автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Технология мелкодисперсных композиционных древесных материалов на основе порошкового связующего

На правах рукописи

ЧЕРНЫШЕВ ДЕНИС ОЛЕГОВИЧ

ТЕХНОЛОГИЯ МЕЛКОДИСПЕРСНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ПОРОШКОВОГО СВЯЗУЮЩЕГО

05.21.05 - Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

5 ДЕК 2013

005541445

Екатеринбург 2013

005541445

Работа выполнена на кафедре автоматизации производственных процессов ФГБОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет»

Научный руководитель: Гороховский Александр Григорьевич,

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: Бурындин Виктор Гаврилович, доктор

технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет», заведующий кафедрой технологии переработки пластмасс

Исаев Сергей Петрович, доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Тихоокеанский государственный университет», заведующий кафедрой технологии заготовки и переработки древесных материалов

Ведущая организация: ООО «Уральский научно-

исследовательский институт лесной промышленности», г. Екатеринбург

Защита диссертации состоится «26» декабря 2013 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.281.02 при ФГБОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет» по адресу: 620100, г. Екатеринбург, Сибирский тракт, 37, аудитория 1-401.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет»

Автореферат разослан « 25 » ноября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Куцубина Нелли Валерьевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Плитные материалы на основе древесины находят широкое применение в различных областях народного хозяйства. Существуют разновидности композиционных материалов специального назначения, например, для использования в мебельной промышленности, строительстве, автомобиле-, вагоно- и судостроительстве и т.д.

Как правило, для изготовления таких композиционных материалов используются специально подготовленные древесные частицы, к форме и размерам которых предъявляются достаточно жесткие требования. При этом мелкодисперсные древесные отходы (такие как опилки, мелкая стружка, древесная пыль и т.п.) оказываются непригодными для изготовления плитных композиционных материалов с использованием существующих технологий.

В последние годы различными производителями освоен выпуск высококачественных порошковых клеев, пригодных для изготовления древесных композиционных материалов весьма низкой токсичности. При этом исследования по подобному использованию таких клеев практически не проводились.

Значительный интерес также представляют композиционные материалы, обладающие защитными свойствами от рентгеновского излучения.

Таким образом, проблема формирования мелкодисперсного материала на основе порошкового связующего, обладающего при этом специальными свойствами и низкой токсичностью представляется актуальной и своевременной.

Цель работы. Снижение токсичности и повышение эксплуатационных характеристик композиционных древесных материалов.

Научной новизной обладают:

результаты компьютерного моделирования процесса прессования композиционного материала на порошковом связующем;

математические модели зависимостей физико-механических свойств плит «ББ» и «08-1» от их рецептуры;

рациональные значения количества исходных компонентов в рецептуре «Б8» и «08-1».

Практическая значимость работы.

Разработана технология получения мелкодисперсных композиционных материалов на порошковом связующем.

Методы исследования.

При выполнении работы использованы современные методы (компьютерное моделирование, ИК-спектроскопия, электронная микроскопия) и стандартные методики по ГОСТам.

Предмет исследования.

Закономерности процесса прессования плитного мелкодисперсного древесного композиционного материала на порошковом связующем.

Объект исследования.

Композиционные древесные материалы пониженной токсичности «ББ» и«08-1».

Научные положения, выносимые на защиту:

1. В процессе прессования композиционного древесного материала на порошковом связующем незначительные величины давления парогазовой смеси позволяют существенно уменьшить время снижения давления.

2. В процессе формирования композиционного материала порошковое связующее, расплавляясь, обволакивает древесные частицы и равномерно распределяет частицы сульфата бария, что повышает кратность ослабления рентгеновского излучения.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается корректными допущениями при замене реальных процессов их математическими моделями, современными средствами научного исследования; использованием положений теории тепло-массообмена для капиллярно-пористых тел; оценкой адекватности разработанных моделей реальным процессам, приемлемым совпадением результатов теоретических исследований с экспериментальными данными; положительными результатами промышленной апробации.

Апробация работы. Результаты работы доложены, обсуждены и получили положительные оценки на VI Международном Евразийском симпозиуме «Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент XXI века» (Екатеринбург, 2011); У1П всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Научное творчество молодежи - лесному комплексу России» (Екатеринбург, 2012); IX международная научна практична конференция «Бъдещитеизследвания - 2013» (София «Бял ГРАД - БГ» ООД, 2013); УШ Международном евразийском симпозиуме «Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент XXI века» (Екатеринбург, 2013); на программе «Участник молодежного научно-инновационного конкурса 2013» - победитель конкурса.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ, из них 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов и рекомендаций, библиографического списка и приложений. Текстовая часть работы, включая рисунки и таблицы, изложена на 167 страницах и содержит 48 рисунков и 41 таблицу. Список использованной литературы насчитывает 135 наименований. Приложение на 2 страницах включает акт производственных испытаний и диплом победителя программы «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» («Умник - 2013»).

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована тема исследования, цель исследования, научная новизна и практическая значимость работы, методы, предмет и объект исследования, сформулированы научные положения, выносимые на защиту, степень достоверности результатов, апробация работы, публикации, а также объем и структура диссертационной работы.

1. Уравнения фильтрации:

РиЧ} = -кхц—ц~х—; («

, Рг+и Р 1-1,1 1-пл Ри^и = -кУц-2Ду-' (2}

где Ах, Ду — пространственные шаги сетки.

2. Уравнение переноса паровоздушной смеси с учетом (1) и (2):

Рц-Рц Ри+1 ~ Рц-1 ~ 2Рц ,. Ри+1 ~ РЦ-1 ~ 2Рц _ Дт Дх2 Ду2

(Рп.ну-Рпу) - Рпц ^ Рп.ни;

= . О РпУ < рп.ну; и^=о (3)

(Рп.„у-Рпу), Рп.ну > Рп.(,;;

где Дт — шаг по времени; знаком * отмечены соответствующие значения функций в следующий момент времени.

3. Уравнение влагосодержания:

Ру! (Pn.ij-Pn.Hy) - Рпу ^ Рп.ни;

< 0 Рпу < Рп.н.и; w=0

К (Рпц'Рп.ну). Рп.нц > Рп.у!

Дт

(4)

4. Уравнение теплопроводности в скелете пористого тела:

СК 1,1

= (1-П) лжи

+я.

Ах2

+ Г

ПУ Ду2

Дт

(5)

5. Уравнение переноса энергии паровоздушной смесью: п | Ри^и ~ , Рг+1,;ц1+1,;' ~ Р1 - 1,у1,/

1 Дт 2Дл:

~ Рг,/—1г7г./—1

2 Ду

Дх2 Ду2 /

+ <4,- - су) (6)

Анализ результатов решения системы, дифференциальных уравнений частных производных тепломассопереноса, позволяет заключить следующее: 1. Давление парогазовой смеси в прессуемом пакете достигает примерно вдвое меньшей величины, чем его аналогичные значения при прессовании древесно-

1. Определено влияние соотношения исходных компонентов на физико-механические свойства плит «ОБ».

Переменные факторы при проведении эксперимента приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Переменные факторы при проведении эксперимента

№ п/п Наименование фактора Кодированное обозначение Уровни варьирования

нижний основной верхний

1 Доля древесных частиц в смеси, % XI 70 75 80

2 Доля порошкового клея в смеси, % х2 20 25 30

3 Плотность композиционного материала, кг/м3 Хз 700 850 1000

После обработки экспериментальных данных получены следующие зависимости:

а) Твердость по Бринеллю:

кг

р = 850^-: у = -226,45*! - 1827*2 + 3676*1*2 (7) м^ кг

р = 1000—т: У = -162,96*! - 1279х2 + 2690*!*2 (8) м^

б) Ударная вязкость:

кг

р = 850—т: у = -2,28 ■ 10% - 1,584 ■ 10б*2 + 3,166 • 106хгх2 (9) м

кг

р = 1000—г: у = -1,852 ■ 105хг - 1,108 • 10б*2 + 2,352 • 106х1х2 (10) м

в) Предел прочности при статическом изгибе:

р = 1000^: у = -99,7*! - 684Дж2 + 1428ж1ж2 (11)

м

у = -9,267*! - 1,082*2 (12)

На рисунках 3 и 4 приведены графики, интерпретирующие выше приведенные зависимости.

1 30%

X = 1 1000 кг/м3

При этом достигается максимальное значение предела прочности при статическом изгибе (<30 МПа) при величине разбухания по толщине порядка 18%. Дальнейший анализ оптимизационной модели показал, что для экономии связующего (порошкового клея), целесообразно снизить его количество в рецептуре плит до 25%. При этом значения выходных параметров изменятся незначительно.

В то же время уменьшение плотности плит до 850 кг/мЗ приводит к снижению предела прочности при статистическом изгибе. Правда, следует отметить, что величина разбухания по толщине увеличивается при этом незначительно (около 10%).

3. Определено влияние исходных компонентов на физико-механические свойства «DS-1».

Данный эксперимент проводится с целью - установления влияния количества сульфата бария в составе исходной композиции на свойства плит.

В результате обработки данных эксперимента построены следующие зависимости:

- Ударная вязкость: = 23246 + 1,31* (17)

- Твердость по Бринеллю: Y2 = 55,3 + 0,291* (18)

- Разбухание по толщине: ?3 = 22,5 — 0,35л: (19)

- Предел прочности при статическом изгибе: У4 = 18,86 — 0,173* (20)

Анализируя полученные зависимости можно заключить следующее:

• Увеличение содержания сульфата бария в исходной композиции существенно повышает водостойкость плит. Так повышение содержания сульфата бария до 40 % снижает разбухание по толщине в 2,3 раза по сравнению с его нулевым содержанием.

• Прочностные характеристики плит «DS-1» при увеличении содержания сульфата бария падают. Например, предел прочности при статическом изгибе существенно уменьшается (более чем в 2 раза), что можно объяснить ухудшением адгезии между расплавленным адгезивом и субстратом за счет наличия микрочастиц BaSC>4.

• Четкой зависимости ударной вязкости и твердости по Бринеллю от количества сульфата бария установить не удалось: большой разброс результатов, как по опытам, так и по повторениям одного опыта не позволяет дать однозначного заключения.

4. Проведена оптимизация процесса формирования плит «DS-1».

Оптимизационную модель формируем в следующем виде:

15,2 + 1,47*! + 1,91*2 + 0,56*3 ~ 2,74*? - 2,02*| - 1,73*1 - 1,06^*2

— 0,16^*3 — 0,56*2*3 тах (21)

уральским государственный лесотехническии

университет

На правах рукописи

04201455424

Чернышев Денис Олегович

ТЕХНОЛОГИЯ МЕЛКОДИСПЕРСНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ПОРОШКОВОГО СВЯЗУЮЩЕГО

Специальность 05.21.05 - Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Гороховский А.Г.

Екатеринбург 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................5

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ...............................8

1.1 Композиционные материалы на основе древесины.....................................8

1.2 Сведения о производстве древесных композиционных материалов......12

1.2.1 Древесно-композиционные материалы без добавления синтетических связующих..........................................................12

1.2.2 Древесно-композиционные материалы с синтетическим связующим.....................................................................................................16

1.3 Плитные материалы из древесно-полимерных композиций....................20

1.3.1 Производство древесностружечных плит...........................................23

1.3.2 Производство древесноволокнистых плит.......................................25

1.3.3 Производство плит МДФ......................................................................27

1.3.4 Производство плит из ориентированной щепы (ОСБ)......................28

1.4 Рентгенозащитные композиционные материалы.......................................33

1.5 Композиционные материалы «08» и «ОБ-Ь).............................................45

1.6 Основные выводы. Задачи исследования.,.......................................49

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ДРЕВЕСНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ПОРОШКОВОГО СВЯЗУЮЩЕГО.....................................................................................................51

2.1 Дифференциальные уравнения тепло- и массообмена......................51

2.2 Расчёт тепло- и массопереноса на основе введения внутренних объёмных коэффициентов тепло- и массообмена.....................................61

2.3 Выводы...........................................................................................................71

3 ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ...................................................73

3.1 Экспериментальное оборудование и измерительная аппаратура............73

3.2 Методика проведения экспериментов.........................................................74

3.2.1 Определение плотности композиционного материала......................74

3.2.2 Определение предела прочности при статическом изгибе...............75

3.2.3 Определение величины разбухания по толщине...............................76

3.2.4 Определение токсичности....................................................................77

3.2.5 Определение твердости по Бринеллю.................................................79

3.2.6 Определение ударной вязкости............................................................80

3.2.7 Определение кратности ослабления излучения

материалом «08-1»........................................................................................81

3.2.8 Определение величины силы резания......................................83

3.3 Методика математической обработки результатов эксперимента......85

4 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ КОМПОЗИЦИОНЫХ МАТЕРИАЛОВ «ББ» И «Б8-1»..........................................................................88

4.1 Определение влияния соотношения исходных компонентов на физико-механические свойства «Э8».......................................................................88

4.2 Оптимизация процесса формирования плит «ОБ»....................................96

4.2.1 Планирование эксперимента................................................................96

4.2.2 Результаты эксперимента и их обработка.........................................101

4.2.3 Решение задачи оптимизации............................................................104

4.3 Определение влияния соотношения исходных компонентов на физико-механические свойства «Б8-1»..................................................................105

4.4 Оптимизация процесса формирования плит «08-1»...............................111

4.4.1 Планирование эксперимента..............................................................111

4.4.2 Результаты эксперимента и их обработка.........................................112

4.4.3 Построение математических моделей выходных параметров эксперимента.................................................................................................114

4.4.4 Решение задачи оптимизации............................................................116

4.5 Влияние количества компонентов древесно-клеевой композиции материала «08-1» на величину кратности ослабления излучения................116

4.6 Влияние количества компонентов древесно-клеевой композиции

материалов «08» и «08-1» на величину токсичности............................119

4.7 Влияние количества компонентов древесно-клеевой композиции на химический состав и микроструктуру плит «Э8» и «Б8-1»..................119

4.8 Исследование обрабатываемости резанием плит «08» и «08-1»..........126

4.9 Выводы.................................................................................................. 130

5 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ «Э8» И «Б8-1»...................................................................................................................132

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ...........................................149

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК................................................152

ПРИЛОЖЕНИЯ..........................................................................165

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Плитные материалы на основе древесины находят широкое применение в различных областях народного хозяйства. Существуют разновидности композиционных материалов специального назначения, например, для использования в мебельной промышленности, строительстве, автомобиле-, вагоно- и судостроительстве и т.д.

Как правило, для изготовления таких композиционных материалов используются специально подготовленные древесные частицы, к форме и размерам которых предъявляются достаточно жесткие требования. При этом мелкодисперсные древесные отходы (такие как опилки, мелкая стружка, древесная пыль и т.п.) оказываются непригодными для изготовления плитных композиционных материалов с использованием существующих технологий.

В последние годы различными производителями освоен выпуск высококачественных порошковых клеев, пригодных для изготовления древесных композиционных материалов весьма низкой токсичности. При этом исследования по подобному использованию таких клеев практически не проводились.

Значительный интерес также представляют композиционные материалы, обладающие защитными свойствами от рентгеновского излучения.

Таким образом, проблема формирования мелкодисперсного материала на основе порошкового связующего, обладающего при этом специальными свойствами и низкой токсичностью представляется актуальной и своевременной.

Цель работы. Снижение токсичности и повышение эксплуатационных характеристик композиционных древесных материалов.

Научной новизной обладают: 1. Результаты компьютерного моделирования процесса прессования

композиционного материала на порошковом связующем;

2. Математические модели зависимостей физико-механических свойств

плит «08» и «08-1» от их рецептуры;

3. Рациональные значения количества исходных компонентов в рецептуре

«Б8» и «08-1».

Практическая значимость работы.

Разработана технология получения мелкодисперсных композиционных материалов на порошковом связующем.

Методы исследования.

При выполнении работы использованы современные методы (компьютерное моделирование, ИК-спектроскопия, электронная микроскопия) и стандартные методики по ГОСТам.

Предмет исследования.

Закономерности процесса прессования плитного мелкодисперсного древесного композиционного материала на порошковом связующем.

Объект исследования.

Композиционные древесные материалы пониженной токсичности «08» и «08-1».

Научные положения, выносимые на защиту:

1. В процессе прессования композиционного древесного материала на порошковом связующем незначительные величины давления парогазовой смеси позволяют существенно уменьшить время снижения давления.

2. В процессе формирования композиционного материала порошковое связующее, расплавляясь, обволакивает древесные частицы и равномерно распределяет частицы сульфата бария, что повышает кратность ослабления рентгеновского излучения.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается корректными допущениями при замене реальных процессов их математическими моделями, современными средствами научного исследования; использованием положений теории

тепло- и массообмена для капиллярно-пористых тел; оценкой адекватности разработанных моделей реальным процессам, приемлемым совпадением результатов теоретических исследований с экспериментальными данными; положительными результатами промышленной апробации.

Апробация работы. Результаты работы доложены, обсуждены и получили положительные оценки на VI Международном Евразийском симпозиуме «Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент XXI века» (Екатеринбург, 2011); VIII всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Научное творчество молодежи -лесному комплексу России» (Екатеринбург, 2012); IX международная научна практична конференция «Бъдещитеизследвания - 2013» (София «Бял ГРАД - БГ» 00 Д, 2013); VIII Международном евразийском симпозиуме «Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент XXI века» (Екатеринбург, 2013); на программе «Участник молодежного научно-инновационного конкурса 2013» - победитель конкурса.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ, из них 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов и рекомендаций, библиографического списка и приложений. Текстовая часть работы, включая рисунки и таблицы, изложена на 167 страницах и содержит 48 рисунков и 41 таблицу. Список использованной литературы насчитывает 135 наименований. Приложение на 2 страницах включает акт производственных испытаний и диплом победителя программы «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» («Умник -2013»).

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 1.1 Композиционные материалы на основе древесины

Практически любой современный материал представляет собой композицию. «СотроБШо» - по латыни означает «составление, связывание». Материаловедение дает более строгое определение понятию «композиционный материал» или «композит» [1]. Это материалы, состоящие из двух или более компонентов или фаз, причем свойства материала в целом отличаются от свойств каждой из фаз и зависят от характера распределения фаз в материале. Непрерывная фаза, которая часто (но не всегда) имеет более высокую долю по объему материала, называют матрицей (связующей). Считается, что наполнитель, второй компонент, вводят для улучшения свойств матрицы. Форма наполнителя наряду с его размерами является одним из основных параметров, определяющих механические свойства композита. На механические свойства композита существенно влияет и форма наполнителя, частицы которого могут быть сферическими, кубическими, плоскими и т.д. компоненты могут отличаться друг от друга химическим составом и структурой. Методы получения композиционных материалов весьма разнообразны: прокатка, прессование, спекание твердых заготовок или зернистых частиц, полимеризация или отвердевание массы, в которую погружены отдельные твердые компоненты, включение одного из них в растущий кристалл другого, синтез всех компонентов в едином процессе.

Человек всегда был окружен композитами природного происхождения [2]. Примерами таких материалов являются стебли и листья растений, раковины моллюсков, кости, мышцы и кровеносные сосуды животных и человека - все, из чего «построены» живые организмы.

Одним из самых распространенных на Земле естественных композиционных материалов является древесина. Производство древесных композици-

онных материалов является сравнительно новой и динамично развивающейся отраслью химической переработки древесины. Возникла эта отрасль в связи с дефицитом и ростом стоимости лесоматериалов, а также стремлением максимально использовать отходы древесины.

Необходимой предпосылкой для широкомасштабного промышленного освоения процессов производства древесных композиционных материалов явилось развитие химии вообще и химии древесины и синтетических полимеров в особенности. Древесина - слоисто-волокнистый натуральный материал, обладающий уникальным комплексом свойств, представляет собой неоднородную пористую систему, основным структурным элементом которой является клеточная стенка, образованная в процессе биосинтеза сочетанием целлюлозы, лигнина и гемицеллюлозы. Аморфной матрицей служит лигнин, наполнителем - микроскопические волокна целлюлозы, образующие пространственный сетчатый каркас, а молекулы гемицеллюлозы осуществляют связь между компонентами системы. Лигнин и целлюлоза являются взаимно нерастворимыми полимерами, однако на границе раздела фаз происходит сложное физико-химическое взаимодействие, придающее древесине свойства, которыми не обладает ни один из компонентов в отдельности.

Древесина - это легкий и в то же время прочный материал, который хорошо поддается механической обработке, облагораживанию и склеиванию, отличается гигиеничностью и неповторимой красотой. Расточительное использование древесины приводит к уничтожению природных ресурсов так необходимых для жизни всего человечества и ухудшению экологии. Натуральное дерево становится все более дефицитным. Поэтому с особой актуальностью встает задача максимально полного использования природных ресурсов, применяя там, где это возможно, малоценной древесины и отходов деревообработки (рисунок 1.1).

дорот

туризм

места отдыха спорта

охотничьи у гадь я

питомники

недревесная продукция

лесовосстановление

лесопользование

уголь

древесн

веники метлы

мука

лесозаготовительная пром

1 листья

1- хвоя

кора

кормов зелень За Ш § ш эфирн масла витам мука 0 СП X) ст> 1 £ В

топлив брикет палеты пресс издел

станд дома

х сп о

<■■> "О X

га га -К

■о К 12 3

? 2 2 х

2 5 ° 1

мебель

тг сл £

5 "о °

я •< -О

ж О 3

К о о

м Ш X

муз ииструм

спорт инвент

Й О 1

= "§ 1 а

н ¡5 р 1

э н с *

Ж 5

ствоидеталь

э §5 3

о £-8 «

Ей 3 § 3 £

клеен конструк

Й Я

"О

» Ж 5 |

ф -о Ь

2 Ж *

I 2$о

о н XI

о

тара

тнп

л В

ш!

Рисунок 1.1- Схема рационального использования природных ресурсов

Решить эту задачу, призваны древесные композиционные материалы. Композиты на основе древесины - это материалы, состоящие из древесины или ее частиц и одного или нескольких компонентов (полимера, минерала и ДР-)

Сочетание многочисленных видов наполнителей с разными матрицами, позволяет получить композиционные материалы различной плотности, ориентации частиц, глубины пропитки и т.п. способы формирования достаточно разнообразны и зависят как от состава композита, так и от способа производства. Известно, что физико-механические показатели натуральной древесины различны в разных направлениях. Она гигроскопична, подвержена разбуханию и усушке, разрушению грибками и бактериями, а ее качества сильно зависят от породы дерева, условий произрастания, заготовки и ряда других факторов. Технология производства композитов позволяет получать материалы, у которых эти недостатки либо отсутствуют, либо проявляются в меньшей степени.

и

По виду наполнителя выделяют три группы древесных композиционных материалов (ДКМ):

- изготовленные на основе цельной (массивной) древесины с предварительной ее пропиткой модификатором - модифицированная древесина;

- приготовленные с использованием в качестве наполнителя тонких листов (древесного шпона толщиной 0,55-1,5 мм) и в качестве связующего синтетических смол; после высокотемпературного прессования получают дре-весно-слоистый пластик;

- наполненные дискретными частицами - древесным волокном, стружкой, дробленкой, опилками, корой и др. Самая распространенная группа включает древесностружечные, древесноволокнистые плиты, древесные прессовочные массы, различные древесно-минеральные материалы.

В зависимости от природы матрицы можно выделить три группы древесных композитов:

- материалы, получаемые с использованием синтетических полимеров. С помощью синтетических полимеров производят большое разнообразие ДКМ: древесностружечные и древесноволокнистые питы, древеснослоистые и бу-мажнослоистые пластики, разнообразные древесные пресс-массы;

- материалы, изготавливаемые с применением неорганических вяжущих веществ. К этой группе связующих относятся клинкерный цемент, гипс, магнезиальные вяжущие вещества; их используют для производства таких материалов, как арболит, цементно-стружечные плиты, опилкобетон, фибролит и многие другие;

- материалы, получаемые с применением природных клеящих веществ. Клеящие вещества в этом случае образуются при воздействии на древесину воды при высокой температуре; продукты термо-гидролитического расщепления компонентов древесины, главным образом, легкогидролизуемых углеводов и лигнина, выполняют роль связующих веществ при изготовлении древесноволокнистых плит мокрого способа производства и пьезотермопласти-ков.

Исследования и эксперименты по разработке технологий, поис