автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Технология древесно-стружечных плит с повышенными физико-механическими свойствами на основе фуранового олигомера

На правах рукописи

005060139

^сл)^-

ФЕДОТОВ Александр Андреевич

ТЕХНОЛОГИЯ ДРЕВЕСНО-СТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ С ПОВЫШЕННЫМИ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ НА ОСНОВЕ ФУРАНОВОГО ОЛИГОМЕРА

05.21.05 - Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки

г з май 2013

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2013

005060139

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Костромской государственный технологический университет»

Научный руководитель: Угрюмов Сергей Алексеевич,

доктор технических наук, доцент

Официальные оппоненты: Цветков Вячеслав Ефимович,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет леса», заведующий кафедрой технологии древесных плит и пластиков

Анохин Анатолий Евгеньевич, кандидат технических наук, ОАО «Московский экспериментальный завод древесно-стружечных плит и деталей», ведущий специалист

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский

государственный лесотехнический университет»

Защита диссертации состоится 24 мая 2013 года в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 212.146.03 при Московском государственном университете леса по адресу: 141005, Московская обл., г. Мытищи-5, ул. 1-я Институтская, д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета леса.

Автореферат разослан « 20» апреля 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Рыбин Борис Матвеевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Древесно-стружечные плиты в настоящее время широко применяются в строительстве, мебельной промышленности, авто-, вагоно-, контейнеростроении и иных сферах, однако их эксплуатационные свойства не всегда в полной мере удовлетворяют требованиям потребителей. Основная часть древесных плит, выпускаемых как российскими, так и зарубежными производителями, обладает недостаточной водостойкостью, что ограничивает их применение в сферах с переменными температурно-влажностными условиями, недостаточными прочностными характеристиками и высокой токсичностью.

Основная часть древесных плит выпускается с применением формальдегидосодержащих олигомеров (карбамидоформальдегидных, фенолформальдегидных). В процессе изготовления и эксплуатации таких плит выделяется свободный, непрореагировавший в процессе отверждения, формальдегид, обладающий, прежде всего, канцерогенным действием. Несмотря на постоянное ужесточение норм к выделениям токсичных веществ из древесно-полимерных композиционных материалов, массово применяемые плиты в большинстве случаев не удовлетворяют требуемым экологическим параметрам.

Кардинальным способом повышения эксплуатационных характеристик древесных плит является применение альтернативных клеев, не содержащих формальдегид, обладающих высокими адгезионными свойствами. Одним из таких представителей являются олигомеры фуранового ряда. В данных олигомерах отсутствуют легколетучие токсичные компоненты; опасность интоксикации фурфуролом (основным компонентом данных олигомеров) и его производными маловероятна вследствие низкой летучести этих продуктов при комнатной температуре; предельно допустимые концентрации используемых при синтезе веществ (фурфурола и ацетона) гораздо выше, ниже их класс опасности. Клееная древесная продукция, изготовленная с применением фурановых олигомеров, по экологическим показателям превосходит аналогичную, изготовленную с применением фенол- и формальдегидосодержащих связующих.

В рамках диссертационного исследования даны рекомендации по производству новых видов древесно-стружечных плит с использованием клеевых составов на основе олигомеров фуранового ряда. Данное направление исследований является актуальным, поскольку позволяет повысить качество выпускаемых плит, повысить эффективность и конкурентоспособность отечественной плитной промышленности.

Работа выполнялась в соответствии с тематическими планами госбюджетных научно-исследовательских работ в рамках единого заказ-наряда «Совершенствование эффективности функционирования производства плитных древесных композиционных материалов на основе глубокой переработки древесных отходов» (№ ГР 7.4819.2011).

Проблемами применения фурановых олигомеров в деревообработке занимались Шутов Г.М., Эрдман М.М., Вихров В.Е., Холькин Ю.И., Баженова

H.H., Синюков Н.П., Хрулев В.М., Зайвий В.А., Цветков В.Е., Азаров В.И., Межов И.С. и др. Известно, что клееные материалы на основе фурановых связующих обладают высокими физико-механическими свойствами, однако конкретных технических рекомендаций по производству древесно-стружечных плит с высокими эксплуатационными характеристиками на основе фурановых олигомеров в настоящее время нет. Отсутствуют полные сведения о химических реакциях, протекающих в процессе отверждения фуранового олигомера и его взаимодействия с древесиной. Поэтому развитие теории структурирования фуранового олигомера и разработка рациональных технологических режимов производства древесных плит на его основе в настоящий момент является актуальной научной задачей, что и определило выбор настоящего диссертационного исследования.

Цель работы - разработка технологических режимов производства древесно-стружечных плит с повышенными эксплуатационными характеристиками на основе фурановых олигомеров.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи, отражающие логику диссертационного исследования:

- теоретическое описание процессов структурообразования клеевых составов на основе олигомеров фуранового ряда в процессе их отверждения и взаимодействия с компонентами древесины;

- оценка влияния основных технологических факторов на свойства древесных плит на основе фурановых олигомеров;

- разработка рецептур и технологических режимов производства новых видов древесно-стружечных плит конструкционного назначения с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Методы исследований. Работа базируется на использовании основных теоретических положений в области химии высокомолекулярных соединений, применении методов факторного планирования, регрессионного анализа, математических методов статистического анализа. Поставленные задачи решались с применением ЭВМ с помощью современных графических и вычислительных программ. Проверка теоретических предпосылок и расчетов осуществлялась экспериментально в лабораторных условиях по принятым методикам и планам экспериментов и полностью согласуется с эмпирическим опытом.

Объектом исследования является производство древесно-стружечных

плит.

Предметом исследования являются древесно-стружечные плиты конструкционного назначения на основе олигомеров фуранового ряда.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

I. Теоретически описаны процессы химического взаимодействия компонентов при отверждении клеевых композиций на основе фурановых олигомеров в структуре древесно-стружечных плит.

2. Определены физико-механические и экологические свойства древесностружечных плит с использованием клеевых составов на основе фурановых олигомеров.

3. Получены математические модели, оценивающие влияние основных технологических факторов на свойства древесно-стружечных плит с использованием олигомеров фуранового ряда, обоснованы рациональные технологические режимы их производства.

Основные положения, выносимые на защиту можно классифицировать как научно обоснованные технические и технологические решения, направленные на разработку технологии производства древесно-стружечных плит с повышенными эксплуатационными характеристиками на основе применения олигомеров фуранового ряда. Внедрение этих положений вносит значительный вклад в решение проблем функционирования и развития организации производства древесных плит, а также повышения конкурентоспособности продукции. Указанные положения включают:

1. Теоретическое моделирование химического взаимодействия компонентов при отверждении клеевых композиций на основе фурановых олигомеров в структуре древесно-стружечных плит.

2. Результаты экспериментальных исследований свойств древесностружечных плит с использованием клеевых составов на основе фурановых олигомеров.

3. Математические модели, оценивающие влияние основных технологических факторов на свойства древесно-стружечных плит с использованием олигомеров фуранового ряда, обоснованные рациональные технологические режимы, технологические инструкции и технологию их производства.

4. Рекомендации по рациональным рецептурам, технологическим режимам и технологиям производства древесных плит с повышенными эксплуатационными характеристиками, пригодных для промышленного использования.

Практическая значимость диссертационной работы. Разработанные технические мероприятия позволяют повысить эффективность функционирования производства древесных плит с выпуском качественной конкурентоспособной продукции для широкого применения в строительстве, производстве специальной мебели, конструкциях, работающих в атмосферных условиях.

Направление исследований в полной мере соответствует перспективам научно-технического комплекса страны в области рационального природопользования и развития технологий получения новых композиционных материалов, основам политики Российской Федерации в области развития науки и технологий.

Основные научные и технические результаты апробированы и приняты к использованию на ОАО «Фанплит», г. Кострома.

Основные теоретические положения производства древесно-стружечных плит с повышенными эксплуатационными характеристиками на основе

б

применения олигомеров фуранового ряда используются в учебном процессе для дисциплин «Технология клееных материалов и древесных плит», «Технология и применение полимеров в деревообработке».

Соответствие темы и содержания диссертации требованиям паспорта специальности ВАК. Основные результаты диссертационной работы соответствуют п. 2 «Разработка теории и методов технологического воздействия на объекты обработки, с целью получения высококачественной и экологически чистой продукции», п. 4. «Разработка операционных технологий и процессов в производствах: лесопильном, мебельном, фанерном, древесных плит, строительных деталей и при защитной обработке, сушке и тепловой обработке древесины», п. 6 «Исследование и разработка связующих, клеев и лаков для технологии различных деревообрабатывающих производств» из паспорта специальности 05.21.05 «Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки».

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались, обсуждены и одобрены на заседаниях и конференциях различного уровня:

- научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов университета по итогам научно-исследовательских работ в 2012 г. (г. Мытищи, МГУЛ);

- пятнадцатой областной научной конференции молодых исследователей «Шаг в будущее» в 2012 г. (г. Кострома);

- международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы и перспективы развития лесопромышленного комплекса» в 2012 г. (г. Кострома, КГТУ);

- международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы науки в развитии инновационных технологий» в 2012 г. (г. Кострома, КГТУ);

- заседаниях кафедр механической технологии древесины КГТУ, технологии древесных плит и пластиков МГУЛ в 2013 г.

Место проведения исследований. Диссертационная работа выполнена на кафедре механической технологии древесины Костромского государственного технологического университета.

Личное участие автора состоит в выборе темы и разработке основных идей диссертации. При непосредственном участии автора изготовлены опытные партии древесно-стружечных плит и проведены испытания по определению их физико-механических характеристик, разработаны теоретические основы структурирования клеевых соединений на основе фуранового олигомера. Автору принадлежат основные идеи опубликованных в соавторстве статей.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения.

Работа содержит 156 машинописных страниц основного текста, в том числе 32 таблицы, 71 рисунок. Библиографический список использованных источников содержит 139 наименований российской и зарубежной литературы. Приложения включают 21 страницу материалов в виде научно-технической документации и актов внедрения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационного исследования, охарактеризована степень разработанности проблемы в научной литературе, теоретико-методологическая основа, определены объект и предмет исследования, сформулированы его цели и задачи, новизна научных результатов и практическая значимость исследования, изложены основные положения диссертации, выносимые на защиту.

В первой главе «Современное состояние вопроса» рассмотрены наиболее эффективные способы повышения физико-механических характеристик древесно-стружечных плит. Выявлено, что на повышение прочности и водостойкости влияет порода древесины, геометрические размеры и форма стружки, процесс распыления связующего и смешивания его со стружкой, модернизация процесса горячего прессования, технологические условия послепрессовой обработки плит.

Обзор показал, что комплексное повышение физико-механических свойств древесных плит возможно при применении модифицированных карбамидо- и фенолформальдегидных связующих, новых отвердителей и наполнителей, а также альтернативных связующих, в качестве которых могут выступать олигомеры фуранового ряда, обладающие высокой химической стойкостью, водостойкостью, высокими огнезащитными свойствами. Установлено, что наилучшим отвердителем для фурановых олигомеров служат ароматические сульфокислоты.

Во второй главе «Теоретические основы формирования клеевых соединений на основе фурановых олигомеров» приведены химические реакции отверждения фурфуролацетонового мономера ФА. На основании исследований ученых НИИПМ выявлено, что мономер ФА отверждается в три стадии. Работы ученых МХТИ им. Д.И. Менделеева показали, что монофурфурилиденацетон и дифурфурилиденацетон (два основных компонента мономера ФА) не взаимодействуют друг с другом в процессе отверждения.

Химический процесс отверждения монофурфурилиденацетона на первой и второй стадиях идет за счет одновременного протекания реакции полимеризации и поликонденсации по этиленовой двойной связи и карбонильной группе. Реакция протекает по схеме (1).

На третьей стадии химического процесса отверждения протекает реакция полимеризации по двойным связям фуранового кольца, представленная на схеме (2).

От

и 0гск=сн _п~снл

о

СП

+ Уг п Н20

-сн

^З-сн-сн-

-сн^н-Л

У-сн4н-

(2)

Дифурфурилиденацетон на первых двух стадиях отверждается за счет протекания только реакции полимеризации по двойным этиленовым связям алифатических цепей. Реакция приведена на схеме (3).

д-с„«„-с-га,с„-д1_дц

Ф-

сн—сн—с—сн—сн о

сн—сн—с—сн—сн

I II I

о

(3)

На следующей стадии протекает реакция полимеризации по двойным связям фуранового кольца, которая представлена на схеме (4).

—сн—сн

сн—сн-

сн—сн-

-сн—сн Д^Х——сн-—сн-снД^-1^1-сн-1н-

(4)

Проведены исследования времени желатинизации мономера ФА в сравнении с фенолформальдегидным олигомером марки СФЖ-3013, результаты которых представлены на рис. 1. Представленные данные свидетельствуют о том, что при малых температурах (120...160°С) мономер ФА желатинизируется гораздо медленнее, чем фенолформальдегидный олигомер. При высоких температурах (180...220°С) время желатинизации мономера ФА резко снижается.

Проанализировано химическое взаимодействие древесных частиц с фурфуролацетоновым мономером ФА в структуре древесно-стружечных плит.

Выдвинуто предположение, что склеивание древесных частиц мономером ФА достигается за счет образования водородных связей между компонентами древесины и связующего.

На гетероциклическом кислороде монофурфурилиденацетона возникает частичный отрицательный заряд за счет наличия четырех неспаренных электронов и смещения к нему л-электронной плотности двух смежных кратных С-С связей. На водороде несвязанной гидроксильной группы возникает частичный положительный заряд. При сближении кислорода и

водорода до определенного расстояния между ними возникает водородная связь, схема образования которой представлена на рис. 2.

120 МО 160 180 200 220

Температура плиты, °С —♦— СФЖ-3013 —»—Мономер ФА

Рис. 1. Время желатинизации связующих

Эффект улучшения

физико-механических свойств древесно-стружечных плит на основе совмещенного связующего, по нашему мнению, можно объяснить образованием водородных связей.

Повышение водостойкости плит, по-видимому, связано с образованием водородных связей за счет частичного блокирования сильно гидрофильного ги-дроксила фенолформальде-гидного олигомера гетероциклическим кислородом фура-нового цикла. Схема процесса представлена на рис. 3.

Повышение прочности плит, возможно, связано с ускорением процесса отверждения в сильно кислой среде (среде мономера ФА и п-то-луолсульфокислоты) с образованием более жестких структур сетчатого типа с фенольными компонентами лигниновой части древесины.

2 ^О —П

Гснз

сн-

Рис. 2. Схема образования водородной связи между молекулой целлюлозы и монофурфурилиденацетона

ОН

н-с—о—Н

\\\

о—н

нан2с '^^^-счг0"

СН-;

-СН' м

И—II I о

СН-

Рис. 3. Схема образования водородной связи между молекулой целлюлозы и совмещенным связующим

В третьей главе «Методические положения экспериментальных исследований» приведены характеристики применяемых материалов, оборудование и приборы, используемые в работе, расчетные формулы, изложены методики определения времени желатинизации связующих, изготовления экспериментальных образцов композиционных материалов на основе совмещенного связующего и фурфуролацетонового мономера ФА, оценки их физико-механических и экологических свойств, построения и обработки экспериментальных планов.

В четвертой главе «Исследование свойств древесно-стружечных плит на основе фуранового олигомера» проведена сравнительная оценка физико-механических характеристик древесно-стружечных плит на основе фенолформальдегидного олигомера марки СФЖ-3013 и мономера ФА, отражены результаты исследования влияния температуры прессования и количества используемого связующего на свойства древесно-стружечных плит, изготовленных с использованием фурфуролацетонового мономера ФА.

Результаты сравнительной оценки свойств плит на основе фенолформальдегидного олигомера и мономера ФА представлены в табл. 1.

Таблица 1

Сравнительная оценка свойств древесно-стружечных плит_

Вид связующего Предел прочности плит при статическом изгибе, МПа Предел прочности плит при растяжении перпендикулярно к пласта, МПа Разбухание плит по толщине, % Объемное разбухание плит, % Водопоглощение плит, % Потеря массы плит при горении, % Плотность плит р, кг/м3

При температуре плит пресса 160°С

для плит на основе стружки лиственных пород

СФЖ-3013 16,50 0,32 32,07 34,29 75,10 14,2 703,3

Мономер ФА 10,70 0,16 42,64 46,46 66,63 19,7 704,1

для плит на основе стружки хвойных пород

СФЖ-3013 19,75 0,41 24,94 27,40 75,10 10,2 686,4

Мономер ФА 14,70 0,32 18,20 20,10 65,10 . 15,0 688,5

При температуре плит пресса 180°С

для плит на основе стружки лиственных пород

СФЖ-3013 18,45 0,37 20,35 22,15 58,37 13,4 701,4

Мономер ФА 19,03 0,49 15,00 16,87 30,01 16,5 695,1

для плит на основе стружки хвойных пород

СФЖ-3013 23,42 0,48 17,87 19,45 54,85 10,1 691,9

Мономер ФА 30,39 0,55 10,80 12,32 32,90 14,3 700,7

Продолжение табл. 1

Вид связующего Предел прочности плит при статическом изгибе, МПа Предел прочности плит при растяжении перпендикулярно к пласти, МПа Разбухание плит по толщине, % Объемное разбухание плит, % Водопоглощение плит, % Потеря массы плит при горении, % Плотность плит р, кг/м3

При температуре плит пресса 200°С

для плит на основе стружки лиственных пород

СФЖ-3013 19,28 0,41 18,58 20,18 49,63 12,5 702,6

Мономер ФА 22,89 0,54 8,50 9,41 15,10 16,7 700,1

для плит на основе стружки хвойных пород

СФЖ-3013 25,32 0,54 14,31 16,02 43,10 10,0 693,5

Мономер ФА 31,21 0,65 7,10 8,03 17,01 12,9 689,7

Анализ результатов показал, что физико-механические свойства плит на основе мономера ФА, по сравнению с фенолформальдегидным олигомером, значительно улучшаются при повышении температуры прессования до 180-200°С.

В экспериментальных исследованиях были изготовлены и испытаны образцы древесно-стружечных плит, прессование которых велось при различных температурах (от 160 до 220°С).

Для изготовления образцов использовалась специальная резаная стружка лиственных и хвойных пород древесины с отбором фракции 10/2 и клеевые композиции на основе фурфуролацетонового мономера ФА в смеси с отвердителем - п-толуолсульфокислотой. Изготовление плит проводилось в лабораторном гидравлическом прессе П100-400 при следующих постоянных факторах:

- толщина плит 16 мм;

- плотность плит 800 кг/м3;

- удельное давление прессования 2 МПа;

- продолжительность выдержки под давлением 8 мин;

- расход связующего 12 %.

Физико-механические свойства плит определялись по ГОСТ 10634-78, ГОСТ 10635-78, ГОСТ 10636-78 (испытания образцов на прочность, водостойкость, на остаточную прочность при растяжении перпендикулярно к пласти плиты после вымачивания их в холодной воде в течение 24 ч., разбухание по толщине и водопоглощение плит после кипячения).

На рис. 4, 5 представлены графические зависимости влияния температуры прессования на прочностные свойства плит.

На рис. 6, 7 представлены графические зависимости влияния температуры прессования на физические характеристики плит.

После вымачивания образцов плит в течение суток их прочность снижается, но остается на достаточном уровне: при температуре прессования

180°С прочность плит колеблется от 0,35 до 0,40 МПа, при 200°С - от 0 41 до 0,45 МПа, при 220°С - от 0,38 до 0,40 МПа.

180

200

220

Температура плит пресса, "С

- для плит на основе лиственной стружки

- для плит на основе хвойной стружки

Рис. 4. Влияние температуры прессования на предел прочности плит при изгибе

200 220 Температура плит пресса, "С

-для плит на основе лиственной стружки - для плит на основе хвойной стружки

Рис. 5. Влияние температуры прессования на предел прочности плит при растяжении перпендикулярно к пласти

200 220 Температура плит пресса, 'С

- для плит на основе лиственной стружки

- для плит на основе хвойной стружки

Рис. 6. Влияние температуры прессования на разбухание плит по толщине

Прочностные показатели плит имеют максимальные значения при температуре прессования 200°С. При температурах выше 200°С наблюдается некоторое снижение прочности. Мономер ФА отверждается при этом более полно, но в процессе прессования в центральной зоне плиты возрастает

давление парогазовой смеси, которая интенсивно выходит при размыкании плит пресса с образованием механических разрывов отдельных клеевых связей. Показатели разбухания и водопоглощения снижаются при повышении температуры прессования плит за счет более полного отверждения связующего. При повышенных температурах (более 200°С) разбухание не превышает 8,5 %.

200 220 Температура плит пресса, "С

- для плит на основе лнственноЛ стружки

- для плпт на основе хвойном стружки

Рис. 7. Влияние температуры прессования на водопоглощение плит

Проведенные эксперименты показали, что данные плиты выдерживают длительное кипячение. На рис. 8, 9 представлены графические зависимости влияния температуры прессования на разбухание и водопоглощение плит из лиственной стружки после кипячения образцов от 0,5 до 5 ч.

# в

200 220

Температура плит пресса, °С

после ЭО миму! - после 2 часов н

— -О--после 1 часа кипячении

-к— после 5 часов кипячения

Рис. 8. Влияние температуры прессования на разбухание плит из лиственной стружки после

кипячения

В экспериментальных исследованиях были также изготовлены и испытаны образцы древесно-стружечных плит с различным расходом связующего (от 6 до 22 масс. ч.).

Изготовление плит проводилось при следующих постоянных факторах:

- толщина плит 16 мм;

- плотность плит 800 кг/м3;

- удельное давление прессования 2 МПа;

- продолжительность выдержки под давлением 8 мин;

- температура прессования 180°С.

после ЗО ллинут кипячени после 2 часов кипячения

— -О— после 1 часа к —х— после 5 часов

220

Теллпература плит пресса, °С

Рис. 9. Влияние температуры прессования на водопоглощение плит из лиственной стружки

после кипячения

На рис. 10,11 представлены графические зависимости влияния расхода связующего на прочностные свойства плит.

Расход связующего, лласс. ч.

- для плит ия основе лиственном стружкн -дляллптна основе хвойной стружки

Рис. 10. Влияние расхода связующего на предел прочности плит при изгибе

14 18 22

Расход связующего, лласс. ч.

- для плит на основе лиственнои стружки -для плит на основе хвопноП стружки

Рис. 11. Влияние расхода связующего на предел прочности плит при растяжении перпендикулярно к пласти

После вымачивания образцов плит в течение суток их прочность снижается, но остается на достаточном уровне: при введении 10 масс. ч.

связующего прочность колеблется от 0,33 до 0,50 МПа, при 18 масс. ч. - от 0,36 до 0,57 МПа, при 22 масс. ч. - от 0,19 до 0,51 МПа.

На рис. 12, 13 представлены графические зависимости влияния расхода связующего на физические характеристики плит.

6 10 14 18 22

Расход связующего, масс. ч.

в для плит на основе лиственной стружки Ш для плит на основе хвойной стружки

Рис. 12. Влияние расхода связующего на разбухание плит по толщине

Рис. 13. Влияние расхода связующего на водопоглощение плит

Прочностные показатели плит при варьировании расхода связующего имеют максимальные значения при его количестве порядка 18 масс. ч. При повышении расхода связующего наблюдается снижение прочности, так как в процессе прессования увеличивается влажность стружечного ковра от повышенного расхода клея, в центральной зоне плиты возрастает давление парогазовой смеси, которая интенсивно выходит при размыкании плит пресса с образованием механических разрывов.

Показатели разбухания и водопоглощения существенно снижаются при повышении расхода связующего в плитах за счет более полной изоляции древесных частиц отвержденным связующим. При повышенном расходе связующего (18-22 масс, ч.) разбухание колеблется в пределах 3...5 %.

Проведенные эксперименты показали, что данные плиты выдерживают длительное кипячение. На рис. 14, 15 представлены графические зависимости влияния расхода связующего на разбухание и водопоглощение плит из лиственной стружки после кипячения образцов от 0,5 до 5 ч.

Расход связующего, масс. ч. ' ' п°сле 30 минут кипячения — в- - после 1 часа кипячения » после г часов кипячения -х— после 5 часов кипячения

Рис. 15. Влияние расхода связующего на водопоглощение плит из лиственной стружки после кипячения

Рис. 14. Влияние расхода связующего на разбухание плит из лиственной стружки после кипячения

Анализ полученных данных показал, что плиты, изготовленные с использованием повышенного расхода фуранового олигомера (18-22 масс, ч.) сохраняют водостойкость при длительном кипячении. Однако при использовании 22 масс. ч. мономера ФА водостойкость практически не изменяется, а прочность существенно снижается.

Представляет интерес использование фуранового олигомера для модификации традиционно применяемых синтетических связующих. Нами оценены свойства однослойных древесно-стружечных плит, изготовленных с применением совмещенных связующих (смеси фенолформальдегидного олигомера и мономера ФА; смеси карбамидо- или фенолформальдегидного олигомера и мономера ФА) и трехслойных плит с послойной комбинацией

связующего (в наружных слоях - мономер ФА, во внутреннем - карбамидо-или фенолформальдегидный олигомер).

В результате экспериментальных исследований установлено, что при использовании совмещенного клея (смеси фенолформальдегидного олигомера и мономера ФА) большинство физико-механических показателей плит на основе хвойной стружки незначительно улучшается при относительно небольшой доле вводимого мономера ФА (10 масс. ч.).

Выявлено, что при использовании совмещенного клея (смеси карбамидо-или фенолформальдегидного олигомера и фурфуролацетонового мономера ФА) с раздельным осмолением древесных частиц связующим основные физико-механические свойства плит на основе лиственной и хвойной стружки незначительно улучшаются при небольшой доле вводимого мономера ФА (10 масс, ч.) - растет прочность, снижаются показатели разбухания и водопоглощения. При добавке мономера ФА более 20 масс. ч. свойства плит снижаются.

Путем натурного эксперимента установлено, что физико-механические свойства трехслойных древесно-стружечных плит с послойной комбинацией связующего (в наружных слоях - мономер ФА, во внутреннем - карбамидо-или фенолформальдегидный олигомер) имеют низкие значения. Это объясняется существенной разницей в условиях отверждения олигомеров. На местах стыков слоев происходит быстрое отверждение карбамидо- и фенолформальдегидных олигомеров в момент их контакта с п-толуолсульфокислотой при формировании стружечного ковра, а при воздействии прессующего усилия — механическое разрушение образованных связей, в результате чего значительно повышается разбухание по толщине и наблюдаются участки с расслоением по границам внутреннего и наружных слоев.

В пятой главе «Оценка влияния технологических факторов на свойства древесно-стружечных плит на основе фуранового олигомера»

путем реализации В-плана второго порядка оценено влияние факторов, представленных в табл. 2, на физико-механические свойства древесностружечных плит.

Таблица 2

Управляемые факторы и уровни их варьирования_

Наименование факторов Обозначение Интервал варьирования Уровень варьирования

натуральное нормализованное нижний (-1) основной (0) верхний (+1)

1. Температура прессования, °С Т Х\ 20 160 180 200

2. Расход связующего, % Р» хг 4 8 12 16

3. Плотность плиты, кг/ М'' Р X} 100 650 750 850

Постоянные факторы:

- толщина плит - 16 мм;

- удельное давление прессования - 2 МПа;

- время выдержки под давлением - 0,5 мин. на 1 мм толщины (8 мин. для "плит толщиной 16 мм);

- время плавного снижения давления - 1 мин.

По результатам исследований получены адекватные регрессионные модели:

- для плит на основе стружки лиственных пород

а) выходная величина - предел прочности при изгибе:

Y, = 15,46 + 3,67*1 + 4,13х2 + 1,51хз -0,55х/+ 0,66х,х2 + 0,037х,х3 + 0,012х2х3;

б) выходная величина - разбухание по толщине:

Y2 = 15,31 - б,61*, - 8,19х2 + 1,11х3 + 2,89х,2 + 6,20х22 + 1,19х32 - 2,73х,х2 -— 0,73 Х|Хз;

- для плит на основе стружки хвойных пород

а) выходная величина - предел прочности при изгибе:

Y3 = 21,18 + 3,74х, + 4,76X2 + 1,43х3 - 0,57x,f- 0,67х22 + 0,23х,х3 - 0,50х2х3;

б) выходная величина - разбухание по толщине:

Y4= 11,72 - 5,Ох, - 6,47x2 + 1,07х3 + 2,13х,2 + 4,88х22- 1,81х,х2.

Анализ полученных математических моделей позволил определить рациональные условия производства плит:

- температура прессования - 180.. ,200°С;

- расход связующего - 12.. .16 % от массы абсолютно сухой стружки;

- плотность плит-700...850 кг/м3.

При применении указанных технологических условий возможно производство древесных плит, удовлетворяющих требованиям ГОСТ 10632-2007 и классу Р5 Европейской нормы EN 312 немецкой версии требований к древесно-стружечным плитам:

- для плит на основе стружки лиственных пород: предел прочности при изгибе - 14,7...25,3 МПа; разбухание по толщине - 15,0. ..8,4 %;

- для плит на основе стружки хвойных пород: предел прочности при изгибе - 20,5.. .29,6 МПа; разбухание по толщине - 11,2... 6,5 %.

Оценка экологических параметров древесно-стружечных плит на основе мономера ФА проводилась в условиях ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Костромской области». Установлено, что эмиссия формальдегида из плит составляет менее 0,008 мг/м3, что гораздо ниже предельно допустимых норм (0,01 мг/м). Эмиссия ацетона из плит составляет 0,025 мг/м3, что в 14 раз меньше предельно допустимого значения (0,35 мг/м3).

По запатентованной методике было определено содержание свободного фурфурола. Выявлено, что содержание свободного фурфурола составляет не более 5 мг/100 г плиты.

В шестой главе «Технико-экономическое обоснование» приведены особенности технологического процесса производства древесно-стружечных плит на основе фурфуролацетонового мономера ФА. Представлены расчеты товарной продукции, стоимости сырья и материалов, затрат на

амортизационные отчисления дополнительных основных фондов и нематериальных активов, инвестиций, приведена калькуляция себестоимости. Рассчитаны основные технико-экономические показатели.

Установлено, что в результате внедрения предложенных разработок рентабельность производства древесных плит повысится на 4,5 %, прибыль от реализации продукции увеличится на 35,1 %, чистая выручка возрастет на 35,7 %.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Проанализирован химический процесс отверждения фурфуролацетонового мономера ФА и совмещенного связующего (фенолформальдегидного олигомера и мономера ФА) и их взаимодействия с древесиной. Установлено, что взаимодействие древесины с мономером ФА происходит за счет образования водородных связей между гетероциклическим кислородом фуранового кольца и водородом несвязанной гидроксильной группы целлюлозы, а повышенная густота сетки водородных связей придает плитам высокие эксплуатационные свойства.

2. На основании опытных данных установлено, что плиты на основе мономера ФА, изготовленные при высоких температурах прессования (порядка 200°С), либо при большом расходе связующего (14-18 масс, ч.), обладают высокой водостойкостью и значительной прочностью, имеют высокую остаточную прочность и выдерживают длительное кипячение.

3. Путем натурного эксперимента установлено, что при использовании совмещенного связующего достигается незначительное повышение свойств плит лишь при небольшой доле добавки мономера ФА (порядка 10 масс. ч.).

4. На основании данных полного факторного плана рекомендованы следующие рациональные условия производства плит на основе фуранового олигомера:

- температура прессования - 180...200°С;

- расход связующего - 12... 16 % от массы абсолютно сухой стружки;

- плотность плит - 700.. .850 кг/м3.

- давление прессования - 2,0 МПа;

- время выдержки под давлением - 0,5 мин. на 1 мм толщины плиты;

- время плавного снижения давления - 1 мин.

При применении указанных технологических режимов возможно производство древесных плит, удовлетворяющих требованиям ГОСТ 10632-2007 и классу Р5 Европейской нормы EN 312 немецкой версии требований к древесно-стружечным плитам.

5. Установлено, что применение фурановых олигомеров позволяет снизить токсичность готовых плит и расширить сферы их использования.

6. Разработана технологическая инструкция по производству древесностружечных плит на основе фурановых олигомеров, доказана экономическая целесообразность производства плит.

Публикации автора, отражающие содержание работы

Статьи в журналах, включенных в перечень, рекомендуемый ВАК Минобразования России

1. Угрюмов С.А. Оценка влияния технологических факторов на свойства древесностружечных плит на основе фурановой смолы / С.А. Угрюмов, A.A. Федотов // Вестник ПГТУ. Серия «Лес. Экология. Природопользование» : научный журнал. - Йошкап-Ола • ПГТУ,2012.-№2(16).-С. 36-42.

2. Федотов A.A. Исследование свойств древесно-стружечных плит на основе синтетических смол с различной долей добавки фурановой смолы / A.A. Федотов, С.А. Угрюмов // Клеи. Герметики. Технологии. - М.: Наука и технологии, 2012. -№ 12. - С. 16-19.

3. Федотов A.A. Исследование физико-механических характеристик трехслойных древесностружечных плит с послойной комбинацией связующего / A.A. Федотов, С.А. Угрюмов // Клеи. Герметики. Технологии. - М.: Наука и технологии, 2012. - № 11. - С. 21-24.

В прочих изданиях

4. Угрюмов С.А. Исследование водостойкости древесно-стружечных плит на основе фурфуролацетонового мономера ФА / С.А. Угрюмов, A.A. Федотов // Сборник трудов молодых ученых КГТУ. - Кострома: КГТУ, 2013. - Вып. 14. - С. .54-58.

5. Федотов A.A. Реакции отверждения фурфуролацетонового мономера ФА, применяемого в производстве древесно-стружечных плит / A.A. Федотов, С.А. Угрюмов // Энциклопедия инженера-химика. -М.: Наука и технологии, 2012.-№ 11.-С. 25-28.

6. Федотов A.A. Эффективные способы повышения эксплуатационных свойств древесностружечных плит / A.A. Федотов, С.А. Угрюмов // Вестник КГТУ. - Кострома • КГТУ 2012.-№1(28).-С. 74-77.

7. Федотов A.A. Исследование свойств древесно-стружечных плит с использованием совмещенных смол / A.A. Федотов // Актуальные проблемы и перспективы развитая лесопромышленного комплекса : материалы международной научно-технической конференции. - Кострома : КГТУ, 2012. - С. 130-133.

8. Федотов A.A.' Древесно-стружечные плиты повышенной водостойкости на основе фурановых смол / A.A. Федотов, С.А. Угрюмов // Актуальные проблемы науки в развитии инновационных технологий : сборник трудов международной научно-технической конференции. - Кострома: КГТУ, 2012. - С. 174-175.

9. Федотов A.A. Исследование прочности и водостойкости древесно-стружечных плит на основе синтетических связующих, модифицированных фурановым олигомером / A.A. Федотов, С.А. Угрюмов // Вестник КГТУ. - Кострома : КГТУ, 2012. - № 2(29). - С. 75-77

Просим принять участие в работе диссертационного Совета Д 212.146.03 или прислать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу: 141005, Московская обл., г. Мытищи-5, ул 1-я Институтская, д. 1, Ученый совет.

Федотов Александр Андреевич

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 2.04.2013. Печ. л. 1,25. Заказ 152. Тираж 100. РИО КГТУ, Кострома, ул. Дзержинского, 17

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «КОСТРОМСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

04201356374 На правах рукописи

ФЕДОТОВ АЛЕКСАНДР АНДРЕЕВИЧ

ТЕХНОЛОГИЯ ДРЕВЕСНО СТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ С ПОВЫШЕННЫМИ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ НА ОСНОВЕ ФУРАНОВОГО

ОЛИГОМЕРА

05.21.05 - Древесиноведение, технология и оборудование

деревопереработки

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент С.А. Угрюмов

Кострома-2013

л

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

Введение........................................................................................................... 6

1. Современное состояние вопроса............................................... 15

1.1. Современное состояние и перспективы развития производства древесных плит......................................................................... 15

1.2. Способы повышения физико-механических свойств древесных

плит....................................................................................... 20

1.2.1. Способы повышения прочности древесных плит....................... 20

1.2.2. Способы повышения водостойкости древесных плит.................. 27

1.2.3. Комплексные способы повышения эксплуатационных свойств древесных плит........................................................................ 31

1.3. Обоснование применения фурановых олигомеров для производства древесных материалов................................................................ 37

1.4. Способы получения, свойства фурфуролацетонового мономера ФА

и исходных продуктов его конденсации.......................................... 39

1.5. Выводы по главе.................................................................. 43

2. Теоретические основы формирования клеевых соединений на основе фурановых олигомеров................................................... 45

2.1. Химические основы процесса синтеза и отверждения фурфуролацетонового мономера ФА............................................. 45

2.1.1. Химические основы процесса синтеза фурфуролацетонового мономера ФА........................................................................... 45

2.1.2. Химизм процесса отверждения мономера ФА........................... 47

2.2. Исследование времени желатинизации мономера ФА................... 55

2.3. Химическое взаимодействие древесных частиц со связующим в структуре древесно-стружечных плит............................................. 58

2.4. Выводы по главе.................................................................. 62

3. Методические положения экспериментальных исследований......... 63

3.1. Сырье и материалы............................................................... 63

3.2. Методы исследований........................................................... 66

3.2.1. Методика определения времени желатинизации связующих......... 66

3.2.2. Методика изготовления плитных материалов на основе совмещенного связующего.......................................................... 67

3.2.3. Методика изготовления плитных материалов на основе фурфуролацетонового мономера ФА............................................. 68

3.2.4. Методики оценки свойств плитных материалов на основе фурфуролацетонового мономера ФА и совмещенного связующего........ 69

3.2.5. Методика оценки огнезащищенности древесно-стружечных плит на основе фурфуролацетонового мономера ФА и совмещенного связующего.............................................................................. 73

3.2.6. Методика оценки экологических параметров древесных плит на основе мономера ФА.................................................................. 73

3.3. Построение и обработка экспериментальных планов..................... 76

4. Исследование свойств древесно-стружечных плит на основе фуранового олигомера.............................................................. 77

4.1. Сравнительное исследование свойств древесно-стружечных плит на основе фенолформальдегидного олигомера и мономера ФА................. 77

4.2. Исследование совмещения фенолформальдегидного олигомера с фурановым.............................................................................. 81

4.3. Исследование свойств древесно-стружечных плит на основе карбамидоформальдегидных и фенолформальдегидных связующих, модифицированных фурановым олигомером.................................... 87

4.4. Исследование физико-механических характеристик трехслойных древесно-стружечных плит с послойной комбинацией связующего....... 92

4.5. Исследование влияния температуры прессования на свойства древесно-стружечных плит, изготовленных с использованием фурфуролацетонового мономера ФА............................................. 98

4.6. Исследование влияния количества связующего на свойства древесно-стружечных плит, изготовленных с применением

фурфуролацетонового мономера ФА..........................................................................................106

4.7. Выводы по главе....................................................................................................................................114

5. Оценка влияния технологических факторов на свойства древесно-стружечных плит на основе фуранового олигомера..........................116

5.1. Выбор варьируемых факторов..................................................................................................116

5.2. Планирование эксперимента......................................................................................................117

5.3. Проверка однородности дисперсий....................................................................................117

5.4. Расчет коэффициентов уравнений регрессии............................................................119

5.5. Проверка адекватности математических моделей..................................................122

5.6. Проверка эффективности математических моделей............................................123

5.7. Рациональные технологические условия производства древесностружечных плит на основе фуранового олигомера......................................................124

5.8. Перевод уравнений регрессии из нормализованных обозначений факторов в натуральные............................................................................................................................125

5.9. Основные графические зависимости..................................................................................126

5.10. Интерпретация результатов эксперимента..................................................................128

5.11. Оценка экологических параметров древесно-стружечных плит на основе фурфуролацетонового мономера ФА........................................................................129

5.12. Выводы по главе................................................................................................................................131

6. Технико-экономическое обоснование..............................................................................132

6.1. Особенности технологического процесса производства плит на

основе фуранового олигомера............................................................................................................132

6.2. План производства и реализации продукции..............................................................132

6.3. Финансовый план..................................................................................................................................134

6.4. Расчет основных технико-экономических показателей плитного производства......................................................................................................................................................136

6.5. Выводы по главе....................................................................................................................................138

Заключение........................................................................................................................................................139

Библиографический список..............................................................................................................141

Приложения......................................................................................................................................................157

с

Приложение 1. Таблица среднеквадратических отклонений и дисперсий

опытов........................................................................................................................................................................157

Приложение 2. Протокол лабораторных исследований..............................................158

Приложение 3. Технологическая инструкция........................................................................162

Приложение 4. Акты внедрения........................................................................................................175

ВВЕДЕНИЕ

Древесностружечные плиты в настоящее время широко применяются в строительстве, мебельной промышленности, авто-, вагоно-, контейнеростроении и иных сферах, однако их эксплуатационные свойства не всегда в полной мере удовлетворяют требованиям потребителей. Основная часть древесных плит, выпускаемых как российскими, так и зарубежными производителями, обладает недостаточной водостойкостью, что ограничивает их применение в сферах с переменными температурно-влажностными условиями, повышенной горючестью, недостаточными прочностными характеристиками и высокой токсичностью.

Основная часть древесных плит выпускается с применением формальдегидосодержащих связующих (карбамидоформальдегидных, фенолформальдегидных). В процессе изготовления и эксплуатации таких плит выделяется свободный, непрореагированный в процессе отверждения, формальдегид, обладающий, прежде всего, канцерогенным действием. Несмотря на постоянное ужесточение норм к выделениям токсичных веществ из древесно-полимерных композиционных материалов, массово применяемые плиты в большинстве случаев не удовлетворяют требуемым экологическим параметрам.

В производстве древесно-полимерных композиционных материалов необходимо комплексное решение существующих проблем, то есть одновременное улучшение основных эксплуатационных и экологических свойств. В ходе аналитического и патентного обзора установлено, что в науке и практике в настоящее время имеется ряд технических способов, позволяющих существенно повысить эксплуатационные характеристики древесных плит, при этом значимое повышение эксплуатационных свойств возможно путем модификации традиционно используемых связующих или применения альтернативных связующих, использования новых отвердителей и наполнителей. Существенное влияние оказывают также методы

предварительной подготовки и обработки стружки и методы регулирования технологических режимов операции горячего прессования.

Кардинальным способом повышения эксплуатационных характеристик плит является применение альтернативных клеев, не содержащих формальдегид, обладающих высокими адгезионными свойствами. Одним из таких представителей являются олигомеры фуранового ряда. В данных олигомерах отсутствуют легколетучие токсичные компоненты; опасность интоксикации фурфуролом (основным компонентом данных смол) и его производными маловероятна вследствие низкой летучести этих продуктов при комнатной температуре; предельно допустимые концентрации используемых при синтезе веществ (фурфурола и ацетона) гораздо выше, ниже их класс опасности. Клееная древесная продукция, изготовленная с применением фурановых олигомеров, по экологическим показателям превосходит аналогичную, изготовленную с применением фенол- и формальдегидосодержащих связующих.

В настоящее время фурановые связующие ограниченно используются преимущественно в строительстве для получения высокопрочных и стойких материалов, а также для модификации древесины, с целью улучшения био- и огнестойкости и других физико-механических показателей. Известно, что в отвержденном состоянии фурановые олигомеры обладают повышенной водостойкостью, хорошей химической стойкостью (выдерживают воздействие высококонцентрированных растворов большинства кислот и щелочей даже при высокой температуре), высокой теплостойкостью, механическими и диэлектрическими свойствами. Незначительная пористость отвержденного полимера обеспечивает материалам непроницаемость для воды, а также нефтепродуктов и газов.

Основной компонент фурановых олигомеров - фурфурол, который можно получать из отходов лесозаготовок (лесосечных отходов), лесопиления и деревообработки, составляющих от 30 до 45% объема перерабатываемой древесины. Поэтому производство фурфурола и клееных

материалов на его основе не только позволит получать малотоксичную продукцию с высокими эксплуатационными характеристиками, но и обеспечит повышение комплексности использования сырья.

Необходимость проработки темы обусловлена тем, что высокие физико-механические свойства и пониженная токсичность композиционных материалов, произведенных с применением в качестве связующего фурановых олигомеров, позволяет расширить область применения готовой продукции и прогнозировать высокий потребительский спрос. Своевременность исследований по вопросу применения фурановых связующих в данном производстве подтверждается также следующим положением. Композиционные материалы, как и любой товар на рынке, проходит три стадии: завоевание рынка, насыщение рынка, спад спроса на данную продукцию. По оценкам специалистов, выпускаемые сейчас древесно-полимерные композиционные материалы на основе карбамидо- и фенолформальдегидных связующих проходят вторую стадию. Поэтому для обеспечения прогрессивного развития отечественного производства композиционных материалов необходимо разрабатывать новые виды продукции уже на этапе насыщения рынка. Повышение конкурентоспособности возможно за счет расширения ассортимента продукции, повышения ее качества, экономичности процесса изготовления.

В ходе патентного обзора, анализа отечественной и зарубежной научной литературы, анализа отечественных и зарубежных производителей установлено, что фурановые олигомеры в производстве древесно-полимерных материалов в настоящее время не применяются. В то же время вопрос практического применения альтернативных фурановых связующих в производстве древесно-полимерных композиционных материалов с пониженной токсичностью и высокими физико-механическим показателями особо актуален в связи с вступлением России в ВТО и продвижения конкурентной продукции на внешний рынок.

Для обоснованной рекомендации технологических параметров процесса производства древесных плит на основе альтернативных фурановых олигомеров необходим научный подход к проблеме склеивания частиц наполнителя в структуре материала, базирующийся на основных положениях химического взаимодействия компонентов клея в процессе структурообразования (отверждения). Поскольку фурановые олигомеры в производстве древесно-полимерных композиционных материалов не использовались, как в российских, так и в зарубежных источниках практически отсутствуют сведения о химических реакциях, протекающих при синтезе фурановых олигомеров, их отверждении, взаимодействии с древесными частицами наполнителя, адгезионных свойствах. В рамках данного диссертационного исследования получены принципиально новые научные сведения о процессе структурообразования клеевых композиций на основе фурановых олигомеров, выработаны теоретические и практические рекомендации по формированию клеевых связей в структуре древесных плит с требуемыми эксплуатационными характеристиками, а также теоретические и практические рекомендации по получению древесно-стружечных плит конструкционного назначения с пониженной токсичностью и повышенными физико-механическими свойствами.

Актуальность работы.

Выпускаемые в настоящее время древесные плиты не в полной мере отвечают требованиям потребителей (строительной сферы, мебельной промышленности и др.) с точки зрения эксплуатационных характеристик, прежде всего, прочности, водостойкости, токсичности. В рамках данного диссертационного исследования даны рекомендации по производству новых видов древесно-стружечных плит с использованием альтернативных клеевых составов на основе олигомеров фуранового ряда. Данное направление исследований является актуальным, поскольку позволяет повысить качество выпускаемых плит, повысить эффективность и конкурентоспособность отечественной плитной промышленности.

Работа выполнялась в соответствии с тематическими планами госбюджетных научно-исследовательских работ в рамках единого заказ-наряда «Совершенствование эффективности функционирования производства плитных древесных композиционных материалов на основе глубокой переработки древесных отходов» (№ ГР 7.4819.2011).

Цель работы - разработка технологических режимов производства древесно-стружечных плит с повышенными эксплуатационными характеристиками на основе фурановых олигомеров.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи, отражающие логику диссертационного исследования:

- теоретическое описание процессов структурообразования клеевых составов на основе олигомеров фуранового ряда в процессе их отверждения и взаимодействия с компонентами древесины;

- оценка влияния основных технологических факторов на свойства древесных плит на основе фурановых олигомеров;

- разработка рецептур и технологических режимов производства новых видов древесно-стружечных плит конструкционного назначения с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Методы исследований. Работа базируется на использовании основных теоретических положений в области химии высокомолекулярных соединений, применении методов факторного планирования, регрессионного анализа, математических методов статистического анализа. Поставленные задачи решались с применением ЭВМ с помощью современных графических и вычислительных программ. Проверка теоретических предпосылок и расчетов осуществлялась экспериментально в лабораторных условиях по принятым методикам и планам экспериментов и полностью согласуется с эмпирическим опытом.

Объектом исследования является производство древесно-стружечных

плит.

Предметом исследования являются древесно-стружечные плиты конструкционного назнач�