Спосіб виготовлення деревинних композитів із використанням відходів ріпаку

Реферат: Спосіб виготовлення деревинних композитів із використанням відходів ріпаку включає операції виготовлення деревинних частинок, сушіння частинок, змішування частинок з клеєм, формування і підпресування килима, пресування. Килим для виготовлення композитів формується із деревинних частинок із додаванням до них до 30 % частинок, виготовлених із відходів ріпаку. UA 95233 U (12) UA 95233 U UA 95233 U 5 10 15 20 25 Корисна модель належить до деревинних композитів (стружкових плит, волокнистих плит, деревинно-полімерних плит тощо) для потреб меблевого виробництва, будівництва, оздоблювальних робіт, товарів побутового або промислового призначення тощо. На сьогодні для виготовлення деревинних композитів традиційною сировиною є деревина. Однак, інтенсивність глобального вирубування лісів і його шкідливий вплив на довкілля змушує виробників цих видів продукції вести пошук альтернативних джерел сировини. Переважно це лігноцелюлозна сировина сільськогосподарського виробництва, зокрема солома. Одним із головних чинників, які перешкоджають використанню соломи як сировини для виробництва деревинних композитів, є наявність воску з досить складним хімічним складом, який у соломі не розпорошений у всій її масі, як це має місце у деревині, а знаходиться практично повністю на поверхні стебла. Утворення такого антиадгезійного шару на поверхні частинок соломи перешкоджає змочуванню поверхні частинок і погіршує склеювання [1]. Часткова заміна деревини соломою в плитах, склеєних карбамідоформальдегідною смолою, істотно погіршує їх основні властивості [2]. Відомий спосіб виготовлення стружкових плит із використанням соломи, який включає операції приготування стружки, сушіння стружки, змішування стружки з клеєм, формування і підпресування стружкового килима, пресування плит, згідно з яким внутрішній та зовнішні шари плит формуються із деревинних частинок з додаванням до них 10 % частинок із пшеничної соломи, а як клей застосовано карбамідоформальдегідну смолу [3]. Недоліком відомого способу є невисокий вміст використання солом'яних частинок (до 10 %) внаслідок поганого їх склеювання карбамідоформальдегідними клеями через значний вміст воскових речовин на їх поверхні. Поряд із використанням соломи, одним із перспективних видів рослинної сировини для виготовлення деревинних композитів є стебла ріпаку. Ріпак - надзвичайно цінна олійна культура, але він також може бути і одним з елементів сировинної бази у виробництві деревинних композитів. За хімічним складом (табл. 1) ріпакова солома подібна до пшеничної, але має низку особливостей. Таблиця 1 Компонентний склад різних видів рослинної та деревинної сировини Матеріал Солома пшенична Солома житня Солома ріпакова Тирса 30 35 40 45 Целюлоза 44,3 45,2 39,3 46,1 Лігнін 16,5 19,3 18,5 28,5 Пентозани 26,7 26,2 20,2 10,7 Смоли, жири, Зола віск 5,22 6,65 5,86 4,63 3,12 10,9 2,93 0,18 Варто зазначити, що стебла ріпаку відрізняються від соломи різних злаків підвищеною товщиною і жорсткістю, через що не набули застосування для традиційних сільськогосподарських потреб. На відмінну від пустотілих стебел жита, осьовий канал стебел ріпаку заповнений пористою білою паренхімною тканиною. Форма її комірок на поперечних розрізах близька до гексагональної, а поперечні розміри комірок не дуже перевищують поздовжні. Комірчаста структура паренхімної тканини за формою та розмірами комірок відрізняється від стінок стебла, що дає змогу легко визначити межі між цими компонентами. Пшенично-житня солома характеризується більшою однорідністю за довжиною стебла. Найбільш однорідною сировиною є житня сировина. Об'єм її осьового каналу становить більшу частину від об'єму стебла, його діаметр практично однаковий по всій довжині. У ріпаку, залежно від ділянки стебла (прикореневої, центральної, верхівки) об'єм осьового каналу становить 38,054,0 % від загального об'єму стебла, щільність паренхімної тканини, яка заповнює осьовий канал, надзвичайно мала. Для внутрішньої паренхімної структури стебла ріпку характерна надзвичайно висока пористість. Склад пентозанів у паренхімній тканині ріпаку становить відповідно 15,3-17,3 %. Стебла ріпаку за загальними показниками пористості лиш незначно поступаються соломі. Тканина стебла ріпаку має щільнішу і твердішу структуру порівняно із соломою. За видом компонентів та їх кількісним складом стебла ріпаку близькі до житньопшеничної соломи. На відмінну від соломи, стебла ріпаку містять незначну кількість воскових речовин. Внутрішня паренхімна тканина стебла ріпаку має надзвичайно високу пористість (є 1 UA 95233 U 5 10 15 20 25 30 природним пінопластом). Таким чином, стебла ріпаку є близькими за своїм хімічним складом і властивостями з пшенично-житньою соломою та деревиною. Отже, наведений порівняльний аналіз хімічного складу та властивостей стебла ріпаку, пшенично-житньої соломи та деревини дає підстави вважати доцільним використання стебел ріпаку як сировини для виготовлення деревинних композитів. Прогнозується, що низький вміст воскових речовин у стеблах ріпаку позитивно вплине на ступінь взаємозв'язку подрібнених частинок із клеєм, тобто адгезія збільшиться. В основу корисної моделі поставлена задача створити спосіб виготовлення деревинних композитів на основі деревинних частинок, в якому завдяки тому, що частина деревинних частинок замінюється на частинки з відходів ріпаку, розширюється сировинна база для виробництва композитів, економиться цінна деревинна сировина, зменшується собівартість готових композитів. Поставлена задача вирішується тим, що у способі виготовлення деревинних композитів із використанням відходів ріпаку, який включає операції виготовлення деревинних частинок (стружки), сушіння стружки, змішування стружки з клеєм, формування і підпресування килима, пресування, згідно корисної моделі килим формується із деревинних частинок із додаванням до них 30 % частинок із відходів ріпаку. Спосіб виготовлення деревинних композитів, зокрема плит, із використанням відходів ріпаку здійснюють наступним чином. Деревинна сировина і стебла ріпаку окремо подрібнюються для одержання деревинних і ріпакових частинок. Частинки подаються на операцію сушіння. Масове співвідношення між деревинними і ріпаковими частинками становить 70:30. Приготовлена суміш деревинноріпакових частинок змішується з клеєм на основі карбамідоформальдегідної смоли. Вміст смоли у плиті становить 14 % від маси абсолютно сухих частинок. Як затверджувач використовується хлористий амоній у вигляді водного розчину концентрацією 20 % в кількості 1 %. Після змішування з клеєм формується стружковий килим. Сформований килим підпресовується за тиску 3 МПа і температури приміщення впродовж 1 хвилини і подається на операцію пресування плит. Пресування плит товщиною 16 мм здійснюють за таких режимних параметрів пресування: тиск - 2,2 МПа, температура - 170 °C, тривалість - 0,38 хв./мм (6,14 хв.). Вологість готових плит становить 8 %. Порівняльні фізико-механічні показники отриманих плит наведено в табл. 2. Таблиця 2 Фізико-механічні властивості деревинних композитів (плит) Показник Межа міцності при статичному згинанні, МПа Межа міцності при розтягуванні перпендикулярно до площини плити, МПа 35 40 Запропонований спосіб 12,3 0,28 Вимоги згідно ДСТУ EN 312.2 11,5 з 0,24 Таким чином, отримані плити з додаванням до деревинних частинок до 30 % ріпакових частинок за своїми властивостями відповідають вимогам державного стандарту ДСТУ EN 3122:2003. Крім того, деревинним композитам, виготовленим із використанням відходів ріпаку, притаманні підвищені естетичні характеристики та низька шорсткість поверхні і такі композити можуть бути використані як личкувальні стінові панелі без додаткової механічної обробки. Отже, запропонований спосіб виготовлення деревинних композитів із використанням відходів ріпаку дає змогу розширити сировинну базу для їх виготовлення завдяки залученню відходів сільськогосподарського виробництва, а саме відходів ріпаку, зменшити собівартість готових композитів і, відповідно, економити цінну деревинну сировину, що є надзвичайно актуальним для малолісистих регіонів України. Ще однією з переваг використання стебел ріпаку є те, що це є дешевий і щорічно відновлюваний вид сировини. 45 50 Джерела інформації: 1. Pease D.A. Resin advances support strawboard development. Wood Technology. 1998, No.3, p. 32-34. 2. Grigoriou A. Straw-wood composites bonded with various adhesive systems. Wood Science and Technology, 2000, 34: 355-365. 2 UA 95233 U 3. Патент на корисну модель № 21438, Україна, МПК В27 N 3/00. Спосіб виготовлення стружкових плит з використанням соломи / Бехта П.А., Салабай Р.Г. - Опубл.15.03.2007, Бюл. № 3. 5 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб виготовлення деревинних композитів із використанням відходів ріпаку, який включає операції виготовлення деревинних частинок, сушіння частинок, змішування частинок з клеєм, формування і підпресування килима, пресування, який відрізняється тим, що килим для виготовлення композитів формується із деревинних частинок із додаванням до них до 30 % частинок, виготовлених із відходів ріпаку. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3