CC BY
11Электронный архив УГЛТУ
Леса России и хозяйство в них
№ 2 (53), 2015 г.
УДК 674.812
Д.О. Чернышев, С.Г. Бражников (D.O. Chernyshev, S.G. Brazhnikov) Уральский государственный лесотехнический университет,
Екатеринбург
МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ «DS» И «DS-1» (MATERIALS ON THE BASIS OF THE WOOD WASTE «DS» AND «DS-1»)
Рассматривается инновационный мелкодисперсный древесный композиционный материал на порошковом связующем «DS» и его модификация «DS-1». Материал по физико-механическим показателям превосходит существующие аналоги.
Экспериментальный анализ позволил сделать вывод, что внедрение перспективных композиционных материалов «DS» и «DS-1» поможет решить не только проблему комплексного использования древесного сырья, но и ряд других проблем, в том числе экономических, экологических и энергосберегающих.
In article it is considered innovative fine-dispersed arboreal composite material on powder binding «DS» and its updating «DS-1». The material surpasses the existing analogues in physic-mechanical indicators.
The experimental analysis has allowed to draw a conclusion that introduction of perspective composite materials «DS» and «DS-1» will help to solve not only a problem of complex use of wood raw materials, but also a number of others, including economic, ecological and power saving up problems.
В условиях углубления экономических реформ и рыночных взаимоотношений одним из приоритетных направлений развития лесопромышленного комплекса является использование отходов деревообработки и малоценной древесины. Необходимо находить наиболее простые, но эффективные способы производства материалов, используя более дешевое сырье для получения качественной продукции, приносящей большую прибыль. Продукция от переработки древесины является конкурентоспособной, высокорентабельной и приносит положительные финансовые результаты, что обеспечивает выход ее на российские и зарубежные рынки. Решить эту задачу призваны древесные композиционные материалы (лат. сошро8Йо составление, связывание).
Это материалы, состоящие из двух или более компонентов (фаз), где свойства материала в целом отличаются от свойств компонентов и зависят от характера распределения компонентов в материале. Непрерывная фаза, имеющая более высокую долю по объему материала (не всегда), называется матрицей. Наполнитель, второй компонент, вводят для улучшений свойств матрицы. Композиты на основе древесины - это материалы, состоящие из древесины или ее частиц, связующего и одного или нескольких компонентов (полимера, минерала и др.). Производство композитов на основе древесины - одно из наиболее эффективных и рациональных направлений по переработке древесных отходов и низкосортной древесины во всем мире [1].
В настоящее время производство древесных плит постоянно увеличивается. Наибольшими темпами развивается производство древесноволокнистых плит средней плотности (МДФ) и древесных плит из ориентированной крупноразмерной стружки (08Б).
Большое количество низкосортной древесины, находящейся в нашей области, непригодно для производства пиломатериалов, фанеры и других строительных изделий, но ее можно использовать для изготовления древесных плит, что поспособствует созданию экспортно ориентированной подотрасли и обеспечению плитами внутреннего рынка.
Один из основных путей развития производства древесностружечных плит - повышение физико-механических характе-
Электронный архив УГЛТУ
№ 2 (53), 2015 г.
Леса России и хозяйство в них
75
ристик, снижение токсичности, вторичная переработка сырья, применение высокопроизводительного оборудования, а также производство плит специального назначения.
Для повышения физико-механических характеристик древесностружечных плит следует сохранить качество древесины в частицах при их получении, изменить свойства отверждаю-щегося связующего и свойства компонентов, добавленных в состав плиты. Для снижения токсичности полученных плит необходимо модифицировать или изменить связующее [2].
Древесину в различных модификациях возможно использовать как конструкционную основу для создания композиционных
материалов со специфическими свойствами, в том числе и для защиты от разного рода излучений.
В данной статье описываются разработанные инновационные композиционные материалы на основе отходов древесины -и его модификации «В8-1», обладающей защитными свойствами от разного рода излучений.
Для получения этих материалов были проведены разработка технологии изготовления; поиск путей снижения токсичности материала; испытание лабораторных образцов для определения основных физико-механических, защитных и других свойств; предварительная оценка целесообразности изготовления и применения полученных материалов.
Физико-механические свойства
В процессе работы были получены материалы «Б8» и «Б8-1», разработан их состав (процентное соотношение компонентов), подобрана ориентировочная технология их производства, выполнены поисковые работы в области снижения токсичности материала за счет значительного сокращения доли свободного формальдегида (заменой связующего компонента), проведены испытания лабораторных образцов для определения основных физико-механических и защитных свойств. Физико-механические показатели плит на основе нового композиционного материала не уступают показателям свойств существующих древесностружечных плит и приведены в таблице.
п/п Показатель ДСтП МДФ Плитотрен Б8 Б8-1
1 Токсичность, Е (эмиссия свободного формальдегида) Е2 (10-16мг/100г) Е1 (5-10мг/100г) Е2 (10-16мг/100г) Е0,5 (до 4,5мг/100г) Е0,5 (до 4,5мг/100г)
2 Плотность, кг/ м3 500-1000 720-1000 1200-2000 800-1000 1100-1200
3 Влажность, % 5-12 3-10 6 2-3 2-3
4 Предел прочности при статическом изгибе, МПа, не менее для толщин от 10 до 14 включительно 10-25 17-23 16 10-30 15-19
5 Модуль упругости, МПа 1700-4000 - - - -
6 Предел прочности при растяжении, МПа 0,2-0,5 0,5-0,6 - - -
7 Твердость, МПа 20-40 - - 55-70 70-80
8 Ударная вязкость, Дж/ м2 4000-8000 - - 20000-40000 20000-50000
9 Разбухание, % 5-30 8-20 20 15-25 8-13
10 Средний свинцовый эквивалент (РЬ), мм 0,0 0,0 0,3-0,9 0,0 0,3-0,9
Электронный архив УГЛТУ
76 Леса России и хозяйство в них № 2 (53), 2015 г.
Из данных таблицы видно, что полученные композиционные материалы «Б8» и «Б8-1» обладают высокими показателями, которые превосходят характеристики уже существующих плит, в частности:
- выше показатели всех физико-механических свойств;
- полученные материалы практически нетоксичны;
- наилучшая теплоизоляция;
- «Б8-1» защищает от излучений разных видов (У-излучения, рентгеновского излучения, электромагнитного излучения и др.) и имеет наиболее высокую огнестойкость.
Результаты оценки защитных свойств от излучения представленного материала выполнены при жестком (пучковом) излучении и дают положительные результаты. Материал рекомендуется применять при оборудо-
вании рентгеновских кабинетов, для обшивки стен, пола, потолков, изготовления ширм, дверных блоков и др. [3].
Материал «Б8» является аналогом древесностружечной плиты, но имеет наилучшие показатели. Производство плит с применением нового связующего компонента менее затратное, чем производство существующих плит.
Полученные материалы можно облицовывать бумажно-смоляными пленками, бумажно-слоистыми пластиками, натуральным шпоном и производить отделку разнообразными лакокрасочными материалами, тем самым улучшая их внешний вид.
В процессе создания новых материалов «Б8» и «Б8-1» была разработана ориентировочная технология производства этих композиционных материалов,
которая принципиально не отличается от технологии производства древесностружечных плит, но за счет использования нового низкотоксичного связующего позволит создать экологически чистое безвредное производство и продукцию, способную удовлетворить самым жестким са-нитарно-экологическим нормам по содержанию свободного формальдегида.
Разработанные композиционные материалы могут применяться в разных областях и составить конкуренцию существующим строительным материалам.
Внедрение перспективных композиционных материалов «Б8» и «В8-1» поможет решить не только проблему комплексного использования древесного сырья, но и ряд других проблем, в том числе экономических, экологических и энергосберегающих.
Библиографический список
1. Мэттьюз Ф., Ролинге Р. Композиционные материалы. Механика и технология. М.: Техносфера, 2004. 408 с.
2. Кноп А., Шейб В. Фенольные смолы и материалы на их основе. М.: Химия, 1983. 280 с.
3. Ветошкин Ю.И., Яцун И.В., Чернышев О.Н. Конструкции и эксплуатационно-технологические особенности композиционных рентгенозащитных материалов на основе древесины. Екатеринбург, 2009. 148 с.
