Водостойкость древесных плит, получаемых без использования связующих веществ

  • В. Н. Ермолин Сибирский государственный университет науки и технологий им. М.Ф. Решетнёва https://orcid.org/0000-0002-2113-4142
  • М. А. Баяндин Сибирский государственный университет науки и технологий им. М.Ф. Решетнёва https://orcid.org/0000-0002-6228-2715
  • С. Н. Казицин Сибирский государственный университет науки и технологий им. М.Ф. Решетнёва https://orcid.org/0000-0003-4220-5488
  • А. В. Намятов Сибирский государственный университет науки и технологий им. М.Ф. Решетнёва https://orcid.org/0000-0002-5568-8725
  • В. А. Острякова Сибирский государственный университет науки и технологий им. М.Ф. Решетнёва https://orcid.org/0000-0002-1666-0324
Ключевые слова: механоактивация, водостойкость, разбухание, древесные плиты без связующих веществ, гидродинамическая обработка, аутогезия

Аннотация

Исследована водостойкость плит средней плотности, полученных из гидродинамически обработанных древесных опилок без применения связующих веществ. В качестве критериев водостойкости принято использовать разбухание плит по толщине после вымачивания в воде в течение 24 ч и остаточную прочность при статическом изгибе. Изучено влияние следующих режимных факторов горячего прессования на водостойкость плит: температуры плит пресса, удельной продолжительности прессования, влажности пресс-массы. Установлено, что при увеличении температуры плит пресса и удельной продолжительности прессования разбухание плит по толщине снижается. Наименьшее значение этого показателя отмечено при влажности пресс-массы 210 %. Для сравнения исследовано влияние кипячения в воде в течение одного 1 ч на свойства плит из механоактивированных древесных частиц, а также древесно-стружечных плит (ДСтП), древесно-волокнистых плит высокой (HDF) и средней (MDF) плотности сухого способа производства. Плиты ДСтП и MDF полностью разрушились, плиты HDF сохранили свою форму, но при этом потеряли прочность при статическом изгибе, которая составила 89,7 % от первоначальной. У плит из механоактивированных древесных частиц потеря прочности при статическом изгибе – 18,2 % от первоначальной (до кипячения – 22,4 МПа, после него – 17,4 МПа). Циклические испытания по ГОСТ Р 56309–2014 методом «вымачивание–замораживание–высушивание» позволили установить, что влажностные деформации плит из механоактивированных древесных частиц имеют обратимый характер. В результате проведения 3 циклов испытаний снижение прочности плит при статическом изгибе составило 29,2 %. При этом геометрические размеры существенно не изменились, остаточное разбухание плит по толщине 0,62 %. Таким образом, предварительная гидродинамическая обработка отходов деревообработки (опилок) позволяет получить экологически чистые плиты с постоянной водостойкостью, которые могут найти широкое применение в жестких температурно-влажностных условиях эксплуатации.
Для цитирования: Ермолин В.Н., Баяндин М.А., Казицин С.Н., Намятов А.В., Острякова В.А. Водостойкость древесных плит, получаемых без использования связующих веществ // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 3. С. 151–158. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-3-151-158
Финансирование: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ, правительства Красноярского края, краевого фонда науки в рамках научного проекта «Иссле дование процессов структурообразования материалов из кавитационно-активированной древесины».

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

В. Н. Ермолин, Сибирский государственный университет науки и технологий им. М.Ф. Решетнёва

д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: X-9597-2019

М. А. Баяндин, Сибирский государственный университет науки и технологий им. М.Ф. Решетнёва

канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: S-1990-2019

С. Н. Казицин, Сибирский государственный университет науки и технологий им. М.Ф. Решетнёва

канд. техн. наук; ResearcherID: W-8224-2019

А. В. Намятов, Сибирский государственный университет науки и технологий им. М.Ф. Решетнёва

ассистент

В. А. Острякова, Сибирский государственный университет науки и технологий им. М.Ф. Решетнёва

ст. лаборант

Литература

Алашкевич Ю.Д. Основы теории гидродинамической обработки волокнистых материалов в размольных машинах: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. Красноярск, 1986. 45 с. [Alashkevich Yu.D. Fundamentals of the Theory of Hydrodynamic Treatment of Fibrous Materials in Grinding Machines: Dr. Eng. Sci. Diss. Abs. Krasnoyarsk, 1986. 45 p.].

Баяндин М.А., Ермолин В.Н., Казицин С.Н., Елисеев С.Г. Влияние мелкодисперсных фракций на формирование свойств древесных плит без связующего // Хвойные бореальной зоны. 2015. Т. 33, № 3-4. С. 182–185. [Bayandin M.A., Ermolin V.N., Kazitsin S.N., Eliseyev S.G. The Influence of Fine Powder Fractions on the Properties Formation of the Wood-Based Panels without a Binder. Khvoynyye boreal’noy zony [Conifers of the boreal area], 2015, vol. 33, no. 3-4, pp. 182–185].

Леонович А.А. Физико-химические основы образования древесных плит. СПб.: Химиздат, 2003. 192 с. [Leonovich A.A. Physics and Chemistry of the Wood-Based Panels Formation. Saint Petersburg, Khimizdat Publ., 2003. 192 p.].

Смолин А.С., Бисальски М., Шабель С., Шабиев Р.О. Влияние размола и фракционирования на электроповерхностные свойства целлюлозных гидросуспензий // Химия растительного сырья. 2011. № 3. С. 183–192. [Smolin A.S., Bisal’ski M., Shabel’ C., Shabiev P.O. The Influence of Grinding and Fractionation on Electrosuperficial Properties of Cellulosic Hydrosuspensions. Khimija Rastitel’nogo Syr’ja [Chemistry of plant raw material], 2011, no. 3, pp. 183–192].

Чудинов Б.С. Вода в древесине. Новосибирск: Наука, 1984. 267 с. [Chudinov B.S. Water in Wood. Novosibirsk, Nauka Publ., 1984. 267 p.].

Эльберт A.A. Водостойкость древесностружечных плит. М.: Лесн. пром-сть, 1973. 96 с. [Elbert A.A. Water Resistance of Chipboards. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1973. 96 p.]

Chapman K.M. Wood-Based Panels: Particleboard, Fibreboards and Oriented Strand Board. Primary Wood Processing. Dordrecht, Springer, 2006, pp. 427–475. DOI: 10.1007/1-4020-4393-7_12

Donaldson L.A., Lomax T.D. Adhesive/Fibre Interaction in Medium Density Fibreboard. Wood Science and Technology, 1989, vol. 23, iss. 4, pp. 371–380. DOI: 10.1007/BF00353254

Ermolin V.N., Bayandin M.A., Kazitsin S.N. Mechanical Activation of Wood for Adhesive-Free Board Production. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 2016, vol. 155, art. 012038. DOI: 10.1088/1757-899X/155/1/012038

Grigsby W.J., Thumm A. Resin and Wax Distribution and Mobility during Medium Density Fibreboard Manufacture. European Journal of Wood and Wood Products, 2012, vol. 70, pp. 337–348. DOI: 10.1007/s00107-011-0560-0

Hosseinpourpia R., Adamopoulos S., Mai C., Hemmilä V. Effect of Bio-Based Additives on Physico-Mechanical Properties of Medium Density Fibreboards. Proceedings of the 28th International Conference on Wood Science and Technology 2017: Implementation of Wood Science in Woodworking Sector, Zagreb, Croatia, 7–8 December, 2017. Zagreb, University of Zagreb, 2017, pp. 153–157.

Hosseinpourpia R., Adamopoulos S., Mai C., Taghiyari H.R. Properties of Medium-Density Fibreboards Bonded with Dextrin-Based Wood Adhesive. Wood Research, 2019, vol. 64(2), pp. 185–194.

Hubbe M.A., Pizzi A., Zhang H., Halis R. Critical Links Governing Performance of Self-Binding and Natural Binders for Hot-Pressed Reconstituted Lignocellulosic Board without Added Formaldehyde: A Review. BioResources, 2018, vol. 13, no. 1, pp. 2049–2115. DOI: 10.15376/biores.13.1.Hubbe

Li J., Yang X., Xiu H., Dong H., Song T., Ma F., Ji Y. Structure and Performance Control of Plant Fiber Based Foam Material by Fibrillation via Refining Treatment. Industrial Crops and Products, 2019, vol. 128, pp. 186–193. DOI: 10.1016/j.indcrop.2018.10.085

Li W., Van den Bulcke J., Dhaene J., Zhan X., Mei C., Acker J.V. Investigating the Interaction between Internal Structural Changes and Water Sorption of MDF and OSB Using X-Ray Computed Tomography. Wood Science and Technology, 2018, vol. 52, iss. 3, pp. 701–716. DOI: 10.1007/s00226-018-0992-3

Mahrdt E., van Herwijnen H.W.G., Kantner W., Moser J., Giesswein J., Mitter R., Müller U., Gindl-Altmutter W. Adhesive Distribution Related to Mechanical Performance of High Density Wood Fibre Board. International Journal of Adhesion and Adhesives, 2017, vol. 78, pp. 23–27. DOI: 10.1016/j.ijadhadh.2017.06.013

Rowland S.P. Water in Polymers. Washington, DC, American Chemical Society, 1980. 597 p. DOI: 10.1021/bk-1980-0127

Salvadó J., Velásquez J.A., Ferrando F. Binderless Fiberboard from Steam Exploded Miscanthus Sinensis: Optimization of Pressing and Pretreatment Conditions. Wood Science and Technology, 2003, vol. 37, pp. 279–286. DOI: 10.1007/s00226-003-0186-4

Suchsland O., Woodson G.E. Fiberboard – Manufacturing Practices in the United States. Agriculture Handbook No. 640. USA, USDA Forest Service, 1991. 263 p.

Tuntsev D.V., Prosvirnikov D.B., Kozlov R.R. Physical and Chemical Properties of Activated Lignocellulose and Its Areas of Application. Solid State Phenomena, 2018, vol. 284, pp. 779–784. DOI: 10.4028/www.scientific.net/SSP.284.779

Опубликован
2020-06-03
Как цитировать
.
Раздел
МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДРЕВЕСИНЫ И ДРЕВЕСИНОВЕДЕНИЕ