5.2. Схема утилизации древесных отходов и получения дпк

При двухстадийном способе сначала на отдельной линии из полимера, древесных опилок или муки, и добавок получают гранулу ДПК, а затем на второй линии из гранул ДПК на оборудовании получают готовое изделие. В данной работе внимание уделяется переработке древесных отходов в гранулы древесно-полимерного композита.

Получение гранул на древесно-полимерном оборудовании происходит на линии грануляции похожей на те, которые применяются для гранулирования вторичных полимеров. Отличия в том, что для ДПК это специально сконструированный агрегат (оборудование ДПК), периферийными устройствами к которому служат смеситель и дозаторы компонентов.

Процесс производства строится по следующей схеме:

1. измельчение древесины

2. сушка измельченной древесины (при необходимости)

3. дозирование компонентов

4. смешивание компонентов

5. прессование (грануляцию)

Сушка древесных отходов

Осуществляется в барабанных сушилках. В этих сушилках стружку высушивают во взвешенном состоянии в потоке высокотемпературной газовоздушной смеси, что обеспечивает интенсивный теплообмен и высокую производительность процесса сушки. В качестве теплоносителя используется топочный газ. Такая сушильная установка отечественного производства схематически изображена на рисунке 4. Барабан диаметром 2,2 либо 2,8 м установлен с наклоном в два-три градуса в сторону загрузки и вращается с частотой 3–4 об/мин. Внутри барабана имеются лопасти, которые захватывают и поднимают измельчённую древесину, продуваемую газовоздушной смесью.

Недостатки сушилок такого типа: стружка в барабане имеет неравномерную конечную влажность; при сушке измельчённой древесины хвойных пород на лопастях барабана образуется налёт смолы. Более совершенны отечественные агрегаты комбинированной сушки (рис. 4). Их основные узлы: топочное устройство, циклонно-спиральная приставка, сушильный барабан, два циклона-отделителя, противопожарный бункер, а также установленный между барабаном и циклонами-отделителями вентилятор с двигателем. Стружка загружается из бункера через шнековый питатель. Топочные газы с температурой через смесительную камеру поступают из топки в спиральную приставку.

Рис. 4. Схема вращающегося сушильного барабана: 

1 – роторный питатель, 2 – газопровод, 3 – плавающее торцевое уплотнение, 4 – барабан, 5 – вентилятор-дымосос, 6 – электродвигатель, 7 – трубопровод пневмоустановки, 8 – циклон

Таким образом, на первом этапе при высокой температуре сушильного агента удаляется в основном свободная влага. В барабане сушка продолжается уже при более мягком режиме (температура на выходе 90–120 °С). Система автоматического регулирования обеспечивает подачу нужного количества топлива, заданную температуру на выходе из барабана и управление электроприводом. Для сухих частиц температура газа становится пожароопасной начиная со 150– 160 °С, и при достижении этого порога срабатывает электромагнитный клапан для впрыска воды или подачи пара. В многооборотной барабанной сушилке (рис. 4) стружка совершает сравнительно длинный путь, переходя из внутренней полости барабана в промежуточную и затем во внешнюю под действием потока газовоздушной смеси. В центральной полости стружка, перемещаемая под напором газовоздушного потока, сушится во взвешенном состоянии.

Измельчение

Эффективным способом улучшения совместимости полимеров с наполнителями является тонкий помол последних, который сопровождается образованием свежих, реакционно-активных поверхностей. По ряду признаков механическое измельчение представляет собой наиболее универсальный и экономичный способ получения тонкодисперсных порошков из дешевых, практически «бросовых» материалов. Одним из самых распространенных органических наполнителей является древесная мука.

Одним из этапов подготовки сырья к гранулированию является его измельчение. Весь процесс направлен на уменьшение фракции исходного сырья, с целью «облегчения» работы пресса гранулятора. Правило одно: чем меньшего размера частицы древесины попадают в камеру прессования во внутреннюю полость вращающейся матрицы, тем меньше сопротивление на двигатель и роликовый узел. Соответственно ресурс работы пресса увеличивается.

Древесная мука получается размолом древесины, как правило сухим,  на машинах непрерывного или периодического действия из сухой и чистой технологической щепы и опилок.

  Поскольку древесина - не самый твердый и прочный продукт, то ее размол может осуществляться на самых  разнообразных типах мельниц. При этом классификация частиц муки может происходить как внутри агрегата, так и на внешних классификаторах (ситовых, воздушных и т.д.). Размол может производиться в одну или в несколько стадий.  Существуют специальные установки и для сушки древесной муки (рис. 5).

Рис. 5. Измельченные до муки отходы древесины

Для производства древесной муки используют опилки от лесопиления и древесную стружку. Так как вместе с опилками от лесопильных рам первого ряда попадает значительное количество коры, примесь которой придает древесной муке темный цвет, для производства муки отбирают опилки от лесопильных рам второго ряда, распиливающих брус, и от всех круглых пил (обрезных станков и торцовок); при распиливании окоренного сырья используют опилки от всех станков. Опилки от лесопильного цеха пневматическим транспортом подаются в циклоны цеха древесной муки, откуда направляются в молотковые дробилки (мельницы) для предварительного размельчения (рис. 6).

Рис. 6. Схема работы и общий вид барабанной установки для доизмельчения стружки: 

1 – лопасть, 2 – размольная дорожка, 3 – ситовое кольцо, 4 – крышка, 5 – лопастной ротор, 6 – корпус

Наибольшая производительность у молотковых мельниц. Мельница способна пропустить от 350 до 450 кг в час продуктов размола; из них муки фракции 180 получается 60-65 %. От молотковых дробилок измельченные опилки поступают в бункер, куда обычно поступает и сухая стружка от деревообделочных станков. Из бункера опилки и стружка попадают в специальные сушилки барабанного типа, где сушатся до 5-8% влажности. При выходе опилок из сушилки, они проходят через сепаратор для удаления металлических частей, которые могут попасть в массу опилок. Высушенные и предварительно измельченные опилки и стружка пневматическим транспортом направляются в бункера, питающие сухими опилками молотковые ударные мельницы, откуда размельченные опилки и стружки поступают на рассевы (сита). От рассевов идут три потока: древесная мука, крупные и мелкие сходы (т.е. фракции, непригодные по тонкости помола для древесной муки).

Крупный сход поступает вторично в молотковую мельницу, а мелкая фракция схода — в жернова для вторичного помола. Из жерновов получаемая древесная мука направляется на рассевы (сита) для сортировки муки по тонкости помола. Кондиционная древесная мука отбирается, а получаемый сход, т. е. некондиционная часть муки, поступает на дальнейший размол на жернова третьей ступени помола, откуда она поступает на сортировку на рассевы, от которых кондиционная древесная мука отбирается, а некондиционная часть снова идет на жернова для повторного помола.

Дозирование и смешивание компонентов

Перед стадией экструдирования необходимо приготовить гомогенную смесь из полимера и :

1. Стабилизаторов. Их доля составляет 5–15%. Различают

термостабилизаторы (для предотвращения деструкции и окраски при переработке), светостабилизаторы (для сохранения цвета изделий), стабилизаторы-антиоксиданты (для защиты ПВХ и его модификаторов от окисления при повышенных температурах. Термостабилизаторы бывают свинцовые, оловоорганические, барий-кадмий цинковые, кальций-цинковые. К светостабилизаторам относятся бензофеноны, бензотриазолы и пр. Стабилизаторы-антиоксиданты — это амины, фенолы, феносульфиды.

2. Модификаторы. Их доля составляет 10–15%. Модификаторы вводят для улучшения переработки композиции и повышения ударной вязкости. Это акриловые сополимеры, хлорированный полиэтилен и каучук.

3. Наполнители. В нашем случае это в основном древесная мука.

4. Пигменты. Их доля составляет 3–5%. Пигменты необходимы для окраски. Чем выше их дисперсность, тем выше равномерность окраски. Вместе с пигментами для компенсации желтого оттенка вводят 0,001–0,05% осветлителей — тинопал, белофор и др.

Все компоненты должны пройти стадию дозирования на дозаторах, а затем смешения в высокоскоростных смесителях для получения гомогенной смеси. После чего смесь подается в экструдер.

Грануляция

Грануляция (от лат. granulum — зернышко), придание веществу формы мелких кусков (гранул). Грануляция необходима для улучшения технологических свойств вещества, предотвращения спекания (слипания) и увеличения сыпучести, обеспечения возможности использования материала мелкими порциями, облегчения погрузки, транспортировки. В зависимости от метода грануляции одно и то же вещество может приобрести различную твердость, гидравлические свойства и др.