Drevoplastové formy. Získavanie plastov z dreva a rastlinného odpadu v uzavretých formách Savinovskikh Andrey Viktorovich. Výroba z tekutých plastov

22.05.2015

Plasty z drevnej lisovacej hmoty (MDP) sa vyrábajú jej piezotermickým spracovaním vo formách, ktoré poskytujú diely požadovanej konfigurácie.
Materiály. Na výrobu lisovacích hmôt na drevo rôznych druhov sa používa kusová dyha s hrúbkou 0,5-1,8 mm, vlhkosťou do 12%, odpadové drevo laminované plasty, odpadový drevospracujúci priemysel - štiepky a piliny. Odpadové drevo by nemalo obsahovať inklúzie kôry a hniloby a drevotrieskový odpad sa nareže na kusy dlhé až 120 mm, aby sa naložil do drviča.
Ako spojivo pri výrobe lisovacích hmôt sa používajú bakelitové laky SBS-1 a LBS-3, fenolformaldehydová živica SFZh-3011 a fenolalkoholy B a C. Koncentrácia bakelitového laku pred impregnáciou by mala byť 43-45% a fenol -formaldehydová živica 28-35%. Ako prísady zlepšujúce vlastnosti produktov MDP sa používajú minerálne oleje, kyselina olejová, farbivá, hliníkový prášok, grafitové striebro, medený prášok atď.
Technologický proces vyrába MDP. Technologický postup výroby MDP pozostáva z týchto operácií: príprava upravených drevených častíc, príprava pracovného roztoku spojiva, dávkovanie a miešanie drevených častíc so spojivom a modifikátorom a sušenie hmoty.
Vlastnosti technologického postupu výroby MDP sú spojené s druhom použitého drevného odpadu, pri výrobe lisovacej hmoty z pilín (obr. 106, a) sa preosievajú na vibračnom site s bunkami o veľkosti 10x10 mm na veľké frakcie a 2x2 mm - pre jemné. Upravené častice vstupujú do sušičky, kde sa sušia pri 80-90 °C na obsah vlhkosti 3-8%. Na sušenie sa používajú bubnové, pásové a vzduchové fontánové sušičky.
Pri použití kusovej dýhy a odpadu z drevotriesky ako suroviny technologický proces zahŕňa operáciu drvenia dreva v drvičoch (obr. 106, b). Na mletie dyhy sa používajú kladivové drviče, napríklad DKU-M. Drvenie dýhy sa vykonáva nožmi a kladivami namontovanými na rotore stroja. Keď sú častice rozdrvené na požadovanú frakciu, sú vyhodené cez vymeniteľné sito a odstránené pneumatickou dopravou do bunkra. V dôsledku toho sa vytvárajú drevené častice v tvare ihly s dĺžkou 5 až 60 mm, šírkou 0,5 až 5 mm a hrúbkou 0,3 až 2 mm. Na drvenie drevotrieskového odpadu sa používa kladivový drvič C-218, ktorý drví a triedi drevené častice. Dĺžka častíc po drvení je 12-36 mm, šírka je 2-7 mm, hrúbka je 0,5-1,2 mm. Veľkosti častíc závisia od účelu MDP.
Drevené častice so spojivom sa miešajú v šnekových miešačkách a piliny - v obežných miešačkách. Valce bežcov pri pohybe po vrstve pilín ich rozdrvia na vlákna, čo ďalej poskytuje zvýšené fyzikálne a mechanické vlastnosti výrobkov z MDP. Drevené častice a spojivo sa dávkujú podľa hmotnosti. Ich miešanie sa vykonáva dodávaním drevených častíc v porciách 80-100 kg. Teplota impregnačného roztoku v závislosti od jeho viskozity je 20-45 °C. Doba miešania v závitovkových miešačkách závisí od typu častíc. Piliny, hobliny a častice dyhy sa miešajú 10-30 minút a častice drevotriesky - 15-20 minút. Množstvo suchej živice v MDP by malo byť 25 až 30 % a 12 až 15 %. Doba miešania v bežiacich miešačkách je 30-40 minút a obsah suchej živice v lisovacej hmote je 25-35%.
Modifikátory sa privádzajú do miešačiek po naplnení impregnačného roztoku v nasledujúcom množstve, %: kyselina olejová 0,8-1,5, urotropín 1-3, farbivá 2-5, grafit 2,5-10, hliníkový prášok alebo medený prášok 1,5-3, minerálny olej 10-20.
Sušenie lisovanej hmoty sa uskutočňuje pri 40-50 °C počas 30-60 minút na obsah vlhkosti 5-7 %. Na tento účel sa používajú rovnaké jednotky ako na sušenie častíc surového dreva.
Technologický postup výroby produktov z MDP. Na výrobu výrobkov sa MDP môže použiť vo forme sypkej hmoty alebo vo forme brikety získanej v dôsledku jej predbežného zhutnenia. Použitie brikiet umožňuje presnejšie dávkovať MDP, 2-3 krát zmenšiť objem nakladacej komory formy a urýchliť proces predohrevu. Brikety s tvarom zodpovedajúcim tvaru výrobku (valce, hranoly a pod.) sa vyrábajú v špeciálnych briketovacích lisoch alebo formách. Briketovanie sa vykonáva pod tlakom 20 MPa. Pri teplotách do 25 ° C je trvanie udržiavania pod tlakom 1 minúta, pri 50 - 60 ° C - 0,5 minúty.
Na zníženie cyklu lisovania produktov z MDP sa predhrieva. Pri 60-70 ° C sa zahrieva 30-60 minút a pri 140 ° C - až 5 minút. Najrovnomernejšie zahrievanie sa dosahuje v oblasti HDTV. Používajú sa aj konvekčné, indukčné a iné druhy ohrevu.
Výrobky z MDP sa vyrábajú lisovaním za tepla v hydraulických lisoch v oceľových formách uzavretého typu. Lisovanie sa uskutočňuje priamym a vstrekovacím spôsobom (obr. 107). Pri priamom lisovaní pôsobí tlak priamo na hmotu v dutine formy. Pri vstrekovaní prúdi MDP pod tlakom z nakladacej dutiny do formovacej dutiny, priame lisovanie sa využíva pri výrobe jednoduchých a veľkorozmerných výrobkov. Metódou odlievania sa vyrábajú výrobky s tenkými stenami a zložitou konfiguráciou. V procese lisovania sa MDP zahrieva, mäkne, kondenzuje, šíri sa v dutine formy a vytvrdzuje.

Lisovací tlak nízkotekutého MDP závisí od konfigurácie dielov a spôsobu lisovania. Pri priamom lisovaní dielov s rovným obrysom je to 40-50 MPa. Pri vstrekovaní dielov s tvarovaným obrysom v procese dierovania lisovacej hmoty do formy je tlak 80-100 MPa, pri lisovaní - 40-50 MPa.
Teplota formy na priame lisovanie je 145 ± 5 °C. Trvanie lisovania závisí od hrúbky steny výrobku. Pre výrobky s hrúbkou steny do 10 mm, keď sa matrica a raznica zahrievajú, je to 1 min / mm, keď sa zahrieva iba matrica - 1,5-2 min / mm, pre výrobky so stenou hrúbka viac ako 10 mm - 0,5 resp. 1 min /mm.
počas vstrekovania sa MDP najskôr zhutňuje pri teplote formy 120-125 °C počas 1-2 minút. Hmota sa vtlačí do formy pri rovnakej teplote. Koniec tohto lisovacieho obdobia je určený okamihom začiatku poklesu tlaku. Lisovanie sa uskutočňuje pri 145-165 °C počas 4 minút. Po ukončení lisovania sa výrobky ochladia.
Výrobky s veľkým povrchom kontaktu s formou sa spolu s ňou ochladzujú na 40-60 °C. Tenkostenné výrobky sa chladia v upnutom stave v špeciálnych zariadeniach pod tlakom 0,2-0,3 MPa. Časti jednoduchej konfigurácie a časti, ktorých rozmery nekladú vysoké požiadavky, sú chladené vo voľnom stave.
Opracovanie výrobkov z MDP spočíva najmä v odstraňovaní výronov a vtokov. Dodatočné opracovanie za účelom zmeny tvaru a veľkosti dielov sa vykonáva na kovoobrábacích strojoch.
Pri výrobe 1 tony MDP sa spotrebuje: suché drevo 1,8-2 m3, živica 600 kg, etylalkohol 340 l, para 2 t, elektrina 70 kWh.

Plast je univerzálny materiál Našiel široké uplatnenie pri výrobe rôznych zostáv a dielov ako v priemyselných, tak aj domáce prístroje. Výrobky z neho sa používajú pri navrhovaní interiérov obytných priestorov a kancelárií.

Rôzne materiály, nazývané tekuté plasty, vám umožňujú vytvárať rôzne tvary a veľkosti remesiel. To umožňuje implementovať originál dizajnové riešenia. Ako vyrobiť tekutý plast doma?

Materiály na výrobu

Ak chcete vyrobiť tekutý plast vlastnými rukami, musíte pripraviť:

• sklenená alebo kovová nádoba;
• acetón;
• Polystyrén.

V tomto prípade množstvo použitého acetónu závisí od požadovaného objemu hotového výrobku.

Ak chcete vyrobiť tekutý plast vlastnými rukami, recept na jeho prípravu bude založený na rozpustení peny v acetóne. Na tento účel použite Je to obalový kontajner pre rôzne domáce a elektronické zariadenia.

Ako vyrobiť tekutý plast vlastnými rukami

Recept krok za krokom príprava menovaného materiálu vyzerá takto:

1. Otvorte nádobu s acetónom a nalejte tekutinu do sklenenej nádoby tak, aby jej hladina od dna bola približne 1 cm.
2. Polystyrénová pena musí byť rozbitá na veľa malých kúskov, z ktorých každý sa dá ľahko umiestniť pod hrúbku rozpúšťadla.
3. Urob si svojpomocne tekutý plast sa dá vyrobiť tak, že každý kúsok vhodíš do nádoby a počkám, kým sa úplne rozpustí.
4. Polystyrén by sa mal pridávať do nádoby, kým sa neprestane topiť. Potom musíte počkať 5-10 minút, kým sa nespotrebovaný acetón odparí.
5. Potom sa na dne nádoby vytvorí viskózna hmota, ktorá sa môže použiť na výrobu rôznych produktov.

Keď viete, ako vyrobiť tekutý plast, nezabudnite, že úplné vytvrdnutie hmoty trvá 20-30 hodín. Preto sa vyrobený diel nemôže počas tejto doby vybrať z formy.

Hmota sa má nanášať malou gumenou špachtľou. Pohyby musia byť plynulé. Tekutý plast musí byť natiahnutý na ošetrovaný povrch. Ak sa používa na vyplnenie medzier, je lepšie pri práci použiť kefy s tvrdou štetinou. Potrebujú „natlačiť“ zmes do medzier. Po vytvrdnutí plastu sa odporúča naniesť ďalšiu vrstvu hmoty.

Opísaný nástroj sa už dlho predáva pripravený. Stačí ho zohriať vo vodnom kúpeli alebo v špeciálnom zariadení. Často sa na to používa aj stavebný sušič vlasov.

Tekutý plast sa spravidla vyrába v hustých obaloch. Podmienky skladovania sú prísne. Teplota v miestnosti, kde sa nachádza, by nemala klesnúť pod 15 stupňov. V opačnom prípade nástroj stratí výkon:

• viskozita;
• elasticita;
• tvrdosť po vytvrdnutí;
• praktickosť;
• trvanlivosť.

Cena tekutého plastu je pomerne vysoká. Preto je lepšie to urobiť sami.

Preventívne opatrenia

Acetón je veľmi nebezpečná kvapalina, ktorá má mimoriadne negatívny vplyv na ľudský organizmus. Preto je povolené vyrábať tekutý plast vlastnými rukami iba pri prísnom dodržiavaní nasledujúcich opatrení:

1. Pred prácou s acetónom si musíte pozorne preštudovať návod na jeho použitie. Je to uvedené na štítku nádoby.
2. Mali by sa používať špeciálne utesnené okuliare. Ochránia vaše oči v prípade kvapiek a výparov tekutín. Práca bez nich môže spôsobiť vážne poranenie očí.
3. Acetón je toxický a mal by sa používať iba v dobre vetraných priestoroch. V tomto prípade je potrebné použiť prostriedky na ochranu dýchacích ciest.
4. Je vysoko horľavý. Preto sa tekutý plast pre domácich majstrov vyrába mimo zdrojov otvoreného ohňa. Počas práce je prísne zakázané fajčiť.
5. Zvyšky acetónu sa nesmú vypúšťať do kanalizácie.
6. Na konci procesu, ako aj po naliatí hotového plastu do foriem, si musíte dôkladne umyť ruky.

Aplikácia tekutého plastu v dekorácii

Na dekoráciu sa výrobok používa už dlho. Po jeho aplikácii sa na ošetrenom povrchu objaví elastický film. Je vysoko vodeodolný a odolný voči UV žiareniu. Materiál chránený takýmto filmom sa nebojí agresívneho čistiace prostriedky. Hladký povrch má príjemný lesk a zachováva si svoje vlastnosti po mnoho rokov.

Tekutý plast v okenných prácach

Väčšina novo nainštalovaných plastové okná medzery v oblasti pripojenia. Aby sa takýto jav vylúčil, všetky časti okennej konštrukcie, ktoré sú vzájomne prepojené, sú ošetrené opísanou látkou. Po zaschnutí vytvorí na povrchu elastický zatavený film. Nanášanie tekutého plastu na okná svojpomocne je možné po zhotovení materiálu podľa vyššie uvedeného spôsobu.

Prostriedky v antikoróznej úprave

Tekutý plast sa tiež vyznačuje vysokým stupňom priľnavosti k spracovanému materiálu kovový povrch. Táto vlastnosť látky sa začala využívať pri antikoróznej úprave ocele. Tekutý plast sa nanáša na povrch bez predchádzajúceho základného náteru. Po niekoľkých hodinách vyschne. Potom sa na povrchu vytvorí film, ktorý ochráni materiál pred hrdzou.

Podnikateľský nápad na organizovanie malosériovej výroby výrobkov z rôznych formovacích materiálov doma. Vďaka inovatívnym technológiám sa dnes pri výrobe plastových výrobkov zaobídete bez drahých vstrekovacích lisov. Navyše si môžete nastaviť miniprodukciu v malom meradle priamo na pracovnej ploche. Tento podnikateľský nápad možno posudzovať v dvoch smeroch:

1. Ako hlavná činnosť na výrobu hotových výrobkov a foriem odlievaním z: kvapaliny:
   • plast;
   • silikón;
   • polyuretán;
   • transparentné živice a iné materiály.
2. Výroba foriem ako efektívny doplnok k iným druhom podnikania v tejto oblasti:
   • stavebníctvo;
   • Potravinársky priemysel;
   • výroba mydla.

V prvom a druhom prípade odlievanie doma nevyžaduje veľké finančné investície. Práve teraz môžete začať podnikať v oblasti vstrekovania plastov.

Výroba z tekutých plastov

Výrobný proces sa vykonáva pomocou tekuté plasty a silikónové formy. Teraz je možné vyrábať plastové výrobky v malých sériách doma:

• suvenírové výrobky;
• hračky;
• bižutéria;
• náhradné diely pre autotuning;
• náhradné diely pre rôzne mechanické zariadenia;
• topánky;
• riad.

Existujú komponenty na výrobu dielov z tenkostenných plastov, ktoré môžu výrazne rozšíriť sortiment výrobkov a vyrábať diely akejkoľvek zložitosti. Napríklad zmiešaním dvoch komponentov značky Axson FASTCAST F32 od francúzskeho výrobcu je možné získať supertekutý plast, ktorý steká do najmenších záhybov reliéfu tvaru modelu. Navyše je pre deti neškodný a bez zápachu.

Príprava na výrobu

Na organizáciu výroby je v prvom rade potrebný vzorový model. Podľa nej je potrebné najskôr vyrobiť formu zo špeciálnych silikónových alebo polyuretánových komponentov. Vďaka skúsenostiam a kvalite materiálov sa môžete naučiť odstraňovať plesne z modelov na takej vysokej úrovni, že na výrobkoch môžete dokonca vidieť odtlačky prstov (v prípade potreby). To znamená, že kópia sa ukáže na úrovni identity, ktorú nemožno rozlíšiť voľným okom. Plastové výrobky môžu dostať komplexné zlúčeniny s akoukoľvek úľavou. Ak neexistuje hotový model pre vzorku, ale potrebujete vyrobiť jedinečné produkty, môžete si ho objednať od majiteľov 3D tlačiarne. Mimochodom, vstrekovanie výrazne prevyšuje produktivitu 3D tlače z plastu.

Keď je váš produkt pripravený, môžete ho ozdobiť pomocou súvisiacich produktov, ktoré sú pripevnené k tekutým plastom:

• farby na umelecké efekty;
• primery;
• lepidlo.

Prirodzene, v niektorých prípadoch je kreativita nevyhnutná a výrobky budete musieť maľovať ručne, čo môže ovplyvniť výkon. Ale vytvorenie každého podniku je nepochybne kreatívny proces. Finančná správa je predsa umenie.

Vyrábame výrobok z tekutého plastu

Technológia na vytvorenie ideálneho malého reliéfu pri výrobe silikónovej formy vlastnými rukami. Najprv musíte pripraviť všetky komponenty a materiály. Budeme potrebovať:

1. Silikónová platina.
2. Tekutý plast Axson FASTCAST F18 (biela farba, má konzistenciu vody, bez zápachu!).
3. Farbivo na šarlátový silikón.
4. Polyuretánový lak.
5. Váhy.
6. Striekačka.
7. File-buff.

Vzorku modelu bezpečne upevníme na spodok debnenia na vytvorenie formy pomocou neutrálnej voskovej hliny (aby sa zabránilo úniku silikónu). Maľujeme silikón, z ktorého sa dostaneme hotová forma v šarlátovej farbe, aby na forme bolo dobre vidieť kvalitu miesenia zložiek tekutej, bielej až farby plastu. Užitočná rada: aby bol tvar dokonalý, vzorový model treba najskôr pretrieť silikónom pomocou širokého štetca. Týmto spôsobom opatrne vyplňte všetky vybrania reliéfu zlúčeniny. Až potom vyplňte formulár úplne. Celé debnenie vyplníme silikónom. Štruktúru formy necháme fixovať 7-8 hodín. Najťažšia časť je za nami.

Gratulujem!!! Teraz máte pripravený formulár na opakovanú výrobu kópií vzorového modelu. Pred odlievaním sa uistite, že je forma úplne suchá, aby nevznikali bubliny. Potom veľmi opatrne premiešame plastové komponenty 1: 1 podľa hmotnosti (na tento účel je lepšie použiť lekáreň alebo laboratórnu elektronickú váhu). Čas tuhnutia je 7 minút, ale úplné spevnenie bude trvať ďalších 20 minút. Tento plast je neutrálny voči silikónu a nelepí sa naň. Ale po opakovanom použití zlúčeniny v priebehu času možno budete potrebovať prostriedok na uvoľnenie lubrikantu s ochrannými vlastnosťami EaseRelease. Po uplynutí potrebného času vyberieme hotový výrobok, ktorý sa skopíruje presne podľa predlohy.

Polyuretánové formy pre stavebníctvo

Spolu s plastové výrobky možno vyrábať odlievacie formy. Použitie vstrekovacích foriem v stavebníctve je teraz veľmi populárne. Je možné vyrábať zlúčeniny na výrobu stavebných materiálov. Sú odolné a pri výrobe nevyžadujú ošetrenie špeciálnymi separačnými mazivami. Koniec koncov, betón je absolútne neutrálny voči polyuretánu. Napríklad tekuté polyuretánové zlúčeniny vám umožňujú vyrábať formy na liatie:

• betónové dekoratívne výrobky (dlaždice, ploty atď.);
• sadrové prvky interiérovej výzdoby (balustry, lišty atď.);
• tekutý plast pri vytváraní rôznych produktov (suveníry, hračky, figúrky atď.).

Silikónové formy na výrobu cukroviniek a mydiel

Využitie technológie odlievania foriem v potravinárskom priemysle je celkom samozrejmé. Nové inovatívne riešenia v oblasti chémie dnes ponúkajú tekuté: plasty, silikóny, silikónové hmoty, ktoré spĺňajú všetky zdravotné normy a majú príslušné certifikáty. Takéto bezpečné komponenty možno použiť na výrobu foriem pre potravinársky priemysel. Napríklad pre výrobu:

• čokoláda
• karamel;
• izomalt;
• ľad;
• tmely.

Zmesi sú tiež veľmi žiadané medzi výrobcami mydla. Vždy potrebujú nové originálne formy na výrobu predajných suvenírov vyrobených z mydla. Nájsť zákazníka, ktorý chce vyrábať svoje výrobky s jedinečným tvarom, nie je vôbec ťažké.

príležitosti malých podnikateľských nápadov

Tento podnikateľský nápad uľahčuje vytváranie obľúbených produktov vlastnými rukami. Hotové práce je možné predávať prostredníctvom internetového obchodu. Je tiež možné poskytovať služby alebo predávať hotové zmesi iným výrobcom v iných odvetviach. Najdôležitejšie je, že so všetkými týmito širokými možnosťami domáceho podnikania sú náklady na komponenty viac než dostupné. Ponuka komponentov je široká a umožňuje výber potrebné materiály na vytváranie tvarov alebo ich vypĺňanie. Všetko, čo je potrebné, je vzorový model, z ktorého sa formulár odstráni. Takýto podnikateľský nápad je pre domáce podnikanie celkom atraktívny. Nevyžaduje veľa nákladov, umožňuje vám vyrábať užitočný tovar a zaujme tvorivý proces výroby.

480 rubľov. | 150 UAH | 7,5 $, MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Diplomová práca - 480 rubľov, doprava 10 minút 24 hodín denne, sedem dní v týždni a sviatky

Savinovskikh Andrej Viktorovič. Získavanie plastov z dreva a rastlinného odpadu v uzavretých formách: dizertačná práca ... kandidát technických vied: 21.05.2003 / Savinovskikh Andrey Viktorovich; [Miesto ochrany: Ural State Forestry Engineering University].- Jekaterinburg, 2016.- 107 s.

Úvod

KAPITOLA 1 Pracovná kontrola 6

1.1 Drevo-kompozitné materiály so syntetickými spojivami 6

1.2 Lignokarbón a piezotermoplasty 11

1.3 Spôsoby úpravy drevených častíc 14

1.4 Lignínový a lignosacharidový komplex 19

1.5 Kavitácia. Kavitačná úprava rastlinných surovín 27

1.6 Bioaktivácia častíc dreva a rastlín pomocou enzýmov.. 33

1.7 Výber a zdôvodnenie smeru výskumu 35

KAPITOLA 2. Metodická časť 36

2.1 Charakterizácia východiskových látok 36

2.2 Meracie techniky 41

2.3 Príprava bioaktivovaného lisovacieho materiálu 41

2.4 Zhotovovanie vzoriek DP-BS 41

2.5 Príprava odváženého množstva lisovacieho materiálu na plasty 42

KAPITOLA 3 Získavanie a štúdium vlastností plastov na báze dreva bez spojiva pomocou modifikátorov 43

KAPITOLA 4. Vplyv chemickej modifikácie pšeničných šupiek na vlastnosti RP-BS 57

KAPITOLA 5. Získavanie a štúdium vlastností plastov na báze dreva bez spojiva pomocou bioaktivovaných lisovacích surovín 73

KAPITOLA 6. Technológia na získanie DP-BS 89

6.1 Výpočet výkonu extrudéra 89

6.2 Popis výrobného procesu 93

6.3 Odhad nákladov na hotové výrobky 95

Záver 97

Bibliografia

Úvod do práce

Relevantnosť výskumnej témy. Objemy výroby spracovaného dreva a rastlinných surovín neustále narastajú. Zároveň sa zvyšuje aj množstvo rôznych odpadov zo spracovania dreva (piliny, hobliny, lignín) a poľnohospodárskych rastlín (slama a škrupiny semien obilnín).

V mnohých krajinách sa vyrábajú drevené kompozitné materiály s použitím syntetických termosetov a termoplastických organických a minerálnych spojív ako polymérnej matrice, drveného odpadu ako plniva. rastlinného pôvodu.

Známa je možnosť získavania drevených kompozitných materiálov plošným lisovaním za tepla z drevného odpadu bez pridania syntetických spojív, ktoré sa nazývajú piezotermické plasty (PTP), lignokarbónové drevené plasty (LUDP). Súčasne je potrebné poznamenať, že počiatočné lisované kompozície majú nízke plasticko-viskózne vlastnosti a výsledné kompozity majú nízke fyzikálne a mechanické vlastnosti, najmä odolnosť voči vode. A to si vyžaduje hľadanie nových spôsobov, ako aktivovať komplex lignín-sacharid.

Relevantné sú teda práce zamerané na využitie drevného a rastlinného odpadu bez použitia syntetických spojív na vytváranie produktov.

Práce boli realizované na základe pokynov Ministerstva školstva a vedy Ruskej federácie, projekt č.2830 "Získanie drevoplastov z odpadovej biomasy dreva a poľnohospodárskych rastlín" na roky 2013-2016.

Účel a úlohy práce. Cieľom práce je získať plasty z dreva (DP-BS) a poľnohospodárskeho odpadu (RP-BS) bez pridania syntetických spojív s vysokými úžitkovými vlastnosťami.

Na dosiahnutie tohto cieľa je potrebné vyriešiť nasledujúce úlohy:

Študovať proces tvorby DP-BS a RP-BS na báze drevného (borovicové piliny) a rastlinného (pšeničné šupky) odpadu.

Študovať vplyv chemických modifikátorov, ako aj technologických parametrov (teplota, vlhkosť) na fyzikálne a mechanické vlastnosti DP-BS a RP-BS.

Určte racionálne podmienky na získanie DP-BS a RP-BS z drevného a rastlinného odpadu.

Zistiť vplyv bioaktivácie lisovacích surovín aktivovaným kalom na fyzikálne

ko-mechanické vlastnosti DP-BS.

Stupeň rozvoja výskumnej témy. Analýza vedeckej, technickej a patentovej literatúry preukázala veľmi nízky stupeň rozvoja otázok súvisiacich so zákonitosťami tvorby štruktúry a vlastností drevoplastu bez syntetického spojiva.

Vedecká novinka

Kinetické zákonitosti procesu tvorby DP-BS a RP-BS (aktivačná energia, preexponenciálny faktor, reakčné poradie) boli stanovené pomocou DSC.

Bol preukázaný vplyv chemických modifikátorov (peroxid vodíka, urotropín, anhydrid kyseliny izometyltetrahydroftalovej, kavitačný lignín, hydrolytický lignín) na rýchlosť tvorby DP-BS a RP-BS.

Získajú sa kinetické zákonitosti získania DP-BS s použitím bioaktivovaného drevného odpadu.

Teoretický význam Cieľom práce je stanoviť zákonitosti vplyvu množstva modifikátorov a obsahu vlhkosti lisovaných surovín z dreva a poľnohospodárskeho odpadu na fyzikálne a mechanické vlastnosti DP-BS a RP-BS.

Praktický význam Práca spočíva vo využití odpadov obnoviteľných surovín a experimentálnom preukázaní možnosti získania DP-BS a RP-BS so zlepšenými fyzikálno-mechanickými vlastnosťami. Navrhuje sa recept na získanie DP-BS a RP-BS. Produkty DP-BS majú nízke emisie formaldehydu.

Metodológia a výskumné metódy. Práca využívala tradičnú metodiku vedecký výskum a moderné metódy výskum (diferenciálna skenovacia kalorimetria, IR Fourierova spektroskopia, PMR 1 H).

Prijatý na obranu

Výsledky štúdia termokinetiky tvorby DP-BS, RP-BS a vplyvu modifikátorov a vlhkosti na tento proces.

Vzorce tvorby vlastností DP-BS a RP-BS v uzavretých formách vplyvom teploty, vlhkosti lisovacej suroviny a jej chemickej modifikácie.

Miera spoľahlivosti výsledkov výskumu zabezpečené opakovaným opakovaním experimentov, využitie metód štatistického spracovania získaných výsledkov meraní.

Schválenie práce. Výsledky práce boli referované a diskutované na VIII. medzinárodnej vedeckej a technickej konferencii „Vedecká tvorivosť mládeže – lesný komplex“ (Jekaterinburg, 2012), IX. medzinárodnej vedecko-technickej konferencii „Vedecká tvorivosť mládeže – lesný komplex“ (Jekaterinburg, 2013), medzinárodná konferencia „Kompozitné materiály na dreve a iné plnivá“ (Mytishchi, 2014).

Publikácie. Na základe materiálov dizertačnej práce bolo publikovaných 12 článkov, z toho 4 články v publikáciách odporúčaných Vyššou atestačnou komisiou.

Pracovná záťaž

Dizertačná práca je prezentovaná na 107 stranách strojom písaného textu, obsahuje 40 tabuliek a 51 obrázkov. Práca pozostáva z úvodu, 6 kapitol, záveru, zoznamu odkazov, vrátane 91 odkazov na domáce a zahraničné diela.

Lignokarbón a piezotermoplasty

Lignosacharidy a piezotermoplasty. Tieto materiály sú vyrobené z piliny alebo iných rastlinných surovín vysokoteplotným spracovaním lisovacej hmoty bez zavádzania špeciálnych syntetických spojív. Technologický postup výroby lignokarbónových drevoplastov pozostáva z týchto operácií: príprava, sušenie a dávkovanie drevených častíc; tvarovanie kobercov, lisovanie za studena, lisovanie za tepla a chladenie bez odľahčenia tlaku. Pri príprave lisovacej hmoty sa triedia drevené častice, potom sa dodatočne drví frakcia väčšia ako 0,5 mm, upravené piliny vstupujú do sušičky a potom do rozmetadla. Koberec je tvorený na paletách potiahnutých vrstvou mastenca alebo separačného prostriedku. Najprv sa hotový koberec privedie do lisu na predlisovanie za studena, ktorý trvá 1,5 minúty pri tlaku 1-1,5 MPa, potom sa odošle na lisovanie za tepla pri tlaku 1,5-5 MPa a teplote 160-180 C. Lisovanie dosiek hrúbky 10 mm trvá 40 min.

Vplyvom teploty dochádza k čiastočnej hydrolýze drevných polysacharidov a tvorbe organických kyselín, čo sú katalyzátory, ktoré prispievajú k deštrukcii lignosacharidového komplexu. Výsledné reaktívne produkty (lignín a uhľohydráty) sa počas lisovania vzájomne ovplyvňujú. Výsledkom je hustejší a pevnejší materiál ako drevo.

Suroviny na výrobu lignokarbónového drevoplastu sa získavajú spracovaním mäkkého a listnatého dreva. Spolu s pilinami, hoblinami zo strojov, drveným drevom, kôrou zmiešanou s drevom, drveným odpadom z ťažby dreva a niektorým zdrevnateným poľnohospodárskym odpadom možno použiť na výrobu plastov. Nečistoty v surovinách čiastočne rozpadnutého dreva zlepšujú fyzikálne a mechanické vlastnosti lignokarbónových plastov.

V porovnaní s drevotrieskovými doskami majú lignokarbónové plasty množstvo výhod: nepodliehajú starnutiu v dôsledku degradácie organického spojiva a ich pevnostné vlastnosti sa časom neznižujú; počas prevádzky nevznikajú žiadne toxické emisie životné prostredie. Významnými nevýhodami výroby lignokarbónových plastov je potreba výkonných lisovacie zariadenie a trvanie lisovacieho cyklu.

Je potrebné poznamenať, že pod vplyvom tlaku a teploty získava drvený rastlinný materiál schopnosť vytvárať pevný a pevný materiál tmavej farby, ktorý je možné tvarovať. Tento materiál sa nazýva piezotermoplast (PTP).

Surovinou spolu s pilinami môže byť drvené drevo ihličnatých a listnatých druhov, ľanový a konopný oheň, trstina, hydrolytický lignín a dub.

Existuje niekoľko spôsobov, ako získať DRA, ktoré prešli hlbokým štúdiom a zavedením do výroby, ale nenašli ďalšie uplatnenie kvôli vysokým nákladom na energiu: 1) jednostupňová metóda získavania DRA (A.N. Minin, Bieloruský technologický inštitút); 2) dvojstupňový spôsob výroby plastov z hydrolyzovaných pilín (N.Ya. Solechnik, Leningrad LTA); 3) technológia získavania lignokarbohydrátových drevených plastov (LUDP) (VN. Petri, Ural LTI); 4) technológia parného výbuchu (J.A. Gravitis, Ústav chémie dreva, Lotyšská akadémia vied). Piezo termoplasty sa delia na izolačné, polotvrdé, tvrdé a supertvrdé.

Pri priemernej hustote 700-1100 kg/m3 majú piezotermické plasty vyrobené z brezových pilín statickú pevnosť v ohybe 8-11 MPa. Pri zvýšení priemernej hustoty na 1350-1430 kg/m3 dosahuje medza pevnosti v statickom ohybe 25-40 MPa.

Vysoké fyzikálne a mechanické vlastnosti piezotermoplastov umožňujú ich použitie na výrobu podláh, dverí a tiež ako dokončovacieho materiálu. Odroda drevoplastov je vibrolit, ktorého technologickými vlastnosťami je čiastočné mletie pilín a malých triesok vo vibračnom mlyne, zmiešanie jemne mletej hmoty s vodou a potom získame kal. Zo zmesi kalu s časticami o veľkosti 0,5-2 mm sa v odlievacom stroji vytvorí koberec, ktorý sa odvodní pomocou vákuovej pumpy. Výsledná lisovacia hmota sa privádza k lisovaniu za studena a za tepla. Hotové dosky sa transportujú do kaliacej komory, kde sa podrobia tepelnému spracovaniu po dobu 3-5 hodín pri teplote 120-160 C, v dôsledku čoho sa ich nasiakavosť zníži takmer 3-krát a napučiavanie o viac ako 2 krát.

Vibrolit sa používa na podlahy, priečky, stenové panely vo verejných budovách, vstavaný nábytok a panelové dvere.

Od 30. rokov 20. storočia sa v ZSSR mnohí výskumníci zaoberali výrobou doskových materiálov piezotermickým spracovaním rastlinných materiálov bez použitia tradičných spojív. Práce boli realizované v týchto oblastiach: 1) lisovanie prírodných, neupravených pilín; 2) lisovanie pilín vopred autoklávovaných parou (predhydrolýza) alebo parou s katalyzátorom (minerálna kyselina); 3) lisovanie pilín vopred upravených chemickými činidlami: a) želatinizácia lisovacej hmoty (chlórom, amoniakom, kyselinou sírovou a inými látkami) na jej čiastočnú hydrolýzu a obohatenie látkami so spojivovými vlastnosťami; b) chemická polykondenzácia lisovacej hmoty za účasti ďalších chemikálií (furfural, fenol, formaldehyd, acetón, alkalické a hydrolytické ligníny a pod.).

Príprava bioaktivovaných lisovacích surovín

Endotermické minimum zodpovedá procesu hydrolýzy komplexu lignín-sacharid a ľahko hydrolyzovateľnej časti celulózy (polysacharidov).

Exotermické maximum zodpovedá procesom polykondenzácie, ktoré určujú proces tvorby DP-BS. Keďže proces je katalyzovaný kyselinami, ktoré vznikajú pri pyrolýze dreva, ako aj v dôsledku prítomnosti živičných kyselín obsiahnutých v zložení extrakčných látok, ide o reakciu n-tého rádu s autokatalýzou.

Pre drevný odpad s modifikujúcimi prísadami (peroxid vodíka, urotropín, IMTHFA) sa maximá píkov na krivkách DSC posúvajú doľava, čo naznačuje, že tieto zlúčeniny pôsobia ako katalyzátory pre vyššie uvedené procesy (T1 100-120 0C, T2 180-220 0C), ktorý urýchľuje proces hydrolýzy drevných polysacharidov, ako aj komplexu lignín-sacharid.

Tabuľka 3.2 ukazuje, že v prvom stupni so zvyšovaním obsahu vlhkosti suroviny rastie efektívna aktivačná energia (z 66,7 na 147,3 kJ/mol), čo poukazuje na väčší stupeň hydrolytickej deštrukcie dreva. Použitie modifikátorov vedie k zníženiu efektívnej aktivačnej energie, čo naznačuje ich katalytický účinok.

Hodnoty efektívnej aktivačnej energie v druhej fáze procesu pre upravený lisovací materiál sa so zvyšujúcou sa vlhkosťou nevýznamne menia.

Použitie modifikátorov vedie k zníženiu efektívnej aktivačnej energie v druhej fáze procesu. Ukázala to analýza kinetických rovníc najlepší model v prvom štádiu procesu je to reakcia n-rádu, v druhom štádiu je to reakcia n-rádu s autoakceleráciou: A 1 B 2 C.

Použitím kinetických parametrov procesu boli vypočítané t50 a t90 (čas potrebný na dosiahnutie 50 a 90 % konverzie) pre nemodifikovanú a modifikovanú lisovaciu surovinu (tabuľka 3.3) a sú uvedené konverzné krivky (obr. 3.4-3.6).

Závislosť stupňa premeny na čase pri rôznych teplotách (borovica, počiatočná vlhkosť lisovanej suroviny je 8%)

Závislosť stupňa premeny na čase pri rôznych teplotách (borovica, modifikátor - peroxid vodíka, počiatočná vlhkosť lisovacej suroviny - 12%) s vlhkosťou 8% Lisovaný materiál s vlhkosťou 12% (modifikátor -1,8% H2O2, % ) Lisovaný materiál s obsahom vlhkosti 12 % (modifikátor - 4 % C6H12N4, %)

Použitie peroxidu vodíka vedie v prvej fáze k viac ako 4-násobnému zrýchleniu procesu ako pri modifikácii lisovaného materiálu urotropínom. Podobný vzorec sa pozoruje v druhej fáze procesu. Podľa celkovej doby tvorby DP-BS možno aktivitu lisovacieho materiálu zoradiť v nasledujúcom poradí: (nemodifikovaný lisovaný materiál) (lisovaný materiál modifikovaný urotropínom) (lisovaný materiál modifikovaný peroxidom vodíka). Na zistenie vplyvu vlhkosti a obsahu množstva modifikátora v lisovacej surovine na prevádzkové vlastnosti DP-BS sa uskutočnilo matematické plánovanie experimentu. Bola vykonaná predbežná štúdia vplyvu obsahu vlhkosti východiskovej lisovacej suroviny na fyzikálne a mechanické vlastnosti DP-BS. Výsledky sú uvedené v tabuľke. 3.4. Zistilo sa, že čím vyšší je počiatočný obsah vlhkosti lisovanej suroviny, tým nižšie sú fyzikálne a mechanické vlastnosti, ako je pevnosť v ohybe, tvrdosť, modul pružnosti v ohybe. Podľa nášho názoru je to spôsobené väčším stupňom termohydrolytickej deštrukcie lignosacharidového komplexu. Tabuľka 3.4 - Fyzikálne a mechanické vlastnosti DP-BS získané pri rôznom obsahu vlhkosti lisovaného materiálu

Fyzikálne a mechanické vlastnosti DP-BS teda závisia od formulácie a podmienok na jeho prípravu. Takže pre plasty s vysokými fyzikálnymi a mechanickými vlastnosťami by sa malo použiť nasledovné zloženie: obsah lignínu 3%, obsah IMTHFA 4%, počiatočná vlhkosť lisovanej suroviny 6% a teplota lisovania za tepla 1800C. Pre plasty s nízkymi hodnotami nasiakavosti a napučiavania je potrebné použiť zloženie: obsah lignínu 68 %, obsah IMTHFA 2 %, počiatočná vlhkosť lisovanej suroviny 17 % a lisovacia teplota za tepla 195 C0.

Vplyv chemickej modifikácie pšeničných šupiek na vlastnosti RP-BS

Hĺbka termohydrolytickej degradácie lignínu dreva a rastlinného materiálu závisí od typu použitého chemického modifikátora.

Naše štúdie formálnej kinetiky získavania plastov ukazujú, že lignín ihličnatých druhov (borovica) má vyššiu reaktivitu ako lignín jednoročné rastliny(pšeničná šupka). Tieto výsledky sú v súlade s výsledkami oxidácie modelových zlúčenín lignínu z ihličnatých a listnatých stromov a rastlinného lignínu. Analýza literatúry ukázala, že teoretické štúdie znakov transformácie dreva enzymatickými účinkami umožnili vyvinúť biotechnológiu pre drevoplasty založenú na čiastočnej biodegradácii lignosacharidového komplexu.

Je známe, že biotransformované častice dreva výrazne menia svoju plasticitu. Taktiež druhové zloženie drevných surovín má významný vplyv na fyzikálne a mechanické vlastnosti plastov.

Spracovanie bioaktívneho drevného odpadu rôzne druhy ligno ničiace huby, baktérie, v našom prípade aktivovaný kal, je perspektívny pre výrobu lisovacích surovín pre DP-BS(Au).

Spočiatku boli študované zákonitosti procesu získavania DP-BS (Au) na báze drevného odpadu pomocou aktivovaného kalu (obr. 5.1) s rôznymi periódami bioaktivácie. 0,5 7 dní 14 dní

Štúdium procesu tvorby DP-BS(Au) pomocou DSC ukázalo, že krivky w = f(T) (obr. 5.2) majú dve exotermické maximá. To naznačuje, že proces môže byť reprezentovaný ako dve paralelné reakcie, zodpovedajúce bioaktivovaným a neaktivovaným lisovacím materiálom, t.j. A1B a C2D. V tomto prípade sú reakcie 1 a 2 reakcie n-rádu).

Boli stanovené kinetické parametre tvorby DP-BS(Au). Výsledky sú uvedené v tabuľke. 5.1. Tabuľka 5.1 - Kinetické parametre procesu tvorby DP-BS(Au)

V druhej fáze procesu získavania DP-BS(Au) sú hodnoty efektívnej aktivačnej energie rádovo ako u surovín na lisovanie dreva (pozri kap. 3). To naznačuje, že tento exotermický pík zodpovedá lisu na drevo bez bioaktivity. Pomocou kinetických parametrov procesu boli vypočítané t50 a t90 (čas potrebný na dosiahnutie stupňa konverzie 50 a 90 %) modifikovanej lisovacej suroviny (obr. 5.3, 5.4).

Obrázok 5.3 - Časy konverzie DP-BS(Au) pri rôznych teplotách (čas bioaktivácie 7 dní) Obrázok 5.4 - Časy konverzie DP-BS(Au) pri rôznych teplotách (čas bioaktivácie 14 dní)

Aby sa stanovil vplyv aktivovaného kalu a kavitačného lignínu na fyzikálne a mechanické vlastnosti DP-BS(Au), bola zostavená matica plánovania experimentu na základe regresného frakčného matematického plánovania formulára 25-1 (pozri tabuľku 5.2).

Ako nezávislé faktory boli použité nasledovné faktory: Z1 – obsah kavitačného lignínu, %, Z2 – teplota lisovania za tepla, C, Z3 – spotreba aktivovaného kalu, %, Z4 – doba zdržania (bioaktivácia), dni; Z 5 je počiatočná vlhkosť lisovanej suroviny, %.

Výstupnými parametrami sú: hustota (P, kg/m3), pevnosť v ohybe (P, MPa), tvrdosť (T, MPa), nasiakavosť (B), napučiavanie (L, %), modul pružnosti v ohybe (Ei, MPa ), rázová húževnatosť (А, kJ/m2).

Podľa plánu experimentu boli vyrobené vzorky vo forme diskov a boli stanovené ich fyzikálne a mechanické vlastnosti. Experimentálne údaje boli spracované a získané štúdiom regresnej rovnice vo forme lineárneho, polynómu 1 a 2 stupňov s posúdením významnosti faktorov a primeranosti rovníc, ktoré sú uvedené v tabuľkách 5.2-5.4. Tabuľka 5.2 – Plánovacia matica a výsledky experimentu (trojúrovňový päťfaktorový matematický plán) a) teplota lisovania za tepla a obsah kavitačného lignínu; b) spotreba iónovej zmesi a lisovacia teplota; c) vlhkosť lisovacích surovín a trvanie bioaktivácie; d) trvanie bioaktivácie a obsah kavitačného lignínu.

Zistilo sa, že hustota DP-BS(Au) so zvýšením obsahu kavitačného lignínu v lisovacej surovine je extrémneho charakteru: minimálna hustota 1250 kg/m3 sa dosiahne pri obsahu CL 42. %. Extrémny charakter má aj závislosť hustoty DP-BS(Au) od trvania bioaktivácie lisovacej suroviny a maximálna hodnota sa dosahuje pri 14 dňoch bioaktivácie (obr. 5.5c).

Odhad nákladov na hotový výrobok

Vykonané štúdie o výrobe DP-BS, DP-BS(Au) a RP-BS (pozri kap. 3,4,5) ukazujú, že fyzikálne a mechanické vlastnosti plastov závisia od formulácie lisovacej suroviny, resp. typ chemického modifikátora a podmienky jeho výroby.

V tabuľke. 6.1 sú znázornené fyzikálne a mechanické vlastnosti plastov (DP-BS, DP-BS(Au) a RP-BS) získané za racionálnych podmienok.

Z analýzy získaných výsledkov (tabuľka 6.1) je zrejmé, že na výrobu produktov s vysokými fyzikálnymi a mechanickými vlastnosťami sa odporúča zloženie lisu v zložení: drevný odpad (borovicové piliny), modifikátor - peroxid vodíka (spotreba - 1,8%) počiatočná vlhkosť - 12%.

Na zvýšenie produktivity sa navrhuje metóda extrúzie, ktorá umožňuje výrobu lisovaných výrobkov.

Dizertačná práca sa zaoberá výrobou sokla. Pre splnenie podmienok definovaných pre lisovanie za tepla v uzavretých formách sa vytláčacia hlava skladá z dvoch častí (vyhrievaná časť hlavy a druhá časť bez ohrevu). Zároveň je doba zotrvania lisovacej kompozície vo vyhrievanej časti vytláčacej hlavy 10 minút.

Na určenie ročného objemu výroby sa vykonal výpočet výkonu extrudéra.

Pre jednozávitovkový extrudér s premenlivou (zmenšujúcou sa) hĺbkou rezu špirálového kanála je možné výpočet objemovej produktivity (Q, cm3/min) vykonať nasledovne:

Tu sú A1, B1, C1 konštanty priameho a dvoch spätných tokov pri premenlivej hĺbke rezu skrutky cm3; Tabuľka 6.1 - Fyzikálne a mechanické vlastnosti DP-BS, DP-BS(Ai) a RP-BS (súhrnná tabuľka) č. p / p 1245 6 Obsah vlhkosti suroviny, % Modifikátor DP-BS (Ai) DP- BS RP-BS 12 % (4%-C6H12N4) 12% (1,8%-H202) CL - 3% Spotreba AI-37% Vlhkosť - 10% GL - 3% IMTHFA-4% Vlhkosť - 6% GL - 68% IMTHFA -2, 5 % Vlhkosť - 17,9 % Vlhkosť - 12 % HL - 3 % Peroxid vodíka - 0,06 % Vlhkosť - 12 % HL - 35 % Peroxid vodíka - 5 % Vlhkosť - 12 %

Ohybová pevnosť, MPA 8 12,8 10,3 9,6 12,0 - 8 9,7 Tvrdosť, MPA 29 29,9 27,7 59 69 20 19 34 Modul elasticity pri ohýbaní, MPA 1038 2909,9 1038, 6 732,6 2154 1402 1526 1915 Voda, absorpcia 59,1 148 121,7 43 59 34 143 139 Opuch, % 6,0 12 8 3 5,0 1,0 7 7,0 1 K=0,00165 cm3; n – otáčky skrutky, n=40 ot./min. kde t je krok rezania, cm, predpokladá sa t = 0,8D; - počet závitov skrutky =1; e je šírka hrebeňa závitovky, cm; e = 0,08 D; - koeficient geometrických parametrov skrutky:

Koeficienty a, b závisia od geometrických rozmerov skrutky. Dajú sa ľahko vypočítať, ak existuje výkres skrutky, z ktorého sa berú tieto hodnoty: h1 - hĺbka špirálového kanála na začiatku podávacej zóny, cm; h2 je hĺbka špirálového kanála na začiatku kompresnej zóny, cm; h3 je hĺbka špirálového kanála v dávkovacej zóne, cm; Ak sú rozmery závitovky neznáme (s výnimkou D a L, ktoré sú známe zo značky extrudéra), vezmite h1=0,13D. Potom sa vypočítajú zostávajúce parametre: kde L je dĺžka skrutky, cm; L0 je dĺžka skrutky až po kompresnú zónu, cm; kde Ln je dĺžka tlakovej časti šneku, cm; Ln = 0,5 l. kde i je stupeň stlačenia materiálu; i = 2,1. Výsledky výpočtov pomocou vyššie uvedených vzorcov nám umožňujú vypočítať niektoré ďalšie parametre skrutky.

Drevený odpad sa triedi na vibračných triedičoch (poz.1) od veľkých častíc, následne drevené častice prechádzajú cez detektor kovov (poz.3). Hrubá frakcia vstupuje do kladivového drviča (poz. 2) a potom sa vracia na vibračné sito (poz. 1). Z vibračného sita sú malé častice pneumaticky dopravované do cyklónu (poz.4) a následne do zásobníka (poz.5), odkiaľ sú dávkovým závitovkovým dopravníkom podávané do bubnovej sušičky (poz.6 ), drevené častice sa vysušia na vlhkosť 6 %. Drvený drevný odpad vstupuje do cyklónu (poz.7), následne do násypky suchého drveného odpadu (poz.8) so závitovkovým dopravníkom, cez ktorý sa privádza na pásové váhy (poz.9).

Príprava roztoku peroxidu vodíka prebieha v nádrži (poz.10) na zmiešanie s vodou. Peroxid vodíka sa dávkuje pomocou váh (poz.11). Prívod potrebného množstva vody je regulovaný prietokomerom. Koncentrácia peroxidu vodíka by mala byť 1,8%. Pásové váhy slúžia požadované množstvo drvené častice dreva do kontinuálneho miešača (poz.12), do ktorého sa dostane aj určité množstvo roztoku modifikátora. V mixéri sa zložky dôkladne premiešajú, vlhkosť lisovanej suroviny by mala byť 12%.

Potom lisovaný materiál vstupuje do distribučného lievika (poz.13), odkiaľ vstupuje do zásobníka (poz.14) hotového lisovaného materiálu. Bunker je hlavným vyrovnávacím skladom na zabezpečenie plynulého chodu zariadení. Bunker (poz. 14) je vybavený závitovkovým dávkovačom (poz. 15), pomocou ktorého sa hotová kompozícia naplní do bunkra extrúznej jednotky (poz. 16), pomocou ktorého sa hotová kompozícia sa privádza do vytláčacej hlavy.

Kanál extrúznej jednotky (poz.17) je vyhrievaný na teplotu 1800C, doba zotrvania vo vyhrievanej časti je 10 minút av nevyhrievanej časti je tiež 10 minút.

Lisovaný produkt (poz.18) je odoslaný do fázy orezávania, vyraďovania a triedenia, následne vstupuje do fázy opracovania. Po kontrolnej fáze sú hotové výrobky odoslané do skladu hotových výrobkov. Obrázok 6.1 Technologická schéma výroby výrobku vo forme soklovej lišty DP-BS z drevospracujúceho odpadu bez pridania spojív vytláčaním

V tabuľke 6.2 je uvedený výpočet ročnej potreby surovín na výrobu soklových líšt. Odhadovaná ročná kapacita linky na výrobu tohto typu produktu je 1 tona. Tabuľka 6.3 - Výpočet potreby surovín a materiálov Druh surovín Miera spotreby (1 t), Náklady na 1 kg surovín, rub. Výška nákladov na 1 tonu výrobkov, tisíc rubľov. Borovicové piliny 0,945 8 7,56 Technická voda 0,048 7 0,33 Peroxid vodíka 0,007 80 0,56 Spolu: 8,45 Výška nákladov na nákup surovín na tonu hotových výrobkov bude 8,456 tisíc rubľov. V porovnaní s výrobou tohto typu výrobku z WPC, ktorá predstavovala 47,65 tisíc rubľov. Výroba soklových líšt z DP-BS je teda ekonomicky výhodná. Pri výrobe 50 ton / rok budú úspory surovín predstavovať 1,96 milióna rubľov.

MDT 674,812

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

VÝROBA VÝROBKOV LISOVANÍM V UZAVRENÝCH FENOPLASTICKÝCH FORMÁCH BEZ PRIDÁVANIA SPOJÍV

Prezentované sú výsledky štúdií štúdia technologických vlastností lisovaného zloženia drevených častíc bez pridania spojív a fyzikálno-mechanických vlastností plastov z týchto kompozícií; skúmal sa vplyv nízkomolekulových (organických a anorganických) modifikátorov, ako aj vody v procese tvorby plastov.

Kľúčové slová: drevoplast, karbamid, Raschigova tekutosť, brúsny prach, preglejka.

Zásoba dreva v Rusku sa odhaduje na 80 miliárd m3. Stupeň jeho použitia je 65 ... 70% a iba 15 ... 17% je spracovaných chemickými a chemicko-mechanickými metódami (svetová úroveň je 50 ... 70%). Hydrolýzne podniky akumulujú 1,5 milióna ton hydrolyzovaného lignínu ročne v prepočte na sušinu.

Jeden z racionálnych smerov efektívne využitie drevospracujúci odpad - získavanie z nich lisovacích materiálov (drevných lisovacích hmôt) na báze fenol- a močovino-formaldehydových živíc. Zavedenie 11 až 35 % syntetických spojív do týchto kompozícií však zvyšuje cenu dosiek a robí ich ekologicky nebezpečnými.

Preto sú plasty na báze dreva získané bez pridania spojív veľmi zaujímavé. Surovinou môžu byť nielen drobné častice dreva, ale aj hydrolytický lignín a rastlinné zvyšky jednoročných rastlín (ľan a konopný oheň, stonky bavlny, slama a pod.). V diele A.N. Minin, takýto materiál sa nazýva piezotermoplast.

Na USFTU sa pracuje na získavaní materiálov z dreva a iných rastlinných odpadov bez pridania spojív: od roku 1961 v otvorených formách (medzi vyhrievanými planparalelnými doskami) - lignokarbónový drevoplast, od roku 1996 v uzavretých formách - drevoplast bez spojiva ( DP-BS).

Technológia výroby dosiek a výrobkov z plastov na báze dreva bez spojiva nie je rozšírená z dôvodu dlhého lisovacieho cyklu, keďže plast sa chladí vo forme pod tlakom (nízka produktivita zariadení a nástrojov a vysoká spotreba tepla). Navrhli sme technológiu lisovania výrobkov založenú na použití vonkajších foriem a vzduchu ako nosiča tepla a chladiva. Zároveň sa pri takýchto lisovacích materiáloch zvyšuje produktivita o faktor 5 alebo viac v porovnaní s tradičnou technológiou a výrazne sa znižuje spotreba tepla.

Jednou z nevýhod kompozícií na lisovanie dreva bez pridania spojív je ich nízka tekutosť. Napríklad tekutosť DP-BS z drevospracujúceho odpadu (frakcia 0 ... 2 mm) podľa spôsobu lisovania vzorky plochého disku pri obsahu vlhkosti 10 % je 78 mm a pri 20 % - 95 mm; Rashigova tekutosť tejto lisovacej kompozície pri obsahu vlhkosti 10 % je 9 mm a pri 20 % je 29 mm.

Lacnou surovinou na výrobu DP-BS je brúsny prach z výroby preglejky (TTTP-F) a drevotrieskových dosiek (ShP-DStP). Pri objeme výroby drevotrieskových dosiek 100 tis. m3/rok je teda množstvo vytvorených SHP-drevotrieskových dosiek 7,5 tis. ton. Článok ukazuje, že ShP-DStP možno použiť na výrobu fenolického plastu triedy 03-010-02, ktorý spĺňa požiadavky GOST 5689-86 (pozri tabuľku).

Zloženie a vlastnosti fenolických plastov na báze drevnej múčky a drevotrieskových dosiek ShP

Index Hodnota indexu pre plnivo

Drevná múčka ShP-DStP

Zlúčenina, %:

fenolformaldehydová živica 42,8 37,5

tmel na drevo 42,6 42,0

urotropín 6,5 7,0

múmia 4.4 -

vápno (hydroxid horečnatý) 0,9 0,7

stearín 0,7 0,6

kaolín - 4,4

nigrozín 1,1 -

Vlastnosti:

pevnosť v ohybe, MPa 69 66...69

rázová húževnatosť, kJ/cm2 5,9 5,9...7,0

elektrická pevnosť, kV/cm 14,0 16.7.17.2

Závislosť vlastností lisovaného materiálu na báze ShP-F bez pridania spojiva od vlhkosti (modifikácia močovinou bola vykonaná pri vlhkosti 13 %): a - odolnosť proti šmyku; b - modul pružnosti v ohybe; c - tekutosť podľa Rashiga; g - tekutosť na disku

Účelom tejto štúdie je vyvinúť formuláciu DP-BS založenú na ShP-F a nájsť optimálne režimy lisovacie produkty s vlastnosťami blízkymi fenolovým 03-010-02.

Pokiaľ ide o tekutosť, DP-BS na báze ShP-F je výrazne horší ako fenolické plasty, takže sa dá použiť na výrobu produktov jednoduchej konfigurácie. Tekutosť materiálu podľa Raschiga a na disku v závislosti od jeho vlhkosti je znázornená na obrázku.

Je známe, že úprava dreva čpavkom výrazne zvyšuje jeho plasticitu. Optimálne množstvo amoniaku je 5%. Ako zdroj amoniaku sa navrhuje použiť karbamid, ktorý sa rozkladá za podmienok lisovania:

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

Množstvo amoniaku a oxidu uhličitého, tg, ktoré vzniká pri rozklade močoviny mc, možno vypočítať podľa vzorcov

tam \u003d mk / 1,765; remorkér \u003d 0,733 tk.

Podľa nášho názoru je vhodnejšie použitie karbamidu, keďže vznikajúci oxid uhličitý vytvára slabo kyslé prostredie, čo prispieva k polykondenzácii lignínu a ľahko hydrolyzovateľnej časti celulózy - hemicelulóz. To sa zhoduje s názorom autorov príspevkov.

Voda v procese získavania dreveného plastu bez pridania spojiva je nevyhnutná ako plastifikátor dreva a chemické činidlo, ktoré sa podieľa na reakciách so zložkami dreva.

Podľa , pre prietok chemické procesy vyskytujúce sa pri vytváraní plastu z borovicových častíc pri tlaku 2,5 MPa, počiatočná vlhkosť dreva by mala byť 7 ... 9%. Pri použití tvrdých drevín (osika, jelša) by mala byť počiatočná vlhkosť o niečo vyššia - 10 ... 12%. Aby drevo bolo plastické, musí byť obsah vlhkosti, ktorý závisí od druhu dreva a lisovacieho tlaku, ešte vyšší.

Navyše, pri použití karbamidu ako modifikátora je potrebné dodatočné množstvo vody na jeho rozklad (pozri vyššie uvedený diagram). Množstvo vody na prechod reakcie možno vypočítať podľa vzorca tv = 0,53.

Preto pri tvorbe DP-BS na báze ShP-F s použitím karbamidu ako modifikátora by mal byť optimálny obsah vody asi 13 %.

Na úpravu zloženia lisu na báze ShP-F, 9 % hm. karbamid. To umožnilo výrazne zvýšiť ťažné vlastnosti lisovaného materiálu. Napríklad Raschigova tekutosť s obsahom vlhkosti zdrojového materiálu 13 % hmotn. sa zvýšila 3,5-krát, tekutosť kotúča sa zvýšila zo 75 na 84 mm, modul pružnosti v ohybe sa zvýšil z 263 na 364 MPa a určila sa odolnosť v šmyku. podľa klesol z 2,6 na 1,5 MPa

Z toho možno vyvodiť nasledujúce závery:

Metódou matematického plánovania experimentu typu Z2 sa zistil vplyv vlhkosti ShP-F (Х1 = 11 ± 5 %) a lisovacieho tlaku (Х2 = 15 ± 10 MPa) na vlastnosti DP-BS (lisovacia teplota 170 °C);

Pri spracovaní výsledkov experimentov sa získali adekvátne regresné rovnice vo forme polynómu druhého rádu:

¥,(ajug) = 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.

BIBLIOGRAFIA

1. Bazarnová N.G. Vplyv močoviny na vlastnosti lisovaných materiálov z dreva podrobeného hydrotermálnej úprave / N.G. Bazarnová, A.I. Galochkin, V.S. Krestyannikov // Chémia rastlinných surovín. -1997. - č. 1. -S. 17-21.

2. Buryndin V.G. Štúdium možnosti využitia brúsneho prachu drevotrieskových dosiek na výrobu fenolických plastov / V.G. Buryndin [et al.] // Technológia drevených dosiek a plastov: Medziuniverzita. So. - Jekaterinburg, ULTI, 1994. - S. 82-87.

3. Vigdorovič A.I. Drevené kompozitné materiály v strojárstve (príručka) / A.I. Vigdorovič, G.V. Sagalajev, A.A. Pozdňakov. - M.: Mashinostroenie, 1991.- 152 s.

4. Dedyukhin V.G. Plasty na báze dreva bez pridania spojív (DP-BS): Sat. Zborník k 70. výročiu Fakulty inžinierstva a ekológie Technickej univerzity Uralských štátnych lesov /V.G. Dedyukhin, N.M. Mukhin. - Jekaterinburg, 2000. - S. 200-205.

5. Dedyukhin V.G. Štúdium tekutosti hmoty lisu na drevo bez pridania spojiva /V.G. Dedyukhin, N.M. Mukhin // Technológia drevených dosiek a plastov: Medziuniverzita. So. - Jekaterinburg: UGLTA, 1999. - S. 96-101.

6. Dedyukhin V.G. Lisovanie obkladových dlaždíc z lisovacej hmoty bez pridania spojiva / V.G. Dedyukhin, L.V. Myasniková, I.V. Pichugin // Technológia drevených dosiek a plastov: Medziuniverzita. So. - Jekaterinburg: UGLTA, 1997. -S. 94-97.

7. Dedyukhin V.G. Lisované sklolaminát / V.G. Dedyukhin, V.P. Stav-prikopa. - M.: Chémia, 1976. - 272 s.

8. Doronin Yu.G. Lisovacie hmoty na drevo /Yu.G. Doronin, S.N. Miroshnichenko, I.Ya. Šulepov. - M.: Lesn. prom-st, 1980.- 112 s.

9. Kononov G.V. Chémia dreva a jeho hlavných zložiek /G.V. Kononov. - M.: MGUL, 1999. - 247 s.

10. Minin A.N. Technológia piezotermoplastov /A.N. Minin. - M.: Lesn. prom-st, 1965. - 296 s.

11. Otlev I.A. Príručka na výrobu drevotrieskových dosiek / I.A. Otlev [i dr.]. - M.: Lesn. prom-st, 1990. - 384 s.

12. Doskové materiály a výrobky z dreva a iných zdrevnatených rastlinných zvyškov bez pridania spojív / vyd. V.N. Petri. - M.: Lesn. prom-st, 1976. - 360 s.

13. Získavanie, vlastnosti a aplikácia upraveného dreva.- Riga: Zinatne, 1973.- 138 s.

14. Shcherbakov A.S. Technológia kompozitných drevených materiálov / A.S. Shcherbakov, I.A. Gamová, L.V. Melnikov. - M.: Ekológia, 1992. - 192 s.

V. G. Dedyukhin, V. G. Buryndin, N. M. Mukhin, A. V. Artyomov Výroba predmetov z fenoplastov lisovaním v uzavretých lisovacích formách bez pridania spojív

Uvádzajú sa výsledky výskumu technologických vlastností výliskov vyrobených z drevených častíc bez pridania spojív a fyzikálno-mechanických vlastností plastov z týchto kompozícií. Študuje sa vplyv nízkomolekulárnych (organických a anorganických) modifikátorov a vody v procese tvorby plastov.