CC BY
19
УДК 674.8
ТЕХНОЛОГИЯ И СВОЙСТВА МЕБЕЛЬНОГО ЩИТА (МЩ) ИЗ ВТОРИЧНО ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ДРЕВЕСИНЫ (ВИД)
A TECHNOLOGY AND PROPERTIES OF FURNITURE BOARD (FB) MADE OF POST-CONSUMER WOOD (PCW)
Гайда С.В. (НЛТУ Украины, г. Львов, Украина) Gayda S.V. (Ukrainian National Forestry University)
Разработаны ресурсосберегающие и экологически безопасные технологии с практическими рекомендациями по использованию ВИД в деревообработке - по изготовлению мебельного щита из ВИД. Проведены исследования свойств мебельного щита из ВИД.
Resource-saving and environmentally benign technologies have been developed with practical recommendations regarding PCW utilization in woodworking industry - PCW-made furniture boards. Studied the properties PCW-made furniture boards.
Ключевые слова: ВИД, технология, мебельный щит, свойства, переработка. Keywords: post-consumer wood, technology, furniture board, properties, recycling.
Проблема и актуальность исследования ВИД. Сегодня в мире, в области деревообработки, существуют две основные проблемы - это проблема первичного сырья и проблема отходов, в частности, вторично используемой древесины (ВИД) [1-12]. Об этом не однократно говорилось на разных саммитах - в документах ООН разных лет (Декларация Рио об окружающей среде и развитии - 14.06.1992 г.; Киотский протокол - 11.12.1997 г.; Саммит Рио+20 - 20.06.2012 г.; Парижская хартия - 12.12.2015 г.), и было отмечено о необходимости увеличения площади лесных массивов, о максимальном использовании остатков древесины и древесных отходов, о привлечения для материального производства ВИД (древесины после использования), что, в конечном итоге, будет положительно влиять на окружающую среду и на изменение климата .
Проблема исследований - отсутствие ресурсосберегающих и эколого-безопасных технологий с практическими рекомендациями по использованию ВИД в деревообработке [5-8, 10, 12].
Актуальность исследований - обеспечение отраслей деревообработки альтернативным дополнительным ресурсом путем утилизации и переработки ВИД на изделия из древесины - мебельный щит (МЩ). Только комплексный и рациональный подход к использованию древесного материала на основе экономических и экологических соображений станет эффективным для выполнения и решения основных задач государства в области деревообработки.
Состояние вопроса. Учёный Сергей Гайда в своих трудах [1-4, 6, 10, 11] неоднократно рассчитывал потенциал ВИД в Украине (рис. 1). Свойства и формоустойчивость МЩ из первичной древесины изучалась разными учёными достаточно много. Но эти характеристики мало изучении для мебельного щита из ВИД. В научных работах [1, 3, 4, 6-9] Гайда С.В. неоднократно описывал свойства столярных плит из ВИД, где указывал влияние поперечного сечения реек и кута наклона волокон на свойства этих плит. Проведённый
анализ научной литературы показал, что существуют большие пробелы в изучении этого вопроса. С практической точки зрения, каждому производителю МЩ, а именно из ВИД, уже сегодня нужны реальные инструкции по изготовлению этого изделия нужного качества. Поэтому, полноценные исследования будут направлены на формирование практических рекомендаций на изготовление МЩ из ВИД.
Цель исследования - изучение физико-механических свойств и формо-устойчивости МЩ из ВИД для разработки режимных параметров технологического процесса и практических рекомендаций, как основного документа для производителей, а также реализации решений саммитов ООН разных годов.
Объект исследования - мебельный щит (клееных щит) из ВИД.
Предмет исследования - технология и свойства МЩ из ВИД, как дополнительного древесного ресурса.
Материалы и методы. Основными материалами для получения МЩ были ВИД и клей поливинилацетатный фирмы Jowat марки «Jowacol 102.20». В данных исследованиях использовалась ВИД I и II категорий, в частности: бруски из старых изделий хвойных и твёрдых лиственных пород.
Свойства ВИД для экспериментов представлены в трудах [3, 4, 8, 9]: остаточная влажность - 6,0 ± 2,0%; твердость по Бринеллю: хвойных пород -2,0 ± 0,5; для лиственных 3,5 ± 0,5 Н/мм ; прочность при статическом изгибе - 100,0 ± 20,0 МПа; прочность при скалывании - 1,3 ± 0,2 МПа; стабилизированное напряженно-деформационный состояние; минимальное влияние анизотропии на изменение формы поперечного сечения.
Экспериментальные конструкции МЩ из ВИД. Для исследования свойств МЩ с ВИД были изготовлены щиты размером 450 х 450 х 22 мм. Ширина реек составляла 20, 40, 60 мм, а толщина после калибрования МЩ -22 мм. Для сравнения полученных результатов также изготовлялись МЩ с первичной древесины. Щит мебельный для экспериментов - конструкционный материал для мебельных изделий, который получают путем склеивания по ширине на гладкую фугу цельных ламелей (тип I) или сросшихся на зубчатый шип ламелей (тип II), полученных из бездефектных отрезков ВИД.
Технология МЩ из ВИД. Общий технологический процесс получения МЩ из ВИД охватывает два этапа: подготовка ВИД к материальному использованию и непосредственную технологию изготовления МЩ (рис. 2).
Сращивание бездефектных отрезков влажностью 12 ± 1% происходить при таких режимных параметрах: расход клея для зубчатых соединений -
Л
130-150 г/м ; температура прессования - 80-120 °С; время сжатия - 5-12 с; давление для торцов - 1,0-1,5 МПа; для пласте - 0,5-0,8 МПа.
Получение экспериментальных МЩ включает подбор реек (по ширине реек, по углу наклона годичных слоев), нанесение клея на кромки реек с рас-
л
ходом 200-220 г/м , склеивания в прессе (режимные параметры: температура - 85-95 °С, время выдержки - 4-6 мин, давление - 0,5-1,0 МПа), технологическая выдержка (вл ажн о сть - 5 0 ± 5 % , т ем п ер атур а 2 0 ± 2 ° с) в те че н и е 8 -10 ч., калибрование до 22 мм, форматный раскрой на нужные размеры .
Рисун о к 2 - Т ни о в о й пл ан ц еха п о из готовл ению МЩ из ВИД : 1 , 4 - че-тырехсто р о нний ст , ; - - линия с -о ош—оеия ; 3 - ли ния о птим из ации ; 51 - вай-ма; 6 - торцовочный ст . ; 7 - кле ен ано сяш—й уз ел ; 8 - пресс; 9, 12 - раскроечный ст.; 10 - шлифовальный ст.; 11 - установка упаковочная; 13 - траверсн ая тележка; 14 - рольганг; 15 - рабочее место ОТК; 16 - рабоче е место ; — 7-конвейер
Результаты исследований свойств МЩ из ВИД. Сравнивая результаты теоретических расчётов, экспериментальных значений с нормативными, видим, что свойства МЩ из ВИД не уступают стандартным показателям и свойствам плит из первичной древесины. МЩ из ВИД тип I имею немного выше механические свойства по прочности на изгиб по сравнению с МЩ из ВИД тип II на 10-12%, но хуже показатели по формоусточивости на 24-26 % (таблица 1).
Таблица 1 - Сравнительный анализ исследований МЩ из ВИД
МЩ из ВИД, товщина 22 мм, ширина рейки 40 мм Норматив, [13, 14, 15] Тип I Тип II
Теорет. Експерт. Теорет. Експерт.
Прочность на изгиб, оиз 20 МПа 24,44 21,59 20,14 19,24
Прочность на скалывание, оск 4 МПа 4,8 4,65 4,8 4,55
Формоустойчивость, Sз 0,3 мм 0,29 0,27 0,21 0,20
МЩ из первичной древесины
Прочность, оз 20 МПа 28,21 29,73 20,34 22,00
Прочность на скалывание, оск 4 МПа 4,8 4,92 4,8 4,83
Формоустойчивость, S:í 0,3 мм 0,22 0,18 0,16 0,12
Выводы.
1. Ежегодный расчёт потенциала ВИД даёт возможность применить этот дополнительный ресурс древесины для материального использования в количестве 30-50 % от объема.
2. Разработано ресурсосберегающую и экологически безопасную технологию по использованию ВИД для получения качественных МЩ.
3. Изучено свойства МЩ из ВИД за такими показателями: прочность зубчатых соединений на изгиб, предел прочности при скалывании по клеевому слою и формоустойчи-вость.
4. Экспериментально доказано, что параметры МЩ из ВИД соответствуют требованиям ТУ 5366-001-77057246-07, ГОСТ 6449.3-82 и DIN 68705-2:2014-10.
5. Созданы научные предпосылки и рекомендации к промышленному использованию ВИД в технологиях деревообработки, а именно для производства МЩ из ВИД.
Список использованных источников
1. Gayda S.V. A investigation of form of stability of variously designed blockboards made of post-consumer wood // ProLigno: Scientific Journal. - Editura Universitatii «TRANSILVANIA» din Brasov. 2016. Vol. 12. No.1. P. 22-31.
2. Гайда С.В. Эколого-технологические аспекты переработки вторично используемой древесины для производства прессованных материалов // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. Мытищи: МФ МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2016, том 20, вып. 3. С. 15-22.
3. Гайда С.В. Формоустойчивость столярных плит из вторично используемой древесины // Актуальные проблемы лесного комплекса: сб. научных трудов. Брянск: БГИТУ,. 2016. Вып. 46. С.148-152.
4. Гайда С.В. Исследование физико-механических свойств вторично используемой древесины // Актуальные проблемы лесного комплекса: сб. научных трудов. Брянск: БГИТУ, 2015. Вып. 43. С.175-179.
5. Гайда С.В. Технологические основы переработки вторично используемой древесины // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика : научный журнал. Воронеж: Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова. 2015, т.3, вып. 8-2 (19-2). С. 82-86.
6. Гайда С.В. Технологии и рекомендации по использованию ВИД в деревообработке // Лесное хозяйство, лесная, бумажная и деревообрабатывающая пром-сть: научно-технический сборник - Львов: НЛТУ Украины. - 2013, вып. 39.1. - С. 48-67.
7. Гайда С.В. Ресурсоощадные технологии переработки ВИД // Научный вестник : сб. наук. трудов. К.: РЦ НУБиП Украши. 2013, вып. 185. Ч.2. С. 271-280.
8. Гайда С.В. Вторично используемая древесина - дополнительный источник сырья / Лесное хозяйство, лесная, бумажная и деревообрабатывающая пром-сть: научно-технический сборник. Львов: НЛТУ Украины. 2011, вып. 37.1. С. 238-244.
9. Gayda S.V. A comparative analysis of physical and mechanical parameters of variously designed glued boards made of post-consumer recovered wood // Лесное хозяйство, лесная, бумажная и деревообрабатывающая пром-сть: научно-технический сборник. Львов: НЛТУ Украины. 2010, вып. 36. С. 81-92.
10. Гайда С.В. Особенности и перспективы применения вторично используемой древесины (ВИД) в Украине // Молодые учёные в решении актуальных проблем науки: сб. статей научно-практ. конф., 12-13 мая 2011 г. Красноярск: Сиб. гос. техн. у-т. 2011. Том 1. С. 211-215.
11. Gayda S.V., Maksymiv V.M., Tunytsya T.Yu. Analysis of management approaches for post-consumer recovered wood in Ukraine. In Trends in Furnishings and Housing : proceedings of the International Scientific Conference, 23-24 november 2010. Mendel University in Brno. 2010. Р. 161-177.
12. Гайда С.В. Проблема деревного сырья в Свропе и Украине // Лесное хозяйство, лесная, бумажная и деревообрабатывающая пром-сть: научно-технический сборник. Львов: НЛТУ Украины. 2007, вып. 33. С. 55-63.
13. ТУ 5366-001-77057246-07. Клееные щиты из массивной древесины. 8 с.
14. ГОСТ 6449.3-82. Изделия из древесины и древесных материалов. Допуски формы и расположения поверхностей. М.: Изд-во стандартов, 1978. 16 с.
15. DIN 68705-2:2014-10. Plywood - P. 2: Blockboard and laminboard for general use. 12 p.
