CC BY
30
УДК 674.04
П. А. Кайнов, Р. Ф. Салимгараев, Г. Н. Ахмедьянова, Г. А. Тимербаева
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОБРАЗЦОВ ДПК
НА ОСНОВЕ ТЕРМОМОДИФИЦИРОВАННОГО ДРЕВЕСНОГО НАПОЛНИТЕЛЯ
Ключевые слова: древесный наполнитель, температура обработки, механические свойства.
Рассмотрена технология термической обработки древесного наполнителя при производстве древесно-полимерного композиционного материала. Представлены результаты исследований по влиянию температуры обработки на механические характеристики ДПК.
Keywords: wood filler, processing temperature, mechanical properties.
The technology of heat treatment of wood filler in the manufacture of wood-polymer composite material. The results of studies on the effect ofprocessing temperature on the mechanical properties of WPC.
Относительно недавно на российском рынке появился современный отделочный материал -древесно-полимерный композит. Благодаря таким свойствам, как отсутствие влагопроницаемости и устойчивости к отсыреванию, этот строительный материал быстро завоевал популярность. Как правило, его применяют при сооружении объектов, расположенных под открытым небом.
Нами предложена технология термического модифицирования древесного наполнителя, которая позволяет повысить эксплуатационные свойства древесно-полимерного композита и тем самым увеличить срок его службы [1, 2, 3].
Термомодифицирование древесного наполнителя проводят в среде топочных газов [4, 5, 6, 10] в аппарате барабанного типа [7], внутри которого расположены лопатки. Процесс термического модифицирования измельченной древесины является непрерывным. Стадия охлаждения обработанного сырья производится в шнеке путем теплопередачи хладагенту, циркулирующему в рубашке шнека.
Для целесообразности использования термо-модифицированного древесного наполнителя в производстве композиционных материалов проведены исследования по влиянию температуры обработки на механические характеристики ДПК [8], где в качестве связующего использовался полиэтилен. Содержание древесного наполнителя в ДПК составляло 60 %.
Испытания на прочность образцов ДПК при сжатии
Результаты испытаний образцов ДПК, созданных из измельченной древесины с различной температурой термической обработки представлены на рис. 1. Из графика видно, что снижение прочно -сти при сжатии ДПК в зависимости от температуры обработки древесного наполнителя незначительно и фактически находится в пределах погрешности эксперимента, поскольку расхождение в результатах эксперимента находится в пределах 1,5 %.
оСж, МПа 39,3 ] ; 39,2 ' 39,1 39,0 38,9 38,8 38,7 38,6
150
170
190
Т, оС
210
230
Рис. 1 - Изменение предела прочности при сжатии
Испытания на прочность образцов ДПК при статическом изгибе
На рисунке 2 представлены результаты испытания на прочность ДПК при изгибе, из которых наблюдается снижение предела прочности на
10 % при температуре обработки более 190 оС.
аизг, МПа 0,045 ; 0,044 0,043 0,042 0,041 0,040 0,039
150
170
190
Т, оС
210
230
Рис. 2 - Изменение предела прочности при изгибе
Испытания на прочность образцов ДПК при растяжении
Результаты испытания образцов ДПК на прочность при растяжении представлены на рис. 3. Из графика видно, что снижение данного параметра с повышением температуры обработки древесного наполнителя наиболее существенно по сравнению
со снижением пределов прочности на сжатие и статический изгиб и достигает 20 %.
0 19
150 170 190 210 230
Т, оС
Рис. 3 - Изменение предела прочности при растяжении
Таким образом, при определении сфер использования ДПК на основе термомодифицирован-ной древесины следует учитывать снижение эксплуатационных характеристик [9], связанных с пределом прочности на растяжении.
С целью установления влияния количества термообработанного древесного наполнителя в ДПК проведены исследования в сравнении с ДПК на основе немодифицированного наполнителя.
МПа
Рис. 4 - Испытания на прочность ДПК
Из графика на рис. 4 видно, что ДПК на основе древесного наполнителя, прошедшего термообработку при температуре 200 оС, фактически повторяет характер кривой для классического ДПК. Таким образом, получено рациональное количество древесного наполнителя, прошедшего термическое модифицирование [11, 12], которое составило 60 %. Это объясняется тем, что в случае с пределом прочности при сжатии увеличение количества древесного наполнителя в ДПК до 70 % происходит значительное снижение прочностных характеристик композиционного материала.
Литература
1. Хасаншин Р.Р. Предварительная термическая обработка древесного наполнителя в производстве ДПКМ / Р.Р. Хасаншин, Р.В. Данилова // Вестник Казанского государственного технологического университета. Казань. - 2012. -№ 7. - С. 62-63.
2. Сафин Р.Р. Термомодифицирование древесины в среде топочных газов / Р.Р. Сафин, Р.Р. Хасаншин, Е.Ю. Разумов, Н.А. Оладышкина // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. Москва. -2010. - № 4. - С. 95-98.
3. Сафин Р.Р. Разработка новой технологии получения термодревесины / Р.Р. Сафин, Е.А. Белякова, Е.Ю. Разумов // Вестник Казанского технологического университета. Казань. - 2011. - №1. - С.157-162.
4. Сафин Р.Р. Энергосберегающая установка для сушки и термической обработки древесины / Р.Р. Сафин, Е.Ю. Разумов, Н.А. Оладышкина // Вестник Казанского технологического университета. Казань. - 2010. - № 9. - С. 542546.
5. Сафин Р.Р. Исследование вакуумно-кондуктивного процесса модифицирующей термообработки древесины / Р.Р. Сафин, Е.Ю. Разумов, М.К. Герасимов, Д.А. Ахмето-ва // Деревообрабатывающая промышленность. - 2009. - № 3. - С. 9.
6. Разумов Е.Ю. Тепломассоперенос внутри древесины в процессе ее термического модифицирования / Е. Ю. Разумов, П.А. Кайнов, Р.В. Данилова // Вестник Казанского государственного технологического университета. Казань.
- 2011. - №20. - С. 137-141.
7. Разумов Е. Ю. Способ обработки термомодифицирован-ной древесины / Е.Ю. Разумов, Р.В. Данилова // Вестник Казанского государственного технологического университета. Казань. - 2011. - № 4. - С. 74-78.
8. Сафин Р.Р. Повышение эксплуатационных характеристик композиционных материалов, созданных на основе термически модифицированной древесины / Р. Р. Сафин, Р.Р. Хасаншин, Р.В. Данилова // Вестник Казанского государственного технологического университета. Казань. -2012. - № 7. - С. 64-66.
9. Сафин Р.Р. Усовершенствование технологии производства ДПК / Р.Р. Сафин, Р.В. Салимгараева, К.В. Бикмул-лина // Вестник Казанского государственного технологического университета. Казань. - 2014. - № 5. - С. 191-193.
10. Пат 2453425 RU, МПК B27K5/04 Способ термической обработки древесины / Р.Р. Сафин и др.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО "КГТУ". - № 2011101723/13; заявл. 18.01.2011; опубл. 20.06.2012 Бюл. № 17.
11. Разумов Е.Ю. Физическая картина процессов, протекающих при предварительной сушке и термообработке пиломатериалов / Е.Ю. Разумов, Р.В. Данилова // Деревообрабатывающая промышленность. - 2012. - № 2. - С. 24-29.
12. Кайнов П.А. Термомодифицирование древесного наполнителя в производстве композиционных материалов / П. А. Кайнов, Р. Ф. Салимгараев // Вестник Казанского государственного технологического университета. Казань.
- 2014. - № 14. - С. 207-209.
© П. А. Кайнов - канд. техн. наук, доц. каф. архитектуры и дизайна изделий из древесины КНИТУ; Р. Ф. Салимгараев -магистрант КНИТУ; Г. Н. Ахмедьянова - магистрант КНИТУ; Г. А. Тимербаева - студентка КНИТУ, reginka.danilova@mail.ru.
© P. A. Kaynov, candidate of technical sciences, Docent, Department of "Architecture and design of wood", KNRTU; R. F. Salimgaraev, Master in the same department; G. N. Ahmedyanova, Master in the same department; G. A. Timerbaeva, Student in the same department, reginka.danilova@mail.ru.
