CC BY
16
УДК 721.05
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СУШКИ БИОРАЗЛАГАЕМЫХ КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ ПВС
RESEARCH OF THE PROCESSES OF DRYING BIODEGRADABLE COMPOSITES BASED ON PVA
Галяветдинов Н.Р., Лямина Л. В. (Казанский национальный исследовательский технологический университет, г. Казань, РФ) Galyavetdinov N.R., Lyamina L.V.
(Kazan National Research Technological University)
В статье представлены результаты исследования процессов, протекающих при осциллирующей вакуумно-кондуктивной сушке экологичного биоразлагаемого древесного материала на основе поливинилового спирта (ПВС). Представлены кривые зависимости скорости сушки образцов в процессе вакуумирования в зависимости от давления в камере, температуры и толщины материала, полученные в ходе проведенных экспериментальных исследований.
The article presents the results of a study of the processes that occur during oscillating vacuum-conductive drying of environmentally friendly biodegradable wood material based on polyvinyl alcohol (PVA). Curves of the drying rate of the samples during the evacuation process are presented as a function of the pressure in the chamber, temperature, and thickness of the material obtained during the experimental studies.
Ключевые слова: биоразлагаемый композит, поливнилспирт, сушка Key words: biodegradable composite, polyvinyl alcohol, drying
Проблемы экологии сегодня становятся не просто главными в осуществлении устойчивого развития общества, но и весьма острыми для самого выживания человека. И это не удивительно. Антропогенное воздействие на окружающую среду достигло угрожающего уровня. Вырубка лесов, уничтожение биосферы, ассимилирующей солнечную энергию, варварская эксплуатация природных ископаемых, вредные выбросы и сбросы, отходы производства и потребления нарушают экологический и энергетический баланс нашей планеты и ведут к глобальному изменению климата на Земле, которое с каждым годом становится все ощутимее.
Одним из катализаторов процесса загрязнения окружающей среды является широкое применение во всем мире синтетических полимеров в композитах. Обладая уникальными свойствами и относительно низкой ценой, в последние десятилетия они безраздельно господствуют практически во всех сферах человеческой жизни. Вместе с тем эти соединения имеют три принципиальных недостатка. Во-первых, подавляющее большинство полимеров производится из невозобновляемого углеводородного сырья, запасы которого ограничены. Во-вторых, они не разлагаются в природе, а если точнее - на это уходит сто и более лет. И, в-третьих в контактирующие с таким композитом среды (воздух, вода, почва) выделяются вредные химические реагенты (стирол, фенол, формальдегид, уретан и др.), что также является опасным дл здоровья людей и животных. Однако, несмотря на это рынок древесно-наполненных композиционных материалов продолжает расти с каждым го-
дом все больше и больше не только из-за возможности переработать большое количество отходов деревообрабатывающих предприятий, но и в основном из-за того, что такие материалы остаются самыми востребованными строительными материалами, которые успешно заменяют массив дерева в мебельной промышленности, строительстве и ремонте [1,2]. Поэтому на сегодняшний день как никогда стал актуальным вопрос получения экологически безопасных древесно-наполненных композитов.
С целью решения поставленных задач, были изготовлены образцы био-разлагаемых композитов на основе ПВС с наполнителем из древесных опилок, а также проведены исследования, направленные на изучение процесса их сушки. Размеры образцов составляли 100*100 мм., содержание наполнителя и связующего по массе 50*50% (рис. 1).
Рисунок 1 - Образец композита на основе ПВС
Подготовка образцов осуществлялась в термической камере, снабженной обогреваемыми смыкающимися плитами, а также приборами для контроля влажности и регулировки и контроля температуры в камере. Чтобы исключить резкий перепад температур по сечению образцов в процессе сушки, нагрев образцов осуществлялся при температуре «мокрого» термометра [3-5]. Температура замерялась при помощи введенной в центр образца одной из хромель-копелевой термопары и второй, которая непосредственно регистрирует температуру поверхности материала [6-8]. Далее камера герметизировалась и, включением линии вакуумирования, начиналась вакуумная сушка образцов.
Далее в ходе экспериментальных исследований были получены зависимости скорости сушки образцов в процессе вакуумирования в зависимости от давления в камере, температуры и плотности материала соответственно.
Как показали исследования, наибольшая интенсивность сушки композитов достигается при увеличении давления сушки, в то время как разница скоростей сушки в зависимости от толщины образцов не так значительна.
N %/мин. 2,5 б) 2
1,5 1 0,5 0
30
40
S=16 мм S=32 мм S=48 мм
50
60
70 80 W,%
Рисунок 2 - Серия зависимостей скорости сушки при удалении свободной влаги: а - для различной температуры нагрева материала; б - для разной толщины образца; в - для разного остаточного давления в камере
Список использованных материалов
1. Сафин Р.Р., Хасаншин Р.Р., Галяветдинов Н.Р., Валиев Ф.Г. Разработка энергосберегающей технологии сушки древесины в жидкостях // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2008. № 11-12. С. 159-163.
2. Галяветдинов Н.Р., Назипова Ф.В., Хасаншина Р.Т. Энергоэффективная установка для сушки и термовлажностной обработки измельченной древесины // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2014. Т. 2. № 5-4 (10-4). С. 84-87.
3. Галяветдинов Н.Р., Валиев Ф.Г., Хасаншин Р.Р. Оценка влияния термической обработки древесного наполнителя на эксплуатационные свойства цементно-стружечной плиты // Вестник Казанского технологического университета. 2012. Т. 15. № 10. С. 85-87.
4. Галяветдинов Н.Р., Сафин Р.Р., Талипова Г.А., Петров В.И. Исследование физико-механических свойств древесно-наполненных композитов на основе полилактида с целью создания биоразлагаемых упаковок // Деревообрабатывающая промышленность. 2018. № 4. С. 12-18.
5. Галяветдинов Н.Р., Талипова Г.А., Саерова К.В., Гизатова М.В., Иглепова Ю.В. Исследования биоразлагаемых композитов из pla с наполнителем // Современные материалы, техника и технология сборник научных статей 8-й Международной научно-практической конференции. 2018. С. 109-112.
6. Сафин Р.Р., Сафин Р.Г., Галяветдинов Н.Р., Хасаншин Р.Р., Разумов Е.Ю., Бай-
гильдеева Е.И., Валиев Ф.Г., Кайнов П.А., Тимербаев Н.Ф., Зиатдинова Д.Ф. Способ
сушки и пропитки древесины. Патент на изобретение RU 2386912 C1, 20.04.2010. Заяв-
ка № 2009113412/06 от 09.04.2009.
7. Сафин Р.Р., Галяветдинов Н.Р., Сафин Р.Г., Хасаншин Р.Р., Валеев И.А., Разумов
Е.Ю., Кайнов П.А., Аминов Л.И. Способ изготовления древесно-наполненного компози-
ционного материала Патент на изобретение RU 2464162 C1, 20.10.2012. Заяв-
ка № 2011105476/13 от 14.02.2011.
8. Галяветдинов Н.Р., Талипова Г.А., Саерова К.В., Гизатова М.В., Иглепова Ю.В.
Исследования биоразлагаемых композитов из pla с наполнителем // СОВРЕМЕННЫЕ
МАТЕРИАЛЫ, ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ: сборник научных статей 8-й Междуна-
родной научно-практической конференции. 2018. С. 109-112.
УДК 666
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДЕСТРУКЦИИ ДРЕВЕСНО-НАПОЛНЕННЫХ БИОРАЗЛАГАЕМЫХ PLA-КОМПОЗИТОВ
RESEARCH OF THE PROCESS OF DESTRUCTION OF WOOD-FILLED BIODEGRADABLE PLA COMPOSITES
Галяветдинов Н.Р., Сафин Р.Р., Мухаметзянов Ш.Р. (Казанский национальный исследовательский технологический университет, г. Казань, РФ) Galyavetdinov N.R., Safin R.R., Mukhametzyanov S.R.
(Kazan National Research Technological University)
Проведены исследования деструкции древесно-наполненных композитов из полилактида в кислых и щелочных средах. Выявлено, что наиболее быстрое структурное разрушение материала происходит в щелочной среде. Кроме того, экспериментальные исследования показали, что высокотемпературная обработка наполнителя способствует увеличению срока биоразложения.
Studies of the destruction of wood-filled polylactide composites in acidic and alkaline environments have been carried out. It was revealed that the most rapid structural destruction of the material occurs in an alkaline medium. In addition, experimental studies have shown that high-temperature treatment of the filler increases the biodegradation time.
Ключевые слова: термическая модификация, наполнитель, биодеструкция, композит
Key words: thermal modification, filler, biodegradation, composite
