а)        б)

Рисунок 1 – ИК-спектр древесины:  некондиционного сырья (а) здорового сырья (б).

Сравнивая спектры некондиционного сырья и здоровой древесины, можно отметить, что они мало отличаются друг от друга. Отличие спектров состоит в наличии в древесине некондиционного сырья соединений кислого характера (колебания сульфогруппы S=O в сульфокислотах R-SO3Н, предельных и непредельных сульфоокисях, что свидетельствует о повышенной кислотности исходного сырья)и отсутствии одной полосы колебаний, соответствующей функциональным группам целлюлозы, что определяет несколько меньшую молекулярную массу представленного полимера целлюлозы и гемицеллюлоз.

Зависимость физико-механических характеристик древесностружечных плит от содержания некондиционного сырья в составе пресскомпозиции представлена на рис.2

Анализ представленных  на рис.2 зависимостей позволяет сделать заключение о том, что качественные характеристики древесностружечных плит при добавлении в состав пресскомпозиции стружки из некондиционного сырья до 20% снижаются незначительно – прочность при изгибе - на 5-7%, прочность при растяжении перпендикулярно к пласти плиты и  разбухание по толщине за 24 ч  – на 9-11%, а при большем ее добавлении – до 20 и 30-35% соответственно, но при этом полностью соответствуют требованиям стандартов.

Различают три стадии развития гнили: первую, когда изменяется только цвет древесины: вторую, когда древесина частично изменяет структуру и твердость; третью, когда древесина полностью утрачивает твердость и прочность. Ультрафиолетовое излучение совместно с водой,

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

       а)        б)

Рисунок 2 – Зависимость физических (разбухание по толщине за 24 ч. (а)) и механических (б) (пределов прочности при изгибе (1) и  растяжении перпендикулярно к пласти плиты (2)) характеристик древесностружечных плит от содержания некондиционного сырья в составе пресскомпозиции

температурой, кислородом и другими внешними воздействиями (грибки, соединения серы) способны привести к окислению древесины и дальнейшему ее постепенному разрушению. Причиной разрушения клеточных стенок грибами является процесс гидролиза целлюлозы, объем клеточных стенок при этом изменяется, в клеточных стенках появляются многочисленные продольные и поперечные трещины, в гемицеллюлозах уменьшается количество легкогидролизуемых веществ, которые переходят в лигнины. Как известно грибы, поражающие древесину, наиболее интенсивно развиваются в слабо кислой среде. Учитывая то, что рН некондиционной древесины составил 5,54 (табл.1),  данные спектрального анализа, а также то, что физико-механические показатели древесностружечных плит ухудшаются при изготовлении их с использованием некондиционного сырья, можно констатировать наличие дереворазрушающих грибов в древесине определенного рода и стадию некондиции отнести ко второй.

Нахождение древесины длительное время на открытом воздухе под действием кислорода, солнечных лучей, способствует, таким образом, появлению в ее структуре кислот, которые инициируют прохождение медленного гидролиза гемицеллюлоз и аморфной части макромолекулы целлюлозы из-за отсутствия трехмерного порядка в этой ее части с образованием целлодекстринов и олигосахаридов, а, следовательно, несколько уменьшается молекулярная масса полимера.

В связи с изложенным, а также из теоретических предпосылок принято решение компенсировать отрицательное влияние морфологических характеристик, повышенной кислотности стружки, полученной из некондиционного сырья, на качественные показатели ДСтП, для чего предлагается создать оптимальную сырьевую и клеевую композиции плит с использованием модифицированного связующего и заменой части кондиционной щепы на стружку-отход от оцилиндровки круглых сортиментов, что даст дополнительный экономический эффект.

Отходы от оцилиндровки  круглых сортиментов представляют собой  стружку лепесткового вида из натуральной здоровой древесины, в основном, заболонной части ствола. Выбор стружки-отхода вызван также возможностью дополнительного вовлечения некондиционного сырья из здоровой древесины в производство древесностружечных плит.

Влияние стружки-отхода на качественные показатели ДСтП исследовалось по режимам технологического регламента, используемого на производстве. Результаты экспериментов представлены на рис. 3.

  а)  б)

Рисунок 3 – Зависимость физических (разбухания по толщине за 24 ч (а)) и механических (пределов прочности при изгибе (б) и растяжении перпендикулярно к пласти плиты (б)) показателей древесностружечных плит от содержания стружки-отхода от оцилиндровки круглых сортиментов в пресскомпозиции ДСтП

Анализ представленных на рис. 3 зависимостей позволяет сделать заключение о том, что увеличение содержания стружки-отхода в общей пресскопозиции приводит к небольшому снижению прочности древесностружечных плит при изгибе на 4-6%, но при этом положительно влияет на прочность при растяжении перпендикулярно к пласти плиты  и разбухание по толщине за 24 ч (при количестве ее введения до 30%). Эти выводы хорошо согласуются с результатами, полученными , Щедро это тем, что «неплоская (закругленная) стружка-отход от оцилиндровки частично располагается не в плоскости плиты, а под углом. В результате этого, сопротивление растяжению плит перпендикулярно пласти оказывают не только клеевые швы, но и волокна древесины».

Прочность ДСтП при растяжении перпендикулярно к пласти плиты и разбухание ее по толщине за 24 ч. определяются, большей частью, характеристиками стружечно-клеевой композиции внутреннего слоя, что дает основание выдвинуть предположение о возможности некоторой компенсации отрицательного влияния некондиционного сырья в составе внутреннего слоя на качественные показатели ДСтП введением стружки из здоровой древесины (стружки-отхода от оцилиндровки круглых сортиментов).

Осуществить задачу нейтрализации кислотности некондиционного сырья нами предложено созданием новой клеевой композиции внутреннего слоя, включающей помимо стандартных компонентов парафиновую эмульсию, модифицированную буроугольным воском, выбор которого обоснован его химическим составом (является эфиром одноосновных насыщенных карбоновых кислот нормального строения и спиртов), наличием реакционноспособных функциональных групп (алифатических и фенольных гидроксилов, карбоксилов), а также химическими и поверхностно-активными свойствами. Кроме того, известно, что парафин хорошо сплавляется с буроугольным воском при температуре 100-1100С, а модельные соединения на основе сплавления парафина и воска обладают в 1,5-2,0 раза большей прочностью, чем соединения на основе сплавления парафина со стеарином.

ИК-спектр буроугольного воска представлен на рис. 4.

Рисунок 4 – ИК-спектр буроугольного воска

В спектре буроугольного воска были обнаружены карбонильные группы, присущие сложным предельным алифатическим эфирам и карбоновым кислотам, а также гидроксильные группы фенольного происхождения. Наличие этих групп в воске, а, соответственно, в эмульсии, дает нам основание предполагать возможность создания химических связей эмульсии со связующим, а также с функциональными

группами древесного вещества, что будет способствовать улучшению качественных показателей готовых плит.

В этой же главе приведены результаты поисковых исследований влияния модификатора на свойства парафиновой эмульсии.

Рисунок 5 – Зависимость физико-технологических характеристик эмульсии от содержания в ней буроугольного воска: 1-вязкости условной по ВЗ-246, с.; 2 - рН, ед.

Согласно зависимостям, представленным на рис.5, вязкость эмульсии с заменой части парафина буроугольным воском сначала уменьшается (до 11 сек.) до соотношения парафин/воск: 60/40, а затем стабилизируется на одном уровне. Следовательно, модификация буроугольным воском способствует стабилизации вязкости эмульсий, что достигается, как правило, введением компонентов, обладающих поверхностно-активными свойствами. рН эмульсии с добавлением буроугольного воска монотонно снижается. Однако, для нейтрализации влияния кислотности некондиционного сырья, рН эмульсии не должен быть менее 7 ед. Поэтому с целью предотвращения резкого уменьшения рН связующего, принято решение изготавливать эмульсию в соотношении парафин/воск: 60/40.

ИК-спектры карбамидоформальдегидной смолы, модифицированной парафино-буроугольной эмульсией в сравнении со спектром чистой карбамидоформальдегидной смолы представлены на рис. 6.

       а)  б)

Рисунок 6 - ИК-спектры карбамидоформальдегидной смолы

а) – модифицированной парафино-буроугольной эмульсией; б) – чистой.

Сравнивая спектры можно увидеть, что количество алифатических гидроксилов в модифицированной эмульсией карбамидоформальдегидной смоле увеличилось, чем по сравнению со спектром чистой КФС, а также появились новые метиленовые связи в молекуле связующего. Наличие новых функциональных групп (алифатических гидроксилов) и  метиленовых связей в молекуле карбамидоформальдегидного связующего  дало нам основание предполагать о возможном увеличении когезионной

прочности связующего и адгезионной прочности на границе связующее-древесина, что, в свою очередь, позволяет сделать предположение о том, что это приведет к некоторому увеличению прочностных показателей готовых плит. Таким образом, принимая характеристики водоотталкивающего элемента, буроугольный воск может в данном случае считаться модификатором карбамидоформальдегидных смол.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4