660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31
31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037
660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31
31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037
660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31
31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037
660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31
31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037
Древесные плиты, получаемые без связующих веществ из гидродинамически активированной измельченной древесины (опилок), имеют высокую водостойкость, но при этом сравнительно не высокие показатели прочности. Структурообразование таких плит обусловлено тем, что в процессе активации происходит фибриллирование древесных частиц. Это увеличивает межфазные поверхностей, способные образовывать межмолекулярные контакты между соседними частицами. Исходя из этого, прочность таких плит можно повысить за счет того, что в процессе гидродинамической обработки увеличить степень фибрилляции древесных частиц. С этой целью предложено проводить термическую модификацию опилок перед их гидродинамической обработкой. Такой способ подготовки выбран на основании того, что при воздействии высоких температур компоненты клеточной стенки, а именно гемицеллюлозы, разлагаются. Это нарушает целостность клеточных стенок, увеличивая их пористость. В результате в процессе гидродинамической обработки в клеточных стенках будут происходить более глубокие структурные изменения увеличивающие межфазные поверхности. Для поверки этой гипотезы проведены экспериментальные исследования.
Древесные опилки обрабатывались при температуре 200 оС в течение 1–5 часов. После этого проводилась гидродинамическая обработка. Из полученной массы изготавливались плиты плотностью 950 кг/ м3.
Исследование пористой структуры древесной массы и плит, которая оценивалась адсорбционной активностью по йоду и метиленовому голубому показали следующее. Количество пор, размером до 2 нм, увеличивается в несколько раз пропорционально продолжительности термообработки. В готовой плите количество таких пор снижается, приближаясь к термически не обработанной древесине Количество пор, размером 2–50 нм, также увеличивается пропорционально продолжительности, а в готовых плитах резко снижается.
Механические свойства плит, изготовленные из термически обработанной древесины, значительно повышаются пропорционально продолжительности обработки. При продолжительности термической обработки 5 часов предел прочности при статическом изгибе составил 38,18 МПа, что на 72 % больше, чем у плит, изготовленных из опилок без термической обработки.
Термическое воздействие, продолжительностью более 3 часов снижает величину водопоглощения и разбухания. При высушивании разбухших образцов они возвращаются к первоначальным размерам и сохраняют не менее 80 % от первоначальной прочности.
Wood slabs obtained without binders from hydrodynamically activated crushed wood (sawdust) have high water resistance, but at the same time relatively low strength indicators. The structure formation of such plates is because fibrillation of wood particles occurs during activation. This increases the interfacial surfaces capable of forming intermolecular contacts between neighboring particles. Based on this, the strength of such plates can be increased because in the process of hydrodynamic processing, the degree of fibrillation of wood particles can be increased. It is proposed to carry out thermal modification of sawdust before their hydrodynamic treatment for this purpose. This method of preparation was chosen because when exposed to high temperatures, the components of the cell wall, namely hemicellulose, decompose. This breaks the continuity of the cell walls, increasing their porosity. As a result, during the hydrodynamic treatment, deeper structural changes will occur in the cell walls, increasing the interfacial surfaces. Experimental studies have confirmed the hypothesis.
Sawdust was processed at a temperature of 200 °C for 1–5 hours. After that, hydrodynamic treatment was carried out. Plates with a density of 950 kg/m3 were made from the resulting mass.
The study of the porous structure of wood pulp and slabs, which was evaluated by the adsorption activity of iodine and methylene blue, showed the following. The number of pores, up to 2 nm in size, increases several times in proportion to the duration of heat treatment. In the finished slab, the number of such pores decreases, approaching thermally untreated wood, the number of pores, measuring 2–50 nm, also increases in proportion to the duration, and in finished slabs it decreases sharply.
The mechanical properties of plates made of heat-treated wood are significantly increased in proportion to the duration of processing. With a heat treatment duration of 5 hours, the static bending strength was 38.18 MPa, which is 72 % more than that of plates made of sawdust without heat treatment.
Thermal exposure lasting more than 3 hours reduces the amount of water absorption and swelling. When the swollen samples are dried, they return to their original dimensions and retain at least 80 % of the original strength.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.