УДК 674.2:624.011.15

ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ДРЕВЕСНЫХ ЧАСТИЦ НА ПРОЧНОСТЬ ДРЕВЕСНО-ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

 

EFFECT OF THE CONTENT OF WOOD PARTICLES ON STRENGTH OF WOOD-POLYMER COMPOSITE MATERIAL

 

Руденко  Б.Д., Плотников С.М.

(Сибирский государственный аэрокосмический университет, г.Красноярск, РФ)

Rudenko B.D., Plotnitkov S.M.

(SibSAU, Krasnoyarsk, the Russian Federation)

 

При содержании в  композиции полимерного связующего менее 10 мас. % наблюдается резкое  снижение прочности  изделий. Повышение содержания в композиции полимерного связующего более 20 мас. % приводит к значительному улучшению физико-механических характеристик получаемых изделий. Наибольшее значение прочности соответствует использованию сухих древесных частиц и использованию от 40 % до  60 %  полиэтилена в смеси.

When the polymer binder contains less than 10 wt. % There is a sharp decrease in the strength of products. The increase in the content of the polymer binder composition is more than 20 wt. % Leads to a significant improvement in the physico-mechanical characteristics of the products obtained. The greatest value of strength corresponds to the use of dry wood particles and the use of 40% to 60% of polyethylene in the mix.

 

Ключевые слова: композиция, полимерное связующее, прочность, состав, соотношение, древесные частицы

Key words: composition, polymer binder, strength, composition, ratio, wood particles

 

Содержание термопластичного полимерного связующего можно  варьировать в широких пределах в древесно-полимерных композитах. Однако зависимости технико-экономических характеристик получаемых композиций и изделий от  содержания любого из компонентов исходной композиции имеют экстремальные значения. Так,  при содержании в  композиции полимерного связующего менее 10 мас. % наблюдается резкое  снижение прочности  изделий. Повышение содержания в композиции полимерного связующего более 20 мас. % не приводит к значительному улучшению физико-механических характеристик получаемых изделий, но обуславливает возрастание их стоимости. Соответственно, включение в композицию менее 50 мас.% древесно-растительного наполнителя приводит к снижению некоторых эксплуатационных характеристик и повышению стоимости получаемых  изделий, а в количестве более 90 мас.% - к резкому падению деформационно-прочностных свойств изделия [1,2].

Для уточнения влияния соотношения компонентов древесные частицы-термопласт (полиэтилен), а также влажности древесных частиц (в диапазоне 0 – 16 %) был поставлен эксперимент и обработан согласно [3]. Использовался план для изучения свойств смеси (состав-свойство). Использовались древесные частицы-отходы после строгального станка, влажностью от 0 до 16 %. В качестве термопласта, бытовые отходы полиэтиленовых мешков, измельченные до фракции, проходящих через отверстия сита диаметром 5 мм. В таблице 1 представлены значения псевдокоординат.

На рисунке 1 графически представлена область исследуемых факторов. Как известно [5] вершины диаграммы соответствуют 100 % содержанию исследуемого компонента. Так как интерес представляет не вся область диаграммы, а только ее часть, обозначенная псевдокоординатами, поэтому необходимо перенормировать вершины принятой диаграммы. Принятый интервал взят согласно литературных источников [1,2,3].  

 

Таблица 1 – Значения псевдокоординат компонентов

Вершина диаграммы

Псевдокоординаты

Древесные частицы влажностью 0 %

Древесные частицы влажностью 16 %

Частицы полиэтилена

Количество, %

Количество, %

Количество, %

Древесные частицы влажностью 0 %, (1)

70

0

30

Древесные частицы влажностью 16 %, (3)

0

70

30

Частицы полиэтилена, (2)

15

15

70

 

В результате изучения свойств получаемых компонентов, определялись физико-механические показатели согласно ГОСТ 10634-73, ГОСТ 10635-73, ГОСТ 10636-73.

На рисунке 1 представлена поверхность отклика для прочности в изучаемом диапазоне. Прочность плавно возрастает от влажных (16%) древесных частиц к сухим (0%). Точка перегиба находится посредине исследуемой области.

Рисунок 1 – Поверхность отклика для прочности

 

На рисунке 2 представлен разностный график для исследуемых свойств. На графике видно, насколько предсказанные значения по модели соответствуют определяемым характеристикам.

Рисунок 2 – Разностный график для прочности

 

Из рассмотренных  графиков видно, что наибольшее значение прочности соответствует использованию сухих древесных частиц и использованию от 40 % до  60 %  полиэтилена в смеси. Данные результаты распространяются на условия использования компонентов и используемые режимные факторы.

 

Список используемых источников

1.      Будников, И.В. Экологически чистые древесно-полимерные композиты [Электронный ресурс] / И.В.Будников, О.А.Парамонова //  2007. – Режим доступа: http://conf.bstu.ru/conf/docs/0011/0172.

2.      Абушко, А.В. Экструзия древесно-полимерных композитов [Электронный ресурс] /  А.В. Абушко // 2005. – режим доступа:

http://www.furmagazine.ru/article_8_18.html

3.      Хлебодаров, В.Н Композиционные материалы из отходов древесины и бытовых полимеров [Текст] / В.Н.Хлебодаров, Б.Д.Руденко // Лес и Техника. – 2007. - №3(10). – с 21-23

4.      Дюк, В. Обработка данных на ПК в примерах [Текст] / В.Дюк.-  СПб: Питер, 1997. – 207 с.

5.      Пен, Р.З. Статистические методы моделирования и оптимизации процессов целлюлозно-бумажного производства [Текст] / Р.З.Пен. -  Красноярск.: Изд-во КГУ, 1982. – 192 с.