresije, zona ventilacije, zona doziranja

Dizajn stroja s dva vijka je mnogo kompliciraniji i skuplji.

Vijci modernih ekstrudera složene su strukture, vidi sliku 6.9.a. i fig. 6.9.b.

sl.1.9. Prozor stvarno
praćenje procesa u ekstruderu.

U radnoj šupljini ekstrudera odvijaju se različiti mehanički, hidraulički i kemijski procesi čije je uočavanje i točno opisivanje teško. Na sl. Slika 9 prikazuje poseban oklopljeni stakleni prozor za izravno promatranje procesa ekstruzije (FTI)

Zbog visoke produktivnosti i dobrih svojstava miješanja, dvopužni strojevi se koriste za implementaciju sheme izravne ekstruzije termoplastičnog WPC-a. Oni. provode i miješanje komponenti i dovod pripremljene radne smjese u predionicu. Osim toga, ekstruderi s dva puža često se koriste u dvostupanjskom procesu kao kompaunderi za proizvodnju WPC peleta.

Vijci strojeva s dvostrukim vijcima nemaju nužno samo spiralne površine. Za poboljšanje njihovih svojstava miješanja, na puževima se mogu izraditi posebni dijelovi miješanja s drugim vrstama površina, koji omogućuju značajnu promjenu smjera i prirode kretanja radne smjese, a time i bolje miješanje.

Nedavno Japanska firma Creative Technology & Extruder Co. Ltd za preradu drvno-polimernih sastava, predložen je kombinirani dizajn ekstrudera, u kojem su dvopužni i jednopužni ekstruderi kombinirani u jednom tijelu cilindra.

Glavni mehanizmi fenomena koji se javljaju tijekom ekstruzije termoplastičnih materijala dobro su poznati. U u općim crtama pogledajte na primjer dodatak "Uvod u ekstruziju"

Bilješka. U postrojenju za proizvodnju drvno-polimernih ploča u Rostkhimmashu korišten je disk ekstruder. U nekim slučajevima, u proizvodnji WPC-a, može se koristiti klipna ekstruzija umjesto vijčane ekstruzije.

postojati posebne metode matematička računalna simulacija procesa ekstruzije koja se koristi za proračun i dizajn ekstrudera i kalupa, vidi sl. 10. te u računalnim sustavima upravljanja za ekstrudere.

Riža. 10. Sustav računalne simulacije procesa ekstruzije.

Ekstruderi koji se koriste u proizvodnji WPC-a moraju biti opremljeni učinkovitim uređajem za otplinjavanje za uklanjanje para i plinova i moraju imati radne površine otporne na habanje, kao što je bačva duboko nitrirana i vijak ojačan molibdenom.

Tradicionalno, tehnologija proizvodnje WPC koristi drvno brašno s udjelom vlage manjim od 1%. Međutim, novi suvremeni ekstruderi, dizajnirani posebno za proizvodnju WPC-a, mogu preraditi brašno s udjelom vlage do 8%, jer su opremljeni snažnim sustavom za otplinjavanje. Neki ljudi vjeruju da vodena para koja se stvara u ekstruderu donekle pomaže u procesu ekstruzije, iako je to kontroverzna tvrdnja. Na primjer, tvrtka Cincinnati Extrusion navodi da je ekstruder koji proizvodi tvrtka mod. Fiberex A135 pri sadržaju vlage brašna od 1-4% imat će produktivnost od 700-1250 kg/h, a pri 5-8% samo 500-700 kg/h. Dakle, standardni ekstruder, čak i opremljen sustavom za otplinjavanje, još uvijek nije sušilica, već jednostavno sposoban više ili manje učinkovito ukloniti malu količinu vlage iz radne smjese. Međutim, postoje iznimke od ove situacije, na primjer, finski Conex ekstruder opisan u nastavku, koji također može raditi na mokrim materijalima.

Kao opće pravilo, voda se mora potpuno ukloniti iz materijala tijekom ekstruzije kako bi se dobila gusta i izdržljiva struktura kompozita. Međutim, ako će se proizvod koristiti u zatvorenom prostoru, tada može biti porozniji i, prema tome, manje gust.

Jedan od ekstrudera, dizajniran posebno za proizvodnju drvo-polimernih kompozita, prikazan je na Sl. jedanaest.

Riža. 11. Ekstruder model DS 13.27 Hans Weber Gmbh, "Fiberex" tehnologija

Ekstruderi koji se koriste u dvostupanjskom procesu predgranulacije WPC-a opremljeni su posebnom glavom za granulaciju umjesto profilne matrice. U glavi za granulaciju, tok radne smjese koja izlazi iz ekstrudera dijeli se na nekoliko struja malog promjera (pramenova) i nožem reže na kratke komade.

Nakon hlađenja pretvaraju se u granule. Hlađenje granula provodi se na zraku ili u vodi. Vlažne granule se suše. Granulirani WPC pogodan je za skladištenje, transport i daljnju preradu u dijelove u sljedećoj fazi tehnološkog procesa ili u drugom poduzeću ekstruzijom, injekcijskim prešanjem ili prešanjem.

Ranije su ekstruderi imali jednu zonu punjenja. Novi modeli ekstrudera koji se razvijaju za obradu kompozitnih materijala mogu imati dvije ili više zona punjenja - zasebno za smolu, zasebno za punila i aditive. Kako bi se bolje prilagodili radu na različitim sastavima, ekstruderi - kompaunderi često su izrađeni od sklopivog presječnog dizajna, što vam omogućuje promjenu L/D omjera

3. Matrice (glave) ekstrudera

Matrica (tzv. "glava ekstrudera") je zamjenjivi alat ekstrudera, koji talini koja izlazi iz radne šupljine ekstrudera daje potreban oblik. Strukturno, matrica je utor kroz koji se talina utiskuje (ističe).

Riža. 12. Ladica, profil, kalibrator.

U predionici se odvija konačno formiranje strukture materijala. Ona u velikoj mjeri određuje točnost poprečnog presjeka profila, kvalitetu njegove površine, mehanička svojstva itd. Matrica je najvažnija komponenta dinamički sustav matricu ekstrudera i zapravo određuje rad ekstrudera. Oni. s različitim kalupima, isti ekstruder može proizvesti različite količine profila u kilogramima ili tekućim metrima (čak i za isti profil). Ovisi o stupnju savršenstva reološkog i termotehničkog proračuna sustava (brzina ekstrudiranja, koeficijent bubrenja ekstrudata, viskoelastične deformacije, ravnoteža pojedinačnih tokova ekstrudata itd.). 6.13. prikazana je matrica (lijevo) iz koje izlazi topli profil (u sredini) i ide u kalibrator (desno).

Za dobivanje proizvoda složenog profila koriste se matrice koje imaju relativno visoku otpornost na kretanje taline. Glavni zadatak koji se mora riješiti unutar matrice tijekom procesa ekstruzije, a posebno za složeni profilni dio, je izjednačavanje prostorne brzine različitih tokova taline u glavi preko cijelog profila profila. Stoga je brzina ekstruzije složenih profila manja od one jednostavnih. Ova se okolnost mora uzeti u obzir već u fazi projektiranja samog profila, tj. proizvoda (simetrija, debljine, raspored rebara, prijelazni polumjeri itd.).

sl.13. Gotov dvostruki kalup za proizvodnju prozorskih profila.

Proces ekstruzije omogućuje da jedan ekstruder istovremeno proizvodi dva ili više, u pravilu, identičnih profila, što omogućuje maksimalno korištenje produktivnosti ekstrudera u proizvodnji profila srednje veličine. U tu svrhu koriste se matrice s dvije ili više niti. Fotografija prikazuje izgled dvostruke matrice, vidi sl. 13

Ladice su izrađene od čvrstog čelika otpornog na habanje. Cijena jedne matrice može se kretati od nekoliko tisuća do nekoliko desetaka tisuća dolara (ovisno o veličini, složenosti dizajna i točnosti i korištenim materijalima).

Čini se da se tehnička složenost moćnih suvremenih ekstrudera i matrica za njih (u smislu točnosti, proizvodnih tehnologija i korištenih materijala) približava složenosti zrakoplovnih motora, a daleko od svake tvornice za izgradnju strojeva to može podnijeti. Međutim, sasvim je moguće razmotriti mogućnost organiziranja proizvodnje domaće opreme za ekstruziju - ako koristite gotove uvozne komponente (radni cilindri, vijci, mjenjači itd.). U inozemstvu postoje tvrtke specijalizirane za proizvodnju upravo takvih proizvoda.

4. Dozatori i miješalice.

U proizvodnji konstrukcijskih materijala pitanja homogenosti (ujednačenosti strukture) i postojanosti sastava su, kao što znate, od najveće važnosti. Važnost ovoga za drvo-polimerne kompozite niti ne zahtijeva posebno objašnjenje. Stoga se u WPC tehnologiji velika pozornost posvećuje načinima doziranja, miješanja i dobave materijala. U proizvodnji WPC-a razni tehnološke metode te sheme za rješavanje tih procesa.

Doziranje materijala vrši se na 5 načina:

• Jednostavno volumetrijsko doziranje kada se materijal sipa u posudu određene veličine (mjerna kanta, bačva ili posuda miješalice)
• Jednostavno doziranje težine, kada se materijal ulije u posudu koja se nalazi na vagi.
• Kontinuirano volumensko doziranje, na primjer pomoću puža za doziranje. Regulacija se provodi promjenom brzine napajanja uređaja.
• Kontinuirano težinsko (gravimetrijsko) doziranje uz pomoć posebnih elektroničkih uređaja.
• Kombinirano doziranje, kada se neke komponente doziraju na jedan način, a druge na drugi.

Volumetrijsko doziranje je jeftinije, gravimetrijsko je doziranje točnije. Sredstva kontinuiranog doziranja lakše je organizirati u automatizirani sustav.

Miješanje komponenti može se izvesti hladnim i vrućim metodama. Vruća smjesa šalje se izravno u ekstruder za oblikovanje profila ili u granulator i hladnjak za proizvodnju granula. Poseban ekstruder-granulator može djelovati kao vruća miješalica.

Bilješke:

1. Zrnasti materijali obično imaju stabilnu nasipnu gustoću i mogu se prilično točno dozirati volumetrijskim metodama. Kod praškova, a još više kod drvenog brašna, situacija je suprotna.
2. Organske tekućine i prašnjavi materijali skloni su požaru i eksploziji. U našem slučaju to se posebno odnosi na drveno brašno.

Miješanje komponenti može se izvesti na različite načine. Da biste to učinili, postoje stotine različitih uređaja, kako najjednostavnijih miješalica, tako i automatskih miješalica, pogledajte, na primjer, miješalice s noževima za hladno i vruće miješanje.

Riža. 14. Kompjuterizirana stanica za miješanje i doziranje tvrtke Colortonic

Na sl. 14. prikazuje gravimetrijski sustav za automatsko doziranje i miješanje komponenti, dizajniran posebno za proizvodnju drvo-polimernih kompozita. Modularni dizajn omogućuje vam formiranje sustava za miješanje bilo koje komponente u bilo kojem slijedu.

5. Hranilice

Značajka drvenog brašna je njegova vrlo niska nasipna gustoća i ne baš dobra sipkost.

Riža. 15. Strukturni dijagram dodavača

Bez obzira koliko brzo se vrtio puž ekstrudera, nije uvijek u stanju uhvatiti dovoljnu količinu (po težini) rastresite smjese. Stoga su za lake smjese i brašno razvijeni sustavi prisilnog punjenja za ekstrudere. Dodavač dovodi brašno u područje punjenja ekstrudera pod određenim pritiskom i tako osigurava dovoljnu gustoću materijala. Dijagram takvog hranilice prikazan je na sl. 15.

Obično se prisilni dodavači isporučuju od strane proizvođača zajedno s ekstruderom po posebnoj narudžbi za određenu smjesu, vidi na primjer shemu organizacije procesa izravne ekstruzije koju nudi Coperion, sl. 16.

Riža. 16. Shema izravne ekstruzije WPC-a s prisilnim punjenjem, Coperion.

Shema predviđa utovar pojedinih komponenti kompozita u različite zone ekstrudera. Izgled slične Milacronove instalacije vidi sl. 1.17.a.

Riža. 17.a. Dvopužni konusni ekstruder TimberEx TC92 sa sustavom prisilnog punjenja kapaciteta 680 kg/h.

6. Hladnjak.

U najjednostavnijim slučajevima, proces WPC ekstruzije može se završiti hlađenjem profila. Za to se koristi jednostavan hladnjak za vodu, na primjer, korito s glavom za tuširanje. Vrući profil pada pod mlaz vode, hladi se i poprima konačan oblik i dimenzije. Duljina korita se određuje iz uvjeta dovoljnog hlađenja profila do temperature staklastog prijelaza smole. Ovu tehnologiju preporučuju, primjerice, Strandex i TechWood. Koristi se tamo gdje zahtjevi za kvalitetom površine i točnosti oblika profila nisu previsoki (građevinski objekti, neki decking proizvodi i sl.) ili se očekuje naknadna obrada kao što je brušenje, furniranje i sl.

Za proizvode s povećanim zahtjevima za točnost dimenzija proizvoda (montažne konstrukcije, elementi interijera, prozori, vrata, namještaj i sl.) preporuča se korištenje uređaja za umjeravanje (kalibratora).

Srednju poziciju u pogledu točnosti dimenzija dobivenih proizvoda zauzima tehnologija prirodnog zračnog hlađenja profila na valjkastom stolu, koju koristi, na primjer, njemačka tvrtka Pro-Poly-Tec (i čini se da biti jedna od korejskih kompanija).

7. Kalibratori.

Profil koji napušta matricu ima temperaturu do 200 stupnjeva. Tijekom hlađenja dolazi do toplinskog skupljanja materijala i profil nužno mijenja svoju veličinu i oblik. Zadatak kalibratora je osigurati prisilnu stabilizaciju profila tijekom procesa hlađenja.

Kalibratori su zračno i vodeno hlađeni. Postoje kombinirani vodeno-zračni kalibratori koji omogućuju bolje utiskivanje ekstrudata na površine za oblikovanje kalibratora. Najpreciznijim se smatraju vakuumski kalibratori kod kojih se pomične površine oblikovanog profila vakuumom usisavaju na površine alata za oblikovanje.

Austrijska tvrtka Technoplast nedavno je razvila poseban sustav za vodenu kalibraciju i hlađenje drvno-polimernih profila, nazvan Lignum, vidi sl. 18.

Riža. 18. Lignum kalibracijski sustav iz Technoplasta, Austrija

U ovom sustavu kalibracija profila se odvija uz pomoć posebnog dodatka na matricu, u kojoj se odvija vodeno vrtložno hlađenje površine profila.

8. Uređaj za povlačenje i pila za rezanje.

Na izlazu iz ekstrudera vrući kompozit ima malu čvrstoću i može se lako deformirati. Stoga, kako bi se olakšalo njegovo kretanje kroz kalibrator, često se koristi uređaj za povlačenje, obično tipa gusjenice.

Riža. 19. Uređaj za povlačenje s reznom pilom od Greinera

Profil je delikatno uhvaćen tračnicama i uklonjen iz kalibratora unaprijed određenom stabilnom brzinom. U nekim slučajevima mogu se koristiti i strojevi s valjcima.

Za podjelu profila u segmente željene duljine, pomični disk klatne pile, koji se pomiču zajedno s profilom tijekom procesa piljenja, a zatim se vraćaju u prvobitni položaj. Uređaj za piljenje, ako je potrebno, može biti opremljen uzdužnom pilom. Uređaj za povlačenje može se izraditi na istom stroju kao i pila za rezanje, pogledajte sliku na sl. 19.

9. Prihvatni stol

Može imati drugačiji dizajn i stupanj mehanizacije. Najčešće se koristi najjednostavniji gravitacijski ejektor. Izgled vidi, na primjer, sl. 20.

Riža. 20. Automatizirani stol za istovar.

Svi ovi uređaji montirani zajedno, opremljeni zajedničkim sustavom upravljanja, tvore ekstruzionu liniju, vidi sl. 21.

Riža. 21. Ekstruzijska linija za proizvodnju WPC (prihvatni stol, pila, uređaj za izvlačenje, kalibrator, ekstruder)

Različita kolica, transporteri i utovarivači koriste se za pomicanje profila po poduzeću.

10. Završni radovi.

U mnogim slučajevima profil izrađen od WPC-a ne zahtijeva dodatnu obradu. No postoje mnoge primjene u kojima su iz estetskih razloga potrebni završni radovi.

11. Pakiranje

Gotovi profili skupljaju se u transportne vreće i vežu polipropilenskom ili metalnom trakom. Odgovorni dijelovi za zaštitu od oštećenja mogu se dodatno prekriti, na primjer, polietilenskom folijom, kartonskim trakama).

Mali profili mogu zahtijevati kruto pakiranje (kartonske kutije, sanduke) radi zaštite od loma.

domaći pandani.

U tijeku informatičkog istraživanja u području WPC ekstruzije, također je provedena potraga za domaćim tehnologijama. Jedinu liniju za proizvodnju drvno-polimernih ploča nudi tvornica Rostkhimmash, web stranica http://ggg13.narod.ru

Specifikacije linije:

Vrsta proizvoda - lim 1000 x 800 mm, debljina 2 - 5 mm

Produktivnost 125 - 150 kg na sat

Sastav linije:

• dvopužni ekstruder
• disk ekstruder
• glava i mjerač
• vakuumska kalibracijska kupka
• uređaj za tegljenje
• uređaj za rezanje, za obrezivanje rubova i obrezivanje na duljinu
• automatsko skladištenje

Ukupne dimenzije, mm, ne više

• duljina, 22500 mm
• širina, 6000 mm
• visina, 3040 mm

Težina - 30 620 kg

Instalirana snaga elektroopreme je oko 200 kW

Ova se postavka može procijeniti na sljedeći način:

• ima loše performanse
• nisu prilagođeni proizvodnji profilnih dijelova
• izuzetno niska točnost (+/- 10% u debljini)
• veliki specifični utrošak materijala i utrošak energije

Proizvodnja lignougljikohidratne drvene plastike nova je proizvodnja. Problem dobivanja plastičnih materijala od usitnjenih čestica drva bez dodatka veziva zbog produkata razgradnje komponenti drva već dugo zaokuplja istraživače. Predložene su mnoge varijante piezotermičke obrade čestica drva, koje su se razlikovale po načinima, ali u biti sve te metode su uključivale obradu čestica drva pri visokim tlakovima i temperaturama prešanja, u hermetičkim kalupima. Kasnije su plastike dobivene na ovaj način nazvane piezotermoplasti.

Trenutno su u našoj zemlji predložene dvije metode za dobivanje piezotermoplasta:

1. Jednostupanjska metoda, razvijena na Bjeloruskom tehnološkom institutu, uključuje mljevenje drva do stanja bliskog veličini čestica drvenom brašnu i prešanje u zatvorenim kalupima pri tlaku od 250-300 kg / cm 2 i temperaturi od 190-200 °C nakon čega se hladi na 20 °C bez smanjenja tlaka.

2. Dvostupanjska metoda, razvijena na Lenjingradskoj šumarskoj akademiji, uključuje preliminarnu djelomičnu vodenu hidrolizu čestica drva u autoklavu, nakon čega slijedi prešanje osušenog, djelomično hidroliziranog materijala u kalupu u vrućoj preši. Preliminarna hidroliza će smanjiti tlak prešanja za neke materijale za prešanje od tvrdog drva na 150 kg/cm2 i temperaturu vrućeg prešanja na 160°C.

Na Odjelu za znanost o drvu i građevinskom poslovanju te u problemskom laboratoriju drvne plastike Uralskog šumarskog instituta pod vodstvom prof. Od 1962. do danas V. N. Petri provodi sveobuhvatna istraživanja novih materijala - ligno-ugljikohidratne drvne plastike dobivene korištenjem reaktivnosti komponenti drva (prirodnih lignina i polisaharida), bez dodavanja termoreaktivnih smola ili drugih veziva česticama drva.

Autori nove metode, za razliku od pristaša piezotermoplastike, vjeruju da se pri dobivanju plastike drvo ne smije podvrgavati dubinskom razaranju, već samo blagim učincima tijekom piezotermičke obrade, pri čemu se u prvoj fazi obrade djelomično uništava. hidroliza polisaharida (prvenstveno topljivih u vodi i lako hidrolizabilnih) događa se stvaranjem određene količine organskih kiselina koje provode hidrolitičko cijepanje prirodnog kompleksa lignougljikohidrata, jer je poznato da su potrebne barem male količine kiselog katalizatora da uništi kemijsku vezu između lignina i ugljikohidrata.

Kao rezultat tih procesa ne nastaju monomeri, već veće molekule koje zadržavaju prirodnu reaktivnost glavnih sastojaka drva - ugljikohidrata i lignina. Drvo se ne smije podvrgavati dubokom uništavanju u proizvodnji plastike, jer se time uništavaju reaktivne komponente prirodnog drva.

U procesu piezotermalne obrade također je potrebno osigurati mogućnosti naknadne interakcije između reaktivnih komponenti pojedinih čestica drva u cilju sintetizacije novih lignougljikohidratnih kompleksa. Zbog toga dolazi do stvaranja izdržljive i vodootporne plastike od čestica drva. Imenovani novi materijali lignougljikohidratna drvena plastika(LUDP). Ligno-ugljikohidratna drvna plastika (LUDP) novi je pločasti materijal dobiven toplim prešanjem čestica drva bez dodavanja veziva. Ligno-ugljikohidratna drvena plastika ima niz značajki koje njihovu proizvodnju čine isplativom:

1. Glavna prednost LUDP-a, s ove točke gledišta, je da postoji neograničena količina sirovina za njihovu proizvodnju. To su čestice drva bilo kojeg od najčešćih četinjača (bor, ariš, smreka, cedar, jela) i tvrdog drva (breza, jasika, itd.), Kao i njihove mješavine.

Proizvodnja LUDP-a može se uspostaviti u bilo kojoj regiji naše zemlje gdje posluju poduzeća za sječu i obradu drva, budući da se plastika može izraditi od bilo kojeg otpada od sječe i obrade drva, kao i od ogrjevnog drva (bez ograničenja sadržaja truleži i kore).

Na temelju tehničkih i ekonomskih proračuna utvrđeno je da je minimalni kapacitet radionice za proizvodnju LUDP-a 3,5-4 tisuće m 3 ploča godišnje; potreba za sirovinama za takvu radionicu je 10-12 tisuća m 3. Slijedom toga, proizvodnja LUDP-a, za razliku od proizvodnje ploča od iverice, može se organizirati u malim poduzećima.

2. Ligno-ugljikohidratna drvna plastika dobiva se korištenjem reaktivnosti komponenti samog drva, tj. bez dodavanja termoreaktivnih smola ili drugih veziva na čestice drva.

3. Tehnološki proces proizvodnje LUDP-a u odnosu na proizvodnju ploča od iverice je jednostavniji jer nema tehnoloških operacija pripreme veziva i njihovog miješanja s drvnim česticama.

4. Za izradu LUDP-a koristi se standardna preša i druga oprema koja se koristi za proizvodnju iverice i serijski proizvodi u domaćoj industriji.

Glavna tehnička svojstva ravnog jednoslojnog LUDP-a sljedeće:

1. Izgled i bojanje. Nakon prešanja LUDP ploče imaju srednji, tamniji (kondicionirani) dio i svijetli rub po obodu ili nestandardni dio ploče. Podstandardni dio ploče pod optimalnim uvjetima prešanja ne prelazi 10 cm. Kada koristite ploče velikih dimenzija, rub širine 10 cm je samo 2-5% površine prešane ploče. Na primjer, kada je veličina prešanih ploča 3100X1100 mm, rub širine 10 cm zauzima 2,5% površine. Širina podstandardnog dijela ploča može se smanjiti.

Boja kondicioniranog dijela ploče, prešanog u optimalnim uvjetima, ovisi o drvenoj vrsti od koje je izrađena plastika, ali je uvijek puno tamnija od boje izvornog drva i kreće se od svijetlo do tamno smeđe. Kora razbija ujednačenost boje. Toniranjem čestica drva vanjskih slojeva tepiha koji se oblikuje i izradom ploča obloženih raznim dekorativnim materijalima moguće je mijenjati boju i izgled ploča.

2. Kvaliteta površine. Daske izrađene od sitnih i ravnih čestica drva imaju glatkiju i ravnomjerniju površinu od dasaka izrađenih od debelih i grubih čestica drva. Prilikom prešanja plastike od sitnih čestica drva na dobro obrađenim (bolje poliranim) paletama, ploče imaju glatku, sjajnu površinu.

3. Iskrivljenje. Savijanje LUDP-a ovisi o debljini i dizajnu ploča. Tanke ploče imaju veće izvijanje od debelih ploča. Troslojne ploče se manje deformiraju od jednoslojnih, a furnirane nešto više od nelijepljenih. Kako bi se izbjeglo savijanje LUDP ploča tijekom kondicioniranja, moraju se strogo poštivati ​​pravila polaganja ploča i poštivati ​​uvjeti za njihovo kondicioniranje - sušenje.

4. Gustoća. Gustoća lignougljikohidratne drvene plastike ne može biti manja od 1 g/cm 3 . Tek pri toj gustoći osiguran je minimalni stupanj zbijenosti prešane mase pri kojem se ostvaruje potreban kontakt i mogućnost kemijskog međudjelovanja između pojedinih čestica drva.

5. upijanje vlage. LUDP u određenoj mjeri zadržava jednu od glavnih osobina drva - upijanje vlage iz vlažnog zraka. S povećanjem sadržaja higroskopne vlage u plastici, njihova mehanička svojstva se smanjuju:

a) LUPD s gustoćom od najmanje 1,2 g/cm 3 ima bubrenje od 7-10%, upijanje vode od 5-12%, ukupni sadržaj vlage od 20-22%;

b) LUDP gustoće 1,20-1,15 g/cm 3 ; bubrenje 10-12%, upijanje vode 12-15%;

c) LUDP gustoće 1,15-1 g/cm 3 ; bubrenje 18-25%, upijanje vode 20-26%.

6. Toplinska svojstva. Materijal koji se koristi za podove u stambenim i industrijske zgrade, karakterizira koeficijent apsorpcije topline, koji ne smije prelaziti 10 kcal / m 2.

Ligno-ugljikohidratne drvene plastike debljine 10-11 mm omogućuju uređenje podova izravnim polaganjem na betonsku podlogu.

7. Biostabilnost. LUDP ima visoku otpornost na truljenje, koja je 4-5 puta veća od otpornosti bora.

Mehanička svojstva LUDP-a. Ravne jednoslojne neobložene LUDP ploče mogu se podijeliti u tri skupine.

Skupina A - statička čvrstoća na savijanje od najmanje 270 kg / cm 2 (gustoća veća od 1,2 g / cm 3), skupina B - statička čvrstoća na savijanje od najmanje 220 kg / cm 2 (gustoća 1,2-1, 18 g / cm3) ; skupina B - statička čvrstoća na savijanje od najmanje 120 kg / cm 2 (gustoća 1,15-1 g / cm 3).

Fizikalna i mehanička svojstva lignougljikohidratne drvne plastike dobivene iz ostataka sječe smreke su sljedeća: krajnja čvrstoća pri statičkom savijanju je 170-190 kgf/cm 2 , bubrenje u 24 sata je 8-11%, a gustoća je 1,2 g/cm 3 . Plastika izrađena od zdrobljene (mješavine 1:1) breze i jasike ima statičku čvrstoću na savijanje od 176 kgf/cm 2 , bubrenje u 24 sata - 16% i gustoću od 1,18 g/cm 3 .

Tehnološki proces proizvodnje općenito je isti za sve vrste jednoslojne nepremazane lignougljikohidratne plastike. Jedina razlika je u tome što je za svaku specifičnu vrstu sirovine koja se koristi za proizvodnju LUDP-a potrebna različita priprema sirovina i različiti načini prešanja i kondicioniranja plastike. Stoga, organizacije industrijska proizvodnja plastike u određenom poduzeću trebao bi prethoditi istraživački rad usmjeren na razjašnjavanje tehnologije njihove proizvodnje od dostupnih sirovina. Ove studije mogu se provoditi paralelno s projektiranjem i izgradnjom radionice za plastiku.

U opći pogled tehnološki proces proizvodnje LUDP sastoji se od sljedećih glavnih operacija: priprema sirovina, sušenje sirovina, doziranje drvnih čestica, formiranje tepiha (paketa), hladno prešanje tepiha (paketa), toplo prešanje i hlađenje , način vrućeg prešanja, daske za rezanje, kondicioniranje - daske za sušenje - plastika.

Shema tehnološkog procesa za proizvodnju LUDP-a toplim prešanjem iz pilanskog i drvoprerađivačkog otpada pomoću jedne hidrauličke preše.

Grane, male stabljike, trula drvna sječka itd. usitnjavaju se na sjekači ili drobilici i transporterom ili pneumatskim transporterom dopremaju do bunkera usitnjene drvne mase, koji također može primiti piljevinu, strugotine ili sitne materijale iz procesnih iverja, iverja proizvodnja, itd. Za dobivanje kondicioniranih čestica drva, drvna pulpa, prethodno očišćena od metalnih inkluzija pomoću detektora metala, prolazi kroz usitnjavač DO-5.7, a zatim kroz križne mlinove DM-3. Otvori bubnja sita mlinova za neke su vrste smanjeni na 3 mm. Nakon drobljenja, čestice drva se usisavaju ventilatorom i transportiraju u ciklon koji je postavljen ispod spremnika.

Uređaj za doziranje ovog spremnika omogućuje vam promjenu količine čipsa koji se daje po jedinici vremena, što je potrebno za održavanje potrebne temperature u komori sušare.

Iver se puni pužnim transporterom u instalacijsku komoru.

Sušilica s fluidiziranim slojem sastoji se od dvije paralelno postavljene sekcije. Sredstvo za sušenje je zagrijani zrak. Zrak se dovodi pomoću ventilatora. Usitnjeno zrno osušeno do tražene vlažnosti ulazi u bravne hranilice kroz odvodne pragove sušara, a zatim u usisni pneumatski transportni cjevovod. Zrak, prolazeći kroz sloj sječke u komorama za sušenje, nosi prašinu koja se taloži u ciklonu s povećanim faktorom pročišćavanja. Očišćen od prašine, ali s visokom vlagom, zrak se ispušta u atmosferu, a prašina se zajedno s masom materijala šalje u spremnik za suhu strugotinu.

Iz ovog lijevka, dozator ravnomjerno dovodi iverje do transportne trake 2 do dodavača i raspoređuje među strojevima za oblikovanje s valjcima za frakcioniranje. Strojevi postavljaju tepih na palete. Bočne strane tepiha formiraju dva okomita trakasta transportera. Zatim se paleta s labavim tepihom položenim na nju pomiče drugim dijelom lančanog transportera kako bi se tepih utisnuo u prešu za hladno prešanje. Tepih se preša pod pritiskom od 25 kg/cm2 1 minutu.

Prije utovara paketa u hladnu prešu, duraluminijska brtva se postavlja na vrh pomoću prečke s vakuumskim čašama. To doprinosi ravnomjernom zagrijavanju paketa i omogućuje vam da dobijete tanjur s visokokvalitetnom površinom s obje strane.

Paketi se gomilaju u utovarnoj polici preše. Nakon što je polica za knjige u potpunosti napunjena, svi odjeljci za prešu se pune istovremeno.

Nakon završetka prešanja, sve plastične ploče se istovremeno istovaruju u hrpu za istovar, iz koje se redom, počevši od dna, dovode na uzdužne i poprečne transportere.

Plastične ploče se mehanizmom za skidanje prenose s donje palete na stroj za dimenzioniranje i rezanje s tri pile. Palete se nakon čišćenja i nanošenja talka šalju pod strojeve za oblikovanje.

Plastične ploče, nakon obrezivanja svijetlih rubova, sortiraju se. Odbačene ploče režu se na manje s izrezom neispravnih područja. Nakon sortiranja visokokvalitetne ploče se slažu na odstojnike i uz pomoć poprečnih kolica utovaruju u komore za kondicioniranje-sušenje. Nakon istovara iz komora, ploče se stavljaju u guste hrpe u grijanu prostoriju. Zatim se pakiraju i šalju u skladište gotovih proizvoda za otpremu potrošaču. (Tehnološke operacije nakon rezanja plastičnih ploča nisu prikazane na dijagramu.) Moguće je povećati produktivnost LUDP radionice povećanjem veličine ploča, broja katova preše ili njihovog broja.

Visoka fizikalna i mehanička svojstva LUDP-a, lijep izgled i mogućnost izrade ploča velike veličine omogućuju njihovu primjenu u građevinarstvu kao konstrukcijske i završni materijal za postavljanje podova, oblaganje stropova, izradu ugradbenog namještaja, postavljanje pregrada, panela za vrata, prozorskih klupčica, za oblaganje zidova i panela u javnim zgradama, u kuhinjama i hodnicima stambenih zgrada itd., u industriji namještaja i drugim industrijama, kao i kao zamjena za masivno drvo, iveralu i vlaknaticu i drugo lisnati materijali. Ploče imaju glatku površinu i dobro su obrađene transparentnim i neprozirnim lakovima i bojama upotrebom konvencionalne tehnologije. Završna obrada prozirnim lakovima za namještaj može se obaviti prethodnim nijansiranjem površine vodotopivim i drugim bojama u bilo kojoj boji uz zadržavanje teksture ploča.

Tako kod usitnjavanja grana i razrjeđivača izlaz kondicionirane drvne sječke iznosi prosječno 50% ukupne usitnjene mase. Ovako kondicionirana sječka može se koristiti za proizvodnju poluceluloze, proizvodnju iverice i vlaknatice, a 50% nestandardne sječke može se koristiti za proizvodnju ligno-ugljikohidratne drvne plastike ili gnojiva.

Ako pronađete grešku, označite dio teksta i kliknite Ctrl+Enter.

480 rub. | 150 UAH | 7,5 USD ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Diplomski rad - 480 rubalja, dostava 10 minuta 24 sata dnevno, sedam dana u tjednu i praznicima

Savinovskikh Andrej Viktorovič. Dobivanje plastike iz drva i biljnog otpada u zatvorenim kalupima: disertacija ... kandidat tehničkih znanosti: 21.05.03 / Savinovskikh Andrey Viktorovich; [Mjesto zaštite: Ural State Forestry Engineering University].- Jekaterinburg, 2016.- 107 str.

Uvod

POGLAVLJE 1 Dokumentarni pregled 6

1.1 Drvo-kompozitni materijali sa sintetičkim vezivima 6

1.2 Lignokarbon i piezotermoplastika 11

1.3 Načini modificiranja čestica drva 14

1.4 Lignin i kompleks lignougljikohidrata 19

1.5 Kavitacija. Kavitacijski tretman biljnih sirovina 27

1.6 Bioaktivacija čestica drva i biljaka enzimima.. 33

1.7 Izbor i obrazloženje smjera istraživanja 35

POGLAVLJE 2. Metodički dio 36

2.1 Karakterizacija polaznih materijala 36

2.2 Tehnike mjerenja 41

2.3 Priprema bioaktiviranog materijala za prešanje 41

2.4 Izrada uzoraka DP-BS 41

2.5 Priprema izvagane količine materijala za prešanje za plastiku 42

POGLAVLJE 3 Dobivanje i proučavanje svojstava plastičnih masa na bazi drva bez veziva s modifikatorima 43

POGLAVLJE 4. Učinak kemijske modifikacije pšeničnih ljuski na svojstva RP-BS 57

POGLAVLJE 5. Dobivanje i proučavanje svojstava plastike na bazi drva bez veziva korištenjem bioaktiviranih sirovina za prešanje 73

POGLAVLJE 6. Tehnologija dobivanja DP-BS 89

6.1 Izračunavanje učinka ekstrudera 89

6.2 Opis procesa proizvodnje 93

6.3 Procjena troška gotovih proizvoda 95

Zaključak 97

Bibliografija

Uvod u posao

Relevantnost teme istraživanja. Obim proizvodnje prerađenog drva i biljnih sirovina u stalnom je porastu. Istodobno se povećava količina različitog otpada od prerade drva (piljevina, strugotine, lignin) i poljoprivrednog bilja (slama i ljuske sjemena žitarica).

U mnogim zemljama postoji proizvodnja drvenih kompozitnih materijala koji koriste sintetička termoreaktivna i termoplastična organska i mineralna veziva kao polimernu matricu, drobljeni otpad kao punila. biljnog porijekla.

Poznata je mogućnost dobivanja drvnih kompozitnih materijala plošnim toplim prešanjem iz drvnog otpada bez dodavanja sintetskih veziva, koji se nazivaju piezotermo plastike (PTP), lignokarbonske drvne plastike (LUDP). Primijećeno je da originalne smjese za prešanje imaju niska svojstva plastične viskoznosti, a dobiveni kompoziti imaju niska fizikalna i mehanička svojstva, posebno otpornost na vodu. A to zahtijeva potragu za novim načinima aktiviranja kompleksa lignin-ugljikohidrata.

Stoga su relevantni radovi usmjereni na korištenje drvnog i biljnog otpada bez upotrebe sintetskih veziva za izradu proizvoda.

Rad je izveden prema uputama Ministarstva obrazovanja i znanosti Ruske Federacije, projekt br. 2830 "Dobivanje drvne plastike iz otpadne biomase drva i poljoprivrednih biljaka" za 2013.-2016.

Svrha i zadaci rada. Cilj rada je dobiti plastične mase iz drva (DP-BS) i poljoprivrednog otpada (RP-BS) bez dodatka sintetskih veziva s visokim radnim svojstvima.

Za postizanje ovog cilja potrebno je riješiti sljedeće zadatke:

Proučiti proces nastanka DP-BS i RP-BS na bazi drvnog (borova piljevina) i biljnog (pšenična ljuska) otpada.

Proučiti utjecaj kemijskih modifikatora, kao i tehnoloških parametara (temperatura, vlažnost) na fizikalna i mehanička svojstva DP-BS i RP-BS.

Odrediti racionalne uvjete za dobivanje DP-BS i RP-BS iz drvnog i biljnog otpada.

Utvrditi učinak bioaktivacije presnih sirovina aktivnim muljem na fizikalnu

ko-mehanička svojstva DP-BS.

Stupanj razvijenosti teme istraživanja. Analiza znanstvene, tehničke i patentne literature pokazala je vrlo nizak stupanj razvijenosti pitanja vezanih uz obrasce oblikovanja strukture i svojstava drvene plastike bez sintetskog veziva.

Znanstvena novost

Kinetičke zakonitosti procesa nastanka DP-BS i RP-BS (aktivacijska energija, predeksponencijalni faktor, red reakcije) utvrđene su DSC metodom.

Utvrđen je učinak kemijskih modifikatora (vodikov peroksid, urotropin, izometiltetrahidroftalni anhidrid, kavitacijski lignin, hidrolitički lignin) na brzinu stvaranja DP-BS i RP-BS.

Dobivene su kinetičke zakonitosti dobivanja DP-BS korištenjem bioaktiviranog drvnog otpada.

Teorijski značaj Rad se sastoji u utvrđivanju zakonitosti utjecaja niza modifikatora i vlažnosti prešanih sirovina iz drvnog i poljoprivrednog otpada na fizikalna i mehanička svojstva DP-BS i RP-BS.

Praktični značaj Rad se sastoji u korištenju otpadnih obnovljivih sirovina i eksperimentalnom dokazivanju mogućnosti dobivanja DP-BS i RP-BS poboljšanih fizikalno-mehaničkih svojstava. Predložena je receptura za dobivanje DP-BS i RP-BS. DP-BS proizvodi imaju nisku emisiju formaldehida.

Metodologija i metode istraživanja. U radu je korištena tradicionalna metodologija znanstveno istraživanje i suvremene metode istraživanja (diferencijalna skenirajuća kalorimetrija, IR Fourierova spektroskopija, PMR 1 H).

Odveden na obranu

Rezultati istraživanja termokinetike stvaranja DP-BS, RP-BS i utjecaja modifikatora i vlage na taj proces.

Obrasci formiranja svojstava DP-BS i RP-BS u zatvorenim kalupima pod utjecajem temperature, vlažnosti sirovine za prešu i njezine kemijske modifikacije.

Stupanj pouzdanosti rezultata istraživanja osigurano ponovljenim ponavljanjem pokusa, uporabom metoda statističke obrade dobivenih rezultata mjerenja.

Provjera rada. Rezultati rada prikazani su i raspravljani na VIII međunarodnoj znanstveno-tehničkoj konferenciji "Znanstvena kreativnost mladih - šumski kompleks" (Jekaterinburg, 2012), IX međunarodnoj znanstveno-tehničkoj konferenciji "Znanstvena kreativnost mladih - šumski kompleks" (Jekaterinburg, 2013), Međunarodna konferencija "Kompozitni materijali na drvu i drugim punilima" (Mytishchi, 2014).

Publikacije. Na temelju materijala disertacije objavljeno je 12 članaka, uključujući 4 članka u publikacijama koje preporučuje VIKS.

Radno opterećenje

Disertacija je objavljena na 107 stranica strojanog teksta, sadrži 40 tablica i 51 sliku. Rad se sastoji od uvoda, 6 poglavlja, zaključka, popisa literature, uključujući 91 referencu domaćih i stranih radova.

Lignokarbon i piezotermoplastika

Lignougljikohidrati i piezotermoplasti. Ovi materijali se izrađuju od piljevine ili drugih biljnih sirovina visokotemperaturnom obradom prešane mase bez unošenja posebnih sintetskih veziva. Tehnološki proces proizvodnje lignokarbonske drvne plastike sastoji se od sljedećih operacija: priprema, sušenje i doziranje drvnih čestica; oblikovanje tepiha, hladno prešanje, vruće prešanje i hlađenje bez rasterećenja pritiska. Prilikom pripreme prešane mase drvne čestice se sortiraju, zatim se frakcija veća od 0,5 mm dodatno usitnjava, kondicionirana piljevina ulazi u sušaru, a potom u posipač. Tepih se oblikuje na paletama obloženim slojem talka ili sredstva za odvajanje. Najprije se gotov tepih ubacuje u prešu za hladno predprešanje, koje traje 1,5 minuta na tlaku od 1-1,5 MPa, nakon čega se šalje na vruće prešanje na tlaku od 1,5-5 MPa i temperaturi od 160-180 C. Prešanje ploča debljine 10 mm traje 40 min.

Pod utjecajem temperature dolazi do djelomične hidrolize polisaharida drva i stvaranja organskih kiselina koje su katalizatori koji doprinose razgradnji kompleksa lignougljikohidrata. Rezultirajući reaktivni proizvodi (lignin i ugljikohidrati) međusobno djeluju tijekom prešanja. Rezultat je gušći i jači materijal od drveta.

Sirovine za proizvodnju lignokarbonske drvne plastike dobivaju se preradom drva četinara i tvrdog drva. Uz piljevinu, za proizvodnju plastike mogu se koristiti strugotine od strojeva, zdrobljeno drvo, kora pomiješana s drvetom, zdrobljeni otpad od sječe i neki lignificirani poljoprivredni otpad. Nečistoće u sirovinama djelomično raspadnutog drva poboljšavaju fizikalna i mehanička svojstva lignokarbonske plastike.

U usporedbi s pločama od iverice, lignokarbonska plastika ima niz prednosti: nije podložna starenju zbog degradacije organskog veziva i pokazatelji snage ne smanjuju se tijekom vremena; tijekom rada nema otrovnih emisija u okoliš. Značajni nedostaci proizvodnje lignokarbonske plastike su potreba za snažnom opremom za prešanje i trajanje ciklusa prešanja.

Uočeno je da usitnjeni biljni materijal pod utjecajem tlaka i temperature poprima sposobnost formiranja čvrstog i čvrstog materijala tamne boje koji se može oblikovati. Ovaj materijal se naziva piezotermoplastika (PTP).

Sirovina, uz piljevinu, može biti drobljeno drvo crnogorice i tvrdog drva, vatra od lana i konoplje, trska, hidrolitički lignin, odubina.

Postoji nekoliko načina za dobivanje DRA koji su prošli duboku studiju i uvođenje u proizvodnju, ali nisu pronašli daljnju primjenu zbog visokih troškova energije: 1) jednostupanjska metoda za dobivanje DRA (A.N. Minin, Bjeloruski tehnološki institut); 2) dvostupanjska metoda za proizvodnju plastike iz hidrolizirane piljevine (N.Ya. Solechnik, Leningrad LTA); 3) tehnologija dobivanja lignougljikohidratne drvne plastike (LUDP) (VN. Petri, Ural LTI); 4) tehnologija parne eksplozije (J.A. Gravitis, Institut za kemiju drva, Latvijska akademija znanosti). Piezo termoplaste dijelimo na izolacijske, polutvrde, tvrde i supertvrde.

Uz prosječnu gustoću od 700-1100 kg/m3, piezotermalna plastika izrađena od brezove piljevine ima statičku čvrstoću na savijanje od 8-11 MPa. S povećanjem prosječne gustoće na 1350-1430 kg / m3, krajnja čvrstoća pri statičkom savijanju doseže 25-40 MPa.

Visoka fizikalna i mehanička svojstva piezotermoplasta omogućuju njihovu upotrebu za izradu podova, vrata, ali i kao završni materijal. Raznovrsnost drvene plastike je vibrolit, tehnološke karakteristike koji se sastoje u djelomičnom mljevenju piljevine i sitnog iverja na vibrirajućem mlinu, miješanju fino mljevene mase s vodom, a zatim dobivamo mulj. Od smjese mulja s česticama veličine 0,5-2 mm u stroju za lijevanje nastaje tepih koji se vakuum pumpom dehidrira. Dobivena prešana masa se stavlja na hladno i toplo prešanje. Gotove ploče transportiraju se u komoru za kaljenje, gdje se podvrgavaju toplinskoj obradi 3-5 sati na temperaturi od 120-160 C, zbog čega im se upijanje vode smanjuje gotovo 3 puta, a bubrenje više od 2 puta.

Vibrolit se koristi za podloge, pregrade, zidne ploče u javnim zgradama, ugradbeni namještaj i panelna vrata.

Od 1930-ih godina u SSSR-u mnogi su se znanstvenici bavili proizvodnjom pločastih materijala piezotermičkom obradom biljnih materijala bez upotrebe tradicionalnih veziva. Radovi su se odvijali u sljedećim područjima: 1) prešanje prirodne, neobrađene piljevine; 2) prešanje piljevine, prethodno autoklavirane vodenom parom (predhidroliza) ili vodenom parom s katalizatorom (mineralna kiselina); 3) prešanje piljevine, prethodno obrađene kemijskim reagensima: a) želatinizacija mase za prešanje (klorom, amonijakom, sumpornom kiselinom i drugim tvarima) radi njezine djelomične hidrolize i obogaćivanja tvarima s vezivnim svojstvima; b) kemijska polikondenzacija mase za prešanje uz sudjelovanje drugih kemijske tvari(furfural, fenol, formaldehid, aceton, alkalni i hidrolitički lignini itd.).

Priprema bioaktiviranih sirovina za prešanje

Endotermni minimum odgovara procesu hidrolize lignin-ugljikohidratnog kompleksa i lako hidroliziranog dijela celuloze (polisaharidi).

Egzotermni maksimum odgovara procesima polikondenzacije, koji određuju proces nastanka DP-BS. Budući da je proces kataliziran kiselinama koje nastaju tijekom pirolize drva, kao i zbog prisutnosti smolnih kiselina sadržanih u sastavu ekstraktivnih tvari, ovo je reakcija n-tog reda s autokatalizom.

Za drvni otpad s modificirajućim dodacima (vodikov peroksid, urotropin, IMTHFA), maksimumi vršnih vrijednosti na DSC krivuljama pomiču se ulijevo, što ukazuje da ti spojevi djeluju kao katalizatori za gore navedene procese (T1 100-120 0C, T2 180-220 0C), ubrzavajući proces hidrolize polisaharida drva, kao i kompleksa lignin-ugljikohidrata.

Iz tablice 3.2 vidljivo je da u prvoj fazi, s povećanjem sadržaja vlage u sirovini, efektivna energija aktivacije raste (sa 66,7 na 147,3 kJ/mol), što ukazuje na veći stupanj hidrolitičke destrukcije drva. Korištenje modifikatora dovodi do smanjenja učinkovita energija aktivaciju, što ukazuje na njihovo katalitičko djelovanje.

Vrijednosti efektivne aktivacijske energije u drugoj fazi procesa za modificirani prešani materijal neznatno se mijenjaju s povećanjem vlažnosti.

Korištenje modifikatora dovodi do smanjenja efektivne aktivacijske energije u drugoj fazi procesa. Analiza kinetičkih jednadžbi pokazala je da najbolji model u prvoj fazi procesa to je reakcija n-reda, u drugoj fazi je reakcija n-reda s autoakceleracijom: A 1 B 2 C.

Korištenjem kinetičkih parametara procesa izračunati su t50 i t90 (vrijeme potrebno za postizanje 50 i 90% konverzije) za nemodificiranu i modificiranu sirovinu za prešu (tablica 3.3), a prikazane su i krivulje konverzije (sl. 3.4-3.6).

Ovisnost stupnja pretvorbe o vremenu pri različitim temperaturama (bor, početni sadržaj vlage sirovine za prešanje je 8%).

Ovisnost stupnja konverzije o vremenu pri različitim temperaturama (bor, modifikator - vodikov peroksid, početni sadržaj vlage sirovine za prešanje - 12%) s vlagom 8% Materijal za prešanje s sadržajem vlage 12% (modifikator -1,8% H2O2, % ) Prešani materijal sa sadržajem vlage 12% (modifikator - 4% C6H12N4, %)

Korištenje vodikovog peroksida dovodi do ubrzanja procesa u prvoj fazi više od 4 puta nego kada se materijal za prešanje modificira urotropinom. Sličan obrazac se opaža u drugoj fazi procesa. Prema ukupnom vremenu nastanka DP-BS, aktivnost prešanog materijala može se poredati u sljedeći red: (nemodificirani prešani materijal) (prešni materijal modificiran urotropinom) (prešni materijal modificiran vodikovim peroksidom). Kako bi se utvrdio utjecaj vlažnosti i sadržaja količine modifikatora u sirovini za prešu na pogonska svojstva DP-BS-a, provedeno je matematičko planiranje pokusa. Izvršeno je preliminarno istraživanje utjecaja sadržaja vlage u početnoj prešanoj sirovini na fizikalna i mehanička svojstva DP-BS-a. Rezultati su prikazani u tablici. 3.4. Utvrđeno je da što je veća početna vlažnost sirovine za prešu, to su niža fizikalna i mehanička svojstva, kao što su čvrstoća na savijanje, tvrdoća, modul savijanja. Po našem mišljenju, to je zbog većeg stupnja termohidrolitičke destrukcije kompleksa lignougljikohidrata. Tablica 3.4 - Fizikalna i mehanička svojstva DP-BS dobivenog sa različita vlažnost materijal za tisak

Stoga fizikalna i mehanička svojstva DP-BS-a ovise o formulaciji i uvjetima za njegovu pripremu. Dakle, za plastiku s visokim fizičkim i mehaničkim svojstvima treba koristiti sljedeći sastav: sadržaj lignina 3%, sadržaj IMTHFA 4%, početni sadržaj vlage sirovine za prešanje 6% i temperatura vrućeg prešanja 1800C. Za plastične mase s niskim vrijednostima upijanja vode i bubrenja potrebno je koristiti sastav: 68% udjela lignina, 2% udjela IMTHFA, 17% početne vlažnosti sirovine za prešanje i temperatura vrućeg prešanja 195 C0.

Utjecaj kemijske modifikacije pšenične ljuske na svojstva RP-BS

Dubina termohidrolitičke razgradnje lignina drva i biljnog materijala ovisi o vrsti korištenog kemijskog modifikatora.

Naša istraživanja formalne kinetike dobivanja plastike pokazuju da je lignin crnogoričnih vrsta (bor) reaktivniji od lignina jednogodišnjih biljaka (pšenična ljuska). Ovi rezultati su u skladu s rezultatima oksidacije modelnih spojeva lignina crnogorice i tvrdog drva te lignina biljaka. Analiza literature pokazala je da su teorijska istraživanja značajki transformacije drva pod enzimskim djelovanjem omogućila razvoj biotehnologije drvne plastike koja se temelji na djelomičnoj biorazgradnji kompleksa lignougljikohidrata.

Poznato je da biotransformirane čestice drva značajno mijenjaju svoju plastičnost. Također, sastav vrsta drvnih sirovina ima značajan utjecaj na fizikalna i mehanička svojstva plastike.

Obrada bioaktiviranog drvnog otpada različite vrste gljivice koje uništavaju ligno, bakterije, u našem slučaju aktivni mulj, obećavaju za proizvodnju sirovina za prešu za DP-BS(Au).

U početku su proučavane zakonitosti procesa dobivanja DP-BS (Au) na bazi drvnog otpada korištenjem aktivnog mulja (Sl. 5.1) s različitim periodima bioaktivacije. 0,5 7 dana 14 dana

Proučavanje procesa nastanka DP-BS(Au) metodom DSC pokazalo je da krivulje w = f(T) (sl. 5.2) imaju dva egzotermna maksimuma. Ovo ukazuje da se proces može prikazati kao dvije paralelne reakcije, koje odgovaraju bioaktiviranim i neaktiviranim prešanim materijalima, tj. A 1 B i C 2 D. U ovom slučaju reakcije 1 i 2 su reakcije n-reda).

Određeni su kinetički parametri nastanka DP-BS(Au). Rezultati su prikazani u tablici. 5.1. Tablica 5.1 - Kinetički parametri procesa nastanka DP-BS(Au)

U drugoj fazi procesa dobivanja DP-BS(Au), vrijednosti efektivne aktivacijske energije su istog reda kao i za sirovine drvne preše (vidi poglavlje 3). Ovo ukazuje da ovaj egzotermni vrh odgovara nebioaktiviranoj preši za drvo. Korištenjem kinetičkih parametara procesa izračunati su t50 i t90 (vrijeme potrebno za postizanje stupnja pretvorbe od 50 i 90%) modificirane sirovine za prešu (sl.5.3, 5.4).

Slika 5.3 - Vremena konverzije DP-BS(Au) na različitim temperaturama (vrijeme bioaktivacije 7 dana) Slika 5.4 - Vremena konverzije DP-BS(Au) na različitim temperaturama (vrijeme bioaktivacije 14 dana)

Kako bi se ustanovio učinak aktivnog mulja i kavitacijskog lignina na fizikalna i mehanička svojstva DP-BS(Au), sastavljena je matrica planiranja pokusa na temelju regresijskog frakcijskog matematičkog planiranja obrasca 25-1 (vidi tablicu 5.2).

Kao neovisni faktori korišteni su sljedeći faktori: Z1 – sadržaj kavitacijskog lignina, %, Z2 – temperatura vrućeg prešanja, C, Z3 – potrošnja aktivnog mulja, %, Z4 – vrijeme zadržavanja (bioaktivacija), dani; Z 5 je početni sadržaj vlage sirovine za prešu, %.

Izlazni parametri su: gustoća (P, kg/m3), čvrstoća na savijanje (P, MPa), tvrdoća (T, MPa), upijanje vode (B), bubrenje (L, %), modul elastičnosti pri savijanju (Eu, MPa ), udarna čvrstoća (A, kJ/m2).

Prema planu pokusa izrađeni su uzorci u obliku diskova te su određena njihova fizikalna i mehanička svojstva. Eksperimentalni podaci obrađeni su i dobiveni proučavanjem regresijske jednadžbe u obliku linearnog polinoma 1 i 2 stupnja uz ocjenu značajnosti faktora i adekvatnosti jednadžbi koje su prikazane u tablicama 5.2-5.4. Tablica 5.2 - Matrica planiranja i rezultati pokusa (trorazinski matematički plan s pet faktora) a) temperatura vrućeg prešanja i sadržaj kavitacijskog lignina; b) potrošnja ionske smjese i temperatura prešanja; c) vlažnost sirovina za prešanje i trajanje bioaktivacije; d) trajanje bioaktivacije i sadržaj kavitacijskog lignina.

Utvrđeno je da je gustoća DP-BS(Au) s porastom udjela kavitacijskog lignina u sirovini za prešu ekstremne prirode: minimalna gustoća od 1250 kg/m3 postiže se pri sadržaju CL od 42 %. Ovisnost gustoće DP-BS(Au) o trajanju bioaktivacije sirovine za prešanje također ima ekstreman karakter i maksimalna vrijednost postignut nakon 14 dana bioaktivacije (Sl. 5.5c).

Procjena troškova gotovog proizvoda

Provedene studije o proizvodnji DP-BS, DP-BS(Au) i RP-BS (vidi Poglavlje 3,4,5) pokazuju da fizikalna i mehanička svojstva plastike ovise o formulaciji sirovine za prešu, vrsta kemijskog modifikatora i uvjeti za njegovu proizvodnju.

U tablici. 6.1 prikazana su fizikalna i mehanička svojstva plastičnih masa (DP-BS, DP-BS(Au) i RP-BS) dobivena u racionalnim uvjetima.

Iz analize dobivenih rezultata (tablica 6.1) vidljivo je da se za izradu proizvoda visokih fizikalno-mehaničkih svojstava preporuča preša sljedećeg sastava: drvni otpad (borova piljevina), modifikator - vodikov peroksid (potrošnja - 1,8%) početna vlažnost - 12%.

Kako bi se povećala produktivnost, predlaže se metoda ekstruzije koja omogućuje proizvodnju lijevanih proizvoda.

Disertacija razmatra proizvodnju postolja. Kako bi se zadovoljili uvjeti definirani za vruće prešanje u zatvorenim kalupima, glava za istiskivanje sastoji se od dva dijela (grijani dio glave i drugi dio bez grijanja). Istodobno, vrijeme zadržavanja sastava za prešu u zagrijanom dijelu ekstruzijske glave je 10 minuta.

Kako bi se odredio godišnji obujam proizvodnje, izvršen je proračun učinka ekstrudera.

Za jednopužni ekstruder s promjenjivom (smanjujućom) dubinom rezanja spiralnog kanala, izračun volumetrijske produktivnosti (Q, cm3/min) može se provesti na sljedeći način:

Ovdje su A1, B1, C1 konstante izravnog i dva obrnuta protoka, redom, pri promjenjivoj dubini rezanja vijka, cm3; Tablica 6.1 - Fizikalna i mehanička svojstva DP-BS, DP-BS(Ai) i RP-BS (zbirna tablica) Br. p / p 1245 6 Sadržaj vlage u sirovini,% Modifikator DP-BS (Ai) DP- BS RP-BS 12 % (4%-C6H12N4) 12% (1,8%-H202) CL - 3% Potrošnja AI-37% Vlažnost - 10% GL - 3% IMTHFA-4% Vlažnost - 6% GL - 68% IMTHFA -2, 5% vlage - 17,9% vlage - 12% HL - 3% vodikovog peroksida - 0,06% vlage - 12% HL - 35% vodikovog peroksida - 5% vlage - 12%

Čvrstoća na savijanje, MPa 8 12,8 10,3 9,6 12,0 - 8 9,7 Tvrdoća, MPa 29 29,9 27,7 59 69 20 19 34 Modul elastičnosti pri savijanju, MPa 1038 2909,9 1038, 6 732,6 2154 1402 1526 1 915 Upijanje vode, % 59,1 148 121,7 43 59 34 143 139 Bubrenje, % 6,0 12 8 3 5,0 1,0 7 7,0 1 K - koef. geometrijski oblik glave, K=0,00165 cm3; n – broj okretaja puža, n=40 o/min. gdje je t korak rezanja, cm, pretpostavlja se da je t = 0,8D; - broj navoja vijka, =1; e je širina vrha svrdla, cm; e = 0,08 D; - koeficijent geometrijskih parametara vijka:

Koeficijenti, a, b ovise o geometrijskim dimenzijama vijka. Lako ih je izračunati ako postoji crtež vijka, iz kojeg se uzimaju sljedeće vrijednosti: h1 - dubina spiralnog kanala na početku zone hranjenja, cm; h2 je dubina spiralnog kanala na početku zone kompresije, cm; h3 je dubina spiralnog kanala u zoni doziranja, cm; Ako su dimenzije puža nepoznate (osim D i L, koji su poznati iz marke ekstrudera), tada se uzima h1=0,13D. Nakon toga se izračunavaju preostali parametri: gdje je L duljina vijka, cm; L0 je duljina vijka do zone kompresije, cm; gdje je Ln duljina tlačnog dijela puža, cm; Ln=0,5L. gdje je i stupanj kompresije materijala; i=2,1. Rezultati proračuna pomoću gornjih formula omogućuju nam izračunavanje nekih drugih parametara vijka.

Drvni otpad se razvrstava na vibrirajućim sitima (poz.1) od velikih čestica, zatim čestice drva prolaze kroz detektor metala (poz.3). Gruba frakcija ulazi u drobilicu čekić (poz. 2), a zatim se vraća na vibrirajuće sito (poz. 1). S vibrirajućeg sita male se čestice pneumatski transportiraju u ciklon (poz.4), a zatim u spremnik (poz.5), odakle se šaržnim pužnim transporterom dovode u bubanjsku sušaru (poz.6). ), drvene čestice se suše do sadržaja vlage od 6%. Usitnjeni drveni otpad ulazi u ciklon (poz.7), zatim u spremnik suhog usitnjenog otpada (poz.8) s pužnim transporterom, preko kojeg se dovodi do tračne vage (poz.9).

Priprema otopine vodikovog peroksida odvija se u spremniku (poz. 10) za miješanje s vodom. Vodikov peroksid se dozira pomoću vage (poz.11). Opskrba potrebnom količinom vode regulirana je mjeračem protoka. Koncentracija vodikovog peroksida trebala bi biti 1,8%. Trakaste vage unose potrebnu količinu usitnjenih čestica drva u kontinuiranu mješalicu (poz. 12), koja također prima određenu količinu otopine modifikatora. U miješalici se komponente temeljito miješaju, sadržaj vlage u sirovini za prešanje treba biti 12%.

Zatim materijal za prešanje ulazi u distribucijski lijevak (poz.13), odakle ulazi u bunker (poz.14) gotovog materijala za prešanje. Bunker je glavni međuspremnik koji osigurava nesmetan rad postrojenja. Lijevak (poz. 14) opremljen je pužnim dozatorom (poz. 15), s kojim se gotova smjesa puni u lijevak ekstruzijske jedinice (poz. 16), uz pomoć koje se gotova smjesa ubacuje u ekstruzijska glava.

Kanal ekstruzijske jedinice (poz.17) zagrijava se na temperaturu od 1800C, vrijeme zadržavanja u grijanom dijelu je 10 minuta, au negrijanom također 10 minuta.

Prešani proizvod (poz.18) šalje se u fazu obrezivanja, izdvajanja i sortiranja, a zatim ulazi u fazu strojne obrade. Nakon faze kontrole, gotovi proizvodi se šalju u skladište gotovih proizvoda. Slika 6.1 Tehnološka shema za proizvodnju proizvoda u obliku DP-BS lajsne iz drvnog otpada bez dodatka veziva ekstruzijom

U tablici 6.2 prikazan je izračun godišnje potrebe za sirovinama za proizvodnju lajsni. Predviđeni godišnji kapacitet linije za proizvodnju ove vrste proizvoda je 1 tona. Tablica 6.3 - Izračun potrebe za sirovinama i materijalima Vrsta sirovina Stopa potrošnje (1 t), Trošak 1 kg sirovina, rub. Iznos troškova za 1 tonu proizvoda, tisuća rubalja. Piljevina bora 0,945 8 7,56 tehničke vode 0,048 7 0,33 Vodikov peroksid 0,007 80 0,56 Ukupno: 8,45 Iznos troškova za kupnju sirovina po toni gotovih proizvoda bit će 8,456 tisuća rubalja. U usporedbi s proizvodnjom ove vrste proizvoda iz WPC-a, koja je iznosila 47,65 tisuća rubalja. Dakle, proizvodnja lajsni od DP-BS je ekonomski isplativa. Uz proizvodnju od 50 tona godišnje, ušteda u sirovinama iznosit će 1,96 milijuna rubalja.

Drvena plastika – plastificirana drveni materijali s poboljšanim fizikalno-mehaničkim svojstvima dobivenim kombiniranom mehaničkom, toplinskom i kemijskom obradom sirovina. Drvene plastike dijelimo na:

1) prešano drvo (lignoston);

2) drvene laminirane plastike (lignofoil, delta wood, balinit, arktilit itd.);

3) drvoplastične mase.

Prešano drvo (plastificirano) - prirodno drvo (najčešće breza, rjeđe bukva, grab, javor itd.), Zbijeno pod pritiskom od 15-30 MN / m2 (150-300 kgf / cm2) i temperaturama do 120 ° C. Zbijanje se provodi na različite načine: utiskivanjem izratka u kalup manjeg promjera, utiskivanjem izratka između ploča hidrauličke preše ili u kalupu koji se može odvojiti, prešanjem prethodno savijenih drvenih ploča. Kako bi se poboljšala otpornost na vlagu i stabilnost oblika, drvena plastika se prije zbijanja impregnira sintetičkim smolama. Moguće je dobiti prešano drvo otporno na vlagu bez impregnacije sintetičkim smolama, intenziviranjem toplinske obrade izratka u fazi plastifikacije; pritom se u drvu stvaraju smolasti produkti promjene lignina i hemiceluloze.

Prešano drvo proizvodi se u obliku dasaka, šipki, ploča, čahura itd. Ovo drvo ima visoku udarnu čvrstoću, plastičnost, nizak koeficijent trenja i povećanu otpornost na vlagu. Prešano drvo koristi se za izradu dijelova strojeva koji rade pod udarnim opterećenjima, kao i dijelova protiv trenja.

Drvena laminirana plastika - materijali koji se temelje na tankom drvenom listu (furniru) tvrdog drva. Za dobivanje ove plastike, brezov (rjeđe bukov ili lipov) furnir impregnira se (ponekad premaže) otopinama termoreaktivnih sintetičkih smola, suši, skuplja u vreće i preša na podnim hidrauličnim prešama uz zagrijavanje pri tlaku od 10-17,5 MN / m2. (100-175 kgf /cm2) i temperaturu od 120-150°C. Kako bi se povećala čvrstoća i elastičnost ove plastike, ona je ojačana metalna mreža, folija, gumirana tkanina itd. Dodaci grafita i ulja poboljšavaju antifrikcijska svojstva plastike. Drvo lamelirane plastične prerade prerađuju se u proizvode mehaničkom obradom (piljenje, blanjanje itd.). Ova plastika ima dobra mehanička, uključujući antifrikcijska i električna izolacijska svojstva, te je otporna na mnoge kemijski reagensi.

Drvo laminirana plastika koristi se kao konstrukcijski materijal u strojogradnji i brodogradnji, kao elektroizolacijski i konstrukcijski materijal za izradu dijelova opreme. visoki napon. Prikladni su za izradu matrica za savijanje, igala, a kada su podmazani vodom i pri temperaturi trenja ne višoj od 60 ° C - za jako opterećene ležajeve.

Drvoplastične mase su potpuno prešani profilni proizvodi ili keramički materijali izrađeni u kalupima toplim prešanjem usitnjenog drva (piljevina, strugotine, vlakna, ostaci furnira), impregnirani otopinama umjetnih smola i osušeni. U nekim slučajevima, drvo se najprije podvrgava djelomičnoj hidrolizi kiselinom ili parenje pod tlakom ili alkalnom obradom. Drvoplastične mase imaju visoku mehaničku čvrstoću, antifrikcijska i elektroizolaciona svojstva. Ovi materijali se koriste u proizvodnji profilnih potpuno prešanih proizvoda (obloge i čahure za ležajeve, zupčanici, kabelske kutije, elektroizolacijski dijelovi, kape destilacijske kolone itd.), kao i parket pločice i tako dalje.

Genel S. V., Drvena plastika u tehnologiji, M., 1959;

Prešano drvo i drvena plastika u strojarstvu. Priručnik, ur. A. G. Rakina, M.-L., 1965.