Конкурс инновационных проектов




НазваниеКонкурс инновационных проектов
страница1/6
Дата01.03.2013
Размер0.72 Mb.
ТипКонкурс
  1   2   3   4   5   6


Н

ациональный конкурс инновационных проектов



ПРОЕКТ

«Организация производства плитных композиционных материалов повышенной водостойкости на основе отходов деревообработки и фурановых олигомеров»


Автор: Смирнов Дмитрий Александрович

Костромской государственный технологический университет,

лесомеханический факультет, 5 курс


Научный руководитель: Угрюмов Сергей Алексеевич,

д-р техн. наук, профессор каф. МТД КГТУ


г. Кострома, 2011 г.


Содержание




стр.

Введение…………………………………………………………………………..…………………

  1. Общая характеристика фурановых олигомеров……………………………………

  2. Известные области применения фурановых олигомеров………………………………………………………………………………………….

  3. Обоснование применения фурановых олигомеров в производстве

древесных плит…………………………………………………………….………………………

  1. Результаты экспериментальных исследований………………………..….………..

  2. Разработка технологического процесса производства древесностружечных плит на основе фурановых олигомеров……………….

  3. Расчет экономической эффективности…………………………………………………

  4. Выводы и рекомендации…..………………………………………………………………………………….

Список литературы……………………………………………………………………………………

Приложения…………………………………………………………………………………………..…



3

5


7


10

11


18

26

19

31

32

34



Введение


Мировое производство и потребление плит возрастают с каждым годом, находя новые сферы применения и вытесняя пиломатериалы и изделия из натуральной древесины [1,2,3].

В качестве связующих при производстве плитных древесных материалов обычно используются карбамидоформальдегидные и фенолоформальдегидные олигомеры [4-7]. Плиты, изготовленные с применением этих связующих, обладают множеством преимуществ, а именно, относительно малой стоимостью материала, достаточной прочностью, однородностью материала, легкостью в обработке, хорошей способностью удерживать крепежную фурнитуру, обладание тепло- и звукоизолирующими свойствами. В то же время основная часть плит имеет невысокую водостойкость, что приводит к деформациям от воздействия влаги или воды и ограничивает их применение, особенно в строительной сфере, а также мебельной промышленности.

Одним из способов повышения водостойкости и снижения токсичности древесных плит является применение при их изготовлении альтернативных клеев. Одним из таких направлений может стать применение в качестве связующего олигомеров фуранового ряда, исследованных в рамках данной работы.


Целью данной работы является экспериментальное исследование свойств и технико-экономическое обоснование производства плит повышенной водостойкости с применением в качестве связующего клеевых композиций на основе фурановых олигомеров.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

  1. Обоснование возможности применения фурановых смол для производства плит повышенной водостойкости.

  2. Изготовление в лабораторных условиях образцов плит на основе фурановой смолы и отходов деревообработки по различным технологическим режимам.

  3. Оценка физико-механических характеристик изготовленных образцов плит по действующим стандартным методикам.

  4. Постановка полнофакторного плана, математическая обработка полученных результатов для оценки влияния основных технологических факторов на эксплуатационные характеристики плит.

  5. Оценка кинетики разбухания и водопоглощения плит.

  6. Выбор рациональных рецептур и технологических режимов производства плит с использованием фурановой смолы.

  7. Разработка технологии производства плит на основе фурановых олигомеров.

  8. Технико-экономическое обоснование предлагаемых технических решений.


Актуальность работы определяется разработкой нового вида плитного древесного материала с повышенными эксплуатационными характеристиками, технологии его производства, что особо важно в период острой конкуренции отечественных и зарубежных производителей плитных древесных материалов.

Научная новизна исследования заключается в получении новых научных представлений о структурообразовании нового вида плитного древесного материала, исследовании его эксплуатационных характеристик с получением математических моделей влияния основных технологических факторов на физико-механические свойства.

Практическая значимость заключается в разработке технологических режимов, технических рекомендаций, технологии производства нового вида плитного древесного материала с повышенными эксплуатационными характеристиками применительно к действующему производству, технико-экономическое обоснование предлагаемых решений.

Место и сроки реализации проекта. Потенциальными потребителями научно-технической информации являются отечественные предприятия по производству древесных плит – ОАО «Фанплит, г. Кострома, ОАО «Кроностар», г. Шарья и другие. Технико-экономические расчеты свидетельствуют об окупаемости проекта (порядка 0,7 года при реконструкции исходного производства).

Социальная значимость проекта. При организации выпуска древесных плит с использованием фурановых олигомеров имеется возможность расширения действующих производств (реконструкция) или строительство новых с организацией рабочих мест. Имеется возможность привлечения инвестиций и увеличения налоговых поступлений в бюджет, которые могут быть направлены на решение актуальных социальных проблем региона.

Особенность проекта в эффективном использовании древесных отходов, ежегодно образующихся на предприятиях деревообрабатывающей отрасли в больших объемах, с выпуском нового конкурентоспособного материала, востребованного потребителями.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены и одобрены на конференциях различного уровня:

- 63-й межвузовской научно-технической конференции «Студенты и молодые ученые КГТУ – производству», г. Кострома, (Поощрение).

- V Международном студенческом форуме «Образование, наука, производство», г. Белгород.

- Областной научно-технической конференции молодых исследователей «Шаг в будущее (Диплом I степени в номинации «Инженерные науки в техносфере настоящего и будущего»).

- Всероссийской выставке научно-технического творчества НТТМ-2011, г. Москва (поощрительный Диплом).

- III Международной научно-технической конференции «Научно- техническое творчество молодежи – путь к обществу, основанному на знаниях», г. Москва (Диплом I степени, золотая медаль).

- Областном конкурсе научно-технических работ, посвященного 200-летию Ф.В. Чижова (Диплом).

Публикации. По результатам исследования опубликовано 6 печатных работ в изданиях различного уровня (прил. 1).

Внедрение результатов исследования. Основные результаты работы представлены и одобрены на предприятии по производству фанеры и древесных плит ОАО «Фанплит», г. Кострома, приняты к промышленному использованию, имеется акт внедрения (прил. 2).



  1. Общая характеристика фурановых олигомеров


Фурановые олигомеры получили свое название из-за наличия в звеньях макромолекул гетероциклического фуранового кольца и были получены в 1928 г. [8,9].

– С – С –

║ ║

– С С –



О

Исходным сырьем для их синтеза являются производные ряда фурана – фурфурол, фурфуриловый спирт и фурфурилиденацетон, поэтому в зависимости от исходного сырья они делятся на фурфурольные, фуриловые и фурфурилденацетоновые [10].

В промышленности наибольшее распространение получил фурфуролацетоновый мономер (мономер ФА), получаемый при синтезе фурфурола и ацетона.

Фурфурол [11] – желтоватая маслянистая жидкость с характерным запахом, темнеющая на воздухе, плотностью 1,159 г/см3, температурой плавления 36,5ºС и кипения 162ºС [8]. Фурфурол простейший альдегид фуранового ряда:

НС – СН

║ ║

НС С = СНО



О

Фурфурол промышленно получают гидролизом [12] при 150…180ºС разбавленными минеральными кислотами природного пентозансодержащего сырья в виде отходов древесины и отходов сельского хозяйства с последующей дегидратацией:

5Н8О4) n +n H2O n C5H10O5 n C5H4O2 + 3n H2O .

Реакция взаимодействия фурфурола с ацетоном при синтезе мономера ФА может протекать по различным схемам [8-10], например,

а) при избытке ацетона:


НС – СН Н

║ ║ │

НС С – С + Н3С – С – СН3

║ ║

О О О

НС – СН Н Н

║ ║ │ │

НС С – С – С – С – СН3 +

│ │ ║

О ОН Н О

О

║ -Н2О

+ Н3С – С – СН3

НС – СН Н Н

║ ║ │ │

НС С – С – С – С – СН3

│ │ ║

О Н2С Н О



О = С – СН3



б) при избытке фурфурола:


НС – СН О О

║ ║ ║ ║

НС С – С + Н3С – С – СН3



О Н

НС – СН ОН Н О

║ ║ │ │ ║

НС С – С – С – С – СН3 +

│ │

О Н Н

НС – СН О

║ ║ ║

+ НС С – С



О Н

НС – СН ОН Н О Н ОН НС – СН

║ ║ │ │ ║ │ │ ║ ║

НС С – С – С – С – С – С – С СН

│ │ │ │

О Н Н Н Н О



При нагревании в щелочной среде первоначальные продукты конденсации образуют монофурфурилиденацетон:


НС – СН Н Н

║ ║ │ │ -Н2О

НС С – С – С – С – СН3

│ │ ║

О ОН Н О

НС – СН Н Н

║ ║ │ │

НС С – С = С – С – СН3



О О


и дифурфурилиденацетон:


НС – СН ОН Н О Н ОН НС – СН

║ ║ │ │ ║ │ │ ║ ║ -Н2О

НС С – С – С – С – С – С – С СН

│ │ │ │

О Н Н Н Н О





2О

НС – СН О НС – СН

║ ║ ║ ║ ║

НС С – С = С – С – С = С – С СН

│ │ │ │

О Н Н Н Н О



Их смесь, обычно в соотношении 80:20 носит техническое название мономера ФА.

При нагревании мономера ФА или ДИФА до 180-200 С или в присутствии бензол-, толуолсульфокислоты и других сильных кислот уже при 50-70 С происходит образование неплавких и нерастворимых полимеров. На первой стадии образуются растворимые олигомеры с молекулярной массой 520-30 (в результате как поликонденсации по карбонильным и по метильным группам, так и полимеризации по двойным связям в боковой цепи). На второй стадии полимеризация продолжается и наступает потеря растворимости при сохранении способности к набуханию. В третьей стадии полимеры полностью отверждаются и теряют плавкость.

Процесс производства мономера ФА из фурфурола и ацетона в щелочной среде состоит из следующих стадий: нагревание исходных компонентов, отделение воды и сушка фурфурилиденацетона. Применяется то же оборудование, что и при производстве ФФС. В реактор загружают свежеперегнанный фурфуролиацетон, взятые в эквимольном соотношении. Смесь перемешивают и при включенном обратном холодильнике вводят20 %-ный раствор едкого натра. Теплоту реакции отводят через рубашку реактора, поддерживая температуру смеси 47…55С. После окончания основной стадии реакции смесь нагревают до 86…95С и выдерживают при этой температуре 6 ч. Затем продукт реакции охлаждают до 20…25С и нейтрализуют 30 %-ным раствором серной кислоты. После отстаивания реакционной смеси в течение1-3 ч отделяют воду мономер ФА; высушивают путем отгонки остатка воды, охлаждают и сливают в тару [13].

Из мономеров получают олигомеры: олигомер ФА – дополнительным нагреванием мономера ФА при 180…190 С в течение 6…8 ч (или на холоду в присутствии ортофосфорной кислоты) до получения твердого темно-коричневого порошка, растворимого в ацетоне, и олигомер ДИФА – полимеризацией кристаллического мономера ДИФА. Олигомер ФА (молекулярная масс 430…470) имеет плотность 1200…1300 кг/м3 и температуру каплепадения по Уббелоде 100…115С, олигомер ДИФА характеризуется температурой плавления 80…100С и временем полимеризации на плитке при 200С в присутствии 2% бензолсульфокислоты 54…180 с.

Быстрое отверждение мономера ФА происходит в присутствии сильных кислот (серной, соляной), предпочтение отдается сульфокислотам – бензолсульфокислоте или n-толуолсульфокислоте, которые легко вводить и безопасно использовать. При отверждении начальные продукты конденсации (монофурфурилиденацетон и дифурфурилиденацетон) или растворимые полимеры с небольшой молекулярной массой под влиянием кислот или под влиянием кислот и нагревания переходят в неплавкое и нерастворимое состояние. Процесс отверждения, подобно отверждению других синтетических олигомеров, можно разбить на стадии.

В первой стадии фурфурилиденацетон и дифурфурилиденацтон образуют низкомолекулярные (до 1350) полимеры, растворимые в ацетоне, диоксане и других органических растворителях. Скорость реакции зависит от количества отвердителя и температуры. Во второй стадии наблюдается потеря растворимости в органических растворителях, хотя сохраняется способность набухания. В третьей стадии отверждения полимеры становятся неплавкими, нерастворимыми и ненабухаемыми. Отверждение полимеров на второй и третьей стадиях происходит за счет дальнейшей полимеризации по этиленовым связям. Точная структура отвержденных фурановых полимеров пока неизвестна, по-видимому, между макромолекулами образуются мостики за счет раскрытия двойных связей фуранового кольца.

Неотвержденные фурановые полимеры хорошо совмещаются с пластификаторами, различными термореактивными полимерами, натуральными и синтетическими каучуками, асфальтами. В присутствии сильных кислот они быстро чернеют, твердеют и становятся хрупкими и неплавкими. Более слабые кислоты (малеиновая, щавелевая, фосфорная) действуют медленно и полимеры длительное время остаются вязкими. Для отверждения при нормальной температуре и при нагреве целесообразно использовать сульфокислоты [14], при этом обеспечивается надлежащее качество отвержденного полимера при высокой скорости отверждения.



  1. Известные области применения фурановых олигомеров


Проблемами применения фурановых олигомеров в деревообработке занимались Шутов Г.М., Эрдман М.М., Вихров В.Е., Холькин Ю.И., Баженова Н.Н., Синюков Н.П., Хрулев В.М., Зайвий В.А., Цветков В.Е., Азаров В.И., Межов И.С. и др.

Установлено, что отвержденные фурановые полимеры обладают повышенной водостойкостью, хорошей химической стойкостью (выдерживают воздействие высококонцентрированных растворов большинства кислот и щелочей даже при высокой температуре), высокой теплостойкостью и удовлетворительными механическими и диэлектрическими свойствами. Незначительная пористость отвержденного полимера обеспечивает материалам непроницаемость для воды, нефтепродуктов и газов [8,10].

В настоящее время производство фурановых смол невелико. Они применяются там, где требуется повышенная химическая стойкость или теплостойкость.

Фурфурол-ацетоновый мономер ФА довольно широко применяется в производстве строительных материалов и изделий. На его основе изготавливают бесцементные прочные, водо-, масло- и кислотостойкие растворы и бетоны.

Введение в мономер ФА минеральных наполнителей разной дисперсности в количестве 70-90 % и катализатора отверждения (10-20 % от мономера) приводит к получению материалов, отверждаемых на холоду, имеющих черный цвет и обладающих монолитностью, высокой химической и механической прочностью. Такие материалы применяют как химически- и водостойкие материалы в гидротехнических и подземных сооружениях, для изготовления электролитических ванн и др. Их прочностные свойства превышают свойства бетона: при растяжении в 8-10 раз, при сжатии в 3-4 раза и при изгибе в 8-10 раз.

Пластрастворы приготавливают смешиванием в бетономешалках мономера ФА (1 в.ч.), крупного и мелкого наполнителя (2…3 в.ч.) и отвердителя. Примерный расход материалов на 1 м3 бетонной смеси следующий: мономер ФА – 200…250 кг, обвердитель (бензол- или толуолсульфокислота) – 30…50 кг, мелкий песок – 0…500 кг, крупный песок – 500…1000 кг, щебень – 600…1200 кг.

Пластбетоны и растворы быстро схватываются и при определенных условиях распалубку можно производить через 10…15 мин, а полное отверждение массы заканчивается на 12…14 сутки. Они отличаются высокой химической стойкостью к кислотам, щелочам, солям, растворителям даже при температурах 100…120˚С, устойчивы ко всем горячим кислотам, за исключением азотной и хромовой. Незначительная пористость (0…3%) обеспечивает им непроницаемость для воды, нефтепродуктов и газов, капиллярное всасывание отсутствует [15].

Применяются пластрастворы для соединения кислоупорных плиток, черепицы и кирпичей для футеровки металлических аппаратов, изготовления полок и различных аппаратов в цехах химических заводов. Химически стойкие составы на основе мономера ФА в виде изоляционных мастик используют для кладки футеровок в нашей стране и за рубежом [16]. Пластбетон используется также при строительстве тоннелей, шахт и гидротехнических сооружений, для изготовления полов, кровель и т.п. в химических производствах.

На основе мономера ФА и мелкодисперсного наполнителя готовят замазки: фаизол (наполнитель песок) и ферганит (наполнитель андезитовая мука с добавкой 3-10 % углеграфитового порошка). Отвердителем служит бензолсульфокислота, добавляемая в количестве 25 % к мономеру ФА. Все компоненты (без кислоты) перемешивают до получения однородной смеси, затем вводят кислоту, выгружают из смесителя и сразу же используют по назначению до начала отверждения.

Олигомеры фуранового ряда применяются для изготовления клеев, лаков, пропиточных растворов, формовочных и прессовочных материалов, пенопластов. Для расширения ассортимента эпоксидных смол и их удешевления путем совмещения с фурановыми смолами получают совмещенные эпокси-фурановые смолы [17]. При таком совмещении в различном соотношении получают антикоррозионные лаковые покрытия, клеевые и заливочные композиции. Совмещенный полимер марки ФА-15 применяется для производства теплоизоляционных материалов.

На основе мономера ФА изготавливают универсальный клей БОВ-1 с добавлением стирола, эпоксидного полимера ЭД-5 и отвердителя – полиэтиленполиамина. Он склеивает почти все виды пластмасс (за исключением полиэтилена и поливинилхлорида), металлы, керамику, асбоцемент, дерево бумагу и др., он имеет высокие адгезионные свойства, после отверждения обладает повышенной водо- и химической стойкостью.

В Белорусском технологическом институте им. С. М. Кирова проводились работы по изучению физико-механических свойств древесины модифицированной фурановыми полимерами. По результатам исследований физико-механических свойств древесины бе­резы, модифицированной фурановыми соединениями, в частности фурфурол-ацетоновым мономером ФА установлено, что при применении мономера ФА можно получить древесину с высокой влаго- и водостойкостью. Исследовано давление набухания моди­фицированной и натуральной древесины. Определено оптимальное время пропитки древесины березы, равномер­ность распределения полимера по образцу. Разбухание модифицированной древе­сины уменьшается в 1,7—2,2 раза по сравнению с разбуханием нату­ральной древесины. С увеличением содержания полимера в древесине возрастает ее прочность. Улучшение свойств древесины при модификации ее мономером ФА позволяет рекомендовать ее для замены древесины твердолиственных пород. Проводились также научные работы по выявлению влияния влажности древесины, модифицированной мономером ФА, на предел прочности при сжатии вдоль волокон. Проведенные опыты доказали, что падение прочности при сжатии вдоль волокон у модифицированной древесины на 13,3% меньше, чем у натуральной. Полученные данные по разбуханию модифицированной мономером ФА древесины свидетельствуют о том, что данная древесина может быть использована там, где требуется стабильность формы и размеров – в строительном деле, для деталей, работающих в среде с переменной влажностью.

Поэтому можно предположить, что фанерная продукция на основе фурановой смолы будет обладать высокой влаго и водостойкостью.

В Новосибирском инженерно-строительном институте им. В.В. Куйбышева под руководством проф. Хрулева В.М. были проведены работы по склеиванию древесины модифицированной фурановым мономером ФА. Исследованы свойства клеевых соединений древесины сосны и березы, пропитан­ных растворами фурфурол-ацетонового мономера ФА и кинетика водопоглощепия пропитанной древесины. Так как модифицированная мономером ФА древесина отличается высокой твердостью, то дополнительная обработка режущими инстру­ментами нежелательна во избежание снятия наиболее полно пропи­танных слоев древесины, обладающих защитными свойствами. Поэтому важно было разработать технологию склеивания модифицированной древе­сины и исследовать свойства ее клеевых соединений. Модифицированная мономером ФА древесина плохо сма­чивается водой, для склеивания ее применили неводные клеи: фенол-формальдегидный КБ-3 и резорцинформальдегидный ФР-12 холодного отверждения. Вследствие повышенной твердости и хрупкости пропитанной дре­весины прочность ее клеевых соединений в сухом состоянии несколько ниже прочности соединений натуральной древесины, а изменчивость предела прочности выше (22…26% по сравнению с 10…11% для сосновых образцов). Невысокий процент разрушения образцов по древе­сине объясняется худшими условиями проникания клея в древесину, заполнением пор полимером, незначительным проявлением механиче­ской адгезии. Однако после вымачивания или кипячения прочность клеевых сое­динений модифицированной древесины снижается значительно меньше, чем прочность соединений натуральной древесины. Процент разруше­ния по древесине при этом не уменьшается и в ряде случаев несколько выше, чем при испытании в сухом состоянии. Таким образом, стойкость клеевых соединений модифицированной мономером ФА древесины выше стойкости натуральной древесины. В сочетании с малыми деформациями и увеличенной продолжительностью набухания это предполагает по­вышенную долговечность клеевых соединений модифицированной дре­весины в конструкциях.

Интересно использование мономера ФА в качестве огнезащитного покрытия для древесины, придающего ей гидрофобность и защищающего от гниения. Пропитка 50%-ным раствором мономера ФА в фурфуроле с последующим отверждением его кислым катализатором делает древесину трудносгораемой, устойчивой к грибкам и гниению [17, 18]. Раствор мономера ФА относительно легко проникает в клеточные стенки древесины, повышая сопротивление возгоранию, водо- и влагостойкость, физико-механические характеристики.



  1. Обоснование применения фурановых олигомеров в производстве древесных плит


Требования, предъявляемые к клееной древесной продукции (особенно к фанере, а также к древесностружечным плитам) с точки зрения выделения свободного формальдегида и фенола становятся жестче. В последние годы усилилось внимание к токсикологическим свойствам фенола и формальдегида. Установлено, что эти вещества обладают канцерогенным и мутагенным действиями, являются сильными аллерге­нами. Одним из источников выделения вредных для здоровья веществ в жилых помеще­ниях является мебель и элементы строений, изготовленные с использованием традиционных фенол- и карбамидоформальдегидных смол. Выделение формальдегида или фенола из клееной древесной продукции в значительной степени определяется свойства­ми смол и условиями, при которых протекает их отверждение в процессе прессования

Учитывая повышение санитарно-гигиенических требований к синтетическим смо­лам и клееной продукции на их основе, в последние десятилетия активно проводятся научно-исследовательские работы по созданию малотоксичных синтетических смол клеевой продукции на их основе. Следует заметить, что большинство клееных древесных материалов, выпускаемых отечественной плитной промышленностью, по содержанию свободного формальдегида соответствует кассу Е1, однако вопрос снижения токсичности клееных материалов остается весьма актуальным.

Применение в производстве клееных материалов альтернативных клеевых составов, например на основе фурановых олигомеров, один из путей решения данной проблемы. В данных олигомерах отсутствуют легколетучие токсичные компоненты, опасность интоксикации фурфуролом и его производными маловероятна вследствие низкой летучести этих продуктов при комнатной температуре [19], предельно допустимые концентрации используемых при синтезе веществ (фурфурола и ацетона) гораздо выше, ниже их класс опасности (табл. 1) [20,21]. Это позволяет сделать предположение, что клееная продукция, например, фанера, изготовленная с применением фурановых смол, по экологическим показателям превосходит аналогичную, изготовленную с применением фенол- и формальдегидосодержащих смол.


Таблица 1

Предельно допустимые концентрации вредных веществ

№ п/п

Наименование

показателей

Вещества

Фенол

Формаль-дегид

Фурфурол

Ацетон

1

Класс опасности вещества

2

2

3

4

2

ПДК максимально разовая, мг/м3

0,01

0,035

0,08

0,35

3

ПДК среднесуточная в воздухе населенных мест, мг/м3


0,003


0,003


0,04


0,35

4

ПДК в воздухе рабочей зоны, мг/м3

0,3

0,5

10

200


Анализ результатов экспериментальных исследований [22] показал, что применение фурановых олигомеров в производстве плитной клееной древесной продукции и, в частности, фанеры, позволяет получать прочные и водостойкие материалы.

Отпускная стоимость фурановых олигомеров в настоящее время в 2…3 раза выше стоимости фенолформальдегидных смол. Поэтому олигомеры фуранового ряда целесообразно использовать для выпуска древесной продукции специального назначения – фанеры повышенной водостойкости и химической стойкости для производства мебели, контактирующей с влагой и водой, в строительных элементах, работающих в атмосферных или агрессивных условиях.



  1. Результаты экспериментальных исследований


С целью оценки возможности применения фурановых олигомеров в производстве древесных плит и оценке их физико-механических свойств на начальном этапе работы в лабораторных условиях были изготовлены образцы плит с различным содержанием фурановой смолы (фурфуролацетонового мономера ФА).

Хвойная и лиственная стружка просеивалась через сита с отбором фракции 10/2 и подсушивалась до влажности 4…6%. Подготовленная порция стружки смешивалась со смолой, полученная стружечно-клеевая масса укладывалась в пресс-форму и подпрессовывалась в холодном прессе при удельном давлении 1 МПа. Полученный брикет помещался в горячий пресс ПР100-400 и подвергался пьезотермообработке при следующих постоянных факторах:

- толщина плит 10 мм;

- температура плит пресса 180°С;

- давление прессования 2 МПа;

- продолжительность выдержки под давлением 10 мин;

- фракционный размер частиц наполнителя – 10/2.

В табл. 2 представлены физико-механические характеристики плит на основе фурфуролацетонового мономера ФА.


Таблица 2

Физико-механические характеристики плит

Расход связующего, %

Плотность плиты, кг/м3

Предел прочности при изгибе, МПа

Разбухание по толщине, %

Водопогло-щение, %

Потеря массы при горении, %

Плиты на основе хвойной стружки

10

750

7

18,2

37,6

13,6

20

750

9

5,7

19,7

8,6

10

850

12

4,3

16,8

9,3

20

850

17

1,8

7,5

6,8

Плиты на основе лиственной стружки

10

750

9

21,9

45,9

12,1

20

750

13

13,8

26,9

8,2

10

850

15

12,1

23,8

7,8

20

850

23

5,1

11,5

5,7


На рис. 1, 2 представлено изменение величин разбухания по толщине и водопоглощения с течением времени (для плит, плотностью 850 кг/м3, с расходом связующего 20 %).



Продолжительность вымачивания, сут


Рис. 1. Кинетика разбухания плит по толщине


Продолжительность вымачивания, сут


Рис. 2. Кинетика водопоглощения плит


Анализ полученных данных показывает, что на основе фурфуролацетонового мономера ФА можно получить прочные и водостойкие плиты. Наибольшая прочность достигается при максимальной плотности плиты и расходе связующего, при этом плиты на основе лиственных пород древесины более прочные, что объясняется более полной смачиваемостью и большей когезионной прочностью лиственных частиц. В то же время водостойкость выше у плит на основе хвойных пород древесины, так как кроме защитных свойств клеевого шва дополнительную защиту оказывают смолистые вещества, присутствующие в древесине, а также перешедшие в отвержденное состояние при термообработке в процессе прессования.

На рис. 3 представлен внешний вид образцов плит после длительного вымачивания.

Полученные плиты подвергались также кипячению в воде (рис. 4). Проведенный эксперимент показал, что плиты выдерживают не только длительное воздействие холодной воды, но также и кипячение при незначительном разбухании по толщине, что позволяет их отнести к группе материалов повышенной водостойкости.




Рис. 3. Образцы плит после вымачивания в течение 4 суток




Рис. 4. Образцы во время выдержки в кипящей воде


Огнезащищенность плит оценивалось по потере массы при горении на образцах форматом 50х50 мм. На рис. 5 представлен внешний вид образцов после горения, на рис. 6 – результаты в виде гистограммы.




Полученные данные показали, что плиты на основе фурфурол-ацетонового мономера ФА обладают достаточными огнезащитными свойствами, так как потеря массы при горении составляет в зависимости от условий изготовления 4…10%, что позволяет их использовать в строительной сфере.


Выбор управляемых факторов, влияющих на свойства плит


Структуру плит на основе фурановых олигомеров составляют древесные частицы в смеси с клеем, поэтому на физико-механические показатели данного материала оказывают влияние факторы, характерные для производства древесностружечных плит - породный состав, качество подготовки исходного сырья, тип и количество клея, распределенного по поверхности частиц, режимные факторы прессования.

Анализ результатов предварительно проведенных опытных запрессовок показал, что наиболее существенное влияние на свойства плит. Изготовленных на основе фурановой смолы, оказывают следующие факторы – плотность плиты, расход связующего, температура прессования. Эти факторы в данном эксперименте приняты в качестве управляемых.

Изготовление плит проводилось при следующих постоянных факторах:

- общая толщина плиты 10 мм;

- время прессования 10 мин;

- удельное давление прессования 2 МПа;

Уровни варьирования управляемых факторов представлены в табл. 3.

Таблица 3

Управляемые факторы и уровни их варьирования


Наименование факторов

Обозначение

Интер-вал варьи-рования

Уровень варьирования

Нату-раль-ное

Нор-мализо-ванное

Ниж-ний

(-1)

Основ-ной

(0)

Верх-ний

(+1)

  1. Плотность плиты,

кг/ м3

Рсв

x1

5

10

15

20

  1. Расход связующего, %

ρ

x2

50

750

800

850

  1. Температура прессования, °С

Т

x3

15

150

165

180



В качестве выходных величин приняты физико-механические показатели, характеризующие эксплуатационные характеристики плитного материала и регламентированные ГОСТ 10632-2007 [23] – предел прочности при статическом изгибе и разбухание по толщине.
  1   2   3   4   5   6

Похожие:

Конкурс инновационных проектов iconКонкурс инновационных и научных проектов
Отбор инновационных проектов в области биомедицинских технологий, биотехнологий и смежных дисциплин
Конкурс инновационных проектов iconО выставке конкурсе молодежных инновационных проектов
«Молодежь – основной потенциал развития Сибири» (далее – Положение) определяет порядок и условия проведения выставки конкурса молодежных...
Конкурс инновационных проектов iconПоложение о выставке конкурсе молодежных инновационных проектов
«Молодежь – основной потенциал развития Сибири» (далее – Положение) определяет порядок и условия проведения выставки конкурса молодежных...
Конкурс инновационных проектов iconРекомендации по оформлению заявки на конкурс инновационных творческих проектов «Новгородика-1150» 14 Содержание проекта 14
Рекомендации по оформлению заявки на конкурс инновационных творческих проектов «Новгородика-1150» 14
Конкурс инновационных проектов iconПоложение о проведении открытого молодежного конкурса инновационных проектов «Большая разведка 2012» Общие положения
Настоящее Положение разработано с целью регламентации порядка проведения открытого молодежного конкурса инновационных проектов «Большая...
Конкурс инновационных проектов iconПрограмма поддержки инновационных проектов конкурс грантов Фонд микро-грантов для исследования устойчивого городского развития Пятый Грантовый конкурс «Научный музей в XXI веке»
Гранты ргнф
Конкурс инновационных проектов iconПрограмма поддержки инновационных проектов
«Лаборатория Касперского», ведущий производитель систем защиты от вредоносного и нежелательного по, хакерских атак и спама, сообщает...
Конкурс инновационных проектов iconКонкурс инновационных индивидуальных образовательных проектов модернизации образования проводит ано «Институт инновационной образовательной политики и права «эврика пермь»
Конкурс инновационных индивидуальных образовательных проектов модернизации образования проводит ано «Институт инновационной образовательной...
Конкурс инновационных проектов iconКонкурс инновационных молодежных проектов «Культура инновационной деятельности детерминанта формирования профессионализма молодежи»
Проезд: от аэропорта «Курумоч» автобусом до автовокзала «Тольятти старый город»
Конкурс инновационных проектов iconГранты 2011 2012 гг по программе поддержки инновационных проектов
«Лаборатория Касперского» сообщает о запуске нового этапа «Программы поддержки инновационных проектов» на 2011/2012 гг
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница