Придание древесно-волокнистым плитам специальных свойств с сохранением прочностных показателей

УДК 676.1.054.1 Н.А. Петрушева, Н.Г. Чистова, Ж.А. Корнева, Л.И. Лазарева

ПРИДАНИЕ ДРЕВЕСНО-ВОЛОКНИСТЫМ ПЛИТАМ СПЕЦИАЛЬНЫХ СВОЙСТВ С СОХРАНЕНИЕМ ПРОЧНОСТНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

В работе описано влияние процесса придания древесно-волокнистым плитам специальных свойств на физико-механические показатели готовой продукции.

На основании экспериментальных исследований сделаны выводы о влиянии водных растворов антисептиков на прочность плит.

Предложены рекомендации по использованию определенного антисептического состава для получения древесно-волокнистых плит повышенной биостойкости.

Ключевые слова: древесно-волокнистые плиты, физико-механические показатели, экспериментальные исследования, антисептики, биостойкость.

N.A. Petrusheva, N.G. Chistova, Zh.A. Korneva, L.I. Lazareva GIVING TO THE WOOD-FIBER PANELS SPECIAL PROPERTIES WITH STRENGTH INDEX PRESERVATION

Influence of the process of giving to the wood- fiber panels special properties on the physical and mechanical indices of finished goods is described in the article.

On the basis of the experimental research the conclusions about antiseptic water solution influence on panel durability are drawn.

Recommendations on the use of the certain antiseptic composition in order to receive wood-fiber panels of the increased biostability are offered.

Key words: wood-fiber panels, physical and mechanical indices, experimental research, antiseptics, biostability.

Производство древесно-волокнистых плит (ДВП) быстро развивается благодаря обилию и дешевизне основного сырья: неделовой древесины, отходов деревообработки, бумажной макулатуры, стеблей тростника и др. ДВП находит широкое применение в строительстве, производстве мебели, тары, столярных и других изделий и конструкций, защищенных от увлажнения. Это прекрасный материал для облицовки и звукоизоляции стен, полов и потолков жилых зданий, утепления кровель, акустической отделки специальных помещений. Однако наряду с достоинствами ДВП имеют и недостатки. Они обладают высоким водопоглощением (до 18% в сутки), отличаются значительной гигроскопичностью (до 15% в нормальных условиях), при изменении влажности окружающей среды меняют свои размеры, в них могут развиваться древоразрушающие грибы. Такие плиты легче воспламеняются, чем обычная древесина. С целью увеличения водо-, био- и огнестойкости ДВП применяют специальные добавки. Очень важно, чтобы при придании названых свойств ДВП такие показатели, как прочность, плотность, разбухание, водопоглощение соответствовали ГОСТ.

Целью работы являлось определение влияния процесса пропитки ДВП антисептическими составами на прочность готовой продукции.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- выбор уровней и интервалов варьирования параметров пропитки;

- получение математической модели объекта;

- определение влияния процесса пропитки на прочностные свойства древесно-волокнистых плит;

- выбор состава с целью рекомендации использования его для пропитки древесно-волокнистых плит.

Исследования проводились в лаборатории кафедры Лесосибирского филиала СибГТУ на образцах

стандартных размеров (ГОСТ 19592-80) ДВП мокрого способа производства двух групп толщин. В качестве пропитки использовались антисептики, ранее не применяемые для обработки древесно-волокнистых плит, это 10 % водный раствор оксида меди (состав № 1); антисептик № 260 (ТУ 2140-001-49630959-05), производства ООО «Новый дом» (состав № 2); и водный раствор фтористого натрия (2,5 %), борной кислоты (5%) и каустической соды (5 %) (состав № 3).

В данной работе для построения математической модели процесса, проверки ее адекватности и для оценки влияния на процесс каждого учитываемого фактора использовали регрессионный анализ - метод, который позволяет устанавливать значения факторов и диапазоны их варьирования по своему усмотрению, согласно технологическому процессу. Для получения регрессионных зависимостей был выбран В-план второго порядка [1].

Были выбраны управляемые и контролируемые факторы для многофакторного эксперимента.

Управляемые факторы многофакторного эксперимента:

• Т-температура антисептика при пропитки, °С;

• время пропитки, мин.

Контролируемый фактор многофакторного эксперимента:

• Рг-прочность на изгиб, МПа;

Для определения степени влияния отдельных параметров на процесс пропитки древесноволокнистых плит нами рассматривались одномерные сечения поверхности отклика, которые получали из соответствующих уравнений регрессии. Для этого одной из независимых переменных придавали ряд произвольных значений и, фиксируя вторую на нулевом уровне, находили соответствующий ряд значений функции отклика.

В соответствии с планом эксперимента исследования велись по следующей методике:

1) фиксировали толщину и массу образцов древесно-волокнистых плит с точностью до 0,1 г и 0,01 мм;

2) древесно-волокнистые плиты пропитывались антисептирующими составами, значения факторов V) принимали, согласно матрице планов второго порядка;

3) пропитанные плиты выдерживали в сушильном шкафу при температуре 120 0С в течение 30 минут;

4) соответствующие образцы испытывали на прочность по стандартной методике [2].

Выбор уровней и интервалов варьирования параметров пропитки происходил в результате реализации поискового эксперимента. Уровни и интервалы варьирования управляемых факторов эксперимента представлены в таблице.

Основные факторы и уровни их варьирования

Обозначения Интервал варьирования фактора Уровень варьирования фактора

Наименование фактора натуральные е ы н н а в о со и л а м р о н й и) и

Температура антисептика, 0С Т Х1 10 20 30 40

Время пропитки, мин і Х2 5 4 9 14

вид:

Формулы, связывающие нормализованные и натуральные обозначения, будут в данном случае иметь для температуры пропитки V

Т-ЗО

для времени пропитки і

Х1 =

Х2 =

10

і-9

5

Статистическая обработка экспериментальных данных позволила определить коэффициенты уравнений регрессии, получить соответствующую математическую модель, адекватно описывающую процесс пропитки древесно-волокнистых плит антисептиками. Ниже приведены полные регрессионные модели зависи-

мостей прочности древесно-волокнистой плиты от параметров процесса пропитки с натуральными обозначениями факторов, нижний индекс обозначает толщину ДВП. Адекватность полученных уравнений регрессии проверяли по критерию Фишера.

Для плит, пропитанных составом № 1,

РГ2,5 = 39,304 - 0,0567’ - 0,240? - 0,002 т2 - 0,011 г2 + 0,008 7?;

Рг5,о = 59,536 - 0,5637 - 1,703? + 0,003т2 + 0,061 г2 + 0,0087?.

Для плит, пропитанных составом № 2,

РГ2,5 = 31,972 + 0,2477 + 0,215? - 0,006 Р - 0,023?2 + 0,001 7?;

РГ5,0 = 38,468 + 0,1327 + 0,232? - 0,003 Р - 0,002?2 - 0,01171.

Для плит, пропитанных составом №3,

РГ2,5 = 43,710 - 0,5327 - 0,228? + 0,006Р - 0,005?2 + 0,0047?;

РГ5,0 = 34,766 + 0,1197 + 0,642? - 0,002Р - 0,024?2 - 0,0197?.

На основании регрессионного и математического анализа полученных уравнений можно сделать следующие выводы.

При пропитке ДВП составом № 1 получены удовлетворительные результаты при испытании прочности образцов на изгиб.

У плит, пропитанных составом № 2, наблюдается ухудшение физико-механических показателей. При небольших значениях продолжительности пропитки и температуры состава образцы имеют достаточную прочность.

Пропитка древесноволокнистых плит составом № 3, также негативно отражается на их физикомеханических свойствах. Образцы ДВП, пропитанные составом № 3 имеют невысокую прочность, показатели ниже стандартизированных значений при росте параметров процесса пропитки.

Опираясь на результаты экспериментальных исследований, можно говорить о том, что использование водных растворов антисептиков неизбежно приводит к ухудшению прочностных показателей плит. В этом случае осуществлять пропитку лучше при низкотемпературных и непродолжительных режимах. Нами было определено, что негативные последствия от пропитки обусловлены использованием антисептиков на водной основе. При длительной и высокотемпературной пропитке происходит разбухание образцов древесноволокнистых плит, нарушается адгезионное взаимодействие на границе связующее-волокно. Ослабшие связи приводят к уменьшению значений показателей прочности древесно-волокнистых плит. Это справедливо для всех видов исследуемых плит, отметим лишь, что образцы мокрого способа производства толщиной 5,0 мм имеют лучшую стойкость к пропитке.

Из всех исследуемых антисептиков, лучшего результата по биозащите ДВП мокрого способа производства, на фоне сравнительно невысокого ухудшения прочностных показателей, удалось добиться пропиткой древесно-волокнистых плит составом № 2 (антисептик № 260) производства ООО «Новый дом». Использование этого антисептика позволит повысить стойкость плит к биоразрушению и повысить их конкурентоспособность на рынке.

Литература

1. Пижурин А.А., Розенблит М.С. Исследование процессов деревообработки. - М.: Лесн. пром-сть, 1984.

- 232 с.

2. ГОСТ 19592-80. Плиты древесно-волокнистые. Методы испытаний. - М.: Изд-во стандартов, 1980. -

15 с.

---------♦-----------