CC BY
8
Розшл III
ТЕХНОЛОГ1Я ТА УСТАТКУВАННЯ ДЕРЕВООБРОБНИХ П1ДПРИСМСТВ
П.А. Бехта, О.П. Гупало, О. О. Шепелюк - УкрДЛТУ
ДЕРЕВНА МЕЛЕСА ЯК АЛЬТЕРНАТИВНИЙ НАПОВНЮВАЧ КЛЕЙОВИХ КОМПОЗИЦ1Й НА ОСНОВ1 КАРБАМ1ДНИХ СМОЛ
Проведено попереднi дослiдження мождивосп використання деревно! мелеси як альтернативного наповнювача клейових композицiй на 0CH0Bi смоли КФЖ.
P.A. Behta, O.P. Gupalo, O.O. Shepeliuk- USUFWT
Wood-balm as alternative stuff of glutinous compositions on a basis
carbamide pitches
It is lead preliminary researches of an opportunity of use Wood-balm as alternative stuff of glutinous compositions on the basis of pitch KFG.
Вступ
Для виробництва деревинних композицшних матер1ал1в використову-ють клейов1 композици, до складу яких вводять наповнювач1 для надання ад-гезивам певних властивостей. Для клейових композицш на основ! карбамщ-них смол, як наповнювач^ найчастше використовують деревне пшеничне або житне борошно, однак додавання таких наповнювач1в збшьшуе соб1вар-тють кшцевих вироб1в.
З метою зменшення соб1вартост1 клейово! композици, а, отже, готово! продукцп, i виршення проблеми використання вщход1в виробництва волок-нистих плит (ВП), проведет попередт дослiдження можливостi використання деревно! мелеси як альтернативного наповнювача клейових композицш на основi смоли КФЖ.
Деревна мелеса е вщходом виробництва ВП i нагромаджуеться у ба-сейнi об^ово! води. Вона являе собою концентровану суспензш короткомiр-них деревних волокон, що утворюються пiд час мокрого розмелу технолопч-но! трiски, на поверхш таких волокон адсорбованi продукти гiдролiзу холо-целюлози деревини (декстрини, ол^о- i моносахариди), а також гiдрофобiзу-ючi i клеючi речовини, осаджувачi та iншi добавки, якi додають до волокнисто! маси для надання ВП певних властивостей. Наприклад, кожний тиждень
безперервного виробництва ВП на заводi мУнiплитм (смт. Вигода) призводить до утворення 60 м3 таких технолопчних вiдходiв.
Методика дослщжень
Вiдбiр деревно! мелеси проводили з басейну об^ово! води заводу "Уншлит". Для збiльшення концентраци деревно! мелеси проби вiдстоювали у темному прохолодному мющ 24 год i вiдбирали суспензiйну масу, що осша. Вiддiлена деревна мелеса мала свггло-коричневий колiр, слабо-кисле середо-вище (рН=6,0...5,5), яке з часом знижуеться до рН=4,8...4,1 внаслiдок проце-сiв бродшня моносахаридiв, i мiстить 87,4 % сухого залишку (при висушу-ванш до абсолютно сухо! речовини).
Пщ час сушiння деревно! мелеси до сухого стану утворюеться тверда маса, яка складаеться, переважно, iз склеених мiж собою короткомiрних волокон. Для використання ще! маси як наповнювача, необхiдно подрiбнити и на волокна. Однак, подрiбненi волокна з часом злипаються мiж собою, утво-рюючи волокнистi глобули, що свщчить про наявнiсть у волокнах значно! кiлькостi речовин iз клеючими властивостями (декстрини, залишки кашфоль-ного клею i парафшово! емульси тощо). Тому, до складу клейово! композици, як наповнювач вводили деревну мелесу у виглядi видшено! волого! коагуль-овано! маси.
Спочатку було дослiджено вплив кшькосл введено! деревно! мелеси на швидюсть затвердiння смоли КФЖ. Для цього приготовляли стандартний клей: до 50 г смоли КФЖ додавали 2,5 мл 20 % водного розчину сульфату амошю (1 % вщ маси смоли у перерахунку на сухий сульфат амошю). Вщтак, певну кшьюсть сумiшi смоли з каталiзатором затвердшня вносили у пробiрку i додавали розраховану кiлькiсть деревно! мелеси, враховуючи процентний вмiст сухого залишку мелеси. Пробiрку занурювали у киплячу водяну баню i визначали час желатишзаци клейово! композици за секундомiром. Вмiст де-ревно! мелеси у клейовш композици змiнювали з кроком 5 %. Для кожно! концентраци деревно! мелеси проводили серш з 12 дослiдiв i знаходили се-реднiй час затвердiння.
На наступному еташ було дослiджено залежшсть мiцностi клейового з'еднання вiд кшькост деревно! мелеси у клейовiй композици. Мщшсть клейового з'еднання визначалась при розривi вздовж волокон двох склеених лислв березового шпону товщиною 1,57 мм волопстю 8±2 % i розмiром 30х50 мм. Клейовi композици виготовляли безпосередньо перед кожною се-рiею дослiджень. Стала кiлькiсть сумiшi смоли КФЖ i сульфату амошю змь шувалась з розрахованою кшьюстю деревно! мелеси (5, 10, 15, 20 % i т.д. на кожну серш дослав). Режими склеювання приймались такими ж, як тд час виготовлення тришарово! фанери: тиск пресування - 1,8 МПа, температура плит прес 125 °С, тривалють пресування - 160 с, питома витрата клею -180 г/м . Для кожно! сери дослщв виготовляли 12 зразюв i знаходили се-редне значення !х мiцностi.
Результати дослщжень та 1х обговорення
Результати проведених дослщжень залежност часу затвердшня вiд кiлькостi деревно! мелеси у клейовш композици наведенi на рис. 1.
Як бачимо з рис. 1, зi збшьшенням вмiсту мелеси у клейовш композици час 11 затвердiння зростае. Однак, тривалють затвердiння при вмiстi мелеси до 15 % зростае незначно (вщ 70 до 84 с), а затвердша клейова композищя утворюе однорiдну тверду масу. При збшьшенш вмiсту мелеси до 20 % i бiльше, час затвердiння зростае стрiмкiше, до того ж, при додаванш бiльше 50 % мелеси клейова композищя розшаровуеться на двi фази. Це зумовлено, очевидно, значним збшьшенням кшькост води, введеною з деревною меле-сою, i зменшенням концентраци смоли у клейовiй композици.
350
300 250 200 150 100 50 0
«
к
"¡5 а <и и
13
СО
о й У
0
20
40
60
80
Вмют деревно! мелеси, % Рис. 1. Час затвердшня клейовоХ композици залежно вiд вм^ту деревноХ мелеси
Одержат результати дозволили зробити попереднш висновок про можливють використання деревно! мелеси у межах 10.. .15 % як наповнювача клейових композицш на основi карбамiдних смол.
Залежшсть впливу вмiсту мелеси на мщшсть клейового з'еднання де-монструе рис. 2.
о и о ра о
л н
о • ^
К Я
й С
й к
4 3,5 3 2,5 2 1,5 1
0,5 0
0
60
20 40
Вмют деревно! мелеси, %
Рис. 2. Залежшсть мiцностi клейового з'еднання вiд вм^ту деревноХмелеси у
клейовш композици
Як бачимо з рис. 2, iз збшьшенням вмюту мелеси у клейовш композици мщшсть клейового з'еднання, загалом, зменшуеться, хоча при вмют меле-
си до 10 % мщшсть зменшуеться незначно. 1з збiльшенням вмiсту мелеси до 15 % i бiльше мiцнiсть клейового з'еднання зменшуеться приблизно на 30.. ..40 %, до того ж, у дiапазонi вiд 15 % до 35 % вмюту мелеси мщшсть за-лишаеться вiдносно стабшьною. Таку залежнiсть, очевидно, також можна по-яснити значним збiльшенням кшькосп води i зменшенням концентраци смоли у клейовш композици при вмют мелеси бiльше 15 %. Щоби бiльш обгрун-товано пояснити цю залежнiсть, необхiдно провести детальш дослiдження процесiв, якi вiдбуваються шд час затвердiння таких клейових композицш, враховуючи концентрацiю, будову i реакцшну здатнiсть всiх !х компонентiв.
Беручи до уваги, що затвердiння карбамщних смол вiдбуваеться у кислому середовишд, а деревна мелеса - мае слабокисле середовище, було дос-лiджено можливiсть використання клейових композицш лише на основi смоли КФЖ i мелеси без каталiзаторiв процесу затвердiння (без сульфату амо-нiю). Такими клейовими композицiями з вмютом мелеси вiд 5 % до 50 % склеювали зразки березового шпону за режимом, аналопчним попередньому, i дослiджувалась мiцнiсть клейового з'еднання. Усередненi результати мщ-
Вм1ст деревно! мелеси, %
Рис. 3. Вплив кiлькостi деревног мелеси на мщшсть клейового з'еднання (смола
КФЖ без каталЬатора затвердтня)
Як бачимо з наведеного на графжу 3, мщшсть клейового з'еднання зi збшьшенням вмюту мелеси у клейовш композици, загалом, зростае, хоча за-лишаеться нижчою за мiцнiсть клейового з'еднання на основi смоли КФЖ i каталiзатора затвердiння.
Невисока мiцнiсть клейового з'еднання при невеликому вмют дерев-но! мелеси, очевидно, зумовлена тим, що концентращя кислих продуктiв, як вводяться з деревною мелесою i вiдiграють роль каталiзаторiв процесу зат-вердiння, е недостатньо високою i процес формування клейового з'еднання за визначений технолопчним режимом iнтервал (160 с) не встигае завершитись. Зi збiльшенням кiлькостi мелеси зростае i кiлькiсть кислих продуктiв, тому процес затвердшня проходить глибше i, вщповщно, зростае мiцнiсть клейового з'еднання. Можливо, що при вишiй температурi пресування або бшьшш його тривалостi, мщшсть таких клейових з'еднань була б ще вищою, оскшьки саме щ фактори впливають на завершенiсть процеЫв затвердiння.
При спiвставленнi даних, наведених на рис. 2 i рис. 3, випливае, що мiцнiсть клейових з'еднань на oœobî сумiшi КФЖ i 30... 50 % деревно! мелеси без кат^затора затвердшня вища, шж для подiбних клейових композицiй, як мiстять сульфат амонiю. Очевидно, у цьому випадку сумарна кшьюсть сульфату амонда i кислих продуктiв мелеси у полiмернiй композици перевер-шуе оптимальну, а концентрацiя смоли - нижча вщ оптимально!. Внаслiдок цього виникае забагато цен^в початку процесу затвердшня, а сам процес проходить швидко i призводить до утворення багатьох не зв'язаних густосгг-частих структур у клейовому з,еднаннi. Клейовi з'еднання з такою структурою мають високу крихкiсть i, вщповщно, невелику мiцнiсть.
Висновки
Узагальнюючи результати проведених дослщжень можемо стверджу-вати, що деревну мелесу можна використовувати як наповнювач у клейових композищях на основi карбамiдних смол замють деревного борошна чи ш-ших наповнювачiв. До сумiшi карбамiдноï смоли i каталiзатора гарячого затвердшня варто вводити до 10 % деревноï мелеси, оскiльки бiльший ïï вмiст призводить до значного зменшення мiцностi клейового з'еднання. Можна використовувати i клейовi композицiï на основi карбамiдноï смоли i деревно!" мелеси (30 % i бшьше) без каталiзатора затвердiння, однак оптимальш техно-логiчнi режими використання таких композицш потрiбно ще встановити.
УДК 647.047 Проф. В.М. Голубець, д-р техн. наук;
доц. 1.М. Озартв, канд. техн. наук; доц. Й.Л. Ацбергер - УкрДЛТУ
ТЕПЛООБМ1Н У ПРОЦЕС1 СУШ1ННЯ СИПУЧИХ МАТЕР1АЛ1В З ДЕРЕВИНИ У КИПЛЯЧОМУ ШАР1
Наводяться основш теоретичнi рiвняння теплообмiну у процес сушiння, якi визначають особливосп сушiння подрiбненоi деревини у киплячому шарь Описаш умови сушiння у киплячому, аерофонтанному i щiльному шарах.
Prof. V.M. Holubets, I.M. Ozarkiv, J.L. Acberher - USUFWT
Heat exchange in the process of bulk material drying from wood
in a boiling layer
Major theoretical equations of heat exchange in the process of drying, determined by the peculiarities of chopped wood in boiling layer, have been given. Drying conditions in a boiling, aerofountain, and dense layers have been described.
Сушшня подрiбненоi деревини у плитному виробнищв значною Mi-рою визначаеться як теплофiзичними, технолопчними властивостями самого матерiалу, так i цшьовим призначенням та техшко-експлуатацшними вимога-ми об'екту сушшня. Слщ нагадати, що технолопя виробництва плит вимагае висушування стружки вщ початковоi вологост 120... 80 % до кiнцевоi воло-гост 2.4 % (внутршнш шар) i 4.6 % (зовшшнш шар плити). Розмiри дере-винних частинок плит регламентуються видом плити i шаром [1]. Наприклад, для трьохшарових деревостружкових плит розмiри е такими: для зовшш-
