Строительство. Стройматериалы

Строительные материалы из древесных отходов

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Название пьезотермопластик происходит от греческих слов iezo —давлю и therme —тепло. Таким образом, название пластика говорит о том, что его получают путем обработки прессматериала при высоких давлениях и температуре. В зависимости от вида исходного древесного сырья пьезотермопластики подразделяются на следующие марки:

ПТП-ИЛД — пьезотермопластики из измельченной лиственной древесины;

ПТП-ИХД — пьезотермопластики из измельченной древесины хвойных пород;

ПТП-ЦХД — пьезотермопластики    из    цельной    древесины    хвойных    пород,

ПТП-ЦЛД—пьезотермопластикн из цельной древесины лиственных пород,

ПТП-ГЛ — пьезотермопластикн из гидролизного лигнина.

В зависимости от применяемых режимов пьезотермпческой обработки и степени измельчения прессматериала пластики подразделяются на изоляционные, полутвердые, твердые и сверхтвердые.

Существуют два способа получения пьезотсрмопластиков. По первому способу прессуют необработанные естественные древесные отходы. По второму способу прессованию предшествует предварительная обработка отходов для частичного гидролиза и пиролиза древесины. Второй способ в зависимости от способа предварительной обработки древесных отходов может быть подразделен на следующие три варианта:

1.         Предварительная обработка отходов горячен водой или паром при высокой температуре, т. е. гидролиз древесины. Так обрабатывать древесные отходы можно в процессе сушки древесины при высокой температуре, в ретортах при производстве брикетов или при производстве баркалаита, в котлах-пушках при производстве мессонита, где древесные отходы подвергаются гидротермической обработке под давлением 75—80 атм, или в гидролизаппара-тах, где производится гндротермическая обработка при давлении 8—12 атм.

2.         Желатинирование прессматериала хлором, аммиаком, разбавленной серной кислотой и другими химикатами с целью частичного гидролиза прессматериала и обогащения его исходными связующими веществами.

3.         Химическая поликоиденсация прессматериала с различными химическими реагентами (фурфуролом, фенолом, щелочным и гидролизным лигнином и др.).

Наиболее прост первый сопособ. Его выгодно применять в тех случаях, когда влажность древесных отходов не превышает 12%. Из второго способа наиболее прост вариант с предварительной обработкой прессматериала в процессе сушки при высокой температуре. В других случаях в технологический процесс входит дополнительная операция предварительного гидролиза или поликонденсации прессматериала.

Некоторые из перечисленных способов производства пьезотер-мопластиков освоены промышленностью и будут более подробно рассмотрены ниже; другие способы изучены еще недостаточно и требуют проверки их эффективности в производственных условиях. В процессе исследовании в области изыскания оптимальной технологии пьезотермопластнков, проведенных Белорусским лесотехническим институтом, было предложено несколько технологических схем их производства, описание некоторых из них приводятся ниже.

Древесные опилки из лесопильного цеха- или со склада сырья транспортером / доставляются в приемный бункер 2, находящипся над сортировочным транспортером 3. Из приемного бункера опилки винтовым транспортером подаются на электромагнитный сепаратор и инерционный сортировочный транспортер.

Отсортированные от металлических включений и крупных фракций опилки, прошедшие через сито, поступают в бункер ырья 4, а крупные фракции (щепа, сколы и т. д.) в приемный ункер 5 газовой "топки 6 и используются в ней как топливо.

Из бункера сырья 4 просеянные опилки винтовым транспорте-ом 7 непрерывно подаются для сушки в пневмогазовую трубу — ушнлку. Опилки сушатся во взвешенном состоянии под возден-твнем горячих газов, получаемых в газовой топке 6 плп же из котельной по трубопроводу 8 (при использовании опилок влажностью менее 20% процесс сушки исключается).

Высушенные опилки вместе с парогазовой смесью трубы-сушилки 9 поступают в циклон 10, где оседают в нижней конической части, а парогазовая смесь с древесной пылью подается вентилятором высокого давления 12 в мокрый фильтр 13 марки ФМ-2. В фильтре пыль и тепло улавливаются, а очищенная парогазовая смесь выбрасывается в атмосферу. Опилки под действием собственного веса проваливаются в раздаточный бункер //, расположенный над транспортером формования плит.

Пакеты формуются на двухцепном транспортере 15 с пульсирующим движением, проходящем под порционным питателем (барабанного типа). На транспортер укладывается между опорами очищенная металлическая прокладка с ограничительной рамкой, на которую кладется надставка, равная формату ограничительной рамки. Подготовленные прокладка н надставка подаются транспортером к порционному питателю, который заполняет надставку определенным количеством опилок. Опплкн выравниваются специальным щитком, установленным па раме транспортера 15.

Загруженные опилками надставки транспортером 15 подаются для предварительной подпрессовкп в одноэтажным гидравлический пресс 14 с неподвижном нижнем плитой. К верхней плите пресса прикреплен пуансон, который свободно заходит внутрь формовочной надставки. Подпрессовка происходит в течение 20—30 сек при давлении 20—25 кгс/см2. После этого подпрессованпые пакеты освобождаются от формовочной надставки и накрываются металлической полированной прокладкой. В таком виде пакет поступает на загрузочный транспортер 16, который подает его в загрузочную этажерку 17. После загрузки этажерки все пакеты подаются одновременно толкателем в многоэтажный гидравлический пресс горячего прессования 18, действующий от гидропривода 20. Управление агрегатами осуществляется оператором с пульта 19.

Производительность рассмотренной технологической линии (при работе в 3 смены)—500 тыс. м2 в год. Потребное количество опилок (с учетом расхода их на топливо) — 12 тыс. м3 в год. Себестоимость изготовления пьезотермопластика из опилок влажностью 50% составляет около 24 руб. за 100 м2.

Технология производства пьезотермопластиков при герметизации пьезотермического процесса в отличие от приведенной выше технологии предусматривает для прессования пьезотермопластиков в горячих прессах применение специальных преесформ.

Из пресса пакеты выгружаются разгрузочной этажеркой 21, из которой они подаются па транспортер 22, доставляющий их к месту разборки. Прокладки возвращаются па транспортере 24 к месту сборки пакетов. На этом же транспортере прокладки очищаются от нагара. Для поворота верхних прокладок пользуются специальным приспособлением 23. Необрезные плиты укладывают в стопу на трехнепной транспортер 25, которым они подаются к обрезным двухпильпым станкам 26. После обрезки готовые плнгы сортируют п упаковывают в пачки 27, 28, 29, 30.

 Для производства пьезотермопластиков по указанной технологии могут быть использованы любые древесные отходы, причем наиболее сложен технологический процесс при использовании в качестве сырья крупных кусковых древесных отходов, требующих двойного измельчения.

При использовании мелких отходов (опилок, пыли и др.) ряд производственных операций исключается. Рассматриваемая технология производства пьезотермопластиков легла в основу промышленно-экспериментальных цехов пьезотермопластиков при Бобруйском фанерно-деревообрабатывающем и Костромском фанерно-мебельном комбинатах.

В качестве исходного сырья для производства пьезотермопластика на Бобруйском фанерно-деревообрабатывающем комбинате проектом предусмотрено использование сырых и сухих измельченных древесных отходов. В соответствии с приведенной технологической схемой ( 29) древесные отходы подаются пневмотранспортом в циклон 5, а затем в бункер 6. Из бункера отходы винтовым транспортером 7 направляются в эжекционную воронку 4 пневматической трубы-сушилки 9, где они сушатся до влажности 8—12%. В трубе-сушилке производится фракционирование отходов: мелкие и более сухие частицы, попадая в струю горячих газов, уносятся в верхнюю часть трубы-сушилкн, а более влажные п крупные  частицы задерживаются  в  нижней  части  сушилки.  По мере высушивания отходы поднимаются вверх, достигая суженного сечения трубы-сушилки, где подхватываются паровоздушной смесью и уносятся в циклон 10. Тяжелые частицы (песок, камни и др.) падают на дно сушилки, где под действием их тяжести открывается затвор 8 и они поступают в специальный ящик. Высушенные древесные отходы осаждаются в нижней части циклона, а паровоздушная смесь с пылью и мелкими частицами отходов поднимается по внутренней трубе циклона вверх и попадает в фильтр //, где очищается от пыли. Осажденная пыль используется для производства пластика. Воздушная смесь вентилятором / подается на рециркуляцию. Для поддержания необходимой относительной влажности воздуха в сушилке часть паровоздушной смеси выбрасывается через трубопровод 2 в атмосферу.

Основная масса паровоздушной смеси вентилятором / нагнетается через пластинчатый калорифер 3 в трубу-сушилку. Находящиеся в циклонах 10, 12 высушенные отходы своим весом открывают затвор и проваливаются в бункер 13. Из бункера 13 отходы подаются винтовым транспортером 14 на инерционный сортировочный транспортер 15 или, минуя сортировку, поступают по лотку 16 в бункер 19. После сортировки кондиционные отходы по лотку 18 подаются в бункер 23, а отходы, требующие дополнительного измельчения, по лотку 17 поступают в бункер 19 и далее винтовым транспортером 20 в молотковую дробилку 21. После измельчения отходы подаются вентилятором 22 в циклон 25, где значительная часть их осаждается и проваливается в бункер 27. Древесная пыль вместе с транспортирующим воздухом передается в фильтр 26, где она осаждается и проваливается в бункер 27.

Древесная пыль (от шлифовальных станков) пневмотранспортом подается в циклоны 29 и 30, а оттуда попадает в бункер 31. Из бункеров 23, 27 и 31 подготовленный прессматериал загружается объемно-весовыми порционными питателями 24, 28 и 32 в матрицы 33, 34 и 35, установленные на цепном пульсирующем транспортере. Заполненные матрицы .поступают на узел предварительного подогрева прессматериала в поле токов высокой частоты 36, после чего подаются в одноэтажный гидравлический пресс 37 для подпрессовки при удельном давлении от 25 до 150 кгс/см2 (меньше при нагретом прессматериале, большее — без предварительного подогрева). Температура плит пресса 18—25° С, продолжительность выдержки от 25 до 45 сек. Давление снимается в течение 5—8 сек. Для сокращения времени выдержки в горячем прессе уплотненный прессматериал можег быть нагрет до 130—150° С в поле токов высокой частоты 38.

Заполненная уплотненным и нагретым прессматериалом матрица накрывается полированной хромированной металлической прокладкой, после чего прессформы с прессматериалом транспортерами 39 подаются в загрузочные этажерки 40 многоэтажных гидравлических прессов 41.

Из пресса пьезотермопластики выгружаются в разгрузочную этажерку 42. Из этажерки по цепному транспортеру матрицы с готовыми изделиями подаются на пневматический станок 43, с помощью которого они освобождаются от изделий.

Освобожденные матрицы и металлические прокладки поступают на очистку от нагара и смазку олеиновой кислотой. Подготовленные матрицы и прокладки подаются на место формирования пакетов 33, 34 и 35. Выгруженные из матриц изделия транспортером 46 подаются в камеру кондиционирования 45 и далее на последующую окончательную обработку (снятие грата, армирование, окраска и т. д.) 44, 47.

Существующая технология производства плиток для полов из пьезотермопластика на Костромском фанерно-мебельном комбинате несколько отличается от рассмотренной выше.

Плитка изготовляется размером 300X300X12 мм из гидролн-зованных опилок хвойных и лиственных пород древесины по технологии, включающей следующие основные процессы: приготовление прессмассы; брикетирование; облицовку поверхности; прессование; обработку готовых изделий.

Прессмассу для плиток изготовляют путем обработки отсортированных опилок хвойных и лиственных пород древесины, прошедших через сито с ячейками размером 2 мм, насыщенным паром в автоклаве при температуре 170—180° С, давлении 8—10 атм в течение 2 ч.

По окончании обработки давление в автоклаве снижается до 3—5 атм и масса влажностью 100—130% выгружается оттуда так называемым «выстрелом» в специальный циклон с бункером. Из бункера древесная масса шнеком подается к вентилятору и далее в сушилку непрерывного действия. Сушится масса при температуре 80—90°С до конечной влажности около 8%. Из сушилки пневмотранспортом она направляется в бункер-сборник.

Для повышения текучести и устранения возможного прилипания к поддонам древесные частицы смачиваются в специальном смесителе раствором олеиновой кислоты концентрацией 0,25%.

Контроль качества прессмассы состоит прежде всего в проверке массы на содержание влаги. В случае заниженной исходной влажности в прессмассу добавляют необходимое количество воды, которое вводят в смеситель вместе с олеиновой кислотой. Перед прессованием прессформы должны быть очищены от древесных частиц, которые удаляют с их поверхности сжатым воздухом. Так как гидролизованная прессмасса имеет объемный вес в насыпном виде всего 250—270 кг/м3, перед прессованием в горячем прессе требуется предварительное холодное уплотнение — брикетирование в прессах без обогрева. Для этого прессмасса засыпается равномерным слоем в матрицу прессформы, рабочая поверхность которой смазывается олеиновой кислотой, затем пуансоном она прессуется при удельном давлении 30 кгс/см2 в течение 5 сек на 1 мм толщины плитки.

При брикетировании масса уплотняется до объемного веса 750—800 кг/мв. По окончании брикетирования давление снимается и брикет выгружается или вместе с прессформой транспортируется к прессу горячего прессования.

Подготовленный брикет вместе с ограничительной рамкой помещается между двумя металлическими шлифованными прокладками и загружается в многопролетнын пресс. Перед прессованием рабочая поверхность прессформ и прокладок смазывается олеиновой кислотой. Смыкание плит пресса и подъем давления до заданной величины производятся при выключенном паре.

По достижении заданного удельного давления (150 кгс/см2) открывается паровой вентиль и плиты пресса прогреваются до температуры 160° С. При достижении температуры плит пресса 155° С начинается отсчет времени выдержки из расчета 1 мин на 1 мм заданной толщины готового изделия. По окончании прессования пар отключается и в плиты пресса или прессформу подается вода для охлаждения. Продолжительность охлаждения плит пресса (до температуры не ниже 40° С) 1—1,5 мин на 1 мм толщины прессуемого изделия. После охлаждения давление снимается, изделие выгружается из прессформы и выдерживается в помещении цеха не менее 24 ч, после чего поступает на обработку. Обработка плиток (снятие облоя, обрезка, шлифование) происходит на токарных, фрезерных и других станках.

По требованию потребителя паркетная плитка может быть изготовлена с облицованной поверхностью. Для облицовки используют различные бумажные пленки па фенолформальдегидных, мочевино-формальдегидных н других смолах, специальную бумажную пленку, покрытую слоем из смеси фенол форм альдегидной смолы, древесных опилок и сурика следующего состава  (вес. ч)

Порядок приготовления смеси следующий. Опилки тщательно смешивают с суриком или охрой, опрыскивают раствором смолы или фенолоспиртами, снова перемешивают и сушат до влажности 2—6%. Полученную массу засыпают равномерным тонким слоем в прессформу, затем засыпают навеску прессмассы и снова тонкий слой облицовочной массы. После этого брикет прессуют. Облицовочную массу наносят с таким расчетом, чтобы после прессования толщина облицовочного слоя составляла 2—3 мм.

Высокие физико-механические свойства пьезотермопластиков (табл. 29) позволяют широко применять нх в строительстве для устройства полов, изготовления дверей, в качестве отделочного материала и т. д. На  30 показаны полы, выполненные из штучного паркета и из пьезотермопластиков. Паркетные плитки из пьезотермопластика укладываются, как правило, по бетонному основанию, причем, влажность основания не должна превышать 8%, а предел прочности на сжатие должен быть не менее 50 кгс/см2. Перед наклеиванием плитки основание должно быть очищено от пыли и загрунтовано.

Для приклеивания плиток из древесного пластика могут быть рекомендованы следующие мастики: резино-битумная, а также мастика на основе поливинилацетатной эмульсин.

В непластифицированную эмульсию добавляют 15%-ную водную эмульсию дебутилфталата (4% от веса ПВАЭ).

Последовательность настила полов из паркетной плитки следующая: выравнивание основания; огрунтовка поверхности основания и сушка грунта в течение суток; нанесение мастики слоем 0,6—0,8 мм; укладка плиток по горизонтали с предварительной разбивкой центральных осей.

При применении резино-битумной мастики на бетонное основание наносят грунт из мастики и бензина в соотношении 1 :3. Спустя сутки  после огрунтовки на основание  наносят слоем до 1 мм резино-бнтумную мастику. Плитки следует приклеивать через 15—20 мин после нанесения мастики. Полное высыхание мастики наступает через 4—5 суток при температуре 18—20°С и относительной влажности воздуха 60—65%.

При укладке плиток на поливинилацетатнои мастике огрунтовку делают поливинилацетатнои эмульсией вязкостью 1 сек. Плитки приклеивают непосредственно после нанесения мастики. Эксплуатация пола допускается не ранее чем через 5 дней после его устройства. Положительный опыт строительства и эксплуатации жилых и гражданских зданий с применением паркетных плиток из пьезотермопластнка получен в Минске. Фактическая полная себестоимость 1 м2 плиток, по данным Костромского фанерно-ме-бельного комбината, составляет 2 р. 50 к.

Гидролизный лигнин по окончании варки отжимается паром высокого давления и выстреливается в циклон / (сцеж), откуда он поступает в бункер 2 и далее на инерционно-сортировочный транспортер 3.

Мелкие фракции лигнина, прошедшие через сито, поступают в приемный  бункер 4  гусеничного  пресса  6.   Крупные  фракции направляются в дробилку 5 для измельчения и далее в бункер 2. Гусеничным прессом (при давлении 25 кгс/см2) гидролизный лпг-ннн обезвоживается до влажности 38,5% и подается ленточным транспортером 7 в приемный люк наклонного элеватора 8, а затем направляется на ленточный транспортер 9. С ленточного транспортера сырье подается на скребковый транспортер 10, распределяющий его по барабанным сушилкам. После сушки лигнин порционным питателем 11 подается в пневмогазовую трубу-сушилку 12 и затем в циклон 13 и бункер сухого лигнина 14.

Для улавливания мелких частиц лигнина из газов после сушилок установлен циклон 15. Из бункера 14 порционным питателем 16 прессматериал загружается в матрицы, установленные на двухцепном пульсирующем транспортере, проходящем под питателем. Перед загрузкой на матрицу устанавливается формовочная рамка. Для выравнивания прессматерпала в формовочной рамке на пути движения матрицы находится выравнивающий валик. Подготовленная матрица с лигнином подается для подпрессовки в одноэтажный гидравлический пресс 17. Предварительное уплотнение массы происходит при давлении 35—40 кгс/см2, время выдержки 45 сек.

После выдержки пуансон пресса поднимается вместе с формовочной рамкой, включая транспортер, который перемещает матрицу с уплотненным прессматериалом на место окончательной сборки пакетов. На участке сборки пакетов формовочная рамка передается на транспортер 18, а пакет накрывается сверху хорошо смазанной металлической прокладкой. В таком виде пакеты подаются по одному в загрузочную этажерку 19 и далее в гидравлический многоэтажный пресс.

Сушка лигнина ведется топочным газом с температурой, равном 300°. Газ поступает из котельной по газопроводу 20.

Прессование плит из гидролизного лигнина влажностью 10—12% происходит при температуре плит пресса 150—160°С, удельном давлении 25 кгс/см2. Время выдержки в прессе 0,5 мин/мм, время снижения давления 3 мин. Плиты для черного пола могут быть изготовлены размером 1500ХЮ00Х25 мм.