УДК 620.22

УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ОБРАЗЦОВ ТЕРРАСНОЙ ДОСКИ

 

IMPROVEMENT OF TECHNOLOGY OF PRODUCTION OF SAMPLES OF TERRACE BOARD

 

Сафин Р.Р., Мухтарова А.Р., Илалова Г.Ф., Шамсутдинова А.И.

(Казанский национальный исследовательский технологический университет, г.Казань, РФ)

Safin R.R., Mukhtarova A.R., Ilalova G.F., Shamsutdinova A.I.

(Kazan national research technological university)

 

В статье рассматривается эксперимент образцов террасной доски из древесно-полимерного композита с термообработанной и необработанной древесной мукой на водопоглощение и разбухание.

In the article, experiments with terraced boards made of wood-polymer composite with heat-treated and untreated wood flour for water absorption and swelling are considered.

 

Ключевые слова: ДПК; Термообработка; Древесная мука; Водопоглощение

Keywords: WPC; Heat treatment; Wood flour; Water absorption

 

Введение

Композитные материалы используются практически во всех областях применения, сочетая в себе положительные характеристики различных материалов. Древесно-полимерные композиты (ДПК) делают то же самое. Они смешиваются из двух наиболее используемых материалов: древесины и полиолефинового полимера. Преимущества очевидны. Термопластичные полимеры позволяют использовать типичную технологию формирования термопластичных материалов, например экструзия или литьевой способ. По сравнению с чистыми древесными материалами, могут быть сформированы более сложные формы. Щепа или древесная мука придает соединению большую жесткость и естественный вид. Более того, древесина является возобновляемым материалом, который вызывает сегодня особый интерес в сокращении использования полимеров на основе минерального масла.

С помощью древесно-полимерного композита можно создавать самые нестандартные ландшафтные и архитектурные решения.

В  настоящее время древесно-полимерный композит всё чаще используется специалистами по ландшафтному дизайну. Декинг применяется как своеобразный вид творчества для создания садовых дорожек, террас, бассейнов, патио и других объектов, которые помогают устроить уют и место отдыха на территории дома.

Благодаря своим достоинствам, древесный композит завоевал широкую популярность в промышленной сфере, строительстве и в быту. Получаемый материал обладает великолепными эксплуатационными характеристиками, поэтому область применения чрезвычайно разнообразна. В первую очередь применяется в строительстве, как напольные покрытия, окна, двери, кровля, облицовка, террасные покрытия, так и для декоративных целей, например обустройство цветников и клумб на приусадебном участке, на аллеях и в парках; сооружение садовых беседок и оснований для патио; изготовление мебели и ее элементов; оборудование для детских и спортивных площадок.

Всем хорошо известны недостатки древесины и пластиков - они недолговечны без постоянного дорогостоящего ухода, быстро теряют былой внешний вид и геометрию под воздействием атмосферы и т.д. Материалы из ДПК лишены этих пороков и недостатков.

Экспериментальная часть

1. Замерить образцы по высоте, взвесить, данные занести в таблицу.

2. Вскипятить воду и налить её в стеклянный сосуд, поместить образцы в сосуд. Постоянно добавлять кипящую воду.

3. Каждые 20 минут, в течении 2 часов, извлекать образцы для повторного замера высоты и массы.

4. Результаты заносятся в таблицу 1, определить, на сколько увеличилась масса (формула 1) и высота каждого образца (формула 2). По полученным данным строится график (рис.1).

mx=(m2-m1)/m1 х 100                                                                     (1)

hx=(h2-h1)/h1 х 100                                                                       (2)

Результаты эксперимента на начало эксперимента:

Масса образца с термообработанной мукой – 24,96 грамм

Высота образца с термообработанной мукой – 26 мм

Масса образца с необработанной мукой – 30,60 грамма

Высота образца с необработанной мукой – 25,7 мм

Обработка полученных данных:

1)  mтм = (25,64 - 24,96) / 24,96 х 100 = 2,72%

     hтм = (26,3 – 26) / 26 х 100 = 1,15%

2)  mнб = (31,92 - 30,60) / 30,60 х 100 = 4,31%

     hнб = (26,6 - 25,7) / 25,7 х 100 = 3,50 %

 

Таблица 1- Результаты измерений

Время, мин

Образец с

термообработанной мукой

Образец с

необработанной мукой

m, г

h, мм

m, г

h, мм

0

24,96

26

30,60

25,7

20

25,36

26,3

31,22

26,3

40

25,36

26,3

31,32

26,4

60

25,54

26,3

31,66

26,4

80

25,56

26,3

31,86

26,4

100

25,62

26,3

31,86

26,5

120

25,64

26,3

31,92

26,6

 

Рисунок 1-  Графики зависимости массы и высоты образцов от времени нахождения в кипящей воде соответственно

 

После завершения эксперимента образцы остаются в сосуде еще на 72 часа.  В результате масса образца с необработанной мукой составила 33,6 грамма, а с термообработанной 26,34 грамма; высота образца с необработанной мукой составила 26,7мм, а с термообработанной 26,4 мм.

1)  mтм = (26,34 - 24,96) / 24,96 х 100 = 5,53%

     hтм = (26,4 - 26) / 26 х 100 = 1,54%

2)  mнб = (33,6 - 30,60) / 30,60 х 100 = 9,8%

     hнб = (26,7 - 25,7) / 25,7 х 100 = 3,9 %

Вывод: Образец с термообработанной мукой показал лучшие показатели по водопоглощению и разбуханию, что доказывает положительный эффект предварительной подготовки древесного наполнителя перед применением в ДПК.

Заключение

Древесно-полимерный композит - это категория продуктов со многими существующими и новыми технологиями. Подавляющее большинство ДПК используются для наружного настила и декорирования внешних платформ. В обоих этих применениях древесина используется для снижения стоимости и веса пластмассовых изделий, а также для улучшения свойств материалов, таких как прочность.

Дополнительным преимуществом использования древесины в качестве наполнителя в пластмассах является снижение воздействия на окружающую среду, которое может быть достигнуто за счет компенсации количества невозобновляемых материалов, используемых в продукте с возобновляемой древесиной.

Изделия из ДПК обладает недостатками, такими как разбухание, водопоглащение, изменение линейных размеров при колебании температуры. Для защиты композита от воды было предложено решение, которое заключалось в предварительной термической обработке древесного наполнителя. Были проведены эксперименты, в которых были сравнены образцы с термообработанной и необработанной древесиной. Результаты показали, что образцы с термически обработанной древесной мукой обладают лучшими показателями по водопоглащению и разбуханию практически в два раза. При этом образцы с обработанной мукой имеют более темный оттенок, что делает готовое изделие более похожим на цельную древесину.

Так же была разработана установка для одновременной термомодификации одного кубометра древесной муки. Установка представляет из себя сушильный шкаф с четырьмя отделениями,  в которые будут загружаться контейнеры с мукой. Установка способна модифицировать полный объем на сменную производительность производственной линии ДПК.

 

Список использованной литературы

1. Древесно-полимерные композиционные материалы на основе полипропилена и модифицированного древесного наполнителя / И. З. Файзуллин. Диссертация. Казан. гос. технол. ун-т.  Казань 2015. 120 с.

2. Контроль процессов модифицирования древесины/ А.В. Берзон. Теоретические аспекты модифицирования древесины (Тезисы докладов). 1983. С.7-10.

 

Данная работа выполнялась при поддержке гранта Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых – докторов наук

(МД – 5596.2016.8).