CC BY
6
УДК 674.816.3
СВОЙСТВА ПЛИТ ИЗ ОТХОДОВ ОКОРКИ И ПРОПИЛЕНА PROPERTIES OF PLATES FROM WASTE OF LAMBLES AND CUT
Руденко Б.Д., Плотников С.М. (Сибирский государственный университет
науки и технологий имени академикаМ.Ф. Решетнева, г.Красноярск, РФ)
Rudenko B.D., Plotnikov S.M. (SibSU, Krasnoyarsk, Russia)
Рассмотрены вопросы использования отходов окорки для получения плит с использованием в качестве термопласта - вторичного пропилена. Установлено,
о
что при плотности, равной 970 кг/м комплекс наилучших свойств составляет: прочность при изгибе - 43 МПа; разбухание по толщине - 2 %; водопоглощение -0,1 %; прочность на разрыв перпендикулярно пласти - 16 МПа.
The use of debarking waste for the production of slabs using a thermoplastic - secondary propylene is considered. It was established that at a density equal to 970 kg / m3, the complex of the best properties is: bending strength - 43 MPa; thickness swelling - 2%; water absorption - 0.1%; tensile strength perpendicular to the plate -16 MPa.
Ключевые слова: Отходы, окорка, пропилен, прочность, свойства Key words: Waste, debarking, propylene, strength, properties
Сложной проблемой использования отходов переработки древесины является вопрос утилизации коры. Это связано с ее строением, которое отличается связями и структурными звеньями [1], поэтому и характеристики ее отличаются от характеристик древесных частиц.
Структура древесностружечных плит отличается от структуры плит из коры и термопластичного связующего тем, что древесные частицы в ДСтП связаны сформированной клеевой прослойкой, а частицы коры соединяются за счет матрицы термопласта. Количественные соотношения связующего разные, при использовании термопласта его гораздо больше, чем при получении ДСтП. Согласно [2] невозможно получить равномерное распределение связующего по высоте брикета, если использовать порошкообразные частицы термопластичного связующего, кроме того, возникают дополнительные технические трудности при его получении. Несколько проще получить частицы ветвистой структуры, однако его количество в плитах будет составлять не менее 20 % [2]. Состав композиционных материалов на основе древесных частиц и термопластических связующих изучен [3], там он имеет название WPC (Wood-Polymer-Composites).
Поэтому требуется изучение влияния состава плит из коры и вторичного полипропилена на их свойства, особенно какова прочность получаемого композита. Как известно, кора древесины лиственницы и кора древесины сосны имеют различные механические свойства и различный состав [1]. Поэтому и требуется рассмотрение в виде совместного использования в композитах при использовании термопластов.
В качестве заполнителя использовалась кора древесины лиственницы и сосны, высушенная до воздушно сухого состояния (12 %) и измельченная ударным способом до фракции, проходящей через отверстия сита 1,5 мм, насыпной плотностью 264 - 284 кг/м3.
В качестве термопласта использовался полипропилен 21060-02, сорт 1, ГОСТ 26996-86. ПЭТ бутылки, выброшенные в мусор, измельченные резанием до частиц размером: длина 1 - 4 мм, ширина 1 - 2 мм, толщина 0,03 -0,08 мм. Насыпная плотность 1111 193 кг/м3, температура плавления 165 оС.
Плиты прессовались размером 250x200x10 мм, при давлении 0,5 МПа. За-
-5
данная плотность получаемых плит находилась в пределах от 820 до 970 кг/м .
В соответствии ГОСТ 10635-88, Г0СТ10634-88, Г0СТ10636-90 определялись показатели прочности при изгибе, растяжении, плотности, водопо-глощения и разбухания по толщине.
Для изучения процесса формирования свойств плит из коры в зависимости от их состава представим такую взаимосвязь в виде диаграммы состав-свойство. Для исследования диаграмм состав-свойство используем метод планирования эксперимента [4].
Факторное пространство представляет собой в нашем случае правильный треугольник. Нас интересует не вся область значений факторов, а только та, где они имеют реальные значения, т.е. на локальном участке диаграммы. В этом случае требуется произвести перенормировку и принять составы в вершинах выбранной области за самостоятельные псевдокоординаты, однако требуется для выбранной области симплекса выполнения условий, как и для полной диаграммы. С таким учетом выбраны псевдокоординаты, таблица 1.
Таблица 1 - Значения псевдокоо
рдинат
Наименование Обозначение Новые вершины компонентов (%
компонента компонента содержание)
1 2 3
ПП А 80 10 10
Клиств В 10 80 10
Ксосна С 10 10 80
В таблице ПП означает полипропилен, Клиств. - кора древесины лиственницы, Ксосна - кора древесины сосны.
Для выбора плана и обработки результатов реализации эксперимента воспользуемся программой STATGRAPHICS, описание работы с ней изложены в [4].
На рисунке 1 представлены полученные экспериментальные значения по определению прочности исследованных образцов. Поверхность отклика для прочности имеет практически линейную зависимость изменений в зависимости от содержания компонентов. Уравнение имеет вид у = 44,7-А + 13,7-В + 11,4-С - 2,4-А-В - 2,9-А-С + 3,0-В-С, где Y- прочность плит при изгибе, МПа.
Наблюдается монотонное увеличение прочности, по мере увеличения содержания термопласта в смеси. Причем прочность у образцов, с наибольшим количеством коры лиственницы чуть больше, чем у образцов из коры сосны. Это связано, возможно, с тем, что твердость у частиц коры из лиственницы почти в четыре раза больше, чем у частиц коры из сосны. Хотя и прочность на сжатие коры лиственница чуть меньше, чем у коры из сосны. Наибольшая прочность достигает значения в 43 МПа, т.е. частицы коры повышают прочность при
изгибе получаемого композита. Полипропилен не имеет показателя прочности при изгибе, поэтому сравнить этот показатель не с чем. Укажем, что предел текучести полипропилена при растяжении составляет не менее 34 МПа.
ПП=1,0
50
га 40
2
¿г 30
| 20
X
,2- ю о
Кл=1,0
Кс=1,0
Рисунок 1 - Поверхность отклика для прочности при изгибе
На рисунке 2 представлены разность значений экспериментальной прочности (точки) и прочности, предсказанной по модели (линия). Большинство (кроме одного) предсказанных значений имеет расхождения менее 5%.
По результатам проведенного исследования получено, что при плотности, равной 970 кг/м , комплекс наилучших свойств составляет: прочность при изгибе - 43 МПа; разбухание по толщине - 2 %; водопоглощение - 0,1 %; прочность на разрыв перпендикулярно пласти - 16 МПа.
10 4—.....................х..........-
а? 6
I "2
х
CL "в -10
13 18 23 28 33 38 43
Значение гюочности. МПа
Рисунок 2 - Разностный график для прочности
Для получение таких свойств содержание компонентов составляет: ПП - 80% по массе; кора - 20% по массе.
Разницы в свойствах практически не наблюдается при использовании коры лиственницы и коры сосны.
Практически, если не прессовать в герметичных условиях, большей плотности у композита получить не удается, так как при разогреве смесь становится очень пластичной и хорошо течет, не позволяя получать большую плотность. Это свойство изучаемой смеси хорошо использовать при трансферном получении изделий.
Список использованных источников
1. Веретенник Д.Г. Использование древесной коры в народном хозяйстве. М.: Лесная промышленность, 1976. 120 с.
2. Савицкий А.С., Васильев С.В., Терпугов М.А., Карцовник В.И. Производство древесностружечных плит на термопластичном связующем // Плиты и фанера: сб. ст. М.: 1991. С.2-17.
3. Holz ist ein innovativer Werkstoff_I // HK: Holz- und Kunststoffverarb. : Internationale Fachzeitschrift fur Unternehmer und Fuhrungskrafte. 2006. 41, № 7-8. С. 22-26. Нем.
4. Дюк В. Обработка данных на ПК в примерах. СПб.: Питер, 1997. 240 с.
