Исследование физико-механических и рентгенозащитных свойств деревокомпозиционного слоистого материала «Фанотрен Б»
DOI:
https://doi.org/10.37482/0536-1036-2019-3-110Ключевые слова:
композиционный материал, армированная фанера, защита от рентгеновского излучения, защита от ионизирующего излучения, слоистый древесный материал, композиционная фанера, напряженно-деформированное состояние, физико-механические свойстваАннотация
Изучены физико-механические и рентгенозащитные свойства нового композиционно-го материала на основе древесины «Фанотрен Б», состоящего из чередующихся слоев лущеного березового шпона и армирующих рентгенозащитных слоев. Последние представляют собой нетканый материал – синтепон, пропитанный рентгенозащитным составом. Новый композит рекомендуется использовать в местах с повышенным радиационным фоном в качестве конструкционного и отделочного материала, который не содержит в своем составе свинец. Перед нами стояли следующие задачи: исследовать напряженно-деформированное состояние этого материала, определить рациональную рецептуру пропитывающего состава для рентгенозащитного слоя и оценить его физико-механические свойства. Соотношение «напряжение–деформация» материала моделировали методом конечных элементов, физико-механические свойства оценивали по стандартным методикам, защитные свойства рентгенозащитного слоя – величиной свинцового эквивалента по прозрачности изображения на рентгенограмме с использованием люксметра. Показано, что поведение фанеры, армированной рентгенозащитными слоями, под действием внешней нагрузки достаточно точно описывается дифференциальным уравнением изгиба пластин. Моделирование осуществляли на твердотельной модели, которая учитывала механические свойства материалов, входящих в конструкцию, и схему укладки слоев шпона. Установлено, что уменьшение толщины рентгенозащитных слоев ведет к увеличению прогибов и напряжений. Компьютерная модель отразила рост напряжений в местах склеивания материала. Экспериментально определены: состав пропитывающей композиции (минеральный наполнитель – 51 %, связующее – 26 %, вода – 23 %) и технологические режимы формирования материала (расход связующего – 176 г/м2, температура прессования – 50 ºС, продолжительность склеивания – 8 мин). Материал толщиной 9,5 мм имеет плотность 1600 кг/м3; свинцовый эквивалент составляет 0,54 мм Pb/мм; прочность при статическом изгибе вдоль наружных слоев – 39 МПа, при скалывании по клеевому слою – 1,34 МПа, при растяжении вдоль волокон – 53 МПа.
Для цитирования: Яцун И.В., Гороховский А.Г., Одинцева С.А. Исследование физико-механических и рентгенозащитных свойств деревокомпозиционного слоистого материала «Фанотрен Б» // Лесн. журн. 2019. № 3. С. 110–120. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.3.110
Скачивания
Библиографические ссылки
Абушенко А.В. Что такое композиционные материалы? Режим доступа: http:// www.dpk-deck.ru/page/compositi-opred.html (дата обращения: 25.01.2019).
Андреев В.Н., Герасимов Ю.Ю. Принятие оптимальных решений: теория и при-менение в лесном комплексе. Йожсуу, Финляндия: Изд-во ун-та Йоэнсуу, 1999. 200 с.
Ветошкин Ю.И., Коцюба И.В., Яцун И.В., Одинцева С.А. Общий подход к расчету напряженного деформированного состояния композиционного слоистого материала «Фанотрен Б» с защитными свойствами от рентгеновского излучения // Вестн. МГУЛ–Лесн. вестн. 2007. № 8. С. 149–152.
Ветошкин Ю.И., Яцун И.В., Коцюба И.В. Эксплуатационные свойства композиционных материалов на основе древесины: моногр. Екатеринбург: УГЛТУ, 2018. 100 с.
Ветошкин Ю.И., Яцун И.В., Цой Ю.И. Композиционный слоистый материал «Фанотрен» // Изв. СПбЛТА. 2015. Вып. 210. С. 149–156.
Волынский В.Н. Технология клееных материалов: учеб. пособие. Архан-гельск: Изд-во АГТУ, 1998. 295 с.
Голубев Б.П. Дозиметрия и защита от ионизирующих излучений. М.; Л.: Гос. науч.-техн. изд-во энергет. лит., 1963. 336 с.
Леонов В.В., Артемьева О.А., Кравцова Е.Д. Материаловедение и технология композиционных материалов: курс лекций. Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2007. 241 с.
Мэттьюз Ф., Ролингс Р. Композитные материалы. Механика и технология: учеб. М.: Техносфера, 2004. 408 с.
Одинцева С.А., Исаков С.Н., Яцун И.В. Анализ напряженно-деформированного состояния слоистого материала специального назначения на основе древесины // Деревообраб. пром-сть, 2017. № 4. С. 34–39. 11. Сидоров В.Н. Лекции по сопротивлению материалов и теории упругости. М.: Ред.-изд. центр Ген. штаба ВС РФ, 2002. 352 с.
Яцун И.В., Ветошкин Ю.И., Шишкина С.Б. Применение отходов деревоперера-батывающих производств в изготовлении конструкционных материалов со специфиче-скими свойствами // Лесотехн. журн. 2014. Т. 4, № 3(15). С. 220–229. DOI: 10.12737/6294
Bekhta P., Salca E.-A. Influence of Veneer Densification on the Shear Strength and Temperature Behavior inside the Plywood during Hot Press // Construction and Building Materials. 2018. Vol. 162. Pp. 20–26. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.11.161
Bekhta P., Sedliacik Y. Effect of Surface Treatment on Bondability of Birch Veneer with PF Resin // International Wood Products Journal. 2015. Vol. 6, iss. 2. Pр. 49–52. DOI: 10.1179/2042645314y.0000000089
Gilbert B.P. Compressive Strength Prediction of Veneer-Based Structural Prod-ucts // Journal of Materials in Civil Engineering. 2018. Vol. 30, iss. 9. DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0002417
Kajaks J., Kalnins K., Reihmane S., Bernava A. Recycled Thermoplastic Polymer Hot Melts Utilization for Birch Wood Veneer Bonding // Progress in Rubber Plastics and Recycling Technology. 2014. Vol. 30, iss. 2. Pp. 87–102. DOI: 10.1177/147776061403000202 17. Popovska V.J., Antonovic A., Iliev B. Compressive Strength of Composite Wood-Based Panels // 26th International Conference on Wood Science and Technology (ICWST) Implementation of Wood Science in Woodworking Sector, 2015. Zagreb: Šumarski fakultet, 2015. Pp. 111–117.
Popovska V.J., Iliev B., Zlateski G. Impact of Veneer Layouts on Plywood Ten-sile Strength // Drvna Industrija. 2017. Vol. 68(2). Pр. 153–161. DOI: 10.5552/drind.2017.1634
Shamaev V., Efimova T., Ishchenko T. Production of High Strength Plywood from Birch Wood // Acta Facultatis Xylologiae Zvolen. 2018. Vol. 60(2). Pр. 135–141. DOI: 10.17423/afx.2018.60.2.13
Spulle U., Lipinskis I., Tuherm H. Some Bending Properties of I-Joists Made with Birch Laminated Plywood Panels // Drewno. 2017. Vol. 60, nr. 200. Pp. 125–134. DOI: 10.12841/wood.1644-3985.157.09
