RU2762669C1 - Activated wood for 3d printing - Google Patents
Activated wood for 3d printing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2762669C1 RU2762669C1 RU2021115636A RU2021115636A RU2762669C1 RU 2762669 C1 RU2762669 C1 RU 2762669C1 RU 2021115636 A RU2021115636 A RU 2021115636A RU 2021115636 A RU2021115636 A RU 2021115636A RU 2762669 C1 RU2762669 C1 RU 2762669C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wood
- printing
- building
- technologies
- additive
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
- B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
- B27N3/04—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres from fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/18—Waste materials; Refuse organic
- C04B18/24—Vegetable refuse, e.g. rice husks, maize-ear refuse; Cellulosic materials, e.g. paper, cork
- C04B18/26—Wood, e.g. sawdust, wood shavings
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к строительным материалам, которые применяются для аддитивных строительных технологий трехмерной печати (3D-печать), и может быть использовано для формирования изделий типа древесных плит и объемных строительных деталей с помощью аддитивных технологий.The invention relates to building materials that are used for additive building technologies of three-dimensional printing (3D-printing), and can be used to form products such as wood-based panels and bulk building parts using additive technologies.
Применение древесных масс для формирования крупноформатных объемных изделий в строительстве по аддитивным технологиям затруднено, в связи с их физико-химическими свойствами. Получаемые при различных способах механических или физических воздействий древесные частицы, древесные или целлюлоза содержащие волокна, без полимерных связующих, не обладают требуемой для экструзии пластичностью, тиксотропностью и адгезионным взаимодействием в объеме, обеспечивающего восприятие нагрузки при послойной печати без опалубки и однородность структуры изделия.The use of wood pulp for the formation of large-format bulk products in construction using additive technologies is difficult due to their physicochemical properties. Wood particles, wood or cellulose containing fibers obtained by various methods of mechanical or physical effects, without polymer binders, do not possess the plasticity, thixotropy and adhesive interaction required for extrusion in the volume, which ensures the perception of the load during layer-by-layer printing without formwork and the uniformity of the product structure.
Наиболее известным решением в строительстве для изготовления ограждений зданий и сооружений, являются смеси на основе минеральных и органических веществ композитов.The most famous solution in construction for the manufacture of fences for buildings and structures are mixtures based on mineral and organic substances of composites.
Известна, полимерцементная сухая строительная смесь для 3D-печати, включающая портландцемент, полимерное связующее, песок, фиброволокно и модификатор, отличающаяся тем, что в виде полимерного связующего используется редиспергируемый полимерный порошок поливинилацетата или сополимеров поливинилацетата. В данном случае, песок используется с диаметром зерен до 5 мм, используемое фиброволокно имеет размеры l×d=6÷12×0,005÷0,05 мм, в качестве модификатора предлагается использовать порошковый флороглюцин в следующих массовых соотношения, %: портландцемент 27,45-32,55 редиспергируемый полимерный порошок 1,63-2,75, песок 65,10-68,60, фиброволокно 0,65-1,12, порошковый модификатор 0,07-0,15 (Патент RU №2739910 (13) С1).It is known a polymer-cement dry building mixture for 3D printing, including Portland cement, a polymer binder, sand, fiberglass and a modifier, characterized in that a redispersible polymer powder of polyvinyl acetate or polyvinyl acetate copolymers is used in the form of a polymer binder. In this case, sand is used with a grain diameter of up to 5 mm, the fiber used has dimensions l × d = 6 ÷ 12 × 0.005 ÷ 0.05 mm, it is proposed to use powder phloroglucinol as a modifier in the following mass ratio,%: Portland cement 27.45 -32.55 redispersible polymer powder 1.63-2.75, sand 65.10-68.60, fiber 0.65-1.12, powder modifier 0.07-0.15 (Patent RU No. 2739910 (13) C1).
Недостатком данного технического решения является то, что смесь в своем составе имеет большое количество различных компонентов, что значительно усложняет технологию изготовления и увеличивает стоимость композиционного материала. Так же получаемые ограждающие конструкции из смесей на основе вяжущих путем 3D- печати имеют существенные недостатки. При эксплуатации такие материалы имеют высокий коэффициент теплопроводности от 0,95 до 2,13 Вт/мС и, соответственно, не могут обеспечить энергоэффективность зданий и сооружений. Высокая плотность от 2000 до 2300 кг/м3 предопределяет высокую материалоемкость и соответственно высокий углеродный след от производства исходных компонентов.The disadvantage of this technical solution is that the mixture in its composition has a large number of different components, which greatly complicates the manufacturing technology and increases the cost of the composite material. Also, the resulting enclosing structures from mixtures based on binders by 3D printing have significant drawbacks. During operation, such materials have a high coefficient of thermal conductivity from 0.95 to 2.13 W / mC and, accordingly, cannot ensure the energy efficiency of buildings and structures. High density from 2000 to 2300 kg / m 3 predetermines high material consumption and, accordingly, a high carbon footprint from the production of initial components.
Известна композиция для производства материала, имитирующего внешний вид древесины, посредством каландрирования, литья под давлением или процесса 3D-печати, содержащая смесь 45-80 мас.% ПВХ-смолы и 10-50 мас.% порошка рисовой, арахисовой скорлупы или их смесью с размером частиц 10-250 мкм. Имитация дерева в соответствии с настоящим изобретением имеет внешний вид и механические характеристики, очень похожие на древесину, и может обрабатываться инструментами для древесины. Данный материал может быть окрашен, приклеен и особенно подходит для наружного применения, благодаря очень высокой атмосферостойкости (WO 002016135525 А1).Known composition for the production of a material that imitates the appearance of wood, by calendering, injection molding or 3D printing process, containing a mixture of 45-80 wt.% PVC resin and 10-50 wt.% Rice powder, peanut shells or their mixture with particle size 10-250 microns. The imitation wood in accordance with the present invention has a very similar appearance and mechanical characteristics to wood and can be handled with wood tools. This material can be painted, glued and is especially suitable for outdoor use due to its very high weather resistance (WO 002016135525 A1).
Недостатком данного технического решения является то, что в состав материала входит поливинилхлорид, который является синтетическим полимером продуктом переработки ископаемого, что предопределяет высокий углеродный след от производства таких изделий. Использование синтетических полимеров обуславливает малую долговечность при эксплуатации изделий в атмосферных условиях из-за низкой стойкости к ультрафиолетовому излучению и отрицательным температурам.The disadvantage of this technical solution is that the composition of the material includes polyvinyl chloride, which is a synthetic polymer product of fossil processing, which predetermines a high carbon footprint from the production of such products. The use of synthetic polymers leads to a low durability when operating products in atmospheric conditions due to their low resistance to ultraviolet radiation and negative temperatures.
Известен древесно-пластиковый композиционный материал, получаемый путем смешивания следующих материалов по весовым частям: 8-30 частей UHMWPE (сверхвысокомолекулярного полиэтилена), 20-30 частей древесного порошка, 2-7 частей агент, улучшающий совместимость, 3-6 частей связующего агента, 8-15 частей полых микросфер, 1-3 части смазывающего агента и 1-3 части упрочняющего агента (CN 000107523899 А).Known wood-plastic composite material obtained by mixing the following materials by weight parts: 8-30 parts of UHMWPE (ultra-high molecular weight polyethylene), 20-30 parts of wood powder, 2-7 parts of an agent that improves compatibility, 3-6 parts of a binding agent, 8 -15 parts of hollow microspheres, 1-3 parts of a lubricant and 1-3 parts of a hardening agent (CN 000107523899 A).
Основным недостатком данного материала является использование сверхвысокомолекулярного полиэтилена, который имеет низкое адгезионное взаимодействие с древесиной, что обуславливает низкие физико-механические свойства материала. Использование таких композитов в строительстве не представляется возможным по причине низких показателей предела текучести. Немаловажным недостатком является использование углеродного сырья и многокомпонентный состав, что предопределяет низкую однородность свойств материала и сложность практической реализации.The main disadvantage of this material is the use of ultra-high molecular weight polyethylene, which has a low adhesive interaction with wood, which causes low physical and mechanical properties of the material. The use of such composites in construction is not possible due to the low values of the yield point. An important disadvantage is the use of carbon raw materials and a multicomponent composition, which predetermines the low uniformity of material properties and the complexity of practical implementation.
Наиболее близким по составу является смесь для 3D-печати состоящая из полимолочной кислоты (PLA) и полигидроксиалканоат (РНА), которые выступают в качестве матрицы. Содержание древесных частиц может варьироваться в диапазоне от 10 до 20% по массе. (A. Le Duigou, M. Castro, R. Bevan, N. Martin, 3D printing of wood fibre biocomposites: From mechanical to actuation functionality, (2016), doi:10.1016/j. matdes.2016.02.018)).The closest in composition is a mixture for 3D printing, consisting of polylactic acid (PLA) and polyhydroxyalkanoate (PHA), which act as a matrix. The content of wood particles can vary from 10 to 20% by weight. (A. Le Duigou, M. Castro, R. Bevan, N. Martin, 3D printing of wood fiber biocomposites: From mechanical to actuation functionality, (2016), doi: 10.1016 / j. Matdes.2016.02.018)).
Однако в работе [Correa D, Papadopoulou A, Guberan C, Jhaveri N, Reichert S, Menges A, et al. 3D printing wood Programming hygroscopic material transformations. 3D Print Addit Manuf 2105;2:106-16] приводятся данные о том, что продукт марки как Laywoo может содержать до 40% древесных частиц по массе.However, in [Correa D, Papadopoulou A, Guberan C, Jhaveri N, Reichert S, Menges A, et al. 3D printing wood Programming hygroscopic material transformations. 3D Print Addit Manuf 2105; 2: 106-16] provides evidence that a product grade such as Laywoo can contain up to 40% wood particles by weight.
Недостатком древесно-полимерных смесей является низкая тиксотропность, высокая текучесть полимерной матрицы при длительных физических воздействиях, низкая адгезионная прочность между компонентами матрицы и древесными частицами, что не позволяет производить 3D печать нитью диметром более 3 мм. Это предопределяет область использования таких смесей только для изготовления объемных изделий малых геометрических размеров. Наравне с этим, при использовании в строительстве таких смесей основным недостатком будет являться высокая стоимость полимерной матрицы, низкая паропроницаемость ограждающих конструкций или полученных из нее изделий методом 3D печати.The disadvantage of wood-polymer mixtures is low thixotropy, high fluidity of the polymer matrix under prolonged physical impact, low adhesive strength between the matrix components and wood particles, which does not allow 3D printing with a thread with a diameter of more than 3 mm. This predetermines the area of using such mixtures only for the manufacture of bulky products of small geometric dimensions. Along with this, when using such mixtures in construction, the main disadvantage will be the high cost of the polymer matrix, low vapor permeability of the enclosing structures or products obtained from it by 3D printing.
Материалы на основе возобновляемого сырья, имеют в данном случае больше преимуществ, однако, как показывает практика, использование их в аддитивных технологиях ограничена, по причине отсутствия межфазного взаимодействия при формировании объемных изделий путем 3D печати.Materials based on renewable raw materials have more advantages in this case, however, as practice shows, their use in additive technologies is limited, due to the lack of interphase interaction during the formation of bulk products by 3D printing.
Задачей заявляемого изобретения является расширение области применения 3D-аддитивных строительных технологий и улучшения физико-механических свойств материалов получаемых из возобновляемых сырьевых ресурсов, снижение себестоимости готовых изделий.The objective of the claimed invention is to expand the field of application of 3D-additive building technologies and improve the physical and mechanical properties of materials obtained from renewable raw materials, reduce the cost of finished products.
Технический результат заявляемого изобретения направлен на расширение области применения 3D-аддитивных строительных технологий за счет получения физически активированной древесной массы, имеющую высокие адгезионные свойства, состоящей из твердой и жидкой фаз, с требуемыми технологическими параметрами для процесса печати и физико-механическими свойствами готового материала.The technical result of the claimed invention is aimed at expanding the field of application of 3D-additive building technologies by obtaining physically activated wood pulp, which has high adhesive properties, consisting of solid and liquid phases, with the required technological parameters for the printing process and physical and mechanical properties of the finished material.
К технологическим параметрам смеси относятся ее реологические характеристики: предел текучести, выраженная тиксотропность, высокая пластическая прочность в состоянии покоя, высокая адгезия между слоями. К физико-механическим свойствам материала относятся: прочность на сжатие, прочность на растяжение при изгибе, водопоглощение, прочность сцепления слоев.The technological parameters of the mixture include its rheological characteristics: yield point, pronounced thixotropy, high plastic strength at rest, high adhesion between layers. The physical and mechanical properties of the material include: compressive strength, bending tensile strength, water absorption, adhesion strength of layers.
Указанный технический результат достигается за счет того, что активированная древесная масса для 3D-печати, включающая гидродинамически обработанные древесные частицы имеет большую площадь межфазной поверхности и, соответственно, физическую активность, согласно изобретению, активированная древесная масса выступает в качестве матрицы и армирующих элементов и состоит из двух компонентов при следующем соотношении, мас.ч.: древесная частица - 25-50 с величиной удельной поверхности не менее 350 м2/г и вода - 50-75.The specified technical result is achieved due to the fact that activated wood pulp for 3D printing, including hydrodynamically treated wood particles, has a large interfacial area and, accordingly, physical activity, according to the invention, the activated wood pulp acts as a matrix and reinforcing elements and consists of two components with the following ratio, parts by weight: wood particle - 25-50 with a specific surface area of at least 350 m 2 / g and water - 50-75.
Главным признаком, определяющим сходство, предлагаемого изобретения с признаками прототипа является использование древесных частиц.The main feature that determines the similarity of the proposed invention with the features of the prototype is the use of wood particles.
Необходимо отметить, что прототип, имеет в своем составе сравнительно незначительную долю древесины по массе, что предопределяет существенные отличия физических свойств материала, от исходной древесины. Согласно же изобретению после формирования и сушки изделий доля древесины составляет 96%.It should be noted that the prototype contains a relatively insignificant proportion of wood by weight, which predetermines significant differences in the physical properties of the material from the original wood. According to the invention, after forming and drying the products, the proportion of wood is 96%.
В заявляемом изобретении предлагается использовать, древесные частицы для получения плит малой плотности без использования связующих веществ. (Формирование структуры плит малой плотности из гидродинамически активированных мягких отходов деревообработки / В.Н. Ермолин, М.А. Баяндин, С.Н. Казицин, А.В. Намятов // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. - 2019. - №5(371). - С. 148-157. - DOI 10.17238/issn0536-1036.2019.5.148.). Древесина представляет комплекс полимеров, который при различных видах физических и механических воздействий может менять свойства. Гидродинамическая обработка позволяет получать древесные частицы с большой площадью межфазных поверхностей как за счет измельчения, так за счет фибриллирования, которое происходит вследствие частичного отделения целлюлозных фибрилл от древесных частиц. Появляются новые доступные межфазные поверхности с активными функциональными группами, участвующими в формировании надмолекулярных структур в древесине. Так как процесс проводится в воде, то образовавшиеся группы блокируются молекулами воды. Образование структуры плит происходит в процессе их высыхания за счет того, что блокированные функциональные группы принимают участие в укреплении связей между контактирующими частицами древесной массы, что определяет возможность использования ее в 3D печати.In the claimed invention, it is proposed to use wood particles to obtain boards of low density without the use of binders. (Formation of the structure of low-density slabs from hydrodynamically activated soft woodworking waste / V.N.Ermolin, M.A. No. 5 (371). - S. 148-157. - DOI 10.17238 / issn0536-1036.2019.5.148.). Wood is a complex of polymers that can change properties under various types of physical and mechanical influences. Hydrodynamic treatment makes it possible to obtain wood particles with a large interfacial area both by grinding and by fibrillation, which occurs due to the partial separation of cellulose fibrils from wood particles. New accessible interfacial surfaces with active functional groups appear, which are involved in the formation of supramolecular structures in wood. Since the process is carried out in water, the formed groups are blocked by water molecules. The formation of the structure of the boards occurs during their drying due to the fact that the blocked functional groups take part in strengthening the bonds between the contacting particles of wood pulp, which determines the possibility of using it in 3D printing.
В качестве сырья согласно изобретению могут использоваться древесные частицы хвойных или лиственных пород, полученные путем механической активации в гидродинамическом диспергаторе с фракционным составом, представленным в табл. 1.As a raw material according to the invention, wood particles of coniferous or deciduous species can be used, obtained by mechanical activation in a hydrodynamic disperser with a fractional composition presented in table. one.
Для обеспечения максимального адгезионного взаимодействия между древесными частицами, как в формируемом слое, так и при формировании однородной структуры материала между слоями за счет адгезии площадь удельной поверхности частиц должна по методу БЭТ быть не менее 350 м2/г сух. массы (емкость «монослоя» Wm=0,0975 г Н2О/г сух. массы).To ensure maximum adhesion between wood particles, in the formed layer, and the formation of a homogeneous material structure between the layers by adhering the specific surface area of the particles should have a BET of at least 350 m2 / g dry. mass (capacity of "monolayer" W m = 0.0975 g H 2 O / g dry weight).
Вода используется в качестве среды для активации древесных частиц. При гидродинамической активации возникает эффект кавитации, который способствует увеличению удельной поверхности древесных частиц и повышению количества активных функциональных групп. При формировании объемных изделий методом экструзии вода придает пластичность древесной массе, поэтому ее количество на данном этапе должно быть от 50 до 90%. В процессе удаления воды путем сушки при температуре от 20 до 150°С формируются адгезионные связи, как внутри слоев, так и между ними за счет отрицательного капиллярного давления, частицы сближаются между собой и при содержании воды от 2 до 12%. Вода для получения древесной массы должна соответствовать требованиям ГОСТ 23732-2011. «Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия».Water is used as a medium to activate wood particles. During hydrodynamic activation, the effect of cavitation occurs, which contributes to an increase in the specific surface area of wood particles and an increase in the number of active functional groups. When forming bulk products by extrusion, water imparts plasticity to wood pulp, therefore, its amount at this stage should be from 50 to 90%. In the process of removing water by drying at a temperature of 20 to 150 ° C, adhesive bonds are formed, both inside the layers and between them due to negative capillary pressure, the particles approach each other with a water content of 2 to 12%. Water for obtaining wood pulp must comply with the requirements of GOST 23732-2011. “Water for concrete and mortar. Technical conditions ".
Получение активированной древесной массы для 3D печати происходит следующим образом.Getting activated wood pulp for 3D printing is as follows.
В качестве сырья используют 25 мас. ч. неликвидных мягких отходов заготовок или переработки древесины (опилок), которые предварительно сортируют на сите диаметром 10 мм и смешивают с водой 75 мас. ч. Полученную пульпу пропускают через роторный диспергатор от 5 до 60 раз. На выходе получается активированная древесная масса с величиной удельной поверхности не менее 350 м2/г и фракционным составом частиц указанным в таблице 1.The raw material used is 25 wt. including illiquid soft waste of blanks or wood processing (sawdust), which are pre-sorted on a sieve with a diameter of 10 mm and mixed with water 75 wt. am The resulting pulp is passed through a rotary disperser from 5 to 60 times. The output is activated wood pulp with a specific surface area of at least 350 m 2 / g and a particle size distribution specified in table 1.
Актированная древесная масса в 3D печати представляет собой водо-древесную пульпу, обладающую текучестью. Изделия формируют путем экструзии материала через фильеры прямоугольной или формы в виде окружности. В процессе выдавливания активированной древесной массы через фильеры экструдера уменьшается количество воды до 25-50 м.ч. После формирования изделия предельное динамическое напряжение сдвига τ0, при прямом снятии реологической кривой, равно 125 Па, что соизмеримо с известными аналогами на основе цемента. Пластическая прочность древесной массы определенная коническим пластометром П.А. Ребиндера составляет от 1,65 до 1,84 кПа. Готовые объемные изделия получают экструзионным методом 3D печати. После сушки материала до влажности 12-14% изделия должны обладать прочностью при растяжении между слоями 0,25 МПа и прочностью слоев не менее 0,3 МПа. Предел прочности при сжатии при 10% линейной деформации должен быть не менее 3,0 МПа. Плотность материала от 300 до 400 кг/м3, что существенно ниже представленных в аналогах.The activated wood pulp in 3D printing is a water-wood pulp with fluidity. Products are formed by extrusion of material through rectangular or circular dies. In the process of extruding the activated wood pulp through the extruder dies, the amount of water is reduced to 25-50 pbw. After the formation of the product, the limiting dynamic shear stress τ0, with direct removal of the rheological curve, is equal to 125 Pa, which is comparable with the known analogs based on cement. The plastic strength of wood pulp determined by a conical plastometer P.A. Rebinder ranges from 1.65 to 1.84 kPa. The finished volumetric products are obtained by the extrusion method of 3D printing. After drying the material to a moisture content of 12-14%, the products must have a tensile strength between layers of 0.25 MPa and a strength of layers of at least 0.3 MPa. The ultimate compressive strength at 10% linear deformation must be at least 3.0 MPa. The density of the material is from 300 to 400 kg / m 3 , which is significantly lower than those presented in analogues.
Заявленные физико-механические характеристики, активированной древесной массы и готовых изделий, полученных методом 3D печати, указывают на низкую материалоемкость, теплопроводность и высокую несущую способность материала объемных изделий. Основной областью применения является строительство, а именно изготовления ограждающих конструкций, создание малых архитектурных форм. Следующим направлением использованием является объемных художественных изделий, изготовление объемных моделей для металлургической промышленности.The declared physical and mechanical characteristics of activated wood pulp and finished products obtained by the 3D printing method indicate low material consumption, thermal conductivity and high bearing capacity of the material of bulk products. The main area of application is construction, namely the manufacture of enclosing structures, the creation of small architectural forms. The next area of use is volumetric art products, the manufacture of volumetric models for the metallurgical industry.
Снижение себестоимости обусловлено тем, что в качестве сырья предлагается использовать неликвидные мягкие отходы заготовки и переработки древесины (опилки), утилизация которых зачастую требует существенных затрат, то есть вовлечения данных ресурсов в строительные технологии решит проблему их утилизации позволяет говорить о низкой себестоимости изделий полученных методом 3D печати. В отличие от прототипа содержащего не менее 60% дорогостоящего полимерного комплекса полимолочной кислоты, основными прямыми издержками при использовании древесной массы в технологии 3D печати являются только энергетические затраты на транспортировку, сортировку древесных частиц и процесс гидродинамической активации и стоимость воды.The cost reduction is due to the fact that it is proposed to use illiquid soft waste from harvesting and wood processing (sawdust) as raw materials, the disposal of which often requires significant costs, that is, the involvement of these resources in construction technologies will solve the problem of their disposal allows us to talk about the low cost of products obtained by the 3D method print. Unlike the prototype containing at least 60% of an expensive polymer complex of polylactic acid, the main direct costs of using wood pulp in 3D printing technology are only energy costs for transportation, sorting wood particles and the process of hydrodynamic activation and the cost of water.
Предлагаемое изобретение позволит расширить область применения 3D-аддитивных строительных технологий, за счет возможности получения массы из возобновляемых сырьевых ресурсов и снизить себестоимость готовых изделий, за счет использования неликвидных мягких отходов, переработанной древесины (опилок), что позволит избежать их утилизацию и высоких энергозатрат. При изготовлении зданий данное решение позволит снизить коэффициент теплопроводности ограждений в 10 и более раз.The proposed invention will expand the area of application of 3D-additive building technologies, due to the possibility of obtaining mass from renewable raw materials and reduce the cost of finished products, due to the use of illiquid soft waste, recycled wood (sawdust), which will avoid their disposal and high energy costs. In the manufacture of buildings, this solution will reduce the thermal conductivity of fences by 10 or more times.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021115636A RU2762669C1 (en) | 2021-05-31 | 2021-05-31 | Activated wood for 3d printing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021115636A RU2762669C1 (en) | 2021-05-31 | 2021-05-31 | Activated wood for 3d printing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2762669C1 true RU2762669C1 (en) | 2021-12-21 |
Family
ID=80039413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021115636A RU2762669C1 (en) | 2021-05-31 | 2021-05-31 | Activated wood for 3d printing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2762669C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2791611C1 (en) * | 2022-05-16 | 2023-03-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) | Method for manufacturing three-dimensional building elements by 3d-printing method |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007046726A1 (en) * | 2005-10-21 | 2007-04-26 | Actec Llc | Method for reprocessing wood mill wastes |
| RU2381244C2 (en) * | 2008-01-09 | 2010-02-10 | Игорь Борисович Катраков | Moulding material, method of obtaining thereof and method of obtaining plate materials on its basis |
| RU2541323C1 (en) * | 2013-12-20 | 2015-02-10 | Михаил Андреевич Баяндин | Method of production of wood boards |
| WO2016135525A1 (en) * | 2015-02-23 | 2016-09-01 | Patenta Asia Ltd. | Composition for producing imitation wood by means of a calendering, injection molding, or 3d printing process |
| RU2656067C2 (en) * | 2016-11-16 | 2018-05-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" | Method of producing plate materials based on cavitable vegetable raw material and synthetic connections |
| RU190068U1 (en) * | 2019-02-05 | 2019-06-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова" | Portable screw extruder for the production of wood-polymer yarn |
| RU2739910C1 (en) * | 2020-07-29 | 2020-12-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Polymer-cement dry construction mixture for 3d printing |
-
2021
- 2021-05-31 RU RU2021115636A patent/RU2762669C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007046726A1 (en) * | 2005-10-21 | 2007-04-26 | Actec Llc | Method for reprocessing wood mill wastes |
| RU2381244C2 (en) * | 2008-01-09 | 2010-02-10 | Игорь Борисович Катраков | Moulding material, method of obtaining thereof and method of obtaining plate materials on its basis |
| RU2541323C1 (en) * | 2013-12-20 | 2015-02-10 | Михаил Андреевич Баяндин | Method of production of wood boards |
| WO2016135525A1 (en) * | 2015-02-23 | 2016-09-01 | Patenta Asia Ltd. | Composition for producing imitation wood by means of a calendering, injection molding, or 3d printing process |
| RU2656067C2 (en) * | 2016-11-16 | 2018-05-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" | Method of producing plate materials based on cavitable vegetable raw material and synthetic connections |
| RU190068U1 (en) * | 2019-02-05 | 2019-06-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова" | Portable screw extruder for the production of wood-polymer yarn |
| RU2739910C1 (en) * | 2020-07-29 | 2020-12-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Polymer-cement dry construction mixture for 3d printing |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| A. Le Duigou et al, 3D printing of wood fibre biocomposites: From mechanical to actuation functionality, Materials & Design, 2016, c. 106 - 114. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2791611C1 (en) * | 2022-05-16 | 2023-03-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) | Method for manufacturing three-dimensional building elements by 3d-printing method |
| RU2810129C1 (en) * | 2022-06-23 | 2023-12-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) | Wood-polymer composite |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ain et al. | A review on the tensile properties of bamboo fiber reinforced polymer composites | |
| KR20080106508A (en) | Construction product | |
| JP2000503694A (en) | Improved engineering resin and wood fiber composites | |
| CZ189098A3 (en) | Process for producing half-finished products and bodies from cellulose and/or cellulose-containing fibrous materials | |
| AU2010348391B2 (en) | A method and an extrusion device for manufacturing closed - section beam elements | |
| CN104761808A (en) | Method for preparing polyethylene-based wood-plastic composite material from rice husk powder | |
| RU2762669C1 (en) | Activated wood for 3d printing | |
| EP0524920B1 (en) | Novel mouldings | |
| CN1227297C (en) | Modified composite material of woods and plastics as well as its usage and manufacturing method | |
| WO2020121319A1 (en) | A glossy finish sandwich composite and process for preparing the same | |
| Jaini et al. | Effect of pelletized coconut fibre on the compressive strength of foamed concrete | |
| CN112739510B (en) | Method for producing shaped articles | |
| DE2642450A1 (en) | UREA-FORMALDEHYDE RESINS AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF | |
| CN106243761A (en) | A kind of high-intensity wood plastic composite | |
| US20020171162A1 (en) | Strong durable low cost composite materials | |
| Sandberg et al. | Forming, Densification and Molding | |
| JP2002241155A (en) | Gypsum composition and high density gypsum board and their manufacturing method | |
| Yu et al. | Lightweight composites reinforced by agricultural byproducts | |
| Kowaluk et al. | Thermoplastic starch as a binder in MDF production: a grain size effect | |
| JP3023054B2 (en) | Wood chip cement board and its manufacturing method | |
| JP2007045854A (en) | Resin composition for molding | |
| Chiang et al. | The effect of weight fraction and size on the properties of sago particles urea formaldehyde particleboard | |
| Prambauer et al. | Mechanical properties of structural paper-polypropylene composite laminates | |
| Wegener et al. | Chemically‐Based Modern Wood Composites | |
| ITCS20130027A1 (en) | COMPOSITE MATERIALS OBTAINED FROM FIBERS EXTRACTED FROM VEGETABLE FIBERS OF GINESTRA AND POLYMERS AND PROCESS TO OBTAIN THEM |