Совершенствование технологии производства композиционных материалов на основе древесных наполнителей и костры льна

Совершенствование технологии производства композиционных материалов на основе древесных наполнителей и костры льна

Автор: Угрюмов, Сергей Алексеевич

Шифр специальности: 05.21.05

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2009

Место защиты: Кострома

Количество страниц: 373 с. ил.

Артикул: 4296106

Автор: Угрюмов, Сергей Алексеевич

Стоимость: 250 руб.

Совершенствование технологии производства композиционных материалов на основе древесных наполнителей и костры льна  Совершенствование технологии производства композиционных материалов на основе древесных наполнителей и костры льна 

1. Разработка концепции развития производства
композиционных материалов.
1.1. Современное состояние и перспективы развития
производства композиционных материалов
1.2. Потенциальные источники образования костры льна.
1.3. Анализ влияния свойств наполнителя на эксплуатационные характеристики композиционных материалов
1.4. Влияние размернокачественных характеристик частиц наполнителей на свойства композиционных материалов
1.5. Характеристика костры льна как наполнителя композиционных материалов.
1.6. Необходимость совершенствования качества осмолення костры льна клеевыми составами на основе
синтетических олигомеров.
1.7. Использование олигомеров фуранового ряда
в производстве композиционных материалов.
1.8. Выводы
2. Системный анализ производства композиционных материалов
2.1. Общая логика системного подхода к проблеме повышения эффективности производства композиционных материалов
2.2. Системный подход к организации производства композиционных материалов.
2.3. Разработка функциональноинформационной структуры системы управления производством композиционных материалов
2.4. Выводы
3. Методическая часть
3.1. Материалы.
3.2. Определение величины удельной наружной поверхности
частиц наполнителей композиционных материалов
3.3. Определение поверхностного натяжения адгезивов, используемых в производстве композиционных материалов
3.4. Определение краевого угла смачивания адгезивов, используемых в производстве композиционных материалов
3.5. Исследование реологических свойств отвержденных
клеевых композиций и наполнителей
3.6. Изготовление образцов композиционных материалов
и оценка их физикомеханических свойств
3.7. Оценка токсичности плитных материалов на основе
фурановых смол.
3.8. Построение и обработка экспериментальных планов.
4. Разработка рекомендаций по повышению смачивания и
адгезии при производстве композиционных материалов
4.1. Теоретические основы адгезии.
4.2. Основные положения теории склеивания древесных
материалов.
4.3. Определение поверхностного натяжения адгезивов, используемых в производстве композиционных материалов
4.4. Определение краевого угла смачивания адгезивов, используемых в производстве композиционных материалов
4.5. Определение поверхностного натяжения костры льна теоретическим методом
4.6. Определение поверхностного натяжения костры льна графическим методом
4.7. Оценка работы адгезии модифицированных клеевых составов
4.8. Исследование физикомеханических характеристик композиционных материалов на основе костры льна путем модификации клеевых составов спиртами
4.9. Повышение эксплуатационных характеристик композиционных материалов на основе костры льна путем модификации
клеевых составов поливинилацетатной дисперсией.
4 Оценка реологических свойств модифицированных
клеевых составов.
4 Выводы.
5. Оценка влиянии технологических факторов
на свойства костроплит
5.1. Выбор варьируемых факторов
5.2. Планирование эксперимента.
5.3. Проверка однородности дисперсий
5.4. Расчет коэффициентов уравнений регрессии
5.5. Проверка адекватности математических моделей
5.6. Проверка эффективности математических моделей.
5.7. Перевод уравнений регрессии из нормализованных
обозначений факторов в натуральные.
5.8. Оптимизация математических моделей
5.9. Выводы
6. Технология и режимы производства
композиционной фанеры
6.1. Разработка технологии производства композиционной фанеры.
6.2. Выбор управляемых факторов, влияющих на свойства композиционной фанеры
6.3. Планирование эксперимента.
6.4. Проверка однородности дисперсий.
6.5. Расчет коэффициентов уравнений регрессии
6.6. Оценка значимости коэффициентов уравнений
регрессии.
6.7. Проверка адекватности математических моделей.
6.8. Проверка эффективности математических моделей
6.9. Перевод уравнений регрессии из кодированных
обозначений факторов в натуральные
6 Оптимизация математических моделей
6 Выводы
7. Применение фурановых олигомеров в производстве композиционных материалов
7.1. Исследования по отработке рационального режима синтеза фурфуролацстонового мономера ФА.
7.2. Термодинамические и реологические свойства мономера ФА
7.3. Физикомеханические свойства плитных материалов
на основе фурфуролацетонового мономера ФА.
7.4. Оценка токсичности плитных материалов на основе
фурановых смол
7.5. Выводы.
8. Техникоэкономические показатели и внедрение
результатов исследований.
8.1. Применение разработанных рекомендаций в производстве композиционных материалов
8.2. Внедрение результатов исследований в учебный процесс
8.3. Расчет экономической эффективности производства композиционной фанеры .
8.4. Оценка конкурентоспособности композиционных
материалов на основе костры льна.
Заключение
Библиографический список
Приложения
Приложение 1. Акты внедрения
Приложение 2. Акты производственных испытаний композиционных
материалов на основе костры.
Приложение 3. Акты испытаний фанерной продукции
на основе фурановых смол
Приложение 4. Технологические инструкции.
Приложение 5. Проект реконструкции фанерного производства
на выпуск композиционной фанеры
Приложение 6. Акты внедрения результатов в учебный процесс
Приложение 7. Расчеты экономической эффективности
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время перед отечественным производством древесных композиционных материалов стоят следующие основные задачи восстановление и увеличение объемов производства, увеличение конкурентоспособности и повышение качества выпускаемой продукции, снижение материалоемкости производства, снижение токсичности клееной продукции, улучшение качества поверхности плитных материалов, подлежащих ламинированию организация эффективной переработки образующихся отходов.
Развитие глубокой переработки древесины, повышение качества и ассортимента выпускаемой продукции, повышение эффективности функционирования деревообрабатывающих предприятий и решение ряда других вопросов невозможно без совершенствования производства композиционных материалов.
Выпуск композиционных материалов с высокими показателями физикомеханических свойств и требуемыми экологическими показателями делает их незаменимыми в мебельном производстве, авто, вагоно, контейнеростроении, в строительстве и других сферах. Развитие и прогнозирование эксплуатационных свойств возможно лишь при глубоком понимании физикохимических процессов, происходящих на различных стадиях производства композитов ,6. Изучение основ физикохимических процессов совмещения исходных компонентов композиционных материалов, а также структурообразования материала на различных стадиях технологического процесса позволяет не только вникнуть в суть происходящих явлений, но и определить влияние технологических факторов на физикомеханику получаемых композитов, а также управлять технологией с целью выработки материалов с комплексом заданных свойств 9.
В настоящее время наметилась тенденция к увеличению объемов выпускаемой клееной продукции, что связано с внедрением новых
технологий и технологических линий. Однако выпускаемая продукция с точки зрения эксплуатационных свойств не всегда отвечает предъявляемым требованиям, а также отличается относительно высокой стоимостью.
Древесина, как основное сырье и синтетические материалы, используемые в качестве связующих, в основном определяют конечные свойства композиционных материалов и являются мощным экономическим рычагом в современных рамках работы предприятий. В производстве различных композиционных материалов в среднем около затрат на производство единицы продукции приходится на сырье и материалы 8. Как правило, стоимость фанерного сырья в структуре себестоимости фанеры составляет . 6, стоимость сырья в производстве
древесностружечных плит составляет . 5. Снижение
материалоемкости производства композиционных материалов основной путь повышения эффективности его функционирования.
Вовлечение в производство композиционных материалов всех возможных отходов лесопиления, деревообработки, лесозаготовок, и перерабатывающих производств сельского хозяйства, как правило не дорогих по стоимости, также способствует снижению себестоимости продукции и позволяет эффективно утилизировать образующиеся отходы 7.
В настоящее время отходы сельскохозяйственного производства костра льна, конопли, солома, отходы переработки зерновых культур и т.п. не находят широкого применения в производстве клееных материалов. Как правило, дискретные сельскохозяйственные отходы в частности, костра сжигаются для производства теплоэнергии или вывозятся на поля запахивания. В то же время они являются дешевым сырьем для производства плит и других прессованных материалов высокого качества.
Проблемам углубленной переработки льна и эффективной утилизации отходов льнопроизводства в настоящее время уделяется серьезное внимание на государственном уровне. В соответствии с Основами политики Российской Федерации в области развития науки и технологий на период до
г. и на дальнейшую перспективу глубокая переработка льна входит самостоятельным блоком в поз. Перечня критических технологий области отечественных технологических разработок, на реализацию которых должна быть сделана основная ставка отечественных государственных и частных инвесторов 8.
Главные препятствия на пути эффективного применения отходов сельского хозяйства в плитном производстве отсутствие специализированных мощностей по их переработке, нерациональное расположение и разбросанность источников образования отходов. Сбор и транспортирование отходов на крупные предприятия зачастую затруднены и экономически невыгодны.
Для наиболее полного вовлечения сельскохозяйственных отходов в промышленное производство целесообразно наряду с крупными предприятиями создавать мелкие производства по выпуску плитных материалов. Это позволит увеличить выпуск материалов для строительства и мебельного производства, снизить или исключить транспортные затраты на перевозку сырья, утилизацию и сжигание отходов, улучшить экологическую обстановку.
Для обоснованной рекомендации технических и технологических мероприятий по производству композитов с использованием костры нужен научный подход к проблеме формирования клеевых соединений частиц наполнителя со связующим, базирующийся на анализе существующих теорий адгезии, поверхностных явлений и смачивания с привлечением коллоидной химии и реологии полимеров. Теоретическими вопросами
смачивания, адгезии и формирования клеевых соединений занимались
российские и зарубежные ученые А. Адамсон, Н.К. Адам, В.И.Азаров, В.Е.
Басин, Берлин, Ю.В. Горюнов, С. Грег, Б.В. Дерягин, Кротова, В.П. Смилга, А.Д. Зимон, В.Д. Кузнецов, Ю.Г. Фролов, А.А.Леонович, Лопаткин, Майерс, А.М. Михайлов, Фрейдин, В.Е. Цветков и др. На основании проведенного анализа научных трудов российских и зарубежных
ученых в области создания композиционных материалов следует вывод, что на сегодняшний день в отечественной науке отсутствует теоретическое обоснование создания клеевых соединений специального адгезионного назначения для производства композиционных материалов на основе древесных наполнителей и костры льна. оэтому развитие теории композиционных материалов в данном направлении с разработкой рекомендаций по модификации клеевых составов является актуальной научной задачей, что и определило выбор темы настоящего диссертационного исследования.
Актуальность


Однако большая масса и трудности в механической обработке препятствуют широкому использованию такой продукции для обычных целей. Частичным решением проблемы использования пород с высокой плотностью служит смешивание их с породами с более низкой плотностью для получения смеси пород средней плотности. При этом производят специальную продукцию с высокой плотностью, но ее изготовляют обычно в сочетании с породами более низкой плотности, такими как пихта и сосна. Породы с высокой плотностью до 0 кгм успешно используют для производства различных видов ДВП. К основным породам, активно используемым в настоящее время, относятся основные виды дугласовой сосны и подобные другие хвойные породы красная или черная сосна, лиственница, белая сосна, белая пихта, ель, гигантская туя и др. Породы с цветным оттенком или более темные по цвету в производстве плит обычно используют отдельно. Другие широко используемые породы это осина и южные лиственные породы в смеси. Таким образом, до сих пор промышленность стремится использовать хвойные и лиственные породы с относительно низкой плотностью, что выгодно с точки зрения достижения требуемых физических свойств плит с относительно низкой плотностью. При этом особенности производства материалов с использованием недревесных наполнителей и, в частности, костры остаются мало изученными. Важный параметр в производстве композитов кислотность породы древесины, измеряемая величиной и буферной способностью 9,7. Для эффективного использования связующих, экономичных и подходящих для той или иной операции, необходимо получить соответствующие состояния в стружечной массе для отверждения связующих. Это особенно важно там, где используют карбамидоформальдегидные связующие. Качественное склеивание древесных частиц зависит от поддержания определенного уровня в пакете. В некоторых случаях этого можно достигнуть в самом связующем, в других случаях необходимо добавить в связующее отвердитель до или после нанесения его на частицы. Простое добавление отвердителя требуется для карбамидных связующих при использовании их в породах древесины с низким для того, чтобы избежать очень короткого срока хранения связующих с большими добавками отвердителя. Применение пород с различными химическими показателями затрудняет обеспечение необходимого связующего на заводе по производству плит. Породы древесины для изготовления плитных композиционных материалов должны иметь определенную кислотность. Большинство фенольных связующих не требует для отверждения кислотной среды. Другой фактор, упомянутый выше, буферная способность. В то время как древесины показывает удельный уровень кислотной активности в конкретных условиях, буферные свойства характеризуют устойчивость древесины к изменению уровня . Древесина с высокими буферными свойствами требует добавления большого количества отвердителя для снижения до уровня, требуемого для оптимального отверждения связующего. Большое влияние на свойства композиционных материалов оказывает наличие экстрактивных веществ в древесине, которые не являются частью структуры древесины. Они включают танин и другие полифенолы, красящие вещества, эфирные масла, жиры, клеящие и восковые вещества, природные смолы, крахмал и промежуточные вещества метаболического характера. Экстрактивные вещества составляют от 5 до от массы древесины 1. Их можно удалить с помощью соответствующих растворителей. В тех случаях, когда экстрактивные вещества и их изменения играют важную роль в технологическом процессе, могут возникнуть трудности в поглощении древесиной связующего и в скорости отверждения, что приведет к низкой водостойкости готовой продукции, вздутию и расслоению плиты во время прессования. Такие проблемы следует обнаруживать и исключать при использовании пород древесины, содержащих экстрактивные вещества, нежелательные для процесса производства. Некоторые экстрактивные вещества иных пород древесины, из которых изготовлены плиты, вызывают в них вздутия. Гигантская туя, например, содержит летучие вещества, которые во время горячего прессования превращаются в парогазовую смесь, вызывающую вздутие и расслоение в конце цикла прессования.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.272, запросов: 226