Влияние мелкодисперсной фракции на основные свойства пресс-массы и плитного материала без связующих веществ из коры Pinus sylvestris

В работе представлены результаты исследований, посвященных изучению влияния мелкодисперсной фракции измельченной корьевой пресс-массы на физико-механические свойства плит без применения связующих веществ. Измельчение древесной коры Pinus sylvestris производится путем ее механоактивации  в гидродинамическом диспергаторе, обеспечивающей получение тонкоизмельченной пресс-массы. Анализ научных источников свидетельствует, что мелкая фракция имеет высокую удельную поверхность, обладает способностью встраиваться между более крупными частицами массы и выступать в качестве связующего компонента в составе плит, получаемых без применения связующих веществ. Оценку влияния мелкодисперсной фракции на свойства плит проводили с использованием показателя водоудерживающей способности WRV. Согласно проведенным исследованиям водоудерживающая способность корьевой пресс-массы и прочностные свойства плит в значительной степени зависят от наличия мелкодисперсных частиц в ее составе. Степень влияния мелкой фракции оценивалась путем многократной промывки корьевой пресс-массы водой при соотношении массы и добавляемой воды 1:15; 1:30; 1:45. При определении свойств изготовленных плит установлено, что с увеличением доли воды при промывании свойства плит ухудшаются: прочность при растяжении перпендикулярно пласти уменьшается на 0,59 МПа, прочность при статическом изгибе – на 13,2 МПа, разбухание по толщине увеличивается на 18 %. Таким образом, уменьшение количества мелкодисперсных частиц оказывает отрицательное влияние на основные физико-механические свойства плит. Экспериментально подтверждено, что мелкая фракция обеспечивает высокую степень контактирования измельченных частиц между собой, способствуя образованию целостного каркаса плиты.  

1. Состояние и перспективы использования древесной коры / З. Пастори, Г. А. Горбачева, В. Г. Санаев и др. // Лесной вестник. 2020. Т. 24, № 5. С. 74–88.

2. Цывин, М. М. Использование древесной коры. М. : Лесная промышленность, 1973. 96 с.

3. Advanced materials design based on waste wood and bark / C. Wenig, John W. C. Dunlop, J. HehemeyerCürten, F. J. Reppe, N. Horbelt, K. Krauthausen, P. Fratzl and M. Eder. // Philosophical transactions of the royal society a mathematical, physical and engineering sciences. 2021, art. 2206, DOI: https://doi.org/10.1098/rsta.2020.0345.

4. Vladimir S. Fedorov, Tatyana V. Ryazanova. Bark of Siberian Conifers: Composition, Use, and Processing to Extract Tannin. Wood Science and Forest Products. 2021, vol. 12, no. 8, art. 1043, DOI: https://doi.org/10.3390/f12081043.

5. Солечник Н. Я. Производство древесно-волокнистых плит : учебник / Н. Я. Солечник. М. : Гослесбумиздат, 1963. 326 с.

6. Kain G., Tudor E., Barbu M. Bark Thermal Insulation Panels: An Explorative Study on the Effects of Bark Species. Polymers, 2020, vol. 12, no. 9, art. 2140. DOI: https://doi.org/10.3390/polym12092140.

7. Acoustic Properties of Larch Bark Panels / E. M. Tudor, L. Kristak, M. C. Barbu, T. Gergeľ, M.v Němec, G. Kain, R. Réh. // Forests, 2021, vol. 12, no. 7, art. 887, https://doi.org/10.3390/f12070887.

8. Микрюкова Е. В., Ахмедов С. Р. Исследование водостойкости композиционных плитных материалов на основе сосновой коры и стружки // Новое в архитектуре, проектировании строительных конструкций и реконструкции : материалы IV Международной (X Всероссийской) конференции, (Чебоксары, 21–22 ноября 2018 г.). Чебоксары: Чувашский государственный университет имени И. Н. Ульянова, 2018. С. 545–549.

9. Рибий П. В., Петрушева Н. А. Исследование свойств изоляционных ДВП с добавлением коры хвойных пород деревьев // Инновации в химиколесном комплексе: тенденции и перспективы развития : материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием (Красноярск, 25–26 апреля 2018 г.) Красноярск: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева», 2019. С. 103–106.

10. Черкасова А. И., Жученко А. Г., Хлюпина Д. П. Получение плит из коры со связующим [Электронный ресурс]. URL: https://elar.usfeu.ru/bitstream/123456789/10700/1/tdpp_1980_012.pdf (дата обращения: 1.12.2024).

11. Утилизация коры сосны с получением древесного пластика без связующего / А. С. Ершова, А. И. Змеева, А. В. Шраер [и др.] // Перспективы развития техники и технологий в целлюлозно-бумажной и лесоперерабатывающей промышленности : материалы VII Всероссийской отраслевой научно-практической конференции, (Пермь, 22–23 апреля 2019 г.). Пермь : федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский государственный лесотехнический университет», 2019. С. 53–56.

12. Древесные пластики без связующих веществ с добавлением коры сосны / А. С. Ершова, А. В. Артемов, А. В. Савиновских, В. Г. Бурындин // Актуальные проблемы науки о полимерах : сборник трудов Всероссийской научной конференции (c международным участием) преподавателей и студентов вузов (Казань, 21–22 апреля 2020 г.). Казань : Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2020. С. 113–114.

13. Катраков И. Б., Маркин В. И., Базарнова Н. Г. Получение пресс-масс и плитных материалов на основе кавитированного растительного сырья // Известия Алтайского государственного университета. 2014. № 3-1(83). С. 204–208.

14. Кавитация как экологический способ переработки отходов растительного сырья / И. Б. Катраков, Н. Г. Базарнова, В. И. Маркин, А. С. Лазарев // Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья : материалы V Всероссийской конференции с международным участием (Барнаул, 24–26 апреля 2012 г.). Барнаул : Алтайский государственный университет, 2012. С. 466.

15. Структурно-механические свойства гидродинамически активированной древесной массы в аддитивных технологиях / В. Н. Ермолин, М. А. Баяндин, А. В. Намятов, В. А. Острякова // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2023. № 2(392). С. 121–131.

16. Водостойкость древесных плит, получаемых без использования связующих веществ / В. Н. Ермолин, М. А. Баяндин, С. Н. Казицин [и др.] // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2020. № 3(375). С. 151–158.

17. Влияние мелкодисперсных фракций на формирование свойств древесных плит без связующего / М. А. Баяндин, В. Н. Ермолин, С. Н. Казицин, С. Г. Елисеев // Хвойные бореальной зоны. 2015. Т. 33, № 3-4. С. 182–185.

18. Ласкеев П. Х. Производство древесной массы. М. : Лесная промышленность, 1967. 569 с.

19. Зырянов М. А. Получение полуфабрикатов в одну ступень размола для производства древесноволокнистых плит мокрым способом : автореф. дис. … канд. техн. наук. Красноярск, 2012. 22 с.

20. Патент № 2818825 C1 Российская Федерация, МПК B27N 3/04. Способ изготовления корьевой плиты : № 2024105657 : заявл. 05.03.2024 : опубл. 06.05.2024 / В. Д. Эскин, А. И. Криворотова.

21. Эскин В. Д., Ермолин В. Н., Криворотова А. И. Конструкционные плиты из гидродинамически активированной коры сосны (Pinus sylvestris) без связующих веществ // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2024. № 5(401). С. 175–187.

22. Jayme G. Zellstoff und Papier. 1961, Vol. 11, Рp. 432–438.

23. Дулькин Д. А., Блинова Л. А., Блинушова О. Н. Изменение надмолекулярной структуры волокнистых полуфабрикатов из древесины в процессе размола // Химия растительного сырья. 2007. № 1. С. 75–83.

24. Production and Characterization of Cellulose Nanofibrils from Different Chemical and Mechanical Pulps / M. He, G. Yang, J. Chen, X. Ji, Q. Wang / Journal of Wood Chemistry and Technology, 2018, pp. 149–158.

25. Алашкевич Ю. Д., Фомкина А. А., Карелина А. А. Взаимосвязь отдельных бумагообразующих свойств и коэффициента динамической вязкости при размоле волокнистой массы // Химия растительного сырья. 2022. № 4. С. 371–376.

26. Бирюков В. И. Теоретические основы и пути совершенствования процесса формирования древесно-волокнистых плит и других листовых волокнистых материалов целлюлозно-бумажного производства : автореф. дис. … д-ра техн. наук. Л., 1972. 42 с.

27. Баженов В. А., Карасев Е. И., Мерсов Е. Д. Технология и оборудование производства древесных плит и пластиков: учебник для техникумов. М. : Лесная промышленность, 1980. 360 с.