автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Разработка научных основ химико-механического модифицирования древесины

государственный комитет рсфср

по делам науки и высшей школы МОСКОВСКИЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи ШАЛ1АЕВ Владимир Александрович

удк 674.812

РАЗРАБОТКА НАУЧНЫХ ОСНОВ ХИМИКО-МЕХАНИЧЕСКОГО МОДИФИЦИРОВАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ

05.21.05 — Технология и обор доваиие деревообрабатывающих производств, древесиноведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва—1992

Работа выполнена в Воронежском ордена Дружбы Народов лесотехническом институте.

Официальные оппоненты

Ведущее предприятие

доктор технических наук, академик АН БССР Б. И. Купчинов

доктор технических наук, профессор В. А. Баженов

доктор химических наук, ст. научный сотрудник П. П. Эриньш

— Проблемная н/и лаборатория модификации древесины Белорусского технологического института им. С. М. Кирова.

Защита диссертации состоится « . . »..... 1992 г.

в ...... часов на заседании специализированного совета

Д.053.31.0] в Московском лесотехническом институте. (141001, Мытшци-1 Московской обл., главный корпус, зал заседаний)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан « . . >........ 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор технических наук Семенов Ю. П.

Подп. в печ. 16.1.92 Обьеи 2 п. л. Зак. 13 Ъ^ ЮС

Типография Московского лесотехнического института

ОЕЦЛЯ &\ГЛКГЖШКА РАЮТЫ

■ В области переработки древесины на сегоднястаЗ день наиболее актуальной проблемой явллзтся рациональное и комплекснооз использование дрсвесинн на базе безотходгш:: энергосберегающих технологий. Внутри этоЗ проблемы следует выделить вопрос облагораживания низкокачественной дрззескни, в лерзую очередь, ?ляг:-отх лисгзенних пород. При этол на всегда рационально предварительно измельчать древесину, а з;Т/пекгизлпз наиболее полно использовать 'ззло;:сенн;;е природой сзоЛспзэ, усиливая лх за счет мздпулдлрозапся.

Запросам модифицирования древесины сегодня уделяется внимание практически во всех пром'тепнэ-развптнх странах. Основно/ задачей в этой области является разработка таких способов мода&щарованйя а таких модификаторов, которые Си комплексно ц универсально улучпаля показатели одних сзопстз древесины, не ухудпая показатели других. Важную роль в этом призвано сыграть химпко-г.-.еханнческое модй$тщ>ованле древесша, сочетающее хичическую обработку с механическим- уплотнением. В этом способе иодм<>цироваш1я испзльзуптся оснозяае технические приемы иодафшдарэвания (пропптда, термообработка, прессование) .процесс модифицирования затрагивает все уровни строения древе-сг'.ны' (элементарных молекул, ультра:,^икро-микро-п макроструктуру). . • . >

Химико-механическое пэдифицарованпо позволяет получать древесину с трзбус.\?ум набором ¿лзккэ-гххашческях свойств. Однако до япстоапето времена из бгш разработан') наушаэ•основа ."илыко-лоханического «эднТящпгазання дпгвееппн, позволяющие

наиболее яолаэ хспэлъзопз'ъ лре;:л:у:цеех1;э данного, способа.

Цель работа заключается в теоретическим обоснованна к разработке улравдзнкя сбоЛсгезмл дроьзеанн путем мэди-

флдпрэзапдл го -аехандчеекгл сдособсгл кз ¿азе безотход-

ных, опергосберсгаздих, ыь/езкоароаззодотельних технологий.

0г>ърк>з.м псс^едпвзн^'т являлась дрозесг.ка няиах ластвен-ких пород, мелкотоварная древесина хзоЛных пород, а такке 1»да?«цппэаа:шая дрэззеиш, полученная хпалко-ксхонглескам, гор-мз;.:ехакическ-..! а термохгглческлм способом.

Нэтодк после дотзаш-'Л. 3 основу рзгения проблемы полопзн тзоретико- экспер/ленгалъгшп метод исследования. Математическая обработка результатов яселедоваяиЗ осуществлялась на ЭВМ. Эксперкментэльаыо исследования проводшысь с рсаользоважем осаозних иетодэь, аспользуемых з хпши древссшпг л дреаесиново-денш. ¿ля спецсаль'пх дселедовали* была сконструировали я изготовлены стенды г. установка! (СГЕ-1, СГЖ-З, ПАВД-1 х др.).

• Дзстозерзосгь научных .результатов обеспечивалась точностью ■ гх определения а достаточной адекватность» теоретических моделей с зке.черлментачышмл даннамп. На учтя ро?:'.ачз гакгкчаотся:

- в разработке обцел хвджо-г&хснкчзскигэ «зда^ищиро« ваная л «зрмулироьаш-л иалболез шзрелекглышл: направлений реа-ллзрцм отего способа;

- в теоретическом обобщила п разработке математических пзде-ле:1, ппзголятаик описать закономерности де^кярозазая л суа-кй дразеойзы в процессе <£одаярэ£аг:кя нового гатс-ркала;

-з устанозлондд хллвзма процессов, проТйказ;:;х г:е?.ду карбдаг-дом е компокеагачи дре^ееипн на стадиях ьтасг;£гл:зцпи а тергда-ческоЗ стеб аллаа^аа;

- в оптнмлзацни технологических параметров получения модифицированной древесины с заданными свойствами, в том теле высокой стабильности я прочности;

- в создании эяоргосберегащей безотходной технология модифицирования дрезесяпн на базе сушльно-прессэвой камеру замкнутого типа с использованием вакуумло-ямпульсной суикп;

- в разработке новых способов хкмлко-механичесюто ыодпфшщро-ванля древесины п устройств для их реализация;

- в разработке новых конструкция изделий яз модифицированной древесиян я устройств для ях получаши, зачищенных азторскя-мя свидетельствам;! на изобретения.

Практическая значимость. Исследования яо созданию научных основ химико-механического модифицирования древесшш являются базой для создания яз древесины мягких листзенных пород новых материалов типа "Дестач" (.древесина, стабилизированная амидами), заменяющих древесину твердых лиственных пород, сллсгяческяе массы, цзетные и черные металла.

Реализация работы. Основные научные пэлояеняя я результаты исследований внедрены на предприятиях лесоперерабатывающего и мапшяоетроятельпого комплекса. Так, з ряде предприятий освоен выпуск подлинников сколькеняя из модифицированной древесины я паркетных и мебельных заготовок.

Разработаны Государственнне стандарты ГОСТ й 2394-1—80, В 24329-80, 11> 9529-85 на древесину хямпко-мехаипческого модифицирования, з том числе марки "Дестам", которая включена в ГСССД "Древесина". Разработаны ТУ па изделия яз модифицированной дровеса.то я технологические регламенты производства, которые переданы для использования ряду предприятий страны.

Апрзбацчя работа. Результат исследований докладывалась с обседались:

на Ю шгдународпш: симпозиумах: Польла, Познань, 1383; ЧООР, Зволен, 1534; Полым, Познань, 19Ь5, ЧСЗР, 3з0лен,1983, Польза, Познань,19Ь7, ЧС5Р, Зволен, Г388,Полъ:ла, Познань,1389, Еолгар:ш, Соупя, 1990, 403?, Ззолен, 1^91, СССР,Го:лель, 1391, на 1С Всесоюзных научно-технлчесхпх конференциях к совеэд»:пх: Гомель, 1972; !^лск, 1974; Москва, 1976; Гродно, 1979; Новосибирск, 1580; Москва, 1980; Воронок, 1981; Рига,.1083; Красноярск, 1984; Рига, 1984; Красноярск, 19Ь7; Красноярск,193Э; Млнск, 1990; Москва, 1990; Архангельск, 1290; Брянск, 1991, Гомель, 1991 на Ю Республиканских научно-технических конференциях 4 совещаниях (1573-1231гг.), а ^аете на научно-технических конференция л прэуессорско-препэдззагельскэго состава Воропенскэго • ЛТЙ С1972-1991гг) 2 объедгнешюм ■заседания 3-х кафедр Московского лесотехнического института (1931 г.).'

Публпгсэшш. Основные яолоаендя диссертация опубликована в 9Б работах, эклвчйя I :.:эногра$яа, 2 бропжры и 24 авторских свидетельства на азобрегеная. ОбдаЛ объем публккацп. 39 п.л. Ш а.л. без соавторов).

Структура п объе.а работ?;. Диссертация содерклг 300 сграниц мащшолленого текста, СС таблиц и 95 рисунков, состоит из зведе-нм, сект глаз, общи: в'.водои, списка псиользэвакной литература из 4Э5 налиеязванал д дрцлокзяиЯ.

' . СОДЕР^ЙВ РАБОТЫ

I. Состояло проблемы и задача исследования.

В насгакчез зое.мя слагалось лять оснозлих папразленай ила -способов модиупцкрования древесины: тер;-.ю:.1еханичсс;с0а, х1".:дко-

механическое» термо-химичсское, радиацлокно~хи.л-1ческоз п химическое.

Трудами отечественных и зарубеяних исследователей в области модифицирования древесины достаточно полно осзесенн вопросы общей теории модифицирования, повышения стабильности форм п размеров дрелесипн, увеличения ее реологических, физико-механических я трнботехнических характерами«.

Основгшмл техническими приемами модифишронанил древесина являются, как известно, пропитка, прессование а термообработка. Если учесть, что комплексного л глубокого улучшения свойстз древесины шяно достичь, изменяя ее прародине свойства на всех четырех уровнях ее строения (элементарная структура, улъ-ра-мпкро-и макроструктура), то становится очевидным, что ре-исяяе этой проблемы- еззмогшо лшь при использовании всех трех приемов в оптимальном сочетании. ' •

Поэтому, если мц сравздм аэть слогпзпихся способов модифицирования по ГОСТ 21329-80 по степени реализации задач модифицирования, по. .-дубине воздействия на структуру древесины на различных уровнях и использований технических приемов модифицировали, то мокно сделать виз од, что наибольший преимуществами обладает хпмппо-механичесшй способ. При реализации отого способа: I) используются Есе технические приема модифицирования; 2) модифицирование затрагивает все уровни структурной организации-древесинн; 3) из. 10 актуальных задач модифицирования 7 (стабилизация форм и размеров, гидрорзбноеть , увеличение мехапическэл прочности и износостойкости, огне- л термостойкость, стойкость к атмосферной и хагяческоЛ коррозии, увеличение пластичности, декорзтипние свойства, придание антифрикционных свойств) реализуется полностью и 3 частично

(биостолкость, появление н^зих сзолотз, изменение электрических, акустяческах п ¿елло^изцче^чи,- характеристик).

В качестве основного areata шд:фи. ирэзашш используется карбамид, который является э.^ектлвшлд пластификатором, нетоксичен и доступен. Пра определенных условиях г.арбатпщ распадается с образованием нерастзоримь:х примеров, снимающих гзд-рофвльность древесины.

С учетом вшеизлокенного, общая концепция хлшко-меха -веского кэдафадарэзшшя дрезесииы будет заключаться в следуюззм.

лхо -мзхан ач е с ко о тлэдизлцлровэгше - ото совокупность блзако-хдмическах процессов, вглнчащпх пластлйлкацла, уялоткенле и стабилизацию системы древеспна-модийлкагор с делю получения материала с задалнимп свойствами. Из анализа литературных данных следует, что для реализации этол колцепцлн необходимо разработать научные оснози ¡химико-механического тдкфидлрозанвд, зак~-лотавдиеся в теоретическом обосновании в'сех процессов л средств ех осуществлен:«, а такае сформулировать-огновнио принципы технологических решений. •

• Реализация поставленном цели включает в.себя репейке ' следуэдЕХ задач: ■

1. Исследовать механизм пласт и »ллации дрезесглш карбамидом £ ьиязять оптимальней пластификатор,

2. Сформулировать теорию деформирования дривзецни применительно к совкэдешаму процессу втюлкенпл технологических операций.

3. Выявить осызвлке закономерности пропитки, прессовала и суачи пластг.-Х-ВДрованиол древес пин я обосновать механизм и слэооби сгйОйгагацгл форя и размзров прессованно:.' древос::.-;;-'.

а.

Г~тггГ

к.

А-./

-

4

-•••Г1 НА'.

Г ■ -.1« > 3

.-'Л

о

Рис.1 Строение древесины березы при тангенциальном статна на 50%: а- натуральной; б-пластифициропаняон карбамидом;

- то

после распрзссовгсн.

4. Разработать технологические основы нзлучепш прессованно:'! древесины с предварительно:; длзсгк^иацявй и обосновать р-ашонапьине области применения модифицированной древе-сити; .

И ЭКСШЖи.гКГГАЛНЕЗ ЙССЯВДОЗМШ

Изучено изменение анатомического строения древесшш в процессе прессования. Динамика смагм анализировались на специально!: ;.'л;-:ропиессфор:,:е, позволяющей уплотнять срезы древесины под микроскопом с удлинением 400-600 раз. На рис. I представлены снимки срезов древесины березы при радиальном и тангенциальном скатил до'степени 50,^ (а,б) и после распрессодки для исходно.1 .(а,в) и гшастифицирозаннои карбамидам (б,г ) древесшш. При сжатии г-ластпфпцирозанно'л карбамидом или аммиаком древесины в тангенциальном направлении наблюдается, в отличие от нагу--рально:! древесшш, одновременное умень'дзние полостей сосудов и клеток лпбрзфзрма, причем, происходит не спллдиванкз клеток, а уменьшение сечения полостей при сохранении корм;;. Вытянутая форма сосудов появляется лрл степени смагил 50%. После рас-прессозки срезов мпкротрецил и разрывов не иаб-сдаогся, сохраняются перегородки сосудов. . •

Более углубленные представления о характере деЬзрмирова-Ш)я древесины получены па растровом электронном микроскопе. Установлено, что карбамид ке заполняет полости клеток, а оглашается в клеточных стенках при содержании его в древесине менее

Полная деформация древесины при с-.атпи поперек волокон складывается из рлда сосгазляэдпх,' среда которых ;.:о;::но выделить следующие. ■

1) Ек - деформация смятия- поверхности древесина, контактирующей с е;\-."г.элэм ; составляет ас более 1-2% всех дефор- ' наций (I фаза);

2) - зысокоэдастическая деформация.ила деформация внутреннего трения, определяемая взаимным перемещением микрофибрилл. Достигает до 20% от 0бцеП ( I и Ш фаза).

3) ¿р - деформация прессования, характеризуется изменением конфигурации сосудоз и клеток, достигает 70% от обцсП

«и

( П фаза).

4) ¿с - стерическая деформация; развивается за счет поперечного деформированы свободного образца или за счет см трения при скати:}, в прессформе; составляет от 5 до 2Ъ$ от общей ( 1-13 фаза). " ■ •

5) - деформация разрушения; характеризует необратимое изменение микпостоуктурн вслодствпе неравномерности сзатия отдельны: элементов конструкции и их разрупення, составляет

от 5 до -105? от обидаг деформации. ■

Для оценки, изменения состава деформации скатой поперек волокон древесины' во времени была изучена прямая и обратная ползучесть. Пластификация древесина приводит к резкому ( з 3-6 раз) еникенкю доли упругих деформация, быстро убывающих во времени, причем по мере вздерякасязд давлением замедля.ется скорость обратно.1 ползучести. Процесс значительно ускоряется с увеличением температуры. . • .

Экспериментально били определены величины длительного п мгиозешюгр .«одуяя упругости натуральной и гшастифицировапной древесины з трех направлениях а:п'гзотроп:н1, а такте'рас.счпта:и ^ враги релаксации и показатель форм1; кряпоЗ ползучести. Время

релаксации П леглт. в предела?; 2-3 ч., а показатель формы - 0,311-0,357.

Поскольку при сгатии древесины присутствует деформация разорения, мает о сделать зывод, что прочностные показатели ' возрастают непропорционально уззличошш плотности древесины в процессе прессования. Поэтому коэффициент качества, используемый Хухрянеким, its мокет превышать I, а монет лишь прпблк-каться к iieii ярл условна оптямалы-шх параметров сгатия. Экспериментально изучона сэставллвдзя разрушения, как процент уменьшения твердости древесины подвергнутой сжатию л возвращенной в исходное состояние по отношении к твердости исходной древесины."

Установлено, что яри оптимальном сочетании технологичеыах 'факторов (влажность древесины 20%, скорость прессования 0,2 г.к/мин, температура ЮО°С, нэпрзвлg hub csiq т11л— тангенциальное) твердость уценнлалась в радиальном направлении на 5,5$, в тангенциальном на 3,вдоль золокон на 10%, падение прочности ,при с"агнн вдоль волокон - 1%. .

,;• ' Модуль упругости Е пласгифивдроваяной карбамидам древесины зазкеит от температуры,- влажности и плотности.' При скатай модуль'упругости вначале снижается, затем возрастает до первоначальных -размеров, что согласуется с данными Роценса. Однако . при расаресссзке цодуль упругости плавно сникается. По глето-.. даке Еокса-Уллсона получени регрессивные уравнения зависимости '-..модуля упругости от. температуры , влажностиW и плотности $ , ■'а'.также' завйоамостд от влакаосги t, , температуры Кг и наличия '< карбида (одзикавьцое 'содержание 10% от массы сухой древесины).

Г, (бв5^-\б25Т-г 7к5IV- о, -

- 0,(Т\\1 - 0,0?А.

В2 -- 59^5'Ю,вгм^о^м* -гУ,т)(; -

+ ЭДп6 (У, Х5 - б, ^ ^ •_> )

/ - о! X - Уз - +{ (но итоге к-^бч^дл >

• 5 3/3 1 Хз г. { '.тсугт ::гв зтг т. "Л

Разработан способ модифицирования древесины, созмещаыц'й сушку с одновременном уплотнением. Изменение технологических факторов такого способа и физическая модель процесса представ-лепи на рис. 2. Постоянное присутствие пластификатора позволяет равномерно увеличивать удельное давление от 0 до 0,7 2,Ша [

на веем протяжении процесса.' Отличительная особенность - прямолинейная зависимость деформации от напряжения,•т.о. имеем формальное зпполнение закона Гука для всего диапазона деформа-ца . Физическая модель процесса для случал сунка древесины под механическим давлением, представленная на рис.2, заключается в следующем. При сг.атии образца дровеспнн мегадуплитами пресса поперек'волокон прн ловнаепной температуре напряжением С появляется деформация' £ и деформация усупки в этом направлении . Поскольку боковые ограничения отсутствуют, з образце появляется поперечная деформация , которая действует з горизонтальном нап.рашгенпи. ц вызывает узеличекпе поперечных размеров образца. В этом по направлен?!!, но с обратным знаком действует деформация усушки с у з направлении поперечном с:?зтию и стремящаяся у?.:сньсить поперечный размер образца. Физическая сущность процесса, сутзка дрсзесшш под механическим давлением заключается з то;.:, что закон нзгрумснил подбирается таким образом, чтобы величина г.ояоречноЛ дефэрглацпн^и^ па леем ярзпгодшп ' - -. сули: ко прсза«!ч водачдш» усуика в из правлен:!!», поперзч-

1 1 V

i i i •■ ! Í

Рис. '4 Изменение технологических ¿зктороз зз времени: I- удельной нагрузка; 2- влзгноетк; S- температуры; /4 .- зависимость G* - £ - ..

пом направлению скатпя. В результате уменьшается размер об- ' разца в направлен:» скати и сохраняется постояшиа размер .в поперечном направлении, Общий закон деформирования при ензткн с учетом усулки и изменен:« температуры находим, используя уравнение Уголева для видоизмененного закона Гу:сз с переменным модулем Е. Для случая супкн дпезесшш под механическим давлением з первом прпбликенка нтлеом уравнение:

^-¿й + Д^—с/г

о <3.>

где: £ - деформация в напразлешш скатил; ■ об • -коз-рЪц-циент усупки'в том не направления; - функция дзманенпя

влазноста; (3 - напряжения, ¡.Яа;^-модуль упругости, 1.1'Пп, зависящий от влажности V/ , температура Т и плотности $ древеспни.

Зависимость модуля упругости от всех трех вляяэдих факторов с учетом зависимостей рис.2 зиранпется уравнением суммой

¡Г А+ + £.-0,61,) (4)

где: 1"с - модуль упругости исходной древесины, Ша; I - об-цая продолжительность сушки, А,В, 0 - константа, куда входи' начальная пла:.шость , температура То а плотность £ ; К'^ " тангенс-угла наклона прямой X - § '>

у Опрц к.^¿0,6 .¡^Го при 0,6 '[О при ^ т ГЦ гг ' У при АуТ У0,6

Опдозыз папрякенил; как-видно из рис.2, задаются по линейно!* зависимости . ' ' С = кс X (5)

где Кс - тангенс угла наклона пря:ло11 ^ ~'(-О учетом (-1) и (5) урззяояге 3 поймет вид:

/ г ^ ()'

Решение (Ю) после дифференцирования Тскладывается из двух чаете;; для Ь^=0 ц Н^-О, и, в конечном итоге, после интегрирования имеет вид:

■.

. 3 р -1 (V)

где: <4 - коэйшщенг усушил древесины в направлении, поперечно.'.: сжатию; ^/11 - коэффициент поперечной деформации;

^Сф.^^^Н', - константы.

Таким образо:л, получено уравнение деформирования древесины яри сулке древесиш под давлением,'подтверждаемое экспериментально. Проверка адекватности модели 7 по Р - критерии Зпаера, показала,■ что модель адекватна (при 5 %) уровне значи^ мости . . '

3. ;.!ШШШ ШСТйШлА1£4й ДРгЗЁСИйи ¿А?Б\1.11ДС.Л. •

Анализ литературных дш.'ных позволил установить, что оптимальным пластификатором древесины макет слугить карбамид, который является нетоксичным агентом, имеет свойства антипн-рена и антисептика,

Ранее были рассмотрены 'явления, происходящие з системе древесина-модификатор на макро- и макроуровне. Теперь рассмотрим явления ка уровне хымаческах сзязеЗ, проге:^здае в процессе пластификации, прессоваяая и термической обработки.

Было изучено изменение состава древесины осины после обработки карбамидом, сушки и термической обработка при те;.:-■пературе 110°С'з течение пяти часов. После отмывка образцов количество азота в пластифицированных образцах составило 0,51$^ а в термообработанных - 1,13/5. Продукт взанмодексгзил карбамида с целлмлозоЗ содержи 0,57$ азота, т.е. на 100 ангцдро -

^ -гч^'опирапознкх единиц приходится 4,2 молекулы карба- . гнида (образование карба;,:инових эфиров), что согласуется с данными Баумгарте.

Для лигнина процесс пластдфакяцак карбамядом заключается в первоначальном разрыве водородных и слохлзо$др:к« связей с образованием гидроксилышх' груии.

Лигнин, выделанный из пластифицированной древесины, содержит 0,Ь9 а из тормообработаннои - 1,29;' азота. Па 100 фенилиронанозых единиц лигнина приходится 7 молекул карбамида и реакция протекает по схемам & и 9 с гидрокепльнимп и карбонильными гоуппами лигнина.

3 условиях терло обработки, реакции компонентов доевеснны псотс-

о

капт уне не с карбамидом, а преимущественно с цпанурэзоЯ кислого;:, образующейся при тепмопаснаде каобямида. о " "О

ii (г .

С I • с , •

чмИ к - I - ..

о- . ао)

№ х ■

и ■

• IB.

à результате образуется грзхызрпне саагие структура, обеспечлвааеяс фор^осгабальносгь шда^:цщрованяоЛ древисош:.

Методами да^ороацаально-гергдчаского, инфракрасной сяект-роскопни, рентгекострухтурного, полярографии на гранитовом электроде установлены термоэффекты вза!:\содо"сидя карбамида с древесиной .на крпвах в облаем ¿¡¿О3 я 366°С. /шалогдчние эффекты ¡и:0л::даются при взалглодй^сгвйа карбш.шда с целлхлозон, ксозно;.! и лигнином.

В КК-еаоктрлх хтсхл&иуюэзаниых к гормообработапных лиг-налов соязгкется интенсивная полоса группировки K-C0-/V//-CÜ "К в области I7IÜ см"" .ilK-спектры пластифицированных лпгшшов • шеаг сальну» полосу lo-SO (группа -tfti'CO'iVll г ) и слабую - Í7IO Это позволяет сделать вывод, что в усло-

виях низкотемпературной обработки лакт конденсируется преи-.цуцеогаеняо с карбамидом (схемы В и 9), а в условиях высокотемпературной обработки - с цаанурозоЛ кислотой (схема IÜ).

Поскольку s дрозас!ше, как трехмрлом дол:г,;оро, хпмлчес-кие реакции затруднены, были изучены прямые реакции цслл:злозы, ксглана и лжакоз Бьеркмзиа а Пепяора с карбадздом. Коглая л цел.:1£1чоза езязываат небольшое количество азота - 0,31 % при SÜ°G и 1,52 при 1<Ю°С. Лих'нйн Ее при температуре П0°С связюяот 7,4 т.е. ни одну {диалцрэведозуй} единицу приходится. С,36 молекулы цнапуровой кислота.

. Выход фиксированного азота зависит от температуры и времени реакции (pnc.í). Максимум взаимодействия коррелирует с минимумом содержания ги,дрзкслль,чых групп, ¡.'аксимум взапмедей-cïsiia пр^соди-гса ira гомшрйтуру ISÜ-I70°C и »ре; м ргагз^а 3-i ч. алогичные результаты получек:! при пол.чрох'р.чфнчсском кручен;-;: рзакц-и m графмгсьом злекзродо:

150 ■ 150 ПО m Tt°c

1 2

5

■о

¡t 5~,Ч ;

Pro 1 ->r.TT-С/моеть эпуояя <*wospowiworo азота (1,2) и ioie-етотп иепрогсог'лпо?аэ?!их гидрокс-лльяих гоупп

1,3 - ст «ипегзтуч; 2,4 - от —ечет;

пдакц'.'М .

• 20.

Установлено, что степень конверсии лигнина достигает 70р при 110°С и 10;: при S0°C.

Весьма специ^&чио протекает реакция лигнина с карбамидом при различной концентрации водородных ионов, максимум взаимодействия наблюдается для рН 5 , что согласуется с данными ..'ар-тона.

Изучений вышеназванных процессов позволило обобщить механизм, взаимодействия древесины с карбам::дом и определить практические решлы модифицирования.

i. ССНСШУЗ ЗШНСыЗРНОСГЛ ¡POI-iTICÍ, СУПКЛ К • ' II?h¡CCC3AIí.IH Д?£32ЖШ.

Исследованы стадии получения дрезесипа'химико-механического иодо&ацарозанпя, т.е. пропитка, уплотнение и суика. Скорость капиллярной и диффузнойной пропитки дрезес:иш представлена з табл.1. .

i

Установлено, что скорость проникновения ЗО^-лого раствора ;сарбамида вдоль волокон в 9-10 риз прззылает скорость ' прзвитк!: поперек волокон. . Через определен-

ное время концентрация раствора внутри древесины становится равно:': концентрации пропиточного раствора. По скоростям диффузии определено, что древесное волокно и одинаковой степени проницаемо для кодекул воды и .молекул карбамида до предела растворимости карбамида з воде Col,5^). "¿caz вместо раствора карбамида пепользозагь его расплав, то пропитку могло совместить с сушкой при температуре 1302С.

• » '

Разработан гаккз способ проиитгл дрезеенны суспензиями . (¡леди, графита, дисулъфата молибдена и др.) на глубину до 20 мм за счет полоши перфорированных перегородок сосудов.

Таблица I

Движение 30^-ного раствора карбамида в древесине, березн влажностью 12% (каоиллрная пропитка) и влагхностью 50^ (диффузионная пропитка)

Направление: Скорость пропитки за ка:;;диз сутки мм/еут(чпслптель) волокон : Скорость дп'кузла за каддцз сутки г,м/сут(зпамспа-

__гель)._____________________

: I сут: 2 сут: 3 сут: 5 сут : 7 сут : 10 сут.

Радиальное 4,20 2,30 0,64 О,СО 0,52 0,54

2,20 0,87 0,65 ' 0,Go 0,30 0,60

Тангонци- , - ,

алъное 3,60 1,44 0,65 ' 0,56 0,50 ' 0,50

2,50 0,70 . 0,50 0,50 0,50 " 0,50

Вдоль во- • .

локон 35,0 14,0 4,60 ■ 3,90 3,90 3,90

12,0 "4,70 1,70 4,70 4,70 4,70

Д о с т п г'ается это тем, что древесину сгкимают до степени £0-10^ в двух взапмно-перпепдикулярних направлениях, после чего восстанавливают размеры и пропитивают с торца суспензия-, ми .в вязких гладкостях под давлением. j-

, Введение з древесину карбамида изменяет п параметр-; сушки вследствие замедления десорбции влаги. В связи с этим ус- • тоПчизая влажность сорбции прогштапно": дрезссшш па 3-4% выше, чем натуральной. Анализ кризих супки (рис.З) при температуре Ю0°С для пластигопцированннх и нспластп^пцирозпшпс; образцов показывает, что присутствие карбамида на 50-50;* замедляет процесс удаления влаги.

3 случае пластпйицпрозанлоп дровссапн перепад влажности по сечепито брус коз длиной 600 мм не превышает 6%, в то время

длл_ ^.'i-yрольной древссакы - 3 результате сшкмегся образование трещин пол .сукне.1 Поом.му, уравнение Серговского для расиста продолжительности cyniui доцол:ыехся эмпирическим кооО^нцлснтом k , учлгавшцлм содерманпс к:?рба;.й:да ;í дднну образцов. С целью ускорения процесса сушки ее проводят под избыточным иклэсферннм давлением.

После введения карбамида плотность дрезесини увеличивается, 'что необходимо учитывать при расчете степени прессования. Получени формул.; плотности и сгедзна лрессэзаахя при оптимальны:: параметрах прэлдткл. '•

1 ~ г" '

Tí к, древесин'1 осины, березы и сосны (норда) кмеет исходную цтаглоегь соответственно -IGО, 570 и 42О кг/м3; после пропитки 30 £-ны.м раствором карбамида их дкззнэегь возрастает до 630, 722 и 555 кг/м3 и необходимая степень уплог-гсяия до получения 'плотности 1200 га1/«3 да них'будет соответственно. 4в, 40 и 53 По диаграммам "деформацня-панряменпо" установлено, что иакепцальаая дефоилан;<я достигается при сжатии прогретой до температуры ÏI0-I20°C древесины, содержащей не ¡tense 10 $ карбамида от массы сухой древесины. .

Установлено, что бозмомно получение дрсвеел;ш с плотностью древесинного вещества а высокими прочностными свойствами. 3 специальную npeccîopay трехстороннего сматпя помечается ллас-тнфш;нрззаннал карбамидом гагэгозка влажностью 3-6 £ и удлог-''няется при. температуре'IgQ-I6G°C и скорости 2 v.:Jvz:& в наярзз-ленип вдоль волокон на,5-6 % воздействием пульсирукцоЛ сгли. .Поело ¡¿того заготовку улжэтаязг в радиальном направлении на 9.25;' лрй-давчзш'л 10-25 Mils, а затем в тангенциальном и аир аз -

- 'ленда на 23" при. давлении 500-^50 :i:Ia. В результат« получают 1 " • ■ ' ^ ■

;Ъзорл<'.'л плотностью I^CO кг/--, имеу;:ф предел дро-нооти ■ поп oriiVHU Z'.O Iii*.

t fhaOo/tiriiimrSbHOCmb сушчи, у ,. '.

^ ' гас

Pi;o. 3 Пзмоио.чгс влазностп и температура в центра образцоз от продэдггягпяьносги суяяп пря температуре 1СОэС: I, П, . И, 1У- вляялоегь преппгаяичх водой с начальной влаетостю 120,100,00,-10;! езэттюгетвеиио: 1,2,3,4 - изменение температур;; oTjíx ко образцов; ¿Г,УТ,УЛ -пропитаниях 30,'Í раствором кт.бамгдя с начальной ялегшоетта 100,70,10';í оотоотствоико; 5-из'лснсяпо теапорпгурч оп'х so образцов.

5. Т^ШЙШЩЙСШ основа ш&гчзш УШЮТЖШОЛ

ДРЖСЖИ

Расчет:) показал;:, что для получения I т прессованной древесины по способу с предварительным дропариванием необходимо затратить 533 в т.ч. 20 Щ& ручного труда; с предварительны:: нагрело-.! соответственно 311 и ß МЛ::., лигнамона 2-11 л 4 • пяаскфацзрззапноЛ карбамидом прессованно:: древесины (товарных знак "Десгам") 182 и 8 ;.1Дг:;. До 1% всего онер-готического баланса процесса приходи?: _я на опзрацшз сукки. Ныла проведала оптимизация технологических параметров получения дсстама. В качестве первичных факторов принимались пять вариантов '¿акторов в порядке возрастания .от xj до концентрация раствора карбамида от 10 до Еремя цропмка от I до 9 суток, степень прессозанхл от 30 до 50;', температура термообра-f

б о тки от 140 до 160?С, время термообработки от 3 до 7 час. Таким образом нмаег .дя тифакторных шгявэдашхшЗ -комплекс. 3 качестве функции отклика брались ? основных показателей ф::зи-ко-:лзхг.цичоскл>: свойств. 3 результате опт^дизац;:;: иаргмегроз, соотавлоиы значимые уравнения регресс:::: для 'показателей ф::з::-ко-мсх:1н;1чес:с:х свойств. Для плотности У-j, предела прочности пуп саатпл вдоль волокон У^.м-аксимпльного объемного разбухания У3 урззазигя iH.:s.-o'r влд:

У£-353,0i.:i0,9329х-^- 9,157Xj- 3,309х|+ 19,2-3 х2 +1,991 ;:§ + ■ -)2,34 х - 2,63x^+27,02 х,--0,0123 к? + 0,11 х5 " . ""'. ' V (II)

y^S'i.OVGlC',З^Ьх2!-»!,9V6x£-0,0715 0,0ЙС 1.-2-:0,1'123х§ -

-0j573xc-0,Г/Ь7а&- 0,SilSx,'' •■0,2.iS9jc| »2,15 х5

(12)

У3=166,-1-0,5163 х2х 1-1,651^^,013 х| +0(Ь823х2;-0,7004х? + + З,210х3- 0,6201х 0,151-1-:с,| -0,32Г1х§ + 0,95С6 х5

- (13)

Аналогичные уравнения получены для водопоглощения, разновесной влажности, лино":ного разбухания и объемной расарзсооз:;:-. После анализа полученных зависимостей на оптимальное сочетание факторов для экстремальных значений £шш«>-г.;схан:1чсск^х свойств принята след^цяе значения технологических факторов: концентрация раствора карбамида - 30^, время пропитки - I сутки, степень прессования - 50;?, температура термообработки -

Ш)°С, время термообработки - 7 часов.При этом втооичние факто-

. з

ры имеют.слсдуздпе значения: плотность- 1250 шум , зламность -1,2;',предел прочности при снятая - 100 объемное разбухание за 30 суток - 30^, линейное разбуханию за I сутки - 12^, водэ-поглощеппе предельное - 13 р, объемная распрессозка отсу .'итзует.

Следующим этапом било практическое осугцескздешю совмещенного способа получения дестама

как наиболее.прогрессивного. Била создана установка СПд- I(сугшльпо-цроссозач кгмергО, схема которой, п технологические параметра продетазлела на рис.4. После сунха под давленном п тар:»обработай из цплилдричссках заготозок получают из дестама з виде брусков квадратного сечения или досок плэгноогьэ ЬОО-ПМ кр/м3.

^:!гопси'Спка:г1я процесса модифицирования связана с опера-цлеЛ суша. Для сокращения зрецепи сузиа под дазлепаш :з 10 к более раз ризриботана п эксплуатируется установка СПК-2, с:се-ц-ч нохзроП п технологически:; ромкм предсха-зленн на рис.5. В уотачозке рлиинзуетсл комбина1..,;-^ тре-с епо^боз оупн! :

А Б ■■

Рчо.1. Супилънз-прсесовал камера СШС-1: Л- сс'вдй вид:

1- рама; 2- тележка; 3- нзлрявлящпо; 4-проссовпя шшва; 5- рсльсодвркагэль; 6- прокладки; "--гндроцгтлндры; 8- кат: ра; 9-заготоЕки. - '

Б- рекш.1 работы: -I- изменение хеиаерагури в кагляре;

2- изменение температуры внутри образцов; 3- пгмепеш:о давления, 4-5-3.- технологическая деформация образцов с содержанием"карбамида соответственно 10,15,20^.

А

Рис.5. Установка СЛл-2:

Л-Об;;;ал схема: I- вакуумная камора; 2-рама; 3- гадроцгшщра; 4- прессованная шиш; 5- заготовка дризесшш; О-прзкладки; 7-геноратэр Т:Л; I- голова; 9,10,16,16,19,21,23 - вакуугл:иг/ клапаны и затвор;;; II- ресивер; 12- холодильник; II- кидкост-н::л насос; 15-зак£у.\иш2 насос; 17~ом;сость сбора конденсата; 20- геллопголйцлоикая емкость; 22- система нагревателей. Б-тепнолзгпчеолпс рзЕИШ: I- деформация; 2-дазленпе в камере; 3 - ке.г.;перпгура в каморе; 1- температура з емкости; 5- влажность заготовок; С - давление в ресизорз.

вакуумно-импульспого, конвективно--:: л;ульсного и токов высокой частоты.

Химико-механическое модифицирование позволяет не только увеличивать плотность древесины, но и уменьшать ее за счет увеличения объема дрезесинн на 40 % от исходного. Это происходит при перевода древесины в сверхнабухгасе состояние обработкой еидклш аммиагллл и последующем силовом воздействии путем растяжения дрезесшш поперек волокон под действием центробежных сил. Такы образом удастся снизить плотность древесины тополя с 320 кг/гл3 до 200 кг/м3, т.е. получить заменитель бальзы.

Разработан также способ безпрессового уплотнения древесины при котором высушенные заготовки увлагеняют в замкнутом контуре и вновь высушивают. За один цикл плотность увеличивается на 150-200 кг/и3. При этом микроструктура древесины не меняется, уменьшается лгшь объем полостей. Динамическая'прочность такой древесины в 3 раза выше, чем у обычной прессованной.

Последний способ касается,штамповки древесины, которую не удавалось осуществить:после обработка древесины пластификаторами. Актированием древесины ангидридом масляной кислоты удается перевести ее в' сверхпластичное 'состояние при температура 140-150°С, после'чего ее подвергают штаглповкс с приданием нукного профиля изделия без последуодоЗ' стабилизации (формы. -Л

скзшюджлгачЕСКж; и ЭКСТШУЛТАЩОЖШ

СВОЙСТВА ДЁСТАШ ' Были исследованы фнзяко-механпчсские и эксплуатационные свойства дсстша. Обработка дровоеппы карбамидом с последую-

щей термообработкой позволяет снизить сорбцпэнлие свойства в 3—1 раза. Для дополнительного снижения разбухания применяете.1-: добавка стабилизаторов в количестве 2-5 % от массы раствора. В качестве стабплизатороз попользуется мзтилендиизоцпанат, кремпплорганическая жидкость ГК:[-34, полиэттенгликоль, подл-винлювый спирт, а ,так,.;е сополимеры стирола с кубовыми остатками ректидакацки бутадиена и стирола. Использование данных стабилизаторов позволяет снизить предельное разбухание и во-допоглоцеипе прессованно!; древесины в 2,5-5 раз и дозестп их соответственно до II и 30 %, 3 ряде случаев необходимо получение полностью стабильно."; прессованной дрезесины. Так, применил исчерпывающее ацотпллрование древесины с последующей пропиткой фенолоеппртами, уплотнением ц термообработкой удается получить материал, имеющий предельное разбухание 0,0^ и водзпоглощснпе 6 И, т.е..в V раз меньше, чем ыо;лю было очищать по принципу аддитивности от ацотилирования и (оенолосииртов.

Показатели механических свойстз дсстама, близки к соот-вотствуюдам показателям прессованно]! древесины, полученной по способу Хухрлнекого.

Зо всех случаях наблюдается функциональная зависимость прочностных показателей от плотности и злаглостп. При изучении воздействия высоких температур на твердость дестама установлено, что сши:енпе твердости начинается при температуре после ЬО, а при температуре 1оО°С поме 50 часов обработки. При 110° снимеппо твердости не произошло и после 100 ч. воздействия. Изучение динамических характеристик дестама при скоростном нагрумеп.'ш. (э-яЛша/е) полазало, что при растлении вдоль волокон динамический модуль упругости составил 20 Ша,-а временное сопротивление 400 ¡.¡Па.

Изучены такяе ряд других характеристик дестама, таких как антифрикционные, способность к склекзанпгз, огнестойкость, бностонкость, химстойкость, истираемость, способность к пропитке. Коэффициент трения дестама и прессованной древесины зависит от скорости скольнепия и удельной нагрузки. Для торцовой поверхности при смазке, маслом п водок, эти значения колеблются в пределах 0,05-0,15 т.е. блцзки аналогичным показателям для прессованной древесины, но при;сухом трении коэффициент трешш дестама на 15 $ нпае, чем у-прессованной древесины. Данные по огнестойкости дестама приведены в таблице 2.

; Таблица 2 Огнестойкость древесины различных марок .

Марка древесины

Влак- Плот- Потеря: Время: Примечание ность кость массы :самос-: ^ кг/м3 /« :стоят.: :горения, сек.

ч Ъ

I.Сосна натуральная 10 480 36,2 317

2.Береза натуральная 10,8 640 18,3 475

З.ДП березы неаигппл- 5,8 1170 11,8 674

рпрозанная /

■1.Сосна антипирирован- 9,7 490 . 92

н ая 9,1

5.Береза антипирирозан- 9,6 7,1 . 105

ная 650

6.Дестам береза 5,0 1100 3,3 43

7.Дзетам осины' 5,1 1100 5,0 51

'8. Доста.м сосны 4,6 350 6,0 100

Сильное обугливании

Обугливание Обугливание

Обугливапш

Слабое обу: ливанис '

Слабое обу] ливашю

По огнестойкости дестам отнесен к трудно-

згэраемзй древесине. При оценке стойкости дестама к грибу (. она

саН;//« установлено, что потеря массы за ií¿ суток у натурально;! древесины березы составила 27 %, прессованной древесины 12 %, дестама 3

Установлено, что дестам сохраняет своп свойства в растворах солен, органических растворителей и разбавленных кислот.

Кз-за наличие! карбамида показатели езлоиваняя у дестама «aso, чем у прессованно;: древесины, но зиме, чем у натурально':. Из апробнроза;п:ых 7 марок клеев наплучппс показатели выявлены для мел предел прочности при скалывании вдоль воло-

кон составил 11,9 Lilla. Полученные показатели физико-механических и оксияуатащошшх свойств модифицированной древесины внесены з спразоч;::;;: ГСОСД "древесина".

УЛаЖЖЛ ШЛУЧ2Ш ¡¡4J2CIÍ1 из ИОЛЛШиСРОЗ/СЕО;}

экопо.1пса к организация ее пгоиззодсгзл.

Знмспризэдепние теоретические и экспериментальные исследовании но х:и.::::^-::зхнннчзско:лу модилщирззгннЕэ древесины позволили" создать техно..ог.то л оснастку для по лучения конкретных издоли", в том числе покрытии полов, подпиппикоз сколъмения и других.

Подмиикинп малых диаметров (до 50 мм) получают из пластин натурально.'! древесина с рабочей торцовом поверхностно путем одновременного изгибания и прессования в сегменты на специально разработанных горячих штампах. Подшипники наиболее распространенных средних .(50-120 мм) диаметров изготавливают чаще всего двухслойными марки ДИ-лР (доевзсно-прессогзпппе контурно-радиальные).

Схема получения прздегззлепа на рис.о. Подшипник состоит из нарумпэн втулки контурного уплотнения и внутренне"; втулки, образованно;: пластинами из прессованной древссн.с] с озд-г::" -

ны;л располонением волокон. Такая конструкция подшипника позволяет сохранять свои размеры в среде с переменной влажостью и температурой и дане компенсировать износ в процессе эксплуатации.

Логическим завершением совершенствования технологии язилос! создание полуавтомата втулок ПАВД-1,представленного на рис.6. Здесь уге используется одна торцовая пластина, которая на гну-тарном приспособлении изгибается и поДпрессовывается, после чего проталкивается в цилиндр из древесины и вместе с ним прессуется по контуру, образуя втулку ДП-КР. Причем высота пластины мокет быть меньше высоты цилиндра и получается втулка с одним или двумя буртами из древесины цилиндра.

Подшипники больших диаметров от 120 и 1200 мл ввиду их мелкосерийносги целесообразно изготавливать из модульных заготовок модифицированной древесины со склеиванием. Подшипники скольжения из модифицированной древесины с 1973 года испытпвалпсь в узлах трения различных машин и механизмов, в том число механизмах очистка сточных вод, сельхозмашинах (кольчатые катки, культиваторы, транспортеры навозоудаления), нефтепромысловом оборудовании, элеваторах и др. Так, в устьевых сальниках станков -качалок добычи нефти втулки ДП-КР презосходят по сроку службы контурные в 2 раза, чугунные в 3 раза. Двд промышленного производства втулок разработана автоматизированная поточная линия.

Из других объектов применения химико-механического способа мздифицирозадш древесины следует отметить декоративные 'элементы мебели, получаемые горячим штампованием из пластифицирован по": кзобампдом древесины осины и ольхи. При отом у готового пз-долпл плотность составляет до 700 г-г/м3, оно имеет ' темно-корнч--ивзк::- цзот и ярко заракзияу» текстуру.

г

Рас.6. Схема получения втулок ДИ-КР(А) и полуавтомат изго-овленил втулок (Б); а- установка пластин в заготовку;

- прессование черзз конус; з- сушка в оболме; г-готозая тулка; I- универсальный дазптель; 2- прессующие рычаги;

- сердечник; -1-гнутарная цепь; 5- пластина из древесины.;

- променуточная плита; 7- направляющая колонка; 6-цялаодр' з древесины; 9- промежуточная обойма; Ю- конус; П-прием-ик (обойма); 12- опорная плита.

Пластификация древесины карбамидом эффективно сникает растрескивание при гнутье носков массивных лык. Врак при гнутье снижается с 10 до 2

Однако наиболее крушш объектом применения древесины хи-' мико-механнчоского модифицирования являются покрытия полов и заготовка .для мебели в виде брусков прямоугольной формы. ' • Для промышленного производства дестама была спроектирована установка СПК-3 на базе серийно выпускаемой аэродинамической' сушилки ПАП-32Л, схематично представленная на рис.4. Из дестама изготавливают штучный л щитовой паркет, щиты перекрытии прессовых производств автомобильных-и тракторных заводов, торцовую шайку, мебельные заготовки. Испытания щитового паркета с лицевым покрытием из дестама показали, что по износостойкости он в 1,5-2 раза превосходит дубовый паркет. Токсикологическая оценка паркета, проведенная институтом ВКШГИНТОКС позволяет отнести дестам к материалам, используемым в килях помещениях. С учетом этих данных, а таккз учитывая хорошие декоративные качества, огне-биостойкость дестама, был разработан проект цеха производительностью 1800 м3 дал паркетных и мебель них заготовок из древесины осины, тополя' или ольхи. Техпроцесс включает в себя окорку свекесрубленных круглых сортиментов дли кой 1,25 м диаметром 12-22 см без гнили, раскалывание, сортировку, загрузку в контейнеры и вымачивание в ваннах с раствора карбамида в течение 1-2 суток. После отого контейнеры устанапл зают на теленку-и закатывают в камеру СПК-3," где происходит су ка под давлением 0,5-0,7 Ша и температуре 1С0-120°С с тормооб работкой при температуре 140-150°С. Вадедявдвйся при термообра ботке в результате распада карбамида аммиак улакчивается в емкости с выделившейся влагой, образуя аммиачную воду, реализуе-

лую сельхозпредприятиям. Таким образом, процесс получается зам'снутым, т.е. экологически частим. После завераенкя пронесся {онтепнеры охлаздаытся ДО температуры 603С, теленка выгягива-зтея пз каморы, штабель разбирается и брус поступает па меха-шческую обработку четырехсторонними строгальными и коицераз-ьптелышмл станками. Торцы готового бруса покрывают слоем оли-:>ы и отправляют потребителю, либо перерабатывают на месте, 'ехнико-окономические расчеты свидетельствуют, что себестоимость I м3 бруса пз дестама л 2-2,5 нине себестоимости дубо-юго. Такая эффективность достигается за счет того, что отхо-щ (не считая коры) составляют менее 10

Эффективность пропззздегза глэдафивдрозашюй древесины

;о:.шо таю:;е существенно повысить за счет пскусстаенного выра-

/1

¡изания сырья, т.е.древесины быстрорастущие тополей Рори U<s citnciccrts и Лер::ландмка. Так, для вышеописанного цеха брус-:овых заготовок из дестама с годовой потребностью 3200 м3 дос-•аточно иметь 100 га насагденпИ с ежегодной вырубкой I/IO части.

В заключение необходимо отметить, что по видеперечисленным изделиям состаЕлено технико-окономичеекзе обоснование эффективно тп их производств;? л рэссзягаи экономический эффект, 'азработаны техническою условия на 4 вэда изделий. Древесина :пмикз-механпческого модифицирования маргеи дестам включена в

государственных стандарта и банк.стандартных справочных ;ашшх ГСССД "Древесина". .

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Исследование микроструктуру древесшш в процессе ската выявило эффективность шгасгифакацаи древесшш карбамидом с точки зрения минимизации разрушений. Деформации в древесине под действием нагрузки носят сложный характер и включают в себя составляющие .'смятия! поперечная деформация, деформация прессования и разрушения. '

2. Пластификация карбамидом сникает жесткость древесины в 3-5 раз, увеличивает ползучесть, величину "зачорокепных" деформаций при сохранении уровня поперечных деформаций. Получены численные величины реологических коэффициентов в зависимости от температуры,, влашюсги я других факторов.

3. Предлонена физическая модель а уравнение деформирова-нвя, характеризующее сжатие пластяйпгарованной древесины в процессе сушки под механическим давлением (совмещенный способ]

4. В результате комплексных исследований системы "древесина-карбамид" предложен механизм модифицирования древесшш мягких лиственных пород, заключающийся в первоначальном разрыве водородных и слоЕНОэфирных сзязей лигиоуглеводного комплекса при температуре 90°С'и поеледущем взаимодействии гидрокспль-них групп лигнина и целлшозы с цаануровой кислотой в измени; образования при температуре 160~Г70°С.

5. Изучение процесса и скоростей наполнения древесины рас: вором карбамида методами диффузионной и капиллярной прошит ' показало, что древесное волокно в равной степени проницаемо для молекул воды и молекул карбамида. Возможно введение.в дре-зееппу твердых частиц в виде суспензий па глубину 20 мм. Для. с ушел доезесины пласта^ихщрзвшшой карбамидом допустим высоко'

температурный реким".

Установлено, что гадрзсТ/йЛкюссь карбамида зоглздзясг процесс .сушка вследствие уменьшения грздаенга влажности по сечению заготовки.

С. Разработана физическая модель и оптимизированы технологические параметры совмещенного способа получения дестама. В этом случае уплотнение необходимо зести с возраставшим от О до 0,8 ;Ша давлением со скоростью,. при которой поперечная деформация заготовки не превышает деформацию усушки в поперечном направлении. Разработана технология совмещенного способа получения дестама и создана установка, позволяющая в 10 раз сократить длительность процесса за счет комбинации нетрадиционных методов суши.

7. Установлено, что возмозшо получение сверхплотной древесины с плотностью древесинного вещества (трехстороннее сжатие) и сверхлегко:! древесины с плотностью бальзы (центрифугпзание). Реализация способа самопрессованил древесины до плотности 1200 кгДг позволяет получить материал, имеющий структуру природной древесины. Осуществлен перевод цельной древесины в сверхиластнч-ноз состояние обработкой ангидридом масляной кислоты, з результате чего она приобретает способность ¡с штамповке и прокатке.

8, Изучение сорбцаонных свойстз дестама показало, что его формоизменяемость близка к формоизменяемости натуральной дре^ веспнн, Установлено, что ацетнлирование древесины с последующей обработкой фзнолзсииртамд и прессованием цоззоляет получить практически стабильную прессованную дрзвеспну в среде ,с переменной влажностью. Показатели прочностных и упругих свойств дестама находятся на уровне соответствующих показателей немодифици-рованной древесины (ДП).

Установлено, что дестам является огнз-биостойким материалом и обладает повышенной стойкостью к кислотам и температурному воздействию.

9. При стендовых и эксплуатационных испытаниях установлено, что из модифицировашой химико-мсханическим способом древесины мокко изготавливать детали трения-и мебели, покрытия полов • ншгах и промышленных зданий.

Найдены технические решения и изготовлены образцы основного технологического оборудования для производства дестама всеми предложенными способами,- а для совмещенного способа создано комбинированное оборудование, обеспечивающее минимальное выделение токсичных веществ в окружающую среду.

Проверка результатов исследований в промышленных условиях подтвердили получениис данные я показала техническую и технологическую возмокность организации производства изделий из дестама. '.

10. Техндко-эконокичесшша расчетами показано, что разработанные технологические процессы производства дестама- экономически выгодны, так как являются энергосберегающими и малоотход ними. Внедрение в производство древесины химико-механического модифицирования позволяет сэкономить дефицитную древесину твер-' дох и ценных пород,металлы и пластмассу, а так~.е расширить область использования древесины гляйшх лиственных пород.

МАТЕРИАЛЫ ДОССЕРТАЩШ ОПУБШКОЗАШ В СЛЕДУЛЦХ РАБОТАХ Монографии я брошюры . * .

- Х.Иамаез 3.А.модификация древесины .'.].: "Экология",-- 1991.-120с.

2.Шамаоз В.Л.Модификация лиственной древесины.-!-,!.: ■ 3£:л;ЭЛ-леспром. -19Ь0. -12с.

З.цглсг.илэз Ы.В.,Уамлев 3.А..Васильев б.в.'Изготовление изделии из кодаТвдарэзашюй древесина. 'Л: ЗгП;ШЗИлеспрзм.-19Э0--22е.

ОсНОБКЫЗ стйтьи 1-20. изв.вузов.лесной ;,;урн. 1975, Г- I, с.92-94;1975,:Г.5, с. 97-101; 1977, 2.c.I3G-i39;I9771':o,c.b0-£-3;I977,':.3,c.S7-I0I; 1971), J5 I, с .7 4-77 ; 1978, .'"2, с. 141—115; I97o, 1, С. 103-105; 137-3,:-:, с .83-CG; 1979,J.> 3,c.37-S9;I980, Я,с.50-53; I9G0,:-2,c.II9-I2I; 1382, .'Л,с.130-131; 1083,.'"2,с,58-73; 1985, !?. 4,C.61-S7;I9lo,:i, C.G2-G6; 1987, .'Л,с.55-59; 1988,."-5, с.71-75; 1989, З.с.120-121, 1991, J3 4, с.58-53.

21-23. Химия древесины 1976, Z 3, с.31-38; IS77, 4, с.101-105;IS79, :Я,с.63-80;1985,ГС,с.71-75; 1988, У2,с.10 4-106;1989, }'2,с.79-81. -

27. Ыат.кэаф.Рацаоиальное л комплексное использование дро-вссиии в деревообрабатывающей прошалениоатп Минск,1374,с.231-

¿оо. .

28. Лесоэксплуатация и лесосплав, 1977, jj 3,с.15-15. 29-33. .Мат.кэнф. Научно-технический прогресс з дерезообра-

батызащей промышленности 1978, Киев,с.155; IS80, Кпев,с.161-152; 1983, Киев,с,158;1983, Киев,с.03;1985,Киез,с.99.

34-35. Пат.колф.Эффективность применения 1.:атериалоз и издали;! на основе древесины и полимеров в промышленности.Гомель.

1978, с Л37-15Ь; 1978, с. 117.

35. ¡Лодифицировалная древесина и ее использование в -народном хозяйстве. Воронен,19.'о,с.52-65.

37. :.!ат.конф.Проблемы модификации дрэзесины, перспективы развития ее производства л применение в народном хозяйстве .'¿пне к,

1979,с.203-2:6.

38. Мат.конф.Развитие производительных сил Сибири, Новосибирск,1960, с.40-51.

39. Мат.конф.Рациональное и комплексное использование лесшх ресурсо». М. ,1980,с.48-50.

40-42. Мат.кэнф.Перспективные материалы и системы смазки, в узлах трения машин и оборудования, Воронеж,1981,с.48-50; 1983,с.48-50;1983.с.44-46.

43. Мат.конф.50 лет ВЛТИ.Воронек,1981.с.130-131.

44-47.Мат.конф.Современныз проблемы.древесиноведения Воронен,1981; с.280-282; Воронек,Г961, с.282-284; Красноярск, 1987,с.145-146; М.,1990,с.129-130.

48. Модифицирование свойств древесины.Рига,1983,с,130-134

49-51. Мат.кокф.Теоретические аспекты модифицирования древесины ,Рига, 1983, с. 114-115; 1983, с. 185-166; 1983, е.. 140-141.

52. Мат.конф.Совершенствование методов и реашов сушки пиломатериалов с целью повышения их качества, снижения брака и производственных потерь.Красноярск,1984, с 43-44.

53. Мат.конф.Проблемы комплексного использования древссно

го сырья,Рига,1984,с.312-313.

^ -

54. Мат.кзнф.Состояние и перспектива развития сушки древесины, Архангельск,1985, с.213.

55. Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1987, й 6, с.59-60.

56. Технология древесных шшт и пластиков, Свердловск, 1987, с.23-28. • - '

57. Деревообрабатывающая промышленность,1987,^ 10 с.14-1?

58. Мат.конф.Модифицирование и загдтная обработка древесины. Красноярск,19Ь9.п.2,с.74-75.

•J.

59. Liar.iwïû. Сзлоряеисгзозгите сулкльаз:: техника л чех-пологда, Красноярск,1990,с.IÍ5.

60. liar.sou5. ¡лодк^лкацзя дрззьег-п...îiîiick, I9S0, с. 172.

61. Вопросу комплексного пелользозапля дреззеных ресурсоз. Воронен, 1920,с.50-53.

62. П;:ессьа';и наторкали от д'ургсспт,

- Болгария, С о ~;ня. -ISD0. -с. 172-176.

63• Zbornik referatov VI Seminar pokroky vo vyrobe pouziti lepr.del V drevopiciajsle.- Zloven, 1983.- 3.186- 123.

6-1. kodyfikacja drewna = Materialy r.a v Sympoeiura nciOtowc Poznan - l.'RZES. - 1S85.-a.36- 42.

65. Zesayty• Pxoblenowe Postorov/ ííault Rolniczych.- 1987.-C.313- 329.

66. I.Iodyiikacja drewna: Katerialy na VI Symposium naukowe.

- Rydzyna.-19Q7.-2.330-Í33•

67. Polia Foreotalia Polonia.- 1937.ser.'б,zeasyt 17.-s. 35-42.

68. ¡».'odyfikacja drewna: I.'aterialy na VI Symposium rmukcwc.

- Rydsyna.- 1937.-3.324-329.

69. I.iodyfikacja drewna: i.'aterialy na VI Symposium riaukovie.

- Rydzyna.-1387.-a.329-331.

70. X Symposium "Pokroky vo vyrobe a pouaiti lepidiel v drcvoprornysle.- Ztornik referatov.- 1991 -Zvolen,-s. 1

71. UjáyXikacja drewna»39«- Poznan.- 1969.-s.287-293-

72. "Intorproares'09".-Zbornik npednaSok.-Bratislava.-1383.-s.163-173.

73> "odyi'ilcacja droivna: f.tatar na IV Symposium naulcowe.-Poanan.-I333«-3.26-59.

ОСНОВНЫЕ АЗТ-ОРСлйЕ СВЩГИЛЬСТВА

74.А.С.1291.079. Способ обработки древесины лиственных по-рэдЛЗамаев В.А.,Бурлов С.А..Шамаев A.A..Буренина H.H.

75.А.С.1248802. Способ получения изделий из модифицированной древесины/Еерзиньш Г.В..Шамаев В.А., Зпемелис А.Э.,Шамаев A.A.

73.А.С. 12423Б7. Способ получения модифицированной

дрезесяны/ Шамаез В.А..Цыхманов И.В., Назаров И.Г., Шамаев A.A. Решетняк B.C.

77.A.C.I2I6002. Устройство для прессования втулок

из древесины/ Цыхманов, М.З. , Шалаев В.А., Доморацкая И.П.,

Абрамов C.B. .

Л

78.A.C.IS32SSI., Способ получения тдиф!щпровапной

древесины /Намаев В.А.

79. A.C.II8S479 Устройство для изготовления вкладышей из

прессованной древесины/ Цыхманов L1.3. .Шакалов И.1.1. ,Иамаез А .-А.

ВО. А.С,1227884 . Подшипник сколькения/ Шамаев 3. А.,Цыганов М.З., Ршщш А.Ф..Шамаев A.A.

Ы. A.C.II23437. Способ изготовления втулок из прессованно древесины/ Цыхманов 1Д.В.,Шамаев В.А., Гребенщиков A.B., шалафий й.П.

b2. A.C.II14883. Способ получения модифицированной древеса /Замаев З.А. .Шамаев "A.A., Васильев-Б.В.

£3. A.C. II23229 Способ получения уплотненной древесины / йамаез З.А., Газрплов Г. К., Огарков Б.П., Гребенщиков А.З.

84. Л.С.Ш095 Пэдшппкак скзлькенпя /Ламаев З.А., Цыхманов .' 1.3., Памаез A.A., Вишшк H.H.

05. А.С.Ь9352о, Способ получения иресезвантй древсспяц

/Памэсв 3.Л.,Попова Н.И., Шамаез А. л.

Сб. A.C.IS33S09. Подаяляглс сколъизиая/ Цыялзяов 1Л.В.,

/

Камаев В.А., Трегубоза II.3.

17. A.C.I3&0S52.Способ язгэгзвлелпя подашникоз сколкплг;' / Шамаев З.А., Цыхманов 1.1.3., Галаворян P.A., Шамаез A.A..

88. A.C. IiOtöÜG Способ получения иэдофйцпроваиаой дровс-Ciiiiu /Шалаев З.А., Газрплоз Г.К.,Р:щдпн А.Ф.Шамаев A.A..

Б9. А.С.1359122. Устройство для изготовления гнутопрессован-ных изделий из древесина /Цыхманов Ы.З., Рщдан А.Ф..Шамаев В.А., Локкин СЛ., Абрамов С.З.

90. А.С.1375118. Устройство для изготовления втулок из древесины /иУманов .М.З., Шалаев З.А., Рнндин А.Ф., Локкин С.11.

91. A.C.I51S26I. Способ получения модифицированной древесины / Шамаев З.А. .Бурлов С.А., Золднерс Ю.А"., Швалбе K.II., Ругезицз A.A.

. ■ . 92. A.C. I110726. Пресс-форма дли прессования заготовок из древесина /Шамаез В.А., Решетник 3.3., Русских ¡O.A., Огаркоз В.Б.

23. А.С.1410727. Устройство для получения модифицированной древесины / Скляров A.JI., Шамаез В.А., Вшшик Н.И., Огаркоз З.Б.

94. A.C. 112оо75. Устройство для изготовления подшипников скольжения из модифицированной дрецееины / Шамаез З.А., Цыхманов Ы.З., Шамаэз A.A., Дг.абаров Р.Д., ГЛардиян Р.Г.

95. A.C. 1193177. Устройство для изготовления ьтулок из древесины /мамаез З.А., Скляроз А.Л., Цнхгланоз Н.З., Ehhh;ik Н.И., Гарный Ю.И,. ■

95. A.C. 1542809. Линия для изготовления втулок из моди- . шидировашюй древесины / Цыхманов М.В., Шамаев З.А., Иалафил Ы.П., Шамаев A.A., Рнвдин А.Ф.

S7. A.C. I56S9I0. Способ обработки древесины лиственных пород / Цыхманов ¡.1.В., Шамаев В.А., Трегубоза И.В., Скетанина Л.Н.

93. Дестам. Свидетельство СССР на товарный знак J3 6I82I. Еюлл. изобр. 1979, J5 II, с. II.

99. A.c. 1655730. Способ получения молл/фкцпрованпоГ! древе-сини/ Камасз 3. А., Цахканов М. 3., Гаврилоз Г.К., Ло.Тко Ю.Г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями направлять-по адресу: I4I00I, Мытищи - I Московской обрасти, лесотехнический институт, Ученый совет.