Литье пластмасс своими руками. Технология пластиков из древесных пресс-масс Пластмасса из дерева

УДК 674.812

В.Г. Дедюхин, В.Г. Бурындин, Н.М. Мухин, А.В. Артемов

ПОЛУЧЕНИЕ ИЗДЕЛИЙ ПРЕССОВАНИЕМ В ЗАКРЫТЫХ ПРЕСС-ФОРМАХ ИЗ ФЕНОПЛАСТОВ БЕЗ ДОБАВЛЕНИЯ СВЯЗУЮЩИХ

Приведены результаты исследований изучения технологических свойств пресс-композиции из древесных частиц без добавления связующих и физико-механических свойств пластиков из этих композиций; изучено влияние низкомолекулярных (органических и неорганических) модификаторов, а также воды в процессе образования пластиков.

Ключевые слова: древесный пластик, карбамид, текучесть по Рашигу, шлифовальная пыль, фанера.

Запас древесины в России оценивается в 80 млрд м3. Степень ее использования составляет 65 ... 70 %, причем химическим и химико-механическим методом перерабатывают всего 15 ... 17 % (мировой уровень - 50 ... 70 %). На гидролизных предприятиях накапливается 1,5 млн т в год гидролизного лигнина в пересчете на сухое вещество .

Одно из рациональных направлений эффективного использования отходов деревообработки - получение из них пресс-материалов (древесных прессовочных масс) на основе феноло- и карбамидоформальдегидных смол . Однако введение в эти композиции от 11 до 35 % синтетических связующих удорожает стоимость плит и делает их экологически не безопасными.

Поэтому большой интерес представляют древесные пластики, получаемые без добавления связующих. Исходным сырьем могут быть не только мелкие древесные частицы, но и гидролизный лигнин и растительные остатки однолетних растений (костра льна и конопли, стебли хлопчатника, солома и др.). В работе А.Н. Минина такой материал назван пьезотермопла-стиком.

В УГЛТУ ведутся работы по получению материалов из древесных и других растительных отходов без добавления связующих: с 1961 г. в открытых пресс-формах (между обогреваемыми плоскопараллельными плитами) -лигноуглеводный древесный пластик , с 1996 г. в закрытых пресс-формах - древесный пластик без связующего (ДП-БС) .

Технология получения плит и изделий из древесных пластиков без связующего не находит широкого применения из-за длительного цикла прессования, так как пластик охлаждают в пресс-форме под давлением (низкая производительность оборудования и оснастки, а расход тепла большой). Нами предложена технология прессования изделий, основанная на использовании выносных пресс-форм и в качестве тепло- и хладоносителя -воздуха. При этом производительность возрастает в 5 и более раз по сравнению с традиционной технологией для таких пресс-материалов, значительно сокращается расход тепла.

Одним из недостатков древесных пресс-композиций без добавления связующих является их низкая текучесть. Например, текучесть ДП-БС из отходов деревообработки (фракция 0 ... 2 мм) по методу прессования плоского образца-диска при влажности 10 % составляет 78 мм, а при 20 % -95 мм ; текучесть по Рашигу данной пресс-композиции при влажности 10 % - 9 мм, а при 20 % - 29 мм.

Дешевым сырьем для изготовления ДП-БС является шлифовальная пыль от производства фанеры (ТТТП-Ф) и древесностружечных плит (ШП-ДСтП). Так при объеме производства ДСтП 100 тыс. м3/год количество образующейся ШП-ДСтП составляет 7,5 тыс. т . В работе показано, что ШП-ДСтП можно использовать в производстве фенопласта марки 03-010-02, соответствующего требованиям ГОСТ 5689-86 (см. таблицу).

Состав и свойства фенопластов на основе древесной муки и ШП-ДСтП

Показатель Значение показателя для наполнителя

Древесная мука ШП-ДСтП

Состав, %:

фенолформальдегидная смола 42,8 37,5

древесный наполнитель 42,6 42,0

уротропин 6,5 7,0

мумия 4,4 -

известь (гидроксид магния) 0,9 0,7

стеарин 0,7 0,6

каолин - 4,4

нигрозин 1,1 -

Свойства:

прочность при изгибе, МПа 69 66...69

ударная вязкость, кДж/см2 5,9 5,9...7,0

электрическая прочность, кВ/см 14,0 16,7.17,2

Зависимость свойств пресс-материала на основе ШП-Ф без добавления связующего от влажности (при влажности 13 % проведена модификация карбамидом): а -сопротивление сдвигу; б - модуль упругости при изгибе; в - текучесть по Рашигу; г - текучесть по диску

Цель данного исследования - разработка рецептуры ДП-БС на основе ШП-Ф и нахождение оптимальных режимов прессования изделий со свойствами, близкими к свойствам фенопласта 03-010-02.

По текучести ДП-БС на основе ШП-Ф значительно уступает фенопластам, поэтому из него можно изготавливать изделия простой конфигурации. Текучесть материала по Рашигу и по диску в зависимости от его влажности приведена на рисунке.

Известно, что модификация древесины аммиаком значительно увеличивает ее пластичность. Оптимальное количество аммиака составляет 5 % . В качестве источника аммиака предложено использовать карбамид, который в условиях прессования разлагается:

1ЧН2 - С - 1ЧН2 + Н20 -> 2Шз + С02. О

Количество аммиака там и углекислого газа туг, образующихся при разложении карбамида тк можно рассчитать по формулам

там = тк /1,765; туг = 0,733 тк.

По нашему мнению, применение карбамида более целесообразно, так как образующийся углекислый газ создает слабокислую среду, что способствует поликонденсации лигнина и легкогидролизуемой части целлюлозы - гемицеллюлоз. Это совпадает с мнением авторов работ .

Вода в процессе получения древесного пластика без добавления связующего необходима как пластификатор древесины и химический реагент, участвующий в реакциях с компонентами древесины.

Согласно , для протекания химических процессов, происходящих при образовании пластика из сосновых частиц при давлении 2,5 МПа, исходная влажность древесины должна составлять 7 ... 9 %. При использовании лиственных пород (осина, ольха) исходная влажность должна быть несколько выше - 10 ... 12 %. Чтобы придать древесине пластичность, содержание влаги, которое зависит от породы древесины и давления прессования, должно быть еще больше.

Кроме того, при использовании в качестве модификатора карбамида необходимо дополнительное количество воды для его разложения (см. вышеприведенную схему). Количество воды для прохождения реакции можно рассчитать по формуле тв = 0,53 там.

Следовательно, при образовании ДП-БС на основе ШП-Ф с использованием в качестве модификатора карбамида оптимальное содержание воды должно составлять около 13 %.

Для модификации пресс-композиции на основе ШП-Ф было использовано 9 % мас. карбамида. Это позволило значительно повысить вязкоте-кучие свойства пресс-материала. Например, текучесть по Рашигу, при влажности исходного материала 13 % мас., возросла в 3,5 раза, текучесть по диску - с 75 до 84 мм, модуль упругости при изгибе - с 263 до 364 МПа, а сопротивление сдвигу, определенное согласно , уменьшилось с 2,6 до 1,5 МПа

Таким образом можно сделать следующие выводы:

С использованием метода математического планирования эксперимента вида З2 изучено влияние влажности ШП-Ф {Х\ = 11 ± 5 %) и давления прессования (Х2 = 15 ± 10 МПа) на свойства ДП-БС (температура прессования 170 °С);

При обработке результатов экспериментов получены адекватные уравнения регрессии в виде полинома второго порядка:

¥,(аюг) = 34,9 + 6,6 X! + 16,9 Х2 - 1,4 X? - 4,3 Х22 - 3,0 Хх Х2;

Г2(Д:,) = 34,5 - 21,8 X ~ 76,7 Х2 + 26,3 X2 - 3,8 Х22 + 75,5 X Х2.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Базарнова Н.Г. Влияние мочевины на свойства прессованных материалов из древесины, подвергнутой гидротермической обработке / Н.Г. Базарнова, А.И. Галочкин, В.С. Крестьянников // Химия растительного сырья. -1997. - № 1. -С. 17-21.

2. Бурындин В.Г. Изучение возможности использования шлифовальной пыли ДСтП для получения фенопластов / В.Г. Бурындин [и др.] // Технология древесных плит и пластиков: межвуз. сб. - Екатеринбург, УЛТИ, 1994. - С. 82-87.

3. Вигдорович А.И. Древесные композиционные материалы в машиностроении (справочник) / А.И. Вигдорович, Г.В. Сагалаев, А.А. Поздняков. - М.: Машиностроение, 1991.- 152 с.

4. Дедюхин В.Г. Древесные пластики без добавления связующих (ДП-БС): сб. тр., посвященный 70-летию инженерно-экологического факультета УГЛТУ /В.Г. Дедюхин, Н.М. Мухин. - Екатеринбург, 2000. - С. 200-205.

5. Дедюхин В.Г. Исследование текучести древесной пресс-массы без добавления связующего /В.Г. Дедюхин, Н.М. Мухин // Технология древесных плит и пластиков: межвуз. сб. - Екатеринбург: УГЛТА, 1999. - С. 96-101.

6. Дедюхин В.Г. Прессование плитки облицовочной из массы прессовочной без добавления связующего / В.Г. Дедюхин, Л.В. Мясникова, И.В. Пичугин // Технология древесных плит и пластиков: межвуз. сб. - Екатеринбург: УГЛТА, 1997. -С. 94-97.

7. Дедюхин В.Г. Прессованные стеклопластики / В.Г. Дедюхин, В.П. Став-ров. - М.: Химия, 1976. - 272 с.

8. Доронин Ю.Г. Древесные пресс-массы /Ю.Г. Доронин, С.Н. Мирошниченко, И.Я. Шулепов. - М.: Лесн. пром-сть, 1980.- 112 с.

9. Кононов Г.В. Химия древесины и ее основных компонентов /Г.В. Кононов. - М.: МГУЛ, 1999. - 247 с.

10. Минин А.Н. Технология пьезотермопластов /А.Н. Минин. - М.: Лесн. пром-сть, 1965. - 296 с.

11. Отлев И.А. Справочник по производству древесностружечных плит / И.А. Отлев [и др.]. - М.: Лесн. пром-сть, 1990. - 384 с.

12. Плитные материалы и изделия из древесины и других одревесневших растительных остатков без добавления связующих /под ред. В.Н. Петри. - М.: Лесн. пром-сть, 1976. - 360 с.

13. Получение, свойства и применение модифицированной древесины.- Рига: Зинатне, 1973.- 138 с.

14. Щербаков А.С. Технология композиционных древесных материалов /А.С. Щербаков, И.А. Гамова, Л.В. Мельникова. - М.: Экология, 1992. - 192 с.

V. G. Dedyukhin, V. G. Buryndin, N.M. Mukhin, A. V. Artyomov Producing Items out of Phenoplasts by Pressing in Closed Press Molds without Adding Binding Agents

The research results of technological properties of presscomposition made of wood particles without adding binding agents and physicomechanical properties of plastics from these compositions are provided. The influence of low-molecular (organic and inorganic) modifiers and water in plastic formation process are studied.

Описание и химический состав
Соотношение полимера и дерева
Преимущества материала

На строительстве и при изготовлении мебели применяются новые высокотехнологичные материалы с улучшенными свойствами, по сравнению с обычными того же класса, а цена их ниже. Один из таких материалов – древесно-полимерный композит (ДПК). Сейчас он широко распространен, что связано с доступностью и невысокой ценой. Он дешевле, чем обычное дерево, но обладает такой же прочностью.

При изготовлении композита используют натуральную древесину и полимер, который не вредит здоровью человека. Обычно ДПК получают методом литья, что существенно повышает его прочность.

Композит можно использовать при укладке настила. Он применяется при установке перил на открытых террасах, в беседках, на балконах, поскольку устойчив к перепадам температур, любым осадкам, механическому воздействию. Это делает ДПК универсальным. Материал имеет красивую структуру.

ДПК распространен в США, где его активно применяют при строительстве коттеджей . Технологию производства, характеристики важно знать, если выбрали этот материал. Если знать особенности процесса изготовления жидкого дерева, то можно изготовить композит своими руками.

Описание и химический состав

Древесно-полимерный композит, который называют жидким деревом, представляет собой искусственный материал, получаемый в результате смешивания дерева и мономера. В процессе изготовления происходит экструзия, образующая полимер. Подобным способом изготавливают полимерную доску, по прочности превосходящую обычное дерево, но немного уступающую керамической плитке. Сами доски приобретают форму в процессе литья.

Производится «жидкое дерево» путем добавления к стружке связующих полимеров: полистирола, полиэтилена, полипропилена и поливинилхлорида. Название «жидкое дерево» ДПК получил из-за гибкости и пластичности .

«Жидкое дерево» применяют в производстве половых досок, сайдинга, труб (для водопровода, канализации), мебели.

В химический состав ДПК входят всего 3 компонента:

Мелкие частицы древесины (стружка, опилки, измельченное дерево, аброформ, в дешевых моделях попадается жмых от семян подсолнечника, измельченная фанера). Количество присадки может колебаться в составе от 1/3 до 4/5 общей массы.
Полимерная добавка – поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП).
Специальные химические добавки, которые значительно улучшают технические свойства, внешний вид (красители, лаки). Объем этих добавок составляет 0,1–4,5% общей массы.

Соотношение полимера и дерева

Пропорции соотношения полимера и дерева могут быть разными. Подбор осуществляется с учетом того, какие технические показатели ДПК требуются.

Дерево (аброформ) к полимеру относится как 2:1. Такое соотношение придает ДПК свойства древесины – масса будет содержать больше волокон дерева. Доски из такого материала будут набухать от влаги, что существенно снижает срок эксплуатации во влажном климате. Для средней полосы и юга России оно составит 5–10 лет. ДПК получается относительно хрупким, что ограничивает его применение, однако стройматериал имеет красивую текстуру дерева и «рифленую» поверхность.

Соотношение дерева к полимеру, как 2:3, значительно ухудшает внешний вид доски ДПК, что ограничивает использование досок в декоративных целях. На ощупь доска напоминает обычный пластик, а поверхность становится более гладкой (иногда скользкой).

Если древесно-полимерный композит имеет соотношение волокон дерева (аброформ) к полимеру 1:1, доска приобретает оптимальные характеристики . Текстура получается красивой, с шероховатой поверхностью, нескользкой. Упрощается процесс литья: не требуется греть составляющие до нужной температуры. Приготовление ДПК этим способом не передает свойства дерева материалу: он не впитывает влагу, не набухает, относительно прочен в применении.

Жидкое дерево разливают в специальные формы, которые предусматривают наличие шипов и пазов для крепления досок.

Преимущества материала

ДПК устойчив к воздействию ультрафиолета: он не растрескивается, не деформируется. Он не изменяет свою структуру при низких температурах воздуха, воздействии влаги, кислот и других негативных сред.

Материал устойчив к воздействию плесени, в ДПК не заводятся насекомые, он не является приманкой для мышей, крыс и прочих грызунов. Для большей устойчивости его могут покрывать специальной полимерной пленкой.

Еще один плюс – более высокая прочность (позволяет выдерживать более 5 ц на 1 м 2). Это дает возможность размещать на досках любую тяжелую мебель.

Жидкое дерево – гибкий материал, который легко поддается обработке . Его можно распиливать, обстругивать. Это учитывается в производстве полимеров или в процессе литья.

Жидкое дерево – экологически чистый материал, поскольку используемый аброформ и полимер не выделяют ядовитых веществ и не представляют опасности для человека. ДПК не горюч и не поддерживает горение.

Возможно ли изготовить его самостоятельно?

Сделать «жидкое дерево» (аброформ) в домашних условиях можно, при этом ДПК, изготовленный своими руками, будет обладать нужными характеристиками. Заготовки подойдут для реставрационных работ (мебель), грубого полового настила для вспомогательных помещений, беседок, террас.

Чтобы изготовить жидкое дерево, надо взять древесные опилки и измельчить их при помощи домашних мельниц или кофемолок . В смесь добавляют клей ПВА (соотношение опилок и клея 70:30). Полученная смесь должна быть густой. Чтобы материал имел нужный цвет, рекомендуется добавить краску (эмаль) подходящего цвета.

Полученная масса – аналог ДПК. Материал можно наносить на поврежденные участки паркета, ламината, мебели.

Если залить пол таким материалом, то под него надо сделать опалубку, а саму смесь подготовить в нужном объеме. Затем можно приступать к заливке. Рекомендуемая толщина будущей доски – 50 мм.

Выработка лигноуглеводных древесных пластиков является новым производством. Проблема получения пластических материалов из измельченных частиц древесины без добавления связующих за счет продуктов разложения компонентов древесины давно занимала исследователей. Предложено было много вариантов пьезотермической обработки древесных частиц, которые различались режимами, но по существу все эти способы предполагали обработку древесных частиц при высоких давлениях и температурах прессования, в герметических пресс-формах. Впоследствии полученные таким образом пластики получили название пьезотермопластиков.

В настоящее время в нашей стране предложено два метода получения пьезотермопластиков:

1. Одностадийный метод, разработанный в Белорусском технологическом институте, предусматривает измельчение древесины до состояния, близкого по размерам частиц к древесной муке, и прессование ее в герметичных пресс-формах при давлении 250-300 кг/см 2 и температуре 190-200° С с последующим охлаждением до 20° С без снятия давления.

2. Двухстадийный метод, разработанный в Ленинградской лесотехнической академии, предполагает предварительный частичный водный гидролиз древесных частиц в автоклаве с последующим прессованием высушенного, частично гидролизованного материала в пресс-форме в горячем прессе. Предварительный гидролиз позволит снизить давление прессования для прессматериалов из древесины некоторых лиственных пород до 150 кг/см 2 и температуру горячего прессования до 160° С.

На кафедре древесиноведения и строительного дела и в проблемной лаборатории древесных пластиков Уральского лесотехнического института под руководством проф. В. Н. Петри с 1962 г. по настоящее время ведутся разносторонние исследования новых материалов - лигноуглеводных древесных пластиков, получаемых за счет использования реакционной способности компонентов древесины (природных лигнинов и полисахаридов), без добавления к древесным частицам термореактивных смол или иных связующих веществ.

Авторы нового метода в отличие от сторонников пьезотермопластиков считают, что при получении пластиков древесину не следует подвергать глубокому разрушению, а лишь мягким воздействиям при пьезотермической обработке, при которой на первой стадии обработки происходит частичный гидролиз полисахаридов (в первую очередь водорастворимых и легкогидролизуемых) с образованием некоторого количества органических кислот, которые и осуществляют гидролитическое расщепление естественного лигноуглеводного комплекса, поскольку известно, что для разрушения химической связи между лигнином и углеводами необходимы хотя бы малые количества кислотного катализатора.

В результате этих процессов возникают не мономеры, а более крупные молекулы, сохраняющие природную реакционную способность основных компонентов древесины - углеводов и лигнина. Глубокой деструкции древесину при изготовлении пластиков подвергать не следует, так как при этом разрушаются реакционноспособные компоненты природной древесины.

В процессе пьезотермической обработки необходимо также обеспечить возможности для последующего взаимодействия между реакционноспособными компонентами отдельных древесных частиц с целью синтеза новых лигноуглеводных комплексов. Благодаря этому и происходит образование из древесных частиц прочного и водостойкого пластика. Новые материалы назвали лигноуглеводными древесными пластиками (ЛУДП). Лигноуглеводный древесный пластик (ЛУДП) - новый плитный материал, получаемый в результате горячего прессования древесных частиц без добавления связующих веществ. Лигноуглеводным древесным пластикам присущ ряд особенностей, благодаря которым их производство является экономически выгодным:

1. Основным преимуществом ЛУДП, с этой точки зрения, является то, что для их изготовления имеется неограниченное количество сырья. Это древесные частицы любых наиболее распространенных как хвойных (сосна, лиственница, ель, кедр, пихта), так и лиственных пород (береза, осина и др.), а также их смеси.

Производство ЛУДП может быть налажено в любом районе нашей страны, где функционируют лесозаготовительные и деревообрабатывающие предприятия, поскольку пластики могут быть изготовлены из любых отходов лесозаготовок и переработки древесины, а также из дров (без ограничения содержания гнили и коры).

На основании технико-экономических расчетов установлено, что экономически целесообразна минимальная мощность цеха по производству ЛУДП 3,5-4 тыс. м 3 плит в год; потребность в сырье для такого цеха составляет 10-12 тыс. м 3 . Следовательно, производство ЛУДП, в отличие от производства древесностружечных плит, может быть организовано на небольших предприятиях.

2. Лигноуглеводные древесные пластики получаются за счет использования реакционной способности компонентов самой древесины, т. е. без добавления к древесным частицам термореактивных смол или иных связующих веществ.

3. Технологический процесс производства ЛУДП по сравнению с производством древесностружечных плит проще, поскольку нет технологических операций по подготовке связующих веществ и смешиванию их с древесными частицами.

4. Для изготовления ЛУДП используют стандартное прессовое и иное оборудование, применяемое для производства древесностружечных плит и серийно выпускаемое отечественной промышленностью.

Основные технические свойства плоских однослойных ЛУДП следующие:

1. Внешний вид и окраска . После прессования плиты ЛУДП имеют среднюю, более темную (кондиционную) часть и светлую кромку по периферии, или некондиционную часть плиты. Некондиционная часть плиты при оптимальных условиях прессования не превышает 10 см. При использовании плит большого размера кромка шириной 10 см составляет всего 2-5% площади запрессованной плиты. Например, при размере прессуемых плит 3100X1100 мм кромка шириной 10 см составляет по площади 2,5%. Ширину некондиционной части плит можно уменьшать.

Окраска кондиционной части плиты, спрессованной при оптимальных условиях, зависит от древесной породы, из которой изготовлены пластики, но всегда значительно темнее, чем у исходной древесины и колеблется от светло- до темно-коричневого. Кора нарушает однородность окраски. Подкрашивая древесные частицы наружных слоев формируемого ковра и изготовляя плиты, облицованные различными декоративными материалами,- можно изменить цвет и внешний вид плит.

2. Качество поверхности . Плиты, изготовленные из мелких и плоских древесных частиц, имеют более гладкую и ровную поверхность, чем плиты, спрессованные из толстых и грубых древесных частиц. При прессовании пластиков из мелких древесных частиц на хорошо обработанных (лучше полированных) поддонах плиты имеют гладкую блестящую поверхность.

3. Коробление . Коробление ЛУДП зависит от толщины и конструкции плит. Тонкие плиты имеют большее коробление, чем толстые. Трехслойные плиты коробятся меньше, чем однослойные, а плиты, облицованные шпоном, несколько больше, чем необлпцованные. Во избежание коробления плит ЛУДП во время кондиционирования должны строго выполняться правила укладки плит и соблюдаться режимы их кондиционирования - сушки.

4. Плотность . Плотность лигноуглеводных древесных пластиков не может быть меньше 1 г/см 3 . Только при этой плотности обеспечивается та минимальная степень уплотнения прессуемой массы, при которой достигается необходимый контакт и возможность химического взаимодействия между отдельными частицами древесины.

5. Влагопоглощение . ЛУДП в известной мере сохраняет одну из основных особенностей древесины - впитывать влагу из влажного воздуха. С увеличением содержания гигроскопической влаги в пластиках снижаются их механические свойства:

а) ЛУПД с плотностью не меньше 1,2 г/см 3 имеют разбухание 7-10%, водопоглощение 5-12%, общее влагосодержание 20-22%;

б) ЛУДП с плотностью 1,20-1,15 г/см 3 ; разбухание 10- 12%, водопоглощение 12-15%;

в) ЛУДП с плотностью 1,15-1 г/см 3 ; разбухание 18-25%, водопоглощение 20-26 %.

6. Теплотехнические свойства . Материал, применяемый для полов в жилых и промышленных зданиях, характеризуется коэффициентом теплоусвоения, который не должен превышать 10 ккал/м 2 .

Лигноуглеводиые древесные пластики толщиной 10-11 мм позволяют устраивать полы путем непосредственной укладки их на бетонное основание.

7. Биостойкость . ЛУДП обладают высокой противогнилостной стойкостью, которая в 4-5 раз выше, чем у сосновой древесины.

Механические свойства ЛУДП . Плоские однослойные необлицованные плиты ЛУДП можно разделить на три группы.

Группа А - предел прочности при статическом изгибе не менее 270 кг/см 2 (плотность более 1,2 г/см 3), группа Б - предел прочности при статическом изгибе не менее 220 кг/см 2 (плотность 1,2-1,18 г/см 3); группа В - предел прочности при статическом изгибе не менее 120 кг/см 2 (плотность 1,15-1 г/см 3).

Физико-механические свойства лигноуглеводных древесных пластиков, полученных из еловых лесосечных остатков, следующие: предел прочности при статическом изгибе 170-190 кгс/см 2 , разбухание за 24 ч составляет 8-11%, а плотность 1,2 г/см 3 . Пластики, изготовленные из дробленки (смесь 1:1) березовой и осиновой, имеют предел прочности при статическом изгибе 176 кгс/см 2 , разбухание за 24 ч - 16% и плотность 1,18 г/см 3 .

Технологический процесс производства в целом одинаков для всех видов однослойных необлицованных лигноуглеводных пластиков. Различие состоит лишь в том, что для каждого конкретного вида сырья, применяемого для изготовления ЛУДП, требуется различная подготовка сырья и различные режимы прессования и кондиционирования пластиков. Поэтому организации промышленного производства пластиков на конкретном предприятии должна предшествовать исследовательская работа, направленная на уточнение технологии их изготовления из наличного сырья. Эти исследования можно проводить параллельно с проектированием и строительством цеха по изготовлению пластиков.

В общем виде технологический процесс производства ЛУДП состоит из следующих основных операций: подготовки сырья, сушки сырья, дозировки древесных частиц, формирования ковра (пакета), холодной подпрессовки ковра (пакета), горячего прессования и охлаждения, режима горячего прессования, обрезки плит, кондиционирования - сушки плит-пластиков.

Схема технологического процесса производства ЛУДП горячим прессованием из отходов лесопиления и деревообработки с использованием одного гидравлического пресса.

Сучья, стволики тонкомера, гнилую выколку из дров и т. д. измельчают на рубильной машине или дробилке и подают транспортером или пневмотранспортером в бункер запаса измельченной древесной массы, в который могут поступать также опилки, стружки или отсев от технологической щепы, стружечного производства и т. п. Для получения кондиционных древесных частиц древесная масса, предварительно очищенная от металлических включений с помощью металлоискателя, пропускается через стружечный станок ДО-5,7, а затем через крестообразные мельницы марки ДМ-3. Отверстия ситового барабана мельниц для некоторых пород уменьшаются до 3 мм. После дробления древесные частицы засасываются вентилятором и транспортируются в циклон, установленный под бункером-дозатором.

Дозирующее устройство этого бункера позволяет изменять, количество выдаваемой стружки в единицу времени, что необходимо для поддержания требуемого температурного режима в камере сушильной установки.

Стружка в камеру установки загружается шнековым транспортером.

Сушильная установка в «кипящем» слое состоит из двух параллельно установленных секций. Сушильным агентом является нагретый воздух. Нагнетание воздуха производится вентиляторами. Высушенная до требуемой влажности дробленка через сливные пороги сушильных камер поступает в шлюзовые питатели, а затем во всасывающий пневмотранспортный трубопровод. Воздух, проходя через слой стружки в сушильных камерах, увлекает за собой пыль, которая оседает в циклоне с повышенным коэффициентом очистки. Очищенный от пыли, но с высокой влажностью воздух выбрасывается в атмосферу, а пыль направляется вместе с основной массой материала в бункер сухой стружки.

Из этого бункера стружка равномерно подается выдающим устройством на ленточный транспортер 2 к питателям и распределяется по формирующим машинам с фракционирующими валиками. Машины настилают ковер на поддоны. Формирование боковых сторон ковра производится двумя, вертикальными ленточными транспортерами. Затем поддон с уложенным на нем рыхлым ковром другой секцией цепного транспортера перемещается для подпрессовки ковра в пресс холодного прессования. Подпрессовка ковра производится под давлением 25 кг/см 2 в течение 1 мин.

Перед загрузкой пакета в холодный пресс сверху укладывается дюралюминиевая прокладка при помощи перекладника с присосками. Это способствует равномерному прогреву пакета и позволяет получить плиту с высококачественной поверхностью с обеих сторон.

Пакеты накапливаются в загрузочной этажерке пресса. После полного заполнения этажерки одновременно загружаются все пролеты пресса.

После окончания прессования одновременно выгружаются все плиты пластика в разгрузочную этажерку, из которой они последовательно, начиная с нижней, поступают на продольный и поперечный транспортеры.

Плиты пластика механизмом съема передаются с нижнего поддона на форматно-обрезной трехпильный станок. Поддоны же после чистки и нанесения на них талька направляются под формирующие машины.

Плиты пластика, после обрезки светлых кромок, проходят сортировку. Отбракованные плиты разрезаются на меньшие с вырезкой дефектных мест. После сортировки качественные плиты укладываются в штабеля на прокладках и при помощи траверсной тележки загружаются в камеры кондиционирования - сушки. После выгрузки из камер плиты укладывают в плотные стопы в отапливаемом помещении. Затем упаковывают и отправляют на склад готовой продукции для отправки потребителю. (Технологические операции, следующие после обрезки плит пластика, на схеме не показаны.) Повысить производительность цеха ЛУДП можно за счет увеличения размеров плит, этажности прессов или их количества.

Высокие физико-механические свойства ЛУДП, красивый внешний вид и возможность изготовления плит больших размеров позволяют использовать их в строительстве в качестве конструкционного и отделочного материала для настила полов, подшивки потолков, изготовления встроенной мебели, устройства перегородок, дверных полотен, подоконных досок, для облицовки стен и панелей в общественных зданиях, в кухнях и коридорах жилых зданий и т. п., в мебельных и других отраслях промышленности, а также в качестве заменителя цельной древесины, древесностружечных и древесноволокнистых плит и других листовых материалов. Плиты имеют гладкую поверхность и хорошо отделываются прозрачными и непрозрачными лаками и красками по обычной технологии. Отделку прозрачными мебельными лаками можно производить с предварительным тонированием поверхности водорастворимыми и другими красителями в любой цвет с сохранением текстуры плит.

Таким образом, при измельчении сучьев и тонкомера выход кондиционной щепы составляет в среднем 50% общей измельченной массы. Эту кондиционную щепу можно использовать для получения полуцеллюлозы, изготовления древесностружечных и древесноволокнистых плит, а 50% некондиционной щепы - для получения лигноуглеводных древесных пластиков или удобрений.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

К сожалению, всем нам известный и столь распространенный во всем мире пластик содержит вредные для здоровья человека вещества. Более того, в его производстве используются нефтепродукты. Однако до недавнего времени альтернативы этому дешевому материалу фактически не было. Конечно, новые конструкционные материалы появляются постоянно. Это клееная фанера, древесностружечные и древесноволокнистые плиты. Есть свои новинки и в бетонной индустрии, металлургии, стекольной промышленности. Тем не менее, по стоимости, а, значит, и доступности им все-таки далековато до пластика.

Вначале нового тысячелетия ученым удалось создать принципиально новый конструкционный материал, который в ближайшие десятилетия может практически полностью заменить привычный пластик. Это термопластичный древесно-полимерный композит (ДПКТ или ДПК), а в простонародье - «жидкое дерево». В его производстве используются первичное (вторичное) сырье ПП, ПЭ или ПВХ плюс древесные добавки (древесная мука, прочие растительные волокна) и вспомогательные присадки. Эффект превзошел все ожидания. Новейший материал не только экологичен (содержание серы сокращено на 90%), но и, сочетая в себе лучшие свойства дерева и пластмассы, сохранил относительно низкую себестоимость.

По оценкам экспертов, ежегодный рост продаж ДПК в мире составляет около 20%. Так что же это за чудо, которого так долго ждали архитекторы, конструкторы и производственники? Попробуем разобраться.

Применение и обработка

Благодаря своим свойствам древесно-полимерный композит отлично применяется в самых различных областях. Материалы отличаются однородностью и гладкостью поверхности, пластичностью, стойки к атмосферному и биологическому воздействию, а срок эксплуатации даже в жестких уличных условиях достигает 50 лет.

Всё это позволяет использовать ДПК в производстве различных архитектурных и строительных материалов: плинтусов, вагонки, подоконников, профилей, декоративных элементов, а также наполнителей.

Изготавливают из ДПК и готовые к использованию изделия: ламинат, напольные покрытия, мебельные листы, мебель, кабельные коробки, многокамерные оконные профили и даже декинг - профиль для изготовления причалов и пирсов.

Физико-механические свойства древесно-полимерного композита предоставляют широкие возможности для его обработки. Материал не теряет своей формы и прочности , приняв в себя до 4% влаги. Из него можно изготавливать облегченные, пустотелые вещи. Монтируется он как с помощью гвоздей и шурупов, так и на специальные защелки.

А ещё, ДПК можно фанеровать шпоном, ламинировать пленками и листовыми пластиками, красить любыми красками и лаками, получать различные декоративные эффекты, добавляя пигменты в композицию и пр.

Полученные из ДПК изделия легко поддаются механической обработке. Они легко пилятся, сверлятся, режутся, клеятся, свариваются друг с другом, гнутся (после предварительного нагрева горелкой), а, если в состав материала добавлена мука из мягких пород дерева или целлюлозосодержащие отходы, то это придает изделию ещё и повышенную пластичность.

Наконец, ДПК, помимо эстетичности, который ему придает внешний вид, приятен и для обоняния, обладая легким древесным запахом.

Технология производства

Для изготовления древесно-полимерного композита используется ряд компонентов. В первую очередь это, конечно, измельченное древесное или целлюлозосодержащее сырье. То есть это может быть не только древесина, но и кукуруза, рис, соя, солома, бумага, опилки и пр. Второй основной составляющей ДПК являются синтетические связующие. К ним относятся: полиэтилен, пропилен ПВХ и др. Остальные компоненты - это дополнительные добавки, состав которых варьируется в зависимости от предназначения будущего изделия. К наиболее распространенным относятся: красители, пигменты, антиоксиданты, противоударные модификаторы, свето- и термостабилизаторы, антипирены и антисептики для защиты от огня и гниения, гидрофобные добавки для устойчивы к сырости, вспенивающие агенты для снижения плотности ДПК.

Объем древесных частиц в материале может составлять от 30 до 70%, а их размер от 0,7 до 1,5 мм. Тонкие фракции используются в производстве готовых профилей, не требующих дополнительной обработки поверхности. Средние подходят под покраску или отделку шпоном. Грубые - для технических целей.

Объем синтетических связующи х также варьируется и может составлять от 2 до 55%. Зависит это опять же от предназначения будущего изделия. Что касается дополнительных добавок, то их объем в материале не превышает 15%.

Кстати, не так давно немецким разработчикам удалось изготовить «жидкое дерево» идеального качества . Специалисты института Фраунгофера создали его из лигнина. Этот материал получают из древесины. ДПК под названием Arboform является абсолютно не токсичным продуктом. Более того, если обычный древесно-полимерный композит можно перерабатывать 3-4 раза, то этот до 10 раз. К чему мы это? Дело в том, что в Китае индустрия по производству ДПК разрастается как нигде в мире. И, если в Европе и США созданные материалы проходят серию тестирований, то в Поднебесной себя этим не утруждают и поставляют на рынок, в том числе международный, продукт не самого лучшего качества.

Теперь об оборудовании для производства ДПК . В его стандартный состав входят: экструдер двухшнековый, фильера формовки, стол калибрации и охлаждения, тянущее устройство, отрезное устройство по длине, деление по ширине (при необходимости) и укладчик. Вся линия отличается компактностью, а управление ей, обычно, полностью автоматизировано. В комплектации некоторых моделей присутствуют также: мельница (измельчитель сырья) автозагрузчик сырья, и смеситель.

Производителями таких линий и модулей являются в основном китайские компании . Лидеры среди них - WPC, Zhangjiagang City Boxin Machinery и др. Качество техники достойного уровня, тем более, что основные узлы для них производятся европейскими машиностроительными заводами.

Экология потребления.Наука и техника:Люди научились превращать отходы обработки натуральных материалов в продукцию, опережающую эти материалы по свойствам.Из статьи вы узнаете о совершенно новом материале - древесно-полимерном композите или ДПК.

Последние 40 лет развития промышленности смело можно назвать «эрой комбинированных материалов». Современное оборудование и технологии позволяют соединить, казалось бы, несовместимое: дерево, бетон, пластик, бумага, металл. Все они смешиваются, диффузируются, сплавляются с одной целью - получить новый продукт, сочетающий в себе наилучшие свойства нескольких исходных материалов. Так, среди прочих новинок мы увидели «жидкое дерево».

Что такое «жидкое дерево»

Говоря техническим языком, это экструдированный древесно-полимерный композит (ДПК). Это значит, что древесная составляющая законсервирована с помощью пластика. В такой комбинации материал принимает наилучшие свойства:

От дерева - прочность на сжатие, ударопрочность, упругость. При этом древесная составляющая практически бесплатна - в ход идут любые отходы, перемолотые в муку.
От пластика - коррозионная устойчивость, гибкость, точность обработки. Полимер обволакивает древесные частицы и устраняет главный недостаток дерева - разрушительные реакции с водой. Полимер в этой технологии - на 90% вторичный пластик, т. е. переработанные отходы.

Технологический процесс прост для понимания, но довольно сложен для исполнения. Полимер (пластик) смешивают в определённой пропорции с древесной мукой и нагревают так, чтобы он расплавился. Затем формуют в экструдере, на вальцах или в пресс-формах и охлаждают. На разных этапах в массу подмешивают около 10 разных присадок - пластификаторы, катализаторы, упрочнители и другие. Все подробности изготовления - сорт древесины и марка пластика, пропорции смеси, присадки, температурные режимы, как правило, составляют производственную тайну. Известно, что все ингредиенты можно приобрести в свободной продаже, а для древесной муки преимущественно выбирают бамбук, лиственницу и другие прочные породы средней ценовой категории.

Для изготовления ДПК создаются специальные многоступенчатые производственные линии. Они состоят из множества устройств и контроллеров. Собрать такой станок своими руками в гараже, к сожалению, не получится. Но можно приобрести готовую производственную линию.

Продукция из ДПК

В настоящее время ассортимент продукции неполон, т. к. материал относительно новый и свойства его до конца не изучены. Однако несколько наиболее востребованных позиций можно упомянуть уже сейчас.

Террасная доска или декинг

Составляет до 70% всей востребованной продукции из ДПК на сегодняшний день. Большая часть поставляемых производственных линий ориентирована на выпуск именно такой доски, т. к. это единственная на данный момент альтернатива дереву. Доска состоит из рамки периметра, рёбер жёсткости внутри и имеет пазогребневую систему крепления. Предлагаются различные цвета.

Преимущества перед традиционным материалом: от дерева доску ДПК выгодно отличает сплошной прокрас и лучшие физические показатели (прочность, гибкость, точность обработки). Многие виды доски ДПК выпускают двусторонними - с рельефами массива дерева и ребристой нарезкой.

Террасная доска ДПК на видео

Облицовочные фасадные панели или планкен

По большому счёту, их можно соотнести с виниловым сайдингом - принцип монтажа и структура панели у них очень похожи. Но панель ДПК значительно толще и жёстче, соответственно, имеет больший вес и лучшие физические свойства.

Преимущества перед традиционным материалом: более прочный и долговечный фасад, пазухи в панелях и толстые стенки лучше удерживают тепло и поглощают шумы.

Заборы, ограды, перилла, балюстрады

Формы малой архитектуры из «жидкого дерева» для декоративной отделки экстерьера и ландшафта. Имеют хорошую несущую способность и пригодны для интенсивной эксплуатации (в людных местах).

Такие изделия принято было выполнять из дерева (недолговечного и требующего ухода) или бетона (тяжёлого, холодного и не всегда надёжного). Древесно-композитные формы делают сборными, причём все детали проектируют заранее. На месте остаётся только собрать их при помощи болгарки и шуруповёрта. Такой забор не требует мощного фундамента, постоянной окраски. В случае повреждения участка или элемента конструкции, его можно легко заменить, изготовив дополнительно нужное количество деталей.

Общее преимущество - абсолютная нечувствительность к атмосферному износу (влага, мороз, перегрев на солнце), насекомым, грибкам и истиранию.

Общий недостаток - относительно большие колебания при нагреве и охлаждении. Расширение террасной доски ДПК может составлять до 6 мм на 1 м (при постепенном нагреве до +40 °С).

Цены на фасадные панели из «жидкого дерева»

Наименование	Производитель	Характеристики	Цена 1 м 2 , у. е.
Duo Fuse FPS-22	Бельгия	2800х220х22 мм, ПВХ	35
«МультиПласт»	Россия	3000х166х18 мм, ПЭ	20
RINDEK	Россия	3400х190х28 мм, ПВХ	22
MultiDeck Chalet	Китай	2900х185х18 мм, ПЭ	17
CM Cladding	Швеция	2200х150х11 мм, ПВХ	28
ITP («Интехпласт»)	Россия	3000х250х22 мм, ПВХ	26
DORTMAX	Россия	4000х142х16 мм, ПЭ	18

Как выбрать террасную доску из ДПК

Любой вид «жидкого дерева» производится из древесной муки, состав которой не столь важен. Но состав полимера, который добавляется к ней, может иметь решающее значение:

Полимер на основе полиэтилена. Проще и дешевле в производстве. Содержит большее количество опилок, за счёт чего он дешевле аналогов. Подвержен УФ-излучению (без присадок).
Полимер на основе ПВХ. Более устойчив к перепадам температур, ультрафиолету, большая пожаробезопасность. Долговечнее в 2 раза по сравнению с иными составами.

По типу профиля террасные доски делятся на два типа:

Полнотелые. Выдерживают значительные ударные нагрузки. Хорошо подходят для мест с большой проходимостью - летние кафе и веранды, палубы судов, набережные и пирсы.
Пустотелые. Имеют малый вес. Подходят для террас частных домов.

По типу соединения доски ДПК делятся на:

Шовные. Монтируются с зазором 3–5 мм и предусматривают хороший отвод воды. Крепятся кляммерами из металла или пластика.
Бесшовные. Создают сплошную прочную поверхность за счёт обоюдного сцепления. Крепятся саморезами, кляммеры не требуются. Подходят для летних площадок кафе - в зазоры не попадают мелкие вещи, каблуки и т. д.

По типу противоскользящего покрытия или обработки:

Обработанные щётками («брашинг» от англ. brush - кисть, щётка). Поверхность, созданная металлической щёткой (искусственное старение).
Шлифованные. Поверхность обрабатывается наждачным полотном.
Тиснёные. Как правило, исполняются в структуре дерева. Хороший декоративный вид, но в проходимых местах рисунок истирается и это становится заметно.
Ко-экструзия. Верхний слой выполняется из высокопрочного состава и структурируется во время экструзии самой доски.
Ко-экструзия с глубоким эмбоссингом (от англ. embossing - тиснение). Тиснение на верхнем слое имитирует ценные породы дерева.

На что обратить внимание вне зависимости от выбранного типа доски:

Высота рёбер. От неё зависит прочность доски.
Количество рёбер жёсткости. Влияет на прочность на изгиб - чем их больше, тем выше прочность.
Толщина стенок. Тонкие стенки (2–3 мм) плохо держат ударные нагрузки.
Ширина доски. Чем шире доска или панель, тем быстрее и проще монтаж и меньше потребуется креплений.

Видео - как выбрать террасную доску ДПК

Совершенно справедливо можно принимать данные советы по отношению к фасадным панелям и другим изделиям из ДПК для облицовки плоскостей.

Индустрия обеспечивает обывателя возможностью сделать свой выбор - использовать новый натуральный материал, на который идут природные ресурсы (дерево, камень) или применить продукцию переработки вторсырья. Сегодня люди научились превращать отходы обработки натуральных материалов в продукцию, опережающую эти материалы по свойствам. Однако выбор остаётся за человеком - либо утилизировать мусор, приобретая ДПК, либо создавать его всё больше, отдавая предпочтение природным материалам. опубликовано