RU2781265C1 - Способ получения изделий из древесно-полимерных композитов - Google Patents
Способ получения изделий из древесно-полимерных композитов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2781265C1 RU2781265C1 RU2022107423A RU2022107423A RU2781265C1 RU 2781265 C1 RU2781265 C1 RU 2781265C1 RU 2022107423 A RU2022107423 A RU 2022107423A RU 2022107423 A RU2022107423 A RU 2022107423A RU 2781265 C1 RU2781265 C1 RU 2781265C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wood
- wpc
- extrusion
- products
- temperature
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 17
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 24
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 claims abstract description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 abstract description 9
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 16
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 10
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 10
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 10
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L Calcium stearate Chemical compound [Ca+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N Dibutyl phthalate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCC DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000004698 Polyethylene (PE) Substances 0.000 description 5
- 235000013539 calcium stearate Nutrition 0.000 description 5
- 239000008116 calcium stearate Substances 0.000 description 5
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 5
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 5
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001587 Wood-plastic composite Polymers 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000011155 wood-plastic composite Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к технологии изготовления профильно-погонажных изделий из древесно-полимерных композитов (ДПК) методом экструзии. Способ включает стадию смешения и сушки компонентов ДПК с помощью смесителя, дальнейшую экструзию профильно-погонажных изделий с помощью двухшнекового экструдера при температуре 160-180°С, последующее калибрование и резку профиля, выходящего из двухшнекового экструдера на изделия, после смешения и сушки компонентов ДПК проводят агломерацию древесно-полимерной смеси с помощью пресса-гранулятора при температуре подаваемой в пресс-гранулятор смеси 75-90°С, влажности 1,0-5,0 мас. % и давлении 40-80 МПа. Изобретение обеспечивает повышение производительности и эксплуатационных характеристик готовой продукции на одностадийных экструзионных линиях для производства профильно-погонажных изделий из ДПК. 1 табл., 5 пр.
Description
Изобретение относится к технологии изготовления профильно-погонажных изделий из древесно-полимерных композитов методом экструзии.
Известен ряд способов получения древесно-полимерных композитов, характеризующихся применением экструдеров с секциями ультразвуковой обработки. Применение ультразвука в процессе экструзии позволяет получать древесно-полимерные материалы и изделия с высоким структурным и поверхностным качеством. Также отмечается, что применение ультразвука при получении ДИК значительно повышает прочностные характеристики композитов, приближая их к исходному полимеру (RU №105223, МПК В29С 47/00 (2006.01); RU №112091, МПК В29С 47/00 (2006.01).
Известен способ получения изделий из древесно-полимерного композита на основе пластмасс и дисперсного древесного наполнителя, включающий обработку и смешение компонентов методом трибоактивации в потоке со скоростью частиц от 10 до 40 м/с и последующую экструзию изделий. МПК C08L 97/02 (1995.01).
К недостаткам указанных способов следует отнести локальные перегревы смеси в процессе экструзии, снижение скорости процесса экструзии, а также снижение показателей физико-механических свойств готового материала.
Наиболее близким технических решением является способ получения изделий из древесно-полимерных композитов, который приводится Дж. К. Кимом и К. Палом в книге «Recent Advances in the Processing of Wood-Plastic Composites)) (DOI 10.1007/978-3-642-14877-4, см. Приложение к заявке). Способ предполагает получение ДПК и включает стадии смешения компонентов, сушку, экструзию древесно-полимерного композита. Недостатком способа является поступление в экструдер древесно-полимерных смесей в виде порошка. Вследствие чего необходима организация принудительного питания экструдера из-за образования сводов древесно-полимерной смеси в бункере-дозаторе. Низкая плотность смеси, поступающей на стадию экструзии, является причиной снижения скорости (производительности) всего процесса; уплотнение смеси на первой стадии экструзии сопряженно с разогревом материала вследствие трения частиц наполнителя; локальные перегревы и неравномерное распространение тепловой энергии в материале, является причиной его неоднородности и снижения эксплуатационных свойств готовых изделий.
Технической задачей заявляемого изобретения является повышение производительности и эксплуатационных характеристик готовой продукции на одностадийных экструзионных линиях для производства профильно-погонажных изделий из ДПК.
Техническая задача достигается тем, что способ получения изделий из древесно-полимерного композита, включает стадию смешения и сушки компонентов ДПК с помощью смесителя, дальнейшею экструзию профильно-погонажных изделий с помощью двухшнекового экструдера при температуре 160-180°С, последующее калибрование и резку профиля выходящего из двухшнекового экструдера на изделия, отличающийся тем, что после смешения и сушки компонентов ДПК проводят агломерацию древесно-полимерной смеси с помощью пресса-гранулятора при температуре подаваемой в пресс-гранулятор смеси 75-90°С, влажности 1,0-5,0 мас. % и давлении 40-80 МПа.
При сравнении заявляемого технического решения с прототипом можно предположить, что оно соответствует критерию «новизна».
Способ может быть реализован на известном оборудовании, которое применяется в этой области, поэтому заявляемое техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость».
В процессе предварительной агломерации древесно-полимерной смеси различают три последовательные стадии:
1. Сближение частиц;
2. Образование компактного тела (частицы смеси сближаются настолько, что между ними возникают силы межмолекулярного и электростатического взаимодействия);
3. Объемное сжатие компактного тела.
В процессе экструзии образованные компактные тела разрушаются, что приводит к возникновению дефектов структуры поверхности частиц наполнителя. Эти дефекты выполняют роль активных центров межфазного взаимодействия и положительно влияют на процессы структурообразования композиционного материала, обеспечивая прочность связи в системе наполнитель-матрица, следовательно, можно предположить, что заявляемое техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень».
Пример 1.
Берут непластифицированный суспензионный ПВХ в виде порошка; древесный наполнитель в виде древесной муки 180, полиэтиленовый воск, краситель, дибутилфталат (пластификатор) и краситель при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| ПВХ | 40,0 |
| древесная мука | 49,0 |
| стеарат кальция | 2,5 |
| краситель | 2,5 |
| пластификатор | 6,0 |
Указанные компоненты смешивают и сушат в высокоскоростном смесителе при температуре 105°С до остаточной влажности 1%. Затем древесно-полимерную смесь остужают до температуры 90°С и направляют для предварительной агломерации в пресс-гранулятор. Агломерат переносится в бункер-дозатор двухшнекового экструдера, после чего при температуре 180°С происходит процесс экструзии профильно-погонажных изделий из древесно-полимерного композита.
Пример 2.
Берут непластифицированный суспензионный ПВХ в виде порошка; древесный наполнитель в виде древесной муки 180, полиэтиленовый воск, краситель, дибутилфталат (пластификатор) и краситель при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| ПВХ | 40,0 |
| древесная мука | 49,0 |
| стеарат кальция | 2,5 |
| краситель | 2,5 |
| пластификатор | 6,0 |
Указанные компоненты смешивают и сушат в высокоскоростном смесителе при температуре 105°С до остаточной влажности 2,5%. Затем древесно-полимерную смесь остужают до температуры 85°С и направляют в пресс-гранулятор для предварительной агломерации при давлении 40 МПа. Агломерат переносится в бункер-дозатор двухшнекового экструдера, после чего при температуре 180°С происходит процесс экструзии профильно-погонажных изделий из древесно-полимерного композита.
Пример 3.
Берут непластифицированный суспензионный ПВХ в виде порошка; древесный наполнитель в виде древесной муки 180, полиэтиленовый воск, краситель, дибутилфталат (пластификатор) и краситель при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| ПВХ | 40,0 |
| древесная мука | 49,0 |
| стеарат кальция | 2,5 |
| краситель | 2,5 |
| пластификатор | 6,0 |
Указанные компоненты смешивают и сушат в высокоскоростном смесителе при температуре 105°С до остаточной влажности 5%. Затем древесно-полимерную смесь остужают до температуры 75°С и направляют в пресс-гранулятор для предварительной агломерации при давлении 40 МПа. Агломерат переносится в бункер-дозатор двухшнекового экструдера, после чего при температуре 180°С происходит процесс экструзии профильно-погонажных изделий из древесно-полимерного композита.
Пример 4.
Берут непластифицированный суспензионный ПВХ в виде порошка; древесный наполнитель в виде древесной муки 180, полиэтиленовый воск, краситель, дибутилфталат (пластификатор) и краситель при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| ПВХ | 40,0 |
| древесная мука | 49,0 |
| стеарат кальция | 2,5 |
| краситель | 2,5 |
| пластификатор | 6,0 |
Указанные компоненты смешивают и сушат в высокоскоростном смесителе при температуре 105°С до остаточной влажности 1,5%. Затем древесно-полимерную смесь остужают до температуры 35°С и направляют в пресс-гранулятор для предварительной агломерации при давлении 80 МПа. Агломерат переносится в бункер-дозатор двухшнекового экструдера, после чего при температуре 160-180°С происходит процесс экструзии профильно-погонажных изделий из древесно-полимерного композита.
Пример 5.
Берут непластифицированный суспензионный ПВХ в виде порошка; древесный наполнитель в виде древесной муки 180, полиэтиленовый воск, краситель, дибутилфталат (пластификатор) и краситель при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| ПВХ | 40,0 |
| древесная мука | 49,0 |
| стеарат кальция | 2,5 |
| краситель | 2,5 |
| пластификатор | 6,0 |
Указанные компоненты смешивают и сушат в высокоскоростном смесителе при температуре 105°С до остаточной влажности 0,5%. Затем древесно-полимерную смесь остужают до температуры 75°С и направляют в пресс-гранулятор для предварительной агломерации при давлении 40 МПа. Агломерат переносится в бункер-дозатор двухшнекового экструдера, после чего при температуре 180°С происходит процесс экструзии профильно-погонажных изделий из древесно-полимерного композита.
Для проведения испытаний были изготовлены образцы древесно-полимерных композитов по примерам 1-5. В качестве прототипа были использованы образцы композитов того же состава, что и в примерах 1-5, полученные на том же оборудовании, но в которых древесно-полимерные смеси не подвергалась предварительной агломерации. Твердость по Бринеллю, модуль упругости при сжатии образцов определялись с помощью твердомера модели БТШПСП У 42 по ГОСТ 4670-67. Определение ударной вязкости и предела прочности при консольном изгибе проводились на приборе «Динстат-Дис» по ГОСТ 17036-71. Водопоглощение определялось по ГОСТ 19592. Результаты испытаний физико-механических свойств образцов ДПК представлены в таблице.
Как видно из примеров конкретного выполнения, у образцов ДПК, полученных предлагаемым способом по сравнению с прототипом возрастают показатели твердости и жесткости (модуля упругости при сжатии), а также показатель прочности при изгибе, являющийся важнейшим для профильно-погонажных изделий. Показатели ударной вязкости и водопоглощения за 24 часа сопоставимы с уровнем аналогичных показателей прототипа. Увеличение плотности материалов, полученных по предлагаемому способу, по сравнению с прототипом косвенно характеризует возросшую однородность структуры композитов, вследствие улучшения распределение частиц наполнителя в полимерной матрице и снижения количества дефектов, вызванных локальными перегревами материала в процессе экструзии. Кроме того, введение в технологический процесс стадии предварительной агломерации древесно-полимерной смеси позволяет значительно увеличить производительность процесса экструзии: для композиции, описанной в примере 1, скорость процесса экструзии возросла на 22% по сравнению с прототипом, а для композиции, описанной в примере 2 на 18%.
Таким образом заявляемое изобретение позволяет увеличить производительность процесса экструзии на 14-22% и повысить физико-механические свойства материала.
Claims (1)
- Способ получения изделий из древесно-полимерных композитов, включающий стадии смешения и сушки компонентов ДПК с помощью смесителя, дальнейшей экструзии профильно-погонажных изделий с помощью двухшнекового экструдера при температуре 160-180°С, последующее калибрование и резку профиля, выходящего из двухшнекового экструдера на изделия, отличающийся тем, что после смешения и сушки компонентов ДПК проводят агломерацию древесно-полимерной смеси с помощью пресса-гранулятора при температуре подаваемой в пресс-гранулятор смеси 75-90°С, влажности 1,0-5,0 мас. % и давлении 40-80 МПа.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2781265C1 true RU2781265C1 (ru) | 2022-10-11 |
Family
ID=
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU105223U1 (ru) * | 2011-02-09 | 2011-06-10 | Андрей Владимирович Ишков | Линия для производства древесно-полимерных изделий |
| DE202014006111U1 (de) * | 2014-07-04 | 2014-10-13 | Naturinform Gmbh | Vorrichtung zur Herstellung von Profilen aus naturfaserverstärktem Kunststoff sowie damit hergestelltes Profil |
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU105223U1 (ru) * | 2011-02-09 | 2011-06-10 | Андрей Владимирович Ишков | Линия для производства древесно-полимерных изделий |
| DE202014006111U1 (de) * | 2014-07-04 | 2014-10-13 | Naturinform Gmbh | Vorrichtung zur Herstellung von Profilen aus naturfaserverstärktem Kunststoff sowie damit hergestelltes Profil |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JIN KUK KIM, KAUSHIK PAL, "RECENT ADVANCES IN THE PROCESSING OF WOOD-PLASTIC COMPOSITES", SPRINGER-VERLAG BERLIN HEIDELBERG, 2010. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yang et al. | Properties of lignocellulosic material filled polypropylene bio-composites made with different manufacturing processes | |
| Petchwattana et al. | Effects of rice hull particle size and content on the mechanical properties and visual appearance of wood plastic composites prepared from poly (vinyl chloride) | |
| US7514485B2 (en) | Compatibilizers for composites of PVC and cellulosic materials | |
| US20060293418A1 (en) | Wood particle filled polyvinyl chloride composites and their foams | |
| CN105713403A (zh) | 一种木塑复合材料及其异型模压制件的制备方法 | |
| CN103483838B (zh) | 一种木粉的预处理方法 | |
| Ou et al. | Effects of ionic liquid on the rheological properties of wood flour/high density polyethylene composites | |
| RU2781265C1 (ru) | Способ получения изделий из древесно-полимерных композитов | |
| CN106280515A (zh) | 一种聚乙烯木塑装饰板材及其制造方法 | |
| RU2718772C1 (ru) | Композиционный материал на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена | |
| Yildirim | Evaluation of hazelnut shells in polypropylene based polymer composite production | |
| CA3003848C (en) | Process for producing fiber-polymer composites | |
| Bledzki et al. | Influence of separation and processing systems on morphology and mechanical properties of hemp and wood fibre reinforced polypropylene composites | |
| RU2614684C2 (ru) | Способ переработки древесных и термополимерных отходов с получением железнодорожных шпал | |
| CN110643191B (zh) | 一种基于木质素与咖啡壳粉的木塑复合材料及其制备方法 | |
| RU2756774C1 (ru) | Полимерная композиция | |
| Kuzmin et al. | Technology development for the production of thermoplastic composites with agricultural fillers by compounding method on co-directional twin screw extruder | |
| RU2707260C1 (ru) | Комплексный способ получения композиционных шпал путем переработки древесных и полимерных отходов | |
| RU2750712C1 (ru) | Способ получения биоразлагаемой полимерной композиции | |
| Ferrer et al. | Fully bio-based composite foams made of wheat gluten and disintegrated spruce tree bark | |
| CN116253961B (zh) | 一种聚氯乙烯复合材料及其制备方法和应用 | |
| RU2580699C1 (ru) | Полимерная композиция | |
| JP2007045854A (ja) | 成形用樹脂組成物 | |
| Sánchezaa et al. | PS-GO03 | |
| Kuzmin et al. | Development of Thermoplastic Composite Tube from HDPE/Barley Straw Fibers Using Extrusion Method |