CC BY
17
4. Пилипчук М.1., Григор'ев А.С., Шостак В.В. Основи наукових дослiджень. - К.: Знання, 2007. - 276 с.
5. Степанчук С.П., Пилипчук М.1. Методика вимiрювання величини хвилястостi пропилу пщ час розпилювання колод на горизонтальних стрiчкопилкових верстатах// Наук. вю-ник НЛТУ Укра'ни: Зб. наук.-техн. праць. - Львiв: НЛТУУ. - 2007, вип. 17.3. - С. 123-127.
6. Пилипчук М.1., Степанчук С.П. Методика оброблення результат багатофакторно-го експерименту за допомогою ЕОМ// Наук. вiсник НЛТУ Украши: Зб. наук.-техн. праць. -Львiв: НЛТУУ. - 2006, вип. 16.6. - С. 134-136._
УДК 674.8-41 Ст. викл. Р.Г. Салабай - НЛТУ Украти, м. Львiв
ЗАКОНОМ1РНОСТ1 ВПЛИВУ НАПОВНЮВАЧА НА ВЛАСТИВОСТ1 ДЕРЕВИННО-СОЛОМ'ЯНИХ СТРУЖКОВИХ ПЛИТ
Наведено загальну характеристику соломи як сировини для стружкових плит. Проаналiзовано закономiрностi впливу вмюту солом'яних частинок на фiзико-меха-шчш властивостi деревинно-солом'яних стружкових плит.
Senior teacher R.G. Salabay - NUFWT of Ukraine, L'viv The influence of the filler on properties of wood-straw particleboard
The author gives the characteristics of straw as the raw material for particleboard. The influence of straw particles content on physico-mechanical properties wood-straw particleboard has been analyzed.
Виробництво деревинних стружкових плит (матер1алу, який одержу-ють гарячим пресуванням обсмолених деревинних частинок), оргашзоване першопочатково тшьки для використання вщход1в деревообробки, перетво-рилося у самостшну галузь деревообробно! промисловость Стружков! плити застосовуються здебшьшого в меблевому виробнищв (в личкованому вигля-д1) i домобудуванш (для внутршшх робгг), а також в шших галузях (тарному виробнищш, судно-, авто-, вагонобудуванш тощо) [1].
Широке застосування стружкових плит пояснюеться порiвняно неви-сокою вартiстю, можливiстю одержати плити рiзноi товщини та великого формату при високш жорсткостi i добрiй формостабшьност^ можливiстю ре-гулювати деякi фiзико-механiчнi показники (щiльнiсть, мiцнiсть та ш.) та одержати плити зi спещальними властивостями, однорiднiстю властивостей у рiзних напрямках за площиною плити, невеликою змшою розмiрiв при змiнi температурно-волопсних умов експлуатаци, низькою теплопровiднiстю, при-датнiстю до поверхневого опорядження, естетичним зовшшшм виглядом тощо, а також широка сировинна база, в тому чи^ у виглядi вторинно! сировини люово!', деревообробно! та сшьськогосподарсько! промисловостей та мож-ливють повно! автоматизаци виробництва стружкових плит [1, 2].
Вибiр сировини визначаеться економiчною доцiльнiстю з врахуван-ням li запасiв, умов заготiвлi, доставляння i зберiгання. Практично будь-яка галузь люового комплексу може давати деревинну сировину для плитних тд-приемств. Найбiльшу долю и становлять вщходи лiсозаготiвельноi промисло-востi, на як припадае приблизно 40 % вщ об'ему суцiльного вирубування.
Для виготовлення плит також застосовують люоЫчш вiдходи, що отриму-ються при доглядових рубаннях, та вщходи люопильних, фанерних, мебле-вих та шших деревообробних виробництв. У кра!нах з малими запасами де-ревинно! сировини для виробництва плит використовують виноградну лозу, стебла очерету та бавовнику, кострицю льону i коноплi. Можливе застосу-вання злаково! соломи, багаси (жому цукрово! тростини), вiдходiв насшня (рисово! i соняшниково! лузги) тощо [1, 2].
Традицiйною сировиною була i залишаеться деревина. Проте придат-на i недеревинна лiгноцелюлоза сировина - рослинна. Здебшьшого це сиро-вина сiльськогосподарського виробництва у виглядi продукту або вiдходiв. Сiльськогосподарськi вiдходи - значний резерв сировини для виробництва деревинних композицшних матерiалiв конструкцшного призначення типу де-ревинностружкових плит [3].
Споживання деревинних плит у свт щорiчно збiльшуеться приблизно на 4 %. Виробничi потужностi шдприемств продовжують збiльшуватися i ся-гають рекордних позначок. Будуються новi заводи, новi лiнi!, новi кра!ни роз-починають виробляти деревиннi плити. Попит на масивну деревину й iншi деревинш композицiйнi матерiали також зростае. Щорiчно людство викорис-товуе понад 3,5 млрд. тонн деревини. За прогнозами мiжнародно! природо-охоронно! оргашзаци БЛО лiсистiсть планети скоротиться до 0,47 га на лю-дину у 2010 р. порiвняно з 1,17 га у 1960 р. Швидюсть глобального вирубу-вання лiсiв i його вплив на навколишне середовище заставляе виробникiв деревинних плит шукати i залучати альтернативну сировину. Особливо це актуально для кра!н, якi не мають достатнiх запасiв деревини. Укра!на з люистю-тю 15,6 % також вщноситься до таких кра!н. В Укра!ш, порiвняно з середш-ми показниками шших кра!н Свропи, - один з найнижчих рiвнiв люозабезпе-чення: на одного мешканця припадае всього 0,18 га люу [1].
Серед багатьох видiв рослинно! сировини в Укра!ш найбiльш значнi запаси злаково! соломи, i саме вона може вважатися найбшьш перспективною рослинною сировиною для виробництва деревинних плит. Щорiчно от-римуеться 25-30 млн. т соломи.
За останш роки в багатьох кра!нах пшенична солома стала основною недеревинною сировиною, що використовуеться для виготовлення деревин-них плит. На рiвнi з iншими сшьськогосподарськими вiдходами i рослинними волокнами вона розглядаеться як приваблива сировина з економiчних i еко-логiчних мiркувань. I! використання мало б допомогти зменшити темп знель сення i надати виробникам можливiсть виробляти деревиннi плити, навiть як-що деревина стане дефщитною.
Узагальнюючи дослiдження з проблеми використання соломи як альтернативно! сировини для деревинних композит, особливо для деревинних плит, можна сказати, що:
• злакова солома, як сировина, що щор1чно поновлюеться е одтею з найб1льш важливих сшьськогосподарських в1дход1в, тому що вона е доступною у великих кшькостях у багатьох регюнах свггу. У кра!нах Свропейського союзу щор1чно отримуеться б1ля 140 млн. т соломи з хл1бних злашв, з яких тшьки незначна частина (2-3 %) переробляеться у промисловост! Внаслщок еколо-
гiчних обмежень солома не може бути спаленою в багатьох кра'нах GC. За приблизними ощнками у cbîtî щорiчно нагромаджуеться бiля 1150 млн. т злаково! i льняно'' соломи;
• хiмiчний склад соломи вiдмiнний Big деревини: порiвняно з деревиною пше-нична солома мiстить бiльше гемщелюлоз, золи i кремнезему та дещо менше целюлози i лiгнiну;
• пшенична солома морфологiчно бiльш складна i менш однорiдна, тж деревина;
• солом'ят частинки гiдрофобнiшi, тж деревиннi;
• мiцнiснi властивост стебел пшенично! соломи набагато нижчi порiвняно з деревиною. Наприклад, мiцнiсть на розривання пшенично'' соломи 9-38 МПа, ялини - 139 МПа, бука - 180 МПа;
• солом'ят частинки довш^ тоншi i мають меншу ширину, нiж деревиннi. Тому вщношення довжини до товщини е у 5-7 разiв бшьше порiвняно з вщпо-вiдними значеннями для деревинних частинок, як наслщок, покращуеться мiцнiсть на згинання плит з соломи;
• перевагами соломи як сировини для деревинних плит е: щорiчне поновлення, у декшька разiв (у 3-4 рази) менша середня ринкова цiна за деревину, меншi витрати на подрiбнювальне i сушильне обладнання тощо;
• перешкоджають використанню соломи як сировини для деревинних плит: високий вмiст золи i кремнезему, що призводить до великих витрат енергп та обмежуе час експлуатацп робочих елеменпв подрiбнювального обладнання, i наявнiсть воску з досить складним хiмiчним складом, який у соломi не роз-порошений у всiй його масi, як це мае мюце у деревит, а знаходиться по сут цшосно на поверхнi стебла, що перешкоджае змочуванню поверхнi частинок i попршуе 'х склеювання. Зокрема, звичайнi карбамщоформальдегвдт смоли не дають змогу отримувати з солом'яних частинок стружковi плити з необ-хвдними властивостями - навггь часткова замiна деревинних частинок со-лом'яними погiршуе основнi властивост плит. Проте, використовуючи моди-фшоват карбамiдоформальдегiднi смоли або, обробляючи поверхт частинок соломи рiзними методами хiмiчноï та термiчноï обробки, можна досягну -ти задовiльноï якост склеювання. А солом'ят плити або стружковi плити з додаванням солом'яних частинок на основi iзоцiанатних кле'в за мщтстю на згинання i пгроскотчними властивостями перевищують звичайнi стружковi плити.
На кафедр1 х1м1чно' технологи перероблення деревини НЛТУ Украши проведет дослщження ф1зико-мехашчних властивостей деревинно-солом'я-них стружкових плит, виготовлених аналопчно виробництву стружкових плит та проанашзовано законом1рност1 впливу наповнювача на властивост виготовлених плит.
Тришарова деревинно-солом'яна стружкова плита плоского пресуван-ня виготовлялася гарячим пресуванням обсмолених деревинних i солом'яних ('х сум1ш1) частинок. Масова частка зовшшшх шар1в складала 43 %, се-реднього - 57 %. Наповнювач стружково' сум1ш1 складався з деревинних i солом'яних частинок у р1зних пропорщях (100:0, 95:5, 90:10, 85:15, 80:20, 75:25). Виготовлялися стружков! плити двох склад1в: склад 1 - солом'ят частинки додавалися у зовтшт i середнш шар плити, до того ж сшввщношення наповнювача змшювалося як у зовшшшх, так i у середньому шарах плити; склад 2 - солом'яш частинки додавалися тшьки у середнш шар плити.
Пшеничнi солом,янi частинки виготовлялися шляхом подрiбнення тю-юв соломи на стружковому верстав фрезерного типу "PES SA" та доподрiб-нення фракцiï солом'яних частинок - 10 на молотковш дробарщ ДМ-7. Пiсля подрiбнення частинки висушувалися до вологостi 3 % i сортувалися на вщпо-вiднi фракцп, щоб вiдокремити великi частинки та роздшити для зовнiшнiх (фракцiя 5/0) i середнього (фракщя 10/5) шару плити. При виготовленш плити складу 2 у середнш шар додавалися солом,янi частинки фракцiï 10/0. Дере-виннi частинки для зовшшшх i середнього шару були типовими вщповщних розмiрiв частинками, якi використовуються у виготовленнi тришарових стружкових плит.
При виготовленш деревинно-солом'яних плит застосовувався промис-ловий клеï на основi карбамiдоформальдегiдноï смоли КФМТ, який вводився у стружкову масу у виглядi водневого розчину i3 затверджувачем у кшькост 14 % по сухому вмюту смоли вiд маси абсолютно сухих частинок. Концен-трацiя смоли становила 58 %. Витрата у вщсотках абсолютно сухого затвер-джувача вщ маси смоли: для зовшшшх шарiв - 0,25 %, для середнього шару - 1,5 %. Концентращя клейового розчину: для зовшшшх шарiв - 50 %, для середнього - 55 %.
Шдготовлений наповнювач (попередньо змiшанi деревинш i солом,янi частинки) змiшували з клеем, формували стружковий пакет, тдпресовували i пресували при вiдповiдному режимi дослiднi зразки тришаровоï плити тов-щиною 17 мм, щшьшстю 700 кг/м . Режим пресування: температура плит пресу - 170 °С, тиск пресування - 2,25 МПа, тривалють пресування -0,36 хв./мм товщини плити, характер зменшення тиску пресування - плавне зниження тиску. Волопсть готових плит становила 7-8 %.
Закономiрностi впливу наповнювача на властивостi отриманих плит показано на графжах (рис. 1-4).
Ощнка властивостей деревинно-солом'яних плит, виготовлених iз зас-тосуванням клею, якi використовуе плитна промисловють, показала, що час-ткова замiна деревинних частинок солом'яними дае задовшьш результати. Отриманi стружковi плити (склад 1) з додаванням до деревинних частинок до 25 % солом'яних частинок як у внутршнш, так i зовтшт шари плити та стружковi плити (склад 2) з додаванням до деревинних частинок внутршньо-го шару до 10 % солом'яних частинок, мають шдвищеш мехашчш показники порiвняно з вимогами державного стандарту ДСТУ EN 312-2:2003 [4]. На запропоноваш способи виготовлення стружкових плит з використанням соломи отримано патенти [6, 7]. Властивост тришарових плит з вмютом солом'яних частинок до 10-14 % у вЫх шарах плити (склад 1) та до 5-7 % тшьки у внутршньому шарi (склад 2) задовольняють ДСТУ EN 312-3:2003 [5].
Замша деревинних частинок солом'яними (без ix модифжування) призводить до попршення вЫх властивостей деревинно-солом'яних плит, виготовлених iз застосуванням як карбамщоформальдепдних, так i фенолофор-мальдепдних клеïв [8]. Проте, часткова замша дае задовшьш результати.
т го х
S
с;
I_
о
с
о g
ш
■ солом ян1 частинки у зовшшшх i середньому mapi
■ солом'яш частинки у середньому mapi
О
10 15 20
BmIct солом'янних частинок , %
25
Рис. 1. Залежнсть водопоглинання стружкових плит eid вмлсту солом 'яних частинок 25
- солом яш частинки у зовшшшх i середньому mapi ■ солом'яш частинки у середньому mapi
0 5 10 15 20 25
BMicT солом'янних частинок, %
Рис. 2. Залежшсть набрякання стружкових плит вiд вм^ту солом 'яних частинок 16
солом'яш частинки у зовшшшх i середньому mapi с; -■— солом'яы частинки у середньому mapi
I s э о
ГО I
s I
о
10 15 20
Вмют солом'янних частинок, %
25
Рис. 3. Залежшсть межi мiцностi при статичному згиш стружкових плит вiд
вмюту солом 'яних частинок
■ солом ян1 частинки у зовшшшх i середньому mapi солом'яш частинки у середньому mapi
10 15
BMicT солом'янних частинок , %
Рис. 4. Залежшсть межi мiцностi при розтягу перпендикулярно площини
стружкових плит вiд вмшту солом 'яних частинок
Таким чином, запропоноват способи виготовлення стружкових плит да-ють змогу розширити сировинну базу для !х виготовлення завдяки залученню вщ-ходав стьськогосподарського виробництва, а саме пшенично! соломи, зменшити собiвартiсть готових плит {, вiдповiдно, економити цiнну деревинну сировину.
Лiтература
1. Бехта П. А. Технология деревинних плит 1 пласгиюв: Пщручник. - К.: Основа, 2004. - 780 с.
2. Волынский В.Н. Технология стружечных и волокнистых древесных плит: Учебн. по-соб. для вузов. - Таллинн: Дезидерата, 2004. - 192 с.
3. Бехта П.А., Салабай Р.Г. Агросировина - значний резерв для виробництва компози-цшних матер1ашв// Наук. вюник НАУ: Зб. наук. праць. - К.: НАУ. - 2000, вип. 27. - С. 340-346.
4. ДСТУ ЕN 312-2:2003 Плити деревностружковь Техшчш умови. Частина 2. Вимоги до плит загального призначення, використовуваних у сухих умовах експлуатацп. - К.: Держспоживстандарт Укра!ни, 2005. - 48 с.
5. ДСТУ ЕN 312-3:2003 Плити деревностружковь Техшчш умови. Частина 3. Вимоги до плит, яю застосовуються всередиш примщень (у тому числ для мебл1в) використовуваних у сухих умовах експлуатацп. - К.: Держспоживстандарт Укра!ни, 2005. - 42 с.
6. Бехта П.А., Салабай Р.Г. Споаб виготовлення стружкових плит з використанням соломи: Патент на корисну модель № 21438. - Бюл., № 3, 2007.
7. Бехта П.А., Салабай Р.Г. Споаб виготовлення стружкових плит: Патент на корисну модель № 21441. - Бюл., № 3, 2007.
8. Салабай Р.Г. Деревинно-солом'ят композицшт матер1али/ Зб. тез доповщей I Всеукра-!нсько! наук.-практ. конф. з ими та ммчно! технолог!!. - К.: НТУ Укра!ни "КПТ, 2006. - С. 76-78.
УДК 647.047 Проф. 1.М. Озарим, д-р техн. наук; доц. Й.Л. Ацбергер;
З.П. Копинець - НЛТУ УкраХни, м. Львiв
КРИТЕРП ОЦ1НКИ ТЕПЛОВОГО ПОТОКУ В УМОВАХ ГЕЛ1ОСУШ1ННЯ ДЕРЕВИНИ
Наведено критерп оцшки гелюсушарки, яю дають змогу оцiнити температур-новологюш поля в установцi.
Prof. I.M. Ozarkiv; assist. prof. Y.L. Atcberger; eng. Z.P. Kopynets -
NUFWT of Ukraine, L'viv
Criteria of estimation of thermal stream are in the conditions of sun dryer wood
Criteria are resulted estimations of sun dryer, which enable to estimate the temperature and moist fields in setting.
Вщомо [1], що р1вняння теплового балансу для умов гелюсушшня, коли мае мюце комбшований (конвективно-рад1ацшний) споЫб шдведення тепла до деревини, як об'екта сушшня, мае вигляд
QKOHe + Qрад = 0,нсгр + Qeun + Qmennonp , (1)
де: QKOHe, Qpcd - вщповщно частки теплових потоюв, як шдводяться за раху-нок конвекцп та терморад1ацп; QHCZp, Qeun - вщповщно потоки енергп, затрачен! на нагр1вання деревини, випаровування вологи з матер1алу; Qmennonp - по-тж теплоти, що витрачаеться на нагр1вання технолопчного обладнання за ра-хунок теплопровщность
