Изготовление пластиковых изделий и форм своими руками. Древесные пластики Что нам может понадобиться

Пластик является универсальным материалом Он нашел широкое применение в изготовлении разнообразных узлов и деталей как в промышленной, так и в бытовой технике. Изделия из него используют в оформлении интерьеров жилых помещений и офисов.

Разновидность материала, называемая жидким пластиком, позволяет создавать самые разнообразные по форме и размерам поделки. Это дает возможность воплощать в жизнь оригинальные дизайнерские решения. Как сделать жидкий пластик в домашних условиях?

Материалы для изготовления

Чтобы сделать жидкий пластик своими руками, необходимо подготовить следующее:

• контейнер из стекла или металла;
• ацетон;
• пенопласт.

При этом количество используемого ацетона зависит от желаемого объема готового средства.

Если вы хотите сделать жидкий пластик своими руками, рецепт его приготовления будет основан на растворении пенопласта в ацетоне. Для этого используют Он является упаковочной тарой для различной бытовой и электронной техники.

Как сделать жидкий пластик своими руками

Пошаговый рецепт приготовления названного материала выглядит так:

1. Открыть емкость с ацетоном и налить жидкость в стеклянный контейнер так, чтобы ее уровень от дна был равен приблизительно 1 см.
2. Полистирольный пенопласт необходимо поломать на множество мелких кусочков, каждый из которых будет легко размещаться под толщей растворителя.
3. Жидкий пластик своими руками можно сделать, опуская каждый кусок в контейнер и дожидаясь его полного растворения.
4. Пенопласт следует добавлять в емкость до той поры, пока он перестанет плавиться. Затем нужно подождать 5-10 минут, чтобы неиспользованный ацетон испарился.
5. После этого на дне контейнера образуется вязкая масса, которую можно использовать для производства разнообразных изделий.

Зная, как сделать жидкий пластик, помните, что полное затвердение массы продолжается 20-30 часов. Следовательно, изготавливаемую деталь нельзя извлекать из формы в течение данного промежутка времени.

Следует наносить вещество резиновым шпателем небольшого размера. Движения при этом должны быть плавными. Жидкий пластик необходимо растянуть на обрабатываемой поверхности. Если с его помощью заполняют щели, лучше использовать в работах кисти с жестким ворсом. Ими необходимо «проталкивать» смесь в зазоры. После застывания пластика рекомендуется нанести еще один слой вещества.

Описываемое средство давно продается в готовом виде. Его необходимо только разогреть на водяной бане или в специальном оборудовании. Также для этого часто используют строительный фен.

Как правило, жидкий пластик выпускают в плотных упаковках. Его сроки и условия хранения строгие. Температура в помещении, где он находится, не должна опускаться ниже 15 градусов. Иначе средство потеряет эксплуатационные характеристики:

• вязкость;
• эластичность;
• твердость после застывания;
• практичность;
• долговечность.

Стоимость жидкого пластика довольно высока. Именно поэтому лучше сделать его самостоятельно.

Меры предосторожности

Ацетон является весьма опасной жидкостью, которая крайне негативно воздействуетна организм человека. Поэтому жидкий пластик своими руками разрешается изготавливать только при строгом соблюдении следующих мер предосторожности:

1. Перед работой с ацетоном необходимо тщательно изучить инструкцию по его применению. Она указана на этикетке емкости.
2. Следует использовать специальные герметичные защитные очки. Они уберегут глаза в случае попадания капель и испарений жидкости. Работа без них может привести к серьезным травмам глаз.
3. Ацетон токсичен, поэтому пользоваться ним следует только в пределах хорошо проветриваемого помещения. При этом необходимо использовать средства защиты органов дыхания.
4. Это легко воспламеняющееся средство. Поэтому жидкий пластик своими руками делают вдали от источников открытого огня. А при выполнении работ категорически запрещается курение.
5. Остатки ацетона запрещается сливать в систему канализации.
6. По окончании процесса, а также после заливки готового пластика в формы, необходимо тщательно вымыть руки.

Применения жидкого пластика в отделке

Для отделки средство используют давно. После его нанесения, на обрабатываемой поверхности возникает эластичная пленка. Она обладает высокой водонепроницаемостью и устойчивостью к ультрафиолетовому воздействию. Защищенный подобной пленкой материал не боится воздействия агрессивных моющих средств. Ровная поверхность обладает приятным блеском и сохраняет свои характеристики на протяжении многих лет.

Жидкий пластик в оконных работах

Большинство вновь установленных пластиковых окон в зоне соединений имеют зазоры. Чтобы исключить подобное явление все детали оконной конструкции, которые соединены между собой, обрабатывают описываемым веществом. Оно после высыхания создает на поверхности эластичную герметичную пленку. Нанесение жидкого пластика на окна своими руками возможно после изготовления материала по указанной выше методике.

Средство в антикоррозийной обработке

Жидкий пластик характеризуется и высокой степенью адгезии с обрабатываемой металлической поверхностью. Это свойство вещества стали использовать в антикоррозийной обработке стали. Жидкий пластик наносят на поверхность без предварительного грунтования. Он высыхает через несколько часов. После этого на поверхности образуется пленка, которая защитит материал от появления ржавчины.

В этой статье мы расскажем, как можно сделать популярный строительный материал под названием жидкое дерево своими руками, а также опишем все его достоинства.

Любой домашний умелец знает, что изделия из древесины боятся негативных воздействий разнообразных эксплуатационных факторов, что снижает срок их службы. При этом дерево любимо многими людьми и профессиональными строителями. Оно экологичное, великолепно выглядит, заряжает человека положительной энергией, обладает множеством других достоинств.

Изделие из жидкого дерева

По этим причинам специалисты достаточно долго пытались придумать заменитель натуральной древесины, который бы визуально и по физическим свойствам ничем не отличался от дерева, превосходя последнее по своему качеству и стойкости к влиянию природных явлений. Исследования завершились успехом. Современная химическая промышленность смогла создать уникальный материал – жидкое искусственное дерево. Оно буквально ворвалось на строительные рынки всего мира. Сейчас такое дерево продается под аббревиатурой ДПК (древесно-полимерный композит). Интересующий нас материал изготавливается из следующих компонентов:

1. Измельченная древесная основа – по сути, отходы обработки натурального дерева. В том или ином композите их может содержаться от 40 до 80 %.
2. Термопластичные химические полимеры – поливинилхлориды, полипропилены и так далее. С их помощью древесная основа собирается в единую композицию.
3. Добавки, называемые аддитивами. К таковым относят колоранты (окрашивают материал в требуемый оттенок), лубрикаторы (увеличивают стойкость к влаге), биоциды (защищают изделия от плесени и насекомых-вредителей), модификаторы (сохраняют форму композита и обеспечивают его высокую прочность), вспениватели (позволяют снизить массу ДПК).

Указанные компоненты смешивают в определенных пропорциях, сильно нагревают (до тех пор, пока состав не станет жидким), производят полимеризацию смеси, а затем подают ее в особые формы под высоким давлением и охлаждают. В результате всех этих действий получается композиция, которая обладает гибкостью и отличной коррозионной устойчивостью, упругостью и ударопрочностью. А главное – ДПК имеет волшебный аромат натуральной древесины, а также цвет и текстуру, идентичную настоящему дереву.

Надеемся, что из нашего короткого обзора вы поняли, как производится жидкое дерево, и разобрались, что это такое. Описываемые древесно-полимерные изделия характеризуются рядом эксплуатационных преимуществ. Приводим основные из них далее:

• повышенная устойчивость к повреждениям механического плана;
• стойкость к температурным перепадам (эксплуатировать изделия из ДПК можно и при +150 °С, и при -50°);
• высокая влагостойкость;
• легкость самостоятельной обработки и монтажа (для этих целей применяют инструмент, которым работают с натуральным деревом);
• длительный срок службы (минимум 25–30 лет);
• большой выбор цветовых решений;
• стойкость к грибку;
• простота обслуживания (композит легко моется, его можно циклевать, лакировать, окрашивать в любой цвет).

Украшение из деревопластика

Важным достоинством деревопластика является и то, что он имеет вполне доступную стоимость. Достигается это за счет использования при производстве ДПК продуктов вторичной переработки (измельченная фанера, опилки, стружка). Недостатки в рассматриваемом нами материале найти сложно, но они есть. А как без этого? Минусов у деревопластика всего два. Во-первых, при его использовании в жилых комнатах необходимо обустраивать качественную вентиляцию. Во-вторых, ДПК не рекомендуется применять в случаях, когда в помещении одновременно и постоянно присутствует высокая влажность и повышенная температура воздуха.

Особые характеристики композита из древесины и пластика позволяют изготавливать из него различные строительные изделия. Этот материал идет на производство наружного сайдинга, гладкого, пустотелого, рифленого и сплошного декинга (иначе говоря – террасной доски). Из ДПК делают шикарные балюстрады, вычурные перила, надежные заборы, роскошные беседки и множество других конструкций. Деревопластик позволит вам роскошно обустроить интерьеры в жилом помещении и сделать свой загородный участок по-настоящему красивым.

Стоимость описываемого композита зависит от того, какой полимер используется для его изготовления. Если производитель делает ДПК из полиэтиленового сырья, цена на готовую продукцию будет минимальной. Но стоит заметить, что такие изделия не обладают стойкостью к ультрафиолету. А вот поливинилхлоридные полимеры придают деревопластику высокую стойкость к огню и УФ-лучам, а также делают его очень долговечным. Изделия из ДПК (в частности, декинг) принято делить на бесшовные и со швами. Первые монтируются без кляммеров, саморезов и других метизов. Такие доски просто-напросто сцепляются друг с другом, формируя прочную сплошную поверхность.

Древесно-пластиковый материал

А вот для установки изделий со швами необходимо использовать пластиковый либо металлический крепеж (чаще всего в роли такового выступают кляммеры). ДПК-плиты или доски могут быть пустотелыми и полнотелыми. Для обустройства веранд частных домов лучше использовать изделия с пустотами. Они легкие, работать с ними самостоятельно очень просто. Полнотелый деревопластик, который способен выдерживать существенные нагрузки, больше подходит для укладки в общественных местах (набережные, летние рестораны и бары, корабельные палубы), где отмечается высокая проходимость людей.

При выборе досок из ДПК обращайте внимание на толщину их стенок (она должна быть не менее 4–5 мм), высоту ребер жесткости (чем они выше, тем более надежными в эксплуатации будут изделия) и их количество (чем больше ребер, тем прочнее получается конструкция).

Также следует разумно выбирать ширину композитных панелей и досок. Здесь нужно понимать один момент. Ч ем более широкие изделия вы купите, тем легче вам будет с ними работать, ведь для монтажа таких досок потребуется ощутимо меньше креплений. Еще несколько полезных советов для вас. Уточняйте у продавцов, из каких опилок изготавливался ДПК. Если для этих целей производитель использовал хвойную древесину, лучше поищите другой материал. Почему? По той причине, что композиты на хвойной основе считаются пожароопасными. Да и прочностные характеристики таких изделий оставляют желать лучшего. ДПК на базе отходов переработки лиственных деревьев лишены указанных недостатков.

В случаях, когда на композитных панелях (досках, плитах) хорошо видны светлые прожилки либо участки, эксплуатационная надежность изделий будет низкой. Вероятнее всего, производитель применял древесную муку невысокого качества, да, к тому же, плохо перемолотую. Такие панели, как правило, имеют малый показатель водостойкости. Использовать их на улице нельзя. О недостаточном качестве ДПК говорит и наличие на его поверхности неоднородного окраса (разводы, хорошо заметные переходы оттенков).

А теперь самое интересное. При желании вы вполне можете в домашних условиях изготовить своими руками достойный аналог ДПК. Самодельный деревопластик производится из опилок и обычного ПВА-клея и используется для восстановления паркетной доски, ремонта ламината на полу, реставрации других деревянных покрытий. Также его можно применять для изготовления грубых настилов для полов в беседках и в помещениях вспомогательного назначения.

Кмпозитный материал из опилок и клея

ДПК делается своими руками по следующей схеме:

1. Измельчаете древесные опилки в кофемолке или ручной кухонной мельнице до состояния пыли.
2. Добавляете к измельченным опилкам ПВА-клей (пропорции – 30 к 70 %) и перемешиваете эти компоненты до момента, пока у вас не получится смесь с консистенцией пасты.
3. В сделанный состав наливаете краситель (рекомендуется использовать добавки, применяемые для обыкновенной водоэмульсионной краски). Еще раз все перемешиваете.

Вот вы и изготовили самодельный деревопластик! Смело заполняйте таким составом дыры в деревянных полах. После застывания ДПК отреставрированный участок нужно будет лишь отшлифовать, используя наждак с мелким зерном. Состав, сделанный своими руками, можно применять и для обустройства новых полов. Соберите , изготовьте домашний ДПК в нужных количествах и залейте им опалубочную конструкцию. Толщина самодельных досок в данном случае должна равняться не менее 5 см. Дерзайте!

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Основные технические свойства плоских однослойных ЛУДП следующие:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Стружка в камеру установки загружается шнековым транспортером.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Деталей вы можете обрезать и оттачивать каждую из них вручную, но данная методика весьма несовершенна: она занимает много сил, а получить два абсолютно одинаковых изделия невозможно. Поэтому в данном материале вы узнаете, как осуществить литье пластмасс в домашних условиях.

Что нам может понадобиться

Для собственноручного литья пластмассы нам не нужно каких-либо особенным инструментов или материалов. Шаблонную модель, своего рода матрицу, мы можем сделать практически из чего угодно — из металла, картона или же дерева. Но вне зависимости от того, какой вариант вы выбрали, его в любом случае необходимо пропитать специальным раствором еще до начала работы. В особенности это касается дерева и бумаги, ведь они активно впитывают влагу и для предотвращения этого процесса нам нужно заполнить поры, желательно жидким воском.

Силикон.

Если мы остановились на этом варианте, то следует покупать его с наименьшей вязкостью — это поспособствует лучшей обтекаемости детали. Разумеется, результаты будут более точными. На современном рынке присутствует великое множество его сортов, и сравнивать их между собой не имеет смысла: у нас нет для этого ни времени, ни возможности. Можем лишь с уверенностью сказать, что для обмазки идеально подойдёт герметик для автомобилей, желательно красный. С ним лить пластмассу на дому будет значительно проще.

Определяемся с литьевым материалом

Честно говоря, материалов для литья существует еще больше, чем силиконовых сортов. Среди них есть и жидкая пластмасса, и обычный гипс, перемешанный с клеем ПВА, и даже полиэфирная смола. Несколько меньшей популярностью пользуются вещества для холодной сварки, легкоплавящиеся металлы и так далее. Но в нашем случае мы будем основываться на некоторых других характеристиках веществ для литья:

• Срок их работы.
• Вязкость.

Касательно первого пункта, то он обозначает время, на протяжении которого мы можем осуществлять манипуляции с еще незатвердевшим материалом. Конечно же, если изготовление пластмассовых изделий происходит в заводских условиях, то двух минут будет более чем достаточно. Ну а нам, делающим это дома, необходимо как минимум пять минут. И если случилось так, что подходящих материалов вы не смогли достать, то их вполне можно заменить простой смолой эпоксидной. Где ее искать? В автомагазинах или же в магазинах для поклонников авиамоделирования. Кроме того, такая смола нередко встречается в обычных хозяйственных магазинах.

Делаем разрезную форму

Подобная идеально подойдет для того, чтобы лить пластмассу своими руками, ведь в нее можно заливать необычные типы смол. Маленькой хитростью подобной методики можно считать то, что на предварительном этапе всю поверхность модели нужно обработать силиконом, а затем, после того, как материал целиком затвердеет, матрицу можно обрезать. После этого мы извлекаем ее «внутренности», которые пригодятся нам для дальнейшей отливки. Дабы нам подошла форма, следует нанести трехмиллиметровый слой герметика, после чего мы просто ждем, пока материал затвердеет — обычно на это уходит два часа. При этом наносить его желательно кисточкой. Нанося первый слой, мы должны попытаться заполнить материалом все неровности или пустоты, дабы впоследствии не образовывались воздушные пузыри.

Как происходит процесс литья

Первый шаг.

Берем форму для литья и тщательно ее очищаем — она должна быть сухой и чистой. Все остатки материала, оставшиеся после предварительных процедур, обязательно следует удалить.

Второй шаг.

Если возникнет необходимость, мы можем несколько изменить цвет нашего состава: для этого нужно всего лишь добавить в него одну капельку краски, но ни в коем случае не водяной (у жидких пластмасс к ним личная неприязнь).

Третий шаг.

Нет необходимости в проведении дегазации нашей литьевой смеси. Это можно объяснить тем, что литье пластмасс в домашних условиях изначально предусматривает относительную непродолжительность ее «жизни». Вместе с тем, для того, чтобы извлекать пузырьки воздуха из малогабаритных изделий, на необходимо всего лишь собственноручно вывести их после заливания.

Четвертый шаг.

Тщательным образом перемешиваем все необходимые составляющие и заливаем ее в форму шаблона медленно, тонкой струей. Это следует делать до тех пор, пока смесь не заполнит собой весь объем и еще некоторую долю канала для литья. И вскоре, когда произойдет процедура дегазации, объем этого материала значительно уменьшится и станет таким, какой нам и нужен.

И последний совет: для того чтобы качество модели было высоким, охлаждать шаблоне нужно постепенно, не спеша. Итак, соблюдайте все инструкции и все у вас получится!

480 руб. | 150 грн. | 7,5 долл. ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут , круглосуточно, без выходных и праздников

Савиновских Андрей Викторович. Получение пластиков из древесных и растительных отходов в закрытых пресс-формах: диссертация... кандидата технических наук: 05.21.03 / Савиновских Андрей Викторович;[Место защиты: Уральский государственный лесотехнический университет].- Екатеринбург, 2016.- 107 с.

Введение

ГЛАВА 1. Аналитический обзор 6

1.1 Древесно-композиционные материалы с синтетическими связующими 6

1.2 Лигноуглеводные и пьезотермопластики 11

1.3 Способы модификации древесных частиц 14

1.4 Лигнин и лигноуглеводный комплекс 19

1.5 Кавитация. Кавитационная обработка растительного сырья 27

1.6 Биоактивация древесных и растительных частиц ферментами.. 33

1.7 Выбор и обоснование направления исследований 35

ГЛАВА 2. Методическая часть 36

2.1 Характеристика исходных веществ 36

2.2 Методики проведения измерений 41

2.3 Подготовка биоактивированного пресс-сырья 41

2.4 Изготовление образцов ДП-БС 41

2.5 Приготовление навески пресс-сырья для пластика 42

ГЛАВА 3. Получение и изучение свойств древесных пластиков без связующего с использованием модификаторов 43

ГЛАВА 4. Влияние химической модификации шелухи пшеницы на свойства РП-БС 57

ГЛАВА 5. Получение и изучение свойств древесных пластиков без связующего с использованием биоактивированого пресс-сырья 73

ГЛАВА 6. Технология получения ДП-БС 89

6.1 Расчет производительности экструдера 89

6.2 Описание технологического процесса производства 93

6.3 Оценка себестоимости готовой продукции 95

Заключение 97

Список литературы

Введение к работе

Актуальность темы исследования. Объемы производства продуктов переработки древесного и растительного сырья постоянно увеличиваются. При этом возрастает и количество различных отходов переработки древеси-ны(опилки, стружка, лигнин) и сельскохозяйственных растений (солома и оболочка семян злаков).

Во многих странах существуют производства древесных композиционных материалов с использованием в качестве полимерной матрицы синтетических термореактивных и термопластичных органических и минеральных связующих, в качестве наполнителей – измельченных отходов растительного происхождения.

Известна возможность получения древесных композиционных материалов плоским горячим прессованием из отходов деревообработки без добавления синтетических связующих, которые получили название пьезотермо-пластики (ПТП), лигноуглеводные древесные пластики (ЛУДП). При этом отмечается, что исходные пресс-композиции обладают низкими показателями пластично-вязкостных свойств, а полученные композиты имеют невысокие показатели физико-механических свойств, особенно водостойкости. И это требует поиска новых способов активации лигнин-углеводного комплекса.

Таким образом, работы, направленные на применение древесных и растительных отходов без использования синтетических связующих с целью создания изделий, являются актуальными.

Работа выполнялась по заданию Минобрнауки РФ, проект № 2830 «Получение древесных пластиков из отходов биомассы дерева и сельскохозяйственных растений» на 2013-2016 гг.

Цель и задачи работы. Целью работы является получение пластиков из древесных (ДП-БС) и сельскохозяйственных отходов (РП-БС) без добавления синтетических связующих с высокими эксплуатационными свойствами.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

Исследовать процесс формирования ДП-БС и РП-БС на основе древесных (опилки сосны) и растительных (шелуха пшеницы) отходов.

Изучить влияния химических модификаторов, а также технологических параметров (температура, влажность) на физико-механические свойства ДП-БС и РП-БС.

Определить рациональные условия получения ДП-БС и РП-БС из древесных и растительных отходов.

Установить влияние биоактивации пресс-сырья активным илом на физи-

ко-механические свойства ДП-БС.

Степень разработанности темы исследования. Анализ научно-технической и патентной литературы показал очень низкую степень разработанности вопросов, связанных с закономерностями формирования структуры и свойств древесного пластика без синтетического связующего.

Научная новизна

Методом ДСК установлены кинетические закономерности процесса формирования ДП-БС и РП-БС (энергия активации, предэкспоненциальный множитель, порядок реакции).

Установлено влияние химических модификаторов (пероксид водорода, уротропин, изометилтетрагидрофталевый ангидрид, кавитационный лигнин, гидролизный лигнин) на скорость процесса формирования ДП-БС и РП-БС.

Получены кинетические закономерности получения ДП-БС с использованием биоактивированных древесных отходов.

Теоретическая значимость работы заключается в установлении закономерностей влияния ряда модификаторов и влажности пресс-сырья из древесных и сельскохозяйственных отходов на физико-механические свойства ДП-БС и РП-БС.

Практическая значимость работы состоит в использовании отходов возобновляемого сырья и экспериментальном доказательстве возможности получения ДП-БС и РП-БС с повышенными физико-механическими свойствами. Предложена рецептура получения ДП-БС и РП-БС. Изделия из ДП-БС обладают низкой эмиссией формальдегида.

Методология и методы исследования. В работе использовались традиционная методология научных исследований и современные методы исследования (дифференциальная сканирующая калориметрия, ИК Фурье-спектроскопия, ПМР 1 Н).

На защиту выносятся

Результаты исследования термокинетики образования ДП-БС, РП-БС и влияния модификаторов и влажности на данный процесс.

Закономерности формирования свойств ДП-БС и РП-БС в закрытых пресс-формах под воздействием температуры, влажности пресс-сырья и его химической модификации.

Степень достоверности результатов исследований обеспечена многократным повторением экспериментов, применением методов статистической обработки полученных результатов измерений.

Апробация работы. Результаты работы доложены и обсуждены на VIII международной научно-технической конференции «Научное творчество молодежи – лесному комплексу» (Екатеринбург, 2012), IX международной научно-технической конференции «Научное творчество молодежи – лесному комплексу» (Екатеринбург, 2013), Международная конференция «Композиционные материалы на древесных и других наполнителях» (г.Мытищи, 2014).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 статей, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.

Объём работы

Диссертация изложена на 107 страницах машинописного текста, содержит 40 таблиц и 51 рисунков. Работа состоит из введения, 6 глав, заключения, списка литературы, включающего 91 ссылки на отечественные и зарубежные работы.

Лигноуглеводные и пьезотермопластики

Лигноуглеводные и пьезотермопластики. Эти материалы изготавливаются из древесных опилок или другого растительного сырья высокотемпературной обработкой пресс-массы без ввода специальных синтетических связующих. Технологический процесс производства лигноуглеводных древесных пластиков состоит из следующих операций: подготовки, сушки и дозирования древесных частиц; формирования ковра, холодной его подпрессовки, горячего прессования и охлаждения без снятия давления. При подготовке пресс-массы древесные частицы сортируют, затем фракция крупностью более 0,5 мм дополнительно измельчается, кондиционные опилки поступают в сушилку, а затем в расстилочную машину. Ковер формируется на поддонах, покрытых слоем талька или антиадгезионной жидкости. Сначала готовый ковер подается в пресс для холодной подпрессовки, которая длится в течение 1,5 мин при давлении 1- 1,5 МПа, после чего направляется на горячее прессование при давлении 1,5-5 МПа и температуре 160-180 С. Прессование плит толщиной 10 мм продолжается 40 мин.

Под воздействием температуры происходят частичный гидролиз полисахаридов древесины и образование органических кислот, которые являются катализаторами, способствующими деструкции лигноуглеводного комплекса. Образовавшиеся химически активные продукты (лигнин и углеводы) взаимодействуют между собой при прессовании. В результате образуется более плотный и прочный материал, чем древесина.

Сырье для производства лигноуглеводного древесного пластика получают обработкой древесины хвойных и лиственных пород. Наряду с опилками, станочной стружкой, дробленкой, для получения пластика могут быть использованы кора в смеси с древесиной, дробленые лесосечные отходы и некоторые одревесневшие сельскохозяйственные отходы. Примеси в сырье частично сгнившей древесины улучшают физико-механические свойства лигноуглеводных пластиков.

По сравнению с древесностружечными плитами, лигноуглеводные пластики обладают рядом преимуществ: они не подвержены старению из-за деструкции органического вяжущего и их прочностные показатели не снижаются со временем; при эксплуатации нет токсичных выделений в окружающую среду. Существенными недостатками производства лигноуглеводных пластиков являются необходимость мощного прессового оборудования и длительность цикла прессования .

Отмечено что под влиянием давления и температуры размельченная растительное сырье приобретает способность образовывать прочный и твердый материал темного цвета, который может формоваться. Этот материал получил название пьезотермопластик (ПТП) .

Исходным сырьем, наряду с опилками, могут служить измельченная древесина хвойных и лиственных пород, льняная и конопляная костра, камыш, гидролизный лигнин, одубина.

Существует несколько способов получения ПТП, прошедших глубокую проработку и внедрение в производство, но не нашедшего дальнейшего применения в связи с высокими энергозатратами: 1) одностадийный способ получения ПТП (А.Н. Минин. Белорусский технологический институт) ; 2) двухстадийный способ получения пластиков из гидролизованных опилок (Н.Я. Солечник, Ленинградская ЛТА) ; 3) технология получения лигноуглеводных древесных пластиков (ЛУДП) (ВН. Петри, Уральский ЛТИ) ; 4) технология парового взрыва (Я.А. Гравитис, Институт химии древесины. Латвийская АН) . Пьезотермопластики подразделяют на изоляционные, полутвердые, твердые и сверхтвердые.

При средней плотности 700-1100 кг/м3 пьезотермические пластики, изготовленные из березовых опилок, имеют предел прочности при статическом изгибе 8-11 МПа. При повышении средней плотности до 1350-1430 кг/м3 предел прочности при статическом изгибе достигает 25-40 МПа.

Высокие физико-механические свойства пьезотермопластиков позволяют применять их для изготовления полов, дверей, а также в качестве отделочного материала. Разновидностью древесных пластиков является вибролит, технологические особенности которого, заключаются в частичном измельчении опилок и мелкой стружки на вибромельнице, перемешивании тонко размолотой массы с водой и затем получаем шлам. Из смеси шлама с частицами величиной 0,5-2 мм в отливной машине формируется ковер, обезвоживаемый вакуум-насосом. Полученная пресс-масса поступает на холодное и горячее прессование. Готовые плиты транспортируют в закалочную камеру, где в течение 3-5 ч при температуре 120-160 С они подвергаются термической обработке, вследствие чего почти в 3 раза снижается их водопоглощение и более чем в 2 раза - разбухание.

Вибролит применяют для настила черного пола, устройства перегородок, облицовки панелей стен в общественных зданиях, изготовлении встроенной мебели и щитовых дверей.

Начиная с 30-х годов в СССР получением плитных материалов путём пьезотермической обработки растительного сырья без применения традиционных связующих занимались многие исследователи. Работы велись в следующих направлениях: 1) прессование естественных, ничем не обработанных опилок ; 2) прессование опилок, подвергнутых предварительно автоклавной обработке водяным паром (предгидролиз) или водяным паром с катализатором (минеральная кислота) ; 3) прессование опилок, предварительно обработанных химическими реагентами: а) желатинирование пресс-массы (хлором, аммиаком, серной кислотой и др. веществам) для её частичного гидролиза и обогащения веществами, обладающими связующими свойствами ; б) химическая поликонденсация пресс-массы с участием других химических веществ (фурфурол, фенол, формальдегид, ацетон, щелочной и гидролизный лигнины и др.) .

Подготовка биоактивированного пресс-сырья

Эндотермический минимум отвечает процессу гидролизу лигнин – углеводного комплекса и легкогидрализуемой части целлюлозы (полисахаридов).

Экзотермический максимум соответствует процессам поликонденсации, которые и обуславливают процесс образования ДП-БС. Так как процесс катализируется кислотами, которые образуются при пиролизе древесины, а также за счет наличия смоляных кислот, содержащихся в составе экстрактивных веществ – это реакция n-го порядка с автокатализом.

Для древесных отходов с модифицирующими добавками (пероксид водорода, уротропин, ИМТГФА) максимумы пиков на кривых ДСК сдвигаются влево, что указывает на то, что данные соединения выступают в качестве катализаторов вышеуказанных процессов (Т1 100-120 0С, Т2 180-220 0С), ускоряя процесс гидролиза полисахаридов древесины, а также лигнин-углеводного комплекса.

Из табл.3.2 видно, что на первой стадии с увеличением влажности пресс-сырья увеличивается эффективная энергия активации (с 66,7 до 147,3 кДж/моль), что свидетельствует о большей степени гидролитической деструкции древесины. Применение модификаторов приводит к уменьшению эффективной энергии активации, что указывает на их каталитическое действие.

Значения эффективной энергии активации на второй стадии процесса для модифицированного пресс-сырья с увеличением влажности изменяется незначительно.

Применение модификаторов приводит к снижению эффективной энергии активации и на второй стадии процесса. Анализ кинетических уравнений показал, что наилучшей моделью на первой стадии процесса является реакцией n-порядка, на второй стадии – n-порядка с автоускорением: A 1 B 2 C.

Используя кинетические параметры процесса, были рассчитаны t50 и t90 (время, необходимое для достижения степени превращения 50 и 90%) для не модифицированного и модифицированного пресс-сырья (табл.3.3), а также представлены кривые степени превращения (рис.3.4-3.6).

Зависимость степени превращения от времени при различных температурах (сосна, исходная влажность пресс-сырья– 8%) Рисунок 3.5 - Зависимость степени превращения от времени при различных температурах (сосна, модификатор – уротропин, исходная влажность пресс-сырья – 12%)

Зависимость степени превращения от времени при различных температурах (сосна, модификатор – пероксид водорода, исходная влажность пресс-сырья – 12%) Таблица 3.3 – Значения времени достижения степени превращения 50% и 90% при различных температурах № п/п Степень превращения Пресс-сырье с влажностью 8% Пресс-сырье свлажностью 12%(модификатор -1,8% H2O2, %) Пресс-сырье свлажностью 12%(модификатор - 4%C6H12N4, %)

Использование пероксида водорода приводит к ускорению процесса на первой стадии более чем в 4 раза, чем при модификации пресс-сырья уротропином. Аналогичная закономерность наблюдается и на второй стадии процесса. По суммарному времени формирования ДП-БС активность пресс-сырья можно расположить в следующий ряд: (немодифицированное пресс-сырье) (пресс-сырье модифицированное уротропином) (пресс-сырье модифицированное перекисью водорода). С целью установления влияния влажности и содержания количества модификатора в пресс-сырье на эксплуатационные свойства ДП-БС, было проведено математическое планирование эксперимента. Предварительно проведено исследование влияние влажности исходного пресс-сырья на физико-механические свойства ДП-БС. Результаты приведены в табл. 3.4. Установлено, что чем больше исходная влажность пресс-сырья, тем меньше физико-механические свойства, такие как прочность при изгибе, твердость, модуль упругости при изгибе. По нашему мнению это связано с большей степенью термогидролитической деструкцией лигноуглеводного комплекса. Таблица 3.4 - Физико-механические свойства ДП-БС полученные при различной влажности пресс-материала

Таким образом, физико-механические свойства ДП-БС зависят от рецептуры и условий его получения. Так для пластика с высокими физико механическими свойствами нужно использовать следующий состав: содержание лигнина 3%, содержание ИМТГФА 4%, исходная влажность пресс-сырья 6% и температура горячего прессования 1800C. Для пластика с низкими значениями водопоглощения и разбухания требуется использовать состав: содержание лигнина 68%, содержание ИМТГФА 2%, исходная влажность пресс-сырья 17% и температура горячего прессования 195 C0.

Влияние химической модификации шелухи пшеницы на свойства РП-БС

Глубина протекания термогидролитической деструкции лигнина древесины и растительного сырья зависит от вида применяемого химического модификатора.

Проведенные нами исследования формальной кинетики получения пластиков показывают, что лигнин хвойных пород (сосна) имеет большую реакционноспособность, чем лигнин однолетних растений (шелуха пшеницы). Эти результаты согласуются с результатами по окислению модельных соединений лигнина хвойных, лиственных пород и лигнина растительного происхождения. Анализ литературных показал, что теоретические исследования особенностей превращения древесины при энзиматическом воздействий дали возможность разработать биотехнологию древесных пластиков на основе частичной биодеградации лигноуглеводного комплекса.

Известно, биотрансформированные древесные частицы существенно изменяют свою пластичность. Также породный состав древесного сырья оказывает значительные влияние на физико-механические свойства пластика.

Биоактивированая обработка древесных отходов различными видами лигноразрушающими грибами, бактериями, в нашем случае активным илом, является перспективным для изготовления пресс-сырья для ДП-БС(Аи).

Первоначально были изучены закономерности процесса получения ДП-БС(Аи) на основе древесных отходов с использованием активного ила (рис 5.1) с различным сроком биоактивации. 0,5 7 суток 14 суток

Исследование процесса формирования ДП-БС(Аи) методом ДСК показало, что на кривых w = f(T) (рис. 5.2) имеется два экзотермических максимума. Это указывает на то, что процесс можно представить как две параллельные реакции, соответствующие для биоактивированного и неактивированного пресс-сырья, т.е. A 1 B и C 2 D. При этом реакции 1 и 2 являются реакциями n-порядка).

Определены кинетические параметры процесса образования ДП-БС(Аи). Результаты приведены в табл. 5.1. Таблица 5.1 - Кинетические параметры процесса образования ДП-БС(Аи)

На второй стадий процесса получения ДП-БС(Аи) значения эффективной энергии активации имеет один и тот же порядок, что и для древесного пресс-сырья (см. гл. 3). Это указывает на то, что этот экзотермический пик соответствует не биоактивированного древесного пресс-сырью. С использованием кинетических параметров процесса, были рассчитаны t50 и t90 (время, необходимое для достижения степени превращения 50 и 90%) модифицированного пресс-сырья (рис.5.3, 5.4).

Рисунок 5.3 - Значения времени превращения ДП-БС(Аи) при различных температурах (время биоактивации 7 суток) Рисунок 5.4 - Значения времени превращения ДП-БС(Аи) при различных температурах (время биоактиваций 14 суток)

С целью установления влияния активного ила и кавитационного лигнина на физико-механические свойства ДП-БС(Аи) была составлена матрица планирования эксперимента на основе регрессионного дробного математического планирования вида 25-1 (см. табл 5.2).

В качестве независимых факторов были использованы: Z 1 – содержание кавитационного лигнина, %, Z 2 – температура горячего прессования, C, Z 3 – расход активного ила, %, Z 4 – продолжительность выдержки (биоактивации), сут; Z 5 – исходная влажность пресс-сырья, %.

За выходные параметры взяты: плотность (P, кг/м3), прочность при изгибе (П, МПа), твердость (Т, МПа), водопоглощение (В), разбухание (L, %), модуль упругости при изгибе (Eи, МПа), ударная вязкость (А, кДж/м2).

Согласно плану эксперимента были изготовлены образцы в виде дисков и определены их физико-механические свойства. Экспериментальные данные были обработаны и получены изучения уравнении регрессий в виде линейной, полинома 1 и 2 степени с оценкой значимости факторов и адекватности уравнений, которые представлены в табл.5.2-5.4. Таблица 5.2 - Матрица планирования и результаты эксперимента (трехуровневый пятифакторный математический план) а) температуры горячего прессования и содержания кавитационного лигнина; б) расхода иловой смеси и температуры прессования; в) влажности пресс-сырья и продолжительности биоактивации; г) продолжительности биоактивации и содержания кавитационного лигнина.

Установлено, плотность ДП-БС(Аи) при увеличении содержания кавитационного лигнина в пресс-сырье носит экстремальный характер: минимальная плотность 1250 кг/м3 достигается при содержании КЛ - 42%. Зависимость плотности ДП-БС(Аи) от продолжительности биоактивации пресс-сырья также имеет экстремальный характер и максимальное значение достигается при 14 суток биоактивации (рис 5.5в).

Оценка себестоимости готовой продукции

Проведенные исследования по получению ДП-БС, ДП-БС(Аи) и РП-БС (см. гл. 3,4,5) показывают что физико-механические свойства пластика зависят от рецептуры пресс-сырья, вида химического модификатора и условия его изготовления.

В табл. 6.1 приведены физико-механические свойства пластиков (ДП-БС, ДП-БС(Аи) и РП-БС), полученных при рациональных условиях.

Из анализа полученных результатов (табл. 6.1) видно, что для изготовления изделий имеющих высокие физико-механические свойства, рекомендуется пресс-композиция следующего состава: древесные отходы (сосновые опилки), модификатор – пероксид водорода (расход - 1,8%) исходная влажность – 12%.

Для повышения производительности предлагается экструзионный способ, который позволяет изготавливать погонажные изделия.

В диссертационной работе рассмотрено производство плинтуса. Для соблюдения условий, определенных при горячем прессовании в закрытых пресс-формах, экструзионная головка состоит из двух частей (обогреваемая часть головки и вторая – без обогрева). При этом время пребывания пресс-композиции в обогреваемой части экструзионной головки – 10 мин.

Для определения годового объема производства был выполнен расчет производительности экструдера.

Для одношнекового экструдера с переменной (уменьшающейся) глубинной нарезки спирального канала расчет объемной производительности (Q, см3/мин) можно проводить следующим образом :

Здесь А1, В1, С1 – постоянные соответственно прямого и двух обратных потоков при переменной глубине нарезки шнека, см3; Таблица 6.1 – Физико-механические свойства ДП-БС, ДП-БС(Аи) и РП-БС (сводная таблица) № п/п1245 6 Показатель Влажностьпресс-сырья,% Модификатор ДП-БС(Аи) ДП-БС РП-БС 12% (4%-C6H12N4) 12% (1,8%-Н202) КЛ - 3% Расход АИ-37% Влажность - 10% ГЛ - 3% ИМТГФА-4% Влажность - 6% ГЛ - 68% ИМТГФА-2,5% Влажность-17,9% Влажность - 12% ГЛ - 3%Пероксидводорода–0,06%Влажность- 12% ГЛ - 35%Пероксидводорода- 5%Влажность– 12%

Прочность при изгибе, МПа 8 12,8 10,3 9,6 12,0 - 8 9,7 Твердость, МПа 29 29,9 27,7 59 69 20 19 34 Модуль упругости при изгибе, МПа 1038 2909,9 1038,6 732,6 2154 1402 1526 1915 Водопоглощение, % 59,1 148 121,7 43 59 34 143 139 Разбухание, % 6,0 12 8 3 5,0 1,0 7 7,0 1 К – коэффициент геометрической формы головки, К=0,00165 см3; n – частота вращения шнека, n=40 об/мин. где t – шаг нарезки, см принято t = 0,8D; - число заходов нарезки шнека, =1; e – ширина гребня шнека, см; e = 0,08D; – коэффициент геометрических параметров шнека:

Коэффициенты,a,b зависят от геометрической размеров шнека. Их легко рассчитать, если имеется чертеж шнека, из которого берут следующие величины: h1 – глубина спирального канала в начале зоны питания, см; h2 – глубина спирального канала в начале зоны сжатия, см; h3 – глубина спирального канала в зоне дозирования, см; Если размеры шнека неизвестны (за исключением D и L, которые известны из марки экструдера), то принимают h1=0,13D. После этого вычисляют остальные параметры: где L – длина шнека, см; L0 – длина шнека до зоны сжатия, см; где Lн – длина напорной части шнека, см; Lн=0,5L. где і - степень сжатия материала; і=2,1. Полученные результаты расчетов по вышеприведенным формулам позволяют рассчитать некоторые другие параметры шнека.

Древесные отходы сортируются на виброситах (поз.1) от крупных частиц, затем древесные частицы проходят металлоискатель (поз.3). Крупная фракция попадает в молотковую дробилку (поз.2) и после этого возвращается на вибросито (поз.1). С вибросита мелкие частицы пневмотранспортом подаются в циклон (поз.4), а затем в бункер (поз.5), откуда порционным винтовым транспортером подаются в сушилку барабанного типа (поз.6), древесные частицы сушат до влажности 6%. Измельченные древесные отходы поступают в циклон (поз.7), затем в бункер сухих измельченных отходов (поз.8) с винтовым транспортером, посредством которого они подаются на ленточные весы (поз.9).

Приготовление раствора пероксида водорода происходит в баке (поз.10) для смешения с водой. Пероксид водорода дозируется с помощью весов (поз.11). Подача необходимого количества воды регулируется расходомером. Концентрация пероксида водорода должна составлять 1,8%. Ленточные весы подают необходимое количество измельченных частиц древесины в смеситель непрерывного действия (поз.12), куда также поступает определенное количество раствора модификаторов. В смесителе осуществляется тщательное перемешивание компонентов, влажность пресс-сырья должна составлять 12%.

Затем пресс-сырье попадает в распределительную воронку (поз.13), откуда поступает в бункер (поз.14) готового пресс-сырья. Бункер является основным буферным складом для обеспечения бесперебойной работы установок. Бункер (поз.14) снабжен шнековым дозатором (поз.15), при помощи которого осуществляется загрузка готовой композицией в бункер экструзионной установки (поз.16), при помощи которого готовая композиция подается в экструзионную головку.

Канал экструзионной установки (поз.17) разогревается до температуры 1800С, время пребывания в обогреваемой части составляет 10 мин, в необогреваемой так же 10 мин.

Отпрессованное изделие (поз.18) направляется на стадию обрезки, выбраковки и сортировки, затем поступает на стадию механической обработки. После стадии контроля, готовые изделия направляется на склад готовой продукции. Рисунок 6.1 Технологическая схема производства изделия в форме плинтуса ДП-БС из отходов деревообработки без добавления связующих методом экструзии

В таблице 6.2 представлен расчет годовой потребности в сырье для производства плинтуса. Предполагаемая годовая производительность линии по производству данного вида продукции составляет 1 тонна. Таблица 6.3 – Расчет потребности в сырье и материалах Вид сырья Норма расхода (1 т), Стоимость 1 кг сырья, руб. Сумма затрат на 1т продукции, тыс.руб. Сосновые опилки 0,945 8 7,56 Техническая вода 0,048 7 0,33 Пероксид водорода 0,007 80 0,56 Итого: 8,45 Сумма затрат для приобретения сырья на одну тонну готовой продукции производства составит 8,456 тысяч рублей. По сравнению с производством данного вида продукции из ДПКТ, которое составила 47,65 тысяч рублей. Таким образом, производство плинтуса из ДП-БС является экономически целесообразным. При производстве 50 т/г экономия по сырью составит 1,96 млн.руб.