Бехта, П. А.

Козак, Р. О.

Салабай, Р. Г.

Electronic archive of the Ural State Forest Engineering University

 342. Перечень веществ, продуктов, производственных процессов, бытовых и при-родных факторов, канцерогенных для человека. ГН 1.1.029-98.- М.: Госкомсанэпидна-зор России, 1995. – 17 с. 3. Бельчинская, Л. И. Адсорбция формальдегида на минеральных нанопористых сорбентах, обработанных импульсным магнитным полем / Бельчинская Л. И., Ходосова Н.А., Битюцкая Л.А. // Физикохимия поверхности и защита материалов. – 2009. – Т.45. №2. – С.218-221. 4. Комарова, Е.Е. Определение выделяемого из древесностружечных плит фор-мальдегида фотоколориметрическим методам с использованием ацетилацетона: экс-пресс-информ. / Е.Е. Комарова Б. В. Ромашков, В.В. Васильев. – М.: ВНИПИЭИлес-пром, 1987. – С. 16-19. – (Плиты и фанера; Вып. 12). 5. Бучаченко, А.Л. Магнитные и спиновые эффекты в химических реакциях / А.Л. Бучаченко, Р.З. Сагдеев, К.М. Салихов – Новосибирск: Наука, 1978. 6. Бинги, В.Н. Физические проблемы действия слабых магнитных полей на био-логические системы / В.Н. Бинги, А.В. Савин. / Успехи физических наук. – 2003. – Т.173.- №3. – С.265-300.   Бехта П.А., Козак Р.О., Салабай Р.Г. (НЛТУ Украины, г. Львов, Украина)  bekhta@ukr.net,  kozak_ruslan@ukr.net,  roman_salabay@ukr.net  УЛУЧШЕНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДРЕВЕСНО-СОЛОМЕННЫХ ПЛИТ МОДИФИКАЦИЕЙ СОЛОМЕННЫХ ЧАСТИЦ ADVANCING PARTICLE BOARDS WITH MODIFIED STRAW PARTICLES  Постановка проблемы Во многих странах мира для изготовления стружечных плит традиционным сырьем была и остается древесина. Скорость глобальной вырубки лесов и ее влияние на окружающую среду вынуждает производителей таких плит вести поиск альтернативно-го сырья. В основном это лигноцеллюлозное сырье сельскохозяйственного производст-ва, в частности солома. Отличительная особенность соломы всех культур – высокое со-держание целлюлозы. Средняя рыночная цена соломы в несколько раз меньше, чем древесины [1]. Меньшие средства могут быть использованы на дробильное и сушиль-ное оборудование [2, 3]. За последние годы во многих странах злаковая солома стала главным недревесным сырьем, которое используют для изготовления древесных плит. В США, после багассы, злаковую солому считают вторым самым пригодным сельско-хозяйственным волокном для изготовления древесных композитов [4]. Однако, одним из факторов, который препятствует использованию соломы как сырья для производства древесных плит, является наличие воска с достаточно сложным химическим составом, который в соломе не распылен во всей ее массе, как это имеет место в древесине, а находится практически полностью на поверхности стебля. Образо-вание такого антиадгезионного слоя на поверхности частиц соломы препятствует сма-чиванию поверхности частиц и ухудшает склеивание [5]. Электронный архив УГЛТУ 35Обычные карбамидоформальдегидные клеи не позволяют получать из соломы стружечные плиты с необходимыми свойствами. Частичная замена древесины соломой в плитах, склеенных карбамидоформальдегидным клеем, драматически ухудшает их основные свойства [6]. Однако привлекательность соломенного сырья вынуждает искать пути, которые позволили бы применять его в производстве стружечных плит.  Небольшой процент (до 10%) соломенных частиц в смеси с древесными хотя и ухудшает физико-механические показатели древесно-соломенных плит, однако позво-ляет получать плиты, которые отвечают требованиям стандарта [7]. Можно достичь удовлетворительного качества склеивания и при применении модифицированных кар-бамидоформальдегидных клеев [8]. Изоцианатные клеи – самые эффективные для изго-товления соломенных плит [9]. Однако через дороговизну этих клеев, исследования, направленные на улучшение адгезии соломы со смолами, которые были бы дешевле за изоцианатные, продолжаются [5]. Предложены разные методы химической обработки поверхности частиц соломы. Известен способ получения плит из растительного сырья, который включает модификацию растительного сырья аммиаком, которое перед этим обрабатывается водяным паром при температуре 140-250°С, со следующим формиро-ванием и горячим прессованием [10]. Недостатком этого способа является сложность технологии и токсичность аммиака. Следовательно, вопрос использования соломенных частиц в производстве стру-жечных плит является открытым и требует дополнительных исследований. Поэтому целью данного исследования являлось улучшение физико-механических свойств дре-весно-соломенных плит путем модификации соломенных частиц.  Экспериментальная часть Древесное сырье и солома отдельно измельчались для получения древесных и соломенных частиц. Древесные частицы подавались на операцию сушки, а соломенные частицы подвергались на протяжении 45 мин одной из дополнительных технологиче-ских операций: 1) вымачиванию в 9%-ном растворе уксусной кислоты; 2) кипячению в воде; 3) кипячению в мыльном растворе; 4) пропариванию. После такой обработки соломенные частицы подсушивались до влажности 3-6%. Потом древесные частицы перемешивались из соломенными. Массовое соотношение между древесными и соломенными частицами составляло 60:40. Приготовленная смесь древесно-соломенных частиц смешивалась с клеем на основе карбамидоформальдегид-ной смолы. Содержание клея в плите составляло 14% от массы абсолютно сухих час-тиц. В качестве отвердителя использовался хлористый аммоний в виде водного раство-ра концентрацией 20% в количестве 1%. После смешивания с клеем формировался од-нослойный стружечный ковер. Сформированный ковер подпрессовывался и подавался на операцию прессования плит. Прессование однослойных плит плотностью 650 кг/м3, толщиной 16 мм осуществлялось при таких режимных параметрах: давление – 2,2 МПа, температура – 170°С, длительность – 0,38 мин/мм (6,14 мин). Влажность готовых плит составляла 8%. Электронный архив УГЛТУ 36Для сравнения при аналогичных параметрах прессования изготовлялись древес-но-соломенные плиты, в которых соломенные частицы не поддавались дополнительной обработке.  Результаты исследований Анализ влияния модификации частиц на свойства плит осуществлялся за сле-дующими параметрами плит: прочность при статическом изгибе, прочность при растя-жении перпендикулярно к пласти плиты, водопоглощение и набухание. Для контроль-ных плит отмеченные параметры были приняты за 1,0. Сравнительные данные физико-механических показателей древесно-соломенных плит приведены в таблице.  Таблица – Сравнительные данные физико-механических показателей древесно-соломенных плит Показатель Контрольная плита Плита с модифицированными соломенными частицами: вымоченными в 9%-ном растворе уксусной кислоты прокипяченными в мыльном растворе прокипяченными в воде пропаренными Предел прочности при статическом изгибе 1,0 2,36 2,31 1,79 1,48 Предел прочности при растяжении перпендикулярно к пласти плиты 1,0 2,0 2,86 1,71 1,43 Водопоглощение 1,0 0,91 0,92 0,94 0,88 Набухание 1,0 0,57 0,65 0,67 0,75  Из результатов, приведенных в таблице, можно сделать вывод, что использова-ние модифицированных соломенных частиц в композиции стружечных плит во всех случаях позволяет значительно улучшить их физико-механические свойства, по срав-нению с древесно-соломенными плитами, изготовленными из необработанных соло-менных частиц. В частности, использование соломенных частиц, предварительно обработанных 9%-ным раствором уксусной кислоты, позволило повысить прочность при статическом изгибе таких плит на 136%, прочность при растяжении перпендикулярно к пласти пли-ты на 100%, уменьшить водопоглощение и набухание соответственно на 9% и 43%. Использование соломенных частиц, предварительно прокипяченных в мыльном растворе, позволяет повысить прочность при статическом изгибе таких плит на 131%, прочность при растяжении перпендикулярно к пласти плиты на 186%, уменьшить во-допоглощение и набухание соответственно на 8% и 35%. Использование соломенных частиц, предварительно обработанных пропарива-нием или кипячением в воде, также позволило значительно улучшить физико-механические свойства древесно-соломенных плит. В частности, прочность при стати-ческом изгибе повышается на 50% и 80%, прочность при растяжении перпендикулярно к пласти плиты повышается на 43% и 71%, водопоглощение уменьшается на 12% и 6%, Электронный архив УГЛТУ 37набухание уменьшается на 25% и 33%, соответственно для пропаренных и прокипя-ченных в воде соломенных частиц. Сравнивая разные способы модификации необходимо отметить наилучшие пока-затели относительно предела прочности при статическом изгибе, водопоглощения и на-бухания получены при обработке соломенных частиц вымачиванием в 9%-ном растворе уксусной кислоты. Кипячение соломенных частиц в мыльном растворе обусловило наи-больший рост предела прочности при растяжении перпендикулярно к пласти плиты. Судя за результатами исследований, модификация соломенных частиц позволяет удалять восковые вещества, что способствует лучшему смачиванию поверхности час-тиц клеем и улучшает склеивание. А это, в свою очередь, улучшает физико-механические свойства древесно-соломенных плит.   Библиографический список  1. Markessini E., Roffael E., Rigal L. Panels from annual plant fibers bonded with urea-formaldehyde resins. In: Proceedings 31th International Particleboard/Composite Mate-rials Symposium, Pullman. 1997. - P. 147-160. 2. Dalen H., Shorma T. The manufacture of particleboard from wheat straw. In: Pro-ceedings of the 30th Washington State University International Particleboard Compo-site/Materials Symposium. Pullman, Washington, 1996. - P. 191-196. 3. Heslop G. Compak: Ten Years of Experience with Commercial Straw Particleboard Production. In: Proceedings of the 31th Washington State University International Particle-board Composite/Materials Svmposium. Pullman, Washington. 1997. - P. 109-113. 4. Rowell R.M., Young R.A., Rowell J.K. Paper and Composites from Agro-Based Resources. CRC Lewis Publishers, Boca Raton, New York, Tokyo, 1997, в 464 г. 5. Pease D.A. Resin advances support strawboard development. Wood Technology. 1998, No.3, p.32-34. 6. Grigoriou A. Straw-wood composites bonded with various adhesive systems. Wood Science and Technology, 2000, 34: 355-365. 7. Патент на полезную модель №21438, Украина, МПК В27 N 3/00. Способ изго-товления стружечных плит с использованием соломы / Бехта П.А., Салабай Р.Г. – Опубл.15.03.2007, Бюл.№3 8. Rexen F. Stroh als Rohstoffimaterial für Spanplatten. Holz Zentralbl. 1975, 101, Nr.34: 471-472. 9. Heller W. Die Herstellung von Spanplatten aus unkonventionellen Rohstoffen. Holz als Roll- und Werkstoff, 1980, 38: 393-396. 10. А.с. СССР №656868. Способ получения плит из растительного сырья / Клуге З.Э., Лиедоетерис У.Я., Зиединьш И.О. и др. Заявл. 10.06.75, Опубл. 15.04.79, Бюл.№14.      Электронный архив УГЛТУ

Advancing particle boards with modified straw particles

https://elar.usfeu.ru/bitstream/123456789/3653/1/Bekhta.pdf

Advancing particle boards with modified straw particles

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of the Ural State Forest Engineering University