CC BY
12
УДК 674.81
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ОТВЕРЖДЕНИЯ И СУШКИ ДРЕВЕСНЫХ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
НА ОСНОВЕ КЛЕЕВ БИОЛОГИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
THE DEFINITION OF OPTIMAL MODES OF HARDENING AND DRYING WOOD THERMAL INSULATION BOARD WITH THE USE OF GLUES OF
BIOLOGICAL ORIGIN
Стрикун В.В., Баяндин М.А.
(Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика
М.Ф. Решетнева, г. Красноярск, РФ) Strikun V.V., Bayandin M.A. (Reshetnev Siberian State University of Science and Technology, s.Krasnoyarsk, Russia)
В данной работе приводятся результаты исследований по определению оптимального соотношения компонентов для получения теплоизоляционного материала на основе древесных волокон с применением в качестве связующего клеев биологического происхождения, с требуемыми эксплуатационными характеристиками.
In this paper presents the results of studies to determine the optimal ratio of components to obtain a thermal insulation material based on wood fibers with the use as a binder adhesives of biological origin, with the required performance.
Ключевые слова: древесное волокно, культуральные жидкости, декстран, теплоизоляция
Key words: wood fibre, culture fluid, acid, thermal insulation board
В настоящее время при увеличении спроса на энергоресурсы и повышения тарифов на них, а также ухудшение экологической ситуации, и сокращение запасов природных видов топлива, особое значение приобретают вопросы энергосбережения. Оптимальным решением данного вопроса является уменьшение объема используемых энергетических ресурсов при сохранении соответствующего полезного эффекта от их использования, за счет применения теплоизоляционных материалов.
Повышенные требований к экологии жилища стимулирует интерес к созданию экологически чистых материалов на основе сырья растительного происхождения. Использование данных материалов не только отвечает последним мировым тенденциям, но и способствуют поддержанию благоприятных температурно-влажностных условий в помещениях благодаря гигроскопическим свойствам наполнителя, что выгодно отличает их от существующих материалов на основе синтетических полимеров. Перспективным сырьем для производства теплоизоляционных материалов являются отходы деревообрабатывающих производств, что при одновременном использовании в качестве связующего клеев природного происхождения практически исключает токсичность получаемых материалов. Использование указанной сырьевой базы позволяет не только решить вопрос рационального использования природных ресурсов, но и получить материал отвечающий последним мировым стандартам. Поэтому разработка технологии получения высокоэффективного экологически чистого теплоизоляционного материала на ос-
нове отходов деревообрабатывающей отрасли с применением в качестве ад-гезива природных связующих является актуальной задачей.
Анализ литературных источников показал, что перспективным сырьем для производства теплоизоляционных материалов по экономическим и экологическим показателям, является древесное волокно, позволяющее получить тонковолокнистую структуру материала, обеспечивающую низкий коэффициент теплопроводности [1,2].
В ранее проведенных исследованиях рассматривается возможность получения теплоизоляционного материала с использованием в качестве связующего раствора культуральной жидкости, полученного путем культивированием сред на основе мелассы и содержащего в своем составе высокомолекулярные вещества (декстран и биомассу). В результате проведенных исследований было установлено, что клеи биологического происхождения на основе культуральных жидкостей имеют схожие по значениям характеристики, оценивающие клеевые основы, с широко распространенными синтетическими адгезивами и могут быть использованы в качестве связующего для данного вида материалов [3].
Культуральная жидкость бактерии LEUCONOSTOC
MESENTEROГОES, с содержанием сухих веществ равным 30%, позволяет получить теплоизоляционный материал с пористой структурой, в которой равномерно распределены несферические поры, величина которых не превышает 3
-5
мм, с варьируемой плотностью от 70 до 120 кг/м . Коэффициент теплопроводности полученного материала составил от 0,039 до 0,042 Вт/м-К, что позволяет отнести изготовленный материал к высокоэффективным материалам.
Оптимальное соотношение компонентов сырьевой смеси, определялось путем вариации таких параметров, как расход связующего и парафиновой эмульсии, обеспечивающие требуемые эксплуатационные характеристики материала.
Для изучения влияния данных факторов на свойства полученного материала, был реализован многофакторный эксперимент, согласно плана В=3.
Изготовление материала включало в себя ряд операций: размол сырья с последующим высушиванием древесного волокна до влажности 2-4%, нанесение парафиновой эмульсии в количестве 2% к массе древесного волокна, смешение обработанного наполнителя со связующим, формование и сушка плит конвективным способом при температуре 150 °С После выдержки образцы подвергались механическим испытаниям согласно ГОСТ 17177-94 [4]. Выходными величинами являлись прочность при 10 % линейной деформации, максимальное влагопоглощение плит, коэффициент теплопроводно-
-5
сти. Постоянным фактором принята плотность плит 100 кг/м .
Уровни варьирования переменных факторов представлены в таблице 1.
В результате обработки экспериментальных данных получены следующее уравнения регрессии:
- для прочности при 10 % линейной деформации
Y = 0,024 + 0,0093*X1 - 0,0075*X2 - 0,0030*X1*X2 + 0,0065*X22
- для влагопоглощения плит
Y = 18,73 + 0^X1 - 3^X2 + 0,88*X22
Таблица 1 - Уровни варьирования факторов
Наименование факторов Обозначения Уровни варьирования
Нижний -1 Основной 0 Верхний +1
Расход связующего, % Xi 30 45 60
Расход парафиновой эмульсии, % X2 0,5 1,5 2,0
а) б)
Рисунок 1 - Зависимости свойств теплоизоляционных плит от соотношения компонентов смеси (а - прочность при 10 % линейной деформации, б - влагопоглощение)
Анализ полученных результатов указывает на то, что наиболее существенное влияние на прочность при 10 % линейной деформации оказывает расход парафиновой эмульсии, а на влагопоглощение - расход связующего.
Для поиска оптимальных значений факторов проведена многокритериальная оптимизация методом «наложения контурных поверхностей», варьировались оба фактора. В результате установлены следующие значения основных факторов, которые представлены в таблице 2.
Эти режимы позволяют получить плиты с наилучшими показателями при плотности 100кг/м : прочность при 10 % линейной деформации 0,033 МПа, влагопоглощение не более 16 % (за 30 суток). коэффициент теплопроводности 0,39 Вт/мК.
Таблица 2 - Оптимальные значения технологических факторов процес-
"5
са изготовления древесноволокнистых плит плотностью 100 кг/м
Наименование фактора Значение
Расход связующего, % 46,5
Расход парафина, % 1,45
Влажность пакетов, % от 170 до 210
Результаты исследований, показывают, что изготовленный материал относятся к высокоэффективным теплоизоляционным материалам и может быть применен для теплоизоляции как горизонтальных и вертикальных поверхностей.
Список использованных источников
1. Горлов, Ю.П. Технология теплоизоляционных материалов [Текст]: учеб. пособие для вузов / Ю.П. Горлов, А.П. Меркин, А.А. Устенко. М.: Стройиздат, 1980. 399 с.
2. Пашкин, С.В. Инновационные технологии получения экологически чистых клее-
ных материалов на основе водорастворимого биоклея из низкосортной древесины / С.В. Пашкин, М.А. Иванова, В.М. Щеколов // Лесной вестник. 2012. №8. С.59-63.
3. Стрикун, В.В. Получение древесных теплоизоляционных плит с использование клеев биологического происхождения / В.В. Стрикун, М.А. Баяндин, В.Н. Ермолин // Материалы VI Международного симпозиума имени Б.Н. Уголева, посвященного 50-летию Регионального Координационного совета по современным проблемам древесиноведения (Красноярск, 10-16 сентября 2018г.). Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2018. С. 189-192.
4. ГОСТ 17177-94 «Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Методы испытаний». М: Изд-во стандартов, 1994. 14 с.
УДК 62-233:674.05
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ АНТИФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ УЗЛОВ СКОЛЬЖЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ОБОРУДОВАНИЯ
ADVANCED COMPOSITE ANTIFRICTION MATERIALS OF SLIDING NODES PROCESS EQUIPMENT
Шевелева Е.В.
(Брянский государственный инженерно-технологический университет, г.Брянск, РФ)
Sheveleva E.V.
(Bryansk State Engineering-technological University, Bryansk, Russia)
Рассмотрены способы использования антифрикционных вкладышей подшипников, изготавливаемых из древесно-металлических композиционных материалов, а также теплоаккумулирующих наполнителей вкладышей подшипников.
The ways of using antifriction bearing inserts made of wood-metal composite materials, as well as heat-accumulating fillers of bearing inserts are considered.
Ключевые слова: подшипники скольжения, композиционные материалы, тепло-рассеивающие материалы, теплоаккумулирующие материалы, древесно- металлические материалы
Key words: sliding bearing, composite materials, heat-dispersing materials, heat storage materials, wood-metal materials
Актуальным вопросом в настоящее время является повышение долговечности узлов скольжения технологического оборудования, совершенствуя их конструкцию и используяновые антифрикционные материалы. При проектировании подшипников скольжения важно стремиться исключить трение без смазочного материала, что дает возможность работать при больших нагрузках и высоких скоростях скольжения, в присутствии абразива без вибраций и перегрева подшипника. Однако, применительно к достаточно широкому кругу триботехнических объектов, такое инженерное решение является сложно разрешимым.
Анализ возможностей использования антифрикционных материалов показал, что гомогенные материалы не в полной мере отвечают свойствам, которые могут обеспечить работоспособность рассматриваемых подшипниковых узлов [1].Положительной особенностью антифрикционных полимерных материалов является возможность использования при их эксплуатации
