Технологии, позволяющие сделать древесину более привлекательной
Автор: Романенко И.И., Романенко М.И., Петровнина И.Н.
Журнал: Форум молодых ученых @forum-nauka
Статья в выпуске: 6-2 (22), 2018 года.
Бесплатный доступ
За счет применения современных технологий и материалов древесина приобретает новые эксплуатационные свойства. Использование способа объемной пропитки древесины и полимерных растворов позволило получить материал, обладающий высокой пожаростойкостью. Выявлено, что модифицированная древесина лиственных пород не поддерживает самостоятельное горение и относится к материалам класифицируемых как трудно возгораемые.
Технология, лиственные породы, модифицирование, древесина, импрегнирование, композитный материал, полимерный раствор
Короткий адрес: https://sciup.org/140283410
IDR: 140283410
Текст научной статьи Технологии, позволяющие сделать древесину более привлекательной
Применение деревянных конструкций и материалов в современном строительстве ограничивается такими свойствами, как пожаростойкость и способность поддерживания самостоятельного горения. Повышение пожаростойкости древесины требует проведения комплексных исследований[1, 2].
Технология импрегнирования древесины
позволяет
создать
композиционный материал со стабильными эксплуатационными свойствами. Модифицированная древесина представляет собой материал, в котором соединены свойства природного материала и полимерного раствора в результате его полимеризации в волокнах древесины. Это обеспечивает трудность проникновения различных растворов в капилляры древесины.
Пропитка древесины растворами в вакуум-барокамере по цикличной нагрузке способствует проникновению химикатов по капиллярам древесины по всей длине, что создает защиту от проникновения растворов, воздуха, микроорганизмов и грибков [3, 4]. Модифицированная древесина позволяет избавиться от таких негативных пороков, как набухание и усушка, коробление и растрескивание, загнивание и возгорание.
При проведении исследований выбирался полимерный раствор с минимальной вязкостью. Особый интерес представляет полимерный раствор PROSEPT PROF 1-2. Он относится к трудно возгораемым полимерам. Окраска раствора от прозрачного до красного и зеленого. Подкрашивание растворов осуществляется с целью визуального контроля за протеканием технологического процесса.
Подготовка модифицирующего раствора полимера состоит из разбавления водой полимера до вязкости, которая должна быть равна 34 – 37 с по вискозиметру ВЗ-1 с соплом № 5. Для этого берется полимера 1 часть и 2 части воды, перемешивается до однородного состава при температуре 20 ± 5 о С.
Лиственные породы древесины (дуб, береза, осина) использовались из лесов пензенской области. Для проведения исследований было подготовлено шесть образцов в виде брусков размерами 150×35×10 мм. Перед началом испытаний определялась масса образцов. Влажность образцов перед испытаниями составляла от 6 до 8 %.
Методом «Огневой трубы» осуществлялось тестирование огнезащитных свойств как эталонных, так и модифицированных образцов древесины. Группа горючести древесины определяется по ГОСТ 17.088-71.
Установка состоит из камеры горения в виде стальной трубы диаметром (50 ± 3) мм, длиной (165 ± 5) мм и толщиной стенки (0,5 ± 0,1) мм, держателя образца-зажима трехпалого с фиксатором, газовой горелки диаметром 7 мм и смотрового зеркала диаметром 50 мм. Камера горения вертикально закреплена на штативе установке [5].
Образцы подготовленной древесины погружались в вакуум-барокамеру, где чередовалось воздействие: вакуум-разрежение-давление-разрежение-вакуум-разряжение. Технологический регламент процесса пропитки поддерживается системами управления на основе интегральных схем САПР [6]. Подобное циклическое влияние позволяет получить пропитку образца по всему объему. Такие параметры технологического процесса, как температура проведения процесса пропитки, величина и продолжительность давления в камере не раскрываются, поскольку являются интеллектуальной собственностью авторов. Образцы древесины подвергают сушке и только потом производится испытание в «огневой трубе». Время проведения эксперимента фиксируется секундомером.
Образцы в «огневой трубе» поджигали при помощи горелки, фиксировалось время воспламенения и время горения материала. Нормативное время работы горелки 2 минуты. В результате исследований определяли время самостоятельного горения и тления древесины. Остывший образец взвешивался на лабораторных весах. Устанавливали потерю массы в процентном отношении. Результаты приведены в таблице.
Таблица
Результаты испытаний на пожаростойкость древесины по методу «Огневая труба»
№ п/п |
Параметры древесины |
Приращение массы образца после модификации, % |
Время Начала горения, с |
Время самостояте льного горения, с |
Потери массы на огневой трубе, % |
1 |
Дуб эталон |
– |
через 15 с. |
176 |
23,3 |
2 |
Дуб модифицированный |
11,2 |
Не горит |
3 |
6,98 |
3 |
Береза эталон |
– |
25 с |
181 |
30,5 |
4 |
Береза модифицированная |
19,0 |
Не горит |
10 |
7,8 |
5 |
Ольха эталон |
– |
10 с. |
198 |
36,1 |
6 |
Ольха модифицированная |
22,4 |
Не горит |
10 |
4,8 |
На основе анализа результатов исследований (см. табл.) было выявлено, что наибольшую потерю массы имеет не модифицированная древесина лиственных пород под номерами 1, 3, 5. Эта древесина является эталоном и не подвергалась модифицирование в вакуум-барокамере.
Не поддерживают горение образцы № 2, 4, 6, которые прошли обработку по предлагаемому регламенту модифицирования. Результатом чего является малая потеря массы образцов. Модифицирующий состав PROSEPT PROF 1-2 обеспечивает высокую пожаростойкость изделий из древесины и не изменяет их внешний вид (образец не подвержен короблению). Осмотр поперечного среза древесины показал, что наилучшую пропитку имеет сердцевина образца и в меньшей степени пропитана лубовая часть образца по предлагаемой технологии. Изделия из модифицированной древесины относятся к трудно возгораемым материалам. Таким образом, использование местной сырьевой базы позволит создать безотходное производство строительных материалов и изделий [7].
Список литературы Технологии, позволяющие сделать древесину более привлекательной
- Асеева Р.М. Горение полимерных материалов / Р.М. Асеева, Г.Е. Заиков. - М.: Наука, 1981. - С. 280.
- Новосельцев П.П. Особенности термолиза целлюлозы / П.П. Новосельцев, М.А. Тюганова, Г.Е. Кричевский, М.В. Буянова // Хим. волокна. - 1992. № 3. С. 28.
- Романенко И.И. Направленное изменение свойств древесины лиственных пород/ Романенко И.И., Романенко М.И.// Дневник науки. 2017. № 11 (11). С. 19.
- Романенко И.И. Современные технологии по созданию модифицированной древесины из лиственных пород/ Романенко И.И., Романенко М.И.// Уральский научный вестник. 2016. Т. 10. № 2. С. 90-95.
- Романенко И.И. Инновационные решения, способствующие пожаростойкости строительных материалов из древесины/ Романенко И.И., Романенко М.И. //Международный журнал гуманитарных и естественных наук. 2016. Т. 4. № 1. С. 95-98.
- Пинт Э.М., Петровнина И.Н., Романенко И.И., Еличев К.А. Интегральные микросхемы в системах управления производственными процессами. Монография / Пенза, 2014. С.149.
- Романенко М.И., Романенко И.И. Устойчивое экономическое развитие строительного комплекса на основе безотходного использования природного возобновляемого сырья / М.И. Романенко, И.И. Романенко // Экономические аспекты управления строительным комплексом в современных условиях. Электронный ресурс. Самара, 2016. С. 100-104.