Повышение качества высокотемпературной сушки измельченной древесины

ШЕСТОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УКЛАД: МЕХАНИЗМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

13-14 ноября 2015 г.

УДК 662.76

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СУШКИ ИЗМЕЛЬЧЕННОЙ ДРЕВЕСИНЫ

Т. О. Степанова, А. А. Крайнов

Древесно-композиционные материалы - это композиционные изделия, которые состоят из основного древесного сырья (измельченная древесина, древесные отходы) и вспомогательных веществ: минеральные связующие, цемент, гипс, термопластичные полимеры. В России древесно-композиционные материалы стали активно применяться лишь с 2010-х годов, но на сегодняшний день они уже составляют серьезную конкуренцию традиционным строительным материалам. Древесно-композиционные материалы используются в качестве конструкционных, теплоизоляционных, а также отделочных изделий. Кафедрой переработки древесных материалов Казанского национального исследовательского технологического университета усовершенствована технология изготовления древесно-наполненных композиционных материалов путем обработки древесного наполнителя методом термомодификации. Выявлены рациональные температурные режимы термической обработки древесного наполнителя [1].

Физико-механические характеристики древесно-наполненных композиционных материалов в качестве конструкционного материала не всегда удовлетворяют необходимым требованиям по прочности. Вследствие чего, предложена технология производства арболита, в котором предварительно высушенные древесные частицы перед обработкой в разрядной камере проходят термическое модифицирование контактно-конвективным способом в среде топочных газов без доступа кислорода воздуха при температуре 190-200 оС в течение 50-60 мин, что позволяет снизить гигроскопичность древесных частиц, соответственно препятствует развитию давления набухания в процессе эксплуатации и, как следствие, улучшает эксплуатационные свойства арболита. Использование данной технологии позволяет расширить область применения композиционного материала без существенного снижения его физико-механических характеристик в процессе его эксплуатации [2].

Установка состоит из расходной емкости с измельченным древесным наполнителем, устройства термического модифицирования древесных частиц, емкости для замачивания частиц заполнителя, смесителя, дозаторов воды, цемента, песка, химических добавок, формовочной станции, пресса и устройства термической обработки. Устройство термического модифицирования включает камеру сгорания (топку) и барабанную камеру термомодифицирования.

а, МПа ,

12  11 10 э

8

7

160 180 200 2 20 240

Рисунок 1. Кривая изменения предела прочности на сжатие в зависимости от температуры обработки древесного заполнителя

Повышение качества высокотемпературной сушки измельченной древесины

Способ изготовления арболита, осуществляется следующим образом. Частицы предварительно высушенного древесного заполнителя из расходной емкости через трубу со шлюзовым затвором подают в камеру термомодифицирования, в которой в качестве агента обработки используют топочные газы. Топочные газы с температурой 900 - 1000 °С из топки поступают в теплообменник, в котором охлаждаются до температуры 180 - 220 °С, после которого подаются в камеру термомодифицирования. Температура отработанного газа на выходе из барабана составляет 150-180 °С. Далее дымосос направляет смесь газа с термически обработанной стружкой в циклон-отделитель, после которого частицы древесного наполнителя подают в бункер для термомодифицированной стружки [3].

Арболитовую смесь приготавливают в смесителе, в который предварительно загружают древесный наполнитель, растворы химических добавок, воду и портландцемента. Далее изделие формуют, уплотняют на прессе и подвергают выдержке в тепловой камере. Подготовленные таким образом образцы арболита были выдержаны во влажных условиях в течение 30 суток и далее исследованы на предел прочности на сжатие. Результаты исследований представлены в виде кривой, представленной на рис. 1, из которой видно, что максимальные значения предела прочности на сжатие приходятся на температуру обработки древесных частиц в интервале 190 - 210 °С [4].

Таким образом, можно сделать вывод, что более низкая температура обработки в процессе выдержки во влажной среде приводит к развитию давления набухания древесных частиц и, как следствие, снижению предела прочности композиционного материала на сжатие. Оптимальной температурой для термической обработки является температура в интервале 190-210 °С, которая способствует к существенному снижению давления набухания, а также приводит к увеличению прочности арболита на сжатие. Более высокие температуры обработки вызывают значительный химический распад древесинного вещества, что приводит к снижению прочности самого древесного наполнителя и впоследствии к снижению предела прочности арболита [5, 6].

ЛИТЕРАТУРА

1. Сафин, Р.Г. Новые исследования и разработки в области получения древесно-композиционных материалов на основе древесных отходов / Сафин Р. Г., Степанов В.В., Исхаков Т. Д., Гайнуллина А. А., Степанова Т. О. // Вестник Казанского технологического университета. - 2015. -Т. 18. № 6. - С. 139-142

2. Степанова, Т. О. Тепловлажностная обработка древесно-композиционных материалов / Степанова Т. О., Мусин Х. Г., Хабибуллин И. Г. // Актуальные проблемы сушки и термовлажностной обработки материалов в различных отраслях промышленности и агропромышленном комплексе сборник научных статей Первых Международных Лыковских научных чтений, посвящённых 105-летию академика А. В. Лыкова. Москва, 2015. С. 324-326.

3. Сафин Р. Г., Зиатдинова Д. Ф., Сафина А. В., Степанова Т. О., Крайнов А. А. Современные направления переработки лесных ресурсов. // Вестник Казанского технологического университета. - 2015. -Т. 18. № 15. - С. 144-148.

4. Сафин Р. Г., Степанов В. В., Хайруллина Э. Р., Гайнуллина А. А., Степанова Т. О. Современные строительные материалы на основе древесных отходов. // Вестник Казанского технологического университета. - 2014. -Т. 17. № 20. - С. 123-128.

5. Садртдинов, А. Р. Разработка опытно-промышленного образца установки по утилизации древесных отходов с получением диметилового эфира [Текст]/ А. Р. Садртдинов, Л. М. Исмагилова // Вестник Казанского технологического университета. - 2015. -Т. 18. № 9. - С. 131-133.

6. Сафин Р. Г., Степанов В. В., Исхаков Т. Д., Гайнуллина А. А., Степанова Т. О. Новые исследования и разработки в области получения древесно-композиционных материалов на основе древесных отходов. // Вестник Казанского технологического университета. - 2015. - Т. 18. № 6. - С. 139-142.