ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛОТНОСТИ ВОЛОКНИСТОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗНОЙ МАТРИЦЫ ДЛЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ПРИ МАЛЫХ ДАВЛЕНИЯХ ПРЕССОВАНИЯ
Authors: Чащилов Д.В. , Злочевский Л.А. , Струкова А.Е. , Павлов И.Н. 
Published: November 2021

Для теплоизоляционных полимерных композиционных материалов (ПКМ) с наполнителем из целлюлозных волокон одним из актуальных вопросов является изменение плотности волокнистой матрицы под действием внешних механических нагрузок. Предметом экспериментального исследования явились образцы разрыхленной небелёной древесной сульфитной целлюлозы из хвойной древесины в воздушно-сухом состоянии. Цель исследования – оценка изменения насыпной плотности разрыхленной целлюлозы от величины давления прессования при малых давлениях прессования. В экспериментальных исследованиях использован метод денсиметрии. Из целлюлозной папки в лабораторных условиях получены образцы разрыхленной целлюлозы путём механического разволокнения. Использован лабораторный колковый рыхлитель роторного действия. Разрыхление проведено при окружной скорости ротора 50 м/с. Давление прессования варьировалось от 0 до 7,5 кПа. Получены образцы разрыхленноё целлюлозы с насыпной плотностью от 11,1 до 100,0 кг/м3. Эксперименты проведены с трёхкратным повторением. Показано, что при увеличении давления прессования насыпная плотность целлюлозы стабильно возрастает. В исследованном диапазоне давлений прессования уплотнение целлюлозы проходит в два этапа. На первом этапе при давлении прессования от 0 до 5 кПа насыпная плотность возрастает от 11,1 до 87,5 кг/м3. На втором этапе, при давлении прессования свыше 5 кПа, насыпная плотность возрастает с 87,5 до 100 кг/м3. На втором этапе замедление нарастания насыпной плотности при росте давления прессования может быть обусловлено деформацией элементарных волокон целлюлозы. Результаты экспериментального исследования могут быть применены для создания теплоизоляционных ПКМ на основе целлюлозных волокон.
For heat-insulating polymer composite materials (PCM) with a cellulose fiber filler, one of the topical issues is the change in the density of the fiber matrix under the influence of external mechanical loads. The subject of the experimental study was samples of loosened unbleached wood sulfite cellulose from coniferous wood in an air-dry state. The aim of the study is to assess the change in the bulk density of loosened pulp from the value of the pressing pressure at low pressing pressures. In experimental studies, the method of densimetry was used. Samples of loosened cellulose were obtained from the pulp folder under laboratory conditions by mechanical de-fibration. A laboratory rotary chopper was used. Loosening was carried out at a circumferential rotor speed of 50 m / s. The pressing pressure varied from 0 to 7.5 kPa. Samples of loosened cellulose with a bulk density from 11.1 to 100.0 kg/m3were obtained. The experiments were carried out in three-fold repetition. It is shown that with an increase in the pressing pressure, the bulk density of cellulose steadily increases. In the studied range of pressing pressures, the pulp compaction takes place in two stages. At the first stage, at a pressing pressure of 0 to 5 kPa, the bulk density increases from the initial value 11.1 to 87.5 kg / m3. At the second stage, when the pressing pressure exceeds 5 kPa, the bulk density increases from 87.5 to 100 kg/ m3. At the second stage, the slowdown in the increase in bulk density with an increase in the pressing pressure can be caused by the deformation of the elementary cellulose fibers. The results of the experimental study can be used to create heat-insulating PCM based on cellulose fibers.