Введение к работе
Актуальность темы. Перспективой развития и совершенствования производства древесно-стружечных плит является выпуск конкурентоспособной продукции c высокими физико-механическими характеристикам, широкого ассортимента и в объемах, обеспечивающих потребности внутреннего рынка России, а также экспорта продукции. Это направление в полной мере соответствует государственной политике РФ во внешнеэкономической сфере в связи со вступлением в ВТО и является основным направлением развития отечественной промышленности.
Основой повышения эффективности производства древесно-стружечных плит является развитие ресурсосберегающих технологий, предусматривающих использование всевозможных древесных отходов, а также одревесневших отходов перерабатывающих производств сельского хозяйства. Отходы переработки сельскохозяйственных культур (в частности, костра льна) являются доступным и дешевым сырьем для производства древесных плит конструкционного назначения высокого качества. Костра льна, ежегодно образующаяся в больших объемах на льноперерабатывающих заводах, не находит эффективного применения. Как правило, она сжигается для производства теплоэнергии или вывозится на поля запахивания для естественного перегнивания. В то же время на государственном уровне проблемам углубленной переработки льна и эффективной утилизации отходов льнопроизводства уделяется серьезное внимание. В соответствии с Основами политики РФ в области развития науки и технологий глубокая переработка льна и отходов льнопереработки входит самостоятельным блоком в Перечень «критических технологий» – области отечественных технологических разработок, на реализацию которых должна быть сделана основная ставка отечественных государственных и частных инвесторов.
Основными причинами ограниченного использования костры льна в производстве древесно-стружечных плит являются следующие факторы: отсутствие специализированных предприятий по их переработке, нерациональное расположение и разбросанность источников образования отходов и, главным образом, сложность равномерного осмоления частиц костры синтетическими клеями, так как костра льна имеет меньшее поверхностное натяжение по сравнению с древесиной. В этой связи свойства плит, изготовленных с применением костры льна, уступают древесно-стружечным плитам.
Для обоснованной рекомендации технических и технологических мероприятий по производству древесных плит с использованием костры необходим научный подход к проблеме формирования клеевых соединений частиц наполнителя со связующим, базирующийся на анализе существующих теорий адгезии. В настоящее время отсутствует теоретическое обоснование создания клеевых соединений применительно к производству древесных плит с использованием костры льна. Поэтому развитие теории и практики склеивания древесных плит с использованием костры льна с разработкой рецептур модифицированных клеевых составов, применяемых для качественного осмоления частиц костры, является актуальной научной задачей, что и определило выбор темы диссертации.
Цель работы. Повышение эффективности производства стружечных плит из измельчённой древесины и костры льна на модифицированном связующем.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи, отражающие логику данного исследования:
-
Обоснование основных закономерностей явлений смачивания, адгезии и формирования клеевых соединений в структуре плит на основе целлюлозосодержащих наполнителей с применением клеевых составов на основе синтетических олигомеров.
-
Экспериментальная оценка термодинамических свойств клеевых композиций и их влияние на процесс склеивания древесных частиц и костры льна.
-
Обоснование рецептур модифицированных клеевых композиций, обеспечивающих улучшение смачивания и равномерное осмоление частиц костры, высокие адгезионные свойства и качество готовой продукции. Разработка практических рекомендаций по повышению смачивающей способности традиционных синтетических олигомеров по отношению к костре льна и направленному изменению физико-химических свойств клеевых композиций.
-
Разработка технологии производства плитных материалов на основе совмещенных наполнителей и модифицированных клеевых составов, технико-экономическое обоснование предлагаемых технических решений.
Научной новизной обладают:
-
Теоретические закономерности явлений смачивания и адгезионного взаимодействия применительно к производству плит на основе древесных частиц, костры льна и модифицированных клеевых составов.
-
Доказательство повышения смачивающей способности синтетических олигомеров путем их модификации простыми спиртами.
-
Обоснование рецептуры клеевых композиций обеспечивающих требуемую смачиваемость с использованием традиционных синтетических олигомеров, модифицированных спиртами.
-
Математико-статистические модели процесса склеивания, описывающие свойства клеевой композиции, позволяющие оптимизировать режимы прессования древесных материалов на основе измельчённой древесины и костры льна.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается обоснованными упрощениями и корректными допущениями при разработке математических моделей; современными средствами научного проникновения, включая теорию адгезии; методами и средствами экспериментальных исследований, включая микрометрию, тензометрию жидкостей; подтверждением адекватности разработанных моделей результатам испытаний, успешным внедрением разработок в производство.
Теоретическая и практическая значимость работы. Полученные уравнения работы адгезии позволяют определить рациональное количество модификаторов, вводимых в клеевые составы, для обеспечения требуемого смачивания частиц костры льна при формировании плитных материалов. Разработанные математические модели влияния основных технологических факторов на физико-механические свойства плит на основе древесных частиц и костры льна позволяют развить теорию производства древесных плит.
Теоретические положения производства древесных плит на основе древесных частиц, костры льна и модифицированных клеев, результаты экспериментальных исследований, полученные автором, используются в учебном процессе при изучении дисциплин «Технология клееных материалов и древесных плит», «Технология композиционных материалов», «Технология и применение полимеров в деревообработке».
Практическая значимость заключается в разработке ресурсосберегающей технологии производства новых плитных древесных материалов, позволяющей повысить качество и конкурентоспособность продукции из этих материалов. При этом использование отходов деревообработки и первичной переработки льна приводит к повышению экономической эффективности деревообрабатывающей, а также текстильной (льняной) отраслей промышленности.
Основные научные и технические результаты диссертационной работы апробированы и приняты к использованию на ОАО «Фанплит», г. Кострома, проектные решения приняты к использованию в проектной практике ООО «Костромалеспроект».
Методологические основы и методы исследования. Теоретической основой исследования является молекулярно-адсорбционная теория адгезии.
Исследования основывались на принципах системного подхода с использованием обоснованных методов и методик научного поиска.
Инструменты, приборы и установки, выбранные для экспериментов, соответствовали по точности современным требованиям.
Информационную базу исследования составляют материалы научных исследований, научная, учебная и методическая литература, материалы периодических изданий, патентная информация, сведения из сети Интернет.
Положения, выносимые на защиту: Основные научные положения, выносимые на защиту можно классифицировать как научно обоснованные технические, технологические и организационные решения, направленные на разработку ресурсосберегающей технологии создания древесных плит из измельченной древесины и костры льна на основе модифицированных клеевых составов. Внедрение этих положений вносит значительный вклад в решение проблем функционирования и развития организации производства древесных плит, а также повышения конкурентоспособности продукции.
Указанные положения включают:
1. Теоретические закономерности явлений смачивания, адгезии, формирования клеевых соединений в структуре древесно-стружечных плит с применением костры льна на основе модифицированных клеевых составов.
2. Теоретические и практические результаты исследований, направленных на повышение способности синтетических олигомеров смачивать поверхность костры льна.
3. Результаты исследований термодинамических явлений и их влияния на процесс склеивания древесных частиц и костры льна клеевыми составами на основе синтетических олигомеров.
4. Результаты исследований по модификации синтетических олигомеров применительно к производству плитных материалов с применением костры льна, оценке свойств готовой продукции.
5. Технологию и технико-экономическое обоснование производства стружечных плит из измельченной древесины и костры льна на основе модифицированных клеевых составов.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на международных научно-практических конференциях: «Актуальные проблемы лесного комплекса», г. Вологда, 2009 г.; «Научному прогрессу – творчество молодых», г. Йошкар-Ола, МарГТУ, 2010 г.; «Актуальные проблемы науки в развитии инновационных технологий для экономики региона», г. Кострома, 2010, 2012 гг.; «Актуальные проблемы лесного комплекса», г. Брянск, 2011 г., «Материаловедение, наноматериалы, технологии новых материалов» г. Москва, 2009 г., а также на региональных и межвузовских научно-технических конференциях.
Публикации. По теме работы опубликовано 16 печатных работ, в том числе 4 работы в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, библиографического списка из 104 наименований, содержит 156 страниц текста, 54 рисунка, 37 таблиц.
