AGRIS - 

2023

В.А. Шамаев | О.Ф. Шишлов

Наименее востребованными породами в РФ являются осина и тополь, запасы которых постоянно увеличиваются. Для использования в качестве заменителя ценной древесины твердых лиственных пород древесины осины и тополя необходимо увеличить примерно в 2 раза ее прочностные свойства и одновременно достичь стабильности форм и размеров. Наиболее распространенным способом стабилизации форм и размеров древесины является ее обработка уксусным ангидридом, поливиниловым спиртом, полиэтиленгликолем или гидротермическая обработка. Для увеличения прочности древесины применяется обработка феноло- и карбамидоформальдегидными мономерами, олигомерами и смолами. Стабилизация форм и размеров особенно важна для прессованной древесины: ее разбухание в воде в 8 раз превышает разбухание натуральной древесины. В качестве модификатора выбран карданол, получаемый из жидкости скорлупы орехов кешью или синтезированный. Разработана технология пропитки древесины карданолом, содержащим 2–3 % уксусной кислоты, с последующей термообработкой пропитанной древесины при температуре 140–150 °С в течение 6–8 ч. При этом происходит полимеризация карданола с компонентами лигноуглеводного комплекса древесины, что не только улучшает ее свойства, но и придает стабильность форм и размеров в среде с переменной влажностью. Для изучения кинетики использовали дифференциальный сканирующий калориметр Mettler Toledo DSC 823e/700. Измерения тепловых потоков проводили в закрытых стальных тиглях вместимостью 30 мкл, способных выдержать давление пара до 15 МПа. На кривой теплового потока при скорости нагрева 10 °С/мин присутствует экзотермический пик с максимумом 150,7 °С. Модифицированная карданолом древесина осины имеет прочность при сжатии вдоль волокон 69 МПа, предельное объемное разбухание 2,6 %, предельное влагопоглощение 18 % при содержании карданола 15 % от массы сухой древесины. Предельное водопоглощение и предельное объемное разбухание древесины, пропитанной карданолом, находятся на одном уровне с соответствующими показателями модифицированной древесины марок Accoja, Belmadur и Thermowood. Для цитирования: Шамаев В.А., Шишлов О.Ф. Упрочнение и стабилизация форм и размеров древесины осины и тополя карданолом // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 3. С. 155–161. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-3-155-161 | Aspen and poplar are the least required types of wood in the Russian Federation, whose stock is continually expanding. Such wood can be used as a substitute for valuable hardwood, but in this case the strength must be almost doubled while achieving stability in shape and size. Treatment with acetic anhydride, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, or hydrothermal care are the most common methods for maintaining the volumetric stability of the wood. Treatment with phenol- and urea-formaldehyde monomers, oligomers, and resins is typically done for strength improvement. The stabilization of the dimensional parameters is especially critical for pressed wood, which has 8 times greater swelling in water than raw wood. Cardanol was chosen as a modifier. It can be derived from cashew nutshell liquid or synthesized. The established technique for impregnating wood with cardanol includes 2–3 % acetic acid, followed by heat treatment at 140–150 °С for 6–8 hours. During this process, cardanol polymerizes with components of the lignocarbohydrate complex of the wood, which does not only improve its characteristics but also provides form and size stability in an environment with changeable humidity. A Mettler Toledo DSC 823e/700 differential scanning calorimeter was used to examine the kinetics. Heat fluxes were measured in 30 µl sealed steel crucibles that could sustain steam pressure up to 15 MPa. At a heating rate of 10 °C/min, the heat flow curve showed an exothermic peak with a maximum temperature of 150.7 °C. Aspen wood with 15 % cardanol content has a compressive strength along the fibers of 69 MPa, a volume swelling limit of 2.6 %, and a moisture absorption limit of 18 %. The ultimate water absorption and ultimate volumetric swelling of wood impregnated with cardanol are comparable to the relevant indications of the modified wood brands Accoja, Belmadur, and Thermowood. For citation: Shamaev V.A., Shishlov O.F. Hardening and Stabilization of Volumetric Properties in Aspen and Poplar Wood with Cardanol. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 3, pp. 155–161. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-3-155-161

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Andrey A. Titunin | Meline S. Gevorgyan | Alexander A. Fedotov | Tatiana N. Vakhnina | Irina V. Susoeva

Одним из перспективных материалов для строительства являются деревянные клееные конструкции. Согласно действующим нормативным документам для производства таких конструкций используется, как правило, древесина хвойных пород, запасы которой в промышленно освоенных районах за последние десятилетия значительно снизились. При этом в ряде регионов России есть значительный сырьевой резерв осиновой древесины, которая на протяжении многих веков успешно применялась в строительстве зданий и сооружений. Ее физико-механические характеристики отличаются от показателей древесины сосны на 3,2–18,6 %, поэтому она может рассматриваться в качестве альтернативного источника сырьевого обеспечения предприятий деревянного домостроения. Для оценки степени влияния сочетания хвойной и осиновой древесины на прочность клеевого соединения как одного из основных показателей качества деревянных клееных конструкций выполнен комплекс теоретических и экспериментальных исследований. Расчетным путем определены максимальные касательные и нормальные напряжения клеевого шва в заготовках из сосны и осины, которые существенно выше показателей цельной древесины. Значения прочности при скалывании в склеенных ламелях из сосны и осины (4,46-8,06 МПа), полученные в ходе проведения опытов на 1-м этапе исследований, оказались близки к прочности цельной древесины. На 2-м этапе был использован метод дисперсионного анализа, результаты подтвердили предположение о том, что при склеивании ламелей толщиной до 20 мм разница в прочности клеевого шва конструкций из сосны и конструкций из сосны и осины незначима. Полученные данные служат основой для дальнейшей работы по диверсификации сырьевых ресурсов при производстве деревянных клееных конструкций за счет вовлечения в переработку маловостребованной древесины осины. Для цитирования: Титунин А.А., Геворкян М.С., Федотов А.А., Вахнина Т.Н., Сусоева И.В. Научное обоснование использования древесины осины в деревянных клееных конструкциях // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 6. С. 149–161. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-6-149-161 | One of the promising materials for construction are wooden glued structures. According to the current regulatory documents, for the production of such structures coniferous wood is usually used, the reserves of which in industrially developed areas have significantly decreased over the last decades. At the same time, in a number of regions of Russia there is a significant raw material reserve of aspen wood, which has been successfully used in the construction of buildings and structures for many centuries. Its physical and mechanical characteristics differ from pine wood from 3.2 to 18.6 %. Therefore, it can be considered as an alternative source of raw materials for wooden house construction enterprises. To assess the degree influence of the combination of coniferous and aspen wood on the strength of the glue joint, as one of the main indicators of the quality of wooden glued structures, a set of theoretical and experimental studies was carried out. Maximum tangential and normal stresses of glue joint in pine and aspen blanks, which are significantly higher than those of solid wood, were determined by calculation. The values of shear strength in glued pine and aspen lamellas (4.46–8.06 MPa), obtained during the experiments at the 1st stage of research, were close to the strength of solid wood. At the 2nd stage the method of dispersion analysis was used, the results confirmed the assumption that when gluing lamellas up to 20 mm thick, the difference in the strength of the glue joint of structures made of pine and structures made of pine and aspen is insignificant. The obtained data serve as a basis for further work on diversification of raw material resources in the production of wooden glued structures due to the involvement of low-demand aspen wood in processing. For citation: Titunin A.A., Gevorgyan M.S., Fedotov A.A., Vakhnina T.N., Susoeva I.V. Scientific Substantiation of Aspen Wood Use in Wooden Glued Structures. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 6, pp. 149–161. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-6-149-161

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Sergey G. Eliseev | Vladimir N. Ermolin | Danil V. Duk

Представлены результаты исследования возможности применения лазерной перфорации для повышения декоративных свойств древесины пихты сибирской (Abies sibirica). Древесина пихты имеет относительно низкие физико-механические свойства и невыразительный внешний вид, из-за чего не пользуется высоким спросом. Повышение декоративных свойств пихтовой древесины позволит производить из нее отделочные материалы. Обзор научной литературы установил, что существующие технологии крашения древесины мало подходят для труднопропитываемой древесины пихты. Поэтому с учетом одновременной возможности повышения проницаемости древесины и ее контролируемого окрашивания для формирования текстуры была использована лазерная перфорация древесины. В ходе исследования изучены особенности окрашивания перфорированной лазером древесины пихты в зависимости от режимных параметров пропитки и структуры древесины. Для этого в образцах древесины пихты (165×65×32 мм) при помощи лазера были прожжены каналы диаметром до 0,2 мм и глубиной 15 мм. Затем образцы древесины пропитывались в автоклаве. Режимные параметры пропитки определены в соответствии с планом 2-факторного эксперимента: давление 0,2; 0,5 и 0,8 МПа, продолжительность пропитки 30; 225 и 480 мин. Показано, что при пропитке перфорированной древесины окрашивающий раствор в первую очередь проникает через прожженные лазером каналы и в основном продвигается вдоль волокон. В зависимости от продолжительности пропитки и давления краситель проходит от прожженных каналов вдоль волокон на расстояние от 10,9 до 24,6 мм. Поперек волокон краситель проникает незначительно и суммарно в обе стороны от отверстий окрашенные зоны в зависимости от давления и продолжительности пропитки имеют ширину от 1,3 до 1,7 мм. Установлено, что режимные параметры пропитки значительно влияют на размеры окрашенных зон вдоль волокон и в абсолютных значениях мало влияют на поперечное окрашивание. При пропитке перфорированной древесины большее воздействие на размер окрашенных участков древесины из двух изученных факторов оказывает давление. Практически доказана возможность применения разработанной технологии для формирования искусственной текстуры древесины, в том числе имитирующей ценные породы древесины. Для цитирования: Елисеев С.Г., Ермолин В.Н., Дук Д.В. Применение лазерной перфорации для повышения декоративных свойств древесины пихты сибирской (Abies sibirica) // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 5. С. 151–163. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-5-151-163 | This paper presents research into the possibilities of using laser perforation to enhance the decorative properties of Siberian fir (Abies sibirica) wood. Fir wood is characterized by fairly modest physical and mechanical properties and featureless appearance, which is why it is in low demand. With enhanced decorative properties, fir wood could find its use in the production of finish materials. The literature review reveals that the existing wood dyeing technologies are not really effective for the hard-to-impregnate fir wood. Therefore, laser perforation was used to achieve higher wood impregnation and its controlled coloring to form the texture. The study also explored the features of dyeing laser-perforated fir wood, depending on the set parameters of impregnation and wood structure. To do so, the fir samples (with the size of 165×65×32 mm) were laser perforated to form slots up to 0.2 mm in diameter and 15 mm deep. Then the samples were impregnated in an autoclave. The set parameters were determined in accordance with the two-factor experiment schedule: the pressure standing at 0.2, 0.5 and 0.8 MPa, with the impregnation time of 30, 225 and 480 min. The study showed that when perforated wood is impregnated, the dyeing solution penetrates the laser-cut slots first and mainly spreads along the wood fibers. Depending on the impregnation time and pressure applied, the dye moves from the perforated slots along the wood fibers covering a distance of 10.9 mm to 24.6 mm. The dye does not spread as well across the fibers, only coloring a total width of 1.3 to 1.7 mm both ways from the slot depending on applied pressure and time of impregnation. It was found that, first and foremost, the set parameters affect the size of colored areas along the wood fibers and make little difference to lateral coloring in absolute values. Pressure applied to perforated wood during impregnation was determined to have the biggest impact on the size of colored areas. The study proves it possible to use the developed technology in forming artificial wood textures, including those that imitate valuable wood species. For citation: Eliseev S.G., Ermolin V.N., Duk D.V. Using Laser Perforation to Enhance Decorative Properties of Siberian Fir (Abies sibirica) Wood. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 5, pp. 151–163. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036- 2023-5-151-163

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2022

И.В. Сусоева | Т.Н. Вахнина | А.А. Титунин | В.Е. Румянцева

Wood processing soft waste is mainly used in the production of fuel briquettes, irrecoverable (non-recyclable) waste from spinning flax and cotton are incinerated or sent to dump. The development of methods for recycling non-recyclable cellulosic waste through the product manufacturing is relevant, both from the resource conservation perspective, as well as the environmental point of view. The issues of plant waste recycling through the manufacturing of various types of products are widely developed in the Russian and foreign scientific research practice. Researchers deal with the processing of wheat, rice straw, bamboo stalks, and other cellulosic materials. There is a plenty of published information on methods of soft wood waste recycling. However, no research on recycling irrecoverable waste of spinning flax and cotton fibers had been carried out before this paper. We propose to produce thermal insulation boards based on phenol-formaldehyde resol binder using flax and cotton spinning waste and soft wood processing waste. The wet production method used here involves mixing the filler with water, a precipitant solution and a binder. After spinning the material is dried. The paper presents the results of determining the physical and mechanical properties and thermal conductivity coefficient of boards made of plant waste. The research was carried out according to the B-plan of the second order. Adequate regression mathematical models of the dependences of physical and mechanical parameters of the boards on the varying factors of the production process were developed according to the experimental data processing results. Using the developed regression models we built the response surfaces of the composite parameters: the bending strength of the boards, the thickness swelling of the boards after 24 h of exposure in water and the thermal conductivity coefficient. Nomograms of the dependencies of board parameters on the values of varying factors have been developed based on the mathematical models analysis. The nomograms are the basis for the development of practical recommendations for determining the rational values of the parameters of insulation board materials production from irrecoverable waste of spinning flax and cotton and soft wood processing waste. For citation: Susoeva I.V., Vakhnina T.N., Titunin A.A., Rumyantseva V.E. Processing Factors and Properties of Thermal Insulation Boards Made of Plant Fillers. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2022, no. 4, pp. 185–197. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-4-185-197 | Мягкие отходы переработки древесины в основном используют для производства топливных брикетов, невозвратные (неиспользуемые) отходы прядения льна и хлопка сжигают или отправляют на свалку. Поиск способов утилизации невозвратных целлюлозосодержащих отходов путем производства продукции актуален и с позиций ресурсосбережения, и с экологической точки зрения. В практике российских и зарубежных научных исследований широко разрабатывается такое направление, как утилизация растительных отходов путем производства продукции. Изучаются вопросы переработки пшеничной, рисовой соломы, стеблей бамбука и других целлюлозосодержащих материалов. Существует много публикаций о способах утилизации мягких древесных отходов. Однако исследований в области переработки невозвратных отходов прядения льняных и хлопковых волокон до работы авторов статьи не проводилось. Нами предлагается изготавливать из отходов прядения льна и хлопка и мягких отходов переработки древесины теплоизоляционные плиты на фенолоформальдегидном резольном связующем. Используется мокрый способ производства, при котором наполнитель смешивается с водой, раствором осадителя и связующего, после отжима материал сушится. Представлены результаты определения физико-механических показателей и коэффициента теплопроводности плит, изготовленных из растительных отходов. Исследование проводилось по В-плану второго порядка. Обработка экспериментальных данных позволила разработать адекватные регрессионные математические модели зависимости физико-механических показателей плит от варьируемых факторов процесса производства. По этим регрессионным моделям построены поверхности отклика показателей композита: предела прочности плит при статическом изгибе, их разбухания по толщине за 24 ч пребывания в воде и коэффициента теплопроводности. На основе анализа моделей получены номограммы зависимости показателей плит от варьируемых факторов. Номограммы являются основой для разработки практических рекомендаций по определению рациональных параметров производства теплоизоляционных плитных материалов из неиспользуемых (невозвратных) отходов прядения льна и хлопка и мягких отходов переработки древесины. Для цитирования: Сусоева И.В., Вахнина Т.Н., Титунин А.А., Румянцева В.Е. Технологические факторы и свойства теплоизоляционных плит из растительных наполнителей // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 4. С. 185–197. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-4-185-197

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2022

Ю.Г. Скурыдин | Е.М. Скурыдина

Результаты работы направлены на формирование представлений об особенностях молекулярной подвижности компонентов наружных и внутренних слоев материала древесностружечной плиты в диапазоне температур от комнатной до 275…300 ºС, а также на выявление факта недоотверждения связующего во внутренних слоях. Приведены данные о температурных зависимостях динамического модуля сдвига наружных и внутренних слоев материала древесностружечной плиты, полученные методом динамического механического анализа на крутильном маятнике. Обнаружены значительные отличия в характере зависимостей для образцов, взятых на разном удалении от поверхностных слоев. Для материала наружных слоев характерна типичная тенденция непрерывного неравномерно-последовательного уменьшения динамического модуля сдвига с ростом температуры, свойственная большинству полимерных и композитных материалов. Во внутренних слоях при температуре 140±5 ºС выявлено кратковременное скачкообразное увеличение динамического модуля сдвига относительно соседних участков, не характерное для материалов, находящихся в стабильном состоянии. Кроме того, имеет место тенденция уменьшения динамического модуля сдвига материала древесностружечной плиты при комнатной температуре с удалением от наружных слоев, обусловленная неоднородным фракционным составом и различиями в характере процессов химической сшивки при горячем прессовании. Высказано предположение, что обнаруженное аномальное увеличение динамического модуля сдвига во внутренних слоях материала при температуре 140±5 ºС является признаком протекания процесса доотверждения связующего непосредственно в условиях его нагрева при измерении динамического модуля сдвига методом динамического механического анализа. Сделан вывод, для образца древесностружечной плиты характерно максимальное отверждение термореактивного связующего в слоях, отстоящих от обеих поверхностей до 4,5…5,0 мм. Во внутренних слоях, отстоящих от поверхностей на расстояние более 5,5 мм, происходит частичное недоотверждение связующего. Таким образом, показано, что метод динамического механического анализа может быть использован в качестве инструментального средства контроля за наличием во внутренних слоях материала древесностружечной плиты компонентов термореактивного связующего, недоотвержденных в процессе горячего прессования, что поможет получить материал с более стабильными характеристиками. Благодарности: Исследование выполнено в рамках реализации Программы поддержки научно-педагогических работников ФГБОУ ВО «Алтайский государственный университет», проект «Применение методов цифровой обработки для интерпретации экспериментальных данных о структуре и свойствах древесины и древесных композитных материалов». Для цитирования: Скурыдин Ю.Г., Скурыдина Е.М. Послойный динамический модуль сдвига в поперечном сечении древесностружечной плиты // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 5. С. 143–156. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-5-143-156 | The research results are aimed at the formation of ideas concerning the features of molecular motion of the components of the outer and inner layers of the particle board material in the temperature range from room temperature to 275–300 °C, as well as at revealing the fact of binder undercuring in the inner layers. The paper provides data on the temperature dependences of the dynamic shear modulus of the outer and inner layers of the particle board material, obtained by dynamic mechanical analysis using a torsion pendulum. We found significant differences in the nature of the dependencies for samples taken at different distances from the surface layers. The material of the outer layers is characterized by the typical pattern of a continuous irregularly consistent decrease in the dynamic shear modulus with increasing temperature, which is common to most polymeric and composite materials. A short-term intermittent increase in the dynamic shear modulus relative to neighboring areas was detected in the inner layers at 140±5 °C, which is not typical for materials in a stable state. There is also a tendency for the dynamic shear modulus of the particle board material to decrease at room temperature with distance from the outer layers, due to the heterogeneous fractional composition and differences in the nature of chemical cross-linking during hot pressing. It has been assumed that the detected anomalous increase in the dynamic shear modulus in the inner layers of the material at 140±5 °С is a symptom of the binder post-treatment process directly in conditions of its heating when measuring the dynamic shear modulus by dynamic mechanical analysis. Thus, it is concluded that the particle board sample shows maximum curing of the thermosetting binder in the layers, which are 4.5–5.0 mm distant from both surfaces. Partial undercuring of the binder occurs in the inner layers, which are more than 5.5 mm away from the surfaces. Thus, it is shown that the method of dynamic mechanical analysis can be used as a tool to control the presence in the inner layers of the particle board material of the components of thermosetting binder, undercured in the hot pressing process, which will help to obtain a material with more stable characteristics. Acknowledgments: The research was carried out within the framework of the Support Program for scientific and pedagogical workers of the Altai State University, the project “Application of Digital Processing Methods for Interpretation of Experimental Data on the Structure and Properties of Wood and Wood Composite Materials”. For citation: Skurydin Yu.G., Skurydina E.M. Layer-by-Layer Dynamic Shear Modulus in the Cross-Section of a Particle Board. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2022, no. 5, pp. 143–156. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-5-143-156

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2022

Е.В. Томина | А.И. Дмитренков | К.В. Жужукин

Естественная структура древесины может выступать как матрица для модифицирования наночастицами различной химической природы. Цель работы – получение нанокомпозита на основе древесины путем ее модифицирования составами из отработанного растительного масла и наночастиц оксида цинка и исследование свойств этого нанокомпозита. В качестве объектов изучения были выбраны образцы древесины березы повислой. Масляной основой разрабатываемых пропиточных составов служило оставшееся после приготовления пищи рафинированное подсолнечное масло, наполнителем и модификатором – наноразмерный порошок оксида цинка. Для синтеза наночастиц оксида цинка применяли золь-гель метод, дающий узкий интервал распределения частиц по размерам. Как исходное вещество для синтеза наночастиц ZnO использовали нитрат цинка Zn(NO3)2·6H2O, как осадитель – водный раствор аммиака. Синтезированные наночастицы оксида цинка не содержали примесей и имели форму близкую к сферической, а их размер не превышал 20 нм. Размер агломератов частиц оксида цинка составлял не более 100 нм, что позволяло им легко проникать в полости древесного материала. Для модифицирования древесины готовили устойчивую суспензию синтезированного нанопорошка оксида цинка в отработанном подсолнечном масле. Обработку образцов древесины осуществляли методом горяче-холодной пропитки. Установлено, что использование наноразмерного оксида цинка ускоряет процесс высыхания покрытия из растительного масла, повышает прочность такого покрытия и его устойчивость к внешним воздействиям. Применение разработанных составов улучшает гидрофобные свойства древесины, ее влаго- и водостойкость, а также уменьшает разбухание в тангенциальном и радиальном направлениях. Выбрана оптимальная дозировка наноразмерного оксида цинка в составах на основе отработанного растительного масла для защитной обработки древесины березы – 0,1 %. Пропиточные составы на основе отработанного растительного масла обладают низкой токсичностью и их использование позволяет утилизировать отходы пищевого производства. Для цитирования: Томина Е.В., Дмитренков А.И., Жужукин К.В. Использование наноразмерного ZnO в составах для защитной обработки древесины // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 4. С. 173–184. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-4-173-184 | Wood natural structure can be considered as a suitable matrix for modifying with nanoparticles of various chemical nature. The research aims at obtaining a woodbased nanocomposite by modifying wood with compositions of waste vegetable oil and zinc oxide nanoparticles and studying the properties of this nanocomposite. Silver birch (Betula pendula) wood samples were chosen as study objects. Refined sunflower oil left after cooking was the oil base of the developed impregnating compositions; nanosized zinc oxide powder was the filler and modifier. The sol-gel method providing a narrow range of particle size distribution was used for synthesis of zinc oxide nanoparticles from Zn(NO3)2·6H2O as starting material. Aqueous ammonia solution was used as a precipitant. The synthesized zinc oxide nanoparticles contained no impurities, were mostly spherical and had the size less than 20 nm. The size of zinc oxide agglomerates was no more than 100 nm, allowing them to easily penetrate into the wood material cavities. A stable suspension of synthesized zinc oxide nanopowder in used sunflower oil was prepared and applied for wood modification by hot-and-cold bath treatment. It was found that the use of nanoscale zinc oxide accelerates the drying process of vegetable oil coating, increases the strength of such a coating and its resistance to external influences. The use of developed compositions improves the hydrophobic properties of wood, its moisture and water resistance, as well as reduces swelling in the tangential and radial directions. We have chosen the optimal dosage of nanosized zinc oxide (0.1 %) in compositions based on waste vegetable oil for protective treatment of birch wood. Impregnating compositions on the base of waste vegetable oil are environmentally safe and their use allows recycling food industry wastes. For citation: Tomina E.V., Dmitrenkov A.I., Zhuzhukin K.V. The Use of Nanosized ZnO in Compositions for Wood Protective Treatment. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2022, no. 4, pp. 173–184. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-4-173-184

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2021

Klevtsov, Denis N. | Adaj, D.M. | Tyukavina, Olga N.

Calorific value of plants is an important characteristic for evaluation of material cycles and energy conversion in forest ecosystems, as well as a qualitative characteristic of plant raw materials as fuel. Wood biofuel is increasingly used in the production of thermal energy, in this regard, it is important to study the calorific value of wood, as well as the conditions for growing high-quality raw materials. The research purpose is to identify the dependence of the calorific value of pine wood in crops on its macroscopic structure, the assimilation apparatus characteristics, density and height of the stand. Small, medium, and large not damaged model trees without pathologies were selected on temporary sample plots. Cores from which were taken with an increment borer at a height of 1.3 m to measure radial growth on the semi-automatic complex Lintab-6 with an accuracy of ±0.01 mm. The calorific value of pine wood was determined in an absolutely dry state using an automated bomb calorimeter ABK-1V. To study the influence of the assimilating apparatus on the wood calorific value, needles of all ages were selected from the middle branch of the model tree crown. Cross sections were prepared from the middle part of a needle using a sledge microtome MS-2. Histological elements of a needle were measured by the Axio Scope.A1 microscope using the IMAGE-PRO INSIGHT 8.0 software. The average heat capacity of pine wood in heath-lichen pine forests is (20 731±133) J/g; in cowberry pine forests – (20 618±141) J/g; in bilberry pine forests – (20 513±104) J/g at a stand density from 1160 to 3806 pcs/ha. The highest pine wood heat capacity is found in heath-lichen pine forests with the density of stand 5021 pcs/ha. The increased pine wood heat capacity in pine forests with high stand density is due to a reduction in the number of needles on the branch (r = –0.75) and an increase in the diameter of resin channels (r = – 0.88). The influence of the average stand height and the annual layer structure on the calorific value of pine wood was found.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2020

Shamaev, V.A.

Wood modification is a popular method for improvement of wood properties of low-value deciduous species. The method of pressing across the wood fibers preliminarily plasticized with urea was used in order to increase the strength properties. Impregnation with Biol mineral oil was used for the improvement of anti-friction properties. Metallic nickel is introduced into wood in the form of a continuous metal film lining the inner surface of wood cavities for thermal conductivity increasing. Studies carried out with the listed catalog samples using scanning and upright electron microscopes allowed to find, that: carbamide is located in the walls of cells and manifests itself in the cavities very sharply in the form of single crystals; pressing of wood plasticized with urea leads to flattening of anatomical elements without their destruction; Biol oiling with its low content spreads as a film on the cell walls and is not visualized; metallic nickel is present in wood in the form of film and individual elements on the cell walls. Weight and atomic microanalyses of the longitudinal section were performed for it.For citation: Shamaev V.A. Study of Modified Wood by Electron Microscopy. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 1, pp. 190–199. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-190-199Funding: The research materials presented in the article were obtained within the framework of the state assignment of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation No. 11.3960.2017/4.6.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2020

Schekalev, R. | Martynyuk, А. | Melekhov, V.

The issues of variability of pinewood (Pinus sylvestris L.) properties in growing stock located in the vicinity of operating industrial facilities is still relevant. The paper aims to assess the technogenic impact on the radial increment as well as the physical and mechanical properties of pinewood in the conditions of Northern Taiga. The impact of the distance from the source of emissions on variability of the radial increment and the volume and technical properties of wood were determined. Distribution maps of the conventional wood density and its compressive strength along the fibers inside the trunk were formed. It is found that with a decrease in the distance from the source of emissions, the average value of the radial increment of trees occurs. It is revealed that there is a decrease in wood density from the butt to the top, and from the pith to the sapwood. Also, it is determined that wood density increases as the distance to the source of emissions decreases. However, there were obtained no valid differences of the indicator of wood resistance to compression along the fibers at various distances from to the source of emissions.For citation: Schekalev R.V., Martynyuk А.А., Melekhov V.I. Variability Properties of Pinus sylvestris L. Wood in Growing Stock under Technogenic Impact. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 4, pp. 113–122. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-4-113-122

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2020

Sopilov, V. | Labudin, B. | Ruslanova, A. | Popov, E. | Mamedov, S. | Zdralovic, N.

When designing, manufacturing and maintaining of woodworks and elements of wooden structures it is necessary to solve the problem of providing the calculation of strength, stiffness and their bearing capacity. This problem becomes particularly relevant while reconstructing and new wooden house building, as the correct choice of connection type influences the technical possibility to use wood in the elements of structures. Such types of special connectors as claw washers, gang nails, dowel connections, etc. are used for these purposes. The existing range of claw washers implies different diameters, thicknesses, and claw configurations depending on the required bearing capacity and cross-sectional dimensions of sawn timber. The accepted physical model of wood is a transtropic body. The forces transmitted in the joints of the elements of wooden structures are perceived by the total contact surface of the mating elements. However, the work of individual teeth of claw washers has been poorly studied: research on influence of geometrical characteristics of the tooth on the bearing capacity of the connector is absent; variation in thickness of the connector is not assessed. A double-sided claw washer of the Bulldog type (prototype) with the diameter of 50 mm was adopted as the object of study. Various schemes of cutting of the claw washer with predetermined dimensions (width and height) of a triangular tooth are considered. The influence of dimensions on the bearing capacity of the thickness of claw washers is estimated within 1–1.5 mm. The main criterion for the selected cutting patterns is the ability to produce the washers by single-impact stamping without additional trimming. Double-sided claw washers of 5 different types with the number of cog-teeth from 8 to 12 items on each side were studied. A differential equation of the 4th order is accepted as a mathematical model of cog-tooth action. The equation describes the behavior of a dowel on an elastic base with a fixed value of bending stiffness EI. The transition to which was carried out from the variable value EI = f(x) by searching for the equivalent width of the cross-section from the bending conditions of the element of the triangular section of a variable directed normal to the frontal surface and a constant directed normal to the lateral surface. For citation: Popov E.V., Ruslanova A.V., Sopilov V.V., Zdralovic N., Mamedov S.M., Labudin B.V. Contact Interaction of a Claw Washer with Wood at Limiting Shear. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 4, pp. 178–189. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-4-178-189

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation