УДК 674.817

Исследование водо- и влагопоглощения плит без связующих веществ из механоактивированных древесных частиц

 

INVESTIGATION OF WATER - AND WATER ABSORPTION of binderless boards from the mechanically activated particles

 

Казицин С.Н., Баяндин М.А., Намятов А.В., Ермолин В.Н.

(Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева, г.Красноярск, РФ)

Kazitsin S.N., Bayandin M.A., Namyatov A.V., Ermolin V.N.

(Reshetnev Siberian State Aerospace University, Krasnoyarsk, Russia)

 

Проведены исследования водо-и влагопоглощения плит без связующих веществ из механоактивированных опилок. Установлено, что при относительной влажности окружающей среды 92 %, исследуемые плиты не достигают предела гигроскопичности (30 %), что соответствует показателям натуральной древесины. Среднее значение водопоглощения плитами без связующих веществ составило 24,7 %.

Studies of water and moisture absorption of slabs without binders from mechanically activated sawdust have been carried out. It is established that at relative humidity of the environment of 92%, the tested plates do not reach the hygroscopicity limit (30%), which corresponds to the values of natural wood. The average value of water absorption by plates without binders was 24.7%.

 

Ключевые слова: древесные плиты, горячее прессование, опилки, древесные отходы, прочность, водостойкость

Keywords: wood boards, hot pressing, sawdust, wood waste, strength, water resistance

 

В процессе механической обработки древесины до 25% от исходного объема сырья составляют отходы в виде измельченной древесины. Использование такой древесины ограничивается производством тепловой энергии, а основная масса складируется во временных хранилищах, создавая предприятиям экологические проблемы. Решением данной проблемы может стать использование древесных опилок в производстве плитных материалов. Однако известные технологии изготовления плит: пьезотермопластики (ПТП) и лигноуглеводные древесные пластики (ЛУДП) из древесных отходов не получили широкого распространения ввиду низкой технологичности производства и пониженных свойств. Это послужило ограничением сфер использования данных материалов.

Технологии производства плит, применяемые в настоящее время деревоперерабатывающими предприятиями, не позволяют вводить в состав композиций некондиционные древесные частицы, по причине снижения физико-механических характеристик материалов. Кроме того большинство существующих технологий предполагают использование синтетических связующих, что обуславливает эмиссию токсичных веществ как в процессе производства так и при эксплуатации плит. Поэтому актуальным является поиск и разработка новых экологически чистых плитных материалов с высокими показателями прочности и водостойкости. К одному из таких материалов можно отнести плиты без связующих веществ из механоактивированных сосновых опилок [1,2]. Данные плиты изготавливаются путем горячего прессования и обладают высокими прочностными показателями: предел прочности при растяжении перпендикулярно к пласти плиты σраст.=1,13 МПа, предел прочности при изгибе σизг =29 МПа, разбухание по толщине за 24 ч V =20 %. Однако, для использования данных плит в строительстве и отделочных работах необходим их высокий показатель водостойкости. Так как в помещениях, где резко меняется влажность воздуха, плиты периодически деформируются (коробятся). Изменение линейных размеров плит в процессе эксплуатации связано с их гигроскопичностью и водопоглощением, что стало темой данного исследования.

Для проведения экспериментов использовались древесные опилки сосновой породы, полученные на лесопильной раме Р-63. Исходная влажность опилок составляла 56 % и фракционный состав: 20/10 – 0,1 %, 10/7 – 0,7 %, 7/5 – 0,9 %, 5/3 – 12,8 %, 3/2 – 4,4 %, 2/1 – 46,1 %, 1/0,5 – 32,4 %, 0,5/0,25 – 2,4 %. Опилки содержали примеси коры в количестве около 3 % от их общего объема. Обработка опилок осуществлялась в гидродинамическом диспергаторе марки РГГД-1 с частотой вращения ротора 2950 об/мин. На основании исследований нами был принят следующий режим обработки: концентрация опилок в воде в абсолютно сухом состоянии 6 %, продолжительность обработки велась до степени помола 60 0ШР. После обработки из полученной пресс массы брали навеску для получения плит с плотностью 800 кг/м3 и формировали пакет в пресс-форме с сетчатым дном путем механического отжима до требуемой абсолютной влажности. Далее сформированный пакет на металлической сетке укладывался на металлический поддон. Сверху ковер также накрывался сеткой и поддоном. Толщина плит задавалась дистанционными прокладками. Сформированный таким образом пакет загружался в лабораторный горячий пресс. Режим прессования: давление прессования отжим/сушка - 4,8/1 МПа, температура горячего прессования T=220 0С; продолжительность горячего прессования t=2,3 мин/мм.

Далее проводилось испытание образцов плит на влагопоглощение в соответствии с ГОСТ 16483.19-72 [3]. Образцы были изготовлены в форме прямоугольной призмы с основанием 15х15 мм и высотой 4 мм.

На рисунке 1 представлен график зависимости изменения влажности образцов плит без связующих веществ от продолжительности выдержки.

Рисунок 1 – Изменение влажности образцов плит без связующих веществ в процессе выдержки во влажной среде

 

Анализируя полученные данные можно отметить, что при длительной выдержке в среде с высокой относительной влажностью (92 %), исследуемые плиты не достигают предела гигроскопичности (30 %), что соответствует показателям натуральной древесины.

Определение водопоглощения производили на образцах с размером 100х100х4 мм. Замеры образцов производили по известной методике. Затем образцы устанавливаются на ребро, погружаются в воду с температурой 20±1 0С, таким образом, чтобы верхний край образцов находился ниже уровня жидкости на 20±2 мм. После вымачивания в течении 24 часов образцы доставали из ванны, просушивали фильтровальной бумагой и повторно производили измерения с точностью до 0,01мм. В результате проведенного исследования среднее значение водопоглощения плитами без связующих веществ составило 24,7 %.

В заключении стоит отметить, что полученные плиты без связующих веществ из механоактивированных опилок кроме высоких прочностных свойств обладают повышенной водостойкостью в сравнении с существующими аналогами (ДВП и ДСтП). Также плиты без связующих веществ обладают сопоставимыми с массивной древесиной сорбционными свойствами, что позволяет их использовать при строительстве внутри и снаружи здания.

 

Список использованных источников

1.      Баяндин, М.А. Влияние мелкодисперсных фракций на формирование свойств древесных плит без связующего [Текст] / М. А. Баяндин, В. Н. Ермолин, С. Н. Казицин и др. // Хвойные бореальные зоны: Теоретический и научно-практический журнал. Красноярск: СибГТУ. 2015. Том 33. №3-4. С.182-185.

2.      Баяндин, М.А. Влияние механоактивации на аутогезионные свойства древесины [Текст] / М.А. Баяндин, В.Н. Ермолин, С.Г. Елисеев. // Хвойные бореальные зоны: Теоретический и научно-практический журнал. Красноярск: СибГТУ. 2013. Том 31. №1-2. С.. 159-163.

3.      ГОСТ 16483.19-72 «Древесина. Метод определения влагопоглощения». ИПК Издательство стандартов. М, 1999. С.4.