Откосы 

Получение пластиков из древесных и растительных отходов в закрытых пресс-формах савиновских андрей викторович. Жидкое дерево своими руками – создаем деревопластик дома Пластмасса из дерева

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 .

Назначение: изобретение относится к производству изделий из древесного пластика. Сущность изобретения: предварительно по всему периметру внутренней рабочей части пресс-формы образуют зазор, в который укладывают слой из древесно-полимерного материала, содержащего 10 - 30% термопластичного связующего, после чего оставшийся объем пресс-формы засыпают древесными частицами с влажностью 6 - 25%. Горячее прессование осуществляют при давлении 70 - 120 кг/см 2 и при температуре 170 - 200 o С, причем соотношение толщины слоя из древесно-полимерного материала и толщины изделия составляет (1-2) : (5-50). Древесные частицы засыпают в пресс-форму с размером не более 0,5 мм, а слой из древесно-полимерного материала может быть образован укладкой предварительно изготовленных пластин из древесно-полимерного материала. 7 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области производства древесных пластиков из отходов лесоперерабатывающих промышленных производств и может быть использовано в качестве строительных материалов /облицовочные плиты, покрытие полов, черепица, в производстве мебели/. Известен способ изготовления из древесных и других растительных веществ, при котором древесные частицы помещают в герметичную пресс-форму, нагревают без доступа воздуха и выхода паров и газов под давлением 1 - 50 МПа и выдерживают при максимальном давлении от 3 до 70 минут (SU, авт. св. N 38290, кл. E 04 C 2/10, 1934 г.). Недостатком этого способа является низкое значение физико-механических и эксплуатационных характеристик получаемых изделий. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления строительных изделий из древесных пластиков, включающий измельчение древесины, нагрев ее до 170 - 270 o C и прессование в герметичной пресс-форме без доступа воздуха и выхода паров и газов при давлении 5 - 50 МПа в течение 3 - 70 мин /SU, авт. св. N 38070, кл. E 04 C 2/10, 1934 г./. Указанные способы имеют следующие недостатки: сложность решения вопроса герметизации пресс-формы при горячем прессовании под давлением, нестабильность свойств изделий при нарушении, хотя бы частичном, герметизации, появление открытой пористости при использовании пониженного прессования, при котором проще обеспечить герметизацию. Наличие открытых пор ухудшает физико-механические и эксплуатационные характеристики изделия древесного пластика, в частности, на водопоглощение. Задачей изобретения является упрощение герметизации пресс-формы при повышении ее надежности и при улучшении физико-механических и других эксплуатационных свойств изделий, изготавливаемых из древесных пластиков. Задача создания надежной герметичности пресс-формы осуществляется за счет размещения слоя древесно-полимерной массы в зазоре между матрицами и пуансонами. При нагревании пресс-формы до температуры прессования древесно-полимерная масса приобретает пластичность, затекает под давлением прессования в зазор между матрицей и пуансонами, что и обеспечивает надежную герметичность пресс-формы. Необходимая вязкость массы, обеспечивающая надежную герметичность, зависит от количества термопластичного связующего и определяется давлением прессования, а также давлением паров и газов, возникающих при гидролизе древесных частиц. Повышение эксплуатационных характеристик, в частности уменьшение пористости, достигается созданием на поверхности древесного пластика слоя древесно-полимерного водонепроницаемого материала. Этот слой в процессе изготовления изделия обеспечивает герметизацию пресс-формы при прессовании. Поверхностный водонепроницаемый слой образуется в процессе прессования путем послойного загружения пресс-формы: сначала нижний горизонтальный слой, содержащий древесные частицы и 5 - 30 вес.% термопластичного связующего, затем слой древесных частиц и верхний горизонтальный слой аналогичный нижнему. Поверхностный горизонтальный водонепроницаемый слой может быть образован из заранее изготовленных прессованием тонких листов древесно-полимерного материала, содержащего 5 - 30% термопластичного связующего, и последующей укладки их послойно в пресс-форму: нижний и верхний слой - древесно-полимерный материал, между ними - древесные частицы. Между стенками пресс-формы и слоем древесных частиц располагают лист древесно-полимерного материала. Заполнение пресс-формы по прототипу и по изобретению осуществляется по схемам, приведенным на фиг. 1 - 5. На фиг. 1 изображена схема засыпки шихты по прототипу, при которой прессуемой смесью 1 заполняется вся пресс-форма 2, а уплотнение осуществляется установкой резиновых уплотнителей 3, размещаемых в зазоре между матрицей и пуансоном по всему периметру внутренней рабочей части пресс-формы. На фиг. 2 изображена схема заполнения пресс-формы, согласно которой сначала по всему периметру внутренней рабочей части пресс-формы насыпают слой 1 из древесно-полимерного материала, содержащего 10 - 30% связующего, а оставшийся объем заполняют древесными частицами 2 с влажностью 6 - 25%. На фиг. 3 изображена схема заполнения пресс-формы, согласно которой сначала по всему периметру внутренней рабочей части пресс-формы укладывают предварительно изготовленные пластины 1 из древесно-полимерного материала, содержащего 10 - 30% связующего, а оставшийся объем заполняют древесными частицами 2 с влажностью 6 - 25%. На фиг. 4 изображена схема заполнения пресс-формы, согласно которой кроме укладки слоя 1 из древесно-полимерного материала, содержащего 10 - 30% связующего, на дно формы насыпают нижний горизонтальный слой 2 древесно-полимерного материала, содержащего 5 - 30% связующего, затем насыпают древесные частицы 3 с влажностью 6 - 25%, поверх которого также насыпают горизонтальный слой 4, состав которого аналогичен нижнему горизонтальному слою. На фиг. 5 изображена схема заполнения пресс-формы, которая аналогична схеме на фиг. 4 с тем отличием, что горизонтальные слои 1 образованы не засыпкой смеси из связующего и древесных частиц, а укладкой пластин, предварительно изготовленных из древесно-полимерного материала. Эти горизонтальные слои после прессования и охлаждения изделий образуют поверхностные водонепроницаемые слои. При этом при приготовлении древесно-полимерной смеси из термопластичного полимерного связующего, например, полиэтилена и древесных частиц, в частицы перед их смешиванием со связующим вводят 1 - 5% от их веса муравьиную или уксусную кислоту и повышают влажность частиц до 5 - 25%, причем вместо древесных частиц можно использовать растительные волокна. Образцы древесных пластиков изготавливали по способу прототипу методом горячего прессования в герметичной пресс-форме. Герметизация зазора между матрицей и пуансонами осуществлялась с помощью водоохлаждаемой прокладки из температуростойкой резины. Древесные пластики по предложенному способу изготавливали в обычной пресс-форме с зазором между пуансоном и матрицей до 1 - 1,5 мм. В обоих случаях для получения древесных пластиков использовали древесные частицы хвойных пород размером -0,5 мм, влажностью 15%. Для герметизации матрицы и создания защитного водоотталкивающего слоя по предложенному способу применялась прессмасса следующего состава: древесные частицы с влажностью 15% /хвойные породы размером 0,5 мм/ -85%, вторичные полиэтилена - 15% вес. Режим горячего прессования был одинаков для всех образцов древесных пластиков: температура прессования - 170 o C, давление - 70 кг/см 2 , время выдержки под давлением - 30 мин. В таблице приведены свойства древесных пластиков, полученных по способу-прототипу и предложенному способу. Анализ приведенных в таблице свойств изделий из древесных пластиков, изготовленных по способу прототипу и по изобретению в соответствии со схемами заполнения пресс-формы /см. фиг. 2 - 5/, показал следующее: герметизация пресс-формы, укладываемой в зазор между матрицей и пуансоном пресс-массы, более проста и надежна и обеспечивает более высокие физико-механические характеристики изделий, чем при применении резиновых уплотнений; получение изделий с горизонтальными поверхностными слоями из древесно-полимерной смеси обеспечивает водонепроницаемость изделий и повышение их физико-механических характеристик.

Формула изобретения

1. Способ изготовления изделий прессованием из древесного пластика, включающий измельчение древесины, заполнение пресс-формы, горячее прессование под давлением без доступа воздуха и выпуска паров и газов с последующим охлаждением, отличающийся тем, что предварительно по всему периметру внутренней рабочей части пресс-формы образуют зазор, в который укладывают слой из древесно-полимерного материала, содержащего 10 - 30% термопластичного связующего, после чего оставшийся объем пресс-формы засыпают древесными частицами с влажностью 6 - 25%, а горячее прессование осуществляют при давлении 70 - 120 кг/см 2 и при температуре 170 - 200 o С, причем соотношение толщины слоя из древесно-полимерного материала и толщины изделия составляет (1 - 2) : (5 - 50). 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в пресс-форму засыпают древесные частицы, размер которых составляет не более 0,5 мм. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что слой из древесно-полимерного материала образуют укладкой предварительно изготовленных пластин из древесно-полимерного материала. 4. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что слой из древесно-полимерного материала образуют засыпкой в форму смеси из термопластичного полимерного связующего и древесных частиц. 5. Способ по пп.1 - 4, отличающийся тем, что древесные частицы размещают между дополнительными верхним и нижним горизонтальными слоями из древесно-полимерного материала, содержащего 5 - 30% связующего. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что горизонтальные слои образованы укладкой предварительно изготовленных пластин из древесно-полимерного материала. 7. Способ по пп.1 - 6, отличающийся тем, что при приготовлении древесно-полимерного материала перед смешиванием со связующим в измельченные древесные частицы вводят 1 - 5% от их веса муравьиную или уксусную кислоту. 8. Способ по пп.1 - 7, отличающийся тем, что при приготовлении древесно-полимерного материала в качестве древесных частиц используют растительные волокна.

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!

Задача технологии изготовления изделий из термопластичных древесно-полимерных композиционных материалов принципиально проста - соединить все ингридиенты будущего композита в однородный материал и сформировать из него изделие нужой формы. Однако, для ее реализации требуется некоторый набор достаточно сложного технологического оборудования.

1. Общие принципы технологии.

Исходным сырьем для производства ДПК является древесная мука (или волокно), базовая смола в виде суспензии или гранул и до 6-7 видов необходимых добавок (аддитивов).

Сушествует две принципиально различающихся схемы получения экструзионных изделий из термопластичных ДПК:

  • двухстадийный процесс (компаундирование + экструзия),
  • одностадийный процесс (прямая экструзия).

В двухстадийном процессе сначала из исходных ингридиентов изготавливается древеснополимерный компаунд. Смола и мука находятся в двух силосах. Мука, подсушенная в специальной установке и смола направляются в весовой дозатор, и поступает в смеситель, где тщательно перемешивается в горячем виде с добавлением необходимых аддитивов. Полученная смесь далее формируется в виде некрупных гранул (пеллет), которые затем охлаждается в специальном устройстве (охладителе).

Рис. 1. Схема получения гранулированного древеснополимерного компаунда

Затем, этот компаунд используется для экструзии профильных изделий, см. схему экструзионного участка, Рис. 2.


Рис. 2. Схема экструзионного участка

Гранулят подается в экструдер, разогревается до пластичного состояния и продавливается через фильеру. Выдавленный профиль калибруется, распиливается поперек (а при необходимости и вдоль) и укладывается на приемный стол.

Древеснополимерный компаунд используется также для литья или прессования изделий из термопластичных ДПК.

В случае прямой экструзии ингриденты направляются непосредственно в экструдер, см., например, одну из схем организации процесса прямой экструзии ДПК на Рис. 3.


Рис. 3. Схема прямой экструзии древеснополимерных композитов.

В данном случае, древесная мука подается из бункера в сушильную установку, подсушивается до влажности менее 1 % и поступает в бункер-накопитель. Затем мука и добавки из поступают в дозатор, а из него - в миксер (смеситель). Подготовленный в миксере смесь (компаунд) при помощи транспортной системы подается в накопительную емкость экструдера. Смола, пигмент и смазывающий агент из соответствующих емкостей подаются в экструдер, где происходит их окончательное перемешивание, нагрев и выдавливание через фильеру. Далее происходит охлаждение (и при необходимости) калибровка полученного профиля, а затем обрезка на нужную длину. Такая схема называется прямой экструзией.

В настоящее время в промышленности широко используются обе схемы, хотя многие считают более прогрессивной прямую экструзию.

За рубежом существуют предприятия, специализирующиеся только на производстве гранулята для ДПК, т.е. на продажу. Например, на фирме WTL International мощности установок такого типа составляют до 4500-9000 кгчас.

Примерное расположение оборудования экструзионного участка (линии) для прямой экструзии профильных деталей см. на следующей схеме.

В зависимости от цели проекта, производство экструзионных ДПК может быть реализовано в виде компактного участка на одной установке, либо в форме цеха (завода с большим или меньшим количеством технологических линий.

На крупных предприятиях могут стоять десятки экструзионных установок.

Предельные температуры процесса экструзии для разных видов базовых смол, показаны на диаграмме рис.6.

Рис.6. Предельные температуры рабочей смеси (линия 228 градусов - температура воспламенения древесины)

Примечание. Большинство природных и синтетических полимеров при температуре выше 100 град. С склонно к деградации. Это связано с тем, что энергия отдельных молекул становится достаточной для разрушения межмолекулярных связей. Чем выше температура, тем таких молекул становится больше. В результате сокращается длина полимерных молекулярных цепочек, происходит окисление полимера и существенно ухудшаются физико-механические свойства полимера. При достижении предельных температур деградация молекул полимера происходит в массовом порядке. Поэтому, при горячем компаундировании и экструзии необходимо тщательно контролировать температуру смеси и стремиться к ее снижению и к сокращению операционного времени. Деградация полимеров происходит и во время естественного старения композита при воздействии ультрафиолетового излучения. Деградации подвержен не только пластик, но и молекулы полимеров, составляющих структуру древесной компоненты композита.

Давление расплавленной смеси в цилиндре экструдера обычно составляет от 50 до 300 бар. Оно зависит от состава смеси, конструкции экструдера, формы экструдируемого профиля и скорости истечения расплава. Современные мощные экструдеры создаются с расчетом на рабочее давление до 700 бар.

Скорость экструзии ДПК (т.е. скорость истечения расплава из фильеры) находится в пределах от 1 до 5 метров в минуту.

Главной частью этого технологического процесса является экструдер. Поэтому ниже мы рассмотрим некоторые виды экструдеров.

2. Виды экструдеров

В отечественной литературе экструдеры часто именуются червячными прессами. Принцип работы экструдера - это хорошо известный каждому "принцип мясорубки". Вращающийся шнек (червяк) захватывает из приемного отверстия материал, уплотняет его в рабочем цилиндре и под давлением выталкивает в фильеру. Кроме того, в экструдере происходит окончательное перемешивание и уплотнение материала.

Движение материала в экструдере при вращении шнека происходит вследствие разницы в коэффициентах трения материала о щнек и цилиндр. Как образно высказался один зарубежный специалист: " полимер прилипает к цилиндру и скользит по шнеку".

Основное тепло в рабочем цилиндре выделяется вследствие сжатия рабочей смеси и работы значительных сил трения ее частиц о поверхности экструдера и друг об друга. Для переработки термопластов экструдеры снабжаются дополнительными устройствами для разогрева рабочей смеси, измерения температуры и ее поддержания (нагреватели и охладители).

В пластиковой индустрии наиболее распространенными, в силу относительной простоты и сравнительно низкой цены, являются одноцилиндровые (одношнековые) экструдеры, см. схему и фото, рис. 7.

Рис. 7. Стандартная схема и внешний вид одноцилиндрового экструдера: 1- бункер; 2- шнек; 3- цилиндр; 4- полость для циркуляции воды; 5- нагреватель; 6- решетка; 7- формующая головка. Фазы процесса (I - подача материала, II - нагрев, III - сжатие)

Основные характеристиками экструдера являются:

  • диаметр цилиндра, мм
  • отношение длины цилиндра к его диаметру, L/D
  • скорость вращения шнека, об/мин
  • мощности двигателя и нагревателя, квт
  • производительность, кг/час

Примечание. Паспортная производительность экструдера является величиной условной. Фактическая производительность экструдера может значительно отличаться от паспортной в конкретном технологическом процессе в зависимости от перерабатываемого материала, конструкции фильер, пост-экструзионного оборудования и т.д. Показателями эффективности конкретного экструзионного процесса являются отношения производительности к потребляемой мощности, стоимости оборудования, численности персонала и т.п.

На следующей диаграмме показаны различия в производительности экструдеров серии TEM английской фирмы NFM Iddon Ltd при изготовлении гранул и профиля на разных композициях ДПК.

Следующим видом является экструдер с коническим шнеком . Конструктивно он похож на цилиндрический экструдер, но шнек и рабочая полость выполнены в форме конуса. Это дает возможность более энергично захватывать и проталкивать рыхлый материал в рабочую зону, уплотнять его и быстрее поднимать давление в районе фильеры до необходимого уровня.

Примечание. Цилиндрические и конические одношнековые экструдеры могут использоваться в производстве профилей из термопластичных ДПК в двухстадийном процессе, т.е. при переработке готового ДПК компаунда.

Более производительными являются экструдеры с двумя цилиндрическим или коническими шнеками, см. рис. 8. Кроме того, они обладают существенно лучшими смесительными свойствами. Шнеки экструдера могут вращаться в одну сторону или в противополжных направлениях.

Рис. 8. Схемы шнеков двухцилиндрового и двухконусного экструдеров: зона подачи, зона сжатия, зона вентиляции, зона дозирования

Конструкция двухшнековой машины много сложнее и она дороже.

Шнеки современных экструдеров представляют собой сложную конструкцию, см. рис 6.9.а. и рис. 6.9.б.


Рис.1.9. Окно для реального
наблюдения процесса в экструдере.

В рабочей полости экструдера происходят различные механические, гидравлические и химические процессы,наблюдение и точное описание которых затруднено. На Рис. 9 показано специальное бронированное стеклянное окно для непосредственного наблюдения за экструзионным процессом (фирма FTI)

Благодаря высокой производительности и хорошим смесительным свойствам именно двухшнековые мащины применяются для реализации схемы прямой экструзии термопластичных ДПК. Т.е. в них осуществляется и смешивание компонентов и подача приготовленной рабочей смеси в фильеру. Кроме того, двухшнековые экструдеры часто применяются в двухстадийном процессе в качестве компаундеров для получения ДПК в гранулах.

Шнеки двухшнековых машин не обязательно имеют только винтовые поверхности. Для улучшения их смесительных свойств на шнеках могут быть выполены специальные смесительные участки с другими типами поверхностей, которые обеспечивают существенное изменение направления и характера движения рабочей смеси т тем самым лучшее ее перемешивание.

Недавно японской фирмой Creative Technology & Extruder Co. Ltd для переработки древесно-полимерных композиций была предложена комбинированная схема конструкции экструдера, в котором в одном корпусе цилиндре совмещены двухшнековый и одношнековый экструдеры.

Основные механизмы явлений происходящих при экструзии термопластичных материалов хорошо изучены. В общих чертах см. например приложение " Введение в экструзию "

Примечание. В установке для производства древесно-полимерного листа Ростхиммаша использован дисковый экструдер. В некоторых случаях в производстве ДПКТ вместо шнековой экструзии может использоваться поршневая экструзия.

Существуют специальные методы математического компьютерного моделирования экструзионных процессов, используемые для расчета и конструирования экструдеров и фильер, см Рис. 10. и в системах компъютерного управления экструдерами.

Рис. 10. Система компьютерного моделирования экструзионных процессов.

Экструдеры применяемые производстве ДПК должны быть снабжены эффективным устройством дегазации для отвода паров и газов и иметь износостойкие рабочие поверхности, например, цилиндр с глубоким азотированием и шнек, упрочненный молибденом.

Традиционно, в технологии производства ДПК используется древесная мука влажностью менее 1%. Однако, новые современные экструдеры, разработанные специально для производства ДПК, способны перерабатывать муку влажностью до 8 %, так как снабжены мощной системой дегазации. Некоторые считают, что образующийся в экструдере водяной пар в какой-то степени способствует облегчению процесса экструзии, хотя это спорное утверждение. Например, фирма Cincinnati Extrusion указывает, что выпускаемой фирмой экструдер мод. Fiberex A135 при влажности муки 1-4% будет иметь производительность 700 - 1250 кг/час, а при 5-8 % только 500- 700 кг/час. Таким образом, стандартный экструдер даже оборудованный системой дегазации, все же не является сушилкой, а просто способен более или менее эффективно удалять из рабочкй смеси небольшое количество влаги. Однако, есть и исключения из этого положения, например - описанный далее финский экструдер Conex, способный работать и на влажных материалах.

Как правило, в ходе экструзии вода должна быть полностью удалена из материала для обеспечения получения плотной и долговечной структуры композита. Однако, если изделие будет эксплуатироваться внутри помещения, то оно может быть и более пористым и, соответственно, менее плотным.

Один из экструдеров, разработанный специально для производства древесно-полимерных композитов, показан на Рис. 11.

Рис. 11. Экструдер модели DS 13.27 фирмы Hans Weber Gmbh , технология "Fiberex"

Экструдеры используемые двухстадийном процессе для предварительного гранулирования ДПК вместо профильной фильеры снабжаются специальной гранулирующей головкой. В гранулирующей головке, выходящий из экструдера поток рабочей смеси разделяется на несколько ручейков малого диаметра (стренгов) и разрезается ножом на короткие отрезки.


После охлаждения они превращаются в гранулы. Охлаждение гранул осуществляется на воздухе или в воде. Влажные гранулы высушиваются. Гранулированные ДПК пригодны для хранения, транспортировки и дальнейшей переработки в детали на следующей стадии технологического процесса или на другом предприятии методом экструзии, литья под давлением или прессования.

Раньше экструдеры имели одну зону загрузки. Новые модели экструдеров, разрабатываемые для переработки композиционных материалов могут иметь две или более зон загрузки - отдельно для смолы, отдельно для наполнителей и аддитивов. С целью лучшего приспособления к работе на разных композициях экструдеры - компаундеры часто выполняются разборной секционной конструкции, что позволяет изменять соотношение L/D

3. Фильеры (головки) экструдеров

Фильера (т.н. "головка экструдера") является сменным инструментом экструдера, которая придает расплаву, покидающему рабочую полость экструдера, необходимую форму. Конструктивно фильера представляет собой щель, через которую продавливается (истекает) расплав.

Рис. 12. Фильера, профиль, калибратор.

В фильере происходит окончательное формирование структуры материала. Она в значительной степени определяет точность поперечного сечения профиля,качество его поверхности,механические свойства и т. п. Фильера является важнейшей составной частью динамической системы экструдер-фильера и фактически определяет производительность экструдера. Т.е. с разными фильерами один и тот же экструдер способен произвести различное количество профиля в килограммах или погонных метрах (даже для одного и того же профиля). Это зависит от степени совершенства реологического и теплотехнического расчёта системы (скорость экструзии, коэффициента разбухания экструдата, вязкоэластичные деформации, сбалансированность отдельных потоков экструдата и т. п.) На фотографии рис. 6.13. изображена фильера (слева) из которой выходит горячий профиль (в центре) и направляется в калибратор (справа).

Для получения изделий сложного профиля применяют фильеры, имеющие относительно большое сопротивление движению расплава. Основная задача, которая должна быть решена внутри фильеры в процессе экструзии, и особенно для сложной профильной детали, - выравнивание объемной скорости различных потоков расплава в головке по всему сечению профиля. Поэтому, скорость экструзии сложных профилей меньше, чем простых. Это обстоятельство необходимо учитывать уже на стадии конструировании самого профиля, т.е. изделия (симметрия, толщины, расположение ребер, радиусы переходов и др.).

Рис.13. Сборная двухручьевая фильера для производства оконных профилей.

Экструзионный процесс позволяет на одном экструдере производить одновременно два или более, как правило одинаковых профилей, что позволяет максимально использовать производительность экструдера при производстве некрупных профилей. Для этого используются двухручьевые или многоручьевые фильеры. На фотографии показан внешний вид двухручьевой фильеры, см Рис. 13

Фильеры изготавливаются из прочных и износостойких сталей. Стоимость одной фильеры может находиться в пределах от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч долларов (в зависимости от размеров, сложности конструкции и точности и применяемых материалов).

Кажется, что техническая сложность мощных современных экструдеров и фильер для них (по точности, технологиям производства и применяемым материалам) приближается к сложности авиационных двигателей и далеко не всякому машиностроительному заводу это по плечу. Однако, вполне можно рассматривать возможность организации производства отечественной экструзионной техники, - если использовать готовые комплектующие изделия импортного производства (рабочие цилиндры, шнеки, редукторы и пр.). За рубежом существуют компании, которые специализируются на изготовлении именно такой продукции.

4. Дозаторы и смесители.

В производстве конструкционных материалов вопросы однородности (равномерности структуры) и постоянства состава имеют, как известно, первоочередное значение. Важность этого для древесно-полимерных композитов даже не требует специальных пояснений. Поэтому в технологии ДПК большое внимание уделяется средствам дозирования, перемешивания и подачи материалов. В производстве ДПК реализуются разнообразные технологические приемы и схемы решения этих процессов.

Дозирование материалов осуществляется 5 способами:

  • Простое обьемные дозирование, когда материал насыпается в емкость определенного размера (мерное ведро, бочку или емкость смесителя)
  • Простое весовое дозирование, когда материал насыпается в емкость, расположенную на весах.
  • Непрерывное обьемное дозирование, например при помощи шнекового дозатора. Регулирование осуществляется изменением скорости подачи устройства.
  • Непрерывное весовое (гравиметрическое) дозирование при помощи специальных электронных устройств.
  • Комбинированное дозирование, когда одни компоненты дозируются одним способом, а другие - другим.

Средства обьемного дозирования дешевле, средства весового дозирования точнее. Средства непрерывного дозирования проще организовать в автоматизированную систему.

Смешивание компонентов может осуществляться холодным и горячим способами. Горячий компаунд направляется непосредственно в экструдер для формирования профиля или в гранулятор и охладитель для получения гранул. В роли горячего смесителя может выступать специальный экструдер-гранулятор.

Примечания:

  1. Гранулированные материалы имеют обычно стабильную насыпную массу и могут быть достаточно точно дозированы обьемными методами. С порошками, и тем более с древесной мукой, дело обстоит противоположным образом.
  2. Органические жидкие и пылевидные материалы склонны к возгорания и взрыву. В нашем случае это относится, особенно, к древесной муке.

Смешивание компонентов может быть выполнено различными способами. Для этого существуют сотни различных устройств, как простейших мешалок, так и автоматических смесительных установок, см. , например, смесители лопастного типа для холодного и горячего смешивания.

Рис. 14. Компьютеризированная смесительно-дозирующая станция фирмы Colortonic

На рис. 14. изображена гравиметрическая система автоматического дозирования и смешивания компонентов, разработанная специально для изготовления древесно-полимерных композитов. Модульная конструкция позволяет формировать систему для смешивания любых компонентов в любой последовательности.

5. Питатели

Особенностью древесной муки является ее очень маленькая насыпная плотность и не очень хорошая сыпучесть.

Рис. 15. Конструктивная схема питателя

Как бы быстро не вращался шнек экструдера, - он не всегда в состоянии захватить достаточное количество (по весу) рыхлой смеси. Поэтому, для легких смесей и муки разработаны системы принудительного питания экструдеров. Питатель подает муку в зону загрузки экструдера под некоторым давлением и обеспечивает, тем самым, достаточную плотность материала. Схема устройства такого питателя показана на Рис. 15.

Обычно, принудительные питатели поставляются изготовителем вместе с экструдером по специальному заказу под конкретную смесь, см. например схему организации процесса прямой экструзии, предлагаемую фирмой Coperion , Рис. 16.

Рис. 16. Схема прямой экструзии ДПК с принудительным питанием, фирма Coperion.

Схема предусматривает загрузку отдельных компонентов композита в разные зоны экструдера. Внешний вид подобной установки фирмы Milacron, см. рис.1.17.а.


Рис. 17.а. Двухшнековый конический экструдер TimberEx TC92 c системой принудительного питания производительностью 680 кг/час.

6. Охладитель.

В простейших случаях процесс экструзии ДПК может быть закончен охлаждением профиля. Для этого используется несложный водяной охладитель, например - корыто с душевой головкой. Горячий профиль попадает под струи воды, охлаждается и принимает окончательную форму и размеры. Длина корыта определяется из условия достаточного охлаждения профиля до температуры стеклования смолы. Эта технология рекомендуется, например, фирмами Strandex и TechWood. Она применяется там, где требования к качеству поверхности и точности формы профиля не слишком высоки (строительные конструкции, некоторые декинг-продукты и т.п.) или предполагается последующая обработка, например - шлифование, облицовывание и т.д..

Для изделий с повышенными требованиями к точности размеров изделия (сборные конструкции, элементы интерьера, окна, двери, мебель и т.п.) рекомендуется использовать калибрационные устройства (калибраторs).

Промежуточное положение по точности размеров получаемых изделий занимает технология естественного воздушного охлаждения профиля на рольганге, применяемая, например, немецкой фирмой Pro-Poly-Tec (и кажется одной из корейской фирм).

7. Калибраторы.

Выходящий из фильеры профиль имеет температуру до 200 градусов. При охлаждении происходит температурная усадка материала и профиль обязательно изменяет свои размеры и форму. Задача калибратора - обеспечить принудительную стабилизацию профиля в процессе охлаждения.

Калибраторы бывают воздушного и водяного охлаждения. Существуют комбинированные водо-воздушные калибраторы, обеспечивающего лучший прижим экструдата к формующим поверхностям калибратора. Наиболее точными считаются вакуумные калибраторы, в которых движущиеся поверхности формируемого профиля подсасываются вакуумом к поверхностям формующего инструмента.

Австрийская фирма Технопласт недавно разработала специальную систему водяного калибрования и охлаждения древесно-полимерных профилей, получившую название Лигнум, см. рис. 18.

Рис. 18. Система калибрования Лигнум фирмы Technoplast, Австрия

В этой системе калибрование профиля происходит при помощи специальной приставки к фильере, в которой происходит водяное вихревое охлаждение поверхности профиля.

8. Тянущее устройство и отрезная пила.

На выходе из экструдера горячий композит имеет малую прочность и может быть легко деформирован. Поэтому для облегчения его движения через калибратор часто используется тянущее устройство, обычно гусеничного типа.

Рис. 19. Тянущее устройство с отрезной пилой фирмы Greiner

Профиль деликатно захватывается траками гусениц и уводится из калибратора с заданной стабильной скоростью. В некоторых случаях могут быть использованы и валковые машины.

Для деления профиля на отрезки нужной длины используются подвижные дисковые маятниковые пилы, которые в процессе пиления двигаются вместе с профилем, а затем возвращаются в исходное положение. Пильное устройство, при необходимости, может быть снабжено и продольной пилой. Тянущее устройство может быть выполнено в одной машине с отрезной пилой, см. фотографию на Рис. 19.

9. Приемный стол

Mожет иметь различную конструкцию и степень механизации. Чаще всего используется простейший гравитационный сбрасыватель. Внешний вид см., например, Рис. 20.


Рис. 20. Автоматизированный разгрузочный стол.

Все эти устройства смонтированные вместе, снабженные общей системой управления, образуют экструзионную линию, см. Рис. 21.

Рис. 21. Экструзионная линия для производства ДПК (приемный стол, пила, тянущее устройство, калибратор, экструдер)

Для перемещения профилей по предприятию используются различные тележки, транспортеры и погрузчики.

10. Отделочные работы.

Во многих случаях профиль, изготовленный из ДПК не требует дополнительной обработки. Но есть много применений, в которых по эстетическим соображениям отделочные работы необходимы.

11. Упаковка

Готовые профили собирают в транспортные пакеты и обвязывают полипропиленовой или металлической лентой. Ответственные детали для защиты от повреждений могут быть дополнительно укрыты, например, полиэтиленовой пленкой, картонными прокладками).

Мелкие профили для предохранения от поломки могут требовать жесткой упаковки (картонные ящики, обрешетки).

Отечественные аналоги.

В ходе информационных исследований в области экструзии ДПК был проведен и поиск отечественных технологий. Единственную линию для производства древесно-полимерного листа предлагает завод "Ростхиммаш", сайт http://ggg13.narod.ru

Технические характеристики линии:

Вид продукции - лист 1000 х 800 мм, толщина 2 - 5 мм

Производительность 125 - 150 кг в час

Состав линии:

  • экструдер двухшнековый
  • дисковый экструдер
  • головка и калибр
  • вакуум-калибровочная ванна
  • тянущее устройство
  • режущее устройство, для обрезки кромок и обрезки по длине
  • накопитель-автомат

Габаритные размеры, мм, не более (габарит указан без тепловой станции и комплекта устройств управления – уточняется при расстановке оборудования у заказчика)

  • длина, 22500 мм
  • ширина, 6000 мм
  • высота, 3040 мм

Масса - 30 620 кг

Установленная мощность электрооборудования около 200 квт

Данную установку можно оценить следующим образом:

  • имеет невысокую производительность
  • не приспособлена к производству профильных деталей
  • крайне низкая точность (+/- 10 % по толщине)
  • большая удельная материалоемкость и энергопотребление

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!