автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Применение низкосортной осины для производства древесно-стружечных плит с использованием нанопорошка шунгита

На правах рукописи

ПАНОВ НИКОЛАЙ ГЕННАДЬЕВИЧ

ПРИМЕНЕНИЕ НИЗКОСОРТНОЙ ОСИНЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ДРЕВЕСНО-СТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАНОПОРОШКА ШУНГИТА

05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

6 ДЕК 2012

Петрозаводск — 2012

005056275

Работа выполнена на кафедре технологии металлов и ремонта федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Петрозаводский государственный университет»

Научный руководитель: Питухин Александр Васильевич,

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: Чубинский Анатолий Николаевич,

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой технологии лесопиления и сушки древесины ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова»

Саливоник Александр Владимирович,

кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры целлюлозно-бумажных и деревообрабатывающих производств ФГБОУ ВПО «Петрозаводский государственный университет»

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Московский

государственный университет леса»

Защита состоится 21 декабря 2012 г. в 15:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.190.03 на базе ФГБОУ ВПО «Петрозаводский государственный университет» по адресу: 185910, г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Петрозаводского государственного университета.

Автореферат разослан « ноября 2012

Ученый секретарь диссертационного совета ' " Р. В. Воронов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Введение

В основных направлениях развития производства древесностружечных плит (ДСтП) намечены и реализуются планы по повышению качества продукции за счет применения низких сортов древесины и модернизации технологии производства ДСтП, в частности, модифицирования клеевых растворов. В связи с увеличением производственных мощностей, в последние годы обнаруживается тенденция снижения запасов качественного древесного сырья, его дефицитности, и возникает необходимость вовлечения в технологию низкокачественных сортов древесины, не находящих применения из-за несоответствия их приемочным требованиям, но при этом сохранении физико-механических показателей готовой продукции.

Помимо этого, на территории Карелии существуют большие запасы природного минерала шунгита, который, на данный момент используется не эффективно, но его возможное применение является актуальным в исследовании производства ДСтП.

Настоящая работа посвящена исследованию возможности получения древесно-стружечных плит с показателями физико-механических свойств соответствующими требованиям, предъявляемыми к плитам общего назначения по ГОСТ 10632-2007. При этом в качестве сырья использовалась низкосортная древесина осина. В качестве добавки, позволившей повысить физико-механические показатели плит и снизить эмиссию свободного формальдегида, использовался

наноструктурированый порошок шунгита (НПШ).

Актуальность темы обусловлена необходимостью расширения сырьевой базы, повышения эффективности производства и качества древесно-стружечных плит за счет внедрения в производство шунгитового наноматериала.

Цель исследования. Повышение качества древесно-стружечных плит, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины и клеевых растворов на базе карбамидоформальдегидных смол различных марок с использованием наноструктурированного порошка шунгита.

Для достижения поставленной цели в работе необходимо было решить следующие задачи:

1. Установить зависимость влияния количества добавки наноструктурированного порошка шунгита на физико-механические свойства плит, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины.

2. Установить зависимость влияния количества добавки наноструктурированного порошка шунгита на токсичные свойства плит, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины.

3. Установить влияние марки смолы, в которую добавляют наноструктурированный порошок шунгита, на физико-механические свойства плит, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины.

4. Установить влияние макроструктуры на предел прочности при растяжении перпендикулярно пласта древесно-стружечной плиты.

5. Определить технологические свойства клеевых растворов на базе карбамидоформальдегидных смол, изготовленных с использованием наноструктурированного порошка шунгита.

Научная новизна.

1. Экспериментально исследована и доказана возможность изготовления ДСтП общего назначения из древесного сырья, содержащего 60 % осины с включением в нее до 30% гнили.

2. Экспериментально установлено значение величины добавки наношунгитового порошка в клеевой раствор для производства ДСтП, обеспечивающее наилучшие показатели физико-механических свойств.

3. Разработана математическая модель, описывающая влияние размера древесных частиц, образующих древесно-стружечную плиту, на прочность при растяжении перпендикулярно пласти.

4. Экспериментально доказано влияние размерного состава древесных частиц, из которых изготовлена плита, на ее физико-механические свойства.

5. Экспериментально получены зависимости предела прочности при растяжении перпендикулярно пласти, предела прочности при изгибе плиты, водопоглощения по массе и разбухания по толщине плиты, содержания свободного формальдегида в ДСтП, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины, от концентрации наноструктурированного порошка шунгита.

На защиту выносятся:

- Математическая модель, описывающая влияние размера древесных частиц, образующих древесно-стружечную плиту, на прочность при растяжении перпендикулярно пласти.

- Зависимости влияния добавки наноструктрированного порошка шунгита на время желатинизации и вязкость клеевых растворов на базе карбамидоформальдегидных смол, используемых для производства ДСтП.

- Зависимости влияния величины добавки наноструктрированного порошка шунгита на прочность при растяжении перпендикулярно пласти, на прочность при изгибе плиты, на водопоглощение по массе и

разбухание по толщине плиты, на токсичные свойства однослойных ДСтП.

- Зависимости влияния добавки наноструктрированного порошка шунгита на прочность при растяжении перпендикулярно пласти, на прочность при изгибе плиты, на водопоглощение по массе и разбухание по толщине плит, трехслойных ДСтП.

- Результаты экспериментального исследования влияния марки смолы, модифицированной наноструктрированным порошком шунгита, на физико-механических свойства трехслойных ДСтП.

Достоверность. Достоверность результатов теоретических исследований подтверждается результатами экспериментальных исследований по определению предела прочности при растяжении перпендикулярно пласти однослойных и трехслойных ДСтП. Достоверность результатов экспериментальных исследований подтверждается актами выполненных работ, использованием современных методов проведения и планирования экспериментальных исследований и методов статистической обработки. Значимость для теории и практики. Для теории имеет значение:

- установлено теоретически и доказано экспериментально влияние макроструктуры плиты на предел прочности при растяжении перпендикулярно пласти древесно-стружечной плиты;

- экспериментальное обоснование способности наноструктурированного порошка шунгита влиять на физико-механические свойства клеевого раствора ДСтП;

- результаты экспериментальных исследований, показывающие значение добавки НПШ в клеевой раствор, обеспечивающее наилучшие физико-механические показатели однослойных и трехслойных ДСтП.

Для практики имеет значение:

- экспериментальное подтверждение отсутствия отрицательного влияния НПШ в объеме до 10% от массы сухой смолы на технологические свойства клеевого раствора;

- зависимости показателей физико-механических и токсичных свойств одно- и трехслойных ДСтП от величины добавки наноструктурированного порошка шунгита в клеевой раствор для изготовления плит.

Личный вклад автора.

Вклад автора заключается в постановке и решении задач теоретического, экспериментального и прикладного характера. Автором разработана теоретическая модель, описывающая качественное влияние структуры плиты на предел прочности при растяжении перпендикулярно

пласти. Автором изготовлены экспериментальные образцы клеевого раствора и ДСтП, проведены испытания последних на время желатинизации, вязкость, прочность при растяжении перпендикулярно пласти, на прочность при изгибе плиты, на водопоглощение по массе и разбухание по толщине плит, на токсичные свойства.

Автору принадлежат основные идеи опубликованных в соавторстве и использованных в диссертации научных работ.

Апробация работы.

Результаты проведенных исследований докладывались на международных конференциях: «Опыт лесопользования в условиях Северо-Запада РФ и Фенноскандии» (Петрозаводск, 2011), «Нанотехнологии и наноматериалы в лесном комплексе» (Москва, 2011), региональных научно-технических конференциях : 61 научная студенческая конференция (Петрозаводск, 2009), 64 конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Науки о земле: задачи молодых" (Петрозаводск, 2012), "Третья республиканская научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов, докторантов" (Петрозаводск 2012). Победитель всероссийского конкурса докладов совместной программы Министерства образования и науки Российской Федерации и Государственного Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере «СТУДЕНТЫ, АСПИРАНТЫ И МОЛОДЫЕ УЧЕНЫЕ - МАЛОМУ НАУКОЕМКОМУ БИЗНЕСУ -«ПОЛЗУНОВСКИЕ ГРАНТЫ»

Публикации.

Основные результаты диссертационной работы изложены в 7 научных печатных работах, в т.ч. в 3-х рекомендованных ВАК.

Объем и структура диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, 5 разделов, выводов, списка литературы из 136 наименований, 5 приложений, 146 страниц текста, содержит 39 рисунков и 17 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, отмечена научная новизна, сформулированы выносимые на защиту основные научные положения, цель и задачи исследования. Содержатся сведения о месте проведения и апробации работы, рекомендации о внедрении результатов в производство, структуре и объеме диссертации.

В первой главе проведен анализ состояния исследуемого вопроса, намечены основные перспективы производства древесно-стружечных плит в России и за рубежом.

На основании аналитического обзора выявлены основные проблемы развития производства дрсвесно-стружечных плит и факторы, сдерживающие их дальнейшее эффективное развитие, выявлены возможные пути снижения материалоемкости, себестоимости изготовления плит с одновременным улучшением экологической и пожароопасной обстановки территорий нашей страны. Установлено, что одним из основных сдерживающих факторов развития производства дрсвесно-стружечных плит является все обостряющийся дефицит сырьевой базы, требующий вовлечения в технологию не используемых ранее сырьевых материалов, а также высокая стоимость ДСтП, обуславливающая неконкурентоспособность отечественных плит на мировом рынке. Поэтому вовлечение неиспользуемых отходов производств и их модифицирование в технологию плит на сегодняшний день - одна из важных задач.

Работы по исследованию характеристик дрсвесно-стружечных плит, их соответствие приемочным требованиям для различных производств, проводились в МГУЛ, СПбГЛТУ, научно-исследовательском институте ядерной физики МГУ, институте проблем химической физики РАН, ФГУП "ВИАМ", МГСУ, и других научно-исследовательских организациях в России и за рубежом. Были подробно изучены добавки, улучшающие экологичность, огнестойкость и другие свойства плит. Однако опыт использования различпых добавок для улучшения физико-механических показателей в производстве дрсвесно-стружечных плит в России недостаточен. Практически нет работ по применению наноструктурированных добавок. Республика Карелия обладает весьма большими запасами шунгита, в состав которого входят фуллерены. Работы по изучению и получению наноструктурированного порошка шунгита ведутся в КарНЦ РАН и некоторых других организациях. Добавка в клеевой раствор наноструктурированного порошка шунгита может существенно повысить свойства ДСтП.

Таким образом, можно сделать заключение о целесообразности проведения исследований, направленных на разработку технологии ДСтП с использованием для ее производства модифицированной сырьевой базы.

В второй главе изложено теоретическое исследование процесса разрушения ДСтП. Конкретной задачей представленного в данной работе исследования является разработка и обоснование методики сравнительной оценки прочности ДСтП при растяжении перпендикулярно пласти в зависимости от фракционного состава измельченной древесины.

Два фрагмента разрушенной плиты в экспериментах при растяжении перпендикулярно пласти, проведенных по стандартной методике, представлены на рис. 1.

Рис. 1 Плита после разрушения

Рассмотрим модель контактного взаимодействия двух условных слоев древесных частиц, которые разделены предполагаемой поверхностью разрушения плиты. Эти два слоя в поперечном сечении плиты схематично показаны на рис. 2.

В сечении плиты на рис. 2 каждая частица одного слоя имеет в предполагаемой поверхности разрушения две точки контакта с частицами другого слоя. Это двухмерный случай.

Рис. 2 Геометрическая модель поверхности разрушения (слева) и проекция частицы на горизонтальную плоскость (справа на рисунке)

Пусть п - количество частиц одного слоя, контактирующих в точках предполагаемой поверхности разрушения с частицами другого слоя. Тогда в трехмерном случае минимальное количество контактов в указанной поверхности равно Nк = 3/7 .

Рассмотрим некоторый фрагмент плиты площадью А, в котором количество частиц одного слоя по рис. 2 равно Л .

Пусть А] — площадь проекции одной частицы на срединную плоскость плиты, причем А1 « А . Тогда в трехмерном случае площадь

проекции всех частиц одного слоя по рис. 2 равна nAi . Примем во

внимание пустоты между частицами и по этой причине введем в рассмотрение безразмерный коэффициент заполнения р , который по своему геометрическому смыслу принимает значения 0 < р < 1.

Приближенно коэффициент заполнения р можно определить следующим образом. Пусть проекции всех частиц имеют форму эллипса с полуосями а и b . Тогда площадь проекции одной частицы равна Ау = ТГаЬ. Предположим далее, что проекция каждой частицы вписана в прямоугольник со сторонами 2а и 2b . Тогда

лаЬ .

Р = —Г = 0,785. (1)

4 ab

Будем приближенно считать, что значения коэффициента заполнения р одинаковы как для указанного прямоугольника, так и для всей

площади А .

По геометрическому смыслу задачи можем записать:

рА = пАх. (2)

Отсюда количество частиц в одном из слоев по рис. 2 будет равно

РА

А

а минимальное количество контактов тех же частиц

Nk=3n=3^1 (4)

А

С учетом равенства (1) перепишем формулу (4), учитывая, что А{ = 7ТаЬ :

Nk =3-^—— = 0,75 —. (5)

7tab ab

Очевидно, чем больше количество контактов частиц одного слоя, соприкасающихся в точках предполагаемой поверхности разрушения с частицами другого слоя (рис. 2), тем больше прочность плиты. Эта закономерность следует из формулы (5).

Формула (5) получена в предположении, что объем исследуемой плиты существенно превышает объем наиболее крупной древесной частицы. Это означает, что величина А в формуле (5) должна быть больше, например, одного квадратного сантиметра. Однако для упрощения практических расчетов целесообразно использовать величину А =1 см2.

Формула (5) получена в предположении, что все частицы одинаковы. Однако используемые для изготовления плит древесные частицы неоднородны по своим размерам. При этом для крупных частиц количество контактов меньше, чем для мелких частиц. На этом основании правомерно констатировать, что влияние числа контактов, а значит и вклада частиц определенной крупности в показатели прочности плиты пропорционально массовой доле этих частиц.

Тогда суммарное количество контактов плоскости разрушения можно рассматривать как критерий прочности плиты при растяжении перпендикулярно пласти плиты.

Кроме того, с учетом сделанного предположения можно прогнозировать, что поверхность разрушения пройдет через окрестности тех областей в объеме плиты, в которых число контактов минимально. Такой прогноз будет приближенным, поскольку предполагает, что прочность всех контактов одинакова.

Рассмотрим реализацию сформулированного выше предположения о влиянии количества контактов на прочность плиты. Предлагаемый критерий прочности плиты обозначим как Я . Пусть С; - массовая доля

(концентрация) частиц фракции номер /, А^/' - количество контактов для частиц данной фракции по формуле (5), т - количество фракций. Тогда для вычисления критерия прочности Я может быть предложена формула:

Оценка прочности в виде критерия (6) является приближенной и не позволяет составить представление о прочности отдельно взятой плиты. Однако для сравнительной оценки прочности двух и более плит критерий (6) может быть рекомендован.

Формула (6) получена для дискретного случая, когда количество фракций равно т. Размеры же стружки являются непрерывными величинами. Введем коэффициент (X, определяющий соотношение осей эллипсоида. ОС = Ъ / а, тогда число контактов с учетом (5) может быть выражено в виде функции

N

к 2 а-а

Пусть / (а) плотность распределения длины стружки а. Тогда С, = где = , атЫи

//7

а1ШХ - наименьший и наибольший размеры стружки соответственно.

Осуществив в формуле (6) предельный переход при Аа —> О(т —» со), получим

"шах

Я = АГд. (а,а)/(йг)б/а. (8)

С учетом (7) при ОС = const получим:

/Са) а / о

Л = (9)

Г/ J п~

Выражения (7) и (9) демонстрируют, что с уменьшением размеров частиц количество контактов между ними в единице объема увеличивается. Это приводит к повышению прочности при растяжении плит перпендикулярно пласти.

В третьей главе изложены методики проведения экспериментальных исследований, представлены характеристики применяемой стружки, ее фракционного состава. Представлена характеристика

наноструктурированного порошка шунгита с размером частиц 50-100 нм, влажностью 0,7% и удельной поверхностью 120 м2/г, материалов, методов и средств измерения, применяемого оборудования и приборов, расчетные формулы и уравнения. Наноструктурированный шунгит предоставлен Рожковой Н.Н, заведующей лабораторией шунгитов КарНЦ РАН. Физико-химические свойства карбамидоформальдегидных смол и клеев на их основе такие как: время желатинизации при 100°С, условная вязкость определялись по методикам, приведенным в ТУ 13-5747575-1414-89 «Смола карбамидоформальдегидные КФ-НФП. Технические условия», ТУ6-06-1288 "Смола КФС-МТ-15", испытания древесностружечных плпт с целью определения их физико-механических показателей осуществлялись в соответствии с действующим ГОСТ 10632-2007 «Плиты древесностружечные. Технические условия».

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований по определению возможности использования некондиционного сырья в производстве дрсвесно-стружечных плит.

На лабораторном прессе изготавливались плиты с размерами 400x400x16 мм, для испытаний использовалась только средняя часть образца. Плиты изготавливались при расходе клеевого раствора 13% к массе стружки по сухому веществу для различных слоев. Порода древесины: 40% хвойных 60% осины, содержащей до 30% гнили. Продолжительность прессования составляла 0,35 мин/мм. Температура плит пресса составляла: 190"С.

На рис. 3 представлены зависимости физико-механических характеристик однослойных древесно-стружечных плит, изготовленных на модифицированном связующем от концентрации (Ф) ^структурированного порошка шунгита при температуре прессования 190°С

а) б)

Рисунок 3 - а) - Зависимости прочности на статический изгиб (а,,,,) б) - и на растяжение перпендикулярно пластн плиты (стх) от концентрации НПШ

Из зависимостей, представленных на рисунке, видно, что при введении НПШ в ДСтП наблюдается значительный рост показателей прочности. По сравнению с контролем, прочность при статическом изгибе увеличилась на 41%, а прочность при растяжении перпендикулярно пласти плиты выросла на 104%. Такие высокие показатели фнзико-мехаиических свойств можно объяснить установленной ранее способностью НПШ образовывать трехмерную наноуглеродную сетку в структуре ДСтП, распространяющуюся по всему объему материала, приводящую к формированию более прочной структуры. Обе зависимости (Рис.З)

имеют максимум при одинаковой концентрации НПШ 10 масс.%, что соответствует максимальной прочности образующейся наноразмерной сетки.

На рисунках 4 и 5 соответственно представлены зависимости показателей разбухания и водопоглощения однослойных плит от концентрации НПШ.

Ф, мас.%

Рисунок 4 - Зависимость показателя разбухания по толщине (АЭ) от концентрации МП 1Ц.

12

3

о -1-1-'-1

О 5 10 15 20

|

Ф, мас.%

Рисунок 5 - Зависимость показателя водопоглощения по массе (ДМ) от концентрации НПШ.

Из графиков видно, что при введении НПШ в связующее ДСтП происходит значительное уменьшение показателей разбухания и водопоглощения плит, что говорит о повышении водостойкости данного продукта. Такие показатели можно объяснить высокой прочностью и низкой проницаемостью по воде пленки смола-наноуглерод,

концентрация которой увеличивается на поверхности плиты по сравнению с объемом при прессовании.

Так же из графика видно, что максимальным показателям водостойкости соответствуют составы с концентрацией НПШ 10 масс.%.

На рисунке 6 показана зависимость содержания свободного формальдегида в ДСтП от концентрации НПШ.

О 5 10 15 20

Ф, мас.%

Рисунок 6 — Зависимость содержания свободного формальдегида в ДСтП от концентрации НПШ.

Видно, что при введении НПШ в карбамидоформальдегидную смолу наблюдается существенное снижение содержания свободного формальдегида Данный эффект растет с увеличением концентрации наночастиц и связан с химическим взаимодействием наноуглерода с формальдегидом.

Кроме того, по данным рисунка 6 можно сделать вывод о том, что при концентрации НПШ 10 масс.% наблюдается значительное снижение содержания свободного формальдегида.

По результатам данных исследований было принято решение изготовить и испытать на физико-механические свойства трехслойные ДСтП с концентрацией НПШ 10 масс.% от массы абсолютно сухой смолы. Также провести исследования времени желатинизации и вязкости связующих типа связующее1 (КФ-НФП) и связующее! (КФ-МТ-15).

Исследовали время желатинизации связующего 1 при 100 С. Испытания проводили по ГОСТ 14231. Содержание абсолютно сухого отвердителя хлорида аммония от массы абсолютно сухой КФ-НФП — 1%. Содержание НПШ в связующем изменяли от 0 до 20%. Результаты анализа представлены на рис 7.

73,5 73 72,5 72 71,5 71 70,5 70 69,5 69 68,5

0 5 10 15 20

Ф, мас.%

Рисунок 7 - Зависимость времени желатинизации карбамидоформальдегидной смолы марки КФ-НФП от концентрации

нпш.

Также исследовали время желатинизации связующего2 (Рис В.) при 100 "С на основе КФС-МТ-15. Содержание абсолютно сухого отвердителя хлорида аммония от массы абсолютно сухой КФ-МТ-15- 1%. Содержание НПШ в связующем изменяли от 0 до 20%.

Анализ графика, представленного на рисунке 7, показывает, что заметное снижение времени желатинизации происходит при увеличении НПШ от 0 до 10 масс.%.

44,5 44 43,5

+ 44,317

у = -0,0009х3 + 0,0411х2 - 0,5595х

к = 0,8068 ♦

10 15

Ф, мас.%

20

Рисунок 8 — Зависимость времени желатинизации карбамидоформальдегидной смолы марки КФ-МТ-15 от концентрации НПШ.

Тя

у = 0,0143х2 - 0,4857х + 73,114 1Ч2 = 0,928

Определили условную вязкость приготовленных связующего 1 по вискозиметру ВЗ-246 с соплом диаметром 4 мм и связующего2. Испытания проводили по ГОСТ 14231.

Содержание НПШ в связующем изменяли от 0 до 20%. Результаты анализа связующего! представлены на рисунке 9.

45 44 43 42 41 40 39 38

Вязкость, с

10 15

Ф, мас.%

20

Рисунок 9 - Зависимость вязкости карбамидоформальдегидной смолы марки КФ-НФП от концентрации НПШ.

Результаты анализа связующего2 представлены на рисунке 10 60

50 40

зо 20 10 о

Вязкость, С

у = 0,488х +44,42 Я2 = 0,8423

10 15

Ф, мас.%

20

Рисунок 10 — Зависимость вязкости карбамидоформальдегидной смолы марки КФ-МТ-15 от концентрации НПШ.

Анализ графика, представленного на рисунке 10, показывает, что вязкость растет при увеличении НПШ от 0 до 20 масс.%.

Из анализа графиков 9 и 10 можно сделать вывод, что НШП влияет на вязкость КФС в зависимости от их марки.

В связи с гетерогенной структурой и неоднородностью плотности трехслойных ДСтП, полученные результаты сравнительных показателей водостойкости и прочности плнт были пересчитаны к одной плотности 680 кг/м"" по известным методикам.

Приведенные оценки средних значений показателей опытных ДСтП, полученных на основе связующего 1 представлены в таблице 1.

Таблица 1

Физико-механические показатели и водостойкость опытных ДСтП на

связующем!, приведенные к плотности образцов 680 кг/м^

Содержание ^ИЗГ» СТ.1, К К

НШН, мае. %. МПа МПа % %

0 18,6 0,17 52,7 139

10 22,0 0,19 51,6 111

где разбухание по толщине

Д„ - водопоглощение по массе Из результатов таблицы видно, что при введении НПШ в карбамидоформальдегидную смолу на базе связующего 1, наблюдается снижение водопоглащения ДСтП на 20%. Это связано с конденсированием водной дисперсии шунгитового наноуглерода, сопровождающейся агрегацией наночастиц и образованием в процессе полимеризации наноуглеродной сетки в связующем ДСтП на поверхности плиты. Углеродные фрагменты высвобождаются в водной дисперсии, формируя углеродный НПШ, и определяют устойчивость наночастиц в воде и их взаимодействие с водой. Также из результатов таблицы видно, что образованная пленка НПШ улучшает физико-механические свойства ДСтП. По сравнению с контролем, прочность при статическом изгибе увеличилась на 18%, а прочность при растяжении перпендикулярно пласти плиты была увеличена на 12%. Это увеличение связано с упрочнением химических связей КФ-НФП с пленкой НПШ, благодаря чему поверхность становится более прочной.

Для древесно-стружечных плит, изготовленных на основе связующего2, были получены следующие результаты, представленные в таблице 2.

Таблица 2

Физико-механичсские показатели и водостойкость опытных ДСтП на

связующем2 , приведенные к плотности образцов 680 кг/мЗ

Содержание аизг, а±, К- А,

НШН, масс. %. МПа МПа •> % %

0 14,4 0,21 27,5 43,3

10 18,1 0,29 23,6 38,7

Из таблицы видно, что при введении НПШ в карбамидоформальдегидную смолу на базе связующего2 , наблюдается снижение водопоглощения ДСтП на 10%, а разбухание в воде по толщине снижается на 14%. Также из результатов таблицы видно, что образованная пленка НПШ улучшает физико-механические свойства ДСтП. По сравнению с контролем, прочность при статическом изгибе увеличилась на 20%, а прочность при растяжении перпендикулярно пласти плиты была увеличена на 22%. Проверка значимости различия свойств проводилась с использованием Т критерия Стыодента.

В пятой главе

Даются рекомендации по практическому применению результатов диссертационного исследования. Рассматривается рецептура клеевого раствора, позволяющая получать древесно-стружечные плиты общего назначения с использованием более 60% низкосортной древесины, в том числе осины с содержанием глины до 30%. Указанный эффект предлагается достигать за счет использования НПШ в композиции ДСтП до 10% включительно.

Предлагаемая клеевая композиция отличается от существующих тем, что в качестве наномодификатора используется нанодисперсный шунгит в количестве от 1% до 20% от массы связующего, причем частицы шунгита имеют размеры, не превышающие 100 им, и распределены частицы в связующем на основе термореактивной смолы, выбранной из группы,

состоящей из карбамидоформальдегидной, фенолоформальдегидной, меламиноформальдегидной смол или их аналогов. Заключение

В заключительной части диссертации сформулированы итоги выполненного исследования, рекомендации по использованию полученных результатов и перспективы дальнейшей разработки темы.

Итоги:

1. В результате экспериментального исследования установлено, что время желатинизации клеевых растворов на базе смолы КФ-НФП и КФ-МТ-15 зависит от величины добавки НПШ. Указанные зависимости могут быть описаны соответственно уравнениями у = 0,0143х2 - 0,4857х + 73,114 и у = -0,0009х3 + 0,0411х2 - 0,5595х + 44,317.

2. В результате экспериментального исследования установлено, что вязкость клеевых растворов на базе смолы КФ-НФП и КФ-МТ-15 зависит от величины добавки НПШ. Указанные зависимости могут быть описаны соответственно уравнениями у = 0,0357х2 - 0,7043х + 43,586 и у = 0,488х + 44,42.

3. В результате экспериментального исследования установлено, что зависимость предела прочности на разрыв однослойных плит, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины, на базе смолы КФ-НФП, от величины добавки НПШ может быть описана с помощью уравнения у = -0,0039х2 + 0,0877х + 0,4843.

4. В результате экспериментального исследования установлено, что зависимость предела прочности на изгиб однослойных плит, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины, на базе смолы КФ-НФП, от величины добавки НПШ может быть описана с помощью уравнения у = -0,084х2 + 2,048х + 23,6.

5. В результате экспериментального исследования установлено, что зависимость разбухания по толщине однослойных плит, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины, на базе смолы КФ-НФП, от величины добавки НПШ может быть описана с помощью уравнения у = -0,0073х3 + 0,36х2 - 5,3167х + 42,3

6. В результате экспериментального исследования установлено, что зависимость водопоглощения по массе однослойных плит, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины, на базе смолы КФ-НФП, от величины добавки НПШ может быть описана с помощью уравнения у = 0,0269х2 - 0,4971х + 8,4629

7. В результате экспериментального исследования установлено, что зависимость эмиссии свободного формальдегида однослойных плит, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины, на

базе смолы КФ-НФП, от величины добавки НПШ может быть описана с помощью уравнения у = -0,236х + 15,34

8. Установлено, что добавка 10% НПШ позволяет повысить предел прочности на изгиб трехслойных ДСтП, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины, для смолы КФ-НФП на 15,5%, для смолы КФС-МТ-15 на 20,4%.

9. Установлено, что добавка 10% НПШ позволяет повысить предел прочности перпендикулярно пласта трехслойных ДСтП, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины, для смолы КФ-НФП на 10,5%, для смолы КФС-МТ-15 на 27,6%.

10. Установлено, что добавка 10% НПШ позволяет уменьшить разбухание по толщине трехслойных ДСтП, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины, для смолы КФ-НФП на 2%, для смолы КФС-МТ-15 на 16,5%.

11. Установлено, что добавка 10% НПШ позволяет уменьшить водопоглощение по массе трехслойных ДСтП, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины, для смолы КФ-НФП на 25,2%, для смолы КФС-МТ-15 на 12%.

Рекомендации

1. Анализ зависимостей влияния добавки НПШ на время желатинизации и вязкость смолы позволяет сделать вывод о том, что при добавке НПШ менее 10 масс.% технологические свойства клеевого раствора такие как время желатинизации и вязкость меняются не значительно, следовательно не требуется менять время, скорость и давление прессования при производстве ДСтП.

2. Добавка 10 масс.% НПШ позволяет получать одно- и трехслойные древесно-стружечные плиты общего назначения из частиц, состоящих из 60 % низкосортной древесины осины, содержащей до 30% гнили, и 40% смеси хвойных пород.

Перспективы дальнейшей разработки темы.

Для определения оптимальной величины добавки НПШ необходимо провести дополнительные исследования ее влияния на физико-механические свойства одно- и трехслойных древесно-стружечных плит в диапазоне значений от 5 до 15 масс.%. Необходимо провести дополнительные исследования по влиянию размеров частиц, из которых изготовлена ДСтП на ее прочностные показатели.

ПЕРЕЧЕНЬ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ: В изданиях, рекомендованных ВАК

1 Панов Н.Г., Рожков С.С., Питухин A.B. Повышение водостойкости трехслойных древесно-стружечных плит на основе карбамидоформальдегидной смолы при введении наноразмерного шунгитового наполнителя в связующее // Ученые записки ПетрГУ. -2011. -№8 (121) -С. 85-88.

2 Панов Н.Г., Питухин A.B., Рожков С.С., Цветков В.Е., Санаев В.Г., Фирюлина О.В. Древесно-стружечные плиты на основе карбамидоформальдегидной смолы, модифицированной наноразмерным шунгитом//Лесной вестник МГУЛ. - 2012.-№2(85) -С. 135-139.

3. Питухин A.B. , Панов Н.Г. , Колесников Г.Н. , Васильев С.Б. Влияние добавки нанопорошка шунгита в клеевой раствор для изготовления трехслойных древесно-стружечных плит на их физико-механические свойства [Электронный ресурс] / A.B. Питухин, Н.Г. Панов, Г.Н. Колесников, С.Б. Васильев / Современные проблемы науки и образования. - 2012. - №4. - Режим доступа: http://vvww.science-education.ru/104-6886.

Прочие издания:

4. Панов Н.Г. Нанотехнологии и их перспективы в машиностроении: тез. докл. 61 научная студенческая конференция - Петрозаводск.: ПетрГУ, 2009.-С. 82-83.

5. Панов Н.Г. Повышение прочностных свойств древесных материалов на основе применения нанотехнологии // Технология и оборудование химической переработки биомассы дерева. Химия древесины. СПб: СПбГЛА. - 2010. - С. 173-176.

6. Панов Н.Г. Рожков С.С. Повышение водостойкости и физико-механических свойств древесно-стружечных плит из низких сортов древесины на основе карбамидоформальдегидной смолы при введении наноразмерного наполнителя в связующее.: тез. докл. 64 конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Науки о земле: задачи молодых" - Петрозаводск.: КарНЦ РАН, 2012. - С. 47-48.

7. Панов Н.Г. Повышение водостойкости и физико-механических свойств древесно-стружечных плит из низких сортов древесины на основе карбамидоформальдегидной смолы при введении наноразмерного шунгитового наполнителя в связующее: тез. докл. Материалы третьей республиканской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов, докторантов - Петрозаводск.: ПетрГУ, 2012. - С. 29-30.

Подписано в печать 12.11.2012. Формат 60x84 '/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Уч.-изд.л. 1. Тираж 120 экз. Изд. № 301.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ПЕТРОЗАВОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Отпечатано в типографии Издательства ПетрГУ 185910, г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Общие положения.

1.2 Европейские стандарты на древесные плитные материалы.

1.3 Классификация и виды древесно-стружечных плит.

1.4 Преимущества и недостатки ДСтП.

1.5 Технические требования к ДСтП по стандартам РФ.

1.6 Древесное сырье.

1.7 Связующее и другие химические компоненты.

1.8 Анализ технологии производства ДСтП.

1.9 Анализ научных исследований по модифицированию ДСтП.

1.10 Выводы.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ ДСтП

2.1 Постановка задачи.

2.2 Методика и объекты исследования.

2.2 Выводы.

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1.Сырье и методика его расчета для изготовления однослойных ДСтП.

3.2. Сырье и методика его расчета для изготовления трехслойных ДСтП.

3.3.Оборудование и приборы для проведения экспериментов.

3.4.Методики контроля свойств плит.

3.4.1. Общие положения.

3.4.2. Методы и средства определения физико-механических показателей.

3.4.3. Методы и средства определения токсичности плитных материалов. .103 3.5 Выводы.

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1.Результаты исследований времени желатинизации и вязкости карбамидоформальдегидной смолы, модифицированной наноструктурированным порошком шунгита для однослойных ДСтП.

4.2 Результаты испытаний однослойных ДСтП, модифицированных НТТТТТ на физико-механические и токсичные свойства.

4.3. Результаты исследований времени желатинизации и вязкости карбамидоформальдегидной смолы, модифицированной наноструктурированным порошком шунгита для трехслойных ДСтП.

4.4. Результаты испытаний трехслойных ДСтП, модифицированных НПШ, на физико-механические свойства.

4.5.Вывод ы.

ГЛАВА 5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРАКТИЧЕСКОМУ ПРИМЕНЕНИЮ

РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Актуальность темы.

В основных направлениях развития производства древесностружечных плит (ДСтП) намечены и реализуются планы по повышению качества продукции за счет применения низких сортов древесины и модернизации технологи производства ДСтП, а именно, модифицирования клеевых растворов. В связи с увеличением производственных мощностей в последние годы обнаруживается тенденция снижения запасов здорового сырья, его дефицитности и возникает необходимость вовлечения в технологию неиспользуемых отходов, не находящих применения из-за несоответствия их приемочным требованиям, но при этом сохраняя физико-механические показатели готовой продукции.

На территории Карелии в настоящее время находится большое число мелких лесопильных и деревообрабатывающих предприятий действующих и ликвидированных в течение последних десяти лет. Отходы таких предприятий по тем или иным причинам не использовались и пролежали на открытом воздухе более 1-2-х лет, а применение их сегодня в различных производствах должно подкрепляться научными основаниями, обеспечивая, таким образом, качество и безопасность выпускаемой продукции, Кроме того, очищение территорий от указанных отходов способствует повышению экологичности и уменьшению пожароопасности лесов. Вопросами утилизации неиспользуемых отходов занимаются многочисленные ученые как в России, так и за рубежом, поэтому их вовлечение в технологию производства древесностружечных плит является вполне своевременной и актуальной задачей. Помимо этого, на территории Карелии существует большие запасы природного минерала шунгита, который, на данный момент используется не эффективно, но его возможное применение является актуальным в исследовании производства ДСтП.

Настоящая работа посвящена исследованию возможности модифицирования древесностружечных плит, произведенных из лиственных сортов древесины, таких как осина, с включением в нее до 30% гнили, наноструктурированным порошком шунгита (НПШ).

Актуальность темы обусловлена необходимостью модернизирования сырьевой базы, повышения эффективности производства и качества древесностружечных плит за счет внедрения в производство шунгитового наноматериала.

Цель и задачи исследований.

Целью исследования являюется повышение качества древесно-стружечных плит, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины с включением в нее до 30% гнили, и клеевых растворов на базе карбамидоформальдегидных смол различных марок с использованием наноструктурированного порошка шунгита.

Для достижения поставленной цели в работе необходимо было решить следующие задачи:

1 .Установить зависимость влияния количества добавки наноструктурированного порошка шунгита на физико-механические свойства плит, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины.

2.Установить зависимость влияния количества добавки наноструктурированного порошка шунгита на токсичные свойства плит, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины.

3.Установить влияние марки смолы, в которую добавляют наноструктурированный порошок шунгита, на физико-механические свойства плит, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины.

4. Установить влияние макроструктуры на предел прочности при растяжении перпендикулярно пласти древесно-стружечной плиты.

5. Определить технологические свойства клеевых растворов на базе карбамидоформальдегидных смол, изготовленных с использованием наноструктурированного порошка шунгита.

Научная новизна.

1. Экспериментально исследована и доказана возможность изготовления ДСтП общего назначения из древесного сырья, содержащего 60 % осины с включением в нее до 30% гнили.

2. Экспериментально установлено значение величины добавки наношунгитового порошка в клеевой раствор для производства ДСтП, обеспечивающее наилучшие показатели физико-механических свойств.

3. Разработана математическая модель, описывающая влияние размера древесных частиц, образующих древесно-стружечную плиту, на прочность при растяжении перпендикулярно пласти.

4. Экспериментально доказано влияние размерного состава древесных частиц, из которых изготовлена плита, на ее физико-механические свойства.

5. Экспериментально получены зависимости предела прочности при растяжении перпендикулярно пласти, предела прочности при изгибе плиты, водопоглощения по массе и разбухания по толщине плиты, содержания свободного формальдегида в ДСтП, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины, от концентрации наноструктурированного порошка шунгита.

На защиту выносятся: ¡. Математическая модель, описывающая влияние размера древесных частиц, образующих древесно-стружечную плиту, на прочность при растяжении перпендикулярно пласти.

2. Зависимости влияния добавки наноструктрированного порошка шунгита на время желатинизации и вязкость клеевых растворов на базе карбамидоформальдегидных смол, используемых для производства ДСтП.

3. Зависимости влияния величины добавки наноструктрированного порошка шунгита на прочность при растяжении перпендикулярно пласти, на прочность при изгибе плиты, на водопоглощение по массе и разбухание по толщине плиты, на токсичные свойства однослойных ДСтП.

4. Зависимости влияния добавки наноструктрированного порошка шунгита на прочность при растяжении перпендикулярно пласти, на прочность при изгибе плиты, на водопоглощение по массе и разбухание по толщине плит, трехслойных ДСтП.

5. Результаты экспериментального исследования влияния марки смолы, модифицированной наноструктрированным порошком шунгита, на физико-механических свойства трехслойных ДСтП.

Достоверность результатов теоретических исследований подтверждается результатами экспериментальных исследований по определению предела прочности при растяжении перпендикулярно пласти однослойных и трехслойных ДСтП. Достоверность результатов экспериментальных исследований подтверждается актами выполненных работ, использованием современных методов проведения и планирования экспериментальных исследований и методов статистической обработки.

Значимость для теории и практики. Для теории имеет значение: установлено теоретически и доказано экспериментально влияние макроструктуры плиты на предел прочности при растяжении перпендикулярно пласти древесно-стружечной плиты;

- экспериментальное обоснование способности наноструктурированного порошка шунгита влиять на физико-механические свойства клеевого раствора ДСтП;

- результаты экспериментальных исследований, показывающие значение добавки НПШ в клеевой раствор, обеспечивающее наилучшие физико-механические показатели однослойных и трехслойных ДСтП.

Для практики имеет значение:

- экспериментальное подтверждение отсутствия отрицательного влияния НПШ в объеме до 10% от массы сухой смолы на технологические свойства клеевого раствора;

- зависимости показателей физико-механических и токсичных свойств одно- и трехслойных ДСтП от величины добавки наноструктурированного порошка шунгита в клеевой раствор для изготовления плит.

Личный вклад автора.

Вклад автора заключается в постановке и решении задач теоретического, экспериментального и прикладного характера. Автором разработана теоретическая модель, описывающая качественное влияние структуры плиты на предел прочности при растяжении перпендикулярно пласти. Автором изготовлены экспериментальные образцы клеевого раствора и ДСтП, проведены испытания последних на время желатинизации, вязкость, прочность при растяжении перпендикулярно пласти, на прочность при изгибе плиты, на водопоглощение по массе и разбухание по толщине плит, на токсичные свойства.

Автору принадлежат основные идеи опубликованных в соавторстве и использованных в диссертации научных работ.

Апробация работы.

Результаты проведенных исследований докладывались на международных конференциях: «Опыт лесопользования в условиях Северо-Запада РФ и Фенноскандии» (Петрозаводск, 2011), «Нанотехнологии и наноматериалы в лесном комплексе» (Москва, 2011), региональных научно-технических конференциях : 61 научная студенческая конференция (Петрозаводск, 2009), 64 конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Науки о земле: задачи молодых" (Петрозаводск, 2012), "Третья республиканская научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов, докторантов" (Петрозаводск 2012). Победитель всероссийского конкурса докладов совместной программы Министерства образования и науки Российской Федерации и Государственного Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере «СТУДЕНТЫ, АСПИРАНТЫ И МОЛОДЫЕ УЧЕНЫЕ - МАЛОМУ НАУКОЕМКОМУ БИЗНЕСУ - «ПОЛЗУНОВСКИЕ ГРАНТЫ» Публикации.

Основные результаты диссертационной работы изложены в 7 научных печатных работах, в т.ч. в 3-х рецензируемых ВАК.

Объем и структура диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, 5 разделов, выводов, списка литературы из 136 наименований, 5 приложений, 146 страниц текста, содержит 39 рисунков и 17 таблиц.

Выводы

1. Клеевая композиция с наномодификатором для древесностружечных плит, содержащая связующее на основе термореактивной смолы, отвердитель, наномодификатор, отличающаяся тем, что в качестве наномодификатора используется нанодисперсный шунгит в количестве от 1 % до 20 % от массы связующего, причем частицы нанодисперсного шунгита имеют размеры, не превышающие 100 нм, и распределены в связующем на основе термореактивной смолы, выбранной из группы, состоящей из карбамидоформальдегидной, фенолоформальдегидной, меламиноформальдегидной смол или их аналогов.

2. Клеевая нанокомпозиция содержит следующее компоненты, масс.%: карбамидоформальдегидная смола: 80 - 95; отвердитель - хлористый аммоний: 1; нанодисперсный шунгит: остальное (4 - 20).

3. Рекомендовано производство однослойных ДСтП из низкокачественных сортов древесины на основе карбамидоформальдегидной смолы марки КФ-НФП и КФ-МТ-15 с наноразмерным шунгитовым наполнителем при концентрациях , 10 масс.%.

4. Максимальные значения предела прочности при статическом изгибе и растяжении перпендикулярно пласти наблюдается для образцов плиты, изготовленных из низких сортов древесины, при концентрации НПШ 10 масс.%. При этом показатели возрастают на 41% и 104% при изгибе и растяжении, соответственно.

5. Введение НПШ приводит к повышению водостойкости ДСтП, изготовленных из низких сортов древесины, при концентрации близкой к 10 масс.% НПШ разбухание по толщине за 24 часа уменьшается на 32%, а водопоглощение снижается в 1.5 раза,

6. Наблюдается снижение содержания свободного формальдегида в готовой продукции при содержании 10 % НПШ на 21 %.

7. Рекомендовано производство трехслойных ДСтП, изготовленных древесного сырья, содержащего более 60 % частиц низкосортной древесины, в том числе осины, с содержание гнили до 30%, на основе карбамидоформальдегидной смолы марки КФ-НФП и КФ-МТ-15 с наноразмерным шунгитовым наполнителем при концентрациях 10 масс.% с добавлением его только во внешние слои плиты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По итогам проделанной диссертационной работы сформулированы итоги выполненного исследования, рекомендации по использованию полученных результатов и перспективы дальнейшей разработки темы. Итоги:

1. В результате экспериментального исследования установлено, что время желатинизации клеевых растворов на базе смолы КФ-НФП и КФ-МТ-15 зависит от величины добавки НПШ. Указанные зависимост могут быть описаны соответственно уравнениями у = 0,0143х - 0,4857х + 73,114 и у - -0,0009х3 + 0,0411х2 - 0,5595х + 44,317.

2. В результате экспериментального исследования установлено, что вязкость клеевых растворов на базе смолы КФ-НФП и КФ-МТ-15 зависит от величины добавки НПШ. Указанные зависимости могут быть описаны соответственно уравнениями у = 0,0357х2 - 0,7043х + 43,586 и у = 0,488х + 44,42.

3. В результате экспериментального исследования установлено, что зависимость предела прочности на разрыв однослойных плит, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины, на базе смолы КФ-НФП, от величины добавки НПШ может быть описана с помощью уравнения у = -0,0039х2 + 0,0877х + 0,4843.

4. В результате экспериментального исследования установлено, что зависимость предела прочности на изгиб однослойных плит, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины, на базе смолы КФ-НФП, от величины добавки НПШ может быть описана с помощью уравнения у = -0,084х2 + 2,048х + 23,6.

5. В результате экспериментального исследования установлено, что зависимость разбухания по толщине однослойных плит, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины, на базе смолы КФ-НФП, от величины добавки НПШ может быть описана с помощью уравнения у = -0,0073х3 + 0,36х2 -5,3167х +42,3

6. В результате экспериментального исследования установлено, что зависимость водопоглощения по массе однослойных плит, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины, на базе смолы КФ-НФП, от величины добавки НПШ может быть описана с помощью уравнения у = 0,0269х2 - 0,4971х + 8,4629

7. В результате экспериментального исследования установлено, что зависимость эмиссии свободного формальдегида однослойных плит, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины, на базе смолы КФ-НФП, от величины добавки НПШ может быть описана с помощью уравнения у = -0,236х+ 15,34

8. Установленно, что добавка 10 % НПШ позволяет повысить предел прочности трехслойных ДСтП, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины, на изгиб для смолы КФ-НФП на 15,5%, для смолы КФС-МТ-15 на 20,4%.

9. Установленно, что добавка 10 % НПШ позволяет повысить предел прочности трехслойных ДСтП, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины, перпендикулярно пласти для смолы КФ-НФП на 10,5%, для смолы КФС-МТ-15 на 27,6%.

10.Установленно, что добавка 10 % НПШ позволяет уменьшить разбухание по толщине трехслойных ДСтП, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины, для смолы КФ-НФП на 2%, для смолы КФС-МТ-15 на 16,5%.

11.Установленно, что добавка 10 % НПШ позволяет уменьшить водопоглощение по массе трехслойных ДСтП, изготовленных с использованием низкосортной древесины осины, для смолы КФ-НФП на 25,2%, для смолы КФС-МТ-15 на 12%.

Рекомендации

1. Анализ зависимостей влияния добавки НПШ на время желатинизации и вязкость позволяет сделать вывод о том, что при добавки НПШ мене 10 масс.% технологические свойства клеевого раствора не меняются.

2. Добавка 10 масс% НПШ позволяет получать одно- и трехслойные древесностружечные плиты общего назначения из частиц, состоящих из 60 % низкосортной древесины осины, с содержанием гнили до 30 %, и 40% смеси хвойных пород.

1. Абрамзон A.A., Зайченко А.П., Файгольд С.Н. Поверхностно-активные вещества. Синтез, анализ, свойства, применение: Учеб. пособие для вузов. -Л.: Химия, 1988.-200с.

2. Агапиев Л.Е., Леонович A.A. Использование рисовой лузги дляпроизводства плит строительного назначения // Риски в современном мире: идентефикация и защита: Мат. VIII Междунар. научн. чтений "Белые ночи-2004". СПб.: Изд-во МФНЭБ, 2004. - С. 192-194.

3. Азаров В. И. Полимеры в производстве древесных материалов : учеб. / В. И. Азаров В. Е. Цветков. М.: МГУЛ, 2003.- 236с.

4. Азаров В.И. Технология связующих и полимерных материалов: учеб.пособие / В. И. Азаров, В. Е. Цветков. М.: Лесн. пром-сть, 1985. — 216 с.

5. Азаров В.И. Физико-механические свойства модифицированных карбамидных смол / В. И. Азаров, В. Е. Цветков, Е. И. Кара-сев // Деревообрабатывающая промышленность. 1974. №7. — С. 67.

6. Азаров В.И., Буров A.B., Оболенская A.B. Химия древесины и ситетических полимеров: Учебник для вузов. СПб.: СПбГЛТА, 1999. 628 с.

7. Алексеев П. Г., Щеглова А. В. Влияние поверхностно-активной среды на процессы деформационного упрочнения и износостойкость поверхностей. Трение и износ./ Алексеев П. Г., Щеглова А. В. Том IV. № 2, 1983 г.С. 5060.

8. Ю.Андриевский P.A. Наноструктурные материалы: учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению подгот. дипломир. специалистов 651800 «Физическое материаловедение» / P.A. Андриевский, A.B. Рагуля Москва: академия, 2005 - 186с.

9. Басин В.Е. Адгезионная прочность. М.: Химия, 1981. - 208 с.

10. Бекетов В. Д. Повышение эффективности производства древесностружечных плит. М.: Лесн. пром-сть, 1988. - 160с.

11. Брутян К. Г., Варанкина Г. С., Глебов М. П. Новые наполнители для синтетических смол, применяемых в деревообработке. Деп. в ВИНИТИ. М.: №369-В2003.-30 с.

12. Брутян К.Г. Формирование низкотоксичны древесных материалов с использованием клеев, модифицированных шунгитовыми сорбентами.: Автореф. . дис. к.т.н. СПб., 2010. -20 с.

13. Бур дин H.A. Лесопромышленный комплекс: состояние, проблемы, перспективы. М. : МГУЛ, 2000. 473с.

14. Волынский В.Н. Технология древесных плит и композиционных материалов. СПб.: Издательство "Лань", 2010.-366с.

15. Волынский В.Н. Технология стружечных и волокнистых древесных плит: Учеб. пособие для вузов. Таллин: Дезидерата, 2004. 192 с.

16. Гамова И. А. Исследование взаимодействия смолы с древесиной в условиях изготовления древесностружечных плит / И. А. Гамова, А. А. Эльберт, Е. В. Викторова//Лесной журнал. 1974. -№2. С. 95-99.

17. Головин Ю.И. Введение в нанотехнику. М., 2006. 350с.

18. ГОСТ Р 52078-2003. Плиты древесностружечные, облицованные пленками на основе термореактивных полимеров. М.: Изд-во стандартов, 2003. - 12 с.23 .ГОСТ 20400-80. Продукция мебельного производства. Термины и определения М.: Изд-во стандартов, 1980. - 11 с.

19. ГОСТ 10632-2007. . Плиты древесностружечные. Технические условия. -М.: Изд-во стандартов, 2007. 10 с.

20. ГОСТ 10634-88. Плиты древесностружечные. Методы определения физических свойств. М.: Комитет стандартизации и метрологии, 1988. -5 с.

21. ГОСТ 10635-88. Плиты древесностружечные. Методы определения предела прочности и модуля упругости при изгибе. М.: Изд-во стандартов, 1988. - 4 с.

22. ГОСТ 10636-88. Плиты древесностружечные. Методы определения предела прочности при растяжении перпендикулярно пласти плиты. М.: Изд-во стандартов, 1990. - 6 с.

23. ГОСТ 11603-73 Древесина. Метод определения остаточных напряжений. -М.: Изд-во стандартов, 1995. 7 с.

24. ГОСТ 14231-88. Смолы карбамидоформальдегидные. Технические условия. М.: ИПК Изд-во стандартов, 1998. - 15 с.

25. ГОСТ 15815-83. Щепа технологическая. Технические условия. М.: ИГЖ Изд-во стандартов, 1983. - 20 с.

26. ГОСТ 16483.12-72 Древесина. Метод определения предела прочности при скалывании поперек волокон. М.: Изд-во стандартов, 1995. - 6 с.

27. ГОСТ 16483.17-81 Древесина. Метод определения статической твердости. -М.: Изд-во стандартов, 1995. 7 с.

28. ГОСТ 16483.1-84 Древесина. Метод определения плотности. М.: Изд-во стандартов, 1995. - 6 с.

29. ГОСТ 16483.22-81 Древесина. Метод определения сопротивления раскалыванию. М.: Изд-во стандартов, 1995. - 8 с.

30. ГОСТ 16483.23-73 Древесина. Метод определения предела прочности при растяжении вдоль волокон. М.: Изд-во стандартов, 1995. - 7 с.

31. ГОСТ 16483.24-73 Древесина. Метод определения модуля упругости при сжатии вдоль волокон. М.: Изд-во стандартов, 1995. - 6 с.

32. ГОСТ 16483.25-73 Древесина. Метод определения модуля упругости при сжатии поперек волокон. М.: Изд-во стандартов, 1995. - 7 с.

33. ГОСТ 16483.27-73 Древесина. Метод определения модуля упругости при растяжении поперек волокон. М.: Изд-во стандартов, 1996. - 6 с.

34. ГОСТ 16483.28-73 Древесина. Метод определения предела прочности при растяжении поперек волокон. М.: Изд-во стандартов, 1995. - 6 с.

35. ГОСТ 16483.32-77 Древесина. Метод определения предела гигроскопичности. М.: Изд-во стандартов, 1995. - 7 с.

36. ГОСТ 16483.35-88 Древесина. Метод определения разбухания. М.: Изд-во стандартов, 1995. - 6 с.

37. ГОСТ 16483.3-84 Древесина. Метод определения предела прочности при статическом изгибе. М.: Изд-во стандартов, 1995. - 6 с.

38. ГОСТ 16483.39-81 Древесина. Метод определения показателя истирания. -М.: Изд-во стандартов, 1995. 6 с.

39. Доронин Ю. Г. Синтетические смолы в деревообработке: учеб.для вузов / Ю. Г. Доронин, С. Н. Мирошниченко, М. М. Свит-кина. — М.: Лесн. пром-сть, 1987. 224 с.

40. Ермаков С. М. Математическая теория оптимального эксперимента / Текст. : учеб.пособие / С. М. Ермаков, А. А. Жиглявский. М.: Наука, 1987.-320 с.

41. Ищенко Т. Л. Изменение прочности древесностружечных плит в период их послепрессовой выдержки. / Т. Л. Ищенко // Деревообрабатывающая промышленность. — 2009. № 2. С. 7-9.

42. Каменков С. Д. Технология древесностружечных плит : учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию / С. Д. Каменков, В. В. Васильев. СПб: СПбГЛТА, 2006. 100 с.

43. ГОСТ 27678-88. Плиты древесностружечные и фанера. Перфораторный метод определения содержания формальдегида- М.: Изд-во стандартов, 1997. 15 с.

44. Карасев Е.И. Развитие производства древесных плит : учебн. пособие для вузов / Е.И. Карасев. М. : МГУ Л, 2001 127с.

45. Клеевая композиция. Патент РФ № 2437911, заявка № 2010109035/05 от 12.03.2010. МПК C09J 161/24.

46. Кобаяси Н. Введение в нанотехнологию. М., 2005. 440с.

47. Куликов В. А. Технология клееных материалов и плит : учеб.пособие / В. А. Куликов, А. Б. Чубов. — М.: Лесн. пром-ть, 1984. -342 с.

48. Леонович А. А. Технология древесных плит: прогрессивные решения : учеб.пособие / А. А. Леонович. СПб.: ХИМИЗДАТ,2005. 208 с.

49. Леонович А. А. Физико- химические основы образования древесных плит. / А. А. Леонович. СПб.: ХИМИЗ ДАТ, 2003. 192с

50. Леонович A.A. Модифицирование карбамидоформальдегидных связующих / Синтез, модифицирование и применение смол для древесных плит / Под ред. A.A. Леоновича: Науч. практ. семинар, 18 ноября 2004г. - СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2004. - С. 65-79.

51. Леонович A.A. Новые древесноплитные материалы. СПб.: ХИМИЗДАТ, 2008-160с.

52. Леонович A.A. Физико-механические основы образования древесных плит. СПб.: ХИМИЗДАТ, 2003 - 192с.

53. Леонович A.A., Бутузов A.C. древесностружечные плиты на модифицированном аллюминийсодержащем связующем // дизайн и производство мебели. 2004. - № 1. - С. 25-26

54. Леонович A.A., Бутузов A.C. Исследование длительной водостойкости и долговечности древесностружечных плит на основе связующего с алюминийсодержащим модификатором//Известия СПбГЛТА- .: ,2009. № 186, с. 163-174

55. Леонтьев Н. Л. Статистическая обработка результатов наблюдений. : учеб.пособие / Н. Л. Леонтьев —М.: Гослесбумиздат, 1952. — 104 с.

56. Лесопромышленный комплекс. Цифры и даты. СПб.: Конференция ЛПК Северо-Запада, 2004. 55с.

57. Михайлов Н. А. Внутренние напряжения в древесностружечных плитах. / Н. А. Михайлов Н. И. Остапенко // Деревообрабатывающая промышленность. — 1972. №10. С. 9-10.

58. Модлин Б.Д., Отлев И.А. Производство древесностружечных плит. М.: 1995.-216с.

59. Нанокомпозитный материал. Патент РФ № 2 404 201. МПК С081 5/04, В82В 3/00.

60. Наука и технологии РФ Нанотехнологии в автомобильной промышленности Электронный ресурс. / Режим доступа: http://www.strf.ru/science■aspx?CatalogId=222&d по=8538.

61. Обливин А. Н. Влияние степени отверждения связующего на прочностные свойства древесностружечных плит. / А. Н. Обливин, В. И. Азаров, В. И. Семенов // Лесной журнал. 1975. №2.1. С.92-97.

62. Обливин А.Н, лопатников М.В, Бранцев В.А и др. Нанотехнологии и наноматериалы в лесном комплексе : монграфия. М. : ФГБОУ ВПО МГУЛ, 2011.-221с.

63. ООО «Зажогинский шунгит» Электронный ресурс. / Режим доступа: http://www.shunga.ru.

64. Основы политики Российской Федерации в области науки и технологий на дальнейшую перспективу Электронный ресурс. / Режим доступа: http://www.referatec.com/index.html.

65. ОСТ 13-76-79. Сырье древесное для технологической переработки. М.: Изд-во стандартов, 1979. - 15 с.

66. Отлев И. А. Интенсификация производства древесностружечных плит. / И. А. Отлев М.: Лесная промышленность, 1989. — 192 с.

67. Отлев И.А., Бова Ю.А. Справочник по производству древесностружечных плит / И.А. Отлев, Ю.А. Бова, Н.И. Жуков, Т.И. Канном.-2-е изд.перераб. и доп.-М.: Лесн. пром сть.-1990.-384с.

68. Панов Н.Г. Нанотехнологии и их перспективы в машиностроении: тез. докл. 61 научная студенческая конференция Петрозаводск.: ПетрГУ, 2009. -С. 82-83.

69. Панов Н.Г. Повышение прочностных свойств древесных материалов на основе применения нанотехнологии // Технология и оборудование химической переработки биомассы дерева. Химия древесины. СПб: СПбГЛА. С., 2010 С. 173-176 .

70. Панов Н.Г., Питухин A.B., Рожков С.С., Цветков В.Е., Санаев В.Г., Фирюлина О.В. Древесно-стружечные плиты на основе карбамидоформальдегидной смолы, модифицированной наноразмерным шунгитом // Лесной вестник МГУЛ. 2012. - № 2(85) - С. 135-139.

71. Пантелеенко Ф.И Восстановление деталей машин: Справочник / Пантелеенко Ф.И., Лялякин В.П. и др.; Под ред. В.П. Иванова. М. Машиностроение, 2003. - 672 с.

72. Поляк М.С. Технология упрочнения. Том 1. М.: Машиностроение. 1995. -827с.

73. Популярные статьи Электронный ресурс. / Режим доступа: www.lzona.ru/2008/06/01/nanotekhnologii dliavsekh.htm.

74. Президентская инициатива «Стратегия развития наноиндустрии» «Инновационная Россия» Электронный ресурс. / В.Крылатов. 2007. -№12. - Режим доступа: =http://www.nanometer.ru/2008/07/06/obzor 53428/PROP FILE files 1/Innov12.pdf.

75. Проблемы современной экономики / Режим доступа: http://www.m-economy.ru/art.php3 ?artid=23366.

76. Пул Ч, Ф.Оуэне. «Нанотехнологии». ; пер. с англ. под ред. Головина, доп. В.В Лучинина.- Москва: Техноферма. 2006. 334 с.

77. Рожкова H.H. Влияние модифицирования шунгитового наполнителя с помощью поверхностно-активных веществ и его влияние на физико-механические и проводящие свойства полимерных композиционных материалов. Автореф. Дис.к.т.н., С.-Петербург, 1992, 20 с.

78. Рожкова H.H. Наноуглерод шунгитов. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2011. 100с.

79. Рожкова H.H. Роль непланарных графеновых частиц в формировании нанокластеров шунгитового углерода.// Сб. докладов конференции посвященной 50-летию института геологии КарНЦ РАН «Геология Карелии от архея до наших дней». 2011. С. 180-187.

80. Рожкова H.H. Технологии для многоуровневой активации наноуглерода шунгитовых пород // Геодинамика, магматизм, седиментогенез и минерагения Северо-Запада России. Петрозаводск: Институт геологии КарНЦ РАН, 2007. С. 335-339.

81. Рожкова Н. Н., Емельянова Г. И., Горленко Л. Е., Лунин В. В. Шунгитовый углерод и его модифицирование // Российский химический журнал, 2004. т. XLVIII, № 5. С. 107-115.

82. Рожков С. С., Рожкова Н. Н. Способ переработки шунгита // Заявка на изобретение RU 2010133024/05 от 05.08.2010.

83. Рофаель Э. Выделение формальдегида из древесностружечных плит: Пер. с нем. А.П. Штембаха и В.Б. Смеменовой / Под ред А.А, Эльберта -М.: экология, 1991. 160с.

84. Свиридов J1. Т. Основы научных исследований Текст.: учеб.пособие / JI. Т. Свиридов. —Воронеж: Воронеж.гос. лесотехн. акад., 2003.-314 с.

85. Северный А.Э. Технические центры заводов изготовителей и их роль в реформировании ремонтно-обслуживающей базы АПК (научно-аналитический обзор)./ Северный А.Э., Горячев С.А., Пильщиков JI.M. и др. - М.: «Росинформагротех», 2006.- 315с.

86. Семененко М. Г. Математическое моделирование в Mathcad. ./ М. Г. Семененко. М.: Альтекс А, 2003. - 208 е.: ил.

87. Синтез и свойства карбамидоформальдегидных смол, модифицированных солями органических кислот. Цветков В.Е.,Якунькин A.A. // Технология и оборудование для переработки древесины / Науч. тр.- Вып. 335. М.: МГУЛ, 2006. - С. 220-223.

88. Соснин М. И. Физические основы прессования ДСтП. / М. И. Соснин, М. И. Климова. —Новосибирск: Наука. Сиб. отд- е, 1981. 193 с.

89. Суз дал ев, И. П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов Москва: КомКнига, 2005. - 589 с.

90. Суровцева Л.С. Технология и оборудование производства композиционных древесных материалов. Архангельск: Изд-во АГТУ, 2001.- 223с.

91. Темкина Р. 3. Синтетические клеи в деревообработке.: изд. 2-е, испр. и доп. / Р. 3. Темкина. М.: Лесн. пром- сть, 1970. 288 с.

92. Торгово-маркетинговая Компания Камни и минералы Карелии. Электронный ресурс. / Режим доступа: http://www.karvin.ru.

93. Тришин С. П. Технология древесных плит : учеб.пособие / С. П. Тришин. М.: МГУЛ, 2001. 188 е.: ил. 87.

94. Тришин С.П. Технология древесных плит. М. : МГУЛ, 2001. - 96с.

95. ТУ 13-735-83. Щепа технологическая из тонкомерных деревьев и сучьев. М.: Изд-во стандартов, 1983. - 16 с.

96. ТУ 13-5747575-14-14-89. Смола карбамидоформальдегидная КФ-НФП. -М.: Изд-во стандартов, 1989. 20 с.

97. ТУ6-06-1288. Смола карбамидоформальдегидная КФ-МТ-15. М.: Изд-во стандартов, 1988. - 18 с.

98. Филиппов M. М. Шунгитоносные породы Карелии. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2004. 488 с.

99. Цветков В.Е., Якунькин A.A. Соли органических кислот -эффективный модификатор, используемый для производства древесностружечных плит. Цветков В.Е., Якунькин A.A. //Вестник МГУЛ-Лесной вестник Вып. 6 (55). 2007. - С. 109-110.

100. Цветков В.Е., Якунькин A.A. Структура карбамидоформальдегидных олигомеров. Цветков В.Е., Якунькин A.A., Пасько Ю.В., Кремнев К.В. // Технология и оборудование для переработки древесины / Науч. тр. -Вып.338 . -М.: МГУЛ, 2007.-С. 183-184.

101. Чекунин Д. Б. Применение полиорганосилоксанов при производстве тарного картона. Чекунин Д. Б. // Технология и оборудование для переработки древесины / Науч. тр. Вып. 335. - М.: МГУЛ, 2005. - С. 251254.

102. Чекунин Д.Б. Древесно-полимерные маьериалы с применением кремнийорганических соединений.: Автореф. . дис. к.т.н. М., 2008. - 24 с.

103. Чубинский А. Н., Брутян К. Г. Формирование древесно-стружечных плит пониженной токсичности. Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии: Вып. 186. СПб.: СПбГЛТА, 2009. с. 156-163.

104. Чубинский А. Н., Варанкина Г. С., Брутян К. Г. Совершенствование технологии склеивания фанеры. Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии: Вып. 179., СПб.: СПбГЛТА, 2007. с. 167-175.

105. Шварцман Г. М. Производство древесностружечных плит: 4- е изд. перераб. и доп. / Г. М. Шварцман, Д. А. Щедро. М.: Лесная пром-ть, 1987. -316с.

106. Шварцман Г.М. Производство древесностружечных плит : учеб.пособие / Г. М. Шварцман. М.: Лесн. пром сть, 1977. - 312 с.

107. Шварцман Г.М., Щедро Д.А. Производство древесностружечных плит. М.: Лесн. пром-сть, 1987. - 320 с.

108. Шелохвостов В.П., Черняшов В.Н. Методология создания средств контроля параметров технологических сред с наноразмерными объектами / Шелохвостов В.П., Черняшов В.Н Вести. 2006. Т.1. - 589с.

109. Якунькин А. А. Древесностружечные плиты на основе карбамидоформальдегидных смол, модифицированных солями полифункциональх ксилот.: Автореф. . дис. к.т.н. -М., 2008. 21 с.

110. В. Voigt, McQueen D. Н., Pelisvkova М., Rozhkova N. Electrical and Mechanical Properties of Melamine-Formaldehyde-Based Laminates With Shungite Filler//Polymer. Composite, 2005, 26(4).P.552-562.

111. European Panel Federation (EPF). Annual Report. 2001-2002. 227 p.

112. Ishihara S. Fire resistive low-density particleboard // Zbornik prenasok "Horenie dereva". CSSR, Vysoke Tatry, 1988. - S. 128-139.

113. New age Нанотехнологии Электронный ресурс. / Режим доступа: http://www.newage.ru/?mod=spage&sp id=364.

114. Panelboard Highlights // Metso Panelboard Customer Magazine. 2003. -№ 1. 52p.

115. Panelboard Highlights // Metso Panelboard. 2000, 2001,2002.