Конструкционные плиты из гидродинамически активированной коры сосны (Pinus sylvestris) без связующих веществ
DOI:
https://doi.org/10.37482/0536-1036-2024-5-175-187Ключевые слова:
кора сосны, плиты, гидродинамическая активация, водоудерживающая способность, фракционный состав, прочность, разбухание, горячее прессованиеАннотация
Кора является крупнотоннажным отходом для целого ряда технологий деревопереработки, требующим эффективного применения. Одно из перспективных направлений использования коры – производство плит без синтетических связующих. Проведены исследования по получению конструкционных плит из коры сосны Pinus sylvestris без связующего. Способ основан на предварительной гидродинамической активации коры. Исходная кора проходит первичное измельчение в молотковой дробилке. После этого смешивается с водой в концентрации 6 %. Затем производится активация полученной массы в роторно-пульсационном диспергаторе, из нее формируется ковер, проводится холодная подпрессовка, а потом горячее прессование. В качестве критерия оценки степени активации массы принята водоудерживающая способность. Определены зависимости: между продолжительностью обработки и водоудерживающей способностью; прочностью плит и водоудерживающей способностью. Последнее позволило получить оптимальное значение показателя водоудерживающей способности – 290 %. Для разработки наилучшего режима горячего прессования был проведен многофакторный эксперимент. В результате найден оптимальный режим прессования плит: температура – 190 °С; удельная продолжительность процесса – 2,8 мин/мм; давление прессования – 4,4 МПа. Свойства плит, изготовленных при данном режиме: плотность – 980 кг/м 3 ; предел прочности при изгибе – 24 МПа; разбухание при вымачивании в течение 24 ч – 5 %; водопоглощение – 9 %. Плиты после вымачивания и последующего высушивания до влажности 5 % сохраняют 75 % от прочности до вымачивания. При этом геометрические размеры возвращаются к первоначальным. Полученные плиты могут применяться в качестве листового отделочного и конструкционного материала, в домостроении – в качестве подложки напольных и кровельных материалов, при производстве мебели, особенно в тяжелых температурно-влажностных условиях. Проведенные исследования показывают возможность изготовления плитных материалов с высокими эксплуатационными свойствами из коры сосны без связующих веществ.
Скачивания
Библиографические ссылки
Баяндин М.А., Ермолин В.Н., Елисеев С.Г. Влияние механоактивации на аутогезионные свойства древесины // Хвойные бореал. 2013. Т. XXXI, No 1–2. С. 159–163. Рис. 6. Внешний вид изготовленных образцов плит Fig. 6. The appearance of the manufactured board samples Bayandin M.A., Ermolin V.N., Eliseev S.G. The Effect of Mechanical Activation on the Autohesive Properties of Wood. Khvoinye boreal’noi zony = Conifers of the Boreal Area, 2013, vol. XXXI, no. 1–2, pp. 159–163. (In Russ.).
Вахнина Т.Н. Использование отходов окорки для производства древесностружечных плит // Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства: IV Междунар. науч. экол. конф. (с участием экологов Азербайджана, Армении, Беларуси, Германии, Грузии, Казахстана, Киргизии, Латвии, Ливана, Молдовы, Приднестровья, России, Словакии, Узбекистана и Украины). Краснодар: КубГАУ им. И.Т. Трубилина, 2015. Ч. I. С. 355–358. Vakhnina T.N. Use of Wastes of Debarking for Production of Wood Chipboards. Problems of Reclamation of Household, Industrial and Agricultural Waste: IV International Scientific Ecological Conference (with the Participation of the Ecologists from Azerbaijan, Armenia, Belarus, Germany, Georgia, Kazakhstan, Kyrgyzstan, Latvia, Lebanon, Moldova, Transnistria, Russia, Slovakia, Uzbekistan and Ukraine). Krasnodar: KubSAU named after I.T. Trubilin, 2015, part 1, pp. 355–358. (In Russ.).
Девятловская А.Н., Журавлёва Л.Н., Девятловский Н.В. Утилизация древесной коры деревоперерабатывающих предприятий // Актуал. проблемы лесн. комплекса. 2010. No 27. С. 51–54. Devyatlovskaya A.N., Zhuravleva L.N., Devyatlovsky N.V. Utilization of Tree Bark from Wood Processing Enterprises. Aktual’nye problemy lesnogo kompleksa, 2010, no. 27, pp. 51–54. (In Russ.).
Дулькин Д.А. Развитие научных основ и совершенствование процессов технологии бумаги и картона из макулатуры: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. Архангельск, 2008. 44 с. Dul’kin D.A. Development of Scientific Foundations and Improvement of the Processes of Paper and Cardboard Technology from Waste Paper: Doc. Tech. Sci. Diss. Abs. Arkhangelsk, 2008. 44 p. (In Russ.).
Евстигнеев Э.И. Химия древесины. СПб.: Политехн. ун-т, 2007. 147 с. Evstigneev E.I. Chemistry of Wood. Saint-Petersburg, Polytechnic University Publ., 2007. 147 р. (In Russ.).
Еремин В.М. Сравнительная анатомия коры сосновых: дис. ... д-ра биол. наук. Воронеж, 1983. 547 с. Eremin V.M. Comparative Anatomy of Pine Bark: Doc. Tech. Sci. Diss. Voronezh, 1983. 547 p. (In Russ.).
Ермолин В.Н., Баяндин М.А., Казицин С.Н., Намятов А.В. Формирование структуры плит малой плотности из гидродинамически активированных мягких отходов деревообработки // Изв. вузов. Лесн. журн. 2019. No 5. С. 148–157. Ermolin V.N., Bayandin M.A., Kazitsin S.N., Namyatov A.V. Structure Formation of Low-Density Boards from Hydrodynamically Activated Soft Wood Waste. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2019, no. 5, pp. 148–157. (In Russ.). https://doi.org/10.17238/issn0536-1036.2019.5.148
Лазарева Л.И., Чистова Н.Г., Медведев С.О. Использование коры при получении древесно-волокнистых плит // Химия растит. сырья. 2013. No 1. С. 235–238. Lazareva L.I., Chistova N.G., Medvedev S.O. The Use of Bark in Obtaining Wood-Fiber Plates. Khimija Rastitel’nogo Syr’ja, 2013, no. 1, pp. 235–238. (In Russ.). https://doi.org/10.14258/jcprm.1301235
Лотова Л.И. Анатомия коры хвойных. М.: Наука, 1987. 160 c. Lotova L.I. Anatomy of the Bark of Conifers. Moscow, Nauka Publ., 1987. 160 p. (In Russ.).
Мусько Н.П., Беушева О.С., Саушкина С.С. Плитные материалы на основе модифицированной коры сосны // Ползунов. вестн. 2015. No 2. С. 136–138. Mus’ko N.P., Beusheva O.S., Saushkina S.S. Slab Materials Based on Modified Pine Bark. Polzunovskij vestnik, 2015, no. 2, pp. 136–138. (In Russ.).
Судакова И.Г., Гарынцева Н.В., Кузнецов Б.Н. Получение древесных плитных материалов с использованием связующих на основе суберина березовой коры // Химия растит. сырья. 2011. No 3. С. 65–68. Sudakova I.G., Garyntseva N.V., Kuznetsov B.N. Production of Wood-Based Panel Materials Using Binders Based on Birch Bark Suberin. Khimija Rastitel’nogo Syr’ja, 2011, no. 3, pp. 65–68. (In Russ.).
Федосенко И.Г. Оценка возможности использования коры деревьев, произрастающих в Республике Беларусь, для производства гранул // Тр. БГТУ. Сер. 1: Лесн. хоз-во, природопользование и переработка возобновляемых ресурсов. 2021. No 2 (246). С. 284–289. Fedosenko I.G. Evaluation of the Possibility of Using the Bark of Trees Growing in the Republic of Belarus for the Granulation. Trudy BGTU = Proceedings of BSTU, 2021, no. 2 (246), pp. 284–289. (In Russ.). https://doi.org/10.52065/2519-402X-2021-246-36-284-289
Цывин М.М. Использование древесной коры. М.: Лесн. пром-сть, 1973. 94 с. Tsyvin M.M. The Use of Tree Bark. Moscow, Lesnaya Promyshlennost’ Publ., 1973. 94 p. (In Russ.).
Черкасова А.И., Жученко А.Г., Хлюпина Л.П. Получение плит из коры со связующим // Технология древесных плит и пластиков: межвуз. сб. Вып. VII. Свердловск: УПИ, 1980. С. 76–82. Cherkasova A.I., Zhuchenko A.G., Khlyupina D.P. Obtaining Slabs from Bark with a Binder. Tekhnologii drevesnykh plit i plastikov: Interuniversity Collection. Sverdlovsk, UPI Publ., 1980, iss. VII, pp. 76–82. (In Russ.).
Arzola-Alvarez A., Castillo-Castillo Y., Anderson R.С., Hume M., Ruiz-Barrera O., Min B.R., Arzola-Rubio A., Beier R.C., Salinas-Chavira J. Influence of Pine Bark Tannin on Bacterial Pathogens Growth and Nitrogen Compounds on Changes in Composted Poultry Litter. Brazilian Journal of Poultry Science, 2020, vol. 22, no. 1, pp. 1–10. http://dx.doi.org/10.1590/1806-9061-2018-0911
Berendt F., Pegel E., Blasko L., Cremer T. Bark Proportion of Scots Pine Industrial Wood. European Journal of Wood and Wood Products, 2021, vol. 79, pp. 749–752. https://doi.org/10.1007/s00107-021-01657-7
Fedorov V.S., Ryazanova T.V. Optimization of the Extraction Process of Pinus sylvestris L. Pine Bark with Monoethanolamine. VIII International Conference on Advanced Agritechnologies, Environmental Engineering and Sustainable Development (AGRITECH– VIII 2023), 2023, vol. 390, art. no. 05038. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202339005038
Filbakk T., Jirjis R., Nurmi J., Høibø O. The Effect of Bark Content on Quality Parameters of Scots Pine (Pinus sylvestris L.) Pellets. Biomass and Bioenergy, 2011, vol. 35, iss. 8, pp. 3342–3349. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2010.09.011
Gößwald J., Barbu M.-C., Petutschnigg A., Tudor E.M. Binderless Thermal Insulation Panels Made of Spruce Back Fibres. Polymers, 2021, vol. 13, no. 11, art. no. 1799. https://doi.org/10.3390/polym13111799
Goring D.A.I. Thermal Softening, Adhesive Properties and Glass Transitions in Lignin, Hemicellulose and Cellulose. Consolidation of the Paper Web, 1965, pp. 555–568. https://doi.org/10.15376/frc.1965.1.555
Jayme G. Zellstoff und Papier, 1961, vol. 11, рp. 432–438. (In Germ.).
Kamperidou V., Lykidis C., Barmpoutis P. Utilization of Wood and Bark of Fast-Growing Hardwood Species in Energy Production. Journal of Forest Science, 2018, vol. 64 (4), pp. 164–170. https://doi.org/10.17221/141/2017-JFS
Lehtikangas P. Quality Properties of Pelletised Sawdust, Logging Residues and Bark. Biomass and Bioenergy, 2001, vol. 20, iss. 5, pp. 351–360. https://doi.org/10.1016/S0961-9534(00)00092-1
Margina Yu., Troegubov A., Kulikova Yu., Sliusar N. Composting Old Bark and Wood Waste in Cold Weather Conditions. Sustainability, 2023, vol. 15, no. 14, art. no. 10768. https://doi.org/10.3390/su151410768
Millers M., Magaznieks J. Scots Pine (Pinus sylvestris L.) Stem Wood and Bark Moisture and Density Influencing Factors. Research for Rural Development, 2012, pp. 91–97.
Nisca A., Stefănescu R., Stegărus D.I., Mare A.D., Farczadi L., Tanase C. Comparative Study Regarding the Chemical Composition and Biological Activity of Pine (Pinus nigra and P. sylvestris) Bark Extracts. Antioxidants, 2021, vol. 10, no. 2, art. no. 327. https://doi.org/10.3390/antiox10020327
Scalbert A. Antimicrobial Properties of Tannins. Phytochemistry, 1991, vol. 30, iss. 12, pp. 3875–3883. https://doi.org/10.1016/0031-9422(91)83426-L
Svoykin F., Birman A., Bacherikov I., Meter O., Bozhbov V. Perspectives of Bark Dump Recycling at Wood Processing Enterprises. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, vol. 817, art. no. 012033. https://doi.org/10.1088/1757-899X/817/1/012033
Terzopoulou P., Kamperidou V., Lykidis C. Cypress Wood and Bark Residues Chemical Characterization and Utilization as Fuel Pellets Feedstock. Forests, 2022, vol. 13, no. 8, art. no. 1303. https://doi.org/10.3390/f13081303
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 В.Д. Эскин, В.Н. Ермолин, А.И. Криворотова (Автор)
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
