CC BY
29
V СОВРЕМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИИ ДЕРЕВООБРАБОТКИ
УДК 674.817.41
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ЦИКЛИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ НА
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСНЫХ ПЛИТ
МАЛОЙ ПЛОТНОСТИ ПОЛУЧЕННЫХ БЕЗ СВЯЗУЮЩИХ
ВЕЩЕСТВ
STUDY OF THE EFFECT OF CYCLIC TESTS ON THE PHYSICAL AND
MECHANICAL PROPERTIES OF LOW DENSITY WOOD BOARDS OBTAINED WITHOUT BINDERS
Баяндин М.А., Прокопенко В.А., Стрикун В.В.
(Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева, г. Красноярск, РФ) Bayandin МА., Prokopenko V.A., Strikun V.V.
(Siberian state University of science and technology named after academician M.
F. Reshetnev, Krasnoyarsk)
В работе приведены результаты экспериментальных исследований физико-механических свойств древесных плит малой плотности полученных из механо-активированных опилок без использования связующих веществ. Установлено, что при воздействии переменных температурно-влажностных условий свойства и геометрические размеры плит малой плотности существенно не изменяются.
The paper presents experimental studies of physical and mechanical properties of low density wood boards obtained without the use of binders. As a result of the conducted researches it is established that humidity-climatic tests influence physical and mechanical properties of plates
Ключевые слова: древесноволокнистые плиты, гигроскопичность, разбухание Key words: fiberboard, hygroscopicity, swelling
Рациональное использование древесного сырья путем внедрения новых технологий глубокой и комплексной его переработки является актуальной задачей стоящей перед деревоперерабатывающей промышленностью. Наиболее эффективными решениями в данной области являются технологии производства плитных материалов. В тоже время объем и области применения конструкционно-отделочных древесных материалов для промышленного и гражданского строительства, мебельного производства постоянно расширяются.
Технологии производства плит, применяемые в настоящее время дере-воперерабатывающими предприятиями, не позволяют в большом объеме вводить в состав композиций некондиционные древесные частицы, по причине снижения физико-механических характеристик материалов. Кроме того большинство существующих технологий предполагают использование синтетических связующих, что обуславливает эмиссию токсичных веществ
как в процессе производства так и при эксплуатации плит. Поэтому актуальным является поиск и разработка новых технологий производства экологически чистых плитных материалов из некондиционного сырья с высокими показателями прочности и водостойкости. Одним из таких материалов яв-
-5
ляются плиты малой плотности (р=250-350 кг/м ) без связующих веществ из механоактивированных опилок [2,3]. В основном такие плиты могут использоваться в качестве теплоизоляции полов, стен и потолков. При соответствующей обработке применяются как звукоизоляционный материал. Однако в настоящее время мало изучены свойства данных материалов, поэтому нами принято решение изучить изменение физико-механических свойств плит при температурно-влажностных воздействиях.
Для изготовления древесных плит использовались опилки хвойных пород. Согласно ранее разработанной методике [4] древесные опилки смешивались с водой и затем обрабатывались в гидродинамическом диспергаторе. Обработанная масса осаждалась на сетке с размером ячеек 0,1мм. Для дополнительного обезвоживания и формирования геометрических параметров ковра осуществлялся механический отжим древесной массы в холодном одноэтажном прессе. Давление отжима составило 0,5 МПа. После чего осуществлялась сушка материала при температуре 105°С [4].
После сушки плиты выдерживались в условиях лаборатории, а затем подвергались физико-механическим испытаниям.
Оценка физико-механических свойств древесных плит, проводилась согласно стандартизованной методики по ГОСТ 32567-2013[1]. При этом оценивались свойства плит до и после циклических воздействий. Для сравнения были изготовлены образцы-аналоги из МДФ и ДСтП марки Р-2. В качестве критериев приняты: разбухание плит по толщине и придел прочности при статическом изгибе. Результаты представлены на рисунке 1 и 2.
Как видно из результатов исследований влагопоглощение плит малой плотности без связующих веществ ниже, чем у аналогов (МДФ и ДСтП). Кроме этого образцы-аналоги выдержали только один цикл испытаний, на втором произошло расслоение плит, а дальнейшие испытания привели к разрушению образцов.
Эксперимент показал, что при замораживании древесных плит наблюдается усушка. Это связано с тем, что при температуре 0 °С происходит кристаллизация свободной воды с образованием кусочков льда, плотность которого меньше, а объем больше примерно на 10% исходной воды. В процессе кристаллизации изменяется структура воды, образуется избыточное давление, которое приводит к разрушению клеточных стенок и выталкиванию связанной воды на больший объем. Происходит вымораживание, удаление, свободной воды. При этом, как известно объемная усадка клеточных стенок при замораживании равна объему связанной воды, мигрировавшей из них в полости [5].
При выборе эксплуатационных свойств необходимо учитывать конечные линейные изменения испытуемых образцов. Как видно из испытаний, что соответствует рисунку 1, что древесные плиты без связующего обладают гистерезисом сорбции, то есть неполной обратимостью процесса сушки
и увлажнения. Величина гистерезиса сорбции - десорбция зависит от толщины плиты и температуры [5].
(/3 X
4
о н о Б
ш
5
X
«
И &
м «
О.
7 6 5 4 3 2 1 0
оо
i.
00
а
VD
и
I цикл испытаний II цикл испытаний III цикл испытаний
■ вымачивани ■ заморозка ■ сушка
а)
12
3 10 =
- 8 В
4
о н
6
о ES
4> 4 =
=
ее
X
Ю
м
ев о Си
2
о
J (N
0 0 1 1 1
I цикл испытаний
II цикл испытаний
III цикл испытаний
■ вымачивани ■ заморозка ■ сушка
б)
а-плиты малой плотности без связующих веществ; б-МДФ Рисунок 1 - Разбухание по толщине
Для обеспечения сейсмической устойчивости плитных материалов необходимо проводить испытания материалов на сжатие и растяжение. Наибольшее значение после циклических испытаний на влагостойкость, уделяют пределу прочности при статическом изгибе. Результаты испытаний представлены на рисунке 2.
Рисунок 2- Предел прочности при статическом изгибе
Как видно из рисунка 2, после трех циклов климатических испытаний прочность древесных плит снижается на 30% относительно контрольного образца. Это обусловлено тем, что при неоднократном водопоглощении происходит частичное разрушение водородных связей.
Древесные плиты малой плотности, полученные без связующих веществ, являются экологически чистым материалом. Их возможно использовать не только как теплоизоляционный материал, но и как конструкционный в условиях переменной влажности и низких температур.
В отличии от плит ДСтП, МДФ данный материал сохраняет свою форму после длительных климатических испытаний. Как показал эксперимент, после трех циклов климатических испытаний: водопоглащение ^мороз ^сушка происходит снижение прочности на 30%, разбухание плит по толщине при этом составляет 0,4%, что на порядок ниже его аналогов.
Список использованных источников
1. ГОСТ 32567-2013 Плиты древесные с ориентированной стружкой. Технические условия. Введен впервые, введ. 01.07.2014 . М.: Стандартинформ, 2014. 18с.
2. Баяндин М.А. Влияние мелкодисперсных фракций на формирование свойств древесных плит без связующего / М. А. Баяндин, В. Н. Ермолин, С. Н. Казицин и др. // Хвойные бореальные зоны: Теоретический и научно-практический журнал. Красноярск: СибГТУ. 2015. Том 33. №3-4. С.182-185.
3. Баяндин М.А. Влияние механоактивации на аутогезионные свойства древесины / М.А. Баяндин, В.Н. Ермолин, С.Г. Елисеев // Хвойные бореальные зоны: 2013. ХХХ1, №1-2. С.159-163.
4. Баяндин М.А, Ермолин В.Н, Казицин С.Н, Елисеев С.Г. Влиянии мелкодисперсных фракций на формирование свойств древесных плит без связующего// Хвойные бореаль-ные зоны-2015. XXXIII, №3-4. С.182-185.
5. Чудинов Б.С. Вода в древесине. Новосибирск: Наука, 1984. 300с.
