Производство древесноволокнистых плит с пониженной пожарной опасностью
На правах рукописи
Антонов Александр Викторович
ПРОИЗВОДСТВО ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫХ ПЛИТ
С ПОНИЖЕННОЙ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТЬЮ
05.21.03 – Технология и оборудование химической переработки
биомассы дерева; химия древесины
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата
технических наук
Красноярск – 2013
Работа выполнена в ФГБОУ ВПО "Сибирский государственный технологический университет" на кафедре «Машины и аппараты промышленных технологий», г. Красноярск
Научный руководитель:
доктор технических наук, профессор
заслуженный работник высшей школы РФ Алашкевич Юрий Давыдович
Официальные оппоненты:
Бурындин Виктор Гаврилович, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет», заведующий кафедрой технологии переработки пластических масс
Рубинская Анастасия Владиславовна – кандидат технических наук, доцент, Лесосибирский филиал ФГБОУ ВПО "Сибирский государственный технологический университет", кафедра лесоинженерного дела
Ведущая организация: Сыктывкарский лесной институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова»
Защита диссертации состоится «26» апреля 2013 года в 10.00 ч на заседании диссертационного совета Д 212.253.01 в Сибирском государственном технологическом университете по адресу: 660049, г. Красноярск, пр. Мира, 82, ауд. Ц-110 (зал заседаний).
Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписями, заверенными печатью, просим направлять по адресу: 660049, г. Красноярск, пр. Мира,82, Сибирский государственный технологический университет, ученому секретарю.
E-mail: [email protected].
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского государственного технологического университета.
Автореферат разослан « » марта 2013 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
доктор технических наук, профессор Исаева Елена Владимировна
Общая характеристика работы
Актуальность работы. Социально-экономическое развитие, стимулируемое ростом численности населения планеты, сопровождается обострением негативных проблем, лежащих в сфере экологии и безопасности жизнедеятельности. Особую остроту приобретают пожары. Если лесные пожары лишь отчасти являются следствием антропогенной деятельности, то пожары зданий, сооружений и транспортных средств, как правило, связаны с человеческим фактором и сопровождаются гибелью людей.
Необходимость соблюдения требований по пожарной безопасности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов обусловило появление ряда разработок по огнезащите материалов и конструкций путем нанесения на их поверхность огнезащитных средств, базирующихся в большинстве на известных антипиренах с варьируемым соотношением и целевыми добавками. Имеются и технические решения по изготовлению огнезащищенных материалов с введением антипиренов в структуру материала в технологическом процессе производства.
Вместе с тем разработки огнезащищенных древесных материалов в широких промышленных масштабах остаются нереализованными, что связано, в том числе, с недостаточной эффективностью известных технических решений. Проблема охватывает вопросы взаимодействия антипирена с древесным веществом, с синтетическими смолами, включает технологические аспекты огнезащиты, соответствия материала физико – механическим требованиям и требованиям по пожарной безопасности.
Таким образом, подтверждается необходимость проведения научных и практических работ в области подготовки древесноволокнистых полуфабрикатов и минеральных добавок в технологии получения древесноволокнистых плит (ДВП) с целью снижения пожарной опасности готовой продукции.
Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является разработка научных основ получения и подготовки волокнистых материалов в производстве ДВП со сниженной пожарной опасностью. Для реализации поставленной цели необходимо решить ряд задач:
- исследовать и обосновать необходимость использования вспученного вермикулита в древесноволокнистой композиции для получения готовой продукции со сниженной пожарной опасностью;
- изучить влияние фракционного состава и массовой доли вспученного вермикулита в древесноволокнистой композиции на параметры пожарной опасности готовой продукции;
- определить параметры пожарной опасности древесноволокнистых плит, изготовленных мокрым способом, с добавлением вспученного вермикулита;
- изучить влияние параметров размола волокнистого полуфабриката на физико-механические свойства ДВП со сниженной пожарной опасностью;
- установить основные закономерности процесса производства ДВП мокрым способом с пониженной пожарной опасностью;
- разработать состав древесноволокнистой композиции для получения ДВП мокрым способом с пониженной пожарной опасностью;
- предложить технологию производства ДВП мокрым способом с пониженной пожарной опасностью.
Объект исследований – производство древесноволокнистых плит мокрым способом.
Предмет исследований – явления и закономерности процесса производства ДВП со сниженной пожарной опасностью.
Научная новизна.
1. Впервые научно обоснована возможность получения ДВП мокрым способом с пониженной пожарной опасностью.
2. Впервые найдены математические модели, позволяющие определить физико-механические характеристики и параметры пожарной опасности готовых древесноволокнистых плит с учетом введения вспученного вермикулита в состав основной композиции.
3. Впервые найдены и установлены технологические параметры процесса размола волокнистого полуфабриката и конструктивные характеристики размалывающих установок для получения древесноволокнистого полуфабриката с такими качественными параметрами, которые позволяют вводить в композицию вспученный вермикулит установленного фракционного состава с сохранением требуемых физико-механических свойств и снижением пожарной опасности готовой продукции.
Практическая значимость. Результаты исследований позволили предложить композицию для производства ДВП со сниженной пожарной опасностью, а также технологию производства данного вида продукции.
Результаты исследований нашли применение в практике работы цеха ДВП ОАО «Лесосибирский ЛДК №1», что подтверждено актами внедрения.
Автор защищает способ снижения пожарной опасности ДВП, произведенных мокрым способом; композицию для получения ДВП с пониженной пожарной опасностью и технологию производств.
Соответствие паспорту специальности. Диссертационная работа соответствует паспорту специальности 05.21.03 – Технология и оборудование химической переработки биомассы дерева; химия древесины (п. 14 – Химия и технология древесноволокнистых, древесностружечных плит и пластиков, модификация древесины).
Апробация работы. Результаты работы докладывались на следующих международных научно-практических конференциях: «Наука и современность-2010» (Новосибирск, 2010); «Древесные плиты: теория и практика» (Санкт-Петербург, 2011); «Энергосберегающие процессы и аппараты в пищевых и химических производствах» («ЭПАХПП-2011») (Воронеж, 2011) и всероссийских научно-практических конференциях: «Химико-лесной комплекс – проблемы и решения» (Красноярск, 2012); «Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья» (Барнаул, 2012).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 14 работ, в том числе 3 статьи в журналах перечня ВАК, имеется решение о выдаче патента на изобретение Российской Федерации.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 114 наименований. Объем работы составляет 128 страниц машинописного текста, содержит 36 иллюстраций и 16 таблиц.
Основное содержание работы
Во введении представлено обоснование актуальности исследований в области подготовки древесноволокнистого полуфабриката с учетом введения в композицию неволокнистых компонентов для получения готовой продукции со сниженной пожарной опасностью.
В первой главе диссертационной работы проведен анализ в области производства древесноволокнистых плит специального назначения, в том числе в производстве древесноволокнистых плит со сниженной пожарной опасностью. Показаны преимущества и недостатки существующих способов придания древесноволокнистым плитам специальных свойств.
Проанализированы теоретические и экспериментальные исследования по использованию минеральных добавок в производстве древесных плит. В результате был выявлен единичный случай применения вермикулита в плитном производстве с целью снижения пожарной опасности готовой продукции – древесностружечной плиты (ДСтП). Однако при производстве ДСтП основную роль в формировании свойств плиты играет связующее, в то же время при производстве ДВП большее значение имеют процессы подготовки полуфабрикатов, от качества и степени размола волокнистого полуфабриката зависят процессы отлива и обезвоживания ковра, процессы прессования и термовлагообработки плит и, соответственно, качественные показатели готовых плит.
В связи с этим очевидна актуальность настоящих исследований, посвященных разработке рациональных технологических схем размола волокнистого полуфабриката и увеличения производительности существующего оборудования в производстве ДВП с получением высококачественной готовой продукции с пониженной пожарной опасностью.
Во второй главе рассмотрены теоретические вопросы о структуре древесноплитных материалов, высказаны предположения о влиянии введения неволокнистых компонентов на свойства плит. Представлены соображения о снижении негативного влияния вспученного вермикулита на прочностные свойства ДВП с целью получения готовой продукции с заданными специальными свойствами.
В соответствии с теорией математической статистики была составлена программа экспериментальных исследований для подтверждения высказанных предположений, состоящая из восьми разделов. В качестве основного метода получения математического описания исследуемых процессов были приняты активные многофакторные исследования. Математическая модель была получена методом наименьших квадратов, который, по нашему мнению, наилучшим образом подходит для описания исследуемых процессов.
В работе были спланированы однофакторные эксперименты по определению влияния массовой доли вспученного вермикулита различного фракционного состава в древесноволокнистой композиции на физико-механические характеристики и параметры пожарной опасности ДВП. Для однофакторного эксперимента были выбраны: массовая доля вспученного вермикулита (в), фракционный состав вспученного вермикулита (Frв).
Для реализации следующего этапа исследований были спланированы трёхфакторные эксперименты с целью определения влияния конструктивных параметров размалывающих машин, технологических параметров размола волокнистого полуфабриката и количественного содержания минерала на свойства готовых древесноволокнистых плит со сниженной пожарной опасностью. В качестве входных параметров (управляемых факторов) для трехфакторного эксперимента были выбраны: износ сегментов размалывающей гарнитуры (L/h); зазор между дисками (z); скорость вращения нижнего шнека дефибратора (n); концентрация древесноволокнистой массы перед рафинатором (с); массовая доля вспученного вермикулита (в). В качестве выходных параметров (контролируемых факторов) трехфакторного эксперимента были выбраны: потеря массы образца (m); время достижения максимальной температуры газообразных продуктов горения (); прочность (изг); водопоглощение (S); толщина (b).
В результате реализации однофакторных экспериментов были получены уравнения регрессии с нормализованными обозначениями факторов, отражающие влияние каждого исследуемого фактора на выходные величины в отдельности, без учета парных взаимодействий факторов друг на друга и на выходную величину.
В результате реализации трёхфакторных экспериментов были получены математические модели с нормализованными обозначениями факторов, отражающие влияние каждого исследуемого фактора на выходные величины в отдельности с учетом парных взаимодействий факторов друг на друга и на выходную величину.
Все уравнения регрессии были проверены на адекватность. По моделям с нормализованными значениями факторов проведен статистический анализ, дана интерпретация роли указанных факторов и их парного взаимодействия, математически установлены количественные взаимосвязи между исследуемыми параметрами.
В третьей главе диссертации представлено описание, характеристика и принцип работы промышленных и экспериментальных установок, на которых проводились работы и испытания. Также представлена последовательность проведения экспериментов и методики определения физико-механических характеристик плит и параметров пожарной опасности готовых ДВП.
На первом этапе исследований была спланирована и проведена серия однофакторных экспериментов по определению зависимости потери массы образца m и времени достижения максимальной температуры газообразных продуктов горения, а также прочности изг, водопоглощения за 24 ч S, толщины древесноволокнистых плит b от массовой доли вспученного вермикулита в с мелким размером зерен.
После обработки результатов эксперимента в пакете программ STATISTIKA 5.0 были получены следующие регрессионные зависимости:
m = 99,9 – 1,6в +0,2в2, (1)
= 0,85 – 0,23в +0,03в2, (2)
изг = 44,5 – 1,1в +0,13в2, (3)
S = 6,24 +0,5в + 0,02в2, (4)
b = 2,6 – 0,1в + 0,008в2. (5)
Более наглядное представление об указанных зависимостях дают графики, построенные по полученным уравнениям, (рисунки 1а и 1б).
 |  |
| а – зависимости параметров пожарной опасности ДВП | б – зависимости физико-механических показателей ДВП |
Рисунок 1 - Зависимости параметров пожарной опасности и физико-механических показателей ДВП от массовой доли вермикулита в древесноволокнистой композиции
Как видно из представленных графиков, увеличение значений массовой доли вермикулита свыше 25 % (в = 30 %) приводит к ухудшению физико-механических показателей ДВП до значений, недопустимых ГОСТ4598-86 – прочность при изгибе составляет изг = 34,6 МПа (нижняя допустимая граница значений изг = 33 МПа). Однако при значении массовой доли вермикулита в = 25 % физико-механические показатели ДВП ещё соответствуют значениям, допускаемым ГОСТ4598-86, а параметры пожарной опасности принимают такие значения, что согласно ГОСТ 12.1.044-89 плиты можно будет отнести к трудновоспламеняемым.
Таким образом, для проведения второго раздела однофакторных экспериментов по определению зависимости потери массы образца m и времени достижения максимальной температуры газообразных продуктов горения, а также прочности изг, водопоглощения за 24 ч S и толщины древесноволокнистых плит b от фракционного состава вермикулита Frв значение величины массовой доли минерала было принято в = 25 %. После обработки результатов экспериментов в пакете программ STATISTIKA 5.0 были получены следующие регрессионные зависимости:
m = 65,36 + 43,51Frв – 21,79Frв2, (6)
= 5,17 – 3,83Frв – 5,98Frв2, (7)
изг = 44,58 – 51,4Frв + 38,3Frв2, (8)
S = 5,13 – 36,03Frв– 12,7Frв2, (9)
b = 2,74 – 1,14Frв – 1,09Frв2. (10)
По полученным уравнениям были построены графические зависимости (рисунки 2а и 2б) с целью получения более наглядного представления о влиянии фракционного состава вермикулита на интересующие нас свойства древесноволокнистых плит.
 |  |
| а – зависимости параметров пожарной опасности ДВП | б – зависимости физико-механических показателей ДВП |
Рисунок 2 - Зависимости параметров пожарной опасности и физико-механических показателей ДВП от фракционного состава вермикулита
Анализ графических зависимостей на рисунках 2а и 2б показал следующее. Во-первых, увеличение размеров фракций вспученного вермикулита крайне отрицательно сказывается на значениях величины – времени достижения максимальной температуры газообразных продуктов горения, при одном и том же значении массовой доли в = 25 %. Во-вторых, величина потери массы образца также ухудшается при увеличении размеров частиц вермикулита. При этом значения прочности плиты и величины водопоглощения с увеличением размеров фракций минерала также ухудшаются.
На наш взгляд, это объясняется неравномерным распределением сравнительно крупных частиц минерала в объеме плиты. Крупные фракции минерала попадают между армирующими структуру плиты волокнами, не образуя с ними адгезионных связей, скопление частиц минерала между слоями ДВП снижает ее прочность. Неравномерно распределенные в массе плиты частицы минерала также не могут обеспечить защиту волокон от воздействия пламени. Мелкие частицы минерала – с размером от 0,1 мм и менее – достаточно равномерно распределяются по всему объему древесноволокнистой плиты, в процессе прессования как бы внедряются в волокно, тем самым не нарушая структуру ДВП. Именно это, на наш взгляд, объясняет удовлетворительные значения прочности и водопоглощения с одновременным снижением пожарной опасности готовых плит.
Целью проведения многофакторных экспериментов являлось установление зависимости физико-механических свойств и параметров пожарной опасности древесноволокнистых плит, изготовленных с добавлением вермикулита от конструктивных характеристик размалывающих машин и технологических параметров процесса размола волокнистого полуфабриката.
В результате обработки экспериментальных данных получены уравнения, описывающие необходимые зависимости. Все приведенные ниже математические зависимости представляют собой уравнения регрессии с нормализованными обозначениями факторов.
Регрессионные зависимости, описывающие влияние массовой доли вспученного вермикулита, технологических параметров размола волокнистого полуфабриката и конструктивных характеристик дефибратора на физико-механические свойства и параметры пожарной опасности готовой продукции будут иметь вид:
| m = 114,19 - 1,55 L/h– 71,4 z – 0,6 n – 1,66 в + 0,08 L/h2 + 0,01 в2 + (11) + 6,5 L/hz + 0,02 nв; |
| = 22,18 + 0,8 L/h– 49,5 z – 10,8 n+ 1,6 в + 0,01L/h2 – 6 z2 + 0,32 n2 – (12) - 0,03 в2 + 0,95 L/hz – 0,1 L/hn + 0,01 L/h в + 0,15 zn – 0,02 nв; |
| изг = 28,2 + 0,08L/h + 31,7z – 1,6n + 0,07 в + 16z2 – 0,04 n2 + (13) + 1,9L/hz – 2,35 z в + 0,012nв; |
| S= 7,03 + 1,76L/h + 25z + 0,4 n + 0,44 в – 0,1L/h2 – 13,2z2 – 0,4 L/hz + (14) + 0,02 L/hn – 0,03 L/hв + 2,82 zn – 0,5zв – 0,02 nв; |
| b = 2,66 – 0,12L/h – 30,8z – 1,6n– 0,15в + 13,2z2 + 0,06 n2 + 0,7 L/h z. (15) |
Графические зависимости, построенные по моделям (11, 12), представлены на рисунках 3, 4. Наибольшее влияние и на потерю массы образца, и на время достижения максимальной температуры газообразных продуктов горения оказывает варьирование зазора между размалывающими дисками. На наш взгляд это связано с влиянием зазора на степень разработанности древесноволокнистой массы, что в свою очередь влияет на способность вермикулита удерживаться в плите. Вторым по влиянию фактором является массовая доля вермикулита в композиции, естественно, что чем больше содержание негорючего компонента в готовой плите, тем ниже параметр потери массы образца после отжига.
 |  |
| массовая доля вермикулита в=10 % | массовая доля вермикулита в=50 % |
Рисунок 3 – Зависимость потери массы образца от технологических параметров размола волокнистого полуфабриката и конструктивных характеристик дефибратора
Увеличение зазора между размалывающими дисками и скорости вращения нижнего шнека дефибратора негативно сказывается на величине времени достижения максимальной температуры газообразных продуктов горения, однако одновременное увеличение зазора между дисками и износа сегментов размалывающей гарнитуры приводит к росту значений параметра времени (рисунок 4). Независимо от варьирования других факторов время достижения максимальной температуры газообразных продуктов горения увеличивается с увеличением массовой доли вермикулита в плите.
Анализ графических зависимостей, представленных на рисунке 5, позволяет оценить совместное влияние на прочность плит величины зазора между размалывающими дисками дефибратора и массовой доли вермикулита в древесноволокнистой плите.
 |  |  |
| L/h = 2 | L/h = 6 | L/h = 10 |
Рисунок 4 – Зависимость времени достижения максимальной температуры газообразных продуктов горения от технологических параметров размола волокнистого полуфабриката и конструктивных характеристик дефибратора
 |  |  |
| в = 10% | в = 30% | в = 50% |
Рисунок 5 – Зависимость прочности ДВП от технологических параметров размола волокнистого полуфабриката и конструктивных характеристик дефибратора
Очевидно, что неволокнистый компонент оказывает негативное влияние на величину прочности. На наш взгляд, это связано с тем, что мелкие фракции вермикулита не только внедряются в древесные волокна сравнительно большого диаметра, но и замещают часть мелких волокон, создающих дополнительные связи в плите. Поскольку количество мелких волокон сокращается, связей между армирующими волокнами становится меньше, прочность плит снижается.
Наибольшее влияние на величину водопоглощения S оказывает изменение зазора между дисками дефибратора (рисунок 6).
 |
Рисунок 6 – Зависимость водопоглощения ДВП от технологических параметров размола волокнистого полуфабриката и конструктивных характеристик дефибратора
Водопоглощение древесноволокнистых плит ухудшается с увеличением зазора между размалывающими дисками дефибратора и скорости вращения нижнего шнека, так как щепа не успевает в достаточной мере пропариваться, идет быстрая выгрузка пропарочной камеры, увеличивается давление в размольной камере, увеличивается скорость прохождения щепы через размольную камеру, в составе древесноволокнистой массы присутствуют неразмолотые пучки волокон, спички. Значительное ухудшение водопоглощения наблюдается при увеличении массовой доли минерала до 50 %. При среднем износе сегментов и оборотах нижнего шнека 12-13,7 об/мин увеличение массовой доли минерала до 10-30 % позволяет получить плиту с удовлетворительными значениями водопоглощения.
Что же касается толщины ДВП, то основное влияние на данный параметр оказывают такие факторы, как зазор меду дисками дефибратора и массовая доля вермикулита.
Регрессионные зависимости, описывающие влияние массовой доли вспученного вермикулита, технологических параметров размола волокнистого полуфабриката и конструктивных характеристик рафинатора на физико-механические свойства и параметры пожарной опасности готовой продукции будут иметь вид:
| m = 56,46 - 1,44L/h+ 12,3z – 73,8с – 0,97 в + 0,11 L/h2 – 12,4с2 + (16) + 0,01в2 + 2,65L/h z + 0,01L/hв – 36z c + 0,3zв+ 0,14 св; |
| = 4,39 + 0,49 L/h– 0,6 z + 4,3 с + 0,11 в + 0,013L/h2 + 0,003 в2 – (17) - 0,315 L/h с – 0,08 св. |
| изг = 45,05 + 0,58L/h - 36z + 5,82с – 0,27в – 60z2 + 0,92с2 + 0,002в2- (18) – 1,6 L/h z + 0,21 L/h с - 0,01L/h в + 0,52 z в – 0,01св; |
| S= 2,25 + 1,07L/h + 6,8z + 8,3 с + 0,46 в – 0,085L/h2 – 10,4z2 – (19) - 0,8 с2 + 0,002в2 – 0,104 св; |
| b= 10,8 – 0,12L/h – 6,84z – 4,14с –– 0,06в + 13,2z2 + 0,64 с2 + (20) + 0,001 в2+ 0,7 L/h z. |
Анализ математических зависимостей показывает, что наибольшее влияние на параметры пожарной опасности, уравнения (16) и (17), древесноволокнистой плиты со вспученным вермикулитом оказывает концентрация массы перед рафинатором, второй по оказываемому влиянию – зазор между дисками рафинатора. Графики на рисунке 7 позволяют оценить влияние концентрации массы перед рафинатором и зазора между размалывающими дисками рафинатора на потерю массы образца и время достижения максимальной температуры газообразных продуктов горения. Как видно, повышение концентрации массы перед рафинатором способствует улучшению параметров пожарной опасности (m, % и, мин) древесноволокнистых плит.
Графики, наглядно демонстрирующие зависимости, описанные уравнениями (18) - (20), представлены на рисунках 8, 9, 10.
Анализ графиков и уравнений показал следующее. Наибольшее влияние на прочность древесноволокнистых плит с пониженной пожарной опасностью оказывает зазор между размалывающими дисками. Характер этого влияния несколько меняется в зависимости от износа сегментов гарнитуры (рисунок 8).
Концентрация массы перед рафинатором имеет наибольшее влияние на значение водопоглощения плит. Увеличение массовой доли вермикулита ухудшает значение водопоглощения независимо от варьирования других факторов (рисунок 9).
 |  |
Рисунок 7 – Зависимость параметров пожарной опасности ДВП от технологических параметров размола волокнистого полуфабриката и конструктивных характеристик рафинатора
 |  |  |
| L/h = 2 | L/h = 6 | L/h = 10 |
Рисунок 8 – Зависимость прочности ДВП от технологических параметров размола волокнистого полуфабриката и конструктивных характеристик рафинатора
 |  |  |
| в = 10 % | в = 30 % | в = 50 % |
Рисунок 9 – Зависимость водопоглощения ДВП от технологических параметров размола волокнистого полуфабриката и конструктивных характеристик рафинатора
 |  |  |
| z = 0,05 мм | z = 0,1 мм | z = 0,15 мм |
Рисунок 10 – Зависимость толщины ДВП от технологических параметров размола волокнистого полуфабриката и конструктивных характеристик рафинатора
Как видно из рисунка 10, снижению толщины готовой плиты (при росте величины износа сегментов размалывающей гарнитуры) способствует уменьшение зазора между дисками рафинатора даже при увеличении массовой доли вермикулита в древесноволокнистой композиции.
Исследования показали, что при известных значениях конструктивных параметров размалывающих установок и технологических режимах процесса размола волокнистого полуфабриката, варьируя значения массовой доли вспученного вермикулита в древесноволокнистой композиции, возможно снизить пожарную опасность плит, изготовленных из нее по ГОСТ 12.1.044-89, до уровня трудновоспламеняемых.
В четвертой главе представлена практическая реализация результатов работы. На основании результатов экспериментальных исследований в четвертой главе диссертационной работы были определены оптимальные технологические и конструктивные параметры процесса размола волокнистого полуфабриката в производстве древесноволокнистых плит с пониженной пожарной опасностью.
Разработана композиция, включающая древесноволокнистую массу, гидрофобную эмульсию, содержащую нефтяные парафины и осадитель – серную кислоту, дополнительно содержащая вспученный вермикулит в определенных соотношениях массовых долей.
Предложена технология для производства древесноволокнистых плит с пониженной пожарной опасностью, включающая: прием, складирование и подготовку древесного сырья, получение древесной щепы и древесных волокон, прием и складирование химикатов и вспученного вермикулита, приготовление гидрофобных составов, участок введения химикатов и вспученного вермикулита, формирование ковра, разрезку ковра, горячее прессование, термообработку и увлажнение плит, форматную резку и складирование.
Выполнена оценка экономической эффективности производства древесноволокнистых плит с пониженной пожарной опасностью: сумма капитальных вложений составит 1598,48 тыс. руб.; себестоимость 1м2 ДВП с пониженной пожарной опасностью – 22,82 руб. Предполагаемая прибыль предприятия при выпуске 1 млн. шт. ДВП с пониженной пожарной опасностью составит 1680 тыс. руб. в год, при сроке окупаемости около 1-го года и экономической эффективности капитальных вложений 1,05.
Выводы по диссертации
В результате проведенных экспериментальных исследований были получены следующие результаты:
1. На базе экспериментальных исследований разработаны математические модели, адекватно описывающие процесс получения древесноволокнистых полуфабрикатов в производстве ДВП пониженной пожарной опасности.
2. Анализ полученных математических зависимостей позволил определить оптимальные по различным критериям технологические режимы, применение которых приводит к получению ДВП пониженной пожарной опасности с необходимыми физико-механическими свойствами.
3. На основании результатов исследований была разработана композиция для получения ДВП мокрым способом с пониженной пожарной опасностью.
4. На основании анализа исследований в области производства ДВП специального назначения была необходимость использования вспученного вермикулита в древесноволокнистой композиции для получения готовой продукции со сниженной пожарной опасностью.
5. По результатам предварительного эксперимента было изучено влияние фракционного состава и массовой доли вспученного вермикулита в древесноволокнистой композиции на параметры пожарной опасности готовой продукции.
6. Предложена технология для производства ДВП пониженной пожарной опасности.
7. Выполнена оценка экономической эффективности производства плит пониженной пожарной опасности.
Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:
Статьи в журналах перечня ВАК:
1 Антонов, А.В. Получение огнезащищенных древесноволокнистых плит / А.В. Антонов, Н.А. Петрушева, Ю.Д. Алашкевич // Лесной журнал. – 2012. - № 4. – С. 99-104, автора 0,19 п.л.
2 Влияние технологических и конструктивных параметров размола на свойства трудновоспламеняемых древесноволокнистых плит / А.В. Антонов, Н.А. Петрушева, А.П. Чижов, Ю.Д. Алашкевич // Химия растительного сырья. – 2012. - №4. – С. 215-219, автора 0,09 п.л.
3 Размол древесноволокнистых полуфабрикатов при производстве трудновоспламеняемых древесноволокнистых плит / А.В. Антонов, Н.А. Петрушева, А.П. Чижов, Ю.Д. Алашкевич // Химия растительного сырья. – 2012. - №4. – С. 221-224, автора 0,08 п.л.
Материалы конференций:
4 Антонов, А.В. О прочности древесноволокнистых плит со специальными свойствами / А.В. Антонов, Ю.Д. Алашкевич, Н.А. Петрушева // Наука и современность – 2010: сб. ст. по материалам VII междунар. науч.-практ. конф. – Новосибирск, 2010. – С. 11-15, автора 0,16 п.л.
5 Получение древесноволокнистых плит специального назначения с использованием вермикулита / А.В. Антонов, Ю.Д. Алашкевич, Н.А. Петрушева, А.П. Чижов // Древесные плиты: теория и практика: сб. ст. по материалам XIV междунар. науч.-практ. конф. – СПб., 2011. – С. 71-73, автора 0,06 п.л.
6 Получение древесноволокнистых плит с огнезащитными свойствами / А.В. Антонов, Ю.Д. Алашкевич, Н.А. Петрушева, А.П. Чижов // Энергосберегающие процессы и аппараты в пищевых и химических производствах: сб. ст. по материалам междунар. науч.-техн. интернет-конф. - Воронеж, 2011. – С. 21-25, автора 0,09 п.л.
7 Возможность получения древесноволокнистых плит со специальными свойствами / А.В. Антонов, Ю.Д. Алашкевич, Н.А. Петрушева, А.П. Чижов // Лесной и химический комплексы - проблемы и решения: сб. ст. по материалам всерос. науч.-практ. конф.– Красноярск: СибГТУ, 2011. - Т. 1. – С. 202-204, автора 0,06 п.л.
8 Использование вермикулита в производстве древесноволокнистых плит / А.В. Антонов, Н.А. Петрушева, А.П. Чижов, К.О. Ярошенко, Л.М. Мухамедшина // Молодые ученые в решении актуальных проблем науки: сб. ст. по материалам всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием. – Красноярск: СибГТУ, 2011. - Т. 2. – С. 62-64, автора 0,06 п.л.
9 Математическая модель получения ДВП со специальными свойствами / А.В. Антонов, Ю.Д. Алашкевич, Н.А. Петрушева, А.П. Чижов // Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья: сб. материалов V всерос. конф. с междунар. участием. - Барнаул, 2012. – С. 427-429, автора 0,08 п.л.
10 Обоснование использования вермикулита в производстве ДВП со специальными свойствами / А.В. Антонов, Ю.Д. Алашкевич, Н.А. Петрушева, А.П. Чижов // Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья: сб. материалов V всерос. конф. с междунар. участием. - Барнаул, 2012. – С. 429-432, автора 0,06 п.л.
11 Антонов, А.В. Производство древесноволокнистых плит со сниженными свойствами пожарной опасности / А.В. Антонов, Ю.Д. Алашкевич, Н.А. Петрушева // Лесной и химический комплексы-проблемы и решения: сб. ст. по материалам всерос. науч.-практ. конф.– Красноярск: СибГТУ, 2012. - Т. 2. – С. 124-129, автора 0,19 п.л.
12 Антонов, А.В. Применение вспученного вермикулита для снижения пожарной опасности ДВП при изготовлении мокрым способом / А.В. Антонов // Молодые учёные в решении актуальных проблем безопасности: сб. материалов науч.-практ. конф. - Железногорск: СИПБ МЧС России, 2012. – С. 22-24, автора 0,19 п.л.
13 Производство ДВП с приданием им свойств биостойкости и огнестойкости / А.В. Антонов, А.А. Богуш, Н.Г. Чистова, Ю.Д. Алашкевич; Лесосибирский филиал Сибирского государственного технологического университета. – Лесосибирск, 2009. – 12 с. – Деп. в ВИНИТИ 10.06.09, № 385-В, автора 0,38 п.л.
14 Решение о выдаче патента на изобретение. Заявка 2011146843/13(070231) Российская Федерация, МПК B 27 N 3/12. Композиция для получения огнезащищенных древесноволокнистых плит / А.В. Антонов, Н.А. Петрушева, Н.Г. Чистова, А.П. Чижов, Ю.Д. Алашкевич, И.А. Финк.; заявитель СибГТУ.
Сдано в производство 21 марта 2013 г.
Формат 60х84 1/16. Усл. печ. л. 1,0.
Изд. № 5/2. Заказ № 1671. Тираж 100 экз.
Редакционно-издательский центр СибГТУ
660049, г. Красноярск, пр. Мира, 82
Факс (391) 211-97-25
Тел. (391) 227-69-90
