Конструкционные плиты из гидродинамически активированной коры сосны (Pinus sylvestris) без связующих веществ. С. 175–187

УДК

674.817

DOI:

10.37482/0536-1036-2024-5-175-187

Аннотация

Кора является крупнотоннажным отходом для целого ряда технологий деревопереработки, требующим эффективного применения. Одно из перспективных направлений использования коры – производство плит без синтетических связующих. Проведены исследования по получению конструкционных плит из коры сосны Pinus sylvestris без связующего. Способ основан на предварительной гидродинамической активации коры. Исходная кора проходит первичное измельчение в молотковой дробилке. После этого смешивается с водой в концентрации 6 %. Затем производится активация полученной массы в роторно-пульсационном диспергаторе, из нее формируется ковер, проводится холодная подпрессовка, а потом горячее прессование. В качестве критерия оценки степени активации массы принята водоудерживающая способность. Определены зависимости: между продолжительностью обработки и водоудерживающей способностью; прочностью плит и водоудерживающей способностью. Последнее позволило получить оптимальное значение показателя водоудерживающей способности – 290 %. Для разработки наилучшего режима горячего прессования был проведен многофакторный эксперимент. В результате найден оптимальный режим прессования плит: температура – 190 °С; удельная продолжительность процесса – 2,8 мин/мм; давление прессования – 4,4 МПа. Свойства плит, изготовленных при данном режиме: плотность – 980 кг/м 3 ; предел прочности при изгибе – 24 МПа; разбухание при вымачивании в течение 24 ч – 5 %; водопоглощение – 9 %. Плиты после вымачивания и последующего высушивания до влажности 5 % сохраняют 75 % от прочности до вымачивания. При этом геометрические размеры возвращаются к первоначальным. Полученные плиты могут применяться в качестве листового отделочного и конструкционного материала, в домостроении – в качестве подложки напольных и кровельных материалов, при производстве мебели, особенно в тяжелых температурно-влажностных условиях. Проведенные исследования показывают возможность изготовления плитных материалов с высокими эксплуатационными свойствами из коры сосны без связующих веществ.

Сведения об авторах

В.Д. Эскин*, аспирант; ResearcherID: ABF-3729-2020, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5221-9018
В.Н. Ермолин, д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: X-9597-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2113-4142
А.И. Криворотова, канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: ABF-3696-2020, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3463-3837
Сибирский государственный университет науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнёва, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», д. 31, г. Красноярск, Россия, 660037; vladislaweskin@gmail.com*, vnermolin@yandex.ru, tkmkai@mail.ru

Ключевые слова

кора сосны, плиты, гидродинамическая активация, водоудерживающая способность, фракционный состав, прочность, разбухание, горячее прессование

Для цитирования

Эскин В.Д., Ермолин В.Н., Криворотова А.И. Конструкционные плиты из гидродинамически активированной коры сосны (Pinus sylvestris) без связующих веществ // Изв. вузов. Лесн. журн. 2024. № 5. С. 175–187. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2024-5-175-187

Литература

1. Баяндин М.А., Ермолин В.Н., Елисеев С.Г. Влияние механоактивации на аутогезионные свойства древесины // Хвойные бореал. 2013. Т. XXXI, No 1–2. С. 159–163. Рис. 6. Внешний вид изготовленных образцов плит Fig. 6. 

2. Вахнина Т.Н. Использование отходов окорки для производства древесностружечных плит // Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства: IV Междунар. науч. экол. конф. (с участием экологов Азербайджана, Армении, Беларуси, Германии, Грузии, Казахстана, Киргизии, Латвии, Ливана, Молдовы, Приднестровья, России, Словакии, Узбекистана и Украины). Краснодар: КубГАУ им. И.Т. Трубилина, 2015. Ч. I. С. 355–358. 

3. Девятловская А.Н., Журавлёва Л.Н., Девятловский Н.В. Утилизация древесной коры деревоперерабатывающих предприятий // Актуал. проблемы лесн. комплекса. 2010. No 27. С. 51–54. 

4. Дулькин Д.А. Развитие научных основ и совершенствование процессов технологии бумаги и картона из макулатуры: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. Архангельск, 2008. 44 с. 

5. Евстигнеев Э.И. Химия древесины. СПб.: Политехн. ун-т, 2007. 147 с. 

6. Еремин В.М. Сравнительная анатомия коры сосновых: дис. ... д-ра биол. наук. Воронеж, 1983. 547 с. 

7. Ермолин В.Н., Баяндин М.А., Казицин С.Н., Намятов А.В. Формирование структуры плит малой плотности из гидродинамически активированных мягких отходов деревообработки // Изв. вузов. Лесн. журн. 2019. No 5. С. 148–157. https://doi.org/10.17238/issn0536-1036.2019.5.148

8. Лазарева Л.И., Чистова Н.Г., Медведев С.О. Использование коры при получении древесно-волокнистых плит // Химия растит. сырья. 2013. No 1. С. 235–238. https://doi.org/10.14258/jcprm.1301235

9. Лотова Л.И. Анатомия коры хвойных. М.: Наука, 1987. 160 c. 

10. Мусько Н.П., Беушева О.С., Саушкина С.С. Плитные материалы на основе модифицированной коры сосны // Ползунов. вестн. 2015. No 2. С. 136–138.

11. Судакова И.Г., Гарынцева Н.В., Кузнецов Б.Н. Получение древесных плитных материалов с использованием связующих на основе суберина березовой коры // Химия растит. сырья. 2011. No 3. С. 65–68.

12. Федосенко И.Г. Оценка возможности использования коры деревьев, произрастающих в Республике Беларусь, для производства гранул // Тр. БГТУ. Сер. 1: Лесн. хоз-во, природопользование и переработка возобновляемых ресурсов. 2021. No 2 (246). С. 284–289. https://doi.org/10.52065/2519-402X-2021-246-36-284-289

13. Цывин М.М. Использование древесной коры. М.: Лесн. пром-сть, 1973. 94 с. 

14. Черкасова А.И., Жученко А.Г., Хлюпина Л.П. Получение плит из коры со связующим // Технология древесных плит и пластиков: межвуз. сб. Вып. VII. Свердловск: УПИ, 1980. С. 76–82. 

15. Arzola-Alvarez A., Castillo-Castillo Y., Anderson R.С., Hume M., Ruiz-Barrera O., Min B.R., Arzola-Rubio A., Beier R.C., Salinas-Chavira J. Influence of Pine Bark Tannin on Bacterial Pathogens Growth and Nitrogen Compounds on Changes in Composted Poultry Litter. Brazilian Journal of Poultry Science, 2020, vol. 22, no. 1, pp. 1–10. http://dx.doi.org/10.1590/1806-9061-2018-0911

16. Berendt F., Pegel E., Blasko L., Cremer T. Bark Proportion of Scots Pine Industrial Wood. European Journal of Wood and Wood Products, 2021, vol. 79, pp. 749–752. https://doi.org/10.1007/s00107-021-01657-7

17. Fedorov V.S., Ryazanova T.V. Optimization of the Extraction Process of Pinus sylvestris L. Pine Bark with Monoethanolamine. VIII International Conference on Advanced Agritechnologies, Environmental Engineering and Sustainable Development (AGRITECH– VIII 2023), 2023, vol. 390, art. no. 05038. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202339005038

18. Filbakk T., Jirjis R., Nurmi J., Høibø O. The Effect of Bark Content on Quality Parameters of Scots Pine (Pinus sylvestris L.) Pellets. Biomass and Bioenergy, 2011, vol. 35, iss. 8, pp. 3342–3349. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2010.09.011

19. Gößwald J., Barbu M.-C., Petutschnigg A., Tudor E.M. Binderless Thermal Insulation Panels Made of Spruce Back Fibres. Polymers, 2021, vol. 13, no. 11, art. no. 1799. https://doi.org/10.3390/polym13111799

20. Goring D.A.I. Thermal Softening, Adhesive Properties and Glass Transitions in Lignin, Hemicellulose and Cellulose. Consolidation of the Paper Web, 1965, pp. 555–568. https://doi.org/10.15376/frc.1965.1.555

21. Jayme G. Zellstoff und Papier, 1961, vol. 11, рp. 432–438. (In Germ.).

22. Kamperidou V., Lykidis C., Barmpoutis P. Utilization of Wood and Bark of Fast-Growing Hardwood Species in Energy Production. Journal of Forest Science, 2018, vol. 64 (4), pp. 164–170. https://doi.org/10.17221/141/2017-JFS

23. Lehtikangas P. Quality Properties of Pelletised Sawdust, Logging Residues and Bark. Biomass and Bioenergy, 2001, vol. 20, iss. 5, pp. 351–360. https://doi.org/10.1016/S0961-9534(00)00092-1

24. Margina Yu., Troegubov A., Kulikova Yu., Sliusar N. Composting Old Bark and Wood Waste in Cold Weather Conditions. Sustainability, 2023, vol. 15, no. 14, art. no. 10768. https://doi.org/10.3390/su151410768

25. Millers M., Magaznieks J. Scots Pine (Pinus sylvestris L.) Stem Wood and Bark Moisture and Density Influencing Factors. Research for Rural Development, 2012, pp. 91–97.

26. Nisca A., Stefănescu R., Stegărus D.I., Mare A.D., Farczadi L., Tanase C. Comparative Study Regarding the Chemical Composition and Biological Activity of Pine (Pinus nigra and P. sylvestris) Bark Extracts. Antioxidants, 2021, vol. 10, no. 2, art. no. 327. https://doi.org/10.3390/antiox10020327

27. Scalbert A. Antimicrobial Properties of Tannins. Phytochemistry, 1991, vol. 30, iss. 12, pp. 3875–3883. https://doi.org/10.1016/0031-9422(91)83426-L

28. Svoykin F., Birman A., Bacherikov I., Meter O., Bozhbov V. Perspectives of Bark Dump Recycling at Wood Processing Enterprises. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, vol. 817, art. no. 012033. https://doi.org/10.1088/1757-899X/817/1/012033

29. Terzopoulou P., Kamperidou V., Lykidis C. Cypress Wood and Bark Residues Chemical Characterization and Utilization as Fuel Pellets Feedstock. Forests, 2022, vol. 13, no. 8, art. no. 1303. https://doi.org/10.3390/f13081303