Форм із деревного пластику. Отримання пластиків із деревних та рослинних відходів у закритих прес-формах савінівських андрей вікторович. Виготовлення за допомогою рідких пластиків

22.05.2015

Пластики з деревної прес-маси (МДП) виготовляють шляхом її п'єзотермічної обробки прес-формах, що забезпечують отримання деталей необхідної конфігурації.
Матеріали.Для виготовлення деревних прес-мас різних видів застосовують кусковий шпон завтовшки 0,5-1,8 мм, вологістю до 12%, відходи деревних шаруватих пластиків, відходи деревообробних виробництв - стружки та тирсу. Відходи деревини не повинні містити включень кори та гнилі, а відходи ДСП розрізають на відрізки довжиною до 120 мм для можливості завантаження їх у дробарку.
Як сполучні при виготовленні прес-мас застосовують бакелітові лаки СБС-1 і ЛБС-3, фенолоформальдегідну смолу СФЖ-3011 і фенолоспирти Б і В. Концентрація бакелітового лаку перед просоченням повинна бути 43-45 %, а фенолоформаль5. Як добавки, що покращують властивості виробів з МДП, використовують мінеральну олію, олеїнову кислоту, барвники, алюмінієву пудру, сріблястий графіт, мідний порошок та ін.
Технологічний процесвиробництва МДП Технологічний процес виробництва МДП складається з наступних операцій: підготовки кондиційних-деревних частинок, приготування робочого розчину сполучного, дозування та змішування деревних частинок із сполучним та модифікатором та сушіння маси.
Особливості технологічного процесу виробництва МДП пов'язані з видом застосовуваних деревних відходів, при виготовленні прес-маси з тирси (рис. 106, а) вони просіюються на вібросіті з осередками розміром 10x10 мм для великої фракції і 2x2 мм - для дрібної. Кондиційні частки надходять у сушарку, де висушуються при 80-90 ° С до вологості 3-8%. Для сушіння застосовують барабанні, стрічкові та аерофонтанні сушарки.
При використанні в якості сировини шматкового шпону і відходів ДСП технологічний процес включає операцію подрібнення деревини в дробарках (рис. 106, б). Для подрібнення шпону застосовують молоткові дробарки, наприклад, ДКУ-М. Дроблення шпону проводиться ножами та молотками, встановленими на роторі машини. У міру подрібнення до потрібної фракції частинки викидаються через змінне сито і пневмотранспортом видаляються в бункер. В результаті утворюються частинки деревини голчастої форми завдовжки 5-60 мм, завширшки 0,5-5 мм, завтовшки 0,3-2 мм. Для подрібнення відходів ДСП застосовують молоткову дробарку С-218, що роздроблює та сортує деревні частинки. Довжина частинок після подрібнення 12-36 мм, ширина 2-7 мм, товщина 0,5-1,2 мм. Розміри часток залежить від призначення МДП.
Деревні частинки зі сполучним змішуються в черв'ячно-лопатевих змішувачах, а тирса - і в змішувачах-бігунах. Катки бігунів при русі по шару тирси дроблять їх у волокна, що надалі забезпечує підвищені фізико-механічні властивості виробів із МДП. Деревні частинки та сполучна дозуються по масі. Змішування їх здійснюється шляхом подачі деревних частинок порціями 80-100 кг. Температура просочувального розчину в залежності від його в'язкості 20-45 °С. Тривалість змішування у черв'ячних змішувачах залежить від виду частинок. Тирса, стружки і частинки шпону змішуються протягом 10-30 хв, а частинки ДСП - 15-20 хв. Кількість сухої смоли в МДП має бути відповідно 25-30% та 12-15%). Тривалість змішування в бігунових змішувачах 30-40 хв, а вміст сухої смоли у прес-масі 25-35 %.
Модифікатори в змішувачі подаються після завантаження просочувального розчину в наступній кількості %: олеїнова кислота 0,8-1,5, уротропін 1-3, барвники 2-5, графіт 2,5- 10, алюмінієва пудра або мідний порошок 1,5- 3, мінеральна олія 10-20.
Сушіння прес-маси проводиться при 40-50 ° С протягом 30-60 хв до вологості 5-7%. Для цього використовуються самі агрегати, що і для сушіння сирих частинок деревини.
Технологічний процес виробництва виробів із МДП.Для виготовлення виробів МДП можна застосовувати у вигляді сипучої маси або у вигляді брикету, отриманого в результаті попереднього ущільнення. Застосування брикетів дозволяє більш точно дозувати МДП, у 2-3 рази зменшити обсяг завантажувальної камери прес-форми, прискорити процес попереднього прогріву. Брикети формою, що відповідає формі виробу (циліндри, паралелепіпеди та ін), виготовляються у спеціальних брикетуючих пресах або прес-формах. Брикетування проводиться під тиском 20 МПа. За температури до 25 °С тривалість витримки під тиском 1 хв, при 50-60 °С - 0,5 хв.
Для скорочення циклу пресування виробів із МДП її попередньо підігрівають. При 60-70 ° С прогрів ведуть 30-60 хв, а за 140 ° С - до 5 хв. Найбільш рівномірне прогрівання досягається в полі ТВЧ. Застосовується також конвективний, індукційний та інші види нагріву.
Вироби з МДП виготовляють гарячим пресуванням у гідравлічних пресах сталевих прес-формах закритого типу. Пресування здійснюється прямим та ливарним способами (рис. 107). При прямому пресуванні тиск впливає безпосередньо на масу, що знаходиться в порожнині прес-форми. При литьовому пресуванні МДП під тиском перетікає із завантажувальної порожнини у формуючу, пряме пресування застосовують при виготовленні нескладних та великогабаритних виробів. Литєвим способом виготовляють вироби з тонкими стінками та складною конфігурацією. У процесі пресування МДП нагрівається, розм'якшується, ущільнюється, розтікаючись у порожнині прес-форми, і затверділи.

Тиск при пресуванні МДП, що має слабку плинність, залежить від конфігурації деталей і способу пресування. При прямому пресуванні деталей із прямим контуром воно дорівнює 40-50 МПа. При литьковому пресуванні деталей з фігурним контуром у процесі продавлювання прес-маси у форму тиск 80-100 МПа, при пресуванні - 40-50 МПа.
Температура прес-форми під час прямого пресування 145± 5 °С. Тривалість пресування залежить від товщини стінок виробу. Для виробів із товщиною стінок до 10 мм при обігріві матриці та пуансону вона дорівнює 1 хв/мм, при обігріві лише матриці – 1,5-2 хв/мм, для виробів із товщиною стінок понад 10 мм – відповідно 0,5 та 1 хв /мм.
при литьовому пресуванні МДП спочатку ущільнюється при температурі прес-форми 120-125 ° С протягом 1-2 хв. Продавлювання маси у форму проводиться при тій же температурі. Закінчення цього періоду пресування визначається моментом початку падіння тиску. Пресування проводиться за 145-165 °С протягом 4 хв. Після закінчення пресування вироби охолоджують.
Вироби з великою поверхнею контакту з прес-формою охолоджують разом із нею до 40-60 °З. Тонкостінні вироби охолоджують у затиснутому стані у спеціальних пристосуваннях під тиском 0,2-0,3 МПа. Деталі нескладної конфігурації та деталі, до розмірів яких не висувають високих вимог, охолоджують у вільному стані.
Механічна обробка виробів із МДП полягає в основному у видаленні облої та литників. Додаткова механічна обробка з метою зміни форми та розмірів деталей проводиться на металорізальних верстатах.
При виробництві 1 т МДП витрачається: суха деревина 1,8-2 м3, смоли 600 кг, етилового спирту 340 л, пара 2 т, електроенергії 70 кВт * год.

Пластик є універсальним матеріаломВін знайшов широке застосування у виготовленні різноманітних вузлів та деталей як у промисловій, так і в побутової техніки. Вироби з нього використовують для оформлення інтер'єрів житлових приміщень та офісів.

Різновид матеріалу, звана рідким пластиком, дозволяє створювати найрізноманітніші за формою та розмірами вироби. Це дає можливість втілювати в життя оригінальні дизайнерські рішення. Як зробити рідкий пластик у домашніх умовах?

Матеріали для виготовлення

Щоб зробити рідкий пластик своїми руками, необхідно підготувати наступне:

• контейнер із скла або металу;
• ацетон;
• пінопласт.

При цьому кількість ацетону, що використовується, залежить від бажаного обсягу готового засобу.

Якщо ви хочете зробити рідкий пластик своїми руками, рецепт його приготування буде ґрунтуватися на розчиненні пінопласту в ацетоні. Для цього використовують Він є пакувальною тарою для різної побутової та електронної техніки.

Як зробити рідкий пластик своїми руками

Покроковий рецептприготування названого матеріалу виглядає так:

1. Відкрити ємність з ацетоном і налити рідину в скляний контейнер так, щоб її рівень від дна дорівнював приблизно 1 см.
2. Полістирольний пінопласт необхідно поламати на безліч дрібних шматочків, кожен з яких легко розміщуватиметься під товщею розчинника.
3. Рідкий пластик своїми руками можна зробити, опускаючи кожен шматок у контейнер і чекаючи на його повне розчинення.
4. Пінопласт слід додавати в ємність до того часу, поки він перестане плавитися. Потім потрібно почекати 5-10 хвилин, щоб невикористаний ацетон випарувався.
5. Після цього на дні контейнера утворюється в'язка маса, яку можна використовувати для різноманітних виробів.

Знаючи, як зробити рідкий пластик, пам'ятайте, що повне затвердіння маси триває 20-30 годин. Отже, деталь, що виготовляється, не можна витягувати з форми протягом даного проміжку часу.

Слід наносити речовину гумовим шпателем невеликого розміру. Рухи при цьому мають бути плавними. Рідкий пластик необхідно розтягнути на поверхні, що обробляється. Якщо з його допомогою заповнюють щілини, краще використовувати в роботах пензля із твердим ворсом. Ними необхідно «проштовхувати» суміш у зазори. Після застигання пластику рекомендується нанести ще один шар речовини.

Цей засіб давно продається в готовому вигляді. Його необхідно лише розігріти на водяній бані або у спеціальному обладнанні. Також для цього часто використовують будівельний фен.

Як правило, рідкий пластик випускають у щільних упаковках. Його терміни та умови зберігання суворі. Температура у приміщенні, де він знаходиться, не повинна опускатися нижче 15 градусів. Інакше засіб втратить експлуатаційні характеристики:

• в'язкість;
• еластичність;
• твердість після застигання;
• практичність;
• довговічність.

Вартість рідкого пластику досить висока. Саме тому найкраще зробити його самостійно.

Запобіжні заходи

Ацетон є дуже небезпечною рідиною, яка вкрай негативно впливає на організм людини. Тому рідкий пластик своїми руками дозволяється виготовляти лише за суворого дотримання наступних запобіжних заходів:

1. Перед роботою з ацетоном необхідно ретельно вивчити інструкцію щодо його застосування. Вона вказана на етикетці ємності.
2. Слід використовувати спеціальні захисні герметичні окуляри. Вони вбережуть очі у разі потрапляння крапель та випарів рідини. Робота без них може призвести до серйозних травм очей.
3. Ацетон токсичний, тому користуватися ним слід тільки в межах приміщення, що добре провітрюється. У цьому необхідно використовувати засоби захисту органів дихання.
4. Це легкозаймистий засіб. Тому рідкий пластик своїми руками роблять далеко від джерел відкритого вогню. А під час виконання робіт категорично забороняється куріння.
5. Залишки ацетону забороняється зливати до системи каналізації.
6. Після закінчення процесу, а також після заливання готового пластику у форми, необхідно ретельно вимити руки.

Застосування рідкого пластику в обробці

Для обробки засіб використовують давно. Після його нанесення, на поверхні, що обробляється, виникає еластична плівка. Вона має високу водонепроникність і стійкість до ультрафіолетового впливу. Захищений подібною плівкою матеріал не боїться впливу агресивних миючих засобів. Рівна поверхня має приємний блиск і зберігає свої характеристики протягом багатьох років.

Рідкий пластик у віконних роботах

Більшість нововстановлених пластикових вікону зоні з'єднань мають зазори. Щоб виключити подібне явище всі деталі віконної конструкції, які з'єднані між собою, обробляють речовиною, що описується. Воно після висихання створює поверхні еластичну герметичну плівку. Нанесення рідкого пластику на вікна своїми руками можливе після виготовлення матеріалу за вказаною вище методикою.

Засіб в антикорозійній обробці

Рідкий пластик характеризується і високим ступенем адгезії з оброблюваної металевою поверхнею. Цю властивість речовини стали використовувати в антикорозійній обробці сталі. Рідкий пластик наносять на поверхню без попереднього ґрунтування. Він висихає за кілька годин. Після цього поверхні утворюється плівка, яка захистить матеріал від появи іржі.

Бізнес ідея для організації дрібносерійного виробництва виробів із різних ливарних матеріалів у домашніх умовах. Завдяки інноваційним технологіям сьогодні під час виготовлення пластикових виробів можна обійтися без дорогих верстатів термопласт автоматів. Більше того, налагодити дрібносерійне міні-виробництво можна прямо на своєму робочому столі. Дану бізнес ідею можна розглядати у двох напрямках:

1. Як основний бізнес з виготовлення готових виробів і форм шляхом лиття з рідкого:
   • пластика;
   • силікону;
   • поліуретану;
   • прозорих смол та інших матеріалів.
2. Виготовлення форм як ефективне доповнення до інших видів бізнесу в галузі:
   • будівництва;
   • харчової промисловості;
   • миловаріння.

У першому та другому випадки лиття в домашніх умовах не вимагає великих вкладень фінансових коштів. Почати ливарний бізнес можна просто зараз.

Виготовлення за допомогою рідких пластиків

Процес виготовлення здійснюється за допомогою рідких пластиківта силіконових форм. Тепер з'явилася можливість у домашніх умовах виготовляти пластикові вироби дрібними серіями:

• сувенірну продукцію;
• іграшки;
• біжутерію;
• запчастини для автотюнінгу;
• запчастини до різних механічних пристроїв;
• взуття;
• посуд.

Існують компоненти для виготовлення деталей із тонкостінного пластику, якими можна суттєво розширити асортимент продукції та виробляти деталі будь-якої складності. Наприклад, змішування двох компонентів марки Axson FASTCAST F32 від французького виробника дозволяє отримати супер-рідкий пластик, який відтікає найдрібніші складки рельєфу форми моделі. До того ж, він нешкідливий для дітей і не має запаху.

Підготовка до виробництва

Для організації виробництва знадобиться насамперед модель-зразок. По ній спочатку потрібно зробити форму зі спеціальних силіконових або поліуретанових компонентів. З досвідом і якістю матеріалів можна навчитися знімати форми з моделей на такому високому рівні, що будуть видно відбитки пальців на виробах (при необхідності). Тобто копія вийде на рівні ідентичності, яку не можна відрізнити не озброєним оком. Пластиковим виробам можна надати складні компаунди з будь-яким рельєфом. Якщо нема готової моделі для зразка, а потрібно зробити унікальні вироби, її можна замовити у власників 3D принтера. До речі, лиття суттєво перевищує за показниками продуктивності 3D друку з пластику.

Коли виріб готовий його можна оформити за допомогою супутньої продукції, яка додається до рідких пластиків:

• фарби для художніх ефектів;
• ґрунтовки;
• клею.

Звичайно в деяких випадках без творчості не обійтися, і доведеться вручну розмалювати вироби, що може позначитися на продуктивності. Але створення кожного бізнесу – це безперечно творчий процес. Адже управління фінансами – це мистецтво.

Виготовляємо виріб із рідкого пластику.

Технологія створення ідеального дрібного рельєфу при виготовленні силіконової форми своїми руками. Для початку необхідно підготувати всі компоненти та матеріали. Нам знадобляться:

1. Селікон Platinum.
2. Рідкий пластик Axson FASTCAST F18 (колір білий, має консистенцію води, без запаху!).
3. Барвник для силікону червоного кольору.
4. Поліуретановий лак.
5. Терези.
6. Шприц.
7. Пилка-баф.

Надійно закріплюємо модель-зразок на дні опалубки для формування форми за допомогою нейтрального воскового пластиліну (щоб уникнути підтікання силікону). Фарбуємо силікон, з якого вийти готова формачервоний колір, щоб на формі чітко було видно якість вимішування компонентів рідкого, білого на колір пластику. Корисна порада: щоб форма була ідеальна, слід попередньо модель-зразок обмазати силіконом за допомогою широкого пензлика. Таким чином, акуратно заповнити усі поглиблення рельєфу компаунди. Тільки після цього заливаємо форму повністю. Силіконом заповнюємо всю опалубку. Залишаємо на закріплення структури форми 7-8 годин. Найважче позаду.

Вітаємо! Тепер у вас є готова форма для багаторазового виробництва виробів-копій моделі-зразка. Перед початком лиття переконайтеся, що форма повністю висушена, щоб уникнути утворення бульбашок. Потім дуже ретельно змішуємо компоненти пластику 1:1 за вагою (для цього краще використовувати аптечні або лабораторні електронні ваги). Час схоплювання 7 хвилин, але для повного закріплення потрібно ще 20 хвилин. Цей пластик нейтральний до силікону та не прилипає до нього. Але після багаторазового використання компаунди з часом, можливо, знадобиться мастило-розділювач із захисними властивостями EaseRelease. Після закінчення необхідного часу дістаємо готовий виріб, скопійований точно за зразком.

Поліуретанові форми для будівництва

Разом з пластиковими виробамиможна виготовляти форми для лиття. Застосування ливарних форм у будівництві зараз дуже популярне. Можна виготовляти компаунди для виробництва будівельних матеріалів. Вони довговічні і не вимагають обробки спеціальними мастилами при виготовленні. Адже бетон абсолютно нейтральний до поліуретану. Наприклад, рідкі поліуретанові компаунди дозволятимуть виготовляти форми для заливання:

• бетонних декоративних виробів (плитки, огорожі та ін.);
• гіпсових елементів декорації інтер'єру (балясини, ліпини та ін);
• рідкого пластика при створенні різних виробів (сувеніри, іграшки, статуетки та ін).

Силіконові форми для кондитера та миловаріння

Застосування технології лиття у формах у харчовій промисловості цілком очевидне. Нові інноваційні рішення в галузі хімії сьогодні пропонують рідкі: пластики, силікони, силіконові маси, які відповідають усім нормам охорони здоров'я та мають відповідні сертифікати. Такими безпечними компонентами можна виготовляти форми харчової промисловості. Наприклад, для виробництва:

• шоколаду;
• карамелі;
• ізомальту;
• льоду;
• мастики.

Також компаунди мають великий попит у миловарів. Вони завжди потребують нових оригінальних форм, для створення сувенірів, що продаються, зроблених з мила. Цілком не складно знайти замовника бажаючого виготовляти свою продукцію з унікальною формою.

Можливості невеликої бізнес-ідеї

Дана бізнес-ідея дозволяє легко створювати потрібну продукцію своїми руками. Готові роботи можна продавати через інтернет-магазин. Також можна надавати послуги або продавати готові компаунди для інших виробників інших галузей. Найголовніше, що за всіх цих широких можливостях домашнього бізнесу вартість компонентів більш ніж доступна. Асортимент компонентів широкий і дозволяє вибрати необхідні матеріалидля створення форм або їх заливання. Все, що буде потрібно, це модель-зразок, з якої буде знята форма. Така бізнес-ідея є дуже привабливою для домашнього бізнесу. Вона не вимагає багато витрат, дозволяє виробляти корисні товари та захоплює творчим процесомвиробництва.

480 руб. | 150 грн. | 7,5 дол. ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC", BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Дисертація - 480 руб., доставка 10 хвилин, цілодобово, без вихідних та свят

Савиновський Андрій Вікторович. Отримання пластиків з деревних та рослинних відходів у закритих прес-формах: дисертація... кандидата технічних наук: 05.21.03 / Савіновських Андрій Вікторович; [Місце захисту: Уральський державний лісотехнічний університет].

Вступ

Розділ 1. Аналітичний огляд 6

1.1 Деревно-композиційні матеріали із синтетичними сполучними 6

1.2 Лігновуглеводні та п'єзотермопластики 11

1.3 Методи модифікації деревних частинок 14

1.4 Лігнін та лігновуглеводний комплекс 19

1.5 Кавітація. Кавітаційна обробка рослинної сировини 27

1.6 Біоактивація деревних та рослинних частинок ферментами. 33

1.7 Вибір та обґрунтування напряму досліджень 35

РОЗДІЛ 2. Методична частина 36

2.1 Характеристика вихідних речовин 36

2.2 Методики проведення вимірів 41

2.3 Підготовка біоактивованої прес-сировини 41

2.4 Виготовлення зразків ДП-БС 41

2.5 Приготування навішування прес-сировини для пластику 42

РОЗДІЛ 3. Отримання та вивчення властивостей деревних пластиків без сполучного з використанням модифікаторів 43

РОЗДІЛ 4. Вплив хімічної модифікації лушпиння пшениці на властивості РП-БС 57

ГЛАВА 5. Отримання та вивчення властивостей деревних пластиків без сполучної з використанням біоактивованої прес-сировини 73

РОЗДІЛ 6. Технологія отримання ДП-БС 89

6.1 Розрахунок продуктивності екструдера 89

6.2 Опис технологічного процесу виробництва 93

6.3 Оцінка собівартості готової продукції 95

Висновок 97

Список літератури

Введення в роботу

Актуальність теми дослідження.Обсяги виробництва продуктів переробки деревної та рослинної сировини постійно збільшуються. При цьому зростає і кількість різних відходів переробки деревини (тирса, стружка, лігнін) та сільськогосподарських рослин (солома та оболонка насіння злаків).

У багатьох країнах існують виробництва деревних композиційних матеріалів з використанням як полімерної матриці синтетичних термореактивних і термопластичних органічних і мінеральних сполучних, як наповнювачів – подрібнених відходів рослинного походження.

Відома можливість отримання деревних композиційних матеріалів плоским гарячим пресуванням з відходів деревообробки без додавання синтетичних сполучних, які отримали назву п'єзотермопластики (ПТП), лігновуглеводні деревні пластики (ЛУДП). При цьому зазначається, що вихідні прес-композиції мають низькі показники пластично-в'язкісних властивостей, а отримані композити мають невисокі показники фізико-механічних властивостей, особливо водостійкості. І це вимагає пошуку нових способів активації лігнін-вуглеводного комплексу.

Отже, роботи, створені задля застосування деревних і рослинних відходів без використання синтетичних сполучних із створення виробів, є актуальними.

Робота виконувалася за завданням Міносвіти РФ, проект № 2830 «Отримання деревних пластиків з відходів біомаси дерева та сільськогосподарських рослин» на 2013-2016 рр.

Мета та завдання роботи. Метою роботи є отримання пластиків із деревних (ДП-БС) та сільськогосподарських відходів (РП-БС) без додавання синтетичних сполучних з високими експлуатаційними властивостями.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання:

Дослідити процес формування ДП-БС та РП-БС на основі деревних (тирса сосни) та рослинних (лушпиння пшениці) відходів.

Вивчити вплив хімічних модифікаторів, а також технологічних параметрів (температура, вологість) на фізико-механічні властивості ДП-БС та РП-БС.

Визначити раціональні умови отримання ДП-БС та РП-БС із деревних та рослинних відходів.

Встановити вплив біоактивації прес-сировини активним мулом на фізіо-

ко-механічні властивості ДП-БС.

Ступінь розробленості теми дослідження. Аналіз науково-технічної та патентної літератури показав дуже низький рівень розробленості питань, пов'язаних із закономірностями формування структури та властивостей деревного пластику без синтетичного сполучного.

Наукова новизна

Методом ДСК встановлено кінетичні закономірності процесу формування ДП-БС та РП-БС (енергія активації, передекспоненційний множник, порядок реакції).

Встановлено вплив хімічних модифікаторів (пероксид водню, уротропін, ізометилтетрагідрофталевий ангідрид, кавітаційний лігнін, гідролізний лігнін) на швидкість процесу формування ДП-БС та РП-БС.

Отримано кінетичні закономірності отримання ДП-БС із використанням біоактивованих деревних відходів.

Теоретична значимість роботи полягає у встановленні закономірностей впливу ряду модифікаторів та вологості прес-сировини з деревних та сільськогосподарських відходів на фізико-механічні властивості ДП-БС та РП-БС.

Практична значимість роботи полягає у використанні відходів відновлюваної сировини та експериментальному доказі можливості отримання ДП-БС та РП-БС із підвищеними фізико-механічними властивостями. Запропоновано рецептуру отримання ДП-БС та РП-БС. Вироби з ДП-БС мають низьку емісію формальдегіду.

Методологія та методи дослідження. У роботі використовувалися традиційна методологія наукових дослідженьі сучасні методидослідження (диференціальна скануюча калориметрія, ІЧ Фур'є-спектроскопія, ПМР 1 Н).

На захист виносяться

Результати дослідження термокінетики освіти ДП-БС, РП-БС та впливу модифікаторів та вологості на даний процес.

Закономірності формування властивостей ДП-БС та РП-БС у закритих прес-формах під впливом температури, вологості прес-сировини та її хімічної модифікації.

Ступінь достовірності результатів досліджень забезпечена багаторазовим повторенням експериментів, застосуванням методів статистичної обробки одержаних результатів вимірювань.

Апробація роботи. Результати роботи доповідено та обговорено на VIII міжнародній науково-технічній конференції «Наукова творчість молоді – лісовому комплексу» (Єкатеринбург, 2012), IX міжнародній науково-технічній конференції «Наукова творчість молоді – лісовому комплексу» (Єкатеринбург, 2013), Міжнародна матеріали на деревних та інших наповнювачах» (м.Митищі, 2014).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 12 статей, зокрема 4 статті у виданнях, рекомендованих ВАК.

Обсяг роботи

Дисертацію викладено на 107 сторінках машинописного тексту, містить 40 таблиць та 51 малюнків. Робота складається із вступу, 6 розділів, висновків, списку літератури, що включає 91 посилання на вітчизняні та зарубіжні роботи.

Лігновуглеводні та п'єзотермопластики

Лігновуглеводні та п'єзотермопластики. Ці матеріали виготовляються з деревної тирсиабо іншої рослинної сировини високотемпературної обробки прес-маси без введення спеціальних синтетичних сполучних. Технологічний процес виробництва лігновуглеводних деревних пластиків складається з наступних операцій: підготовки, сушіння та дозування деревних частинок; формування килима, холодного його підпресування, гарячого пресування та охолодження без зняття тиску. При підготовці прес-маси дерев'яні частинки сортують, потім фракція крупністю більше 0,5 мм додатково подрібнюється, кондиційна тирса надходить у сушарку, а потім в розстилочну машину. Килим формується на піддонах, покритих шаром тальку або антиадгезійної рідини. Спочатку готовий килим подається в прес для холодного підпресування, яке триває протягом 1,5 хв при тиску 1-1,5 МПа, після чого прямує на гаряче пресування при тиску 1,5-5 МПа та температурі 160-180 С. Пресування плит товщиною 10 мм продовжується 40 хв.

Під впливом температури відбуваються частковий гідроліз полісахаридів деревини та утворення органічних кислот, які є каталізаторами, що сприяють деструкції лігновуглеводного комплексу. Хімічно активні продукти (лігнін і вуглеводи), що утворилися, взаємодіють між собою при пресуванні. В результаті утворюється щільніший і міцніший матеріал, ніж деревина.

Сировину для виробництва лигновуглеводного деревного пластику отримують обробкою деревини хвойних та листяних порід. Поряд з тирсою, верстатною стружкою, дроблянкою, для отримання пластику можуть бути використані кора в суміші з деревиною, дроблені лісосічні відходи та деякі сільськогосподарські відходи, що здеревіли. Домішки в сировині деревини, що частково згнили, покращують фізико-механічні властивості лігновуглеводних пластиків.

У порівнянні з деревностружковими плитами, лігновуглеводні пластики мають ряд переваг: вони не схильні до старіння через деструкцію органічного в'яжучого і їх показники міцності не знижуються з часом; при експлуатації немає токсичних виділень у навколишнє середовище. Істотними недоліками виробництва лігновуглеводних пластиків є необхідність потужного пресового обладнанняі тривалість циклу пресування.

Відзначено, що під впливом тиску і температури подрібнена рослинна сировина набуває здатності утворювати міцний і твердий матеріал темного кольору, який може формуватися. Цей матеріал отримав назву п'єзотермопластик (ПТП).

Вихідною сировиною, поряд з тирсою, можуть бути подрібнена деревина хвойних і листяних порід, лляна і конопляна багаття, очерет, гідролізний лігнін, одубіна.

Існує кілька способів отримання ПТП, що пройшли глибоке опрацювання та впровадження у виробництво, але не знайшло подальшого застосування у зв'язку з високими енерговитратами: 1) одностадійний спосіб отримання ПТП (А.М. Мінін. Білоруський технологічний інститут); 2) двостадійний спосіб отримання пластиків з гідролізованої тирси (Н.Я. Солечник, Ленінградська ЛТА); 3) технологія отримання лігновуглеводних деревних пластиків (ЛУДП) (ВН. Петрі, Уральський ЛТІ); 4) технологія парового вибуху (Я.А. Гравітіс, Інститут хімії деревини. Латвійська АН). П'єзотермопластики поділяють на ізоляційні, напівтверді, тверді та надтверді.

При середній щільності 700-1100 кг/м3 п'єзотермічні пластики, виготовлені з березової тирси, мають межу міцності при статичному вигині 8-11 МПа. При підвищенні середньої густини до 1350-1430 кг/м3 межа міцності при статичному вигині досягає 25-40 МПа.

Високі фізико-механічні властивості п'єзотермопластиків дозволяють застосовувати їх для виготовлення підлог, дверей, а також як оздоблювального матеріалу. Різновидом деревних пластиків є віброліт, технологічні особливості якого, полягають у частковому подрібненні тирси та дрібної стружки на вібромлинці, перемішуванні тонко розмеленої маси з водою і потім отримуємо шлам. З суміші шламу з частками величиною 0,5-2 мм у відливній машині формується килим, що зневоднюється вакуум-насосом. Отримана прес-маса надходить на холодне та гаряче пресування. Готові плити транспортують у гартальну камеру, де протягом 3-5 год при температурі 120-160 °С вони піддаються термічній обробці, внаслідок чого майже в 3 рази знижується їх водопоглинання і більш ніж у 2 рази - набухання.

Віброліт застосовують для настилу чорної підлоги, влаштування перегородок, облицювання панелей стін у громадських будинках, виготовленні вбудованих меблів та щитових дверей.

Починаючи з 30-х років у СРСР отриманням плитних матеріалів шляхом п'єзотермічної обробки рослинної сировини без застосування традиційних сполучних займалися багато дослідників. Роботи велися в наступних напрямках: 1) пресування природних, нічим не оброблених тирси; 2) пресування тирси, підданих попередньо автоклавної обробки водяною парою (предгідроліз) або водяною парою з каталізатором (мінеральна кислота); 3) пресування тирси, попередньо оброблених хімічними реагентами: а) желатинування прес-маси (хлором, аміаком, сірчаною кислотою та ін речовин) для її часткового гідролізу та збагачення речовинами, що володіють сполучними властивостями; б) хімічна поліконденсація прес-маси за участю інших хімічних речовин (фурфурол, фенол, формальдегід, ацетон, лужний та гідролізний лігніни та ін.).

Підготовка біоактивованої прес-сировини

Ендотермічний мінімум відповідає процесу гідролізу лігнін – вуглеводного комплексу та легкогідралізованої частини целюлози (полісахаридів).

Екзотермічний максимум відповідає процесам поліконденсації, які обумовлюють процес утворення ДП-БС. Так як процес каталізується кислотами, що утворюються при піролізі деревини, а також за рахунок наявності смоляних кислот, що містяться у складі екстрактивних речовин, – це реакція n-го порядку з автокаталізом.

Для деревних відходів з модифікуючими добавками (пероксид водню, уротропін, ІМТГФА) максимуми піків на кривих ДСК зсуваються вліво, що вказує на те, що дані сполуки виступають як каталізатори вищевказаних процесів (Т1 100-120 0С, Т2 100-2) прискорюючи процес гідролізу полісахаридів деревини, а також лігнін-вуглеводного комплексу.

З табл.3.2 видно, що на першій стадії зі збільшенням вологості прес-сировини збільшується ефективна енергія активації (з 66,7 до 147,3 кДж/моль), що свідчить про більший ступінь гідролітичної деструкції деревини. Застосування модифікаторів призводить до зменшення ефективної енергії активації, що вказує на їхню каталітичну дію.

Значення ефективної енергії активації на другій стадії процесу модифікованого прес-сировини зі збільшенням вологості змінюється незначно.

Застосування модифікаторів призводить до зниження ефективної енергії активації та на другій стадії процесу. Аналіз кінетичних рівнянь показав, що найкращою моделлюна першій стадії процесу є реакцією n-порядку, на другій стадії – n-порядку з автоприскоренням: A1B2C.

Використовуючи кінетичні параметри процесу, були розраховані t50 і t90 (час, необхідний досягнення ступеня перетворення 50 і 90%) для не модифікованого і модифікованого прес-сировини (табл.3.3), і навіть представлені криві ступеня перетворення (рис.3.4-3.6) .

Залежність ступеня перетворення від часу за різних температур (сосна, вихідна вологість прес-сировини – 8%) Рисунок 3.5 - Залежність ступеня перетворення від часу за різних температур (сосна, модифікатор – уротропін, вихідна вологість прес-сировини – 12%)

Залежність ступеня перетворення від часу за різних температур (сосна, модифікатор – пероксид водню, вихідна вологість прес-сировини – 12%) Таблиця 3.3 – Значення часу досягнення ступеня перетворення 50% та 90% за різних температур № п/п Ступінь перетворення Прес-сировина з вологістю 8% Прес-сировина з вологістю 12% (модифікатор -1,8% H2O2, %) Прес-сировина з вологістю 12% (модифікатор - 4% C6H12N4, %)

Використання пероксиду водню призводить до прискорення процесу на першій стадії більш ніж 4 рази, ніж при модифікації прес-сировини уротропіном. Аналогічна закономірність спостерігається і другій стадії процесу. За сумарним часом формування ДП-БС активність прес-сировини можна розташувати в наступний ряд: (немодифікована прес-сировина) (прес-сировина модифікована уротропіном) (прес-сировина модифікована перекисом водню). З метою встановлення впливу вологості та вмісту кількості модифікатора в прес-сировині на експлуатаційні властивостіДП-БС було проведено математичне планування експерименту. Попередньо проведено дослідження впливу вологості вихідної прес-сировини на фізико-механічні властивості ДП-БС. Результати наведено у табл. 3.4. Встановлено, що чим більша вихідна вологість прес-сировини, тим менші фізико-механічні властивості, такі як міцність при згинанні, твердість, модуль пружності при згинанні. На нашу думку, це пов'язано з більшим ступенем термогідролітичної деструкцією лігновуглеводного комплексу. Таблиця 3.4 - Фізико-механічні властивості ДП-БС, отримані при різній вологості прес-матеріалу

Таким чином, фізико-механічні властивості ДП-БС залежать від рецептури та умов її отримання. Так, для пластику з високими фізико-механічними властивостями потрібно використовувати наступний склад: вміст лігніну 3%, вміст ІМТГФА 4%, вихідна вологість прес-сировини 6% і температура гарячого пресування 1800C. Для пластику з низькими значеннями водопоглинання та набухання потрібно використовувати склад: вміст лігніну 68%, вміст ІМТГФА 2%, вихідна вологість прес-сировини 17% та температура гарячого пресування 195 C0.

Вплив хімічної модифікації лушпиння пшениці на властивості РП-БС

Глибина протікання термогідролітичної деструкції лігніну деревини та рослинної сировини залежить від виду застосовуваного хімічного модифікатора.

Проведені нами дослідження формальної кінетики отримання пластиків показують, що лігнін хвойних порід (сосна) має більшу реакційну здатність, ніж лігнін однорічних рослин(лушпиння пшениці). Ці результати узгоджуються з результатами окислення модельних сполук лігніну хвойних, листяних порід і лігніну рослинного походження. Аналіз літературних показав, що теоретичні дослідження особливостей перетворення деревини за ензиматичного впливу дали можливість розробити біотехнологію деревних пластиків на основі часткової біодеградації лігновуглеводного комплексу.

Відомо, біотрансформовані дерев'яні частинки суттєво змінюють свою пластичність. Також породний склад деревної сировини дуже впливає на фізико-механічні властивості пластику.

Біоактивована обробка деревних відходів різними видамилигноразрушающими грибами, бактеріями, у разі активним мулом, є перспективним виготовлення прес-сировини для ДП-БС(Аи).

Спочатку були вивчені закономірності процесу отримання ДП-БС(Аі) на основі відходів дерев з використанням активного мулу (рис 5.1) з різним терміном біоактивації. 0,5 7 діб 14 діб

Дослідження процесу формування ДП-БС(Аі) методом ДСК показало, що на кривих w = f(T) (рис. 5.2) є два екзотермічні максимуми. Це свідчить про те, що можна як дві паралельні реакції, відповідні для біоактивованого і неактивованого прес-сировини, тобто. A 1 B і C 2 D. При цьому реакції 1 та 2 є реакціями n-порядку).

Визначено кінетичні параметри процесу утворення ДП-БС(Аі). Результати наведено у табл. 5.1. Таблиця 5.1 – Кінетичні параметри процесу утворення ДП-БС(Аі)

На другій стадії процесу отримання ДП-БС(Аі) значення ефективної енергії активації має той самий порядок, що й для деревної прес-сировини (див. гл. 3). Це свідчить про те, що цей екзотермічний пік відповідає не біоактивованого деревного прес-сировиною. З використанням кінетичних параметрів процесу були розраховані t50 і t90 (час, необхідний для досягнення ступеня перетворення 50 і 90%) модифікованої прес-сировини (рис.5.3, 5.4).

Малюнок 5.3 - Значення часу перетворення ДП-БС(Аі) за різних температур (час біоактивації 7 діб) Малюнок 5.4 - Значення часу перетворення ДП-БС(Аі) за різних температур (час біоактивацій 14 діб)

З метою встановлення впливу активного мулу та кавітаційного лігніну на фізико-механічні властивості ДП-БС(Аі) було складено матрицю планування експерименту на основі регресійного дробового математичного планування виду 25-1 (див. табл. 5.2).

Як незалежні фактори були використані: Z 1 – вміст кавітаційного лігніну, %, Z 2 – температура гарячого пресування, C, Z 3 – витрата активного мулу, %, Z 4 – тривалість витримки (біоактивації), добу; Z 5 - вихідна вологість прес-сировини,%.

За вихідні параметри взяті: щільність (P, кг/м3), міцність при згинанні (П, МПа), твердість (Т, МПа), водопоглинання (В), набухання (L, %), модуль пружності при згинанні (Eі, МПа) ), ударна в'язкість (А, кДж/м2).

Згідно з планом експерименту були виготовлені зразки у вигляді дисків та визначено їх фізико-механічні властивості. Експериментальні дані були оброблені та отримані вивчення рівняння регресій у вигляді лінійної, полінома 1 та 2 ступеня з оцінкою значущості факторів та адекватності рівнянь, які представлені у табл.5.2-5.4. Таблиця 5.2 - Матриця планування та результати експерименту (трирівневий п'ятифакторний математичний план) а) температури гарячого пресування та вмісту кавітаційного лігніну; б) витрати мулової суміші та температури пресування; в) вологості прес-сировини та тривалості біоактивації; г) тривалості біоактивації та вмісту кавітаційного лігніну.

Встановлено, щільність ДП-БС(Аі) зі збільшенням вмісту кавітаційного лігніну в прес-сировині носить екстремальний характер: мінімальна щільність 1250 кг/м3 досягається за змістом КЛ - 42%. Залежність щільності ДП-БС(Аі) від тривалості біоактивації прес-сировини також має екстремальний характер і максимальне значення досягається за 14 діб біоактивації (рис 5.5в).

Оцінка собівартості готової продукції

Проведені дослідження з одержання ДП-БС, ДП-БС(Аі) та РП-БС (див. гл. 3,4,5) показують, що фізико-механічні властивості пластику залежать від рецептури прес-сировини, виду хімічного модифікатора та умови його виготовлення .

У табл. 6.1 наведено фізико-механічні властивості пластиків (ДП-БС, ДП-БС(Аі) та РП-БС), отриманих за раціональних умов.

З аналізу отриманих результатів (табл. 6.1) видно, що для виготовлення виробів, що мають високі фізико-механічні властивості, рекомендується прес-композиція наступного складу: відходи дерева (соснова тирса), модифікатор – пероксид водню (витрата - 1,8%) вихідна вологість - 12%.

Для підвищення продуктивності пропонується екструзійний спосіб, що дозволяє виготовляти погонажні вироби.

У дисертаційній роботі розглянуто виробництво плінтусу. Для дотримання умов, визначених при гарячому пресуванні в закритих прес-формах, екструзійна головка складається з двох частин (частина голівки, що обігрівається, і друга – без обігріву). При цьому час перебування прес-композиції в частині екструзійної голівки, що обігрівається, – 10 хв.

Для визначення річного обсягу виробництва було виконано розрахунок продуктивності екструдера.

Для одношнекового екструдера зі змінною (зменшується) глибинної нарізки спірального каналу розрахунок об'ємної продуктивності (Q, см3/хв) можна проводити наступним чином:

Тут А1, В1, С1 – постійні відповідно до прямого і двох зворотних потоків при змінній глибині нарізки шнека, см3; Таблиця 6.1 - Фізико-механічні властивості ДП-БС, ДП-БС(Аі) та РП-БС (зведена таблиця) № п/п1245 6 Показник Вологість прес-сировини, % Модифікатор ДП-БС(Аі) ДП-БС РП-БС 12 % (4%-C6H12N4) 12% (1,8%-Н202) КЛ - 3% Витрата АІ-37% Вологість - 10% ГЛ - 3% ІМТГФА-4% Вологість - 6% ГЛ - 68% ІМТГФА-2, 5% Вологість-17,9% Вологість - 12% ГЛ - 3%Пероксидводню-0,06%Вологість-12% ГЛ-35%Пероксидводню-5%Вологість-12%

Міцність при вигині, МПа 8 12,8 10,3 9,6 12,0 - 8 9,7 Твердість, МПа 29 29,9 27,7 59 69 20 19 34 Модуль пружності при вигині, МПа 1038 2909,9 6 732,6 2154 1402 1526 1915 Водопоглинання, % 59,1 148 121,7 43 59 34 143 139 Набухання, % 6,0 12 8 3 5,0 1,0 7 7,0 К=0,00165 см3; n – частота обертання шнека, n=40 об/хв. де t - крок нарізки, см прийнято t = 0,8 D; - Число заходів нарізки шнека, = 1; e – ширина гребеня шнека, див; e = 0,08D; - Коефіцієнт геометричних параметрів шнека:

Коефіцієнти, a, b залежать від геометричних розмірів шнека. Їх легко розрахувати, якщо є креслення шнека, з якого беруть такі величини: h1 - Глибина спірального каналу на початку зони живлення, см; h2 - глибина спірального каналу на початку зони стиснення, см; h3 – глибина спірального каналу у зоні дозування, див; Якщо розміри шнека невідомі (за винятком D і L, які відомі з марки екструдера), приймають h1=0,13D. Після цього обчислюють інші параметри: де L - Довжина шнека, см; L0 - Довжина шнека до зони стиснення, см; де Lн - Довжина напірної частини шнека, см; Lн = 0,5L. де і – ступінь стиснення матеріалу; і = 2,1. Отримані результати розрахунків за наведеними вище формулами дозволяють розрахувати деякі інші параметри шнека.

Деревні відходи сортуються на віброситах (поз.1) від великих частинок, потім деревини проходять металошукач (поз.3). Велика фракція попадає в молоткову дробарку (поз.2) і після цього повертається на вібросито (поз.1). З віброситу дрібні частинки пневмотранспортом подаються в циклон (поз.4), а потім в бункер (поз.5), звідки порційним гвинтовим транспортером подаються в сушарку барабанного типу (поз.6), частинки деревини сушать до вологості 6%. Подрібнені деревні відходи надходять у циклон (поз.7), потім у бункер подрібнених сухих відходів (поз.8) з гвинтовим транспортером, за допомогою якого вони подаються на стрічкові ваги (поз.9).

Приготування розчину пероксиду водню відбувається у баку (поз.10) змішування з водою. Пероксид водню дозується за допомогою ваги (поз.11). Подача необхідної кількості води регулюється витратоміром. Концентрація пероксиду водню має становити 1,8%. Стрічкові ваги подають необхідна кількістьподрібнених частинок деревини змішувач безперервної дії (поз.12), куди також надходить певну кількість розчину модифікаторів. У змішувачі здійснюється ретельне перемішування компонентів, вологість прес-сировини має становити 12%.

Потім прес-сировину потрапляє у розподільну воронку (поз.13), звідки надходить у бункер (поз.14) готової прес-сировини. Бункер є основним буферним складом забезпечення безперебійної роботи установок. Бункер (поз.14) забезпечений шнековим дозатором (поз.15), за допомогою якого здійснюється завантаження готової композицією в бункер екструзійної установки (поз.16), за допомогою якого подається готова композиція в екструзійну головку.

Канал екструзійної установки (поз.17) розігрівається до температури 1800С, час перебування в частині, що обігрівається, становить 10 хв, в необігрівається так само 10 хв.

Відпресований виріб (поз.18) направляється на стадію обрізки, вибракування та сортування, потім надходить на стадію механічної обробки. Після стадії контролю, готові вироби прямує складу готової продукції. Малюнок 6.1 Технологічна схема виробництва виробу у формі плінтуса ДП-БС з відходів деревообробки без додавання сполучних методом екструзії

У таблиці 6.2 представлений розрахунок річної потреби у сировину для плінтуса. Передбачувана річна продуктивність лінії виробництва цього виду продукції становить 1 тонна. Таблиця 6.3 - Розрахунок потреби в сировині та матеріалах Вид сировини Норма витрати (1 т), Вартість 1 кг сировини, руб. Сума витрат за 1т продукції, тыс.руб. Соснова тирса 0,945 8 7,56 Технічна вода 0,048 7 0,33 Пероксид водню 0,007 80 0,56 Разом: 8,45 Сума витрат на придбання сировини одну тонну готової продукції виробництва становитиме 8,456 тисяч рублів. Порівняно з виробництвом цього виду продукції з ДПКТ, що склала 47,65 тисяч рублів. Таким чином, виробництво плінтуса із ДП-БС є економічно доцільним. За виробництва 50 т/р економія за сировиною становитиме 1,96 млн.руб.

УДК 674.812

В.Г. Дедюхін, В.Г. Буриндін, Н.М. Мухін, А.В. Артемів

ОТРИМАННЯ ВИРОБІВ ПРЕСУВАННЯМ У ЗАКРИТИХ ПРЕС-ФОРМАХ З ФЕНОПЛАСТІВ БЕЗ ДОДАВАННЯ СПІВЧИХ

Наведено результати досліджень вивчення технологічних властивостей прес-композиції з деревних частинок без додавання сполучних та фізико-механічних властивостей пластиків із цих композицій; вивчено вплив низькомолекулярних (органічних та неорганічних) модифікаторів, а також води у процесі утворення пластиків.

Ключові слова: деревний пластик, карбамід, плинність за Рашигом, шліфувальний пил, фанера.

Запас деревини у Росії оцінюється в 80 млрд м3. Ступінь її використання становить 65...70 %, причому хімічним та хіміко-механічним методом переробляють лише 15...17 % (світовий рівень - 50...70 %). На гідролізних підприємствах накопичується 1,5 млн. т на рік гідролізного лігніну в перерахунку на суху речовину.

Один із раціональних напрямів ефективного використаннявідходів деревообробки - отримання з них прес-матеріалів (деревних пресувальних мас) на основі феноло- та карбамідоформальдегідних смол. Однак введення в ці композиції від 11 до 35% синтетичних сполучних дорожчає вартість плит і робить їх екологічно небезпечними.

Тому великий інтерес представляють деревні пластики, які отримують без додавання сполучних. Вихідною сировиною можуть бути не тільки дрібні деревні частинки, але й гідролізний лігнін та рослинні залишки однорічних рослин (вогнище льону та коноплі, стебла бавовнику, солома та ін.). Діяльність А.Н. Мініна такий матеріал названий п'єзотермопластиком.

В УГЛТУ ведуться роботи з отримання матеріалів з деревних та інших рослинних відходів без додавання сполучних: з 1961 р. у відкритих прес-формах (між плоскопаралельними плитами, що обігріваються) -лігновуглеводний деревний пластик , з 1996 р. у закритих прес-формах сполучного (ДП-БС).

Технологія отримання плит та виробів з деревних пластиків без сполучного не знаходить широкого застосування через тривалий цикл пресування, так як пластик охолоджують у прес-формі під тиском (низька продуктивність обладнання та оснащення, а витрата тепла великий). Нами запропонована технологія пресування виробів, заснована на використанні виносних прес-форм і як тепло- і холодоносій-повітря. При цьому продуктивність зростає в 5 і більше разів, порівняно з традиційною технологією для таких прес-матеріалів, значно скорочується витрата тепла.

Одним із недоліків деревних прес-композицій без додавання сполучних є їх низька плинність. Наприклад, плинність ДП-БС з відходів деревообробки (фракція 0 ... 2 мм) за методом пресування плоского зразка-диска при вологості 10% становить 78 мм, а при 20% -95 мм; плинність за Рашигом цієї прес-композиції при вологості 10% - 9 мм, а при 20% - 29 мм.

Дешевою сировиною для виготовлення ДП-БС є шліфувальний пил від виробництва фанери (ТТТП-Ф) та деревостружкових плит (ШП-ДСтП). Так при обсязі виробництва ДСтП 100 тис. м3/рік кількість ШП-ДСтП, що утворюється, становить 7,5 тис. т . У роботі показано, що ШП-ДСтП можна використовувати у виробництві фенопласту марки 03-010-02, який відповідає вимогам ГОСТ 5689-86 (див. таблицю).

Склад та властивості фенопластів на основі деревного борошна та ШП-ДСтП

Показник Значення показника для наповнювача

Деревне борошно ШП-ДСтП

Склад, %:

фенолформальдегідна смола 42,8 37,5

деревний наповнювач 42,6 42,0

уротропін 6,5 7,0

мумія 4,4 -

вапно (гідроксід магнію) 0,9 0,7

стеарин 0,7 0,6

каолін - 4,4

нігрозин 1,1 -

Властивості:

міцність при згинанні, МПа 69 66...69

ударна в'язкість, кДж/см2 5,9 5,9...7,0

електрична міцність, кВ/см 14,0 16,7.17,2

Залежність властивостей прес-матеріалу на основі ШП-Ф без додавання сполучного від вологості (при вологості 13% проведена модифікація карбамідом): а - опір зсуву; б - модуль пружності при згинанні; в - плинність по Рашигу; г - плинність по диску

Мета даного дослідження - розробка рецептури ДП-БС на основі ШП-Ф та знаходження оптимальних режимівпресування виробів із властивостями, близькими до властивостей фенопласту 03-010-02.

За плинністю ДП-БС на основі ШП-Ф значно поступається фенопластам, тому з нього можна виготовляти вироби простої конфігурації. p align="justify"> Плинність матеріалу по Рашигу і по диску в залежності від його вологості наведена на малюнку.

Відомо, що модифікація деревини аміаком значно підвищує її пластичність. Оптимальна кількість аміаку становить 5%. Як джерело аміаку запропоновано використовувати карбамід, який в умовах пресування розкладається:

1ЧН2 - З - 1ЧН2 + Н20 -> 2Шз + С02. Про

Кількість аміаку там і вуглекислого газу туг, що утворюються при розкладанні карбаміду тк, можна розрахувати за формулами.

там = тк / 1,765; туг = 0,733 тк.

На нашу думку, застосування карбаміду більш доцільно, так як вуглекислий газ, що утворюється, створює слабокисле середовище, що сприяє поліконденсації лігніну і легкогідролізованої частини целюлози - геміцелюлоз. Це збігається з думкою авторів робіт.

Вода в процесі отримання деревного пластику без додавання сполучного необхідна пластифікатор деревини і хімічний реагент, що бере участь в реакціях з компонентами деревини.

Згідно , для протікання хімічних процесів, що відбуваються при утворенні пластику із соснових частинок при тиску 2,5 МПа, вихідна вологість деревини повинна становити 7...9 %. При використанні листяних порід (осика, вільха) вихідна вологість повинна бути дещо вищою – 10...12 %. Щоб надати деревині пластичності, вміст вологи, який залежить від породи деревини та тиску пресування, має бути ще більшим.

Крім того, при використанні як модифікатора карбаміду необхідна додаткова кількість води для його розкладання (див. наведену вище схему). Кількість води для проходження реакції можна розрахувати за формулою тб = 0,53 там.

Отже, при утворенні ДП-БС на основі ШП-Ф з використанням модифікатора карбаміду оптимальний вміст води повинен становити близько 13 %.

Для модифікації прес-композиції на основі ШП-Ф було використано 9 мас. карбаміду. Це дозволило значно підвищити в'язкоте-кучі властивості прес-матеріалу. Наприклад, плинність за Рашигом, при вологості вихідного матеріалу 13 % мас., зросла в 3,5 рази, плинність по диску - з 75 до 84 мм, модуль пружності при згині - з 263 до 364 МПа, а опір зсуву, визначений згідно з , зменшилося з 2,6 до 1,5 МПа

Таким чином можна зробити такі висновки:

З використанням методу математичного планування експерименту виду З2 вивчено вплив вологості ШП-Ф (Х = 11 ± 5%) та тиску пресування (Х2 = 15 ± 10 МПа) на властивості ДП-БС (температура пресування 170 ° С);

При обробці результатів експериментів отримано адекватні рівняння регресії як полінома другого порядку:

¥, (Аюг) = 34,9 + 6,6 X! + 16,9 Х2 – 1,4 X? - 4,3х22 - 3,0ххх2;

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

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Базарнова Н.Г. Вплив сечовини на властивості пресованих матеріалів із деревини, підданої гідротермічній обробці / Н.Г. Базарнова, А.І. Галочкін, В.С. Селянників // Хімія рослинної сировини. -1997. - №1. -С. 17-21.

2. Буріндін В.Г. Вивчення можливості використання шліфувального пилу ДСтП для одержання фенопластів / В.Г. Буриндін [та ін] // Технологія деревних плит та пластиків: міжвуз. зб. – Єкатеринбург, УЛТІ, 1994. – С. 82-87.

3. Вігдорович А.І. Деревні композиційні матеріали у машинобудуванні (довідник) / О.І. Вігдорович, Г.В. Сагалаєв, А.А. Поздняків. - М: Машинобудування, 1991. - 152 с.

4. Дедюхін В.Г. Дерев'яні пластики без додавання сполучних (ДП-БС): зб. тр., присвячений 70-річчю інженерно-екологічного факультету УГЛТУ/В.Г. Дедюхін, Н.М. Мухін. – Єкатеринбург, 2000. – С. 200-205.

5. Дедюхін В.Г. Дослідження плинності деревної прес-маси без додавання сполучного /В.Г. Дедюхін, Н.М. Мухін // Технологія деревних плит та пластиків: міжвуз. зб. - Єкатеринбург: УГЛТА, 1999. - С. 96-101.

6. Дедюхін В.Г. Пресування плитки облицювальної з пресувальної маси без додавання сполучного / В.Г. Дедюхін, Л.В. М'ясникова, І.В. Пічугін // Технологія деревних плит та пластиків: міжвуз. зб. - Єкатеринбург: УГЛТА, 1997. -С. 94-97.

7. Дедюхін В.Г. Пресовані склопластики/В.Г. Дедюхін, В.П. Став-рів. - М: Хімія, 1976. - 272 с.

8. Доронін Ю.Г. Деревні прес-маси/Ю.Г. Доронін, С.М. Мірошниченко, І.Я. Шулепов. - М: Ліс. пром-сть, 1980. - 112 с.

9. Кононов Г.В. Хімія деревини та її основних компонентів / Г.В. Кононов. - М: МГУЛ, 1999. - 247 с.

10. Мінін О.М. Технологія п'єзотермопластів/А.М. Мінін. - М: Ліс. пром-сть, 1965. – 296 с.

11. Отлєв І.А. Довідник з виробництва деревостружкових плит / І.А. Отлев [та ін]. - М: Ліс. пром-сть, 1990. – 384 с.

12. Плитні матеріали та вироби з деревини та інших рослинних залишків, що здервіли, без додавання сполучних / під ред. В.М. Петрі. - М: Ліс. пром-сть, 1976. – 360 с.

13. Отримання, властивості та застосування модифікованої деревини. - Рига: Зінатне, 1973. - 138 с.

14. Щербаков А.С. Технологія композиційних деревних матеріалів/А.С. Щербаков, І.А. Гамова, Л.В. Мельникова. - М: Екологія, 1992. - 192 с.

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

Наслідки досліджень технологічних властивостей presscomposition пов'язані з дерев'яними матеріалами без binding agents and physicomechanical properties of plastics from thes compositions are provided. Вплив low-molecular (organic and inorganic) modifiers і water in plastic formation process are studied.