CC BY
56
УДК 674.04
Р. В. Салимгараева, К. В. Бикмуллина, Л. Н. Нигматуллина, Г. А. Тимербаева
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ДПК НА ОСНОВЕ ТЕРМОМОДИФИЦИРОВАННОГО ДРЕВЕСНОГО НАПОЛНИТЕЛЯ
Ключевые слова: древесный наполнитель, технологическая схема, термомодифицирование, установка барабанного типа.
Предложена усовершенствованная линия производства древесно-полимерного композиционного материала на основе термомодифицированного древесного наполнителя. Представлены пилотные испытания технологического процесса производства ДПК.
Keywords: wood filler, flowsheet, thermal modification, installation drum type.
The improved production line of wood-polymer composite material based on thermomodified wood filler. Presented a pilot test production process WPC.
Производство древесно-полимерных композитов (ДПК) основано на смешивании древесного наполнителя с полимерными добавками. Полученная смесь полимеризируется и приобретает новые свойства. Наполнителем могут служить отходы деревообработки (опилки, щепа или древесная мука). В качестве добавки используются поливинилхло-рид, полиэтилен или пенопропилен. Чтобы придать материалу определенные качества, в его состав включают также различные химические добавки.
Обычно в производстве ДПК применяется метод экструзии - технологический процесс, при котором изделие получается путем продавливания расплава материала через формирующее отверстие. Сначала древесина измельчается и сушится, после чего все компоненты смеси дозируются и поступают в пресс.
Для повышения качества и устойчивости композиционного материала к различным воздействиям предлагается применение термической обработки древесного сырья в среде инертных газов [1, 2, 3].
Термомодифицирование древесного сырья проводят в аппарате термомодифицирования барабанного типа, в котором материал нагревается до температуры 200 оС без доступа кислорода воздуха [4, 7, 10]. При этом подвод тепловой энергии к древесному сырью происходит как конвективно (в полете), так и контактным методом (в завале) [5, 6, 11]. Благодаря вращению аппарата и ковшам внутри камеры, древесное сырье постоянно перемешивается, что позволяет провести равномерную термическую обработку материала. Пересыпание частиц материала в барабане происходит сверху на слой материала, находящийся в нижней части аппарата. В то же время часть материала непосредственно контактирует с нагретой поверхностью. По мере продвижения частиц по длине аппарата происходит их полное термомодифицирование. После выгрузки из барабана древесное сырье охлаждается. Для получения готового древесно-полимерного композита, модифицированные древесное сырье после обработки доизмельчают до состояния муки и далее смешивают с ПВХ или ПВД в определенной пропорции и осуществляют формование.
Целесообразность использования термомодифицирования древесного наполнителя в производстве ДПК была установлена в результате проведенных экспериментальных исследований [8, 12]. В связи с этим была разработана технологическая схема [9], в которой термомодифицирование предлагается интегрировать после стадии сушки древесных частиц, перед процессом доизмельчения древесного наполнителя, представленная на рис. 1.
Суш» Вторичный полиупн™
.....J----------- 1
Шусльчгннс
--------------1-------------- • 1
Дончлнгльчгкнг Сушка
I 1
Ло111[кжлнне Дозирование
г
Рис. 1 ДПК
Технологическая линия производства
Предложенная очередность операций технологического процесса объясняется дополнительными предварительными исследованиями, при которых было установлено снижение механических усилий на процесс доизмельчения термообработанного древесного наполнителя и одновременное повышение тонкости помола с увеличением температуры предварительной обработки.
Для осуществления процесса термомодифицирования измельченной древесины была модернизирована и запущена простаивавшая барабанная установка, где в качестве агента обработки использовались топочные газы. Внешний вид установки представлен на рис. 2.
Рис. 2 - Установка для термического модифицирования древесного наполнителя: а - внешний вид; б - вид изнутри
Установка работает следующим образом. Процесс начинают с загрузки отходов деревообработки в топку газификатора, установленного в торце аппарата, и его розжига, где осуществляется процесс газификации с образованием синтез-газа. Далее синтез-газ поступает в камеру дожига газификатора, где происходит его дожигание с коэффициентом избытка воздуха 0,95-1 и образованием топочных газов. Далее топочные газы поступают в камеру термомодифицрования через газоход. После прогрева барабана начинается процесс термомодифицирования древесного наполнителя, для чего через насыпной бункер измельченную древесину непрерывно загружают в камеру термомодифицирования. Движение измельченных частиц по длине аппарата происходит в результате вращения барабана и пересыпания с помощью внутренних лопаток камеры, выполненных в виде спирали (рис. 2 б). Температуру в камере поддерживают на значениях 180220 оС путем расхода топлива. После прохождения барабана измельченная древесина попадает в «рюмку», где частицы, не достигшие требуемой степени обработки, фонтанируют до снижения их плотности до заданного значения. Далее термомодифициро-ванная древесина выгружается в бункер-накопитель для последующего охлаждения. После охлаждения измельченная древесина направлялась на доизмель-чение и сепарацию; далее подготовленный таким образом древесный наполнитель отправлялся на линию создания ДПК.
Проведенный технико-экономический анализ целесообразности использования технологии термомодифицирования в производстве ДПК показал, что снижение затрат, вызванных введением стадии термомодифицрования, частично компенсируется снижением затрат на доизмельчение материала и
повышением качества продукции, обеспечивающим долговечность и потребительский спрос.
Литература
1. Хасаншин Р.Р. Предварительная термическая обработка древесного наполнителя в производстве ДПКМ / Р.Р. Хасаншин, Р.В. Данилова // Вестник Казан. технол. ун-та.-2012. - № 7. - С. 62-63.
2. Сафин Р.Р. Термомодифицирование древесины в среде топочных газов / Р.Р. Сафин, Р.Р. Хасаншин, Е.Ю. Разумов, Н.А. Оладышкина // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. Москва. -2010. - № 4. - С. 95-98.
3. Сафин Р.Р. Разработка новой технологии получения термодревесины / Р.Р. Сафин, Е.А. Белякова, Е.Ю. Разумов // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2011. - №1. - С.157-162.
4. Сафин Р.Р. Энергосберегающая установка для сушки и термической обработки древесины / Р.Р. Сафин, Е.Ю. Разумов, Н.А. Оладышкина // Вестник Казан. технол. унта. - 2010. - № 9. - С. 542-546.
5. Сафин Р.Р. Исследование вакуумно-кондуктивного процесса модифицирующей термообработки древесины / Р.Р. Сафин, Е.Ю. Разумов, М.К. Герасимов, Д.А. Ахмето-ва // Деревообрабатывающая промышленность. - 2009. - № 3. - С. 9.
6. Разумов Е.Ю. Тепломассоперенос внутри древесины в процессе ее термического модифицирования / Е. Ю. Разумов, П.А. Кайнов, Р.В. Данилова // Вестник Казан. технол. ун-та.- 2011. - №20. - С. 137-141.
7. Разумов Е. Ю. Способ обработки термомодифицирован-ной древесины / Е.Ю. Разумов, Р.В. Данилова // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2011. - № 4. - С. 74-78.
8. Сафин Р.Р. Повышение эксплуатационных характеристик композиционных материалов, созданных на основе термически модифицированной древесины / Р. Р. Сафин, Р.Р. Хасаншин, Р.В. Данилова // Вестник Казан. технол. ун-та.- 2012. - № 7. - С. 64-66.
9. Сафин Р.Р. Усовершенствование технологии производства ДПК / Р.Р. Сафин, Р.В. Салимгараева, К.В. Бикмул-лина // Вестник Казан. технол. ун-та.- 2014. - № 5. - С. 191-193.
10. Пат 2453425 RU, МПК B27K5/04 Способ термической обработки древесины / Р.Р. Сафин и др.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО "КГТУ". - № 2011101723/13; заявл. 18.01.2011; опубл. 20.06.2012 Бюл. № 17.
11. Разумов Е.Ю. Физическая картина процессов, протекающих при предварительной сушке и термообработке пиломатериалов / Е.Ю. Разумов, Р.В. Данилова // Деревообрабатывающая промышленность. - 2012. - № 2. - С. 2429.
12. Кайнов П.А. Термомодифицирование древесного наполнителя в производстве композиционных материалов / П. А. Кайнов, Р. Ф. Салимгараев // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2014. - № 14. - С. 207-209.
© Р. В. Салимгараева - канд. техн. наук, доц. каф. архитектуры и дизайна изделий из древесины КНИТУ; К. В. Бикмулли-на - магистрант КНИТУ; Л. Н. Нигматуллина - магистрант КНИТУ; Г. А. Тимербаева - студентка КНИТУ, [email protected].
© R. V. Salimgaraeva, candidate of technical sciences, Docent, Department of "Architecture and design of wood", KNRTU; K. V. Bikmullina, Master in the same department; L. N. Nigmatullina, Master in the same department; G. A. Timerbaeva, Student in the same department, [email protected].
