Matrite din lemn plastic. Obținerea materialelor plastice din lemn și deșeuri vegetale în matrițe închise Savinovskikh Andrey Viktorovich. Fabricare cu materiale plastice lichide

22.05.2015

Materialele plastice din masa presă de lemn (MDP) sunt produse prin prelucrarea sa piezotermă în matrițe care oferă părți din configurația necesară.
Materiale. Pentru fabricarea maselor de presă de lemn de diferite tipuri, furnir de bulgări cu o grosime de 0,5-1,8 mm, conținut de umiditate de până la 12%, deșeuri din materiale plastice laminate din lemn, deșeuri din industriile de prelucrare a lemnului - așchii și rumeguș. Deșeurile de lemn nu trebuie să conțină incluziuni de scoarță și putregai, iar deșeurile de PAL sunt tăiate în bucăți de până la 120 mm lungime pentru a fi încărcate în concasor.
Lacuri de bachelit SBS-1 și LBS-3, rășină fenol-formaldehidă SFZh-3011 și alcooli fenolici B și C sunt utilizați ca lianți la fabricarea maselor de presă.Concentrația de lac de bachelită înainte de impregnare ar trebui să fie de 43-45%, iar fenolul -rășină formaldehidă 28-35%. Ca aditivi se folosesc uleiuri minerale, acid oleic, coloranți, pulbere de aluminiu, argint grafit, pulbere de cupru etc., care îmbunătățesc proprietățile produselor MDP.
Proces tehnologic produs de MDP. Procesul tehnologic de producere a MDP constă din următoarele operații: prepararea particulelor de lemn condiționat, prepararea unei soluții de lucru a unui liant, dozarea și amestecarea particulelor de lemn cu un liant și modificator și uscare în masă.
Caracteristicile procesului tehnologic de producere a MDP sunt asociate cu tipul de deșeuri lemnoase utilizate, la fabricarea masei de presare din rumeguș (Fig. 106, a), acestea sunt cernute pe o sită vibrantă cu celule de dimensiuni 10x10 mm pt. fracție grosieră și 2x2 mm - pentru fine. Particulele condiționate intră în uscător, unde sunt uscate la 80-90 ° C până la un conținut de umiditate de 3-8%. Pentru uscare se folosesc uscătoare cu tambur, curea și fântână cu aer.
Atunci când se utilizează furnir și deșeuri de PAL ca materie primă, procesul tehnologic include operarea de zdrobire a lemnului în concasoare (Fig. 106, b). Concasoarele cu ciocan, cum ar fi DKU-M, sunt folosite pentru a măcina furnir. Zdrobirea furnirului se realizează cu cuțite și ciocane montate pe rotorul mașinii. Pe măsură ce particulele sunt zdrobite până la fracțiunea dorită, ele sunt evacuate printr-o sită înlocuibilă și îndepărtate prin transport pneumatic în buncăr. Ca rezultat, se formează particule de lemn în formă de ac cu o lungime de 5-60 mm, o lățime de 0,5-5 mm și o grosime de 0,3-2 mm. Pentru zdrobirea deșeurilor de PAL se folosește un concasator cu ciocan C-218, care zdrobește și sortează particulele de lemn. Lungimea particulelor după zdrobire este de 12-36 mm, lățimea este de 2-7 mm, grosimea este de 0,5-1,2 mm. Dimensiunile particulelor depind de scopul MDP.
Particulele de lemn cu un liant sunt amestecate în mixere cu lamă vierme, iar rumeguș - în mixere cu rulare. Rolele de rulare, atunci când se deplasează de-a lungul unui strat de rumeguș, le zdrobesc în fibre, ceea ce oferă în continuare proprietăți fizice și mecanice crescute ale produselor din MDP. Particulele de lemn și liantul sunt dozate în greutate. Amestecarea acestora se face prin furnizarea de particule de lemn în porții de 80-100 kg. Temperatura soluției de impregnare, în funcție de vâscozitatea acesteia, este de 20-45 °C. Durata amestecării în mixerele cu șurub depinde de tipul de particule. Rumegul, așchii și particulele de furnir sunt amestecate timp de 10-30 de minute, iar particulele de PAL - 15-20 de minute. Cantitatea de rășină uscată în MDP ar trebui să fie de 25-30%, respectiv 12-15%. Durata amestecării în mixere în funcțiune este de 30-40 de minute, iar conținutul de rășină uscată în masa presei este de 25-35%.
Modificatorii sunt introduși în mixere după încărcarea soluției de impregnare în următoarea cantitate, %: acid oleic 0,8-1,5, urotropină 1-3, coloranți 2-5, grafit 2,5-10, pulbere de aluminiu sau pulbere de cupru 1,5-3, ulei mineral 10-20.
Uscarea masei presei se efectuează la 40-50 °C timp de 30-60 de minute până la un conținut de umiditate de 5-7%. Pentru aceasta, se folosesc aceleași unități ca și pentru uscarea particulelor de lemn brut.
Proces tehnologic de producere a produselor din MDP. Pentru fabricarea produselor, MDP poate fi utilizat sub formă de masă vrac sau sub formă de brichetă obținută ca urmare a compactării sale preliminare. Utilizarea brichetelor face posibilă dozarea MDP mai precisă, reducerea volumului camerei de încărcare a matriței de 2-3 ori și accelerarea procesului de preîncălzire. Brichetele cu forma corespunzatoare formei produsului (cilindri, paralelipipedi etc.) se realizeaza in prese sau matrite speciale de brichetare. Brichetarea se realizează sub presiune de 20 MPa. La temperaturi de până la 25 ° C, durata menținerii sub presiune este de 1 minut, la 50-60 ° C - 0,5 minute.
Pentru a reduce ciclul de presare a produselor din MDP, acesta este preîncălzit. La 60-70 ° C, încălzirea se efectuează timp de 30-60 de minute, iar la 140 ° C - până la 5 minute. Cea mai uniformă încălzire se realizează în domeniul HDTV. Se folosesc, de asemenea, încălzire convectivă, prin inducție și alte tipuri de încălzire.
Produsele din MDP sunt produse prin presare la cald în prese hidraulice în matrițe de oțel de tip închis. Presarea se realizează prin metode directe și prin injectare (Fig. 107). În presarea directă, presiunea acționează direct asupra masei din cavitatea matriței. În turnarea prin injecție, MDP curge sub presiune din cavitatea de încărcare în cavitatea de turnare, presarea directă este utilizată la fabricarea de produse simple și de dimensiuni mari. Metoda de turnare produce produse cu pereți subțiri și o configurație complexă. În procesul de presare, MDP se încălzește, se înmoaie, se condensează, se răspândește în cavitatea matriței și se întărește.

Presiunea de presare a MDP cu curgere redusă depinde de configurația pieselor și de metoda de presare. La presarea directă a pieselor cu contur drept, este de 40-50 MPa. În timpul turnării prin injecție a pieselor cu un contur figurat în procesul de perforare a masei presei în matriță, presiunea este de 80-100 MPa, în timpul presării - 40-50 MPa.
Temperatura matriței pentru presare directă este de 145 ± 5 °C. Durata presarii depinde de grosimea peretelui produsului. Pentru produsele cu o grosime a peretelui de până la 10 mm, când matricea și poansonul sunt încălzite, este de 1 min / mm, când numai matricea este încălzită - 1,5-2 min / mm, pentru produsele cu perete grosime mai mare de 10 mm - 0,5 și respectiv 1 min, /mm.
în timpul turnării prin injecție, MDP este mai întâi compactat la o temperatură a matriței de 120-125 ° C timp de 1-2 minute. Masa este presată în matriță la aceeași temperatură. Sfârșitul acestei perioade de presare este determinat de momentul în care începe căderea de presiune. Presarea se efectuează la 145-165 °C timp de 4 minute. După terminarea presării, produsele sunt răcite.
Produsele cu o suprafață mare de contact cu matrița sunt răcite împreună cu acesta la 40-60 °C. Produsele cu pereți subțiri sunt răcite în stare prinsă în dispozitive speciale sub o presiune de 0,2-0,3 MPa. Părțile unei configurații simple și piesele, ale căror dimensiuni nu impun cerințe ridicate, sunt răcite în stare liberă.
Prelucrarea produselor din MDP constă în principal în îndepărtarea fulgerului și a spru-urilor. Prelucrarea suplimentară pentru a schimba forma și dimensiunea pieselor se efectuează pe mașini de tăiat metal.
La producerea a 1 tonă de MDP se consumă: lemn uscat 1,8-2 mc, rășină 600 kg, Alcool etilic 340 l, abur 2 t, electricitate 70 kWh.

Plasticul este material universal A găsit o largă aplicație în fabricarea diferitelor ansambluri și piese atât în ​​industrie, cât și aparate electrocasnice. Produsele din acesta sunt utilizate în proiectarea interioarelor spațiilor rezidențiale și birourilor.

O varietate de material, numit plastic lichid, vă permite să creați o mare varietate de forme și dimensiuni de meșteșuguri. Acest lucru face posibilă implementarea originalului solutii de proiectare. Cum să faci plastic lichid acasă?

Materiale pentru fabricare

Pentru a face plastic lichid cu propriile mâini, trebuie să pregătiți următoarele:

• recipient din sticlă sau metal;
• acetonă;
• Styrofoam.

În acest caz, cantitatea de acetonă utilizată depinde de volumul dorit al produsului finit.

Dacă doriți să faceți plastic lichid cu propriile mâini, rețeta pentru prepararea acestuia se va baza pe dizolvarea spumei în acetonă. Pentru a face acest lucru, utilizați Este un recipient de ambalare pentru diverse echipamente de uz casnic și electronice.

Cum să faci plastic lichid cu propriile mâini

Reteta pas cu pas pregătirea materialului numit arată astfel:

1. Deschideți recipientul cu acetonă și turnați lichidul în recipientul de sticlă, astfel încât nivelul acestuia din partea de jos să fie de aproximativ 1 cm.
2. Spuma de polistiren trebuie spartă în multe bucăți mici, fiecare dintre ele va fi ușor plasată sub grosimea solventului.
3. Plasticul lichid de bricolaj poate fi făcut prin scăparea fiecărei piese într-un recipient și așteptând să se dizolve complet.
4. Spuma de polistiren trebuie adăugată în recipient până când nu se mai topește. Apoi trebuie să așteptați 5-10 minute pentru ca acetona neutilizată să se evapore.
5. După aceea, în partea de jos a recipientului se formează o masă vâscoasă, care poate fi folosită pentru a produce o varietate de produse.

Știind să faceți plastic lichid, amintiți-vă că întărirea completă a masei durează 20-30 de ore. Prin urmare, piesa fabricată nu poate fi scoasă din matriță în această perioadă de timp.

Substanța trebuie aplicată cu o spatulă mică de cauciuc. Mișcările trebuie să fie netede. Plasticul lichid trebuie întins pe suprafața de tratat. Dacă este folosit pentru a umple golurile, este mai bine să folosiți perii cu perii duri în lucru. Trebuie să „împingă” amestecul în goluri. După ce plasticul s-a întărit, se recomandă aplicarea unui alt strat de substanță.

Instrumentul descris a fost vândut de mult timp gata făcut. Trebuie doar încălzit într-o baie de apă sau în echipamente speciale. De asemenea, un uscător de păr de clădire este adesea folosit pentru aceasta.

De regulă, plasticul lichid este produs în pachete dense. Termenii și condițiile sale de depozitare sunt stricte. Temperatura din camera în care se află nu trebuie să scadă sub 15 grade. În caz contrar, instrumentul își va pierde performanța:

• viscozitate;
• elasticitate;
• duritate după întărire;
• caracter practic;
• durabilitate.

Costul plasticului lichid este destul de mare. De aceea este mai bine să o faci singur.

Masuri de precautie

Acetona este un lichid foarte periculos care are un efect extrem de negativ asupra corpului uman. Prin urmare, plasticul lichid bricolaj poate fi realizat numai cu respectarea strictă a următoarelor precauții:

1. Înainte de a lucra cu acetonă, trebuie să studiați cu atenție instrucțiunile de utilizare. Este listat pe eticheta recipientului.
2. Trebuie folosiți ochelari de protecție speciali sigilati. Îți vor proteja ochii în caz de picături și vapori de lichid. Lucrul fără ele poate provoca leziuni oculare grave.
3. Acetona este toxică și trebuie utilizată numai într-o zonă bine ventilată. În acest caz, este necesar să folosiți echipament de protecție respiratorie.
4. Este foarte inflamabil. Prin urmare, plasticul lichid de bricolaj este fabricat departe de sursele de foc deschis. Fumatul este strict interzis în timpul lucrului.
5. Reziduurile de acetonă nu trebuie drenate în sistemul de canalizare.
6. La sfârșitul procesului, precum și după turnarea plasticului finit în forme, trebuie să vă spălați bine mâinile.

Aplicații ale plasticului lichid în decorare

Pentru decor, produsul a fost folosit de mult timp. După aplicarea sa, pe suprafața tratată apare o peliculă elastică. Este foarte rezistent la apă și UV. Materialul protejat de un astfel de film nu se teme de agresiv detergenti. Suprafața netedă are un luciu plăcut și își păstrează caracteristicile de mulți ani.

Plastic lichid în ferestre funcționează

Cele mai multe dintre cele nou instalate ferestre din plastic goluri în zona de conectare. Pentru a exclude un astfel de fenomen, toate părțile structurii ferestrei care sunt interconectate sunt tratate cu substanța descrisă. După uscare, creează o peliculă elastică sigilată la suprafață. Aplicarea de la sine a plasticului lichid pe ferestre este posibilă după realizarea materialului conform metodei de mai sus.

Mijloace în tratamentul anticoroziv

Plasticul lichid se caracterizează, de asemenea, printr-un grad ridicat de aderență cu materialul prelucrat suprafata metalica. Această proprietate a substanței a început să fie utilizată în tratamentul anticoroziv al oțelului. Plasticul lichid este aplicat pe suprafață fără amorsare prealabilă. Se usucă după câteva ore. După aceea, se formează o peliculă la suprafață, care va proteja materialul de rugină.

Idee de afaceri pentru organizarea producției la scară mică de produse din diverse materiale de turnare acasă. Datorită tehnologiilor inovatoare de astăzi, în fabricarea produselor din plastic, puteți face fără mașini scumpe de turnat prin injecție. Mai mult, puteți configura o mini-producție la scară mică chiar pe desktop. Această idee de afaceri poate fi luată în considerare în două direcții:

1. Ca activitate principală pentru fabricarea de produse finite și matrițe prin turnare din: lichid:
   • plastic;
   • silicon;
   • poliuretan;
   • rășini transparente și alte materiale.
2. Fabricarea mucegaiului ca un plus eficient la alte tipuri de afaceri din zonă:
   • constructie;
   • Industria alimentară;
   • fabricarea săpunului.

În primul și al doilea caz, turnarea acasă nu necesită investiții financiare mari. Puteți începe o afacere de turnare prin injecție chiar acum.

Fabricare cu materiale plastice lichide

Procesul de fabricație se realizează folosind materiale plastice lichide si matrite din silicon. Acum este posibil să produci produse din plastic în loturi mici acasă:

• produse suvenire;
• jucării;
• bijuterie;
• piese de schimb pentru autotuning;
• piese de schimb pentru diverse dispozitive mecanice;
• pantofi;
• bucate.

Există componente pentru fabricarea pieselor din plastic cu pereți subțiri, care pot extinde semnificativ gama de produse și pot produce piese de orice complexitate. De exemplu, amestecarea a două componente ale mărcii Axson FASTCAST F32 de la un producător francez face posibilă obținerea unui plastic super-lichid care curge în cele mai mici pliuri ale reliefului formei modelului. În plus, este inofensiv pentru copii și nu are miros.

Pregătirea pentru producție

Pentru a organiza producția, în primul rând, este necesar un model de probă. Potrivit acestuia, mai întâi trebuie să faceți o matriță din componente speciale din silicon sau poliuretan. Cu experiență și calitatea materialelor, poți învăța cum să îndepărtezi matrițele de pe modele la un nivel atât de înalt încât poți vedea chiar și amprentele de pe produse (dacă este necesar). Adică, o copie se va dovedi la nivel de identitate, care nu poate fi distinsă cu ochiul liber. Produsele din plastic pot primi compuși complecși cu orice relief. Dacă nu există un model gata făcut pentru o probă, dar aveți nevoie să faceți produse unice, îl puteți comanda de la proprietarii unei imprimante 3D. Apropo, turnarea prin injecție depășește semnificativ productivitatea imprimării 3D din plastic.

Când produsul dvs. este gata, îl puteți decora cu ajutorul produselor înrudite care sunt atașate de materiale plastice lichide:

• Vopsele pentru efecte artistice;
• grunduri;
• lipici.

Desigur, în unele cazuri, creativitatea este indispensabilă și va trebui să pictezi manual produsele, ceea ce poate afecta performanța. Dar crearea fiecărei afaceri este, fără îndoială, un proces creativ. La urma urmei, managementul financiar este o artă.

Facem un produs din plastic lichid

Tehnologie pentru crearea unui mic relief ideal în fabricarea unei matrițe de silicon cu propriile mâini. Mai întâi trebuie să pregătiți toate componentele și materialele. Noi vom avea nevoie:

1. Siliciu platină.
2. Plastic lichid Axson FASTCAST F18 (culoare albă, are consistența apei, inodor!).
3. Vopsea pentru silicon stacojiu.
4. Lac poliuretanic.
5. Cântare.
6. Seringă.
7. File-buff.

Fixăm în siguranță modelul-probă în partea de jos a cofrajului pentru a forma forma, folosind argilă neutră de ceară (pentru a evita scurgerea siliconului). Vopsim silicon, din care sa luam formă terminată de culoare stacojie, astfel încât calitatea frământării componentelor lichidului, alb până la culoarea plasticului poate fi văzută clar pe formă. Sfat util: pentru ca forma să fie perfectă, modelul de probă trebuie mai întâi uns cu silicon folosind o perie largă. În acest fel, completați cu atenție toate adânciturile reliefului compusului. Abia după aceea, completați complet formularul. Umplem întregul cofraj cu silicon. Lăsăm să fixăm structura formei timp de 7-8 ore. Partea cea mai grea s-a terminat.

Felicitări!!! Acum aveți un formular gata făcut pentru producția repetată de copii ale modelului eșantion. Asigurați-vă că matrița este complet uscată înainte de turnare pentru a evita bulele. Apoi amestecăm foarte atent componentele din plastic 1: 1 în greutate (pentru aceasta este mai bine să folosiți un cântar electronic de farmacie sau de laborator). Timpul de priză este de 7 minute, dar va dura încă 20 de minute pentru a se consolida complet. Acest plastic este neutru față de silicon și nu se lipește de el. Dar, după utilizarea repetată a compusului în timp, este posibil să aveți nevoie de un agent de eliberare lubrifiant cu proprietățile protectoare ale EaseRelease. Dupa ce a trecut timpul necesar, scoatem produsul finit, care este copiat exact dupa model.

Matrite din poliuretan pentru constructii

Impreuna cu produse din plastic se pot produce forme de turnare. Utilizarea matrițelor de injecție în construcții este acum foarte populară. Este posibil să se producă compuși pentru producția de materiale de construcție. Sunt durabile și nu necesită tratament cu lubrifianți speciali de separare în timpul producției. La urma urmei, betonul este absolut neutru față de poliuretan. De exemplu, compușii poliuretanici lichizi vă permit să faceți matrițe pentru turnare:

• produse decorative din beton (placi, garduri etc.);
• elemente din ipsos de decorare interioară (balustrade, muluri etc.);
• plastic lichid la crearea unei varietăți de produse (suveniruri, jucării, figurine etc.).

Forme din silicon pentru cofetarii si sapunuri

Utilizarea tehnologiei de turnare prin injecție în industria alimentară este destul de evidentă. Noi soluții inovatoare în domeniul chimiei oferă astăzi lichide: materiale plastice, siliconi, mase siliconice care respectă toate standardele de sănătate și au certificatele corespunzătoare. Astfel de componente sigure pot fi folosite pentru a produce matrițe pentru industria alimentară. De exemplu, pentru producție:

• ciocolată
• caramel;
• izomalt;
• gheaţă;
• mastice.

Compușii sunt, de asemenea, la mare căutare în rândul producătorilor de săpun. Ei au mereu nevoie de noi matrițe originale pentru a crea suveniruri vândubile făcute din săpun. Nu este deloc greu să găsești un client care dorește să-și realizeze produsele cu o formă unică.

oportunități de idee de afaceri mici

Această idee de afaceri facilitează crearea de produse populare cu propriile mâini. Lucrările finite pot fi vândute prin intermediul magazinului online. De asemenea, este posibil să furnizați servicii sau să vindeți compuși finiți altor producători din alte industrii. Cel mai important, cu toată această gamă largă de oportunități de afaceri la domiciliu, costul componentelor este mai mult decât accesibil. Gama de componente este largă și vă permite să alegeți materialele necesare pentru a crea forme sau a le umple. Tot ceea ce este necesar este un model de probă din care formularul va fi eliminat. O astfel de idee de afaceri este destul de atractivă pentru o afacere la domiciliu. Nu necesită multe costuri, vă permite să produceți bunuri utile și captivează proces creativ producție.

480 de ruble. | 150 UAH | 7,5 USD ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Teză - 480 de ruble, transport 10 minute 24 de ore pe zi, șapte zile pe săptămână și de sărbători

Savinovskikh Andrei Viktorovici. Obținerea materialelor plastice din lemn și deșeuri vegetale în matrițe închise: disertație ... candidat la științe tehnice: 21.05.03 / Savinovskikh Andrey Viktorovich; [Locul de protecție: Universitatea de Inginerie Forestieră de Stat din Ural].- Ekaterinburg, 2016.- 107 p.

Introducere

CAPITOLUL 1 Desk Review 6

1.1 Materiale lemn-compozite cu lianți sintetici 6

1.2 Lignocarbon și piezotermoplastice 11

1.3 Modalități de modificare a particulelor de lemn 14

1.4 Lignină și complex de lignocarbohidrați 19

1.5 Cavitație. Tratarea prin cavitație a materiilor prime vegetale 27

1.6 Bioactivarea particulelor de lemn și plante cu enzime.. 33

1.7 Selectarea și justificarea direcției de cercetare 35

CAPITOLUL 2. Partea metodică 36

2.1 Caracterizarea materiilor prime 36

2.2 Tehnici de măsurare 41

2.3 Prepararea materialului de presare bioactivat 41

2.4 Realizarea de mostre de DP-BS 41

2.5 Pregătirea unei cantități cântărite de material de presare pentru materiale plastice 42

CAPITOLUL 3 Obținerea și studierea proprietăților materialelor plastice pe bază de lemn fără un liant folosind modificatori 43

CAPITOLUL 4. Efectul modificării chimice a cojilor de grâu asupra proprietăților RP-BS 57

CAPITOLUL 5. Obținerea și studierea proprietăților materialelor plastice pe bază de lemn fără liant folosind materii prime de presa bioactivate 73

CAPITOLUL 6. Tehnologia de obținere a DP-BS 89

6.1 Calcularea puterii unui extruder 89

6.2 Descrierea procesului de fabricație 93

6.3 Estimarea costului produselor finite 95

Concluzia 97

Bibliografie

Introducere în muncă

Relevanța temei de cercetare. Volumele de producție de lemn prelucrat și materii prime vegetale sunt în continuă creștere. Totodată, crește și cantitatea de diverse deșeuri de la prelucrarea lemnului (rumeguș, așchii, lignină) și a plantelor agricole (paie și coji de semințe de cereale).

În multe țări, există producție de materiale compozite din lemn folosind lianți sintetici termorigid și termoplastici organici și minerali ca matrice polimerică, deșeuri zdrobite ca materiale de umplutură. origine vegetală.

Cunoscută este posibilitatea de a obține materiale compozite lemnoase prin presare plată la cald din deșeurile lemnoase fără adăugarea de lianți sintetici, care se numesc plastice piezotermo (PTP), plastice lemnoase lignocarbon (LUDP). Se observă că compozițiile de presă originale au proprietăți de vâscozitate plastică scăzută, iar compozitele rezultate au proprietăți fizice și mecanice scăzute, în special rezistența la apă. Și aceasta necesită căutarea unor noi modalități de activare a complexului lignină-carbohidrați.

Astfel, sunt relevante lucrările care vizează utilizarea lemnului și a deșeurilor vegetale fără utilizarea lianților sintetici în vederea realizării de produse.

Lucrarea a fost efectuată conform instrucțiunilor Ministerului Educației și Științei al Federației Ruse, proiectul nr. 2830 „Obținerea materialelor plastice din lemn din biomasa reziduală a lemnului și a plantelor agricole” pentru 2013-2016.

Scopul și sarcinile lucrării. Scopul lucrării este obținerea de materiale plastice din lemn (DP-BS) și deșeuri agricole (RP-BS) fără adăugarea de lianți sintetici cu proprietăți de înaltă performanță.

Pentru a atinge acest obiectiv, este necesar să rezolvați următoarele sarcini:

Pentru a studia procesul de formare a DP-BS și RP-BS pe baza deșeurilor de lemn (rumeguș de pin) și vegetale (coaja de grâu).

Pentru a studia influența modificatorilor chimici, precum și a parametrilor tehnologici (temperatură, umiditate) asupra proprietăților fizice și mecanice ale DP-BS și RP-BS.

Determinați condițiile raționale pentru obținerea DP-BS și RP-BS din lemn și deșeuri vegetale.

Pentru a stabili efectul bioactivării materiilor prime de presare cu nămol activ asupra fizicului

proprietățile co-mecanice ale DP-BS.

Gradul de dezvoltare a temei de cercetare. O analiză a literaturii științifice, tehnice și de brevete a arătat un grad foarte scăzut de dezvoltare a problemelor legate de modelele de formare a structurii și proprietăților plasticului lemnos fără un liant sintetic.

Noutate științifică

Regularitățile cinetice ale procesului de formare a DP-BS și RP-BS (energie de activare, factor pre-exponențial, ordine de reacție) au fost stabilite prin DSC.

A fost stabilit efectul modificatorilor chimici (peroxid de hidrogen, urotropină, anhidridă izometiltetrahidroftalică, lignină de cavitație, lignină hidrolitică) asupra vitezei de formare a DP-BS și RP-BS.

Se obțin regularitățile cinetice ale obținerii DP-BS cu utilizarea deșeurilor lemnoase bioactivate.

Semnificație teoretică Lucrarea constă în stabilirea regularităților influenței unui număr de modificatori și a conținutului de umiditate al materiilor prime de presare din lemn și deșeuri agricole asupra proprietăților fizice și mecanice ale DP-BS și RP-BS.

Semnificație practică Lucrarea constă în utilizarea deșeurilor de materii prime regenerabile și dovada experimentală a posibilității de a obține DP-BS și RP-BS cu proprietăți fizice și mecanice îmbunătățite. Se propune o rețetă pentru obținerea DP-BS și RP-BS. Produsele DP-BS au emisii scăzute de formaldehidă.

Metodologie și metode de cercetare. Lucrarea a folosit metodologia tradițională cercetare științificăȘi metode moderne cercetare (calorimetrie cu scanare diferențială, spectroscopie Fourier IR, PMR 1 H).

Luat pentru apărare

Rezultatele studiului termocineticii formării DP-BS, RP-BS și influența modificatorilor și umidității asupra acestui proces.

Modele de formare a proprietăților DP-BS și RP-BS în matrițe închise sub influența temperaturii, umidității materiei prime din presa și a modificării sale chimice.

Gradul de fiabilitate al rezultatelor cercetării asigurat prin repetarea repetată a experimentelor, utilizarea metodelor de prelucrare statistică a rezultatelor măsurătorilor obţinute.

Aprobarea lucrării. Rezultatele lucrărilor au fost raportate și discutate la conferința științifică și tehnică a VIII-a internațională „Creativitatea științifică a tineretului – complexul forestier” (Ekaterinburg, 2012), a IX-a conferință științifică și tehnică internațională „Creativitatea științifică a tineretului – complexul forestier” (Ekaterinburg, 2013), Conferința internațională „Materiale compozite pe lemn și alte materiale de umplutură” (Mytishchi, 2014).

Publicaţii. Pe baza materialelor de disertație au fost publicate 12 articole, inclusiv 4 articole în publicații recomandate de Comisia Superioară de Atestare.

Volumul de muncă

Teza este prezentată pe 107 pagini de text dactilografiat, conține 40 de tabele și 51 de figuri. Lucrarea constă dintr-o introducere, 6 capitole, o concluzie, o listă de referințe, inclusiv 91 de referințe la lucrări interne și străine.

Lignocarbon și piezotermoplastice

Lignocarbohidrați și piezotermoplastice. Aceste materiale sunt realizate din rumeguş sau alte materii prime vegetale prin prelucrarea la temperatură înaltă a masei presei fără introducerea de lianți sintetici speciali. Procesul tehnologic de producere a materialelor plastice din lemn lignocarbon constă în următoarele operații: pregătirea, uscarea și dozarea particulelor de lemn; formarea covoarelor, presare la rece, presare la cald și răcire fără reducerea presiunii. La pregătirea masei de presare, particulele de lemn sunt sortate, apoi o fracțiune mai mare de 0,5 mm este zdrobită suplimentar, rumegușul condiționat intră în uscător și apoi în distribuitor. Covorul este format pe paleți acoperiți cu un strat de talc sau agent de desfacere. În primul rând, covorul finit este introdus într-o presă pentru prepresare la rece, care durează 1,5 minute la o presiune de 1-1,5 MPa, după care este trimis la presare la cald la o presiune de 1,5-5 MPa și o temperatură de 1,5-5 MPa. 160-180 C. Plăci de presare cu grosimea de 10 mm durează 40 min.

Sub influența temperaturii, are loc hidroliza parțială a polizaharidelor din lemn și formarea de acizi organici, care sunt catalizatori care contribuie la distrugerea complexului de lignocarbohidrați. Produsele reactive rezultate (lignina și carbohidrații) interacționează între ele în timpul presării. Rezultatul este un material mai dens și mai rezistent decât lemnul.

Materiile prime pentru producerea lemnului plastic lignocarbon sunt obținute prin prelucrarea lemnului de esență moale și a lemnului de esență tare. Alături de rumeguș, așchii de mașini, lemn zdrobit, scoarță amestecată cu lemn, deșeuri de lemn zdrobite și unele deșeuri agricole lignificate pot fi folosite pentru a produce plastic. Impuritățile din materiile prime ale lemnului parțial degradat îmbunătățesc proprietățile fizice și mecanice ale materialelor plastice lignocarbon.

În comparație cu plăcile aglomerate, plasticele lignocarbon au o serie de avantaje: nu sunt supuse îmbătrânirii din cauza degradării liantului organic și proprietățile lor de rezistență nu scad în timp; în timpul funcționării nu există emisii toxice în mediu inconjurator. Dezavantaje semnificative ale producției de materiale plastice lignocarbon sunt necesitatea unui puternic echipamente de presași durata ciclului de presare.

Se observă că sub influența presiunii și a temperaturii, materialul vegetal zdrobit dobândește capacitatea de a forma un material puternic și solid, de culoare închisă, care poate fi turnat. Acest material se numește piezotermoplastic (PTP).

Materia primă, alături de rumeguș, poate fi lemn mărunțit de conifere și foioase, foc de in și cânepă, stuf, lignină hidrolitică, odubină.

Există mai multe modalități de obținere a DRA care au fost supuse unui studiu profund și introducere în producție, dar nu și-au găsit aplicații ulterioare din cauza costurilor ridicate cu energie: 1) o metodă într-o singură etapă de obținere a DRA (A.N. Minin, Institutul Tehnologic Belarus); 2) o metodă în două etape de producere a materialelor plastice din rumeguș hidrolizat (N.Ya. Solechnik, Leningrad LTA); 3) tehnologie de obținere a materialelor plastice lemnoase lignocarbohidratate (LUDP) (VN. Petri, Ural LTI); 4) tehnologia exploziei cu abur (J.A. Gravitis, Institutul de Chimie a Lemnului, Academia de Științe din Letonia). Termoplastele piezo sunt împărțite în izolante, semiduri, dure și super-dure.

Cu o densitate medie de 700-1100 kg/m3, materialele plastice piezotermale din rumeguș de mesteacăn au o rezistență statică la încovoiere de 8-11 MPa. Cu o creștere a densității medii la 1350-1430 kg/m3, rezistența finală la încovoiere statică ajunge la 25-40 MPa.

Proprietățile fizice și mecanice ridicate ale piezotermoplasticelor fac posibilă utilizarea acestora pentru fabricarea pardoselilor, ușilor și, de asemenea, ca material de finisare. O varietate de materiale plastice din lemn este un vibrolit, ale cărui caracteristici tehnologice sunt măcinarea parțială a rumegușului și a așchiilor mici într-o moară vibrantă, amestecând masa fin măcinată cu apă și apoi obținem nămol. Dintr-un amestec de nămol cu ​​particule de 0,5-2 mm, se formează un covor în mașina de turnare, care este deshidratat de o pompă de vid. Masa de presă rezultată este alimentată la presare la rece și la cald. Plăcile finite sunt transportate în camera de întărire, unde sunt supuse unui tratament termic timp de 3-5 ore la o temperatură de 120-160 C, în urma căruia absorbția lor de apă este redusă de aproape 3 ori și umflarea de peste 3 ori. de 2 ori.

Vibrolit este utilizat pentru pardoseli, compartimentări, panouri de perete în clădiri publice, mobilier încorporat și uși cu panouri.

Începând cu anii 1930 în URSS, mulți cercetători s-au angajat în producția de materiale plăci prin prelucrarea piezotermă a materialelor vegetale fără utilizarea lianților tradiționali. Lucrările au fost efectuate în următoarele domenii: 1) presarea rumegușului natural, netratat; 2) presarea rumegușului, preautoclavat cu abur (prehidroliză) sau abur cu catalizator (acid mineral); 3) presarea rumegușului, pretratat cu reactivi chimici: a) gelatinizarea masei de presare (cu clor, amoniac, acid sulfuric și alte substanțe) pentru hidroliza parțială și îmbogățirea acestuia cu substanțe cu proprietăți de legare; b) policondensarea chimică a masei presei cu participarea altor substanțe chimice (furfural, fenol, formaldehidă, acetonă, lignine alcaline și hidrolitice etc.).

Prepararea materiilor prime de presa bioactivate

Minimul endotermic corespunde procesului de hidroliză a complexului lignină-carbohidrat și a părții ușor hidrolizabile a celulozei (polizaharide).

Maximul exotermic corespunde proceselor de policondensare, care determină procesul de formare a DP-BS. Deoarece procesul este catalizat de acizi care se formează în timpul pirolizei lemnului, precum și din cauza prezenței acizilor rășini conținute în compoziția extractivă, aceasta este o reacție de ordinul n-a cu autocataliză.

Pentru deșeurile de lemn cu aditivi modificatori (peroxid de hidrogen, urotropină, IMTHFA), maximele maxime de pe curbele DSC se deplasează spre stânga, ceea ce indică faptul că acești compuși acționează ca catalizatori pentru procesele de mai sus (T1 100-120 0C, T2 180-220). 0C), accelerând procesul de hidroliză a polizaharidelor lemnoase, precum și a complexului lignină-carbohidrați.

Tabelul 3.2 arată că în prima etapă, odată cu creșterea conținutului de umiditate al materiei prime, crește energia efectivă de activare (de la 66,7 la 147,3 kJ/mol), ceea ce indică un grad mai mare de distrugere hidrolitică a lemnului. Utilizarea modificatorilor duce la o scădere a energiei efective de activare, ceea ce indică efectul lor catalitic.

Valorile energiei efective de activare în a doua etapă a procesului pentru materialul de presare modificat se modifică nesemnificativ odată cu creșterea umidității.

Utilizarea modificatorilor duce la o scădere a energiei efective de activare în a doua etapă a procesului. O analiză a ecuațiilor cinetice a arătat că cel mai bun modelîn prima etapă a procesului este o reacție de n ordin, în a doua etapă este o reacție de n ordin cu autoaccelerație: A 1 B 2 C.

Folosind parametrii cinetici ai procesului, t50 și t90 (timpul necesar pentru a atinge 50 și 90% conversie) au fost calculate pentru materiile prime de presă nemodificate și modificate (Tabelul 3.3), și sunt prezentate și curbele de conversie (Fig. 3.4-3.6) .

Dependența gradului de conversie în timp la diferite temperaturi (pin, conținutul inițial de umiditate al materiei prime din presa este de 8%)

Dependența gradului de conversie în timp la diferite temperaturi (pin, modificator - peroxid de hidrogen, conținutul inițial de umiditate al materiei prime de presare - 12%) cu umiditate 8% Material de presare cu conținut de umiditate 12% (modificator -1,8% H2O2, % ) Material de presare cu conținut de umiditate 12% (modificator - 4% C6H12N4, %)

Utilizarea peroxidului de hidrogen duce la o accelerare a procesului în prima etapă de mai mult de 4 ori decât atunci când materialul de presare este modificat cu urotropină. Un model similar este observat în a doua etapă a procesului. În funcție de timpul total de formare a DP-BS, activitatea materialului de presare poate fi dispusă pe următorul rând: (material de presare nemodificat) (material de presare modificat cu urotropină) (material de presare modificat cu peroxid de hidrogen). Pentru a stabili influența umidității și conținutul cantității de modificator din materia primă de presare pe proprietăți operaționale DP-BS, planificarea matematică a experimentului a fost efectuată. S-a realizat un studiu preliminar asupra influenței conținutului de umiditate al materiei prime de presare inițială asupra proprietăților fizice și mecanice ale DP-BS. Rezultatele sunt prezentate în tabel. 3.4. S-a stabilit că, cu cât conținutul inițial de umiditate al materiei prime de presă este mai mare, cu atât sunt mai mici proprietățile fizice și mecanice, cum ar fi rezistența la încovoiere, duritatea, modulul de încovoiere. În opinia noastră, acest lucru se datorează unui grad mai mare de distrugere termohidrolitică a complexului de lignocarbohidrați. Tabel 3.4 - Proprietăți fizice și mecanice ale DP-BS obținute la diferite conținuturi de umiditate ale materialului de presare

Astfel, proprietățile fizice și mecanice ale DP-BS depind de formularea și condițiile de preparare a acestuia. Deci, pentru plasticul cu proprietăți fizice și mecanice ridicate, trebuie utilizată următoarea compoziție: conținut de lignină 3%, conținut de IMTHFA 4%, conținut inițial de umiditate al materiei prime de presare 6% și temperatura de presare la cald 1800C. Pentru materialele plastice cu valori scăzute de absorbție a apei și de umflare, este necesară utilizarea compoziției: 68% conținut de lignină, 2% conținut de IMTHFA, 17% conținut inițial de umiditate al materiei prime de presare și 195 C0 temperatura de presare la cald.

Efectul modificării chimice a cojii de grâu asupra proprietăților RP-BS

Adâncimea degradării termohidrolitice a ligninei din lemn și material vegetal depinde de tipul de modificator chimic utilizat.

Studiile noastre privind cinetica formală a obținerii materialelor plastice arată că lignina speciilor de conifere (pin) are o reactivitate mai mare decât lignina. plante anuale(coaja de grâu). Aceste rezultate sunt în concordanță cu rezultatele oxidării compușilor model de lignină de conifere și lemn de esență tare și lignină vegetală. O analiză a datelor din literatură a arătat că studiile teoretice ale caracteristicilor transformării lemnului sub efecte enzimatice au făcut posibilă dezvoltarea unei biotehnologii pentru materiale plastice din lemn bazată pe biodegradarea parțială a complexului de lignocarbohidrați.

Se știe că particulele de lemn biotransformate își schimbă semnificativ plasticitatea. De asemenea, compoziția în specii a materiilor prime lemnoase are un impact semnificativ asupra proprietăților fizice și mecanice ale plasticului.

Tratarea deșeurilor de lemn bioactivat tipuri variate ciupercile ligno-distrugătoare, bacteriile, în cazul nostru, nămolul activat, este promițătoare pentru fabricarea materiilor prime de presa pentru DP-BS(Au).

Inițial, au fost studiate regularitățile procesului de obținere a DP-BS (Au) pe bază de deșeuri lemnoase folosind nămol activ (Fig. 5.1) cu diferite perioade de bioactivare. 0,5 7 zile 14 zile

Studiul procesului de formare a DP-BS(Au) prin DSC a arătat că curbele w = f(T) (Fig. 5.2) au două maxime exoterme. Acest lucru indică faptul că procesul poate fi reprezentat ca două reacții paralele, corespunzătoare materialelor de presare bioactivate și neactivate, de exemplu. A 1 B și C 2 D. În acest caz, reacțiile 1 și 2 sunt reacții de ordin n).

Au fost determinați parametrii cinetici ai formării DP-BS(Au). Rezultatele sunt prezentate în tabel. 5.1. Tabelul 5.1 - Parametri cinetici ai procesului de formare a DP-BS(Au)

La a doua etapă a procesului de obținere a DP-BS(Au), valorile energiei efective de activare sunt de aceeași ordine ca și pentru materiile prime din presa de lemn (vezi cap. 3). Acest lucru indică faptul că acest vârf exotermic corespunde unei prese de lemn nebioactivate. Utilizând parametrii cinetici ai procesului, s-au calculat t50 și t90 (timpul necesar pentru atingerea gradului de conversie de 50 și 90%) a materiei prime de presare modificate (Fig.5.3, 5.4).

Figura 5.3 - Timpi de conversie DP-BS(Au) la diferite temperaturi (timp de bioactivare 7 zile) Figura 5.4 - Timpi de conversie DP-BS(Au) la diferite temperaturi (timp de bioactivare 14 zile)

Pentru a stabili efectul nămolului activat și al ligninei de cavitație asupra proprietăților fizice și mecanice ale DP-BS(Au), a fost compilată o matrice de planificare a experimentului pe baza planificării matematice fracționate de regresie de forma 25-1 (vezi Tabelul 5.2).

Ca factori independenți au fost utilizați următorii factori: Z1 – conținutul de lignină de cavitație, %, Z2 – temperatura de presare la cald, C, Z3 – consumul de nămol activ, %, Z4 – timp de menținere (bioactivare), zile; Z 5 este conținutul inițial de umiditate al materiei prime de presare, %.

Parametrii de ieșire sunt: ​​densitatea (P, kg/m3), rezistența la încovoiere (P, MPa), duritatea (T, MPa), absorbția de apă (B), umflarea (L, %), modulul de elasticitate la încovoiere (Eu, MPa ), rezistența la impact (А, kJ/m2).

Conform planului experimentului, probele au fost realizate sub formă de discuri și au fost determinate proprietățile fizice și mecanice ale acestora. Datele experimentale au fost prelucrate și obținute prin studierea ecuației de regresie sub forma unui polinom liniar de 1 și 2 grade cu evaluarea semnificației factorilor și adecvarea ecuațiilor, care sunt prezentate în Tabelele 5.2-5.4. Tabelul 5.2 - Matricea de planificare și rezultatele experimentului (plan matematic pe trei niveluri cu cinci factori) a) temperatura de presare la cald și conținutul de lignină de cavitație; b) consumul amestecului de ioni și temperatura de presare; c) umiditatea materiilor prime de presare si durata bioactivarii; d) durata bioactivării și conținutul de lignină de cavitație.

S-a stabilit că densitatea DP-BS(Au) cu creșterea conținutului de lignină de cavitație din materia primă de presă este de natură extremă: densitatea minimă de 1250 kg/m3 se realizează la un conținut de CL de 42 %. Dependența densității DP-BS(Au) de durata bioactivării materiei prime de presare are și ea un caracter extrem și valoarea maximă este atinsă la 14 zile de bioactivare (Fig. 5.5c).

Estimarea costului produsului finit

Studiile efectuate privind producția de DP-BS, DP-BS(Au) și RP-BS (vezi cap. 3,4,5) arată că proprietățile fizice și mecanice ale plasticului depind de formularea materiei prime de presare, tipul de modificator chimic si conditiile de fabricare a acestuia .

În tabel. 6.1 prezintă proprietățile fizice și mecanice ale materialelor plastice (DP-BS, DP-BS(Au) și RP-BS) obținute în condiții raționale.

Din analiza rezultatelor obținute (Tabelul 6.1), se poate observa că pentru fabricarea produselor cu proprietăți fizice și mecanice ridicate se recomandă o compoziție de presă cu următoarea compoziție: deșeuri de lemn (rumeguș de pin), modificator - peroxid de hidrogen (consum - 1,8%) umiditate inițială - 12%.

Pentru cresterea productivitatii se propune o metoda de extrudare care permite producerea de produse turnate.

Lucrarea de disertație are în vedere producția de plinte. Pentru a respecta condițiile definite pentru presarea la cald în matrițe închise, capul de extrudare este format din două părți (partea încălzită a capului și a doua parte fără încălzire). În același timp, timpul de rezidență al compoziției de presare în partea încălzită a capului de extrudare este de 10 minute.

Pentru a determina volumul anual de producție, a fost efectuat un calcul al performanței extruderului.

Pentru un extruder cu un singur șurub cu tăiere în adâncime variabilă (reducătoare) a canalului spiralat, calculul productivității volumetrice (Q, cm3/min) poate fi efectuat după cum urmează:

Aici A1, B1, C1 sunt constantele fluxurilor directe și, respectiv, două inverse, la o adâncime variabilă de tăiere a șuruburilor, cm3; Tabel 6.1 - Proprietăți fizice și mecanice ale DP-BS, DP-BS(Ai) și RP-BS (tabel rezumativ) Nr. p / p 1245 6 Conținutul de umiditate al materiei prime, % Modificator DP-BS (Ai) DP- BS RP-BS 12 % (4%-C6H12N4) 12% (1,8%-H202) CL - 3% Consum AI-37% Umiditate - 10% GL - 3% IMTHFA-4% Umiditate - 6% GL - 68% IMTHFA -2, 5% Umiditate - 17,9% Umiditate - 12% HL - 3% Peroxid de hidrogen - 0,06% Umiditate - 12% HL - 35% Peroxid de hidrogen - 5% Umiditate - 12%

Rezistență la încovoiere, MPa 8 12,8 10,3 9,6 12,0 - 8 9,7 Duritate, MPa 29 29,9 27,7 59 69 20 19 34 Modulul de elasticitate la încovoiere, MPa 1038 2909,9 1038 2909,9 1038 27,7 1038 15 Absorbție de apă, % 59,1 148 121,7 43 59 34 143 139 Umflare, % 6,0 12 8 3 5,0 1,0 7 7,0 1 K=0,00165 cm3; n – turația șurubului, n=40 rpm. unde t este pasul de tăiere, cm, se presupune t = 0,8D; - numarul de filetare a surubului, =1; e este lățimea crestei melcului, cm; e = 0,08D; - coeficientul parametrilor geometrici ai șurubului:

Coeficienții, a, b depind de dimensiunile geometrice ale șurubului. Sunt ușor de calculat dacă există un desen al șurubului, din care se iau următoarele valori: h1 - adâncimea canalului spiralat la începutul zonei de alimentare, cm; h2 este adâncimea canalului spiralat la începutul zonei de compresie, cm; h3 este adâncimea canalului spiralat în zona de dozare, cm; Dacă dimensiunile șurubului sunt necunoscute (cu excepția lui D și L, care sunt cunoscute de la marca extruderului), atunci luați h1=0,13D. După aceea, se calculează parametrii rămași: unde L este lungimea șurubului, cm; L0 este lungimea șurubului până la zona de compresie, cm; unde Ln este lungimea părții de presiune a melcului, cm; L=0,5L. unde i este gradul de compresie al materialului; i=2,1. Rezultatele calculelor folosind formulele de mai sus ne permit să calculăm alți parametri ai șurubului.

Deșeurile de lemn sunt sortate pe site vibrante (poz.1) din particule mari, apoi particulele de lemn trec printr-un detector de metale (poz.3). Fracția grosieră intră în concasorul cu ciocan (poz. 2) și apoi revine la sita vibrantă (poz. 1). Din sita vibratoare, particulele mici sunt transportate pneumatic la un ciclon (poz.4), iar apoi la un recipient (poz.5), de unde sunt alimentate printr-un transportor cu șurub de lot la un uscător tip tambur (poz.6). ), particulele de lemn sunt uscate la un conținut de umiditate de 6%. Deșeurile lemnoase mărunțite intră în ciclon (poz.7), apoi în buncărul uscat pentru deșeuri mărunțite (poz.8) cu un transportor cu șurub, prin care sunt alimentate la cântarele cu bandă (poz.9).

Prepararea unei soluţii de peroxid de hidrogen are loc într-un rezervor (poz.10) pentru amestecare cu apă. Peroxidul de hidrogen se dozează cu cântare (poz.11). Alimentarea cantității necesare de apă este reglată de un debitmetru. Concentrația de peroxid de hidrogen ar trebui să fie de 1,8%. Cântare de centură servesc suma necesară particule de lemn zdrobite într-un mixer continuu (poz.12), care primește și o anumită cantitate de soluție modificatoare. În mixer, componentele sunt bine amestecate, conținutul de umiditate al materiei prime de presă ar trebui să fie de 12%.

Apoi materialul de presare intră în pâlnia de distribuție (poz.13), de unde intră în buncărul (poz.14) al materialului de presare finit. Buncărul este principalul depozit-tampon pentru a asigura buna funcționare a plantelor. Buncărul (poz. 14) este echipat cu un dozator cu șurub (poz. 15), cu care compoziția finită este încărcată în buncărul unității de extrudare (poz. 16), cu ajutorul căruia se introduce compoziția finită în capul de extrudare.

Canalul unității de extrudare (poz.17) este încălzit la o temperatură de 1800C, timpul de rezidență în partea încălzită este de 10 minute, iar în partea neîncălzită este de asemenea de 10 minute.

Produsul presat (poz.18) este trimis în etapa de tundere, tăiere și sortare, apoi intră în etapa de prelucrare. După etapa de control, produsele finite sunt trimise la depozitul de produse finite. Figura 6.1 Schema tehnologică pentru producerea unui produs sub formă de plintă DP-BS din deșeuri de prelucrare a lemnului fără adăugarea de lianți prin extrudare

Tabelul 6.2 prezintă calculul necesarului anual de materii prime pentru producția de plinte. Capacitatea anuală estimată a liniei pentru producerea acestui tip de produs este de 1 tonă. Tabel 6.3 - Calculul necesarului de materii prime și materiale Tipul de materii prime Rata de consum (1 t), Costul 1 kg de materii prime, frec. Valoarea costurilor pentru 1 tonă de produse, mii de ruble. Rumeguș de pin 0,945 8 7,56 Apă tehnică 0,048 7 0,33 Peroxid de hidrogen 0,007 80 0,56 Total: 8,45 Valoarea cheltuielilor pentru achiziționarea de materii prime pe tona de produse finite va fi de 8,456 mii ruble. În comparație cu producția acestui tip de produs din WPC, care s-a ridicat la 47,65 mii de ruble. Astfel, producția de plinte din DP-BS este viabilă din punct de vedere economic. Cu o producție de 50 de tone / an, economiile de materii prime se vor ridica la 1,96 milioane de ruble.

UDC 674.812

V.G. Dedyukhin, V.G. Buryndin, N.M. Mukhin, A.V. Artemov

PRODUCEREA PRODUSELOR PRIN PRESARE ÎN MATĂRI FENOPLASTIC ÎNCHISE FĂRĂ ADĂUGAREA DE LIANTI

Sunt prezentate rezultatele studiilor studiului proprietăților tehnologice ale unei compoziții de presă de particule de lemn fără adaos de lianți și proprietățile fizice și mecanice ale materialelor plastice din aceste compoziții; S-a studiat influența modificatorilor cu molecul scăzut (organici și anorganici), precum și a apei în procesul de formare a materialelor plastice.

Cuvinte cheie: plastic lemn, carbamidă, fluiditate Raschig, praf de șlefuire, placaj.

Stocul de lemn din Rusia este estimat la 80 de miliarde de m3. Gradul de utilizare este de 65 ... 70%, iar doar 15 ... 17% sunt prelucrate prin metode chimice și chimico-mecanice (nivelul mondial este de 50 ... 70%). Întreprinderile de hidroliză acumulează 1,5 milioane de tone de lignină de hidroliză pe an în ceea ce privește substanța uscată.

Una dintre direcțiile raționale utilizare eficientă deseuri de prelucrare a lemnului - obtinerea din acestea materiale de presare (mase de presare a lemnului) pe baza de rasini fenol- si uree-formaldehidice. Cu toate acestea, introducerea de 11 până la 35% lianți sintetici în aceste compoziții crește costul plăcilor și le face nesigure pentru mediu.

Prin urmare, materialele plastice pe bază de lemn obținute fără adăugarea de lianți prezintă un mare interes. Materia primă poate fi nu numai particule mici de lemn, ci și lignină hidrolitică și reziduuri vegetale ale plantelor anuale (foc de in și cânepă, tulpini de bumbac, paie etc.). În opera lui A.N. Minin, un astfel de material se numește piezotermoplastic.

La USFTU se lucrează pentru obținerea materialelor din lemn și alte deșeuri vegetale fără adaos de lianți: din 1961 în matrițe deschise (între plăci plan-paralele încălzite) - plastic lemn lignocarbohidrat, din 1996 în forme închise - plastic lemn fără liant ( DP-BS).

Tehnologia de producere a plăcilor și a produselor din materiale plastice pe bază de lemn fără liant nu este utilizată pe scară largă din cauza ciclului lung de presare, deoarece plasticul este răcit într-o matriță sub presiune (productivitate scăzută a echipamentelor și sculelor și consum ridicat de căldură). Am propus o tehnologie de presare a produselor bazată pe utilizarea matrițelor externe și a aerului ca purtător de căldură și lichid de răcire. În același timp, productivitatea crește cu un factor de 5 sau mai mult în comparație cu tehnologia tradițională pentru astfel de materiale de presare, iar consumul de căldură este redus semnificativ.

Unul dintre dezavantajele compozițiilor de presă pentru lemn fără adăugarea de lianți este fluiditatea lor scăzută. De exemplu, fluiditatea DP-BS din deșeurile de prelucrare a lemnului (fracție 0 ... 2 mm) conform metodei de presare a unei probe de disc plat la un conținut de umiditate de 10% este de 78 mm, iar la 20% - 95 mm; fluiditatea Rashig a acestei compoziții de presă la un conținut de umiditate de 10% este de 9 mm, iar la 20% este de 29 mm.

O materie primă ieftină pentru fabricarea DP-BS este praful de măcinat din producția de placaj (TTTP-F) și plăci aglomerate (ShP-DStP). Astfel, cu un volum de producție de PAL de 100 mii m3/an, cantitatea de PAL format SHP este de 7,5 mii tone. Lucrarea arată că ShP-DStP poate fi utilizat în producția de plastic fenolic de calitate 03-010-02, care îndeplinește cerințele GOST 5689-86 (a se vedea tabelul).

Compoziția și proprietățile materialelor plastice fenolice pe bază de făină de lemn și PAL

Index Valoarea indexului pentru umplutură

Făină de lemn ShP-DStP

Compus, %:

rășină fenol-formaldehidă 42,8 37,5

umplutură de lemn 42,6 42,0

urotropină 6,5 7,0

mumie 4.4 -

var (hidroxid de magneziu) 0,9 0,7

stearina 0,7 0,6

caolin - 4,4

nigrozină 1,1 -

Proprietăți:

rezistență la încovoiere, MPa 69 66...69

rezistență la impact, kJ/cm2 5,9 5,9...7,0

rezistenţă electrică, kV/cm 14,0 16.7.17.2

Dependența proprietăților materialului de presare pe bază de ShP-F fără adăugarea unui liant de umiditate (modificarea cu uree a fost efectuată la un conținut de umiditate de 13%): a - rezistența la forfecare; b - modulul de elasticitate în încovoiere; c - fluiditate după Rashig; g - fluiditate pe disc

Scopul acestui studiu este de a dezvolta o formulare DP-BS bazată pe ShP-F și de a găsi moduri optime produse de presare cu proprietăți apropiate de cele ale fenolice 03-010-02.

În ceea ce privește fluiditatea, DP-BS pe bază de ShP-F este semnificativ inferior materialelor plastice fenolice, astfel încât poate fi folosit pentru fabricarea de produse cu o configurație simplă. Fluiditatea materialului după Raschig și pe disc, în funcție de conținutul de umiditate al acestuia, este prezentată în figură.

Se știe că modificarea lemnului cu amoniac crește semnificativ plasticitatea acestuia. Cantitatea optimă de amoniac este de 5%. Ca sursă de amoniac, se propune utilizarea carbamidă, care se descompune în condiții de presare:

1CHN2 - C - 1CHN2 + H20 -> 2Shz + C02. DESPRE

Cantitatea de amoniac și dioxid de carbon, tg, formată în timpul descompunerii ureei mc poate fi calculată prin formulele

acolo \u003d mk / 1.765; remorcher \u003d 0,733 tk.

În opinia noastră, utilizarea ureei este mai adecvată, deoarece dioxidul de carbon rezultat creează un mediu slab acid, care contribuie la policondensarea ligninei și a părții ușor hidrolizabile a celulozei - hemicelulozele. Aceasta coincide cu opinia autorilor lucrărilor.

Apa în procesul de obținere a lemnului plastic fără adăugarea unui liant este necesară ca plastifiant pentru lemn și ca reactiv chimic implicat în reacțiile cu componentele lemnului.

Potrivit , pentru flux procese chimice care apar în timpul formării plasticului din particule de pin la o presiune de 2,5 MPa, conținutul inițial de umiditate al lemnului ar trebui să fie de 7 ... 9%. Când folosiți lemn de esență tare (aspen, arin), umiditatea inițială ar trebui să fie puțin mai mare - 10 ... 12%. Pentru a da plasticitate lemnului, conținutul de umiditate, care depinde de tipul lemnului și de presiunea de presare, trebuie să fie și mai mare.

În plus, atunci când se utilizează carbamidă ca modificator, este necesară o cantitate suplimentară de apă pentru descompunerea acesteia (vezi diagrama de mai sus). Cantitatea de apă pentru trecerea reacției poate fi calculată prin formula TV = 0,53 acolo.

Prin urmare, în formarea DP-BS pe bază de ShP-F folosind carbamidă ca modificator, conținutul optim de apă ar trebui să fie de aproximativ 13%.

Pentru a modifica compoziția presei pe baza ShP-F, 9% gr. carbamidă. Acest lucru a făcut posibilă creșterea semnificativă a proprietăților ductile ale materialului de presare. De exemplu, fluiditatea Raschig, la un conținut de umiditate al materialului sursă de 13% în greutate, a crescut de 3,5 ori, fluiditatea discului a crescut de la 75 la 84 mm, modulul de încovoiere a crescut de la 263 la 364 MPa și rezistența la forfecare, determinată conform, a scăzut de la 2,6 la 1,5 MPa

Astfel, se pot trage următoarele concluzii:

Folosind metoda de planificare matematică a unui experiment de tip 32, efectul umidității ShP-F (X1 = 11 ± 5%) și presiunii de presare (X2 = 15 ± 10 MPa) asupra proprietăților DP-BS (temperatura de presare 170). °C) a fost studiat;

La procesarea rezultatelor experimentelor, s-au obținut ecuații de regresie adecvate sub forma unui polinom de ordinul doi:

¥,(ayug) = 34,9 + 6,6 X! + 16,9 X2 - 1,4 X? - 4,3 X22 - 3,0 Xx X2;

G2 (D:,) \u003d 34,5 - 21,8 X ~ 76,7 X2 + 26,3 X2 - 3,8 X22 + 75,5 X X2.

BIBLIOGRAFIE

1. Bazarnova N.G. Influența ureei asupra proprietăților materialelor presate din lemn supus tratamentului hidrotermal / N.G. Bazarnova, A.I. Galochkin, V.S. Krestyannikov // Chimia materiilor prime vegetale. -1997. - Nr. 1. -S. 17-21.

2. Buryndin V.G. Studierea posibilității de utilizare a prafului de șlefuire din PAL pentru producerea materialelor plastice fenolice / V.G. Buryndin [et al.] // Tehnologia plăcilor din lemn și a materialelor plastice: interuniversitar. sat. - Ekaterinburg, ULTI, 1994. - S. 82-87.

3. Vigdorovich A.I. Materiale compozite din lemn în inginerie mecanică (carte de referință) / A.I. Vigdorovich, G.V. Sagalaev, A.A. Pozdnyakov. - M.: Mashinostroenie, 1991.- 152 p.

4. Dedyukhin V.G. Materiale plastice pe bază de lemn fără adaos de lianți (DP-BS): Sat. Acte dedicate aniversării a 70 de ani de la Facultatea de Inginerie și Ecologie a Universității Tehnice Pădurilor de Stat Ural /V.G. Dedyukhin, N.M. Mukhin. - Ekaterinburg, 2000. - S. 200-205.

5. Dedyukhin V.G. Studiul fluidității masei presei de lemn fără adaos de liant /V.G. Dedyukhin, N.M. Mukhin // Tehnologia plăcilor din lemn și materialelor plastice: Interuniversitar. sat. - Ekaterinburg: UGLTA, 1999. - S. 96-101.

6. Dedyukhin V.G. Presarea plăcilor fațate din masa de presare fără adăugarea unui liant / V.G. Dedyukhin, L.V. Myasnikova, I.V. Pichugin // Tehnologia plăcilor din lemn și materialelor plastice: Interuniversitar. sat. - Ekaterinburg: UGLTA, 1997. -S. 94-97.

7. Dedyukhin V.G. Fibră de sticlă presată / V.G. Dedyukhin, V.P. Stav-şanţ. - M.: Chimie, 1976. - 272 p.

8. Doronin Yu.G. Mase de presa de lemn /Yu.G. Doronin, S.N. Miroshnichenko, I.Ya. Şulepov. - M.: Lesn. prom-st, 1980.- 112 p.

9. Kononov G.V. Chimia lemnului și componentele sale principale /G.V. Kononov. - M.: MGUL, 1999. - 247 p.

10. Minin A.N. Tehnologia piezotermoplasticelor /A.N. Minin. - M.: Lesn. prom-st, 1965. - 296 p.

11. Otlev I.A. Manual pentru producerea plăcilor aglomerate / I.A. Otlev [i dr.]. - M.: Lesn. prom-st, 1990. - 384 p.

12. Materiale plăci și produse din lemn și alte reziduuri vegetale lignificate fără adaos de lianți / ed. V.N. Petri. - M.: Lesn. prom-st, 1976. - 360 p.

13. Obținerea, proprietățile și aplicarea lemnului modificat.- Riga: Zinatne, 1973.- 138 p.

14. Shcherbakov A.S. Tehnologia materialelor lemnoase compozite / A.S. Shcherbakov, I.A. Gamova, L.V. Melnikov. - M.: Ecologie, 1992. - 192 p.

V. G. Dedyukhin, V. G. Buryndin, N. M. Mukhin, A. V. Artyomov Produce articole din fenoplaste prin presare în matrițe de presă închise fără adăugarea de agenți de legare

Sunt prezentate rezultatele cercetării proprietăților tehnologice ale compoziției de presare din particule de lemn fără adăugare de agenți de legare și proprietățile fizico-mecanice ale materialelor plastice din aceste compoziții. Se studiază influența modificatorilor cu molecule scăzute (organici și anorganici) și a apei în procesul de formare a plasticului.