CC BY
10
3. ТЕХНОЛОГИ! ТА УСТАТКУВАННЯ Л1СОВИРОБНИЧОГО КОМПЛЕКСУ
УДК 674.816.3 Проф. П.А. Бехта, д-р техн. наук;
асист. П.В. Лютий - НЛТУ Украти, м. Львiв
ПОКРАЩЕННЯ ЕКСПЛУАТАЦ1ЙНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ДЕРЕВИННО-ПОЛ1МЕРНИХ ПЛИТ ШЛЯХОМ ВВЕДЕННЯ ДО 1ХНЬОГО СКЛАДУ КОМБ1НОВАНО1 МОДИФ1КУВАЛЬНО1
ДОБАВКИ
Деревинно-полiмернi матерiали за тдвищеного вмiсту термопластичного поль меру характеризуются задовiльними експлуатацiйними властивостями, однак 1'хня вартiсть е досить високою. Збiльшення ж вмiсту деревинних частинок призводить до попршення властивостей деревинно-полiмерних матерiалiв, що потребуе викорис-тання модифшувальних добавок. Встановлено, що введення в деревинно-полiмерну композицiю комбшовано! модифшувально! добавки у виглядi сумiшi л^носульфона-ту кальцiю, технiчного парафiну та полiвiнiлового спирту дае змогу значно тдвищи-ти показники мiцностi та водостшкосп деревинно-полiмерних плит. Зокрема, межа мщносп пiд час статичного згинання тдвищуеться на 58,9 %, а показники водопог-линання та набрякання за товщиною зменшуються на 64,7 та 28,7 %, вщповщно. Пщвищення температури та тривалостi пресування призводить до прямопропор-цiйного зростання показниюв мiцностi та водостiйкостi. Рекомендовано для виготов-лення деревинно-полiмерних плит у разi додавання комбшовано! модифшувально! добавки використовувати таю умови пресування: температура - 200 оС; тривалють -1,2 хв/мм; тиск - 3,5 МПа.
Постановка проблеми. Одним 1з перспективних напрямюв утил1заци деревинних та пол1мерних в1дход1в е !хне повторне використання шляхом ви-готовлення деревинно-пол1мерних матер1ал1в (ДПМ).
Деревинно-пол1мерш матер1али на основ! термопластичних пол1мер1в характеризуються задовшьними ф1зико-мехашчними показниками за вм1сту деревинного наповнювача до 50 %. Подальше збшьшення вмюту наповнюва-ча призводить до стр1мкого зниження водостшкосл й попршення показниюв мщносп. Для збереження високих експлуатацшних характеристик ДПМ 1з шдвищеним вм1стом деревинного наповнювача в !хню композищю необхщно вводити модифжувальш добавки, як залежно вщ !хнього призначення можна умовно подшити на: агенти зчеплення; температурш стабшзатори; ультрафь олетов1 стабшзатори; ультрафюлетов1 адсорбери; змащувальш речовини.
Однак, введення в деревинно-пол1мерну композищю таких модиф1ку-вальних добавок призводить до покращення тшьки певних властивостей ДПМ \ не покращуе, а в деяких випадках, навггь навпаки сприяе попршенню шших. Тому розроблення комбшованих модиф1кувальних добавок, як могли б одночасно покращувати р1зш за характером властивосл ДПМ, е актуальним завданням.
Мета дослвдження - покращення експлуатацшних властивостей дере-винно-пол1мерних плит шляхом введення до !хнього складу комбшовано! мо-дифжувально! добавки.
100
Збiрник науково-технiчних праць
Науковий вкник НЛТУ УкраТни. - 2010. - Вип. 20.9
Матерiали та методи дослщжень. Для виготовлення деревинно-поль мерних плит (ДПП) використовували стружку, яку застосовують у виробниц-твi стружкових плит. Для зв'язування деревинних частинок використовували подрiбненi вiдходи термозбiжноl полiетиленовоl плiвки (вторинний полiети-лен). Стввщношення компонентiв деревинно-полiмерноl композици стано-вило, %: деревиннi частинки - 60; вторинний полiетилен - 32,5; комбшована модифiкувальна добавка (КМД) - 7,5. КМД - це сумш л^носульфонату кальцiю, технiчного парафiну та полiвiнiлового спирту за спiввiдношення компоненлв - 1:1:1. ДПП пресували плоским способом у гiдравлiчному пресi за тиску 3,5 МПа, температури 160-200 оС, тривалостi 0,8-1,2 хв/мм i пiсля пресування охолоджували у холодному прес за тиску 1,5 МПа.
Для порiвняння виготовляли ДПП без використання модифжувальних добавок за такого сшввщношення компонентiв деревинно-полiмерноl композици, %: деревиннi частинки - 60; вторинний полiетилен - 40, за такого режиму пресування: тиск - 3,5 МПа, температура - 180 оС, тривашсть -1,0 хв/мм.
Результати та Тх обговорення. Порiвнюючи показники ДПП без мо-дифжувальних добавок та у разi додавання КМД, необхiдно зауважити, що додавання КМД сприяе значному тдвищенню показникiв межi мiцностi пiд час статичного згинання, а також водостшкост (рис. 1). Зокрема, межа мщ-ност пiд час статичного згинання шдвищуеться на 58,9 %, а показники водо-поглинання та набрякання за товщиною зменшуються на 64,7 та 28,7 %, вщ-повщно; однак при цьому дещо зменшуеться питомий опiр витягуванню шу-рушв. Хоча, порiвняно iз стружковими плитами (60-100 Н/мм), вш i в такому випадку е досить високим.
Рис. 1. Порiвняльна характеристика властивостей ДПП без модифщвальних
добавок та в разi додавання КМД
Ефектившсть додавання КМД полягае в тому, що техшчний парафш покривае поверхню деревинних частинок, перешкоджаючи проникненню води в капшярно-пористу структуру деревини, шдвищуючи при цьому водос-
тiйкiсть ДПП. Полiвiнiловий спирт, маючи значну кшьюсть реакцiйних цен-трiв, зокрема гщроксильних груп, взаемодiе з реакцiйними групами деревини та вторинного полiетилену, виступаючи в такому випадку агентом зчеплення. А л^носульфонат кальцiю е стабшзатором полiвiнiлового спирту, оскiльки той шддаеться деструкци за високих температур.
Збшьшення температури пресування вiд 160 до 200 оС дае змогу знач-но пiдвищити показники межi мщност пiд час статичного згинання, зокрема за тривалост пресування 0,8; 1,0 та 1,2 хв/мм зростання становить - 1,35; 1,34 та 1,33 рази, вщповщно (рис. 2).
Температура пресування,
Рис. 2. Залежшсть M^Hoemi nid час статичного згинання eid температури та mривалoсmi пресування
Така ж сама залежшсть спостер^аеться й для питомого опору витягу-ванню шурушв. 1з шдвищенням температури вщ 160 до 200 оС за тривалост пресування 0,8; 1,0 та 1,2 хв/мм цей показник шдвищуеться на 20,7; 18,5 та 15,7 %, вщповщно (рис. 3).
105
100
CQ
>> Е
3 95
90
;85
s 3
80
75
□ 0,8 хв/мм □ 1,0 хв/мм □ 1,2 хв/мм
0
160
180
200
Температура пресування, С
Рис. 3. Залежшсть питомого опору витягуванню шурумв eid температури та
mривалoсmi пресування
Вплив температури та тривалост пресування на водопоглинання та набрякання ДПП за товщиною мае зовшм шший характер. Зокрема, Í3 шдвищенням температури вщ 160 до 200 оС за тривалост пресування 0,8; 1,0 та 1,2 хв/мм водопоглинання лшшно зменшуеться на 20,3; 30,4 та 42,5 %, вщпо-вщно (табл. 1). Таю самi залежностi спостерiгаються пiд час визначення наб-
102
Збiрник науково-техшчних праць
Науковий iticiiiik- НЛТУ УкраТии. - 2010. - Вип. 20.9
рякання за товщиною, зокрема i3 пiдвищенням температури вщ 160 до 200 оС за тривалостi 0,8; 1,0 та 1,2 хв/мм цей показник зменшуеться на 27,8; 42,3 та 56,8 %, вщповщно (табл.).
Табл. Водост1йк1сть деревинно-пол1мерних плит
Показник Температура пресування, оС
160 180 200
Тривалшть п ресування, хв/мм
0,8 1,0 1,2 0,8 1,0 1,2 0,8 1,0 1,2
Водопоглинання, % 10,9 9,6 8,4 9,6 8,3 7,0 8,7 6,9 4,8
Набрякання за товщиною, % 10,4 9,2 7,9 8,9 7,1 5,2 7,5 5,3 3,4
Висновок. Отже, додавання до деревинно-полiмерноl композици КМД дае змогу значно шдвищити показники мщност та водостiйкостi ДПП. Для виготовлення ДПП iз використанням КМД у виглядi сумiшi л^носуль-фонату кальщю, технiчного парафiну та полiвiнiлового спирту рекомен-дуеться використовувати такi умови пресування: температура - 200 оС; три-валiсть - 1,2 хв/мм; тиск - 3,5 МПа. Зокрема, за таких умов пресування межа мщност тд час статичного згинання становить 11,0 МПа; питомий ошр ви-тягуванню шурупiв - 102,9 Н/мм; водопоглинання та набрякання за товщиною - 4,8 та 3,4 %, вщповщно.
Бехта П.А., Лютый П.В. Улучшение эксплуатационных свойств древесно-полимерных плит введением в их состав комбинированной модифицирующей добавки
Древесно-полимерные материалы при повышенном содержании термопластического полимера обладают удовлетворительными свойствами, но их цена достаточно высока. Повышение содержания древесных частиц приводит к ухудшению свойств древесно-полимерных материалов, что в свою очередь требует использования модифицирующих добавок. Установлено, что введение в древесно-полимерную композицию комбинированной модифицирующей добавки в виде смеси лигносуль-фаната кальция, технического парафина и поливинилового спирта позволяет поднять показатели прочности и водостойкости древесно-полимерных плит. В частности, предел прочности при статическом изгибе повышается на 58,9 %, а показатели водо-поглощения и разбухания по толщине снижаются на 64,7 и 28,7 %, соответственно. Установлено, что самые высокие показатели прочности и водостойкости достигаются при следующих условиях прессования: давление - 3,5 МПа; температура - 200 оС; продолжительность - 1,2 мин/мм.
Bekhta P.A., Lyutyj P.V. Improvement of properties of the wood-plastic boards by introduction in their Composition the combined modification additive
Wood-plastic materials have satisfactory properties at the higher content of thermoplastic polymer. But the price of these materials is high enough. The increase of content wood particles leads to the deterioration of the wood-plastic materials properties. In this case it is necessary to use modificating additives for the preservation of high operational properties. Wood-plastic boards modificated by the combined modificating additive observes by the higher bending strength and water resistance. The combined modificating additive was a compound of lignosulfonat calcium, technical paraffin and polyvinyl alcohol. In particular, the bending strength rises on 58.9 %, and water absorption and thickness swelling decreases on 64.7 and 28.7 %, accordingly. The higher operational properties of wood-plastic boards are observed under pressing: pressure - 3.5 MPa; temperature - 200 оС and time -1.2 min/mm
