ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДСтП С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕКОНДИЦИОННОГО СЫРЬЯ В СОСТАВЕ КОМПОЗИЦИИ

(БрГУ, г. Братск, РФ)

The technological modes corresponding to optimum values durability of characteristics of plates is defined with use of sub-standard raw materials in structure of a composition are revealed.

Важнейшей составной частью научных исследований является построение математической модели объекта. С помощью модели легко оценить степень и результаты влияния каждого их факторов на характеристики объекта, отыскать оптимальные режимы его функционирования.

Целью экспериментальных исследований является изучение влияния различных воздействий на объект исследования.

В качестве выходных величин были приняты качественные показатели готовой продукции:

- предел прочности при статическом изгибе образцов ДСтП (), МПа;

- предел прочности при растяжении перпендикулярно пласти образцов ДСтП (), МПа;

В таблице 1 представлены варьируемые факторы в натуральном и кодовом обозначении, их уровни и интервалы варьирования при проведении многофакторного эксперимента:

Таблица 1 - Основные факторы и уровни их варьирования

Наименование фактора

Кодовое обозначе-ние

Нижний уровень

Основной уровень

Верхний уровень

Интервал варьирования

Соотношение стружки из оцилиндровки и некондиционного сырья, гидролизного лигнина и некондиционного сырья, %/%

0/40

10/30

20/20

5/5

Содержание парафино-буроугольной эмульсии в соотношении 60/40, масс.%.

1

5

9

4

Продолжительность прессования,, мин

5

4,5

4

0,5

Предел прочности при статическом изгибе и предел прочности при растяжении перпендикулярно пласти – важные свойства, характеризующие качество плит. Для изгиба, в первую очередь, это относится к книжным и другим тяжело нагружаемым полкам, для которых прогиб не должен превышать определенной величины, а при низком значении прочности на разрыв плиты могут расслаиваться при их облицовывании, а также при ввинчивании в кромку шурупов, постановке шкантов и пр., поэтому следует постоянно стремиться к поддержанию этих величин на заданном уровне.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

а)

б)

Рисунок 1 - Зависимость предела прочности при статическом изгибе (а) и при растяжении перпендикулярно пласти (б) от соотношения стружки из оцилиндровки/гидролизного лигнина и некондиционного сырья во внутреннем слое

Ряд 1 – при = 4,5 мин. и содержании эмульсии 5 масс.%.

Ряд 2 – при = 4,25 мин. и содержании эмульсии 5 масс.%.

Ряд 3 – при = 4,5 мин. и содержании эмульсии 7 масс.%

Ряд 4 – при = 4,25 мин. и содержании эмульсии 7 масс.%

Как видно из рис. 1 максимальная прочность при статическом изгибе наблюдается при соотношении стружки из оцилиндровки/гидролизного лигнина и некондиционного сырья в составе внутреннего слоя 15/25 и 20/20 %/%, содержании парафино-буроугольной эмульсии во внутреннем слое 7 масс.% и продолжительности прессования 4,25 мин., а максимальная прочность при растяжении перпендикулярно пласти наблюдается при соотношении стружки из оцилиндровки/лигнина и некондиционного сырья в составе внутреннего слоя 20/20 %/%, содержании парафино-буроугольной эмульсии во внутреннем слое 5 масс.% и продолжительности прессования 4,25 мин.

а)

б)

Рисунок 2 - Зависимость предела прочности при статическом изгибе (а) и при растяжении перпендикулярно пласти (б) от содержания парафино-буроугольной эмульсии во внутреннем слое

Ряд 1 – при соотношении стружки из оцилиндровки/лигнина и некондиционного сырья во внутреннем слое 15/25 %/% и = 4,5 мин.

Ряд 2 – при соотношении стружки из оцилиндровки/лигнина и некондиционного сырья во внутреннем слое 20/20 %/% и = 4,5 мин.

Ряд 3 – при соотношении стружки из оцилиндровки/лигнина и некондиционного сырья во внутреннем слое 15/25 %/% и = 4,25 мин.

Ряд 4 – при соотношении стружки из оцилиндровки и некондиционного сырья во внутреннем слое 20/20 %/% и = 4,25 мин.

Как видно из рис. 2 максимальная прочность при статическом изгибе наблюдается при содержании парафино-буроугольной эмульсии во внутреннем слое 5-7 масс.%, соотношении стружки из оцилиндровки/гидролизного лигнина и некондиционного сырья в составе внутреннего слоя 20/20 %/%, продолжительности прессования 4,25 мин., а максимальная прочность при растяжении перпендикулярно пласти имеет экстремум в области содержания парафино-буроугольной эмульсии 3-7 масс.%, максимум этой функции наблюдается при соотношении стружки от оцилиндровки/гидролизного лигнина и некондиционного сырья во внутреннем слое 15/25 %/% и продолжительности прессования 4,25 мин.

а)

б)

Рисунок 3 - Зависимость предела прочности при статическом изгибе (а) и при растяжении перпендикулярно пласти (б) от продолжительности прессования

Ряд 1 – при соотношении стружки из оцилиндровки/лигнина и некондиционного сырья во внутреннем слое 15/25 %/% (а), 20/20 %/% (б) и содержании парафино-буроугольной эмульсии во внутреннем слое 5 масс.% (а), 3 масс.% (б).

Ряд 2 – при соотношении стружки из оцилиндровки/лигнина и некондиционного сырья во внутреннем слое 20/20 %/% и содержании парафино-буроугольной эмульсии во внутреннем слое 5 масс.%

Ряд 3 – при соотношении лигнина и некондиционного сырья во внутреннем слое 15/25 %/% (а), 20/20 %/%(б) и содержании парафино-буроугольной эмульсии во внутреннем слое 7 масс.%

Ряд 4 – при соотношении лигнина и некондиционного сырья во внутреннем слое 20/20 %/% и содержании парафино-буроугольной эмульсии во внутреннем слое 7 масс.%

Как видно из рис. 3 максимальная прочность при статическом изгибе и растяжении перпендикулярно пласти наблюдается при продолжительности прессования 4,25 мин., соотношении стружки из оцилиндровки/гидролизного лигнина и некондиционного сырья в составе внутреннего слоя 20/20 %/% и содержании парафино-буроугольной эмульсии во внутреннем слое 7 масс.% (.), и 5 масс.% (.).

Оптимальный режим соответствует точке экстремума целевой функции, в которой производная этой функции равна нулю. Так, при фиксированном значении содержания парафино-буроугольной эмульсии в составе внутреннего слоя 7 масс.% , значение предела прочности при изгибе имеет оптимальное значение при соотношении сырья во внутреннем слое: стружка из щепы ПС/стружка от оцилиндровки (или лигнин гидролизный)/ стружка из некондиционного сырья 60/20/20 и продолжительности прессования 4,25 мин.. Значение предела прочности при растяжении перпендикулярно пласти имеет оптимальное значение при содержании эмульсии 5 масс.% и аналогичных значениях других управляемых факторов.

Выводы

1. Результаты экспериментальных исследований подтвердили основные теоретические положения процесса изготовления плит стружечно-клеевой композицией на основе некондиционного сырья.

2. На основании комплексной оценки влияния управляемых факторов на физико-механические свойства плит, получены оптимальные рецептуры стружечно-клеевых композиций

3. При использовании разработанных стружечно-клеевых композиций получены образцы ДСтП с улучшенными физико-механическими свойствами

Литература:

1.  , , Челышева эффективности производства древесностружечных плит/Вестник КрасГАУ №7/, Красноярск – 2010 г.

2.  Плотникова возможности расширения номенклатуры сырьевой базы в производстве древесностружечных плит/Леса России в XXI веке. Материалы четвертой международной научно-практической интернет-конференции/СПб, 2010 г.