261071

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Лесосибирский филиал

М.А. Чижова, А.П. Чижов, А.И. Криворотова

ТЕХНОЛОГИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ

Часть 2

Технологии изготовления изделий из измельченной древесины

Рекомендовано УМО по образованию в области лесного дела в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 250403.65 «Технология деревообработки»

Красноярск 2012

Чижова, М.А. Технология композиционных материалов и изделий. Часть 2. Технология изготовления изделий из измельченной древесины: учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 250403.65 «Технология деревообработки»/ М.А.Чижова, А.П. Чижов, А.И. Криворотова. – Красноярск: СибГТУ, 2012. – 44 с.

ISBN 978-5-8173-0566-1

В учебном пособии приведены основные сведения о древесных пресс- массах и древесно - клеевых композициях. Рассмотрены физико- механические свойства, методы изготовления технологические свойства, технические характеристики, технология брикетирования опилок.

Учебное пособие можно использовать при написании разделов дипломного проектирования.

Рецензенты: старший инженер по оперативной работе главного коодинатора ОАО "Маклаковский комбинат" Ф.Т. Кабирова;

доц. Н.А. Романова (научно-методический совет СибГТУ).

ISBN 978-5-8173-0564-7

©Чижова М.А.,. Чижов А.П, Криворотова А.И., 2012

©ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет», 2012

Содержание

2.3Технологические свойства древесных пресс-масс……………... 25

2.4Основные показатели режима прессования изделий из масс

3.2Технология брикетирования опилок…………………………….. 32

3.3Особенности технологии брикетирования коры………….…….. 37

4 Охрана окружающей среды при производстве композиционных ма-

ВВЕДЕНИЕ

В дисциплине "Технология композиционных материалов и изделий" студенты узнают о новых материалах на основе древесных частиц и мине- ральных вяжущих.

Во второй части учебного пособия студентам предлагается теорети- ческий материал о древесных прессовочных массах и древесно-клеевых композициях, а также методы изготовления изделий из древесно- полимерных композиций. Рассмотрены вопросы брикетирования древес- ных отходов и охраны окружающей среды.

Пособие оснащено всеми необходимыми табличными данными, гра- фическим материалом, схемами процессов производства.

Учебным планом предусмотрено 17 лекций по курсу "Технология композиционных материалов и изделий", из них по теме "Технология из- делий из измельченной древесины" – 6.

Лекционный курс рассчитан на девятый семестр, в течение семестра предусмотрено выполнение восьми лабораторных работ, из них 3 четырех- часовые, экзамен. Выполненные работы оформляются в соответствии с требованиями СТП 3.4.204.01 и защищается у преподавателя, ведущего за- нятия. Наличие полностью защищенных работ является допуском к экза- мену.

1 ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ИЗМЕЛЬЧЕННОЙ ДРЕВЕСИНЫ

Прессование изделий и деталей из измельченной древесины, обрабо- танной полимерными веществами, является одним из прогрессивных и экономически обоснованных способов использования отходов деревообра- ботки, в том числе и мелких (стружки, опилок, пыли). В качестве полимер- ного связующего наиболее широко применяются термореактивные олиго- меры, главным образом феноло-, карбамидо- и меламиноформальдегидные смолы и их модификации, также возможно использование термопластов, реактопластов и их сочетаний.

При решении проблемы использования отходов термопластов разра- ботаны способы получения изделий и деталей на основе древесных частиц с использованием поливинилацетата, полиметилметокрилата, полистирола, поливинилхлорида, фторопластов, полиэтилена, пропилена и т.д.

Изделия и детали из измельченной древесины могут изготавливаться по двум вариантам.

По первому варианту первоначально производятся массы древесные прессовочные (МДП), которые в последующем используются для изготов- ления деталей и изделий.

По второму варианту в едином технологическом цикле идет процесс изготовления древесно-клеевых композиций (ДКК) и формования деталей и изделий. По составу, свойствам, методам формирования и области при- менения получаемых изделий ДКК более разнообразны, чем МДП.

1.1 Основные сведения о древесных пресс-массах

Массы древесные прессовочные состоят из древесных частиц и ре- зольных фенолоформальдегидных олигомеров и их модификаций. В зави- симости от состава МДП подразделяются на типы и марки в соответствии с ГОСТ 11368-89. Состав древесных прессовочных масс по маркам пред- ставлен в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Состав МДП

Окончание таблицы 1.1

Обозначения марок МДП содержат информацию о размере древес- ного наполнителя: МДПК - массы древесные прессовочные, содержащие шпон (крошку); МДПС - содержащие стружку; МДПО - содержащие опил- ки. Последняя буква в обозначении характеризует связующее: Б - бакели- товый лак; В - водорастворимые смолы, фенолоспирты и их смеси со смо- лой; М - карбамидо (мочевино) - формальдегидные смолы.

МДП основных марок перерабатывают в детали и изделия сложной конфигурации в пресс-формах методом горячего прессования без охлаж- дения под давлением.

Применяют детали и изделия в машиностроении в виде различных деталей машин и механизмов в основном конструкционного и антифрик- ционного назначения.

1.2 Вспомогательные материалы и модифицирующие добавки

Кроме наполнителей (древесных частиц) и связующих веществ (ФФС, КФС и МФС) при изготовлении древесных прессовочных масс применяются различные вспомогательные компоненты (смазки, красители, ускорители отверждения) и различные модифицирующие добавки, влияющие на свойства изделии. Они улучшают такие эксплуатационные характеристики, как ударную прочность, гидрофобностъ, антифрикцион- ные свойства.

Смазки

Добавляются в пресс-материал для уменьшения трения при заполнении пресс-форм, улучшения его таблетирования и для предотвращения прили- пания изделия к пресс-форме. Они также способствуют повышению теку- чести масс при прессовании. В качестве смазки используют олеиновую ки- слоту, стеарин, стеараты кальция и цинка, минеральные масла и др. Они добавляются в материал в количестве 1,3...2,6 % от абсолютно сухой массы древесины в жидком виде (олеиновая кислота) или же в виде мелкоиз- мельченных частиц и порошка (стеарин и стеараты).

Красители

Используются для улучшения декоративных свойств отдельных видов пресс-масс. Они должны обладать термической стойкостью, определенной дисперсностью, быть нетоксичными и не должны мигрировать из изделий. В качестве красителей применяются нигрозин, природные пигменты (охра, умбра, мумие), окиси металлов (кадмия, цинка, хрома, титана и др.) в ко- личестве 2.. .2,2 % от массы.

Антифрикционные добавки

Способствуют снижению коэффициента трения (алюминиевая пудра, кри- сталлический графит, медный купорос), такие полимеры, как фторопласты, полиамиды и др.

Работами ученых НИИ и вузов предложена рецептура древесных пресс-масс, содержащих в своем составе наравне с ФФС и КФС различные термопластичные полимеры, выполняющие роль высокомолекулярных пластификаторов (полиамиды, поливилхлориды, полистирол, поливинил- ацетат и др.) и синтетические каучуки, которые повышают ударную проч- ность, гидрофобность, антифрикционные свойства. В качестве частичной замены ФФС рекомендуются водорастворимые карбоксилсодержащие

каучуковые латексы, которые улучшают технологические и эксплуатаци- онные характеристики.

Применение совмещенных связующих, состоящих из фенольных и карбамидных или меламиновых олигомеров или продуктов их начальной конденсации, позволяет модифицировать свойства, снизить энергоемкость переработки и себестоимость готовых изделии.

Использование в композиции МДП гидролизного лигнина, лигно- сульфатов, таллового масла, таллового пека и других отходов химической переработки древесины значительно сокращает расход дефицитной ФФС, красителей, смазок, способствует расширению сферы применения МДП и получению значительного экономического эффекта.

1.3 Технология призводства древесных пресс-масс

Структура технологического процесса и применение оборудования при изготовлении пресс-масс различных марок зависит от состава пресс- композита (вида древесных частиц, типа связующего, наличия модифици- рующих добавок).

Технологический процесс производства пресс-масс из опилок состо- ит из следующих операций: сортировки опилок, их сушки, приготовления рабочего раствора смолы, дозирования компонентов композиции, их сме- шивания, сушки, упаковки и маркировки.

На рисунке 1.1. показана технологическая схема производства дре- весных пресс-масс из опилок с использованием смесительных бегунов. Катки бегунов размалывают опилки, превращая их в пучки волокон, что способствует более глубокой пропитке наполнителя раствором связующе- го вещества, красителя и модифицирующих добавок.

Смесь опилок хвойных и лиственных пород автосамосвалом достав- ляют в приемное отделение цеха, выгружают в приемник, которым они подаются в накопительный бункер 7. Далее опилки поступают на виброси- то 2 для сортировки. Промышленную фракцию опилок винтовым питате- лем 3 и элеватором 4 подают в бункер 5 сырых опилок, откуда с помощью тарельчатого питателя 6 они поступают в барабанную сушилку 7. Высу- шенные до влажности 10... 12 % опилки ковшовым элеватором 8 загружа- ют в бункер сухих опилок 9. Через весовой дозатор 10 и винтовой конвей- ерный ресивер 11 они поступают на пропитку в бегуны 12.

Пропиточный раствор смолы 28...35 %-й концентрации в количестве 25...35 % в пересчете на сухие вещества, а также необходимые компоненты композиции (олеиновую кислоту, уротропин, красители и возможные дру- гие модифицирующие добавки) приготавливают в емкостях, снабженных мешалками 13, дозируют через весовой дозатор 14 и распыляют на опилки в бегунах. Пропитку опилок водорастворимыми фенолоформальдегидны-

ми олигомерами в бегунах осуществляют при температуре 20...25° С в те- чение 30...40 мин. Сырая пресс-масса через люки бегунов и желоб с помо- щью наклонного конвейера подается в конвейерную сушилку 15. Для мар- ки МДПО-В сушка ведется горячим воздухом при температуре 90... 120° С до влажности 6... 10 %.

Сухая пресс-масса пневмотранспортом через циклон и винтовым конвейером подается в бункер 16. Готовую пресс-массу сортируют, упако- вывают в мешки 17, которые маркируют и отправляют на склад готовой продукции.

В других схемах для приготовления пресс-композиций используются червячно-лопастные смесители без обогрева или снабженные обогревом для более глубокого проникновения связующего в структуру древесины. Сушка сырой пресс-композиции может осуществляться в ленточных, бара- банных, пневматических и других сушильных агрегатах.

При совмещении операций пропитки измельченной древесины рас- твором олигомера с сушкой сырой пресс-массы используют пропиточно- сушильные агрегаты (ПСА) конструкции ЦНИИФ (рисунок 1.2). ПСА представляет собой вертикальный аппарат высотой 5 м, разделенный на 2 шахты. В нижней части одной из шахт происходит пропитка измельченной древесины 4, затем пропитанная масса с помощью цепного элеватора с ковшами 3 выгружается и поднимается наверх, при этом излишки смолы стекают по наклонной стенке в ванну 1. Пропитанная масса в верхней час- ти аппарата передается в сушильную шахту 5, где просыпаясь сверху вниз, высушивается нагретым воздухом, поступающим через патрубок 7. Дви- жение массы задерживается вращающимися мотовилами 6, представляю- щими собой валы с радиально расположенными лопастями. Высушенная масса наклонным конвейером 8 выгружается в приемный бункер готовой массы 9. Ковши цепного конвейера при движении вниз автоматически за- полняются древесиной из бункера 2 и транспортируют ее на пропитку.

Пропитку проводят 28...38 % - м спиртовым раствором фенолфор- мальдегидной смолы марок СБС-1 или ЛБС-3. За 9... 10 мин пребывания измельченной древесины в пропиточной ванне впитывается 25...30 % смо- лы (в расчете на сухие вещества). Продолжительность процесса изготовле- ния пресс-массы (от загрузки до получения готового материала) 45…50 мин, температура сушки на входе в сушильную шахту 100...110° С, на вы- ходе 60° С. Существуют и другие схемы производства древесных пресс- масс.

1.4 Основные сведения о древесно-клеевых композициях

Древесно-клеевые композиции представляют собой измельченную древесину различной структуры (специальная или станочная стружка,