Встановлення теплофізичних характеристик теплоизоляцйійних виробів з сухостійної деревини сосни

The studies allowed manufacturing dead pine wood thermal insulation materials for the arrangement of premises. Raw materials for their production are wood fibers formed as flat boards. The mechanisms of the thermal insulation process during energy transfer through the material, which makes it possible to influence this process are determined. It is proved that the processes of thermal insulation consist in reducing the porosity of material. So, with a decrease in material density, thermal conductivity decreases, and vice versa. Modeling of the heat transfer process in the swelling of the fireproof coating is carried out, temperature dependences of thermophysical coefficients are determined. Based on the obtained dependences, thermal conductivity for dead pine wood products, reaching 0.132 W/(m·K) is estimated. In case of adhesive bonding of wood products, it decreases to 0.121 W/(m∙K) and when creating wood wool thermal insulation boards it decreases to 0.079 W/(m∙K), respectively. Features of inhibition of the process of heat transfer to the adhesive bonded wood wool material are associated with the formation of pores. This is because in small pores there is no air movement, accompanied by heat transfer. Thermal conductivity of homogeneous material depends on density. So, with a decrease in the material density to 183 kg/m3, thermal conductivity decreases 1.67 times, and vice versa, when using the board, thermal conductivity decreases only 1.1 times. This allows confirming the compliance of the discovered real mechanism of thermal insulation with the revealed conditions for the formation of properties of the inorganic and organic-mineral bonded wood wool material, as well as practical attractiveness of low-quality wood. The latter, in particular, relate to determining the amount of the binder component. Thus, there is reason to argue about the possibility of directed regulation of the processes of formation of wood thermal insulation materials using wood wool and inorganic and organic-mineral binder, which can form a fire-retardant film on the material surfaceПроведенными исследованиями получена возможность изготовления теплоизоляционных материалов из сухостойной древесины сосны для обустройства помещений. Сырьем для их производства являются древесные волокна, которые формируют в плоские плиты. Установлены механизмы процесса теплоизоляции при передаче энергии через материал, дающий возможность влиять на этот процесс. Доказано, что процессы теплоизоляции заключаются в снижении пористости материала. Так, с уменьшением объемной массы материала, теплопроводность уменьшается, и наоборот. Проведено моделирование процесса передачи тепла при вспучивании огнезащитного покрытия, определены зависимости теплофизических коэффициентов от температуры. По полученным зависимостями рассчитан коэффициент теплопроводности для изделий из сухостойной древесины сосны, который достигает 0,132 Вт/(м·K). В случае обработки изделий из древесины клеевой композицией уменьшается до 0,121 Вт/(м∙K), а при создании теплоизоляционных плит из древесной шерсти снижается до 0,079 Вт/(м∙K) соответственно. Особенности торможения процесса передачи тепла к материалу, который изготовлен из древесной шерсти и клееного вяжущего, связано с образованием пор. Это объясняется тем, что в не больших порах отсутствует движение воздуха, сопровождается переносом тепла. Теплопроводность однородного материала зависит от объемной массы. Так, с уменьшением объемной массы материала до 183 кг/м3 теплопроводность уменьшается в 1,67 раза, и наоборот – при применении доски теплопроводность снижается лишь в 1,1 раза. Это позволяет утверждать о соответствии обнаруженного реального механизма теплоизолирования и обнаруженных  условий формирования свойств материала на основе древесной шерсти с неорганическим и органоминеральным связующим, а также практической привлекательности применения низкокачественной древесины. Последние, в частности, касаются определения количества составляющей вяжущего. Таким образом, есть основания утверждать о возможности направленного регулирования процессов формирования древесных теплоизоляционных материалов путем использования древесной шерсти и неорганического и органоминерального вяжущего, которые способны образовывать на поверхности материала огнезащитную пленкуПроведеними дослідженнями отримано можливість виготовлення теплоізоляційних матеріалів з сухостійної деревини сосни для облаштування приміщень. Сировиною для їхнього виробництва є деревні волокна, які формують у плоскі плити. Встановлено механізми процесу теплоізоляції при передаванні енергії через матеріал, що дає можливість впливати на цей процес. Доведено, що процеси теплоізоляції полягають у зниженні пористості матеріалу. Так, зі зменшенням об'ємної маси матеріалу, теплопровідність зменшується, і навпаки. Проведено моделювання процесу передавання тепла при спучуванні вогнезахисного покриття, визначено залежності теплофізичних коефіцієнтів від температури. За отриманими залежностями розраховано коефіцієнт теплопровідності для виробів з сухостійної деревини сосни, який сягає 0,132 Вт/(м·K). У разі оброблення виробів з деревини клейовою композицією зменшується до 0,121 Вт/(м∙K), а при створенні теплоізолювальних плит із деревної шерсті знижується до 0,079 Вт/(м∙K) відповідно. Особливості гальмування процесу передавання тепла до матеріалу, що виготовлений з деревної шерсті і клеєного в’яжучого, пов’язано з утворенням пор. Це пояснюється тим, що в не великих порах відсутній рух повітря, що супроводжується перенесенням тепла. Теплопровідність однорідного матеріалу залежить від об'ємної маси. Так, зі зменшенням об'ємної маси матеріалу до 183 кг/м3 теплопровідність зменшується в 1,67 рази, і навпаки при застосуванні дошки теплопровідність знижується лише в 1,1 рази. Це дозволяє стверджувати про відповідність виявленого реальному механізму теплоізолювання і виявлених умов формування властивостей матеріалу на основі деревної шерсті і неорганічного та органо-мінерального в’яжучого та практичну привабливість запропонованих технологічних рішень, а саме застосування низькоякісної деревини. Останні, зокрема, стосуються визначення кількості складової в’яжучого. Таким чином, є підстави стверджувати про можливість спрямованого регулювання процесів формування деревинних теплоізоляційних матеріалів шляхом використання деревної шерсті і неорганічного та органо-мінерального в’яжучого, які здатні утворювати на поверхні матеріалу вогнезахисну плівк

Розроблення вогнестійких тепло- та звукоізоляційних плит з деревної шерсті

The conducted research revealed the possibility to manufacture heat- and soundproofing materials for the arrangement of buildings. Wood fibers, which are produced in the form of flat panels, are the raw materials for their production. The mechanisms for the process of heat- and soundproofing during energy transfer through the material, which enables influencing this process, were established. It was proved that they are related to the porosity of the material. Thus, at a decrease in volume weight of the material, thermal conductivity and sound transmission are reduced, and vice versa. In addition, heat- and soundproofing building materials from wood should meet the following requirements: to have stable thermal insulation and acoustic indicators within the whole operation period and to be fire resistant, not to give off hazardous substances into the environment. Experimental research proved that the material based on wood wool and inorganic binder at the ratio of 1:1 belongs to combustible materials, because there was its smoldering during the temperature exposure. Thus, under thermal exposure for 90 seconds, the sample caught fire, the flame propagated around the first three zones within 41 s. At the same time, an increase in the amount of the binder on inorganic base and application of organic-mineral binder does not lead to the ignition of material, the maximum temperature of flue gases made up around 120 °C and flammability index amounted to 0. This became possible due to the decomposition of fire retardants under the influence of temperature with emitting non-combustible gases, inhibiting the processes of material oxidation and significantly increasing the formation of the heat protective layer of coke on the surface of the material. This leads to inhibition of heat transfer of high-temperature flame to the material. This made it possible to determine the conditions for fire-resistance of the material through the formation of a thermal conductivity barrier. This makes it possible to argue about the relevance of the detected mechanism of formation of properties of the material based on wood wool and inorganic or organic-mineral binder, as well as practical attractiveness of the proposed technological solutions. The latter, in particular, relate to determining the amount of the binder component (the ratio of wood wool to the binder is not less than 1:2), because in small quantities (ratio 1:1), the burning process occurs. Thus, there are the grounds to argue about the possibility of directional regulation of the processes of formation of heat- and soundproofing wood materials through the use of wood wool and the binder. In this case, it was proposed to use the inorganic and organic-mineral coatings as a binder, which can form a fireproofing film at the surface of the material.Проведенными исследованиями установлено возможность изготовления тепло- и звукоизоляционных материалов для обустройства помещений. Сырьем для их производства являются древесные волокна, которые изготавливают в виде плоских плит. Установлены механизмы процесса тепло- и звукоизоляции при передаче энергии через материал, дающий возможность влиять на этот процесс. Доказано, что они связаны с пористостью материала. Так, с уменьшением объемной массы материала, теплопроводность и передача звука уменьшается, и наоборот. Кроме того, тепло-звукоизоляционные строительные материалы из древесины должны удовлетворять следующим требованиям: иметь стабильные теплоизоляционные и акустические показатели в течение всего периода эксплуатации и быть огнестойкими, не выделять в окружающую среду вредных веществ. Экспериментальными исследованиями подтверждено, что материал на основе древесной шерсти и неорганического вяжущего при соотношении 1:1 относится к горючим материалам, поскольку во время температурного воздействия было зафиксировано тление. Так, при термическом воздействии в течение 90 с образец загорелся, пламя распространилось по первым трем зонам в течение 41 с. Зато, повышение количества вяжущего на неорганической основе и применение органо-минерального вяжущего, не приводит к загоранию материала, максимальная температура дымовых газов составляла около 120 °C, а индекс горючести составил 0. Это стало возможным за счет разложения антипиренов под действием температуры с выделением негорючих газов, тормозящих процессы окисления материала и существенно повышающих образование на поверхности материала теплозащитного слоя кокса. Это приводит к торможению теплопередачи высокотемпературного пламени к материалу. Благодаря этому стало возможным определение условий огнестойкости материала путем образования барьера для теплопроводности. Это позволяет утверждать о соответствии обнаруженного механизма формирования свойств материала на основе древесной шерсти и неорганического или органо-минерального вяжущего, а также практической привлекательности предлагаемых технологических решений. Последние, в частности, касаются определения количества составляющей вяжущего (соотношение древесной шерсти к вяжущему не менее 1:2), поскольку при малых количествах (соотношение 1:1) проходит процесс горения. Таким образом, есть основания утверждать о возможности направленного регулирования процессов формирования древесных тепло- и звукоизоляционных материалов путем использования древесной шерсти и вяжущего. При этом в качестве вяжущего предложено использовать неорганические и органо-минеральные покрытия, которые способны образовывать на поверхности материала огнезащитную пленкуПроведеними дослідженнями встановлено можливості виготовлення тепло- та звукоізоляційних матеріалів для облаштування приміщень. Сировиною для їхнього виробництва є деревні волокна, які виготовляють у виді плоских плит. Встановлено механізми процесу тепло- та звукоізоляції при передаванні енергії через матеріал, що дає можливість впливати на цей процес. Доведено, що вони полягають у зниженні пористості матеріалу. Так, зі зменшенням об'ємної маси матеріалу, теплопровідність і передача звуку зменшується, і навпаки. Крім того, тепло- та звукоізоляційні будівельні матеріали з деревини повинні задовольняти наступним вимогам: мати стабільні теплоізоляційні і акустичні показники протягом усього періоду експлуатації та бути вогнестійкими і не виділяти в навколишнє середовище шкідливих речовин. Експериментальними дослідженнями підтверджено, що матеріал на основі деревної шерсті і неорганічного в’яжучого при співвідношенні 1:1 відноситься до горючих матеріалів, оскільки, під час температурного впливу було зафіксовано його тління. Так, під термічною дією протягом 90 с матеріал зайнявся і полум’я поширилося по першим трьом зонам протягом 41 с. Натомість, підвищення кількості в’яжучого на неорганічній основі та застосування органо-мінерального в’яжучого, не призводить до загорання матеріалу. При цьому максимальна температура димових газів становила близько 120 °C, а індекс горючості складав 0 за рахунок розкладання антипіренів під дією температури з виділенням негорючих газів, які гальмують процеси окиснення матеріалу та суттєво підвищують утворення на поверхні матеріалу теплозахисного шару коксу. Це приводить до гальмування теплопередачі високотемпературного полум’я до матеріалу. Завдяки цьому стало можливим визначення умов вогнестійкості матеріалу шляхом утворення бар'єру для теплопровідності. Це дозволяє стверджувати про відповідність виявленого механізму формування властивостей матеріалу на основі деревної шерсті і неорганічного та органо-мінерального в’яжучого та практичну привабливість запропонованих технологічних рішень. Останні, зокрема, стосуються визначення кількості складової в’яжучого, оскільки при малих кількостях проходить процес горіння. Таким чином, є підстави стверджувати про можливість спрямованого регулювання процесів формування деревинних тепло- та звукоізоляційних матеріалів шляхом використання деревної шерсті і неорганічного та органо-мінерального в’яжучого, які здатні утворювати на поверхні матеріалу вогнезахисну плівк

Встановлення теплофізичних характеристик теплоизоляцйійних виробів з сухостійної деревини сосни

The studies allowed manufacturing dead pine wood thermal insulation materials for the arrangement of premises. Raw materials for their production are wood fibers formed as flat boards. The mechanisms of the thermal insulation process during energy transfer through the material, which makes it possible to influence this process are determined. It is proved that the processes of thermal insulation consist in reducing the porosity of material. So, with a decrease in material density, thermal conductivity decreases, and vice versa. Modeling of the heat transfer process in the swelling of the fireproof coating is carried out, temperature dependences of thermophysical coefficients are determined. Based on the obtained dependences, thermal conductivity for dead pine wood products, reaching 0.132 W/(m·K) is estimated. In case of adhesive bonding of wood products, it decreases to 0.121 W/(m∙K) and when creating wood wool thermal insulation boards it decreases to 0.079 W/(m∙K), respectively. Features of inhibition of the process of heat transfer to the adhesive bonded wood wool material are associated with the formation of pores. This is because in small pores there is no air movement, accompanied by heat transfer. Thermal conductivity of homogeneous material depends on density. So, with a decrease in the material density to 183 kg/m3, thermal conductivity decreases 1.67 times, and vice versa, when using the board, thermal conductivity decreases only 1.1 times. This allows confirming the compliance of the discovered real mechanism of thermal insulation with the revealed conditions for the formation of properties of the inorganic and organic-mineral bonded wood wool material, as well as practical attractiveness of low-quality wood. The latter, in particular, relate to determining the amount of the binder component. Thus, there is reason to argue about the possibility of directed regulation of the processes of formation of wood thermal insulation materials using wood wool and inorganic and organic-mineral binder, which can form a fire-retardant film on the material surfaceПроведенными исследованиями получена возможность изготовления теплоизоляционных материалов из сухостойной древесины сосны для обустройства помещений. Сырьем для их производства являются древесные волокна, которые формируют в плоские плиты. Установлены механизмы процесса теплоизоляции при передаче энергии через материал, дающий возможность влиять на этот процесс. Доказано, что процессы теплоизоляции заключаются в снижении пористости материала. Так, с уменьшением объемной массы материала, теплопроводность уменьшается, и наоборот. Проведено моделирование процесса передачи тепла при вспучивании огнезащитного покрытия, определены зависимости теплофизических коэффициентов от температуры. По полученным зависимостями рассчитан коэффициент теплопроводности для изделий из сухостойной древесины сосны, который достигает 0,132 Вт/(м·K). В случае обработки изделий из древесины клеевой композицией уменьшается до 0,121 Вт/(м∙K), а при создании теплоизоляционных плит из древесной шерсти снижается до 0,079 Вт/(м∙K) соответственно. Особенности торможения процесса передачи тепла к материалу, который изготовлен из древесной шерсти и клееного вяжущего, связано с образованием пор. Это объясняется тем, что в не больших порах отсутствует движение воздуха, сопровождается переносом тепла. Теплопроводность однородного материала зависит от объемной массы. Так, с уменьшением объемной массы материала до 183 кг/м3 теплопроводность уменьшается в 1,67 раза, и наоборот – при применении доски теплопроводность снижается лишь в 1,1 раза. Это позволяет утверждать о соответствии обнаруженного реального механизма теплоизолирования и обнаруженных  условий формирования свойств материала на основе древесной шерсти с неорганическим и органоминеральным связующим, а также практической привлекательности применения низкокачественной древесины. Последние, в частности, касаются определения количества составляющей вяжущего. Таким образом, есть основания утверждать о возможности направленного регулирования процессов формирования древесных теплоизоляционных материалов путем использования древесной шерсти и неорганического и органоминерального вяжущего, которые способны образовывать на поверхности материала огнезащитную пленкуПроведеними дослідженнями отримано можливість виготовлення теплоізоляційних матеріалів з сухостійної деревини сосни для облаштування приміщень. Сировиною для їхнього виробництва є деревні волокна, які формують у плоскі плити. Встановлено механізми процесу теплоізоляції при передаванні енергії через матеріал, що дає можливість впливати на цей процес. Доведено, що процеси теплоізоляції полягають у зниженні пористості матеріалу. Так, зі зменшенням об'ємної маси матеріалу, теплопровідність зменшується, і навпаки. Проведено моделювання процесу передавання тепла при спучуванні вогнезахисного покриття, визначено залежності теплофізичних коефіцієнтів від температури. За отриманими залежностями розраховано коефіцієнт теплопровідності для виробів з сухостійної деревини сосни, який сягає 0,132 Вт/(м·K). У разі оброблення виробів з деревини клейовою композицією зменшується до 0,121 Вт/(м∙K), а при створенні теплоізолювальних плит із деревної шерсті знижується до 0,079 Вт/(м∙K) відповідно. Особливості гальмування процесу передавання тепла до матеріалу, що виготовлений з деревної шерсті і клеєного в’яжучого, пов’язано з утворенням пор. Це пояснюється тим, що в не великих порах відсутній рух повітря, що супроводжується перенесенням тепла. Теплопровідність однорідного матеріалу залежить від об'ємної маси. Так, зі зменшенням об'ємної маси матеріалу до 183 кг/м3 теплопровідність зменшується в 1,67 рази, і навпаки при застосуванні дошки теплопровідність знижується лише в 1,1 рази. Це дозволяє стверджувати про відповідність виявленого реальному механізму теплоізолювання і виявлених умов формування властивостей матеріалу на основі деревної шерсті і неорганічного та органо-мінерального в’яжучого та практичну привабливість запропонованих технологічних рішень, а саме застосування низькоякісної деревини. Останні, зокрема, стосуються визначення кількості складової в’яжучого. Таким чином, є підстави стверджувати про можливість спрямованого регулювання процесів формування деревинних теплоізоляційних матеріалів шляхом використання деревної шерсті і неорганічного та органо-мінерального в’яжучого, які здатні утворювати на поверхні матеріалу вогнезахисну плівк

Розроблення вогнестійких тепло- та звукоізоляційних плит з деревної шерсті

The conducted research revealed the possibility to manufacture heat- and soundproofing materials for the arrangement of buildings. Wood fibers, which are produced in the form of flat panels, are the raw materials for their production. The mechanisms for the process of heat- and soundproofing during energy transfer through the material, which enables influencing this process, were established. It was proved that they are related to the porosity of the material. Thus, at a decrease in volume weight of the material, thermal conductivity and sound transmission are reduced, and vice versa. In addition, heat- and soundproofing building materials from wood should meet the following requirements: to have stable thermal insulation and acoustic indicators within the whole operation period and to be fire resistant, not to give off hazardous substances into the environment. Experimental research proved that the material based on wood wool and inorganic binder at the ratio of 1:1 belongs to combustible materials, because there was its smoldering during the temperature exposure. Thus, under thermal exposure for 90 seconds, the sample caught fire, the flame propagated around the first three zones within 41 s. At the same time, an increase in the amount of the binder on inorganic base and application of organic-mineral binder does not lead to the ignition of material, the maximum temperature of flue gases made up around 120 °C and flammability index amounted to 0. This became possible due to the decomposition of fire retardants under the influence of temperature with emitting non-combustible gases, inhibiting the processes of material oxidation and significantly increasing the formation of the heat protective layer of coke on the surface of the material. This leads to inhibition of heat transfer of high-temperature flame to the material. This made it possible to determine the conditions for fire-resistance of the material through the formation of a thermal conductivity barrier. This makes it possible to argue about the relevance of the detected mechanism of formation of properties of the material based on wood wool and inorganic or organic-mineral binder, as well as practical attractiveness of the proposed technological solutions. The latter, in particular, relate to determining the amount of the binder component (the ratio of wood wool to the binder is not less than 1:2), because in small quantities (ratio 1:1), the burning process occurs. Thus, there are the grounds to argue about the possibility of directional regulation of the processes of formation of heat- and soundproofing wood materials through the use of wood wool and the binder. In this case, it was proposed to use the inorganic and organic-mineral coatings as a binder, which can form a fireproofing film at the surface of the material.Проведенными исследованиями установлено возможность изготовления тепло- и звукоизоляционных материалов для обустройства помещений. Сырьем для их производства являются древесные волокна, которые изготавливают в виде плоских плит. Установлены механизмы процесса тепло- и звукоизоляции при передаче энергии через материал, дающий возможность влиять на этот процесс. Доказано, что они связаны с пористостью материала. Так, с уменьшением объемной массы материала, теплопроводность и передача звука уменьшается, и наоборот. Кроме того, тепло-звукоизоляционные строительные материалы из древесины должны удовлетворять следующим требованиям: иметь стабильные теплоизоляционные и акустические показатели в течение всего периода эксплуатации и быть огнестойкими, не выделять в окружающую среду вредных веществ. Экспериментальными исследованиями подтверждено, что материал на основе древесной шерсти и неорганического вяжущего при соотношении 1:1 относится к горючим материалам, поскольку во время температурного воздействия было зафиксировано тление. Так, при термическом воздействии в течение 90 с образец загорелся, пламя распространилось по первым трем зонам в течение 41 с. Зато, повышение количества вяжущего на неорганической основе и применение органо-минерального вяжущего, не приводит к загоранию материала, максимальная температура дымовых газов составляла около 120 °C, а индекс горючести составил 0. Это стало возможным за счет разложения антипиренов под действием температуры с выделением негорючих газов, тормозящих процессы окисления материала и существенно повышающих образование на поверхности материала теплозащитного слоя кокса. Это приводит к торможению теплопередачи высокотемпературного пламени к материалу. Благодаря этому стало возможным определение условий огнестойкости материала путем образования барьера для теплопроводности. Это позволяет утверждать о соответствии обнаруженного механизма формирования свойств материала на основе древесной шерсти и неорганического или органо-минерального вяжущего, а также практической привлекательности предлагаемых технологических решений. Последние, в частности, касаются определения количества составляющей вяжущего (соотношение древесной шерсти к вяжущему не менее 1:2), поскольку при малых количествах (соотношение 1:1) проходит процесс горения. Таким образом, есть основания утверждать о возможности направленного регулирования процессов формирования древесных тепло- и звукоизоляционных материалов путем использования древесной шерсти и вяжущего. При этом в качестве вяжущего предложено использовать неорганические и органо-минеральные покрытия, которые способны образовывать на поверхности материала огнезащитную пленкуПроведеними дослідженнями встановлено можливості виготовлення тепло- та звукоізоляційних матеріалів для облаштування приміщень. Сировиною для їхнього виробництва є деревні волокна, які виготовляють у виді плоских плит. Встановлено механізми процесу тепло- та звукоізоляції при передаванні енергії через матеріал, що дає можливість впливати на цей процес. Доведено, що вони полягають у зниженні пористості матеріалу. Так, зі зменшенням об'ємної маси матеріалу, теплопровідність і передача звуку зменшується, і навпаки. Крім того, тепло- та звукоізоляційні будівельні матеріали з деревини повинні задовольняти наступним вимогам: мати стабільні теплоізоляційні і акустичні показники протягом усього періоду експлуатації та бути вогнестійкими і не виділяти в навколишнє середовище шкідливих речовин. Експериментальними дослідженнями підтверджено, що матеріал на основі деревної шерсті і неорганічного в’яжучого при співвідношенні 1:1 відноситься до горючих матеріалів, оскільки, під час температурного впливу було зафіксовано його тління. Так, під термічною дією протягом 90 с матеріал зайнявся і полум’я поширилося по першим трьом зонам протягом 41 с. Натомість, підвищення кількості в’яжучого на неорганічній основі та застосування органо-мінерального в’яжучого, не призводить до загорання матеріалу. При цьому максимальна температура димових газів становила близько 120 °C, а індекс горючості складав 0 за рахунок розкладання антипіренів під дією температури з виділенням негорючих газів, які гальмують процеси окиснення матеріалу та суттєво підвищують утворення на поверхні матеріалу теплозахисного шару коксу. Це приводить до гальмування теплопередачі високотемпературного полум’я до матеріалу. Завдяки цьому стало можливим визначення умов вогнестійкості матеріалу шляхом утворення бар'єру для теплопровідності. Це дозволяє стверджувати про відповідність виявленого механізму формування властивостей матеріалу на основі деревної шерсті і неорганічного та органо-мінерального в’яжучого та практичну привабливість запропонованих технологічних рішень. Останні, зокрема, стосуються визначення кількості складової в’яжучого, оскільки при малих кількостях проходить процес горіння. Таким чином, є підстави стверджувати про можливість спрямованого регулювання процесів формування деревинних тепло- та звукоізоляційних матеріалів шляхом використання деревної шерсті і неорганічного та органо-мінерального в’яжучого, які здатні утворювати на поверхні матеріалу вогнезахисну плівк

Виявлення закономірностей теплостійкості при дії полум᾽я на стінку деревини вогнезахищену лаком

An analysis of fire-retardant materials for wooden building structures is carried out and the need to develop reliable methods for studying the process of ignition and flame propagation on the surface of a building structure, necessary for creating new types of fire-retardant materials, is found. Therefore, it is necessary to determine the conditions for forming a thermal conductivity barrier and find a mechanism for inhibiting heat transfer to the material. In this regard, a computational and analytical method for determining thermal conductivity when using a fire-retardant varnish as a coating is developed, which allows assessing the coefficient of thermal conductivity under high temperature action. According to experimental data and theoretical dependences, the coefficient of thermal conductivity of the fire-retardant coked foam layer of 0.36 W/(m∙K) is calculated, which, accordingly, ensures the heat resistance of wood.As a result of research, it is proved that the process of heat insulation of a wooden structure consists in the formation of soot-like products on the surface of natural combustible material. This made it possible to determine the conditions for fireproofing wood by forming a thermal conductivity barrier during the decomposition of varnish into foamed coke. Experimental studies confirmed that a sample of fireproof wood withstood the temperature effect of the heat flux for 900 s. The maximum possible temperature penetration through the coating is evaluated. It is found that under the temperature effect on the sample, which significantly exceeds the ignition temperature of wood, on the unheated surface of the sample, this value did not exceed 180 °C. Thus, there is reason to assert the possibility of directional regulation of wood fire protection processes using fire-retardant coatings that can form a protective layer on the material surface that inhibits wood burnoutПроведен анализ огнезащитных материалов для деревянных строительных конструкций и установлена необходимость разработки надежных методов исследования процесса воспламенения и распространения пламени по поверхности строительной конструкции, необходимых для создания новых типов огнезащитных материалов. Поэтому возникает необходимость определения условий образования барьера для теплопроводности и установление механизма торможения передачи тепла к материалу. В связи с этим разработан расчетно-аналитический метод определения теплопроводности, при применении огнезащитного лака в качестве покрытия, позволяющий оценить коэффициент теплопроводности при высокотемпературном действии. По экспериментальным данным и теоретическими зависимостями рассчитан коэффициент теплопроводности огнезащитная слоя пенококса, что составляет 0,36 Вт/(м∙К), что соответственно обеспечивает телостийкисть древесины.В результате исследований доказано, что процесс теплоизоляции деревянной конструкции заключается в образовании сажоподобных продуктов на поверхности естественного горючего материала. Благодаря этому стало возможным определение условий огнезащиты древесины, образования барьера для теплопроводности при разложении лака на пенококс. Экспериментальными исследованиями подтверждено, что образец огнезащищенной древесины выдержал температурное воздействие теплового потока в течение 900 с. Установлено, что при температурном воздействии на образец, которое значительно превышает температуру воспламенения древесины, на необогреваемой поверхности образца это значение не превысило 180 ° С. Таким образом, есть основания утверждать о возможности направленного регулирования процессов огнезащиты древесины путем применения огнезащитных покрытий, способных образовывать на поверхности материала защитный слой, который тормозит скорость выгорания древесиныПроведено аналіз вогнезахисних матеріалів для дерев’яних будівельних конструкцій і встановлено необхідність розробки надійних методів дослідження процесу займання та розповсюдження полум'я по поверхні будівельної конструкції, необхідних для створення нових типів вогнезахисних матеріалів. Тому виникає необхідність визначення умов утворення бар'єру для теплопровідності і встановлення механізму гальмування передачі тепла до матеріалу. У зв’язку з цим розроблено розрахунково-аналітичний метод визначення теплопровідності, при застосуванні вогнезахисного лаку в якості покриття, що дозволяє оцінити коефіціент теплопровідності при високотемпературній дії. За експериментальними даними та теоретичними залежностями розраховано коефіцієнт теплопровідності вогнезахищеного шару пінококсу, що становить 0,36 Вт/(м∙K), що відповідно забезпечує телостійкість деревини.У результаті досліджень доведено, що процес тепло ізолювання дерев’яної конструкції полягає в утворенні сажоподібних продуктів на поверхні природного горючого матеріалу. Завдяки цьому стало можливим визначення умов вогнезахисту деревини, шляхом утворення бар'єру для теплопровідності при розкладанні лаку на пінококс. Експериментальними дослідженнями підтверджено, що зразок вогнезахищеної деревини витримав температурний вплив дії теплового потоку протягом 900 с. Проведено оцінку максимально можливого проникнення температури через товщу покриття. Встановлено, що при температурній дії на зразок, яка значно перевищує температуру займання деревини, на необігрівній поверхні зразка це значення не перевищило 180 °С. Таким чином, є підстави стверджувати про можливість спрямованого регулювання процесів вогнезахисту деревини шляхом застосування вогнезахисних покриттів, здатних утворювати на поверхні матеріалу захисний шар, який гальмує швидкість вигорання деревин

Встановлення закономірностей просування фронту фазових перетворень при термічному модифікуванні деревини

The creation of environmentally friendly protective materials for building structures made of wood could make it possible to influence the processes of stability and the physical-chemical properties at the thermal modification of hornbeam wood over a certain time. That necessitates studying the conditions for investigating phase transformations when the timber is exposed to high temperature, as well as establishing the mechanism of hornbeam wood thermal modification. Given this, a mathematical model of the phase transformation process during the transfer of heat flux to a sample was built. Based on the derived dependences, it was established that when hornbeam wood is exposed to temperature treatment, it undergoes endothermic phase transformations characterized by the heat absorption and change in the color of hornbeam wood. In particular, at a temperature of 200 °C, the temperature in the wood decreases by 5 % due to the chemical changes in the structure of cell wall components (lignin, cellulose, and hemicellulose). It was found that the process of thermal modification is accompanied by the decomposition of hemicellulose and the amorphous part of cellulose, a decrease in moisture absorption, as well as a decrease in the volume of substances that are a medium for the development of fungi. In addition, lignin and the resulting pseudo lignin undergo a process of polymerization and redistribution throughout the cell volume. At the same time, they give the cell walls higher density, hardness, increase hydrophobicity (water repellency), thereby reducing the ability to absorb moisture and swell. It was established that the most effective parameter of phase transformations is the temperature and aging duration. The results of moisture absorption have been given; it has been found that over 6 hours of modified timber exposure, its moisture absorption decreases by more than 10 times, which allows its application at facilities with high humidityСоздание экологически безопасных защитных материалов для строительных конструкций из древесины граба позволит влиять на процессы устойчивости и физико-химические свойства термически модифицированной древесины граба в течение определенного времени до устранения последней. Поэтому возникает необходимость исследования условий для исследования фазовых превращений при высокотемпературном воздействии на древесину и установление механизма термического модифицирования древесины граба. В связи с этим разработана математическая модель процесса фазовых превращений при передаче теплового потока к образцу. По полученным зависимостями установлено, что во время температурного воздействия в древесине граба проходят эндотермические фазовые превращения, характеризующиеся поглощением тепла и изменением цвета древесины граба. В частности, при температурном воздействии в 200 °С температура в древесине за счет химических изменений в структуре компонентов клеточной стенки (лигнин, целлюлоза и гемицеллюлоза) снижается до 5 %. Установлено, что в процессе термического модифицирования происходит распад гемицеллюлозы и аморфной части целлюлозы, снижение влагопоглощения, а также уменьшается количество веществ, которые являются средой для развития грибков. Кроме того, лигнин и образованный псевдолигнин проходят процесс полимеризации и перераспределения по объему клетки. Вместе с тем, придают стенкам клеток большую плотность, твердость, повышают гидрофобность (отталкивание воды), тем самым уменьшают способность впитывать влагу и набухать. Установлено, что наиболее результативным параметром фазовых превращений является температура и время выдержки. Приведены результаты влагопоглощения и установлено, что в течение 6 часов экспозиции модифицированой древесины влагопоглощение снижается более 10 раз, что позволяет использовать на объектах с повышенной влажностьюСтворення екологічно безпечних захисних матеріалів для будівельних конструкцій з деревини граба дозволить впливати на процеси стійкості і фізико-хімічні властивості термічно модифікованої деревини граба протягом певного часу до усунення останньої. Тому постає необхідність дослідження умов для дослідження фазових перетворень при високотемпературній дії на деревину та встановлення механізму термічного модифікування деревини граба. У зв’язку з цим розроблена математична модель процесу фазових перетворень при передаванні теплового потоку до деревини. За отриманими залежностями встановлено, що під час температурного впливу в деревині граба проходять ендотермічні фазові перетворення, що характеризуються поглинанням тепла та зміною кольору деревини. Зокрема, при температурному впливу у 200 °С, температура в деревині граба за рахунок хімічних змін в структурі компонентів клітинної стінки (лігнін, целюлоза та геміцелюлоза) знижується до 3 %. Встановлено, що у процесі термічного модифікування відбувається розпад геміцелюлоз і аморфної частини целюлози, зниження вологопоглинання, а також зменшується кількість речовин, які є середовищем для розвитку грибків. Крім того, лігнін і утворений псевдолігнін проходять процес полімеризації і перерозподілу по об’єму клітини. Разом з тим, надають стінкам клітин більшої щільності, твердості, підвищують гідрофобність (відштовхування води), тим самим зменшують здатність вбирати вологу і набрякати. Встановлено, що найбільш результативним параметром фазових перетворень є температура та час витримки. Наведено результати вологопоглинання та встановлено, що протягом 6 годин модифікування деревини вологопоглинання знижується понад 10 разів, що дозволяє використовувати а об’єктах з підвищеною волого

Determination of Regularities of Heat Resistance Under Flame Action on Wood Wall with Fire-retardant Varnish

An analysis of fire-retardant materials for wooden building structures is carried out and the need to develop reliable methods for studying the process of ignition and flame propagation on the surface of a building structure, necessary for creating new types of fire-retardant materials, is found. Therefore, it is necessary to determine the conditions for forming a thermal conductivity barrier and find a mechanism for inhibiting heat transfer to the material. In this regard, a computational and analytical method for determining thermal conductivity when using a fire-retardant varnish as a coating is developed, which allows assessing the coefficient of thermal conductivity under high temperature action. According to experimental data and theoretical dependences, the coefficient of thermal conductivity of the fire-retardant coked foam layer of 0.36 W/(m∙K) is calculated, which, accordingly, ensures the heat resistance of wood.As a result of research, it is proved that the process of heat insulation of a wooden structure consists in the formation of soot-like products on the surface of natural combustible material. This made it possible to determine the conditions for fireproofing wood by forming a thermal conductivity barrier during the decomposition of varnish into foamed coke. Experimental studies confirmed that a sample of fireproof wood withstood the temperature effect of the heat flux for 900 s. The maximum possible temperature penetration through the coating is evaluated. It is found that under the temperature effect on the sample, which significantly exceeds the ignition temperature of wood, on the unheated surface of the sample, this value did not exceed 180 °C. Thus, there is reason to assert the possibility of directional regulation of wood fire protection processes using fire-retardant coatings that can form a protective layer on the material surface that inhibits wood burnou

Determination of Thermal and Physical Characteristics of Dead Pine Wood Thermal Insulation Products

The studies allowed manufacturing dead pine wood thermal insulation materials for the arrangement of premises. Raw materials for their production are wood fibers formed as flat boards. The mechanisms of the thermal insulation process during energy transfer through the material, which makes it possible to influence this process are determined. It is proved that the processes of thermal insulation consist in reducing the porosity of material. So, with a decrease in material density, thermal conductivity decreases, and vice versa. Modeling of the heat transfer process in the swelling of the fireproof coating is carried out, temperature dependences of thermophysical coefficients are determined. Based on the obtained dependences, thermal conductivity for dead pine wood products, reaching 0.132 W/(m·K) is estimated. In case of adhesive bonding of wood products, it decreases to 0.121 W/(m∙K) and when creating wood wool thermal insulation boards it decreases to 0.079 W/(m∙K), respectively. Features of inhibition of the process of heat transfer to the adhesive bonded wood wool material are associated with the formation of pores. This is because in small pores there is no air movement, accompanied by heat transfer. Thermal conductivity of homogeneous material depends on density. So, with a decrease in the material density to 183 kg/m3, thermal conductivity decreases 1.67 times, and vice versa, when using the board, thermal conductivity decreases only 1.1 times. This allows confirming the compliance of the discovered real mechanism of thermal insulation with the revealed conditions for the formation of properties of the inorganic and organic-mineral bonded wood wool material, as well as practical attractiveness of low-quality wood. The latter, in particular, relate to determining the amount of the binder component. Thus, there is reason to argue about the possibility of directed regulation of the processes of formation of wood thermal insulation materials using wood wool and inorganic and organic-mineral binder, which can form a fire-retardant film on the material surfac

Establishing Regularities in the Propagation of Phase Transformation Front During Timber Thermal Modification

The creation of environmentally friendly protective materials for building structures made of wood could make it possible to influence the processes of stability and the physical-chemical properties at the thermal modification of hornbeam wood over a certain time. That necessitates studying the conditions for investigating phase transformations when the timber is exposed to high temperature, as well as establishing the mechanism of hornbeam wood thermal modification. Given this, a mathematical model of the phase transformation process during the transfer of heat flux to a sample was built. Based on the derived dependences, it was established that when hornbeam wood is exposed to temperature treatment, it undergoes endothermic phase transformations characterized by the heat absorption and change in the color of hornbeam wood. In particular, at a temperature of 200 °C, the temperature in the wood decreases by 5 % due to the chemical changes in the structure of cell wall components (lignin, cellulose, and hemicellulose). It was found that the process of thermal modification is accompanied by the decomposition of hemicellulose and the amorphous part of cellulose, a decrease in moisture absorption, as well as a decrease in the volume of substances that are a medium for the development of fungi. In addition, lignin and the resulting pseudo lignin undergo a process of polymerization and redistribution throughout the cell volume. At the same time, they give the cell walls higher density, hardness, increase hydrophobicity (water repellency), thereby reducing the ability to absorb moisture and swell. It was established that the most effective parameter of phase transformations is the temperature and aging duration. The results of moisture absorption have been given; it has been found that over 6 hours of modified timber exposure, its moisture absorption decreases by more than 10 times, which allows its application at facilities with high humidit

Design of Fire-resistant Heat- and Soundproofing Wood Wool Panels

The conducted research revealed the possibility to manufacture heat- and soundproofing materials for the arrangement of buildings. Wood fibers, which are produced in the form of flat panels, are the raw materials for their production. The mechanisms for the process of heat- and soundproofing during energy transfer through the material, which enables influencing this process, were established. It was proved that they are related to the porosity of the material. Thus, at a decrease in volume weight of the material, thermal conductivity and sound transmission are reduced, and vice versa. In addition, heat- and soundproofing building materials from wood should meet the following requirements: to have stable thermal insulation and acoustic indicators within the whole operation period and to be fire resistant, not to give off hazardous substances into the environment. Experimental research proved that the material based on wood wool and inorganic binder at the ratio of 1:1 belongs to combustible materials, because there was its smoldering during the temperature exposure. Thus, under thermal exposure for 90 seconds, the sample caught fire, the flame propagated around the first three zones within 41 s. At the same time, an increase in the amount of the binder on inorganic base and application of organic-mineral binder does not lead to the ignition of material, the maximum temperature of flue gases made up around 120 °C and flammability index amounted to 0. This became possible due to the decomposition of fire retardants under the influence of temperature with emitting non-combustible gases, inhibiting the processes of material oxidation and significantly increasing the formation of the heat protective layer of coke on the surface of the material. This leads to inhibition of heat transfer of high-temperature flame to the material. This made it possible to determine the conditions for fire-resistance of the material through the formation of a thermal conductivity barrier. This makes it possible to argue about the relevance of the detected mechanism of formation of properties of the material based on wood wool and inorganic or organic-mineral binder, as well as practical attractiveness of the proposed technological solutions. The latter, in particular, relate to determining the amount of the binder component (the ratio of wood wool to the binder is not less than 1:2), because in small quantities (ratio 1:1), the burning process occurs. Thus, there are the grounds to argue about the possibility of directional regulation of the processes of formation of heat- and soundproofing wood materials through the use of wood wool and the binder. In this case, it was proposed to use the inorganic and organic-mineral coatings as a binder, which can form a fireproofing film at the surface of the material