УДК 674.8

КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ СОСНОВОЙ КОРЫ И СТРУЖКИ

№13, 05.06.2018

Технические науки

Ахмедов Саидахмад Рустамович

Микрюкова Елена Вячеславовна (Кандидат технических наук)

Ключевые слова: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ; СОСНОВАЯ КОРА; СТРУЖКА; ПЛИТНЫЙ МАТЕРИАЛ; USE OF WASTE; PINE BARK; SHAVINGS; PLATE MATERIAL.

Кора относится к отходам деревообрабатывающего производства, которые не нашли широкого промышленного применения. Причиной является особое неоднородное строение коры и ее высокая влажность, а так же нежелание производителей осваивать новые технологии [1]. Однако производственный опыт показывает, что использование вторичного сырья технически осуществимо и экономически выгодно. Стремление предприятий перейти к безотходным и малоотходным ресурсосберегающим технологиям в производстве предусматривает утилизацию коры [2]. В промышленных масштабах на данный момент кора используется в качестве удобрения, топливных брикетов и продукции химической переработки. Но все же основная доля коры вывозится на свалку.

Перспективное направление утилизации коры – изготовление плит. В результате патентного поиска нами были найдены несколько аналогов плит с использованием коры в своем составе. Известна композиция из древесного или другого растительного материала без добавления в него связующих веществ и без предварительной его обработки. Частицы одревесневшего сырья измельчают до 2÷3 мм, прессуют при температуре 200÷220°С, при высоком давлении до 30МПа [3]. Недостатками данного аналога являются высокие трудозатраты на измельчение сырья до требуемой фракции и прессование при жестких условиях: при высоком давлении и высокой температуре.

Существует способ производства древесноволокнистых плит с использованием коры в качестве упрочняющей добавки. Производство такой плиты включает в себя: размол технологической щепы, введение добавок (фенолоформальдегидной смолы, парафиновой эмульсии и осадителя) и предварительно измельченной и вымоченной в горячей воде коры, затем формируется ковер и прессуется. Кора при этом может быть сосновой, березовой или елово-пихтовой. Плотность древесноволокнистых плит с сосновой корой варьируется от 886 до 1004 кг/м³, а предел прочности на изгиб составляет 33-40 МПа [1]. Недостатком данного способа является трудоемкость производства.

Еще один способ изготовления древесной плиты из березовой коры без связующих. Применяется измельченная березовая кора и наполнитель из волокон целлюлозы. Для усиления плиты наружные поверхности ковра выполнены из лигно-целлюлозно-полимерной композиции, которая состоит из древесной стружки и карбамидоформальдегидной экологически стабилизированной смолой или смеси древесной стружки и измельченного в порошок вторичного полимера. Плотность полученных плит варьируется от 350 до 800 кг/м³, а предел прочности на изгиб составляет 14-30 МПа [4]. Недостатком древесной плиты является сложность использования березовой коры, так как она имеет непростой морфологический состав (луб, лыко и пробковый слой), для измельчения которой необходимы специальные установки.

Другой способ получения изоляционных композитных плит из растительных отходов. Пресс-композиция такой плиты содержит гидролизованные лигноцеллюлозные частицы и необработанные частицы древесной коры, обеспечивающие внутреннюю мелкопористую структуру слоистого материала. Плотность таких плит варьируется от 620 до 820 кг/м³, а прочность на изгиб составляет 12-24 МПа [5]. Недостатком данного материала является недостаточная прочность на изгиб.

На основе обзора аналогов, нами предлагается композиционный материал на основе сосновой коры и стружки с одновременным облицовыванием древесным материалом, например, таким как шпон. Сосновую кору высушивали до влажности 6%, сортировали, а затем измельчали до фракции 5-30 мм. Кору и стружку в соотношении 2:1 смешивали со связующим (карбамидоформальдегидная смола с отвердителем NH₄Cl) и формировали ковер. Далее изготавливались облицовки из строганного шпона толщиной 0,8 мм, между ними помещался сформированный ковер из коры и стружки. Затем пакет укладывался в горячий пресс с температурой 160°С и прессовался в течении 15 мин. На рис.1 представлены готовые образцы облицованного композиционного материала на основе сосновой коры и стружки.

Рисунок 1 – Композиционный материал на основе сосновой коры и стружки

Для определения физико-механических характеристик полученного композиционного материала проводились испытания для определения плотности, предела прочности при изгибе в соответствии с ГОСТ 10635-88 «Плиты древесностружечные. Метод определения предела прочности и модуля упругости при изгибе», прочности на неравномерный отрыв облицовочного материала в соответствии с ГОСТ 23234-2009 «Плиты древесно-стружечные. Метод определения удельного сопротивления нормальному отрыву наружного слоя», и разбухания по толщине в соответствии с ГОСТ 10634-88 «Плиты древесностружечные. Методы определения физических свойств».

Плотность облицованного композиционного материала при толщине
13 мм составила 770 кг/м³, при этом предел прочности при изгибе 24,1 МПа. В настоящее время одним из распространенных материалов для изготовления мебели является ламинированная древесностружечная плита, плотность таких плит в соответствии с ГОСТ 10632-2014 «Плиты древесностружечные. Технические условия» должна составлять 550-820 кг/м³, а предел прочности при изгибе 7-13 МПа. Прочность при изгибе ламинированной древесностружечной плиты аналогичной толщины (13 мм) при плотности 720 кг/м³ должна составлять не менее 12,5 МПа, что почти в 2 раза ниже, аналогичного показателя композиционного материала на основе сосновой коры и стружки. Прочность при изгибе является важным показателем, так как при эксплуатации большинство плитных материалов подвержены именно изгибающей нагрузке [6].

Определение разбухания по толщине происходило при выдержке образцов в воде в течение 2 и 24 ч. Результаты испытания приведены в таблице 1 ниже.

Таблица 1

Сравнение показателей разбухания по толщине

Получившиеся показатели разбухания по толщине композиционного материала на основе сосновой коры и стружки оказались ниже показателей разбухания древесностружечной плиты через 2 и 24 ч. Таким образом, наличие коры позволяет снизить показатели разбухания композиционного материала.

Так же нами был определен показатель прочности клеевого соединения при облицовывании пластей. В качестве облицовки нами был использован строганный шпон березы толщиной 0,8 мм. Показатель прочности составляет 1,77 кН/м, что соответствует нормативному значению по ГОСТ 16371-2014 «Мебель. Общие технические условия».

Все вышеизложенное доказывает возможность использования плитных материалов из отходов деревообрабатывающих производств, в частности коры и стружки. Данные плиты можно использовать в строительстве, мебельном производстве, внутренней отделки помещений.

Список литературы

1. Патент РФ № 2011124554/13, 16.06.2011.
2. Продукция комплексной переработки древесины и древесных материалов: учебное пособие / А. Н. Чемоданов, Е. М. Царев, С. Е. Анисимов // Йошкар-Ола: Марийский государственный технический университет. – 2008. – 444 с.
3. Патент РФ № 92002582/15, 27.10.1992.
4. Патент РФ № 2004106123/12, 03.03.2004.
5. Патент РФ № 2010119834/13, 17.05.2010.
6. Производство древесностружечных плит / Г.М. Шварцман, Д.А. Щедро // Москва. – «Лесная промышленность». – 1987. – 315 с.