Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Модифицирование древесных плит. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

1 / 121 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 > Следующая >>>

А. А. Леонович

МОДИФИЦИРОВАНИЕ ДРЕВЕСНЫХ ПЛИТ

Учебное пособие

Москва Вологда

«Инфра-Инженерия»

2023

УДК 674.5 ББК 37.13

Л47

Рецензенты:

заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук,

профессор Санкт-Петербургского государственного лесотехнического

университета им. С. М. Кирова В. И. Онегин;

доктор технических наук, профессор Санкт-Петербургского государственного

университета промышленных технологий и дизайна В. К. Дубовый

Леонович, А. А.

Л47 Модифицирование древесных плит : учебное пособие /

А. А. Леонович. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. – 116 с. : ил., табл.

ISBN 978-5-9729-1127-1

Представлены основные направления и конкретные технические решения модифицирования древесных плит. Выделены отдельные типичные принципы модифицирования, их обоснование и сущность, рассмотрение сопровождается конкретными примерами.

Для студентов бакалавриата и магистратуры направлений подготовки: «Химическая технология», «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств». Может быть полезно инженерно-техническим и научным работникам древесноплитной и мебельной подотраслей и строительства.

УДК 674.5 ББК 37.13

ISBN 978-5-9729-1127-1  Леонович А. А., 2023  СПбГЛТУ имени С. М. Кирова, 2023  Издательство «Инфра-Инженерия», 2023  Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023

Оглавление

Перечень условных сокращений и символов ................................................ 4

Предисловие ...................................................................................................... 5

Введение ............................................................................................................ 7

О терминах ...................................................................................................... 11

1. Модифицирование ...................................................................................... 14

1.1. Цели модифицирования ....................................................................... 16

1.2. Подходы к проблеме ............................................................................. 17

1.3. Композиционные материалы ............................................................... 19

1.4. Актуальность принципов ..................................................................... 20

2. О принципах модифицирования ................................................................ 23

2.1. Создание новых видов .......................................................................... 23

2.2. Повышение уровня качества ................................................................ 44

2.3. Энерго- и ресурсосбережение .............................................................. 63

3. Техническое творчество ............................................................................. 90

3.1. Изобретательство .................................................................................. 90

3.2. Авторское право .................................................................................... 92

3.3. Приемы решения изобретательских задач .......................................... 94

3.4. Качество творческих сотрудников ...................................................... 98

Заключение .................................................................................................... 103

Список использованной литературы ........................................................... 105

Предметный указатель.................................................................................. 112

Перечень условных сокращений и символов

Г – группа горючести ДВП – древесноволокнистая плита ДСП – древесностружечная плита КМ – антипирен амидофосфат марки КМ КФС – карбамидоформальдегидная смола МКФС – меламинокарбамидоформальдегидная смола НПБ – нормы пожарной безопасности СНиП – строительные нормы и правила ФКМ – антипирен фосфорамид марки ФКМ ФФС – фенолоформальдегидная смола Dm – коэффициент дымообразования Е – класс эмиссии формальдегида Е

– модуль упругости

упр

– показатель токсичности

CL50

J – индекс распределения пламени ∆m – потеря массы при огневом испытании MDF – древесноволокнистая плита средней плотности N – набухание по толщине для ДВП OSB – плиты древесные с ориентированной стружкой

∆S – разбухание по толщине для ДСП α – ударная вязкость

– предельная деформация при ударе

ρ – плотность τ

– время самостоятельного горения

с.г.

– прочность при изгибе

изг

– прочность при растяжении перпендикулярно пласти плиты

Предисловие

Основные направления и конкретные технические решения модифи-

цирования древесных плит рассматриваются в данном издании с позиции основных принципов, выявленных и примененных автором за долгий период работы в этой интересной области. Надо отметить, что разработок и публикаций улучшения потребительских свойств и усовершенствования способов изготовления конкретных видов древесных плит существует довольно много. Большое число из них так и не нашло реализацию в промышленности.

Имеющаяся информация по разным видам древесных плит в отношении составов и способов их модифицирования в известных публикациях не структурировалась, несмотря на настоятельную в том необходимость. В явном виде сами принципы не формулировались и не использовались как инструмент в решении технических задач. В большинстве случаев исследователи и разработчики не задерживались на исходных методологических положениях, а сразу искали сильные изобретательские решения с последующим закреплением найденного результата публикацией или заявкой на патент.

Автор сделал попытку в отношении древесных плит выделить отдельные типичные принципы модифицирования, их обоснование и сущность, сопровождая рассмотрение конкретными примерами. Разумеется, он далек от мысли охватить в какой-либо мере соответствующий теме опубликованный научный и практический материал (патенты, авторские свидетельства, статьи, обзоры и пр.), используя избирательно только то, что наиболее наглядно иллюстрирует конкретный принцип.

Реализация принципов сопровождается соответствующими примерами. Сделано это без строгого хронологического порядка. Но приоритет технических решений отражен преимущественными ссылками на изобретения с указанием даты подачи заявки. Научная новизна подтверждается датой публикации. В некоторых случаях, чтобы не перегружать учебное пособие библиографическим списком, указан только обзор или монография, в которых содержатся соответствующие ссылки. Иногда автор ограничивается даже простым решений, иллюстрирующих конкретно разбираемый принцип.

Приведенные приемы имеют различный творческий вес и сопровождаются пояснениями, существенно различающимися по уровню научного сопровождения. В отдельных статьях (если так помечать пронумерованные принципы) потребовалось привести краткую научную сторону вопроса с включением поясняющих таблиц и графиков. В других, менее значимых и более очевидных – достаточно упоминания и примера. С этим связана некоторая неоднородность подачи материала и компоновка изложения.

упоминанием хорошо известных в отрасли технических

Отдельные принципы модифицирования по мере их освоения и формулировки публиковались автором [27, 36]. Творческие решения в этом направлении приводят к новым принципам и экспериментальному развитию и подтверждению ранее сформулированных. Это побудило автора к изданию данной расширенной работы, в которую включена информация не только по принципам модифицирования в связи с оформлением патентов на новые технические решения, но и краткие сведения о качествах научного сотрудника, которые необходимы для успешной работы в этом направлении или которые надо направленно развивать начинающему работнику в этой увлекательной области совершенствования качества древесных плит путем модифицирования.

Предлагаемое издание рассчитано на студентов и аспирантов, выполняющих исследования в области создания новых видов древесных плит или повышения их качества, преследуя цель энерго- и ресурсосбережения. Оно окажется полезным инженерному корпусу в решении практических задач повышения производительности труда и уровня потребительских свойств древесноплитной продукции на реально действующих технологических линиях при их модернизации.

Введение

В тридцатых годах по мокрому способу стали изготовлять древесноволокнистые плиты (ДВП), заимствуя идеи из технологии производства бумаги и картона. Измеряя выпуск в условных квадратных метрах всей древесноволокнистой продукции Росстат РФ общий объем выпуска в 2021 г. оценивал в 710 млн м

, он увеличился на 14,1 % по сравнению с предыдущим

годом.

Кроме одного небольшого предприятия с неудовлетворительными параметрами продукции, промышленное производство древесностружечных плит (ДСП) началось в 1957 г. на двух импортных линиях фирмы «Бартрев» в Ленинградской области. К началу XXI века производство ДСП функционировало как на закупленных импортных, так и на созданных отечественных технологических линиях примерно в равных объемах. В 2021 г. всех видов стружечных плит в нашей стране выпущено 11400 тыс. м

с приростом

объема на 14,8 % по сравнению с предыдущим годом. Резкое падение объемов производства в 1992–1996 годах сменилось устойчивым ростом выпуска стружечной продукции с новыми видами плит, с широким использованием импортного оборудования, с приходом новых игроков – крупных зарубежных предприятий.

Среди новых видов плит наибольшим спросом пользуются древесноволокнистые плиты средней плотности – Medium Density Fibefboard (MDF) и древесные плиты с ориентированной стружкой – Orient Strand Board (OSB). Область использования этих плит довольно широка и разнообразна.

Основная доля ДСП применяется в мебельной промышленности. Тенденция к их замене на MDF привела к замедлению роста выпуска ДСП и перемещению спроса в сферу строительства. Особенно востребованы OSB в деревянном домостроении. Расширяются области использования древесноплитных материалов, в частности в таре, в обшивке стен грузовых контейнеров, в авто-, вагоно- и судостроении, в возведении зрелищных сооружений и др. Это требует в свою очередь придания таким материалам ряда новых свойств путем внесения изменений в их рецептуру и технологию, то есть возникает настоятельная и объективная необходимость подвергнуть их модифицированию, изучить технико-эксплуатационные параметры, разработать технологию продвижения плит на новые рынки.

Американская поговорка гласит: «Кто придумал – тому доллар, кто сделал – тому десять, кто продал – тому сто», но без первого невозможно ни второе, ни третье. Несмотря на скудность научного финансирования, именно придумать креативное совершенствование технологии или придать плитам новое свойство оказывается сложнее всего. Требуется научная подготовка,

определенный талант, а также условия для эксперимента, поскольку мы говорим о приемах и способах модифицирования древесных плит.

В реальных условия сегодняшнего дня «продать» хорошее решение действующим предприятиям почти нельзя: у них всё функционирует по исходному проекту на хорошо апробированных сырье и материалах. Зачем же нести дополнительные затраты на какие-то изменения, если они не диктуются острой необходимостью? Поэтому из многих технологических предложений, выработанных вне «своей» фирмы, приняты могут быть единицы креативных решений с хорошо просматриваемой экономический перспективой или всего лишь послужат прототипом для создания «своего» решения с особенностями и спецификой, так сказать, под себя, под своё авторство. Тем не менее исследователи продолжают искать пути совершенствования технологии и качества древесноплитной продукции.

Результат модифицирования может быть описан с позиции качества, которое выступает как комбинация оценок свойств древесных плит. Формальные определения, которые приняты нами для рассматриваемой области знания, включают следующие позиции:

а) базовая древесная плита (БП) – это плита, все параметры которой лежат в регламентируемых пределах. Она вырабатывается на действующих предприятиях и в нашем случае служит контролем для оценки эффективности используемого принципа;

б) модифицированная плита (МП) – это материал, показатели которого включают качественно новый целевой параметр (МП-ц); показатели которого лежат в рамках регламентируемых пределов, но хотя бы один параметр оказывается выше верхнего предела за счет рецептурного или технологического приема (МП-к); показатели которого соответствуют базовой плите, но изменениями состава достигается существенное энергоресурсосбережение производства (МП-э);

в) целевой параметр – это параметр, который необходимо привести в соответствие с требованиями для возможности использования плиты в новой области, где предусматриваются ограничения по данному параметру; целевым является также параметр, по которому оценивают улучшение качества или энерго- и ресурсосбережения.

Схема модифицирования базовой плиты в координатах целевых задач:

придание целевого нового свойства (МП-ц)

БП МП

Необходимые пояснения приведены также в разделе используемой терминологии. Что же касается модифицирующих средств, то многокомпонентность и многообразие сказывается не только на достигаемом параметре, но и самым непосредственным образом связано с условиями изготовления древесных плит, особенно на стадии горячего прессования. Невыполнение этого соответствия приводит к тому, что плиты по основным показателям не отвечают запросам потребителей и оказываются ненужными.

При разработке рецептуры и технологии модифицирования конкретного вида плит приходится опираться на знания в широком диапазоне. В частности, используются знания фактического характера (например: известно, что мягкие древесные плиты более пожароопасны, чем сверхтвердые ДВП), знания процедурного характера (например: известно, что продолжительное тепловое воздействие в присутствии кислотообразующего антипирена приведет к развитию деструкции и падению собственной прочности древесного компонента), знания функционального характера (например: знания уравнения регрессии, связывающее прочность с основными параметрами прессования плит), знания об аналогиях (например: огнезащитные средства для тканей могут оказаться пригодными для MDF) и др.

Во всех случаях в основе принципов модифицирования лежат: теория образования древесных плит, химия и физика древесины и синтетических полимеров, физическая и коллоидная химия, многие смежные науки, а также накопленный практический опыт. Комплексный подход не только открывает возможности создать материал, отвечающий требованиям потребителя при оценке продукции ОТК или другими специализируемыми лабораториями, но также позволяет достоверно оценить его долговечность, поскольку модифицирующее средство может оказывать на тот или иной параметр медленно протекающее отрицательное влияние из-за гидролитических или окислительных процессов.

Самостоятельное значение имеет модифицирование связующего в виде олигомера или полимера при введении в состав молекул малого коли-

повышение уровня качества (МП-к)

достижение энерго- и ресурсосбережения (МП-э)

чества фрагментов иной природы. Введение их может осуществляться на стадии синтеза или уже в синтезированные макромолекулы. Такое модифицирование называют химическим.

Если преобразуется надмолекулярная структура без изменения химического строения связующего, то говорят о физическом модифицировании. В науке о полимерах изменение свойств введением значительных количеств модификатора (наполнителя, пластификатора и др.) не считают модифицированием полимера, поскольку изменяются не свойства самого полимера, а свойства всей системы в целом. Вместе с тем, однако, система кооперативно изменяется при горячем прессовании древесных плит, в которую с целью направленного изменения и была введена такая система, то в принципах модифицирования древесных плит подобное рассмотрение можно считать правомерным.

Во многих основополагающих монографиях по полимерам верхняя граница для расхода модификаторов с определенной степенью условности принимается до 5…10 мас. %. Что же касается древесных плит, то граница эта иногда достигает и 30 мас. %. Граница определяется не условно принятым числом, а достигаемым при модифицировании плит эффектом.

Среди приемов, принципиально изменяющих параметры плитного материала, следует назвать изменение их структуры на макроуровне. Сюда относятся технические решения, не затрагивающие химический состав компонентов, но сам набор этих компонентов (или структурных элементов) подбирается с целью улучшить выполнение тех или иных функций. Так получают панели, состоящие из наружных слоев шпона или древесной плиты, а внутренний слой назначается для уменьшения массы изделия (облегчения) с одновременным повышением тепло- и звукоизоляции. Элементы соединяются в целое путем склеивания.

Рассмотренные принципы и иллюстрирующие их примеры в определенной степени раскрывают общий уровень, на котором находится и развивается практика создания древесноплитных материалов. Творческое осмысление принципов открывает возможность дальнейшего их развития и создания прогрессивных методов модифицирования и новых изобретений.

В последние два десятилетия прогрессивные технологические решения и их реализация в оборудовании получили широкое развитие. Это привело к созданию новых высокопроизводительных поточных линий преимущественно с прессами непрерывного действия. Отметим, что совершенствование производственного процесса основывается преимущественно на современных инженерных решениях, тогда как химическая составляющая развития несколько отстает. Связующие на основе изоцианатов могли занять свое место в технологии древесных плит еще полвека тому назад.

1 / 121 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]