Исследование эксплуатационных свойств листовых композиционных материалов на основе модифицированного древесного наполнителя

УДК 674.04

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ЛИСТОВЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННОГО ДРЕВЕСНОГО НАПОЛНИТЕЛЯ

STUDY OF OPERATIONAL PROPERTIES OF THE SHEET COMPOSITES BASED ON MODIFIED WOOD MATERIALS

Тимербаева А.Л., Хасаншина Р.Т., Сафин Р.Р.

Рассмотрены вопросы о возможности повышения эксплуатационных свойств древесностружечных плит за счет термообработки древесного наполнителя. Экспериментально доказано повышения влагостойкости композита из модифицированной древесины.

The meeting focused on opportunities to improve operational properties of chipboards due to the heat treatment of wood filler. Experimentally proven to improve the moisture resistance of the composite from modified wood.

Ключевые слова: древесностружечная плита, древесный наполнитель, термомодифицирование, влагостойкость, биостойкость, прочность

Key words: particle board, wood filler, thermomodification, moisture resistance, biostability, physico-mechanical properties

В настоящее время древесно-наполненные композиты, благодаря тому, что лишены многих недостатков, присущих натуральной древесине, нашли широкое применение в стройиндустрии: для обшивки поверхностей, в качестве временного покрытия или защитной оболочки; применяется при создании конструкционных материалов; в мебельном производстве; в автомобилестроении и других областях промышленности. К таким композитам относится древесностружечная плита (ДСтП), которая является востребованным конструкционным материалом в сфере жизнедеятельности человека. Однако ее физико-механические свойства, прежде всего, прочность и водостойкость не в полной мере удовлетворяют требованиям потребителей [1].

Основным недостатком древесностружечной плиты является подверженность воздействию влаги. Для увеличения влагостойкости композита при его изготовлении используют клей на основе мочевиномеламиновых смол. Дополнительно, для защиты ДСтП от влаги в стружечную массу вводят расплавленные парафин, а иногда - парафиновую эмульсию специального состава. Такой состав плит увеличивает влагостойкость в два раза. Однако клей на основе мочевиномеламиновой смолы значительно дороже клеев (карбами-доформальдегидные смолы) применяемых при производстве обычных древесностружечных плит [1].

Таким образом, в данной работе для повышения влагостойкости композита используется технология производства ДСтП из термомодифицирован-ной древесной стружки [2].

Представленная работа выполнялась при поддержке гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых - докторов наук (МД-5596.2016.8).

Термомодифицирование древесины снижает плотность и равновесную влажность материала.

Для получения влагостойкой древесностружечной плиты было проведено предварительное термомодифицирование древесного наполнителя в разреженной среде контактным способом при температурах 200, 220, 240 °С.

Для склеивания древесной стружки при получении образцов ДСтП применялся клей марки КФМТ-15-66 горячего отверждения.

После приготовления смеси осуществлялось формование изделия в металлических пресс-формах. Далее сформированный ковер был спрессован в горячем прессе. При горячем методе прессования композита, температура варьировалась в пределах 120-130°С.

Далее проводилась выдержка спрессованных пакетов.

На рисунке 1 представлены образцы древесностружечных плит, созданные из термически обработанного и необработанного древесного наполнителя.

12 3 4

Рисунок 1 - Образцы древесностружечных плит, созданных из термомо-дифицированной древесной стружки:

1 - необработан.; 2 - Тобр = 180 °С; 3 - Тобр = 200 °С; 4 - Тобр = 220 °С

Исследование влагопоглощения образцов ДСтП проводили в эксикаторе на специальных вставках [3]. Результаты проведенных исследований представлены на рисунке 2.

Из графиков видно (рис. 2), что с повышением температуры модифицирования значительно снижается гигроскопичность опытных образцов.

т КГ

тн кг

1,20 1,15 1,10 1,05

1,00

не обраб.

Т = 200°

/ —¿—4

Т = 220°

—*— -т— —*—и

= 240°

0

4

8

12 16

20

24

28 32 36 40 44

48 Т сут

Рисунок 2 - Кинетика относительной массы образцов древесностружечных плит при выдержке во влажной среде

Кроме того, в результате исследований было установлено повышение биостойкости ДСтП из термомодифицированного древесного сырья. Установлено, что в результате воздействия плесневелых грибов потеря массы для образцов ДСтП из необработанной древесины составила порядка 8%, в то время как для плит с предварительной термической обработкой древесного сырья потери массы за исследуемый период не наблюдалось.

Исследование прочностных параметров листового композита из термо-модифицированной измельченной древесины заключалось в определении предела прочности образцов на статический изгиб и сжатие до и после вымачивания материала в воде в течении 2 часов (рис. 3). Полученные результаты исследований представлены на рис. 4.

Как видно из гистограмм на рис. 4, механические свойства образцов древесностружечных плит в сухом состоянии при повышении температуры обработки древесного сырья значительно уменьшаются.

Однако, снижение водопоглощения в процессе кипячения образцов приводит к тенденции лучшего сохранения имеющейся прочности и, тем самым, с ростом температуры обработки наблюдается увеличение механических свойств ДСтП, подвергнутых вымачиванию.

а) б)

Рисунок 3 - Исследование на прочность образцов ДСтП а - прочность на изгиб, б - прочность на сжатие

200 220 240 260 2S0 200 220 240 260 2S0

а) б)

Рисунок 4 - Механические свойства ДСтП из термодревесины:

а - предел прочности на изгиб, б - предел прочности на сжатие

На основе проведенных исследований было выявлено, что исследуемый метод термической обработки измельченной древесины может быть эффективно использован при производстве древесно-стружечных плит с целью повышения их влаго- и биостойкости.

Список использованных источников

1. Волынский, В.Н. Технология древесных плит и композитных материалов: учебно-справочное пособие / В.Н. Волынский. СПб.: Издательство «Лань», 2010. 336 с.

2. Сафин, Р.Р. Исследование термомодифицирования древесины сосны в условиях вакуумно-кондуктивных аппаратов / Р.Р. Сафин, Д.А. Ахметова, Р.Р. Хасаншин // Дизайн и производство мебели. 2008. № 2. С.36-39.

3. ГОСТ 10634-88. Плиты древесностружечные. Методы определения физических свойств. М.: Издательство стандартов, 1991. 9 с.