Tehnologija plastike iz drvenih presovanih masa. Tehnološki proces, oprema i alati za izradu profilnih delova od drvo-polimerne kompozicije (WPC) ekstruzijom

Zdravo!

Imamo puno zanimljivih plastika za dekorativnu 3D štampu. Danas ćemo vam reći o novom proizvodu - Wood from FiberForce. Cijena namotaja 0,5 kg. - 3500 rubalja.

FiberForce je osnovan 2013. godine u Italiji. Uz ABS i PLA, FiberForce proizvodi nekoliko vrsta specijalne plastike, posebno FiberForce Karbon , koju dosta dugo isporučujemo u Rusiju i koja se dokazala
Iz naziva FiberWood postaje jasno da plastika imitira drvene proizvode. Danas ćemo pokušati shvatiti koja je njegova razlika od druge slične plastike?
Dekorativna plastika se može uvjetno podijeliti u 2 vrste:

1. Proizvodi koji imitiraju samo boju zbog dodatih pigmenata.
Na primjer, ESUN drvo ili ESUN bronza.
Neosporna prednost ovih plastika je što ne stvaraju probleme prilikom štampe, a odmah dobijate gotov proizvod koji imitira boju metala ili drveta.

2. Sadrže u svom sastavu "punjenje" u obliku materijala koji se imitira.
Na primjer, ESUN eAfill ili eCopper.Kod ove plastike trebali biste biti pažljiviji u postavljanju parametara za ispis. Nepravilne postavke mogu uzrokovati začepljenje mlaznice. Da bi se "otvorio" punilo, ponekad može biti potrebna dodatna obrada proizvoda nakon štampanja.
Drvo iz FiberForcea spada u drugu vrstu dekorativne plastike. Plastika je na bazi običnog PLA punjenog drvenom prašinom.

Šipka je gruba na dodir, interesantne mat boje svijetlog drveta.

Preporučena temperatura mlaznice za štampanje je oko 200 stepeni, sto je 50-60 stepeni. Iako se plastika dobro lijepi za platforme za štampanje koje nemaju grijanje. Glavna stvar ne zaboravite da upalite ventilator da ispuhnete model =)
Kada se štampa, plastika veoma prijatno miriše na svežu piljevinu.
Za razliku od slične plastike LAYWOO-D3, Fiber Wood ne mijenja svoju boju s promjenama temperature štampe, ne začepljuje mlaznicu i vrlo je stabilan pri štampanju.
LAYWOO-D3 - Uspio sam stabilno da štampam samo pomoću mlaznica veliki prečnik(od 0,8).

Nakon 40 minuta štampanja, dobijamo tako lepu mašinu)
Površina proizvoda izgleda vrlo lijepo. Zbog zamagljenosti materijala, slojevi su gotovo nevidljivi.

Iznenađujuće, naša tegla unutra još uvijek miriše na drvo =)

Proizvodi napravljeni od FiberWood-a su savršeno obrađeni i obrađeni.

Rezultati

Najvažnija prednost FiberWood-a iz Fiber Force-a je ta što je, za razliku od drugih sličnih materijala kojima smo štampali, rizik od začepljenja mlaznice minimiziran. A sve zahvaljujući optimalnom (malom) sadržaju drvne prašine. Ovo dekorativna plastika nije nam zadavao probleme i dobro se pokazao u štampi. Unatoč činjenici da je osnova Fiber Wood-a PLA plastika, savršeno je oguljena, rezana i obrađena. Ovo se pokazalo kao lijep plus.

Odličan je za izradu ukrasnih predmeta, umjetničkih predmeta ili svakodnevnih predmeta od drveta.

480 rub. | 150 UAH | $7,5 ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Teza - 480 rubalja, dostava 10 minuta 24 sata dnevno, sedam dana u nedelji i praznicima

Savinovskih Andrej Viktorovič. Dobivanje plastike iz drvnog i biljnog otpada u zatvorenim kalupima: disertacija ... kandidat tehničkih nauka: 21.05.2003 / Savinovskikh Andrej Viktorovič; [Mjesto zaštite: Uralski državni univerzitet za šumarstvo].- Jekaterinburg, 2016.- 107 str.

Uvod

POGLAVLJE 1 Stolni pregled 6

1.1 Drvo-kompozitni materijali sa sintetičkim vezivom 6

1.2 Lignougljik i piezotermoplastika 11

1.3 Načini modifikacije drvenih čestica 14

1.4 Kompleks lignina i lignougljikohidrata 19

1.5 Kavitacija. Kavitacijski tretman biljnih sirovina 27

1.6 Bioaktivacija drva i biljnih čestica enzimima.. 33

1.7 Izbor i opravdanost pravca istraživanja 35

POGLAVLJE 2. Metodički dio 36

2.1 Karakterizacija početnih materijala 36

2.2 Tehnike mjerenja 41

2.3 Priprema bioaktiviranog presnog materijala 41

2.4 Izrada uzoraka DP-BS 41

2.5 Priprema izvagane količine presovanog materijala za plastiku 42

POGLAVLJE 3 Dobijanje i proučavanje svojstava plastike na bazi drveta bez veziva uz pomoć modifikatora 43

POGLAVLJE 4. Uticaj hemijske modifikacije ljuske pšenice na svojstva RP-BS 57

POGLAVLJE 5. Dobijanje i proučavanje svojstava plastike na bazi drveta bez veziva upotrebom bioaktiviranih presnih sirovina 73

POGLAVLJE 6. Tehnologija za dobijanje DP-BS 89

6.1 Izračunavanje izlazne snage ekstrudera 89

6.2 Opis proizvodnog procesa 93

6.3 Procjena cijene gotovih proizvoda 95

Zaključak 97

Bibliografija

Uvod u rad

Relevantnost teme istraživanja. Obim proizvodnje prerađenog drveta i biljnih sirovina u stalnom je porastu. Istovremeno se povećava i količina različitog otpada od prerade drveta (piljevina, strugotine, lignin) i poljoprivrednog bilja (slama i ljuske sjemena žitarica).

U mnogim zemljama postoji proizvodnja kompozitnih materijala od drveta koristeći sintetička termoreaktivna i termoplastična organska i mineralna veziva kao polimernu matricu, te drobljeni otpad biljnog porijekla kao punila.

Poznata je mogućnost dobijanja drvnih kompozitnih materijala ravnim vrućim presovanjem iz drvnog otpada bez dodavanja sintetičkih veziva, koji se nazivaju piezotermo plastike (PTP), lignokarbonske drvne plastike (LUDP). Istovremeno, napominje se da početne presovke imaju niske plastično-viskozne osobine, a rezultirajući kompoziti niske fizičke i mehaničke osobine, posebno vodootpornost. A to zahtijeva traženje novih načina za aktiviranje kompleksa lignin-ugljikohidrata.

Stoga su relevantni radovi usmjereni na korištenje drvnog i biljnog otpada bez upotrebe sintetičkih veziva za stvaranje proizvoda.

Radovi su izvedeni prema uputama Ministarstva obrazovanja i nauke Ruske Federacije, projekat br. 2830 „Dobijanje drvne plastike iz otpadne biomase drvnog i poljoprivrednog bilja“ za 2013-2016.

Svrha i zadaci rada. Cilj rada je dobijanje plastike iz drveta (DP-BS) i poljoprivrednog otpada (RP-BS) bez dodavanja sintetičkih veziva visokih performansi.

Za postizanje ovog cilja potrebno je riješiti sljedeće zadatke:

Proučiti proces formiranja DP-BS i RP-BS na bazi drvnog (borova piljevina) i biljnog (pšenične ljuske) otpada.

Proučiti uticaj hemijskih modifikatora, kao i tehnoloških parametara (temperatura, vlažnost) na fizička i mehanička svojstva DP-BS i RP-BS.

Odrediti racionalne uslove za dobijanje DP-BS i RP-BS od drvnog i biljnog otpada.

Utvrditi učinak bioaktivacije presnih sirovina sa aktivnim muljem na fizičke

komehanička svojstva DP-BS.

Stepen razvijenosti teme istraživanja. Analiza naučne, tehničke i patentne literature pokazala je veoma nizak stepen razvijenosti pitanja vezanih za obrasce formiranja strukture i svojstava drvne plastike bez sintetičkog veziva.

Naučna novina

Kinetičke zakonitosti procesa formiranja DP-BS i RP-BS (energija aktivacije, predeksponencijalni faktor, red reakcije) utvrđene su DSC.

Utvrđen je uticaj hemijskih modifikatora (vodikov peroksid, urotropin, izometiltetrahidroftalni anhidrid, kavitacioni lignin, hidrolitički lignin) na brzinu formiranja DP-BS i RP-BS.

Dobivene su kinetičke zakonitosti dobijanja DP-BS uz korištenje bioaktiviranog drvnog otpada.

Teorijski značaj Rad se sastoji u utvrđivanju zakonitosti uticaja niza modifikatora i vlažnosti presovanih sirovina iz drvnog i poljoprivrednog otpada na fizičko-mehanička svojstva DP-BS i RP-BS.

Praktični značaj rad se sastoji u korištenju otpadnih obnovljivih sirovina i eksperimentalnim dokazima mogućnosti dobijanja DP-BS i RP-BS sa povećanim fizičkim mehanička svojstva. Predložen je recept za dobijanje DP-BS i RP-BS. DP-BS proizvodi imaju nisku emisiju formaldehida.

Metodologija i metode istraživanja. U radu je korištena tradicionalna metodologija naučno istraživanje i savremenim metodama istraživanja (diferencijalna skenirajuća kalorimetrija, IR Fourierova spektroskopija, PMR 1 H).

Uzeti za odbranu

Rezultati istraživanja termokinetike formiranja DP-BS, RP-BS i uticaja modifikatora i vlage na ovaj proces.

Obrasci formiranja svojstava DP-BS i RP-BS u zatvorenim kalupima pod uticajem temperature, vlažnosti presovane sirovine i njene hemijske modifikacije.

Stepen pouzdanosti rezultata istraživanja obezbjeđena ponovljenim ponavljanjem eksperimenata, korištenjem metoda statističke obrade dobijenih rezultata mjerenja.

Apromacija rada. Rezultati rada su objavljeni i diskutovani na VIII međunarodnoj naučno-tehničkoj konferenciji "Naučno stvaralaštvo mladih - šumski kompleks" (Jekaterinburg, 2012), IX međunarodnoj naučno-tehničkoj konferenciji "Naučna kreativnost mladih - šumski kompleks" (Jekaterinburg, 2013), Međunarodna konferencija "Kompozitni materijali na drvetu i drugim punilima" (Mytishchi, 2014).

Publikacije. Na osnovu materijala disertacije objavljeno je 12 članaka, uključujući 4 članka u publikacijama koje je preporučila VKS.

Opterećenje posla

Disertacija je predstavljena na 107 stranica kucanog teksta, sadrži 40 tabela i 51 sliku. Rad se sastoji od uvoda, 6 poglavlja, zaključka, spiska literature, uključujući 91 referencu domaćih i stranih radova.

Lignougljik i piezotermoplastika

Lignougljikohidrati i piezotermoplasti. Ovi materijali se proizvode od piljevine ili drugih biljnih sirovina visokotemperaturnom obradom prešane mase bez uvođenja specijalnih sintetičkih veziva. Tehnološki proces proizvodnja lignokarbonske drvne plastike sastoji se od sljedećih operacija: priprema, sušenja i doziranja drvenih čestica; oblikovanje tepiha, hladno prešanje, toplo prešanje i hlađenje bez rasterećenja pritiska. Prilikom pripreme prešane mase, drvne čestice se sortiraju, zatim se frakcija veća od 0,5 mm dodatno drobi, kondicionirana piljevina ulazi u sušaru, a zatim u posipač. Tepih se formira na paletama premazanim slojem talka ili odvajajućeg sredstva. Najpre se gotovi tepih ubacuje u presu za hladno predprešanje, koja traje 1,5 minuta pod pritiskom od 1-1,5 MPa, nakon čega se šalje na toplo prešanje pod pritiskom od 1,5-5 MPa i temperaturom od 160-180 C. Presovanje ploča debljine 10 mm traje 40 min.

Pod utjecajem temperature dolazi do djelomične hidrolize polisaharida drva i stvaranja organskih kiselina koje su katalizatori koji doprinose razaranju lignougljikohidratnog kompleksa. Rezultirajući reaktivni proizvodi (lignin i ugljikohidrati) stupaju u interakciju jedni s drugima tokom presovanja. Rezultat je gušći i izdržljiv materijal nego drvo.

Sirovine za proizvodnju lignokarbonske drvne plastike dobijaju se preradom mekog i tvrdog drveta. Uz piljevinu, strugotine strojeva, zdrobljeno drvo, koru pomiješanu sa drvetom, drobljeni otpad od sječe i nešto orvnjećenog poljoprivrednog otpada mogu se koristiti za proizvodnju plastike. Nečistoće u sirovinama djelimično raspadnutog drveta poboljšavaju fizička i mehanička svojstva lignokarbonske plastike.

U odnosu na iverice, lignokarbonska plastika ima niz prednosti: ne podliježe starenju zbog razgradnje organskog veziva i njihova svojstva čvrstoće ne opadaju s vremenom; tokom rada nema toksičnih emisija okruženje. Značajni nedostaci proizvodnje lignokarbonske plastike su potreba za snažnom opremom za prešanje i trajanje ciklusa prešanja.

Primjećuje se da pod utjecajem pritiska i temperature zgnječeni biljni materijal stječe sposobnost formiranja čvrstog i čvrstog materijala tamne boje koji se može oblikovati. Ovaj materijal se naziva piezotermoplastika (PTP).

Sirovina, uz piljevinu, može biti usitnjeno drvo četinara i tvrdog drveta, ognjište lana i konoplje, trska, hidrolitički lignin, odubina.

Postoji nekoliko načina za dobijanje DRA koji su prošli duboko proučavanje i uvođenje u proizvodnju, ali nisu našli dalju primenu zbog visokih troškova energije: 1) jednostepena metoda za dobijanje DRA (A.N. Minin, Beloruski tehnološki institut); 2) dvostepena metoda za proizvodnju plastike od hidrolizovane piljevine (N.Ya. Solechnik, Leningrad LTA); 3) tehnologija za dobijanje lignougljikohidratne drvne plastike (LUDP) (VN. Petri, Ural LTI); 4) tehnologija parne eksplozije (J.A. Gravitis, Institut za hemiju drveta Letonske akademije nauka). Piezo termoplasti se dijele na izolacijske, polutvrde, tvrde i supertvrde.

At srednje gustine Piezotermne plastike od 700-1100 kg/m3 od brezove piljevine imaju statičku čvrstoću na savijanje od 8-11 MPa. Sa povećanjem prosječne gustoće na 1350-1430 kg/m3, krajnja čvrstoća pri statičkom savijanju dostiže 25-40 MPa.

Visoka fizička i mehanička svojstva piezotermoplastike omogućavaju njihovu upotrebu za izradu podova, vrata, ali i kao završni materijal. Raznovrsna drvna plastika je vibrolit, čije su tehnološke karakteristike djelomično mljevenje piljevine i sitne strugotine u vibracionom mlinu, miješanje fino mljevene mase s vodom, a zatim dobivamo mulj. Od mješavine mulja sa česticama veličine 0,5-2 mm u mašini za livenje formira se tepih koji se dehidrira vakuum pumpom. Dobivena presovana masa se stavlja na hladno i toplo presovanje. Gotove ploče se transportuju u komoru za stvrdnjavanje, gde se 3-5 sati na temperaturi od 120-160 C izlažu termičku obradu, zbog čega se njihova apsorpcija vode smanjuje za skoro 3 puta, a oticanje za više od 2 puta.

Vibrolit se koristi za podloge, pregrade, oblaganje zidnih panela javne zgrade, proizvodnja ugradbenog namještaja i panelnih vrata.

Od 1930-ih godina u SSSR-u, mnogi istraživači su se bavili proizvodnjom pločastih materijala piezotermalnom obradom biljnog materijala bez upotrebe tradicionalnih veziva. Radovi su izvođeni u sledećim oblastima: 1) presovanje prirodne, neobrađene piljevine; 2) presovanje piljevine, prethodno autoklavirane parom (prehidroliza) ili pare sa katalizatorom (mineralna kiselina); 3) presovanje piljevine prethodno tretirane hemijskim reagensima: a) želatinizacija presne mase (hlorom, amonijakom, sumpornom kiselinom i drugim materijama) radi njene delimične hidrolize i obogaćivanja materijama sa vezivnim svojstvima; b) hemijska polikondenzacija presne mase uz učešće drugih hemikalija (furfurol, fenol, formaldehid, aceton, alkalni i hidrolitički lignini itd.).

Priprema bioaktiviranih presnih sirovina

Endotermni minimum odgovara procesu hidrolize lignin-ugljikohidratnog kompleksa i lako hidroliziranog dijela celuloze (polisaharida).

Egzotermni maksimum odgovara procesima polikondenzacije, koji određuju proces formiranja DP-BS. S obzirom na to da se proces katalizira kiselinama koje nastaju prilikom pirolize drveta, kao i zbog prisustva smolnih kiselina sadržanih u sastavu ekstraktivnih tvari, radi se o reakciji n-tog reda sa autokatalizom.

Za drvni otpad sa modifikujućim aditivima (vodonik peroksid, urotropin, IMTHFA), maksimumi pikova na DSC krivuljama se pomeraju ulevo, što ukazuje da ova jedinjenja deluju kao katalizatori za gore navedene procese (T1 100-120 0C, T2 180-220 0C), ubrzavajući proces hidrolize polisaharida drva, kao i lignin-ugljikohidratnog kompleksa.

Tabela 3.2 pokazuje da se u prvoj fazi, sa povećanjem sadržaja vlage u sirovini, povećava efektivna energija aktivacije (sa 66,7 na 147,3 kJ/mol), što ukazuje na veći stepen hidrolitičke destrukcije drveta. Upotreba modifikatora dovodi do smanjenja efektivne energije aktivacije, što ukazuje na njihovo katalitičko djelovanje.

Vrijednosti efektivne energije aktivacije u drugoj fazi procesa za modificirani presovani materijal neznatno se mijenjaju sa povećanjem vlažnosti.

Upotreba modifikatora dovodi do smanjenja efektivne energije aktivacije u drugoj fazi procesa. Analiza kinetičkih jednačina je to pokazala najbolji model u prvoj fazi procesa to je reakcija n-reda, u drugoj fazi je reakcija n-reda sa auto-akceleracijom: A 1 B 2 C.

Koristeći kinetičke parametre procesa, izračunati su t50 i t90 (vrijeme potrebno za postizanje 50 i 90% konverzije) za nemodificiranu i modificiranu sirovinu za presu (tablica 3.3), a prikazane su krive konverzije (sl. 3.4-3.6).

Ovisnost stepena konverzije o vremenu u razne temperature(bor, početna vlažnost presa sirovina - 8%) Slika 3.5 - Zavisnost stepena konverzije od vremena na različitim temperaturama (bor, modifikator - urotropin, početni sadržaj vlage presnih sirovina - 12%)

Zavisnost stepena konverzije od vremena na različitim temperaturama (bor, modifikator - vodonik peroksid, početni sadržaj vlage presovane sirovine - 12%) sa vlažnošću 8% Materijal presa sa sadržajem vlage 12% (modifikator -1,8% H2O2, % ) Materijal za presovanje sa sadržajem vlage 12% (modifikator - 4% C6H12N4, %)

Upotreba vodikovog peroksida dovodi do ubrzanja procesa u prvoj fazi za više od 4 puta nego kada je presa modificirana urotropinom. Sličan obrazac se uočava u drugoj fazi procesa. Prema ukupnom vremenu formiranja DP-BS, aktivnost presovanog materijala se može rasporediti u sledećem redosledu: (nemodifikovani presovni materijal) (presov materijal modifikovan urotropinom) (presov materijal modifikovan vodonik-peroksidom). U cilju utvrđivanja uticaja vlažnosti i sadržaja količine modifikatora u sirovini presa na radna svojstva DP-BS, izvršeno je matematičko planiranje eksperimenta. Urađena je preliminarna studija utjecaja vlažnosti sirovine za početnu presu na fizička i mehanička svojstva DP-BS. Rezultati su prikazani u tabeli. 3.4. Utvrđeno je da što je veći početni sadržaj vlage u presovnoj sirovini, to su niža fizička i mehanička svojstva, kao što su čvrstoća na savijanje, tvrdoća, modul savijanja. Po našem mišljenju, to je zbog većeg stepena termohidrolitičke destrukcije lignougljikohidratnog kompleksa. Tabela 3.4 - Fizička i mehanička svojstva DP-BS dobijenog pri različitim sadržajima vlage presovanog materijala

Dakle, fizička i mehanička svojstva DP-BS zavise od formulacije i uslova za njegovu pripremu. Dakle, za plastiku sa visokim fizičkim i mehaničkim svojstvima treba koristiti sljedeći sastav: sadržaj lignina 3%, sadržaj IMTHFA 4%, početni sadržaj vlage u presovnoj sirovini 6% i temperatura vrućeg presovanja 1800C. Za plastiku sa niskim vrijednostima upijanja vode i bubrenja potrebno je koristiti sastav: 68% sadržaja lignina, 2% sadržaja IMTHFA, 17% početnog sadržaja vlage presovanog sirovina i 195 C0 temperatura vrućeg presovanja.

Uticaj hemijske modifikacije pšenične ljuske na svojstva RP-BS

Dubina termohidrolitičke degradacije lignina drveta i biljnog materijala zavisi od vrste hemijskog modifikatora koji se koristi.

Naše studije formalne kinetike dobijanja plastike pokazuju da lignin četinari(bor) je reaktivniji od lignina jednogodišnje biljke(pšenična ljuska). Ovi rezultati su u skladu s rezultatima o oksidaciji modelnih spojeva lignina crnogorice i tvrdog drveta i biljnog lignina. Analiza literature je to pokazala teorijske studije Osobitosti transformacije drva pod enzimskim utjecajima omogućile su razvoj biotehnologije drvne plastike zasnovane na djelomičnoj biorazgradnji kompleksa lignougljikohidrata.

Poznato je da biotransformirane drvene čestice značajno mijenjaju svoju plastičnost. Takođe, sastav vrsta drvnih sirovina ima značajan uticaj na fizička i mehanička svojstva plastike.

Bioaktivirani tretman drvnog otpada razne vrste gljivice koje uništavaju ligno, bakterije, u našem slučaju aktivni mulj, perspektivan je za proizvodnju presa sirovina za DP-BS(Au).

U početku su proučavane zakonitosti procesa dobijanja DP-BS (Au) na bazi drvnog otpada korišćenjem aktivnog mulja (slika 5.1) sa različitim periodima bioaktivacije. 0,5 7 dana 14 dana

Proučavanje procesa formiranja DP-BS(Au) pomoću DSC je pokazalo da krive w = f(T) (slika 5.2) imaju dva egzotermna maksimuma. To ukazuje da se proces može predstaviti kao dvije paralelne reakcije, koje odgovaraju bioaktiviranim i neaktiviranim presnim materijalima, tj. A 1 B i C 2 D. U ovom slučaju, reakcije 1 i 2 su reakcije n-reda).

Određeni su kinetički parametri formiranja DP-BS(Au). Rezultati su prikazani u tabeli. 5.1. Tabela 5.1 - Kinetički parametri procesa formiranja DP-BS(Au)

U drugoj fazi procesa dobijanja DP-BS(Au), vrijednosti efektivne energije aktivacije su istog reda kao i za sirovine za presa za drvo (vidi pogl. 3). Ovo ukazuje da ovaj egzotermni vrh odgovara nebioaktiviranoj presi za drvo. Koristeći kinetičke parametre procesa, izračunati su t50 i t90 (vrijeme potrebno za postizanje stepena konverzije od 50 i 90%) modificirane presa sirovine (sl.5.3, 5.4).

Slika 5.3 - Vremena konverzije DP-BS(Au) na različitim temperaturama (vrijeme bioaktivacije 7 dana) Slika 5.4 - Vremena konverzije DP-BS(Au) na različitim temperaturama (vrijeme bioaktivacije 14 dana)

Kako bi se utvrdio utjecaj aktivnog mulja i kavitacijskog lignina na fizička i mehanička svojstva DP-BS(Au), sastavljena je matrica za planiranje eksperimenata na osnovu regresijskog frakcionog matematičkog planiranja oblika 25-1 (vidi tabelu 5.2).

Kao nezavisni faktori korišteni su sljedeći faktori: Z1 – sadržaj kavitacionog lignina, %, Z2 – temperatura vrućeg presovanja, C, Z3 – potrošnja aktivnog mulja, %, Z4 – vrijeme zadržavanja (bioaktivacija), dani; Z 5 je početni sadržaj vlage sirovine za presu, %.

Izlazni parametri su: gustina (P, kg/m3), čvrstoća na savijanje (P, MPa), tvrdoća (T, MPa), upijanje vode (B), bubrenje (L, %), modul elastičnosti pri savijanju (Eu, MPa ), udarna čvrstoća (A, kJ/m2).

Prema planu eksperimenta izrađeni su uzorci u obliku diskova i određena su njihova fizička i mehanička svojstva. Eksperimentalni podaci su obrađeni i dobijeni proučavanjem regresione jednadžbe u obliku linearne, polinoma od 1 i 2 stepena sa procjenom značaja faktora i adekvatnosti jednačina, koje su prikazane u tabelama 5.2-5.4. Tabela 5.2 – Matrica planiranja i rezultati eksperimenta (trostepeni petofaktorski matematički plan) a) temperatura vrućeg presovanja i sadržaj lignina kavitacije; b) potrošnja jonske smjese i temperatura presovanja; c) vlažnost presovanih sirovina i trajanje bioaktivacije; d) trajanje bioaktivacije i sadržaj kavitacionog lignina.

Utvrđeno je da je gustina DP-BS(Au) sa povećanjem sadržaja kavitacionog lignina u presnoj sirovini ekstremne prirode: minimalna gustina od 1250 kg/m3 postiže se pri sadržaju CL od 42 %. Ekstremni je karakter i zavisnost gustine DP-BS(Au) od trajanja bioaktivacije presovane sirovine i maksimalna vrijednost se postiže na 14 dana bioaktivacije (slika 5.5c).

Procjena troškova gotovog proizvoda

Sprovedene studije o proizvodnji DP-BS, DP-BS(Au) i RP-BS (videti pogl. 3,4,5) pokazuju da fizička i mehanička svojstva plastike zavise od formulacije sirovine za presovanje, tj. vrsta hemijskog modifikatora i uslovi za njegovu proizvodnju.

U tabeli. 6.1 prikazana su fizička i mehanička svojstva plastike (DP-BS, DP-BS(Au) i RP-BS) dobijene u racionalnim uvjetima.

Iz analize dobijenih rezultata (tabela 6.1) može se vidjeti da se za proizvodnju proizvoda visokih fizičko-mehaničkih svojstava preporučuje presa sastava sljedećeg sastava: drvni otpad (borova piljevina), modifikator - vodikov peroksid (potrošnja - 1,8%) početna vlažnost - 12%.

Kako bi se povećala produktivnost, predložena je metoda ekstruzije koja omogućava proizvodnju oblikovanih proizvoda.

U disertaciji se razmatra proizvodnja postolja. Da bi se ispunili uslovi definisani za toplo presovanje u zatvorenim kalupima, glava za ekstruziju se sastoji od dva dela (zagrejani deo glave i drugi deo bez grejanja). Istovremeno, vrijeme zadržavanja sastava za presu u zagrijanom dijelu glave za ekstruziju je 10 minuta.

Da bi se odredio godišnji obim proizvodnje, izvršen je proračun performansi ekstrudera.

Za jednopužni ekstruder sa promjenjivom (reducirajućom) dubinom reza spiralnog kanala, proračun volumetrijske produktivnosti (Q, cm3/min) može se izvesti na sljedeći način:

Ovdje su A1, B1, C1 konstante direktnog i dva obrnuta strujanja, respektivno, pri promjenjivoj dubini rezanja šrafa, cm3; Tabela 6.1 - Fizička i mehanička svojstva DP-BS, DP-BS(Ai) i RP-BS (zbirna tabela) br. p/p 1245 6 Sadržaj vlage u sirovini,% Modifikator DP-BS (Ai) DP- BS RP-BS 12 % (4%-C6H12N4) 12% (1,8%-H202) CL - 3% Potrošnja AI-37% Vlažnost - 10% GL - 3% IMTHFA-4% Vlažnost - 6% GL - 68% IMTHFA -2,5% Vlaga - 17,9% Vlaga - 12% HL - 3% Vodikov peroksid - 0,06% Vlaga - 12% HL - 35% Vodikov peroksid - 5% Vlaga - 12%

Snaga savijanja, MPA 8 12.8 10.3 9.6 12.0 - 8 9.7 Tvrdoća, MPa 29 29.9 27.7 59 69 20 19 34 Modul elastičnosti u saviju, MPA 1038 2909,9 1038, 6 732,6 2154 1402 1526 1915 Apsorpcija vode,% 59.1 148 121.7 43 59 34 143 139 Oticanje, % 6,0 12 8 3 5,0 1,0 7 7,0 1 K=0,00165 cm3; n – brzina zavrtnja, n=40 o/min. gdje je t korak rezanja, cm, pretpostavlja se da je t = 0,8D; - broj navoja zavrtnja, =1; e je širina vrha svrdla, cm; e = 0,08D; - koeficijent geometrijski parametri svrdlo:

Koeficijenti a, b zavise od geometrijskih dimenzija vijka. Lako ih je izračunati ako postoji crtež vijka iz kojeg se uzimaju sljedeće vrijednosti: h1 - dubina spiralnog kanala na početku zone napajanja, cm; h2 je dubina spiralnog kanala na početku kompresijske zone, cm; h3 je dubina spiralnog kanala u zoni doziranja, cm; Ako su dimenzije vijka nepoznate (osim D i L, koje su poznate po marki ekstrudera), uzmite h1=0,13D. Nakon toga se izračunavaju preostali parametri: gdje je L dužina vijka, cm; L0 je dužina vijka do zone kompresije, cm; gdje je Ln dužina tlačnog dijela puža, cm; Ln=0,5L. gdje je i stepen kompresije materijala; i=2.1. Rezultati proračuna korištenjem gornjih formula omogućavaju nam izračunavanje nekih drugih parametara vijka.

Drvni otpad se sortira na vibracionim sitama (poz.1) od krupnih čestica, zatim drvne čestice prolaze kroz detektor metala (poz.3). Gruba frakcija ulazi u čekić drobilicu (poz. 2), a zatim se vraća na vibrirajuće sito (poz. 1). Iz vibracionog sita male čestice se pneumatski transportuju u ciklon (poz.4), a zatim u rezervoar (poz.5), odakle se šaržnim pužom ubacuju u bubanjsku sušaru (poz.6). transporterom, drvne čestice se suše do sadržaja vlage od 6%. Usitnjeni drveni otpad ulazi u ciklon (poz. 7), a zatim u kantu za suvi usitnjeni otpad (poz. 8) pužnim transporterom, preko kojeg se dopremaju do trakaste vage (poz. 9).

Priprema rastvora vodikovog peroksida se odvija u rezervoaru (poz.10) za mešanje sa vodom. Vodikov peroksid se dozira pomoću vage (poz.11). Snabdijevanje potrebne količine vode regulirano je mjeračem protoka. Koncentracija vodikovog peroksida treba da bude 1,8%. Tračne vage služe potreban iznos drobljene drvene čestice u kontinuirani mikser (poz.12), koji takođe prima određenu količinu rastvora modifikatora. U mikseru se komponente temeljito izmiješaju, sadržaj vlage sirovine za presu treba biti 12%.

Zatim presovani materijal ulazi u distributivni levak (poz.13), odakle ulazi u bunker (poz.14) gotovog presnog materijala. Bunker je glavno skladište koje osigurava nesmetan rad postrojenja. Bunker (poz. 14) je opremljen vijčanim dozatorom (poz. 15), uz pomoć kojeg se gotova kompozicija ubacuje u bunker jedinice za ekstruziju (poz. 16), uz pomoć koje se gotova kompozicija se dovodi u ekstruzijsku glavu.

Kanal jedinice za ekstruziju (poz.17) se zagreva na temperaturu od 1800C, vreme zadržavanja u zagrejanom delu je 10 minuta, au negrejanom takođe 10 minuta.

Presovani proizvod (poz. 18) se šalje u fazu rezanja, odstranjivanja i sortiranja, zatim ulazi u fazu mašinska obrada. Nakon faze kontrole gotovih proizvodašaljemo u skladište gotovih proizvoda. Slika 6.1 Tehnološka shema za proizvodnju proizvoda u obliku DP-BS lajsne od drvnog otpada bez dodavanja veziva ekstruzijom

U tabeli 6.2 prikazan je obračun godišnje potrebe za sirovinama za proizvodnju lajsni. Procijenjeni godišnji kapacitet linije za proizvodnju ove vrste proizvoda je 1 tona. Tabela 6.3 - Proračun potreba za sirovinama i materijalima Vrsta sirovina Potrošnja (1 t), Cijena 1 kg sirovina, rub. Iznos troškova za 1 tonu proizvoda, hiljada rubalja. Piljevina bora 0,945 8 7,56 tehnička voda 0,048 7 0,33 Vodonik peroksid 0,007 80 0,56 Ukupno: 8,45 Iznos troškova za nabavku sirovina po toni gotovih proizvoda iznosit će 8,456 hiljada rubalja. U poređenju sa proizvodnjom ove vrste proizvoda iz WPC-a, koja je iznosila 47,65 hiljada rubalja. Stoga je proizvodnja lajsni iz DP-BS ekonomski isplativa. Uz proizvodnju od 50 tona godišnje, ušteda u sirovinama iznosiće 1,96 miliona rubalja.

Plastika je univerzalni materijal Našao je široku primjenu u proizvodnji raznih sklopova i dijelova kako u industriji tako iu kućanskih aparata. Proizvodi od njega koriste se u dizajnu interijera stambenih prostorija i ureda.

Različiti materijali, koji se nazivaju tečna plastika, omogućuju vam da kreirate širok izbor oblika i veličina zanata. Ovo omogućava implementaciju originala dizajnerska rješenja. Kako napraviti tečnu plastiku kod kuće?

Materijali za izradu

Da biste napravili tečnu plastiku vlastitim rukama, morate pripremiti sljedeće:

• staklena ili metalna posuda;
• aceton;
• Stiropor.

U ovom slučaju, količina utrošenog acetona ovisi o željenoj zapremini gotovog proizvoda.

Ako želite napraviti tekuću plastiku vlastitim rukama, recept za njegovu pripremu temeljit će se na otapanju pjene u acetonu. Da biste to učinili, koristite To je ambalažni kontejner za raznu kućnu i elektronsku opremu.

Kako napraviti tečnu plastiku vlastitim rukama

Korak po korak recept priprema navedenog materijala izgleda ovako:

1. Otvorite posudu sa acetonom i ulijte tečnost u staklenu posudu tako da nivo od dna bude približno 1 cm.
2. Polistirenska pjena se mora razbiti na mnogo malih komada, od kojih će se svaki lako staviti ispod debljine otapala.
3. Uradi sam tečna plastika može se napraviti tako što ćete svaki komad ubaciti u posudu i čekati da se potpuno otopi.
4. Stiropor treba dodavati u posudu dok se ne prestane topiti. Zatim morate sačekati 5-10 minuta da neiskorišćeni aceton ispari.
5. Nakon toga na dnu posude formira se viskozna masa koja se može koristiti za proizvodnju raznih proizvoda.

Znajući kako napraviti tečnu plastiku, zapamtite da potpuno stvrdnjavanje mase traje 20-30 sati. Zbog toga se proizvedeni dio ne može izvaditi iz kalupa tokom ovog vremenskog perioda.

Supstancu treba primijeniti gumena lopatica mala velicina. Pokreti moraju biti glatki. Tekuća plastika se mora razvući na površinu koja se tretira. Ako se koristi za popunjavanje praznina, bolje je u radu koristiti četke s tvrdom čekinjom. Trebaju "gurnuti" smjesu u praznine. Nakon što se plastika stvrdne, preporučuje se nanošenje još jednog sloja tvari.

Opisani alat se već dugo prodaje gotov. Potrebno ga je samo zagrijati u vodenom kupatilu ili u posebnoj opremi. Također, za to se često koristi građevinski fen za kosu.

U pravilu se tečna plastika proizvodi u gustim pakovanjima. Njegovi uslovi skladištenja su strogi. Temperatura u prostoriji u kojoj se nalazi ne bi trebalo da padne ispod 15 stepeni. U suprotnom, alat će izgubiti performanse:

• viskozitet;
• elastičnost;
• tvrdoća nakon stvrdnjavanja;
• praktičnost;
• trajnost.

Cijena tekuće plastike je prilično visoka. Zato je bolje da to uradite sami.

Mere predostrožnosti

Aceton je veoma opasna tečnost koja izuzetno negativno utiče na ljudski organizam. Stoga je tečnu plastiku "uradi sam" dozvoljeno napraviti samo uz strogo poštivanje sljedećih mjera opreza:

1. Prije rada s acetonom, morate pažljivo proučiti upute za njegovu upotrebu. Naveden je na etiketi kontejnera.
2. Treba koristiti posebne zatvorene naočare. Oni će zaštititi vaše oči u slučaju kapi i isparenja tečnosti. Rad bez njih može uzrokovati ozbiljne ozljede oka.
3. Aceton je toksičan i treba ga koristiti samo u dobro provetrenom prostoru. U tom slučaju potrebno je koristiti opremu za zaštitu dišnih organa.
4. Veoma je zapaljiv. Stoga se tečna plastika uradi sam pravi daleko od izvora otvori vatru. Pušenje je strogo zabranjeno tokom rada.
5. Ostaci acetona ne smiju se odvoditi u kanalizaciju.
6. Na kraju procesa, kao i nakon izlivanja gotove plastike u kalupe, morate dobro oprati ruke.

Primjena tekuće plastike u završnoj obradi

Za dekoraciju, proizvod se koristi već duže vrijeme. Nakon nanošenja, na tretiranoj površini se pojavljuje elastični film. Visoko je vodootporan i otporan na UV zračenje. Materijal zaštićen takvim filmom ne boji se izlaganja agresivnim deterdžentima. Glatka površina ima prijatan sjaj i zadržava svoje karakteristike dugi niz godina.

Tečna plastika u prozorskim radovima

Većina novopostavljenih plastičnih prozora u zoni priključka ima praznine. Da bi se isključio takav fenomen, svi detalji prozorska konstrukcija, koji su međusobno povezani, tretiraju se opisanom supstancom. Nakon sušenja stvara elastični zapečaćeni film na površini. Nanošenje tekuće plastike na prozore "uradi sam" moguće je nakon izrade materijala prema gore navedenoj metodi.

Sredstva u antikorozivnoj obradi

Tečnu plastiku karakteriše i visok stepen adhezije sa obrađenim metalna površina. Ovo svojstvo tvari počelo se koristiti u antikorozivnoj obradi čelika. Tekuća plastika se nanosi na površinu bez prethodnog prajmera. Suši se nakon nekoliko sati. Nakon toga na površini se formira film koji će zaštititi materijal od hrđe.

Zadatak proizvodnje proizvoda od termoplastičnih drvo-polimernih kompozitnih materijala je u osnovi jednostavan - spojiti sve sastojke budućeg kompozita u homogeni materijal i od njega formirati proizvod željenog oblika. Međutim, njegova implementacija zahtijeva određeni skup prilično složene tehnološke opreme.

1. Opći principi tehnologije.

Sirovina za proizvodnju WPC je drvno brašno (ili vlakna), bazna smola u obliku suspenzije ili granula i do 6-7 vrsta potrebnih aditiva (aditiva).

Postoje dvije fundamentalno različite sheme za dobivanje ekstruzijskih proizvoda iz termoplastičnog WPC:

• dvofazni proces (slaganje + ekstruzija),
• proces u jednom koraku (direktno ekstruzija).

U procesu u dva koraka, drvo-polimerna smjesa se prvo pravi od originalnih sastojaka. Smola i brašno su u dva silosa. Brašno osušeno u posebnoj instalaciji i smola šalju se u dozator utega i ulaze u mikser, gdje se temeljito miješa vruće uz dodatak potrebnih aditiva. Dobivena smjesa se dalje formira u obliku granula srednje veličine (peleta), koje se zatim hlade u posebnom uređaju (hladnjak).

Rice. 1. Šema za dobivanje granuliranog drvno-polimernog spoja

Zatim se ovaj spoj koristi za ekstruziju profilnih proizvoda, pogledajte dijagram presjeka za ekstruziju, sl. 2.

Rice. 2. Šema sekcije za ekstruziju

Granulat se ubacuje u ekstruder, zagrijava do plastičnog stanja i probija kroz kalup. Ekstrudirani profil se kalibrira, pili popreko (i, ako je potrebno, uzduž) i postavlja na prijemni sto.

Drvo-polimerna smjesa se također koristi za oblikovanje ili presovanje proizvoda od termoplastičnog WPC-a.

U slučaju direktnog ekstrudiranja, sastojci se šalju direktno u ekstruder, vidi, na primjer, jednu od shema organizacije procesa direktnog ekstrudiranja WPC na Sl. 3.

Rice. 3. Šema direktnog ekstrudiranja drvo-polimernih kompozita.

U ovom slučaju, drvno brašno se iz bunkera dovodi u sušaru, suši do sadržaja vlage manjeg od 1% i ulazi u skladišni bunker. Zatim brašno i dodaci iz dozatora ulaze u dozator, a iz njega - u mikser (mikser). Smjesa (smjesa) pripremljena u mikseru se preko transportnog sistema dovodi u rezervoar ekstrudera. Smola, pigment i sredstvo za podmazivanje iz odgovarajućih posuda se unose u ekstruder, gdje se na kraju miješaju, zagrijavaju i ekstrudiraju kroz kalup. Zatim se rezultujući profil ohladi (i ako je potrebno) kalibrira, a zatim podrezuje na željenu dužinu. Ova shema se zove direktno ekstruzija.

Obje sheme se danas široko koriste u industriji, iako mnogi smatraju da je direktno ekstruzija naprednija.

U inostranstvu postoje preduzeća koja su specijalizovana samo za proizvodnju granula za WPC, tj. na prodaju. Na primjer, u WTL International-u kapacitet instalacija ovog tipa je do 4500-9000 kg/h.

Za približan raspored opreme ekstruzione sekcije (linije) za direktno ekstrudiranje dijelova profila pogledajte sljedeći dijagram.

U zavisnosti od svrhe projekta, proizvodnja ekstrudiranog WPC-a može se realizovati u obliku kompaktnog dela na jednoj instalaciji, ili u obliku radionice (postrojenja sa više ili manje proizvodnih linija.

Velika preduzeća mogu imati desetine pogona za ekstruziju.

Granične temperature procesa ekstruzije za različite vrste osnovnih smola prikazane su na dijagramu na Sl.6.

Fig.6. Granične temperature radne mešavine (linija 228 stepeni - temperatura paljenja drveta)

Bilješka. Većina prirodnih i sintetičkih polimera na temperaturama iznad 100 stepeni. C je sklon degradaciji. To je zbog činjenice da energija pojedinačnih molekula postaje dovoljna da uništi međumolekularne veze. Što je temperatura viša, to više takvih molekula postaje. Kao rezultat toga, dužina polimernih molekularnih lanaca se smanjuje, polimer se oksidira, a fizička i mehanička svojstva polimera su značajno pogoršana. Po dostizanju graničnih temperatura dolazi do razgradnje molekula polimera u en masse. Stoga je u vrućem mešanju i ekstruziji potrebno pažljivo kontrolisati temperaturu smjese i nastojati da se ona smanji i smanji vrijeme rada. Degradacija polimera se takođe dešava tokom prirodno starenje kompozit kada je izložen ultraljubičastom zračenju. Ne samo plastika je podložna degradaciji, već i molekuli polimera koji čine strukturu drvene komponente kompozita.

Pritisak rastaljene smjese u cijevi ekstrudera je tipično između 50 i 300 bara. Zavisi od sastava smjese, dizajna ekstrudera, oblika ekstrudiranog profila i brzine protoka taline. Moderni moćni ekstruderi su dizajnirani za radne pritiske do 700 bara.

Brzina ekstruzije WPC-a (tj. brzina protoka taline iz kalupa) je u rasponu od 1 do 5 metara u minuti.

Glavni dio ovog tehnološkog procesa je ekstruder. Stoga ćemo u nastavku razmotriti neke vrste ekstrudera.

2. Vrste ekstrudera

U domaćoj literaturi ekstruderi se često nazivaju pužnim presama. Princip rada ekstrudera je svima dobro poznat "princip mašine za mljevenje mesa". Rotirajući vijak (puž) hvata materijal iz ulaza, sabija ga u radnom cilindru i gura u kalup pod pritiskom. Osim toga, konačno miješanje i zbijanje materijala se odvija u ekstruderu.

Kretanje materijala u ekstruderu za vrijeme rotacije vijka nastaje zbog razlike u koeficijentima trenja materijala o puž i cijev. Kako je jedan strani stručnjak slikovito rekao: "Polimer se lijepi za cijev i klizi duž vijka."

Glavna toplina u radnom cilindru oslobađa se zbog kompresije radne smjese i rada značajnih sila trenja njenih čestica na površini ekstrudera i međusobno. Za preradu termoplasta, ekstruderi su opremljeni dodatnim uređajima za zagrijavanje radne smjese, mjerenje temperature i njeno održavanje (grijači i hladnjaci).

U industriji plastike najčešći su, zbog svoje relativne jednostavnosti i relativno niske cijene, jednocilindrični (jednopužni) ekstruderi, vidi dijagram i fotografiju, sl. 7.

Rice. 7. Standardna šema i izgled jednocilindričnog ekstrudera: 1- rezervoar; 2- svrdlo; 3- cilindar; 4- šupljina za cirkulaciju vode; 5- grijač; 6- rešetka; 7- formirajuća glava. Faze procesa (I - nabavka materijala, II - grijanje, III - kompresija)

Glavne karakteristike ekstrudera su:

• prečnik cilindra, mm
• odnos dužine cilindra i njegovog prečnika, L/D
• brzina rotacije vijka, o/min
• snaga motora i grijača, kW
• produktivnost, kg/h

Bilješka. Performanse ekstrudera u pasošu su uslovna vrijednost. Stvarne performanse ekstrudera mogu se značajno razlikovati od specifikacije u određenom procesu, ovisno o materijalu koji se obrađuje, dizajnu kalupa, opremi za post-ekstruziju, itd. Pokazatelji učinka određenog procesa ekstruzije su omjeri produktivnosti i potrošnje energije, troškovi opreme, broj osoblja itd.

Sljedeći dijagram prikazuje razlike u performansama ekstrudera TEM serije engleske kompanije NFM Iddon Ltd u proizvodnji granula i profila na različitim WPC sastavima.

Sljedeća vrsta je konusni pužni ekstruder. Strukturno je sličan cilindričnom ekstruderu, ali su vijak i radna šupljina napravljeni u obliku konusa. To omogućava snažnije hvatanje i guranje rastresitog materijala u radni prostor, njegovo sabijanje i brzo podizanje pritiska u području matrice na potreban nivo.

Bilješka. Cilindrični i konusni jednopužni ekstruderi mogu se koristiti u proizvodnji termoplastičnih WPC profila u dvofaznom procesu, tj. prilikom obrade gotovog WPC smjese.

Produktivniji su ekstruderi sa dva cilindrična ili konusna vijka, vidi sl. 8. Osim toga, imaju znatno bolja svojstva miješanja. Vijci ekstrudera mogu se okretati u jednom smjeru ili u suprotnim smjerovima.

Rice. Slika 8. Šeme vijaka dvocilindričnih i dvokonusnih ekstrudera: zona dovoda, zona kompresije, zona ventilacije, zona doziranja

Dizajn mašine sa dva vijka je mnogo komplikovaniji i skuplji.

Moderni vijci za ekstruder su složena struktura, vidi sliku 6.9.a. i sl. 6.9.b.

Sl.1.9. Prozor za stvarno
praćenje procesa u ekstruderu.

U radnoj šupljini ekstrudera odvijaju se različiti mehanički, hidraulički i hemijski procesi čije je uočavanje i precizno opisivanje teško. Na sl. 9 prikazuje specijalni oklop stakleni prozor za direktno posmatranje procesa ekstruzije (FTI)

Zbog svoje visoke produktivnosti i dobrih svojstava miješanja, za implementaciju sheme direktnog ekstrudiranja termoplastičnog WPC-a koriste se dvopužne mašine. One. obavljaju i miješanje komponenti i dovod pripremljene radne smjese u spinneret. Osim toga, ekstruderi s dva puža se često koriste u dvofaznom procesu kao spojevi za proizvodnju WPC peleta.

Vijci na mašinama sa dva zavrtnja ne moraju nužno imati samo spiralne površine. Da bi se poboljšala njihova svojstva miješanja, na vijcima se mogu napraviti posebni dijelovi za miješanje s drugim vrstama površina koje pružaju značajna promjena smjer i priroda kretanja radne smjese, čime se bolje miješa.

Nedavno je japanska firma Creative Technology & Extruder Co. Doo za preradu drvno-polimernih kompozicija predložena je kombinirana shema dizajna ekstrudera, u kojoj su dvopužni i jednopužni ekstruderi kombinirani u jednom tijelu cilindra.

Glavni mehanizmi fenomena koji se javljaju tokom ekstruzije termoplastičnih materijala su dobro shvaćeni. AT uopšteno govoreći vidi na primjer dodatak "Uvod u ekstruziju"

Bilješka. Disk ekstruder je korišten u instalaciji za proizvodnju drvo-polimernih ploča u Rostkhimmashu. U nekim slučajevima, u proizvodnji WPC-a, klipna ekstruzija se može koristiti umjesto ekstruzije vijaka.

Postoji posebne metode matematička kompjuterska simulacija procesa ekstruzije koji se koriste za proračun i dizajn ekstrudera i kalupa, vidi sl. 10. te u kompjuterskim sistemima upravljanja ekstruderima.

Rice. 10. Sistem kompjuterske simulacije procesa ekstruzije.

Ekstruderi koji se koriste u proizvodnji WPC moraju biti opremljeni efikasan uređaj otplinjavanje radi uklanjanja para i plinova i imaju radne površine otporne na habanje, kao što su duboko nitrirana cijev i vijak kaljen molibdenom.

Tradicionalno, tehnologija proizvodnje WPC koristi drveno brašno sa sadržajem vlage manjim od 1%. Međutim, novi moderni ekstruderi, dizajnirani posebno za proizvodnju WPC, mogu prerađivati ​​brašno sa sadržajem vlage do 8%, jer su opremljeni snažnim sistemom za otplinjavanje. Neki ljudi vjeruju da vodena para stvorena u ekstruderu pomaže da se u određenoj mjeri olakša proces ekstruzije, iako je to kontroverzna tvrdnja. Na primjer, kompanija Cincinnati Extrusion označava da je ekstruder proizveden od strane kompanije mod. Fiberex A135 sa sadržajem vlage brašna od 1-4% imaće produktivnost od 700-1250 kg/h, a sa 5-8% samo 500-700 kg/h. Dakle, standardni ekstruder, čak i opremljen sistemom za otplinjavanje, još uvijek nije sušač, već jednostavno sposoban više ili manje efikasno ukloniti malu količinu vlage iz radne smjese. Međutim, postoje izuzeci od ove situacije, na primjer, finski Conex ekstruder opisan u nastavku, koji može raditi i na mokrim materijalima.

Općenito je pravilo da voda mora biti potpuno uklonjena iz materijala tijekom ekstruzije kako bi se dobila gusta i izdržljiva kompozitna struktura. Međutim, ako će se proizvod koristiti u zatvorenom prostoru, tada može biti porozniji i, shodno tome, manje gust.

Jedan od ekstrudera, dizajniran posebno za proizvodnju drvo-polimernih kompozita, prikazan je na Sl. jedanaest.

Rice. 11. Model ekstrudera DS 13.27 od Hans Weber Gmbh, "Fiberex" tehnologija

Ekstruderi koji se koriste u dvostepenom procesu za predgranulaciju WPC opremljeni su posebnom glavom za granulaciju umjesto profilne matrice. U glavi za granulaciju, tok radne smjese koja izlazi iz ekstrudera dijeli se na nekoliko tokova malog promjera (pramenova) i nožem seče na kratke komade.

Nakon hlađenja pretvaraju se u granule. Granule se hlade na vazduhu ili u vodi. Vlažne granule se suše. Granulirani WPC je pogodan za skladištenje, transport i dalju preradu u delove u sledećoj fazi tehnološkog procesa ili u drugom preduzeću ekstruzijom, brizganjem ili presovanjem.

Ranije su ekstruderi imali jednu zonu utovara. Novi modeli ekstrudera koji se razvijaju za obradu kompozitnih materijala mogu imati dvije ili više zona utovara - odvojeno za smolu, posebno za punila i aditive. Kako bi se što bolje prilagodili radu na različitim sastavima, ekstruderi - komaunderi se često prave sklopivim dizajn presjeka, što vam omogućava da promijenite omjer L/D

3. Matrice (glave) ekstrudera

Matrica (tzv. "glava ekstrudera") je zamjenjivi alat ekstrudera, koji talini koja izlazi iz radne šupljine ekstrudera daje potreban oblik. Strukturno, kalup je prorez kroz koji se talina utiskuje (ističe).

Rice. 12. Ladica, profil, kalibrator.

U spineretu se odvija konačno formiranje strukture materijala. To u velikoj mjeri određuje tačnost presjek profil, kvalitet njegove površine, mehanička svojstva itd. Najvažnija je predila sastavni dio dinamički sistem ekstruder-matrica i zapravo određuje performanse ekstrudera. One. sa različitim kalupima, isti ekstruder može proizvesti različite količine profila u kilogramima ili metrima (čak i za isti profil). Zavisi od stepena savršenstva reoloških i termotehnički proračun sistemi (brzina ekstruzije, omjer bubrenja ekstrudata, viskoelastične deformacije, ravnoteža pojedinačnih tokova ekstrudata, itd.) Na fotografiji, sl. 6.13. prikazana je matrica (lijevo) iz koje vrući profil izlazi (u sredini) i ide u kalibrator (desno).

Za dobivanje proizvoda složenog profila koriste se kalupi koji imaju relativno visoku otpornost na kretanje taline. Glavni problem koji se mora riješiti unutar kalupa tokom procesa ekstruzije, a posebno za složeni profilni dio, je izjednačavanje prostornih brzina različitih tokova taline u kalupu po cijelom profilu profila. Stoga je brzina ekstruzije složenih profila manja od one jednostavnih. Ovu okolnost se mora uzeti u obzir već u fazi projektovanja samog profila, tj. proizvodi (simetrija, debljine, raspored rebara, prijelazni radijusi, itd.).

Fig.13. Montažna dvožilna matrica za proizvodnju prozorskih profila.

Proces ekstruzije omogućava da jedan ekstruder istovremeno proizvodi dva ili više, po pravilu, identičnih profila, što omogućava maksimalno korištenje produktivnosti ekstrudera u proizvodnji profila srednje veličine. Za to se koriste matrice s dvije ili više niti. Fotografija prikazuje izgled dvolančane matrice, vidi sl. trinaest

Ladice su izrađene od čvrstog čelika otpornog na habanje. Cijena jedne matrice može se kretati od nekoliko hiljada do nekoliko desetina hiljada dolara (ovisno o veličini, složenosti dizajna i preciznosti i korištenim materijalima).

Čini se da se tehnička složenost moćnih modernih ekstrudera i kalupa za njih (u smislu tačnosti, proizvodnih tehnologija i upotrijebljenih materijala) približava složenosti avionskih motora, a daleko od toga nije svaka strojogradnja. Međutim, sasvim je moguće razmotriti mogućnost organiziranja proizvodnje domaće opreme za ekstruziju - ako koristite gotove uvezene komponente (radni cilindri, vijci, mjenjači itd.). U inostranstvu postoje kompanije koje su specijalizovane za proizvodnju upravo takvih proizvoda.

4. Dozatori i mikseri.

U proizvodnji konstrukcijskih materijala pitanja homogenosti (ujednačenosti strukture) i postojanosti sastava su, kao što znate, od najveće važnosti. Važnost ovoga za drvno-polimerne kompozite ne zahtijeva čak ni posebno objašnjenje. Stoga se u WPC tehnologiji velika pažnja poklanja načinima doziranja, miješanja i snabdijevanja materijala. U proizvodnji WPC-a implementiraju se različite tehnološke metode i šeme za rješavanje ovih procesa.

Doziranje materijala vrši se na 5 načina:

• Jednostavno volumetrijsko doziranje kada se materijal sipa u posudu određene veličine (mjerna kanta, bure ili posuda miksera)
• Jednostavno doziranje težine, kada se materijal sipa u posudu koja se nalazi na vagi.
• Kontinuirano doziranje volumena, na primjer pomoću zavrtnja za doziranje. Regulacija se vrši promjenom brzine pomaka uređaja.
• Kontinuirano doziranje težine (gravimetrijsko) uz pomoć specijalnih elektronskih uređaja.
• Kombinirano doziranje, kada se neke komponente doziraju na jedan, a druge na drugi način.

Volumetrijsko doziranje je jeftinije, gravimetrijsko doziranje preciznije. Sredstva za kontinuirano doziranje je lakše organizirati u automatizirani sistem.

Mešanje komponenti može se vršiti hladnim i toplim metodama. Vruća smjesa se šalje direktno u ekstruder za formiranje profila ili u granulator i hladnjak za proizvodnju granula. Specijalni ekstruder-granulator može djelovati kao vrući mikser.

napomene:

1. Granulirani materijali obično imaju stabilnu zapreminsku gustinu i mogu se prilično precizno dozirati volumetrijskim metodama. Kod prahova, a još više kod drvnog brašna, situacija je suprotna.
2. Organski tečni i prašnjavi materijali su skloni požaru i eksploziji. U našem slučaju to se posebno odnosi na drvno brašno.

Mešanje komponenti se može izvršiti na različite načine. Da biste to učinili, postoje stotine različitih uređaja, kako najjednostavnijih mješalica, tako i automatskih miješalica, pogledajte, na primjer, mješalice tipa lopatice za hladno i toplo miješanje.

Rice. 14. Kompjuterizovana stanica za mešanje i doziranje kompanije Colortonic

Na sl. 14. prikazuje gravimetrijski sistem za automatsko doziranje i miješanje komponenti, dizajniran posebno za proizvodnju drvo-polimernih kompozita. Modularni dizajn vam omogućava da formirate sistem za mešanje bilo koje komponente u bilo kojoj sekvenci.

5. Hranilice

Karakteristika drvnog brašna je veoma mala nasipna gustina i ne baš dobra tečnost.

Rice. 15. Strukturna šema dovoda

Bez obzira na to koliko brzo se vijak ekstrudera rotira, nije uvijek u stanju uhvatiti dovoljnu količinu (po težini) rastresite smjese. Stoga su za lake mješavine i brašno razvijeni sistemi prisilnog hranjenja za ekstrudere. Ulagač unosi brašno u područje punjenja ekstrudera pod određenim pritiskom i na taj način osigurava dovoljnu gustoću materijala. Dijagram takvog hranilice prikazan je na Sl. petnaest.

Obično, prisilne hranilice isporučuje proizvođač zajedno s ekstruderom po posebnoj narudžbi za određenu smjesu, pogledajte na primjer shemu organizacije procesa direktnog ekstruzije koju nudi Coperion, sl. šesnaest.

Rice. 16. Šema direktnog istiskivanja WPC sa prinudnim hranjenjem, Coperion.

Shema predviđa učitavanje pojedinačnih komponenti kompozita različite zone ekstruder. Izgled slična instalacija Milacron-a, vidi sliku 1.17.a.

Rice. 17.a. Dvopužni konusni ekstruder TimberEx TC92 sa sistemom prinudnog dodavanja kapaciteta 680 kg/h.

6. Hladnjak.

U najjednostavnijim slučajevima, proces ekstruzije WPC može se završiti hlađenjem profila. Za to se koristi jednostavan hladnjak za vodu, na primjer, korito s tušem. Vrući profil pada pod mlazove vode, hladi se i poprima konačan oblik i dimenzije. Dužina korita se određuje od uslova dovoljnog hlađenja profila do temperature staklastog prelaska smole. Ovu tehnologiju preporučuju, na primjer, Strandex i TechWood. Koristi se tamo gdje zahtjevi za kvalitetom površine i preciznošću oblika profila nisu previsoki ( građevinske konstrukcije, neki proizvodi za podove itd.) ili se očekuje dalja obrada, kao što je brušenje, furniranje itd.

Za proizvode sa povećanim zahtjevima za preciznošću dimenzija proizvoda (montažne konstrukcije, elementi interijera, prozori, vrata, namještaj i sl.) preporučuje se korištenje uređaja za kalibraciju (kalibratore).

Srednju poziciju u pogledu tačnosti dimenzija dobijenih proizvoda zauzima tehnologija prirodnog vazdušnog hlađenja profila na valjkastom stolu, koju koristi, na primer, nemačka kompanija Pro-Poly-Tec (i čini se da biti jedna od korejskih kompanija).

7. Kalibratori.

Profil koji izlazi iz kalupa ima temperaturu do 200 stepeni. Prilikom hlađenja dolazi do termičkog skupljanja materijala i profil nužno mijenja svoju veličinu i oblik. Zadatak kalibratora je da obezbedi prisilnu stabilizaciju profila tokom procesa hlađenja.

Kalibratori su hlađeni zrakom i vodom. Postoje kombinovani kalibratori voda-vazduh koji omogućavaju bolje pritiskanje ekstrudata na formirajuće površine kalibratora. Najpreciznijim se smatraju vakuumski kalibratori, u kojima se pokretne površine oblikovanog profila usisavaju vakuumom na površine alata za oblikovanje.

Nedavno se razvila austrijska kompanija Technoplast poseban sistem vodena kalibracija i hlađenje drvo-polimernih profila, nazvanih Lignum, vidi sl. osamnaest.

Rice. 18. Lignum kalibracijski sistem iz Technoplasta, Austrija

U ovom sistemu se kalibracija profila odvija uz pomoć posebnog pričvršćivanja na matricu, u kojoj se odvija vodeno vrtložno hlađenje površine profila.

8. Uređaj za povlačenje i pila za rezanje.

Na izlazu iz ekstrudera, vrući kompozit ima malu čvrstoću i može se lako deformirati. Stoga se za olakšavanje njegovog kretanja kroz kalibrator često koristi vučni uređaj, obično tipa gusjenice.

Rice. 19. Vučna naprava sa reznom testerom od Greinera

Profil se delikatno hvata tragovima staze i uklanja iz kalibratora pri unapred određenoj stabilnoj brzini. U nekim slučajevima mogu se koristiti i mašine sa valjcima.

Za podjelu profila na segmente željene dužine, pokretni disk klatna testera, koji se pomiču zajedno sa profilom tokom procesa piljenja, a zatim se vraćaju u prvobitni položaj. Uređaj za piljenje, ako je potrebno, može biti opremljen uzdužnom pilom. Uređaj za vuču se može napraviti u istoj mašini kao i pila za rezanje, vidi sliku na sl. devetnaest.

9. Prijemni sto

Može imati različit dizajn i stepen mehanizacije. Najčešće se koristi najjednostavniji gravitacijski ejektor. Izgled vidi, na primjer, Sl. 20.

Rice. 20. Automatizirani stol za istovar.

Svi ovi uređaji montirani zajedno, opremljeni zajedničkim sistemom upravljanja, čine liniju za ekstruziju, vidi sl. 21.

Rice. 21. Linija za ekstruziju za proizvodnju WPC (prihvatni sto, pila, vučni uređaj, kalibrator, ekstruder)

Za pomicanje profila po preduzeću koriste se različita kolica, transporteri i utovarivači.

10. Završni radovi.

U mnogim slučajevima, profil napravljen od WPC-a nije potreban dodatna obrada. Ali postoje mnoge primjene u kojima se, iz estetskih razloga, Završni radovi neophodno.

11. Pakovanje

Gotovi profili se skupljaju u transportne vreće i vežu polipropilenskom ili metalnom trakom. Odgovorni dijelovi za zaštitu od oštećenja mogu se dodatno prekriti, na primjer, polietilenskom folijom, kartonskim trakama).

Mali profili mogu zahtijevati kruto pakovanje radi zaštite od loma ( kartonske kutije, sanduke).

domaći analozi.

U toku informatičkih istraživanja u oblasti ekstruzije WPC-a, vršena je i potraga za domaćim tehnologijama. Jedinu liniju za proizvodnju drvo-polimernih ploča nudi tvornica Rostkhimmash, web stranica http://ggg13.narod.ru

Specifikacije linije:

Vrsta proizvoda - lim 1000 x 800 mm, debljina 2 - 5 mm

Produktivnost 125 - 150 kg na sat

Sastav linije:

• dvopužni ekstruder
• disk ekstruder
• glava i mjerač
• kupka za vakumsku kalibraciju
• vučni uređaj
• uređaj za rezanje, za podrezivanje rubova i podrezivanje na dužinu
• automatsko skladištenje

Ukupne dimenzije, mm, ne više od

• dužina 22500 mm
• širina 6000 mm
• visina, 3040 mm

Težina - 30 620 kg

Instalirani kapacitet električne opreme je oko 200 kW

Ova postavka se može procijeniti na sljedeći način:

• ima loše performanse
• nije prilagođeno proizvodnji profilnih dijelova
• izuzetno niska preciznost (+/- 10% debljine)
• visoka specifična potrošnja materijala i energije

Svaki od detalja možete izrezati i brusiti ručno, ali ova tehnika je vrlo nesavršena: potrebno je puno truda, a nemoguće je dobiti dva apsolutno identična proizvoda. Stoga, u ovaj materijal naučit ćete kako izvoditi brizganje plastike kod kuće.

Šta bi nam moglo zatrebati

Za samo-izrađene plastične kalupe ne trebaju nam nikakvi posebni alati ili materijali. Možemo napraviti šablonski model, neku vrstu matrice, od skoro svega - od metala, kartona ili drveta. Ali bez obzira koju opciju odaberete, u svakom slučaju, prije početka rada mora biti impregnirana posebnim rješenjem. Ovo se posebno odnosi na drvo i papir, jer oni aktivno upijaju vlagu i da bismo spriječili ovaj proces, potrebno je ispuniti pore, po mogućnosti tekućim voskom.

Silikon.

Ako smo se odlučili na ovu opciju, onda biste je trebali kupiti s najnižom viskoznošću - to će doprinijeti boljoj racionalizaciji dijela. Naravno, rezultati će biti tačniji. Na savremenom tržištu postoji veliki broj njegovih varijanti i nema smisla ih međusobno porediti: za to nemamo ni vremena ni mogućnosti. Možemo samo sa sigurnošću reći da je zaptivna masa za automobile, po mogućnosti crvena, idealna za premazivanje. Uz to će sipanje plastike kod kuće biti mnogo lakše.

Određivanje materijala za livenje

Da budem iskren, postoji čak i više materijala za oblikovanje od silikona. Među njima su i tečna plastika, i obični gips pomiješan s PVA ljepilom, pa čak poliesterska smola. Supstance za hladno zavarivanje, metali niskog topljenja i tako dalje. Ali u našem slučaju ćemo se bazirati na nekim drugim karakteristikama tvari za livenje:

• Trajanje njihovog rada.
• Viskoznost.

Što se tiče prve tačke, ona označava vrijeme tokom kojeg možemo vršiti manipulacije sa materijalom koji još nije očvrsnuo. Naravno, ako se proizvodnja plastičnih proizvoda odvija u tvornici, tada će dvije minute biti više nego dovoljne. Pa nama koji to radimo kod kuće treba bar pet minuta. I ako se tako desilo to odgovarajući materijali Ako ga niste mogli nabaviti, onda ih je sasvim moguće zamijeniti jednostavnom epoksidnom smolom. Gdje ga tražiti? U auto shopovima ili u trgovinama za ljubitelje aviomodelstva. Osim toga, takva smola se često nalazi u običnim trgovinama hardvera.

Pravljenje oblika reza

Ovaj je idealan za izlivanje plastike vlastitim rukama, jer se u njega mogu uliti neobične vrste smola. Mali trik ove tehnike može se smatrati da se u preliminarnoj fazi cijela površina modela mora tretirati silikonom, a zatim, nakon što se materijal potpuno stvrdne, matrica se može odrezati. Nakon toga izvlačimo njegovu "unutrašnjost", što će nam biti korisno za daljnje lijevanje. Da bismo se uklopili u formu, moramo nanijeti sloj zaptivača od tri milimetra, nakon čega jednostavno čekamo da se materijal stvrdne - obično je potrebno dva sata. U tom slučaju poželjno je nanositi ga četkom. Prilikom nanošenja prvog sloja moramo se truditi da materijalom popunimo sve nepravilnosti ili praznine kako se naknadno ne bi stvarali mjehurići zraka.

Kako je proces kastinga

Prvi korak.

Uzimamo kalup za livenje i temeljno ga čistimo - trebao bi biti suh i čist. Svi ostaci materijala koji su ostali nakon prethodnih postupaka moraju se ukloniti.

Drugi korak.

Ako se ukaže potreba, možemo malo promijeniti boju naše kompozicije: za to joj je potrebno dodati samo jednu kap boje, ali ni u kojem slučaju vodu (tečna plastika ih osobno ne voli).

Treći korak.

Nema potrebe za otplinjavanjem naše mješavine za livenje. To se može objasniti činjenicom da plastično oblikovanje kod kuće u početku osigurava relativno kratko trajanje svog "života". Istovremeno, da biste izvukli mjehuriće zraka iz proizvoda malih dimenzija, potrebno ih je samo ručno ukloniti nakon izlijevanja.

Četvrti korak.

Temeljito izmiješajte sve potrebne komponente i polako, u tankom mlazu, sipajte u šablonski oblik. To treba činiti dok smjesa ne popuni cijeli volumen i još nešto kanala za livenje. A uskoro, kada se odvija postupak otplinjavanja, volumen ovog materijala će se značajno smanjiti i postati ono što nam treba.

I posljednji savjet: da bi kvalitet modela bio visok, šablon morate hladiti postepeno, polako. Dakle, slijedite sve upute i uspjet ćete!

Povratak