Напряжения в элементах структуры древесно -стружечных плит

ДЕРЕВООБРАБОТКА

При введении МЭА на второй стадии происходит увеличение вязкости, времени желатинизации и массовой доли свободного формальдегида по сравнению с модифицированным олигомером на первой стадии. Проводились опыты с разным количеством добавляемого агента в мольных соотношениях карбамид: формальдегид: МЭА 1:1,2:(0,015-0,069). Получена закономерность изменения некоторых свойств олигомеров и ДСП на их основе от количества МЭА. Определено оптимальное соотношение карбамид: формальдегид: моноэтаноламин, равное 1:1,2:0,037. В процессе хранения олигомеров изучались изменения вязкости, времени желатинизации, радиусов надмолекулярных частиц и функционального состава КФО [3].

Авторами были получены карбами-доформальдегидные олигомеры, модифицированные эфирами целлюлозы - №КМЦ, гидроксиметилцеллюлозой, гидроксипропил-целлюлозой, этилцеллюлозой, гидроксиэтил-целлюлозой, крахмалом, меламином. Были проведены исследования влияния модификаторов на технологические параметры модифицированных карбамидоформальдегидных олигомеров. Рецептура олигомеров приведена в табл. 1,2. Результаты испытания свойств полученных олигомеров приведены в табл. 3.

Было установлено, что при увеличении количества вводимого модификатора уменьшается время желатинизации (при

100 °С) и жизнеспособности (при 20 °С) карбамидоформальдегидных олигомеров и увеличивалась вязкость растворов. Однако снижалось содержание свободного формальдегида в КФО.

Библиографический список

1. Азаров, В.И. Химия древесины и синтетических полимеров: учебник для вузов / В.И. Азаров, А.В. Буров, А.В. Оболенская. - СПб.: СПбЛТА, 1999. - 628 с.

2. Азаров, В.И. Полимеры в производстве древесных материалов: Учебник для студентов спец. 260300, 260200 / В.И. Азаров, В.Е. Цветков. - М.: МГУЛ, 2003.

3. Денисов, С.В. Эффективная технология склеивания хвойной фанеры модифицированными клеями / С.В. Денисов, Д.С. Русаков // Труды братского государственного технического университета. - Т.

2. - Братск: Изд-во БрГТУ, 2004. - С. 192-195.

4. Kimberly-Clark Worldwide, Inc., Lindsay Jeff, Shannon Tom G., Goulet Mike, Lostocco Mike, Runge Troy, Branham Kelly, Flugge Lisa, Foster Jamie, Lang Fred, Sun Tong, Garnier Gil. Fibrous materials treated with a polyvinilamine polymer. Волокнистые материалы, обработанные поливиниламиновыми полимерами: Пат. 6824650 США, МПК7 D 21 Н 23/76. № 10/023489; Заявл. 18.12.2001; Опубл. 30.112004; НПК 162/168.2. Англ.

5. Dziurka Dorota, Jablonski Marek, Sedliacik Jan. Modification of Diakol M-1-urea-formaldehyde resin in order to improve its water resistance. Модификация мочевиноформальдегидной смолы Diakol М-1 для повышения водостойкости. Ann. Warsaw Arg. Univ.- SGGW. Forest. and Wool Technol. 2004, № 55, с. 175 - 179. Библ.13. Англ.; рез. пол.

НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕМЕНТАХ СТРУКТУРЫ ДРЕВЕСНО-СТРУЖЕЧНЫХ ПЛиТ

Ю.Г. ЛАПШИН, проф., каф. сопротивления материалов МГУЛ, д-р техн. наук,

Д.В. ТУЛУЗАКОВ, доц. каф. сопротивления материалов МГУЛ, канд. техн. наук,

А.С. АРХИПОВ, асп. каф. сопротивления материалов МГУЛ

alexandr0205@rambler. ru

Древесно-стружечные плиты используются как конструкционный материал в производстве мебели и строительстве, поэтому их механические характеристики являются одними из важнейших показателей качества и регламентируются соответствующими стандартами, в которых нормируются мак-

ропоказатели прочности и жесткости плит. Плиты - это композиционный материал с дискретной структурой, микронапряжения в элементах которой (древесных частицах, клеевых соединениях) существенно отличаются от соответствующих макропоказателей, и именно они их определяют.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2009

133

ДЕРЕВООБРАБОТКА

Рис. 1. Структурная схема и расчетные случаи нагру-

жения, ау - растяжение модели поперечно ее пласти, ах - растяжение модели вдоль ее пласти

Рис. 2. Эпюра микронапряжений в клеевых соединениях а и ах в среднем сечении модели при растяжении модели: а - поперек пласти; б - вдоль пласти

Проведено много экспериментальных исследований о влиянии размеров древесных частиц, расходе связующего, плотности плит на их прочность и жесткость, получены эмпирические зависимости между этими параметрами. Гораздо меньше работ теоретического характера, где рассматриваются различные структурно-геометрические модели и расчетным путем при определенных допущениях определяются эти зависимости (1, 2, 3, 4). Такой подход позволяет прогнозировать величины макропоказателей плит, исходя из механических свойств древесины и смолы, с учетом размеров и характеристик распределения связующего.

В статье приведены результаты расчетов напряженно-деформированного состояния в элементах структуры древесностружечной плиты, выполненных «методом конечных элементов» с использованием прикладной программы CosmosWork. Расчеты выполнены на модели из равновеликих частиц, имеющих форму вытянутых параллелепипедов. На рис. 1 представлены структурная модель и расчетные случаи нагружения. При проектировании модели были использованы древесные частицы размерами 15x3^0,75 мм двух типов : прямые (25 %) и изогнутые (75 %). Всего модель насчитывает 70 частиц. Средняя площадь контакта двух частиц в модели - 35 мм2. Изогнутые частицы имитируют реальную геометрическую форму частиц после прессования. Модель рассчитана на растяжение вдоль и поперек пласти плиты. Макронапряжения вдоль и поперек пласти плиты соответственно равны ах = 10 МПа, а = 1 МПа.

Как видно из данных, приведенных на рис.2а, максимальные микронапряжения в пять раз превышают значения усредненных макропоказателей и приближаются к пределу прочности древесины вдоль и поперек волокон при заданных нагрузках соответственно.

Анализ касательных напряжений в клеевых швах приведен на расчетной схеме соединения частиц внахлест на рис.3. При этом варьировались следующие параметры: толщина частиц h от 0,2 до 0,4 мм, толщина клеевых прослоек от 0,02 до 0,04 мм, модуль упругости клея от 3,5104 МПа до 7-104 МПа.

134

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2009

ДЕРЕВООБРАБОТКА

Рис. 3. Расчетная схема модели для определения напряжений в месте контакта частиц с клеевым слоем

Рис. 4. Эпюры касательных напряжений: а) - сплошное осмоление контакта частиц при h = 0.4, 5 = 0,04 мм, Екл = 7-104 МПа; б) - два клеевых контакта частиц при h = 0.4, 5 = 0,04 мм, Екл = 7-104 МПа; в) - два клеевых контакта частиц при h = 0,4, 5 = 0,04 мм, Екл = 7-104 МПа; г) - сплошное осмоление контакта частиц при h = 0,2, 5 = 0,02 мм, Екл = 7-104 МПа; д) - два клеевых контакта частиц при h = 0.2, 5 = 0,02 мм, Екл = 7-104 МПа; е) - два клеевых контакта частиц при h = 0,2, 5 = 0,02 мм, Екл = 7-104 МПа; ж) - сплошное осмоление контакта частиц при h = 0,4, 5 = 0,04 мм, Екл = 3.5-104 МПа; з) - сплошное осмоление контакта частиц при h = 0,4, 5 = 0,02 мм, Екл = 3,5-104 МПа

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2009

135