Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Формирование клееных конструкционных материалов из шпона хвойных пород древесины Чубинский, Анатолий Николаевич

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Чубинский, Анатолий Николаевич. Формирование клееных конструкционных материалов из шпона хвойных пород древесины : автореферат дис. ... доктора технических наук : 05.21.05 / Санкт-Петербургская лесотехн. академия.- Санкт-Петербург, 1995.- 36 с.: ил. РГБ ОД, 9 95-1/1249-4

Введение к работе

Актуальность темы. Расширение области использование клееных материалов из шпона и необходимость применения хвойных пород древесины для их производства требуют создания новых и совершенствования технологии традиционных видов продукции, способных удовлетворять требованиям потребителя. Направленное регулирование свойств слоистых материалов может быть достигнуто путем изменения их структуры (породного состава сырья, слойности, расположения листов шпона в пакете) и технологии склеивания.

Формирование клеевых соединений достаточно сложный физико-химический процесс взаимодействия связующего и древесины, сопровождающийся массо- и теплообменом, изменением свойств ком понентов, и, поэтому требующий специальных технологий. Вот почему, создание научно-аргументированных режимов обработки возможно лишь на основе знаний о явлениях, имеющих место при склеивании, свойств древесины и клеев.

До недавнего времени для исследования процесса формирования клеевых соединений использовался, как правило, березовый шпон - основное сырье для изготовления слоистых маїериалов. Применение хвойного шпона в фанерном производстве создало значительные технологические трудности вследствие особенностей этой древесины (неоднородность плотности, низкая парогаэопроводность, высокое содержание натуральных.смол). В результате количественный и качественный выход продукции из хвойной древесины ниже, чем лиственной.

Актуальность проблемы разработки научных основ технологии склеивания шпона и регулирования свойств клееных материалов в процессе их производства подтверждается и многочисленными публикациями в отечественной и зарубежной литературе.Б разные годы над ее решением работали П.П.Анисов, А.Е.Анохин, В.Г. Бирюков, А.Н.Кириллов, В.А.Куликов, А.Н.Минин, К.Ф.Севастьянов, А.Т.Орлов, А.В.Чубов, а также C.Hse , М.Оки.та. , p.Stc-iner J.Waion.s и многие другие исследователи.

Цель работы. Разработка научных основ технологии склеивания шпона. Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

.-4-

теоретические исследования структури пакета шпона и определение напряжений, возникающих в клееных слоистых материалах при изгибе;

разработка алгоритма расчета оптимальных наборов толщин шпона, обеспечивающих получение продукции требуемых толщин;

физическое и математическое описание основных закономерностей формирования клеевых соединений шпона и разработка методик расчета теплового состояния пакета шпона при склеивании, определения избыточного давления парогазовой смеси, глубины проникновения клея в древесину;

исследование физико-химических процессов (деформирования пакета шпона, его нагрева, проникновения клея в древесину, отверждения связующего и др.) склеивания шпона и степени их влияния на качество соединения}

исследование физико-механических свойств продукции и ее материалоемкости;

исследование возможности модификации клеев, применяемых в производстве фанеры, для повышения эффективности процесса склеивания;

разработка технологии конструкционных строительных мате-риалов из хвойного шпона.

Научная новизна работы.

I. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено влияние структуры пакета шпона на физико-механические свойства конструкционных материалов, в том числе и при Использовании нескольких пород древесины в одном пакете. В отличие от су чествующего подхода доказано, что разрушение клееных материалов является следствием не только нормальных, как предусмотрено действующим стандартом, но и касательных напряжений, превышающих предельно допустимые при сдвиге.

24 Разработаны методика и программный продукт для определения оптимальных толщин шпона, предложен новый принцип установления толщин фанеры на основе рядов предпочтительных чисел, что позволяет изготавливать весь ассортимент продукции из Мини мального количества толщин шпона с учетом фактических технологических потерь древесины.

3. Сформулированы, обоснованы и математически описаны ос-

новные закономерности физико-химических процессов, имеющих место при склеивании:

деформирование пакета шпона имеет наследственный характер. Основными факторами, определяющими деформации древесины б начальном состоянии при склеивании, являются ее влажность и давление прессования; нагревание существенно повышает податливость прессуемого материала, его деформации растут по времени с увеличением температуры при постоянном усилии сжатия;

деформация древесины, достигающая в процессе склеивания до 40%, существенно влияет на кинетику нагрева пакета шпона и ларогазообразование в нем;

деформации хвойного шпона зависят от вида древесины (ранняя или поздняя); размеры клеток поздней древесины практически не изменяются при пьезотермической обработке;

деформация древесины и поглощение ею клея взаимосвязанные процессы, описываемые теорией консолидации.

Выдержку пакета шпона под постоянным давлением следует „заканчивать, когда отсутствует поток связующего через поверхность подложки и стабилизированы реологические свойства склеиваемого материала.

4. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность изменения давления прессования в процессе склеивания в соответствии с уменьшением модуля упругости пакета шпона.

с 5. Определены физико-механические свойства строительных элементов, склеенных из хвойного шпона, которые в 1,5-2 раза выше, чем у аналогичных из пиломатериалов..

6. Выбраны и обоснованы критерии э44о:стч!пнпсти процесса склеивания шпона, получены модели, свяямващие их с управляющими факторами. Применение ятих моделей и алгоритмов позволяет, изменяя технологические условия и режимы, конструкцию пакета шпона, получать материал с требуемыми физико-механическими свойствами.

V. Экспериментальна доказана эффективность модификации карбамидо- и фенолофорыяльдегидннх клеев путем их совмещения, применения активних наполнителей, в том числе отходов кристаллического кремния.

- б -

Научные положения, выносимые на защиту.

  1. Касательные напряжения, возникающие при изгибе в резуль^ тате межслойного сдвига, наряду с нормальными приводят к разрушению клееных материалов из шпона.

  2. Деформирование древесины и проникновение в нее связующего взаимосвязанные процессы, имеющие место при склеивании шпона, описание которых возможно теорией консолидации.

  3. Деформация древесины наряду с температурой плит пресса определяет тепловое состояние пакета шпона и давление парогазовой смеси в нем.

  4. Деформирование пакета шпона является наследственным процессом, описание которого возможно одноименной теорией.

  5. Формирование клеевого соединения при пьезотермической обработке считается законченным, когда поток жидкой фазы через границу древесина - связующее стремится к нулю и стабилизированы реологические свойства прессуемого материала.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается обоснованными упрощениями, корректными допущениями при замене реальных процессов расчетными схемами и разработке математических моделей; современными средствами научного проникновения, включая теории наследственности, связанного деформирования и фильтрации; подтверждением адекватности разработанных моделей функционированием технологических процессов; результатами испытаний, проведенных на предприятиях отрасли, приемлемыми совпадениями результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, а также общими итогами выпуска опытно-промышленных партий продукции и положительными результатами внедрения технологии в производство.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные результаты являются научной основой для повышения эффективности и совершенствования технологии склеивания шпона. Большинство результатов исследований реализовано в промышленности, что позволило снизить количество брака в производстве фанеры, уменьшить расход древесины на единицу продукции, увеличить производительность труда на участке склеивания шпона. Предложен новый конструкционный материал из хвойного шпона (кле-енне балки), определены его свойства и технология изготовления.

Ряд разработок защищены авторскими свидетельствами и включены в официальные нормативные документы (технические условия, технологические инструкции).

Место проведения исследований. Работы проводились автором или под его руководством на кафедре механической технологии древесины и древесных материалов, в отраслевой научно-исследовательской лаборатории клееных деревянных конструкций, на фанерных предприятиях страны.

Клееные слоистые материалы из шпона для балок изготавливались в I984-1985 гг. на фанерном заводе Братского лесопромышленного комбината и испытывались на Нововятском комбинате древесных плит. Разработки по совершенствованию технологии фанеры и фанерных плит проводились в 1986-1993 гг. на Пермском, Усть-Ижорском, Мантуровском фанерных комбинатах, Таллинском и Муромском фанерно-мебёльных комбинатах. Оптимальные наборы толщин шпона и программный продукт для их расчета реализованы на Пермском и Усть-Ижорском фанерных комбинатах.

Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные ее разделы были заслушаны и получили одобрение на:

ежегодных научно-технических конференциях лесотехнической академии в 1978-1995 гг.;

научно-технических конференциях УкрНШШОД в 1983, 1986, 1991 гг.;

научно-технических конференциях Белорусского технологического института в 1985, 1989 гг., Братского индустриального института в 1992 г., Ленинградского дома научно-технической пропаганды в 1979, 1990 гг., Пермского правления НТО лесной промышленности в 1991 г;

международных конференциях в Токио в 1990 г., Лондоне, Софии, Зволене в 1991 г., Зволене в 1993 г.

Разработки диссертации экспонировались и получили одобрение на ЦЦНХ.

Внедрение результатов исследований. Результаты исследований апробированы и внедрены на фанерном заводе Братского лесопромышленного комплекса, Пермском, Устъ-Ижорском и Мантуровском фанерных комбинатах, Таллинском и Мурэмском фанерно-мебель-

ных комбинатах. Фактический экономический эффект составляет более 500 тыс.руб. в ценах І987-І990 гг. Результаты исследований внедрены также в учебном процессе лесотехнической академии.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 33 работах, включая монографию, брошюру и 2 авторских свидетельства на изобретения.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. Текстовая часть изложена на 191 стр. В работе содержится 62 таблицы, 52 рисунка, список литературы несчитывает 166 наименований, в т.ч. 34 на иностранных языках. Приложения на 123 страницах включают результаты исследований, копии нормативно-технических документов, справки об экономической эффективности и ДР-