БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ Библиографический список

БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ
Библиографический список
1
2
3
Веретнов, А.К. Исследование влияния силовых
воздействий на процесс размола целлюлозы в ножевых машинах и разработка конструкции гарнитуры для ее гидродинамической обработки: дис.
… канд. техн. наук / А.К. Веретнов. – 1973.
Реусов, А.В. Вискозиметр для волокнистых суспензий / А.В. Реусов, М.Г. Кизин, В.Е. Богословский // Бумажная промышленность. – 1968. – № 9.
– С. 11–12.
Смирнова, Э.А. Разработка модели комплексной
реологической характеристики бумажной массы с
целью практического использования при оптимизации режимов работы гидравлического оборудования ЦБП: дис. … канд. техн. наук / Э.А. Смирнова. – Л., 1983. – 228 с.
4
5
6
7
8
Агроскин, И.И. Гидравлика / И.И. Агроскин. – М.:
Энергия, 1964. – 352 с.
Осипов, П.Е. Гидравлика, гидравлические машины и гидропривод / П.Е. Осипов. – Липецк: Интеграл, 2006. – 424 с.
Старк, С.Б. Основы гидравлики, насосы и воздуходувные машины / С.Б. Старк. – М.: МеталлурГИЗдат, 1961. – 460 с.
Пат. 1559026 СССР, D21D 1/34, B02C 19/06. Установка для измельчения волокнистого материала/ Лахно А.Г., Васютин В.Г., Алашкевич Ю. Д.,
Войнов Н.А., Репях С.М.; заявитель и патентообладатель: Сибир. госуд. технолог. ун-т, №4399132;
заявл. 28.03.88; опубл. 23.04.90. Бюл. №15. – 6 с.
Терентьев, О.А. Гидродинамика волокнистых суспензий в целлюлозно-бумажном производстве / О.А. Терентьев. – М.: Лесная пром-сть, 1980. – 248 с.
ВЛИЯНИЕ СОСТАВА НА ФОРМИРОВАНИЕ СВОЙСТВ ПЛИТ
ИЗ КОРЫ И ВТОРИЧНОГО ПОЛИЭТИЛЕНА
Б.Д. РУДЕНКО, доц. каф. технологии композиционных материалов и древесиноведения
СибГТУ, канд. техн. наук
С
труктура плит из коры и термопластичного связующего отличается от структуры
древесно-стружечных плит тем, что связь древесных частиц в ДСтП осуществляется за счет
сформированной клеевой прослойки, а связь
частиц коры формируется за счет матрицы термопласта. Количественные соотношения связующего разные, при использовании термопласта
его гораздо больше, чем при получении ДСтП.
Согласно [1] невозможно получить равномерное распределение связующего термопласта
по высоте брикета, если использовать порошкообразные частицы полиэтилена, 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 % [1]. Состав композиционных материалов на основе древесных частиц и термопластических связующих изучен [2], там он имеет
название WPC (Wood-Polymer-Composites).
Утилизация коры является сложной
проблемой использования отходов переработки
древесины. Связано это с ее особым строением, поливариантностью связей и структурных
звеньев [3], что предопределяет ее отличные
от древесных частиц характеристики. Поэтому
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2010
rudenko@orionnet.ru; bdrudenko@mail.ru
требуется изучить формирование свойств плитных материалов из коры и термопластов.
Последнее обстоятельство требует
проведения эксперимента по изучению влияния состава плит из коры и вторичного полиэтилена на их свойства, особенно прочность
получаемого композита. Как известно, кора
древесины лиственницы и кора сосны имеют
различные механические свойства и состав
[3]. Их преобладающие количества и различные свойства требуют детального рассмотрения в виде совместного использования в композитах на основе 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 274 кг/м3.
В качестве термопласта использовался
полиэтилен (ПЭ), бытовые мешки, выброшенные в мусор, измельченные резанием до частиц размером: длина 2–5 мм, ширина 1–2 мм,
толщина 0,02–0,05 мм. Насыпная плотность
ПЭ 184 кг/м3, температура плавления 130 °С,
т.е. ПЭНД, температура плавления которого
от 125 до 137 °С.
151
БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ
Таблица
Значения псевдокоординат
Наименование
Обозначение
компонента
компонента
ПЭ
А
Клиств
В
Ксосна
С
Примечание: ПЭ означает полиэтилен, Клиств.
сосны
Новые вершины компонентов (% содержание)
1
2
3
80
10
10
10
80
10
10
10
80
– кора древесины лиственницы, Ксосна – кора древесины
Плиты
прессовались
размером
250×200×10 мм при давлении 0,5 МПа. Заданная плотность получаемых плит находилась в пределах от 840 до 960 кг/м3.
В соответствии ГОСТ 10635-88,
ГОСТ10634-88, ГОСТ10636-90 определялись
показатели прочности при изгибе, растяжении, плотности, водопоглощении и разбухании 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 выполнение условий, как и для полной диаграммы [5].
С таким учетом выбраны псевдокоординаты.
Для выбора плана и обработки результатов реализации эксперимента воспользуемся программой STATGRAPHICS Plus 5.1,
описание работы с ней изложены в [6 и 7].
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 лиственницы чуть меньше, чем у коры
из сосны. Наибольшая прочность достигает
значения в 41 МПа, т.е. частицы коры повышают прочность при изгибе получаемого
композита. Полиэтилен не имеет показателя
прочности при изгибе, поэтому сравнить этот
показатель не с чем. Укажем, что предел текучести полиэтилена составляет 10–19 МПа.
На рис. 1 представлена контурная поверхность отклика для прочности при изгибе
исследуемых образцов. Видно, что наибольшую прочность имеют образцы с максимальным содержанием термопласта. Характер
увеличения прочности пропорциональный, с
незначительным прогибом по всему исследуемому диапазону.
Трассировочный график изображен на
рис. 2. Точка сечения, через которую проведена плоскость, взята по умолчанию, с координатами 0,33 соответственно для всех компонентов. Видно, что увеличение прочности с
увеличением содержания полиэтилена почти
пропорционально, имеется небольшая кривизна. Соответственно с увеличением содержания коры прочность уменьшается в пределах каждого компонента.
Совершенно закономерно, что разбухание по толщине уменьшается при увеличении
содержания полиэтилена в смеси. Примерно
равное разбухание характеризует компоненты
как коры лиственницы, так и сосны.
На рис. 3 представлена контурная поверхность отклика для разбухания образцов
по толщине.
Исследование прочности
при изгибе образцов
На рис. 1 и 2 представлены полученные экспериментальные значения по определению прочности исследованных образцов. Наблюдается монотонное увеличение
прочности по мере увеличения содержания
термопласта в смеси. Причем прочность у
152
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2010
БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ
Рис. 1. Контурная поверхность отклика для прочности при изгибе
Рис. 2. Трассировочный график для прочности при изгибе
Рис. 3. Контурная поверхность отклика для разбухания по толщине
Наибольшее разбухание соответствует
10 %, при минимальном содержании термопласта в смеси наименьшее разбухание равно
2 %, когда доля полиэтилена в смеси максимальна. Частицы коры лиственницы и сосны
в этом виде испытаний ведут себя одинаково,
ничем не проявляя.
Исследование разбухания
образцов по толщине
Трассировочный график представлен на рис. 4. Поведение компонентов предсказуемо, их свойства определяют характер
изменения свойств получаемого композита.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2010
Точка сечения плоскости характеризуется координатами 0,33 для всех компонентов, т.е.
это точка, через которую мысленно проведена секущая плоскость, и в этой плоскости
представлены кривые изменения свойств для
компонентов. В каждой точке кривой любого
компонента остальные компоненты присутствуют в равных остаточных долях.
Исследование водопоглощения
образцов
На рис. 5 изображена контурная поверхность отклика для рассматриваемых компонентов.
153
БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ
Рис. 4. Трассировочный график для разбухания образцов по толщине
Рис. 5. Контурная поверхность отклика для водопоглощения образцов
Минимальное водопоглощение составляет 0 %, при минимальном содержании
коры в смеси, наибольшее водопоглощение
составляет 54 % для состава при наибольшем
содержании коры сосны и 42 % , когда в смеси наибольшее количество коры лиственницы. Такое некоторое различие объясняется,
по-видимому, различными свойствами коры
лиственницы и сосны. Для сравнения укажем,
что водопоглощение коры сосны примерно в
полтора раза больше, чем у лиственницы.
Из результатов проведенного исследования видно, что при плотности, равной 960
кг/м3 , комплекс наилучших свойств составляет: прочность при изгибе – 41 МПа; разбухание по толщине – 2 %; водопоглощение
– 0,1 %; прочность на разрыв перпендикулярно пласти – 16 МПа.
Для получения таких свойств содержание компонентов составляет: ПЭНД – 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 плотнос-
154
ти 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.
Библиографический список
1. Савицкий, А.С. Производство древесно-стружечных плит на термопластичном связующем / С.В.
Васильев, М.А. Терпугов, В.И. Карцовник // Плиты и фанера: сб. ст. – М.: 1991. – с 2 -17.
2. Holz ist ein innovativer Werkstoff_І // HK: Holz– und
Kunststoffverarb. : Internationale Fachzeitschrift fur
Unternehmer und Fuhrungskrafte. – 2006. – 41, № 78. – С. 22-26. – Нем.
3. Веретенник, Д.Г. Использование древесной коры в
народном хозяйстве / Д.Г. Веретенник, – М.: Лесная пром-сть, 1976. – 120 с.
4. Пижурин, А.А. Научные исследования в деревообработке. Основы научных исследований / А.А. Пижурин. – М.: МГУЛ, 2002. – 103 с.
5. Ахназарова, С.Л. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии / С.Л. Ахназарова,
В.В. Кафаров. – М.: Высш. школа, 1978. – 319 с.
6. Пен, Р.З. Планирование эксперимента в Statgraphics
/ Р.З. Пен. – Красноярск.: СибГТУ-Кларетианум,
2003. – 246 с.
7. Дюк, В. Обработка данных на ПК в примерах /
В. Дюк. – СПб.: Питер, 1997. – 240 с.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2010