УДК 674.093.026 - воронежский государственный

УДК 674.093.026
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ РАСЧЕТ ЗАТРАТ СЫРЬЯ
ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ФАНЕРНОЙ ПРОДУКЦИИ
А.А. Лукаш, В.А.Романов, Е. А. Исаенкова
ГОУ ВПО «Брянская государственная инженерно-технологическая академия»,
г. Брянск, e-mail: vromanov62@mail.ru
В современных условиях актуальным вопросом для деревообрабатывающих
предприятий является анализ затрат на производство продукции. Основной
статьей в калькуляции затрат являются стоимость древесного сырья и клеевых
материалов. Фанерные предприятия для производства продукции используют
фанерное сырье лиственных и хвойных пород первого, второго и третьего сорта.
В рыночных условиях стоимость сырья не является постоянной и зависит от
спроса и предложения.
Полезный выход, в основном, зависит от диаметра сырья и от процентного
соотношения сортов. При использовании сырья первого сорта больше полезный
выход за счет меньших норм расхода, чем при использовании сырья второго или
третьего сорта. При производстве продукции из сырья второго сорта или
третьего сорта расход увеличивается, однако это может компенсироваться их
меньшей ценой. Целесообразность применения низкокачественного сырья
зависит от норм расхода древесного сырья (Н) и цены на это сырье (Ц). Суммарные затраты на сырье (З) будут определяться как
З = Н1 Ц1 П1+ Н2 Ц2 П2 + Н3 Ц3 П3,
где - Н1, Н2 и Н3 – нормы расхода древесного сырья на изготовление 1 м3
продукции соответственно для первого, второго и третьего сортов;
Ц1, Ц2 и Ц3 - цены на древесное сырье соответственно первого, второго и
третьего сортов, руб/м3;
П1, П2 и П3 – соотношение первого, второго и третьего сортов, %.
Для минимизации затрат на сырье необходимо правильно выбрать процентное соотношение сырья, что может занимать много времени. Поэтому
авторами была разработана программа автоматизированного расчета затрат на
сырье при производстве фанерной продукции в зависимости от диаметра сырья
и процентного соотношения сортов по методике, изложенной [1].
Выполнение расчетов требует использования справочных данных. Для их
хранения в ЭВМ была разработана реляционная база данных, состоящая из трех
таблиц типа Paradox. Процент отходов при обрезке приведен в таблице с именем
ТOtxod.db. Она состоит из следующих полей:
-KodOthod (типа Autoincrement) -номер строки;
-Dlina (типа Alpha) –длина листа фанеры;
-Shirina (типа Alpha)- ширина листа фанеры;
____________________________________________
© Лукаш А.А., Романов В.А., Исаенкова Е.А., 2010 г.
-PrOthod (типа Alpha)- процент отходов при обрезке по формату.
Значение коэффициентов выхода шпона К В и К Л приведено в таблице базы данных TKbKl.db. Указанная таблица состоит из полей:
-KodDiam (типа Autoincrement)- номер строки;
-Diam (типа Integer)- диаметр чурака;
-Kb1 (типа Number) -коэффициент выхода шпона первого сорта К В1 ;
-Kb2 (типа Number) -коэффициент выхода шпона второго сорта К В2 ;
-Kb3 (типа Number) -коэффициент выхода шпона третьего сорта К В3 ;
-Kl1 (типа Number) -коэффициент выхода форматного шпона первого сорта К Л 1 ;
-Kl2 (типа Number) -коэффициент выхода форматного шпона второго сорта К Л 2 ;
-Kl3 (типа Number)- коэффициент выхода форматного шпона третьего
сорта К Л 3 .
Объем чураков в зависимости от их длины и диаметра приведен в таблице
базы данных TVChturak.db. В ее структуру включены поля:
-KodDiam (типа Autoincrement) -номер строки;
-Diam (типа Integer)- диаметр чурака;
-L25 (типа Number) -объем чурака при его длине 2,5 м;
-L22 (типа Number) -объем чурака при его длине 2,2 м;
-L19 (типа Number) -объем чурака при его длине 1,9 м;
-L16 (типа Number)- объем чурака при его длине 1,6 м;
-L13 (типа Number) -объем чурака при его длине 1,3 м.
После создания базы данных был разработан алгоритм решения задачи,
который представлен на рисунке 1 в виде блок-схемы.
На схеме показаны следующие блоки:
- блок 1. Начало;
- блок 2. Ввод часовой производительности и диаметр кулачков
лущильного станка, а также сортов чураков и их стоимости;
- блок 3. Выбор процентов отходов при переобрезе и обрезке из
спецификации, хранящейся в таблице ТOtxod.db (блок 4) базы данных. Коды
выбранных процентов отходов присваиваются переменными рА1 , рА2
соответственно;
- блок 5. Расчет количества фанеры и отходов при переобрезе и при
обрезке по формату;
- блок 6. Выбор процента потерь на упрессовку из спецификации (блок 7).
Код выбранного процента потерь присваивается переменной рА3 ;
- блок 8. Проверка условия. Если процент потерь на упрессовку для марки
фанеры найден, то переход к блоку 9, иначе - к блоку 13;
- блок 9. Проверка условия. Если выпускается шпон из сосны, то переход
к блоку 10, иначе - к блоку 11;
Рисунок 1 – Блок-схема алгоритма
- блок 10. Расчет процента потерь на упрессовку рА3  1,4 рА3 ;
- блок 11. Расчет процента потерь на упрессовку рА3  рА3 ;
- блок 12. Расчет количества шпона, поступающего на участок
склеивания и расчет потерь на упрессовку;
- блок 13. Расчет количества шпона, поступающего на участок
склеивания и расчет потерь на упрессовку;
- блок 14. Выбор процентов отходов при починке и раскрое из
спецификации, хранящейся (блок 15). Код выбранных процентов отходов
присваиваются переменными рА4 , рA7 соответственно;
- блок 16. Выбор процента тангентальной усушки шпона из спецификации
(блок 17). Код выбранного процента потерь присваивается переменной рА5 ;
- блок 18. Выбор диаметра, длины, объема чурака из спецификации,
хранящейся в таблице TVChturak.db (блок 19) базы данных. Код выбранных
диаметра, длины, объема чурака присваиваются переменными рD , рl , рVl1
соответственно;
- блок 20. Выбор коэффициентов выхода шпона К В и К Л из спецификации,
хранящейся в таблице TKbKl.db (блок 21) базы данных. Коды выбранных
коэффициентов выхода шпона присваиваются переменными рKb1 , рKb2 , рKb3 ,
рKl1 , рKl2 , рKl 3 ;
- блок 22. Расчет количества шпона, выходящего из сушилок, расчет
количества отходов при починке, расчет объема шпона с учетом потерь на
усушку, расчет потерь при усушке, расчет объемов карандаша 1, 2 и 3 сорта,
кускового и форматного шпона 1, 2 и 3 сорта, шпона-рванины 1, 2 и 3 сорта,
расчет объемов карандаша и шпона-рванины в процентах 1, 2 и 3 сорта;
- блок 23. Расчет процента отходов при лущении 1, 2 и 3 сорта, расчет
объема сырья в чураках 1, 2 и 3 сорта, расчет количества отходов на складе
сырья 1, 2 и 3 сорта, норма расхода 1, 2 и 3 сорта, среднее значение стоимости;
- блок 24. Просмотр результатов расчетов;
- блок 25. Печать результатов расчетов;
- блок 26. Конец.
Реализация описанного выше алгоритма выполнена в среде разработки
Delphi 2009 на языке программирования Object Pascal. Выполнение расчетов
осуществляется в диалоговом режиме пользователя с компьютером с помощью
специально разработанной формы диалога, показанной на рисунке 2.
Для ввода значений процента отходов при обрезке, коэффициентов выхода шпона К В и К Л , объема чураков в зависимости от их длины и диаметра
используется табличная форма диалога. Выбор вышеперечисленного выполняется перемещением и установкой указателя записи, используя соответствующую
таблицу базы данных со спецификацией как меню. Для выбора остальных
процентов отходов используется конкретный тип диалога в виде переключателей. Выполнение расчетов, конвертирование полученных результатов в Excel
осуществляется нажатием соответствующих кнопок, что представляет меню
функций системы. На рисунке 3 показан вид рабочего листа MS Excel с результатами расчетов.
Рисунок 2 – Вид формы диалога для выполнения расчетов
В качестве примера произведен пооперационный расчет в производстве
фанеры марки ФК для березового сырья диаметром 26 см при стоимости
сырья 1 сорта – 1100 руб. за 1 м3, 2 сорта – 1000 руб. за 1 м3, 3 сорта – 900 руб.
за 1 м3. Для часовой производительности цеха 4,03 м3 фанерной продукции
потребуется 8,52 м3 сырья в час. Несмотря на меньшую норму расхода сырья 1
сорта на изготовление 1 м3 фанерной продукции его стоимость будет выше, чем
при использовании сырья низших сортов. При процентном соотношении сырья
1 сорта - 10%, 2 сорта - 60% и 3 сорта - 30% средняя стоимость сырья на
производство 1 м3 фанерной продукции составит 2135,6 руб.
Рисунок 3 –Вид рабочего листа MS Excel с результатами расчетов
Разработанная программа автоматизированного пооперационного расчета
стоимости сырья в производстве фанеры позволяет сократить время сложных
расчетов и повысить их точность. Кроме этого, программа дает возможность
быстро отреагировать на изменения цен на сырье, и тем самым повысить
эффективность производства. Наибольший интерес программа представляет
для научных работников, так как позволяет моделировать варианты
производства фанеры с различными исходными данными сортового состава
сырья и экономического обоснования их использования.
Библиографический список
1. Куликов В.А. Технология клееных материалов и плит [Текст]: Учебник для вузов / В.А.
Куликов, А.Б. Чубов. - М.: Лесн. пром-сть, 1984. - 344 с.
УДК 674.0
К ВОПРОСУ МОДЕРНИЗАЦИИ КАМЕР ДЛЯ СУШКИ
ПИЛОПРОДУКЦИИ
А.П. Решетников, А.П. Большаков, В.М. Меркелов, А.П. Решин
ГОУ ВПО «Брянская государственная инженерно-технологическая академия»,
г. Брянск, e-mail:vromanov62@mail.ru
Основная часть потребляемой лесопильно-деревообрабатывающими предприятиями энергии затрачивается на сушку пилопродукции, которая является
наиболее энергоемким технологическим процессом в лесопилении и деревообработке. В нашей стране на лесопильных предприятиях на камерную сушку
пиломатериалов расходуется 70…75 % общезаводских расходов теплоты и
50…60 % электрической энергии. Эти данные характерны для предприятий,
оснащенных лучшими отечественными сушильными камерами.
Для многих деревообрабатывающих предприятий имеющих лесосушильные камеры устаревших конструкций, энергетические затраты будут значительно больше. Наблюдаются также нерациональные расходы энергии из-за плохого
состояния тепловой изоляции, нарушений технологического процесса сушки,
утечки теплоносителя и агента сушки, неисправного оборудования. Все это, а
также повышение требований к качеству выпускаемых изделий и значительное
повышение цен на энергоносители, заставляет обратить серьезное внимание на
эффективность работы сушильных цехов.
Можно выделить следующие основные направления совершенствования
технологического процесса сушки пилопродукции: модернизация лесосушильных камер, разработка рациональных режимов, совершенствование методов
контроля и регулирования параметров агента сушки и состояния высушиваемого материала. Особенно актуальны вопросы модернизации камер и совершенствование контроля и регулирования процесса сушки.
Модернизация камер, в свою очередь, также может осуществляться по нескольким направлениям. Во-первых, необходимо привести существующие
схемы циркуляции к поперечно-вертикальной циркуляции агента сушки. Вовторых, должны быть изменены места установки вентиляционного и теплового
оборудования. В-третьих, необходим постепенный перевод камер на автономные источники тепловой энергии, особенно с использованием энергетических
установок, работающих на отходах древесины. В-четвертых, требуется дополнительное утепление ограждений камер.
В настоящее время наиболее быстрыми темпами идет использование энергетических установок на отходах древесины. Они подразделяются на два вида:
водогрейные и воздухогрейные. Первые используются для нагревания
________________________________________________________________
© Решетников А.П., Большаков А.П., Меркелов В.М., Решин А.П., 2010 г.
воды (теплоносителя), а вторые – воздуха (агента сушки).
В первом случае практически не изменяется традиционная схема нагревания сушильного агента в камере (не требуется монтаж специальных калориферов). Во втором случае для подачи воздуха в камеру требуется монтаж специальных воздуховодов (прежние калориферы демонтируются). Эти установки
намного эффективнее, так как избавляют от необходимости дорогостоящего
обслуживания водяных (паровых) тепловых систем.
Однако и в воздухогрейных системах наблюдается серьезные различия.
Большинство из них используют традиционные (по аналогии с водяными
паровыми системами) схемы подачи в камеру тепловой энергии. Это требует
установки либо в камере традиционного вентиляционного оборудования, либо
мощного центробежного вентилятора вне камеры.
На кафедре технологии деревообработки Брянской государственной инженерно-технологической академии разработана система обогрева горячим воздухом сушильных камер, предусматривающая подачу горячего воздуха под
штабель пиломатериала. Для обеспечения такой камеры тепловой энергией
нами разработана энергетическая установка (теплогенератор) [1].
Рисунок – Теплогенератор
Она включает в себя установку сжигания отходов (УСО), теплообменник,
вентилятор (мощность привода не превышает 0,5 кВт), воздуховоды специальной конструкции и комплект оборудования для автоматического контроля и
регулирования процесса (возможно ручное управление). В качестве топлива
используются все виды отходов деревообрабатывающих производств, в т.ч.
сыпучие, стружка и др. Тяга осуществляется естественным образом с помощью
дымовой трубы. Электрическая энергия расходуется только на работу вентилятора, нагнетающего воздух через теплообменник в воздуховоды вентиляцион-
ной системы. Нагреваемый воздух не смешивается с топочными газами, что
исключает загрязнение высушиваемых материалов продуктами сгорания топлива.
Использование теплогенератора для камерной сушки пиломатериалов позволило разработать новую систему подачи теплоносителя в сушильное пространство и отказаться от применения в камере традиционных калориферов и
вентиляторов. Такое оснащение камеры позволяет применить и импульсный
принцип ее работы. В основу его заложена идея отказа от подачи в камеру во
время проведения начального прогрева и влаготеплообработок дополнительного
количества влаги, на испарение которой требуются затраты тепловой энергии.
Необходимая для указанных выше операций влага образуется в самой камере.
Это происходит следующим образом. В нужные моменты времени испарившаяся влага не выбрасывается в атмосферу, а задерживается в камере. Чтобы она
образовалась в большем количестве, на определенное время отключаются
калориферы.
В камерах, работающих в импульсном режиме и исключающих длительные
энергозатратные влаготеплообработки, значительно сокращаются сроки сушки.
В них можно высушивать пилопродукцию из древесины хвойных и лиственных
(твердых и мягких) пород при низкотемпературном режиме в паровоздушной
среде.
УСО устанавливается как внутри помещения, так и вне его, и может работать в
круглосуточном режиме. УСО может быть изготовлена в водогрейном варианте.
Это позволяет подключать ее к традиционным нагревательным системам.
Особыми отличительными особенностями УСО является небольшой расход
топлива (от 15 кг/ч) и наличие дополнительной камеры дожигания, позволяющей обеспечивать практически полное отсутствие дыма и выбросов вредных
веществ в атмосферу. Мощность установки регулируется в широком диапазоне
от 25 до 300 кВт. Масса установки при небольших габаритных размерах не
превышает 400 кг.
Таким образом, использование энергетических установок в воздухогрейном
варианте позволяет не только использовать самую эффективную схему циркуляции агента сушки, но и отказаться от традиционного вентиляционного и
теплового оборудования.
Библиографический список
1.
Меркелов В.М., Решин А.П. Направления совершенствования технологии сушки
пиломатериалов. – Вестник Брянской госуд. инж.-технол. акад., 2005, №1, с. 155…157.
2.
Патент 2267698 С1 RU, МПК F23B 10/00/. Устройство для сжигания твердого
топлива / Решетников А.П., Большаков А.П., Меркелов В.М., Решин А.П. // Заявл. 25.05.04;
Опубл. 10.01.06. – Бюл. № 1. – 3 с.
УДК 684.4
К ВОПРОСУ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АДГЕЗИИ ЛАКОКРАСОЧНЫХ
ПОКРЫТИЙ ДРЕВЕСИНЫ МЕТОДОМ РАВНОМЕРНОГО ОТРЫВА
ЦИЛИНДРОВ
Н.А. Ермачкова, А.Ю. Видалко
ГОУ ВПО «Брянская государственная инженерно-технологическая академия», г. Брянск, e-mail:ermachkova-n@mail.ru
Современный ассортимент лакокрасочной продукции для отделки мебели
включает широкий набор лакокрасочных материалов, начиная от традиционных
нитроцеллюлозных лаков и заканчивая новейшими полиуретановыми и акриловыми материалами. Требования, предъявляемые к ним сегодня, высоки, прежде
всего, в отношении прочности, долговечности, а также соответствии внешних
показателей желаниям клиента (цвет, прозрачность, глянец и др.). Возможность
выбора для применения любого лакокрасочного материала создает необходимость проведения сравнительного анализа свойств лакокрасочных материалов
путем испытаний.
Качество лакокрасочных покрытий зависит в основном от свойств лакокрасочных материалов, свойств подложки и их взаимодействия. Целесообразность
испытаний лакокрасочных материалов обусловлена тем, что на предприятиях,
осуществляющих отделочные работы, в обязательном порядке проводится
входной контроль лакокрасочных материалов в специальных лабораториях.
Адгезия - важнейшее свойство лакокрасочных материалов. От величины и
стабильности адгезии зависят свойства покрытий, в том числе долговечность и
защитная способность в условиях эксплуатации. Под адгезией подразумевают
связь жидкой и твердой фаз на границе их раздела. Её оценивают работой,
которую необходимо затратить для преодоления этих связей. Мера адгезии адгезионная прочность, то есть прочность зоны адгезионного взаимодействия
приведенных в контакт разнородных тел. Адгезионная прочность может быть
непосредственно оценена лишь при разрушении адгезионного соединения.
Для определения адгезии лакокрасочных покрытий к древесине используется много методов: метод ножа-клина, метод параллельных надрезов, метод
равномерного отрыва цилиндров и др. Сущность метода равномерного отрыва
цилиндров (ГОСТ 27.385-87) заключается в отрыве участка покрытия от древесной подложки в перпендикулярном направлении и определении необходимого
для этого усилия.
Лакокрасочные материалы, применяемые в деревообрабатывающей промышленности, непрерывно совершенствуются. Для приклеивания к
_____________________________________
© Ермачкова Н.А., Видалко А.Ю., 2010 г.
лакокрасочным покрытиям цилиндров согласно ГОСТ 27.385-87 применяется
эпоксидный клей. Для проверки соответствия свойств эпоксидных клеёв
требованиям, предъявляемым к ним при испытаниях, нами были проведены
исследования.
Для исследований были выбраны эпоксидный клей «Контакт», клей «Момент Супер Эпокси» и «Супер момент», состав которых приведён в таблице 1. В
качестве подложки использовалась древесина ясеня. На подложки были нанесены два современных лакокрасочных материала: глянцевый лак TZ 2940 (итальянское производство Sayerlack), матовый лак TX 9030 (итальянское производство Verinver).
Таблица 1 - Состав клеёв
Название
«Супер момент»
«Контакт»
«Момент Супер Эпокси»
Состав
Этилцианакрилат
Эпоксидная смола, отвердитель (полимеркаптан),
модифицирующие добавки
Двухкомпонентный, не содержащий растворителя
клей на эпоксидной основе
В результате исследований оказалось, что рекомендуемый по
ГОСТ
27.385-87 эпоксидный клей не выдержал испытаний. Наибольшую стабильность
при испытаниях показал клей «Супер момент» на основе этилцианакрилата. Это
свидетельствует о том, что эпоксидные клеи, рекомендуемые ГОСТ 27.385-87,
не подходят для испытания современных лакокрасочных покрытий.
Библиографический список
1.
Рыбин Б.М. Технология и оборудование защитно-декоративных покрытий древесины
и древесных материалов [Текст]: учеб. для вузов/ Б.М. Рыбин. - М.:МГУЛ, 2003. - 568 с.
УДК 694
ОПТИМАЛЬНОЕ СОЧЕТАНИЕ КАЧЕСТВА И КОЛИЧЕСТВА
ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Т.И. Карасова
ГОУ ВПО «Костромской государственный технологический университет», г. Кострома, e-mail:umu@kstu.edu.ru
Как часто, приходя в мебельный магазин, мы останавливаемся у понравившегося нам изделия мебели, и только потом начинаем смотреть на стоимость
и изучать материал, из которого оно изготовлено. И, конечно, нам в первую
очередь бросаются в глаза изделия яркие, блестящие, с неповторимым дизайном
и фактурой. При выборе кухонной мебели мы также придерживаемся этого же
принципа, что и при отборе другой мебели. Правда, для кухонной мебели
имеются свои более жесткие требования в отношении качества изготовления и
подбора материала.
Так, особые требования предъявляются к рабочим и фасадным поверхностям. Данные требования изложены в нормативно-технической документации
на данный вид продукции. О том, какие требования предъявляются к фасадным
поверхностям в кухонной мебели, пойдет речь. Сегодня более 60 процентов
мебели для кухни выпускается с фасадами из МДФ – древесноволокнистой
плиты средней плотности. МДФ должен иметь влажность не более 12 %. При
матовой отделке такая влажность, как правило, не вызывает проблем. Однако
при глянцевой отделке изменение влажности основания при сушке недопустимо
- это приведёт к появлению грубой шагрени и видимой глазом волнистости.
Поэтому желательно иметь влажность МДФ не более 8 %, тыльная сторона
МДФ должна быть защищена лаком или ламинирована.
Предприятие «Такос» (г. Кострома) работает только с экологически чистыми материалами. Поэтому для производства фасадов применяет плиту
высокой плотности МДФ с односторонним ламинированием бумагой, пропитанной меламиносодержащими смолами, толщиной 16 и 19 мм. Плиты МДФ
обладают однородной структурой, размерной стабильностью и обеспечивают
конечному продукту необходимую твердость и износостойкость.
Для того чтобы не проиграть в конкурентной борьбе мебельная компания
«Такос» не останавливается на достигнутом, она постоянно находится в поиске
новых идей. В настоящее время кроме расширения ассортимента продукции и
рынков сбыта, предприятие планирует внедрение новой технологии изготовления кухонных фасадов МДФ, отделанных лакокрасочными материалами фирмы
«Renner».
________________________
© Карасова Т.И., 2010 г.
Используемые для отделки фасадов МДФ пневматические пистолеты
обеспечивают первоклассное качество финишной окраски. Образуемый под
воздействием давления воздуха аэрозольный факел не имеет четко очерченных
границ, а потому лакокрасочные материалы покрывают поверхность равномерно, без пятен.
Качество – это также и то, что использование лакокрасочных материалов
фирмы «Renner» позволяет получить отличную поверхность при меньшем
количестве слоев и меньшем расходе материала. Это связано с улучшенными
техническими характеристиками материалов фирмы «Renner», такими, как
сухой остаток, время сушки и так далее.
Наибольшей популярностью пользуется полиуретановая система отделки.
Она позволяет получить очень эластичные покрытия с хорошей физической и
химической стойкостью, поэтому полиуретановые материалы рекомендуют для
использования в помещениях с особо жесткими условиями эксплуатации,
например, при изготовлении кухонных гарнитуров.
Конечно же особое значение имеет и то, какие затраты должен понести изготовитель мебели, чтобы отлакировать ее в процессе производства. Причем
речь идет не только о стоимости самих отделочных материалов, но и о цене всей
технологии, включая затраты на оборудование, электрическую и тепловую
энергию, а также на защиту окружающей среды и утилизацию образующихся
отходов.
Зачем платить больше, если при одном и том же внешнем виде качество
покрытия полиуретановыми лаками выше, чем полиэфирными. Для установления влияний толщины лакокрасочного покрытия на твердость были проведены
исследования на образцах, представленных фирмой «Такос». Контроль качества
покрытия осуществлялся в соответствии со стандартизованными методами. Так,
метод определения толщины непрозрачных лакокрасочных покрытий на деталях
и изделиях из древесины и древесных материалов изложен в ГОСТ 14644 – 86 .
Метод определения твердости лакокрасочного покрытия толщиной не менее 20
мкм на деталях и изделиях из древесины и древесных материалов изложен в
ГОСТ 16838 – 71.
Для выявления зависимости между толщиной лакокрасочного покрытия и
его твёрдостью используют:
X , Y - среднее арифметическое значение измеренных величин;
Sx, Sy – среднее квадратическое отклонение;
V – коэффициент вариации;
S у - ошибка среднего арифметического;
S s - ошибка среднего квадратического отклонения; r - коэффициент корреляции.
Проверка достоверности статистических характеристик сведена в табл 1.
Таблица 1
Достоверность статистических характеристик
Измеренные Полиэфирное покрытие
величины
S
Y
>> 3
>> 3
Sу
Ss
Полиуретановое покрытие
Y
>> 3
Sу
S
>> 3
Ss
Толщина
0,2414
>> 3
0,00498
0,0157
>3
0,0035
0,2012
>> 3
0,0031
0,0098
>3
0,0022
Твердость
0,86677
>> 3
0,0291
0,0921
>3
0,0206
0,6757
>> 3
0,02155
0,0681
>3
0,0152
Результатами обработки экспериментальных данных можно пользоваться,
S
Y
если выполняются соотношения:
>> 3
>> 3
Ss
Sу
Расчетное значение критерия Стьюдента вычисляется по формуле:
tp  r 
n2
,
1 r2
(1)
Коэффициент корреляции определяется по формуле:
 X
n
r
i 1
i

 X  Yi  Y
n  1  S x  S y

,
(2)
Табличное значение критерия Стьюдента при уровне значимости q = 0,05
и числе степеней свободы f = n-2 = 8; tт = 2,31
Для полиуретанового лакокрасочного покрытия tp = 0,54. При условии, что tp< tт , твёрдость полиуретанового лакокрасочного покрытия не зависит
от толщины готового покрытия. Так как, для полиэфирного лакокрасочного
покрытия tp = 2,403 , следовательно, твёрдость полиэфирного лакокрасочного
покрытия значительно зависит от толщины готового покрытия.
Так как коэффициент корреляции r значимо отличается от нуля, то для твёрдости покрытия (HV) и толщины полиэфирного лакокрасочного покрытия (h)
можно получить следующую линейную зависимость вида HV = 4.665(h-0.241)
График зависимости в интервале толщин от 0,221 до 0,271 мм представлен
на Рис.1.
твёрдость, МПа
Полиэфирное покрытие
1,2
1
0,8
HV = 4,665 (h - 0,241)
0,6
0,4
0,2
0
0,221
0,231
0,241
0,251
0,271
толщина, мм
Рис. 1 Зависимость твёрдости от толщины
полиэфирного лакокрасочного покрытия
Для полиэфирного лакокрасочного покрытия на интервале толщин от
0,221 до 0,271 мм характерно линейное увеличение твёрдости от 0,789 до 0,979
МПа. Дальнейшее увеличение толщины лакокрасочного покрытия нецелесообразно.
Библиографический список
1. Справочник мебельщика. 3-е изд., перераб./ под ред. В.П. Бухтиярова/Б.И. Артамонов, В.П.
Бухтияров, А.А. Вельк и др. – М.: МГУЛ, 2005. – 600с.; ил.
2. Технология отделки мебели./Г.А. Бухтиярова – М.: Лесн. пром., 1983.– 152 с.
УДК 378.14
ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПОДГОТОВКИ ИНЖЕНЕРОВ ПО
ДЕРЕВООБРАБОТКЕ В УЧЕБНОМ ПРОСТРАНСТВЕ
КЛАССИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
Л.В. Алексеева, Д.К. Чахов, И.А. Докторов
ГОУ ВПО «Якутский государственный университет им. М.К. Аммосова»,
г. Якутск, e-mail: dial73@mail.ru
Из всех растительных ресурсов Земли наиболее важным в природе и жизни
человека являются леса. Республика Саха (Якутия) является одним из богатейших регионов по запасам лесных ресурсов, которые исчисляются около
9 млрд. м³. Из них запас спелых и перестойных насаждений составляет
5,2 млрд. м³. Более того, лесные ресурсы являются неисчерпаемыми и возобновляемыми при бережном к ним отношении. Леса Якутии, произрастающие на
вечной мерзлоте, занимают около 60% всей лесной площади России. Огромную
территорию в 255 млн. га занимает глухая тайга, где преобладает лиственница
даурская. Древесина лиственницы отличается высокой прочностью и морозостойкостью.
В республике есть все предпосылки для развития лесопромышленного комплекса, который может стать одной из бюджетообразующих отраслей экономики региона и стабильным источником поступления средств после алмазов,
золота, нефти и газа. Лесообрабатывающая промышленность республики, в
основном, ориентирована на производство пиловочного сырья и пилопродукции, ориентированной как для внутреннего рынка, так и на экспорт.
Развитие лесозаготовительной и деревообрабатывающей отраслей зависит
от оснащения предприятий передовой отечественной и зарубежной техникой и
современными технологиями. При этом первостепенной задачей остается
вопрос подготовки высококвалифицированных инженерных кадров для отрасли.
Подготовка инженерных кадров по специальности 250403 –«Технология
деревообработки» в Якутском государственном университете была начата в
1993 году. Выпускающая кафедра «Технология деревообработки и деревянных
конструкций» входит в состав инженерно-технического факультета, где готовят
специалистов строительного профиля. Специальность «Технология деревообработки» является первой технологической специальностью и новым направлением подготовки кадров в классическом университете.
В первые годы становления кафедры возникали определенные сложности
по организации учебного процесса. Проведение лабораторных работ в большом
объеме требовало создания соответствующей учебно-лабораторной базы и
затрат на расходные материалы. Учебная и две производственные практики
проводились с разной степенью эффективности в зависимости от мест их
проведения
© Алексеева Л.В., Чахов Д.К., Докторов И.А., 2010 г.
Перед кафедрой встала не простая задача – необходимо было на фоне классических дисциплин, преподаваемых в университете, организовать на высоком
уровне учебный процесс по новому технологическому направлению. Для
выхода из создавшейся ситуации кафедра поставила перед собой ряд целей активно разрабатывать и внедрять в практику новые инновационные проекты,
как в сфере практической деятельности, так и в образовании. Разработка и
реализация проектов происходила поэтапно.
В 2004 году впервые в своей истории Якутский государственный университет был аккредитован Ростехрегулированием в качестве технически компетентного и независимого испытательного центра «ЯКУТСК-ЭКСПЕРТ». Это стало
возможным благодаря трехлетней кропотливой работе сотрудников и студентов
кафедры во главе с заведующим Чаховым Д.К. В настоящее время испытательный центр оснащен специализированным испытательным оборудованием.
Стенды, установки и приспособления позволяют проводить все виды механических испытаний мебели и столярных изделий в соответствии с требованиями
нормативных документов, в том числе климатические испытания оконных
конструкций со стеклопакетами.
Работа испытательного центра создает необходимые условия для повышения качества подготовки инженерных кадров деревоперерабатывающей отрасли.
На базе оборудования и приборов Испытательного центра студенты получили
возможность принимать участие в проведении испытаний мебели, столярных
изделий, а также работать с нормативно-технической документацией. Участвуя
в проведении испытаний, студенты самостоятельно вырабатывают решения
относительно способов определения прочности, надежности и долговечности
изделий, выявляя при этом слабые места в конструкции и технологии. Потенциал оборудования испытательного центра используется также для проведения
научно-экспериментальных испытаний по выявлению теплотехнических и
других характеристик строительных конструкций и материалов.
Для упорядочения контроля качества мебели и столярной продукции в 2005
году на базе Испытательного центра был создан Орган по сертификации мебели
«ТЕХНОТЕСТ-ЯКУТСК». Производители мебели Якутии имеют возможность
подтвердить качество своей продукции, не выезжая за пределы республики.
Следующим этапом становления и развития технологической специальности явилось создание в конце 2005 года по решению Ученого совета ЯГУ
учебно-научно-инновационного комплекса (УНИК) «Деревообработка», который имеет статус структурного подразделения университета. Организация
данного комплекса преследовала цели формирования единого образовательного
пространства по деревообработке во взаимосвязи с экономикой и социальной
сферой университета и создания условий для подготовки инженерных кадров,
адаптированных к производственным отношениям современного рынка.
Структура УНИК «ДЕРЕВООБРАБОТКА» состоит из четырех взаимосвязанных блоков: учебного, научного, учебно-инновационного и сертификационного центра мебели и столярно-строительных изделий. Материальная база
кафедры включает пять паспортизированных лабораторий: «Испытательный
центр «ЯКУТСК-ЭКСПЕРТ», «Древесиноведение и защита древесины», «Технология и оборудование производства изделий из древесины и древесных
материалов», «Технология и оборудование производства столярностроительных изделий», «Технология и оборудование производства корпусной
мебели». Последние две лаборатории являются учебно-производственными и
оснащены набором технологического оборудования в соответствии с профилем,
указанным в их названии. Так, например, в состав оборудования по производству столярных изделий входят: сушильная камера, четырехсторонний продольно-фрезерный, рейсмусовый, токарный станки, ваймы, покрасочная камера и др.
В состав оборудования по производству корпусной мебели входят: форматно-раскроечный, кромкооблицовочный, сверлильно-присадочный, фрезернокопировальный станки, а также станки для металлообработки (отрезной, трубогибочный, сверлильный) и сварочное оборудование.
В настоящее время продолжается организационно-методическая работа по
оснащению созданных лабораторий, начинается организация новой лаборатории
«Технология и оборудование лесопильно-деревообрабатывающих производств».
Произведен монтаж бревнопильной установки «Jonsered» (Швеция).
Работа каждого блока координируется структурной единицей УНИК
«ДЕРЕВООБРАБОТКА». Основными принципами взаимодействия структурных
единиц являются: единство учебного, научного и инновационного процессов; непрерывность образовательного процесса и взаимосвязь образовательных
программ различных уровней; инновационная направленность проведения
научных исследований и применение в практике наукоемких технологий.
С 2006 года на кафедре была начата работа по разработке электронных
интерактивных учебно-методических комплексов дисциплин (ИЭУМКД).
Комплексы включают в себя всю необходимую информацию для эффективного
освоения дисциплин: лекционные материалы; задания, рекомендации и формы к
выполнению лабораторных, практических занятий и курсового проекта; материалы для тестового контроля знаний. Не менее ценным является практический
материал, включающий каталог известного отечественного и импортного
оборудования по технологиям древесины и древесных материалов, фото и
видеоматериалы технологического процесса на деревообрабатывающих предприятиях. За 2007-2009 гг. были разработаны и внедрены в учебный процесс
ИЭУМК по 11 дисциплинам, в том числе по 6 специальным дисциплинам, 2
дисциплинам специализации, 2 дисциплинам общепрофессионального цикла, а
также по проведению учебной и производственных практик.
Известно, что, по-прежнему, многих работодателей в большей степени
волнует не столько уровень образования, сколько практическая подготовка
специалистов. В связи с этим, кафедра придает немалое значение практической
подготовке студентов. Так, с целью усиления практической подготовки и
обучения студентов техническому творчеству, на кафедре в начале 2007-2008
учебного года был создан факультативный курс «Изделия и постройки из
древесины и коры: история, дизайн и технология изготовления». Курс имеет
четыре основных направления: «Береста», «Северный деревянный дом», «Обработка древесины» с двумя секциями: «Механическая обработка» и «Ручная
обработка», а также «Дизайн-студия». Актуальность проведения факультативного курса заключается в том, что он позволяет изучить и понять философию и
историю создания изделий и предметов быта жителей Севера. Курс может быть
также интересен для студентов всех специальностей, которые интересуются
историей, традициями и культурой народов Севера. Важнейшей задачей курса
является духовное и культурное развитие студентов на основе изучения обычаев
и традиций народов Севера, их отношения к природе, традиционному зодчеству
и др.
В настоящее время факультативные занятия посещают студенты второго и
третьего курсов, которые занимаются, как во время практических занятий в
рамках курса «Мастерские», так и во внеучебное время. По окончании факультативного курса студенты получают навыки самостоятельного изготовления
изделий из древесины и коры, шитья берестяных изделий; конструирования и
изготовления собственными силами инструментов, шаблонов, приспособлений
и использования их при работе; проектирования средствами компьютерной
графики деревянных домов с современной архитектурой, выполнять дизайн
мебели и интерьера.
Следующим важным этапом работы кафедры является организация краткосрочных курсов по подготовке рабочих профессий лесозаготовительных и
деревообрабатывающих производств для работников лесопромышленного
комплекса Республики Саха (Якутия). В настоящее время Якутский университет
прошел процедуру лицензирования семи рабочих профессий отрасли, в текущем
году намечается набор на курсы.
В условиях перехода на многоуровневую систему образования, при подготовке бакалавров техники и технологий, перспективными направлениями
дальнейшего развития технологических дисциплин по деревообработке являются дисциплины профиля «Малоэтажное деревянное домостроение» и «Дизайн и
конструирование мебели». Необходимость углубленного преподавания данных
профилей обусловлена, как существующей потребностью населения в элитном
экологически чистом деревянном домостроении, так и спросом на комфортное
недорогое жилье современного дизайна. Обучение дизайну в последнее время
востребовано и актуально.
За семнадцать лет своего существования в стенах классического вуза, кафедра смогла преодолеть различные трудности по становлению и организации
учебного процесса первой технологической специальности. В программе
развития Северо-восточного федерального университета, созданного на базе
Якутского госуниверситета, предусмотрены мероприятия по совершенствованию материально-технической базы, развитие кадрового потенциала, модернизация научно-исследовательской деятельности. В свете этих мероприятий
перспективным является вопрос открытия новых образовательных программ по
направлению по УГС 250000 – «Воспроизводство и переработка лесных ресурсов».
УДК 378.14
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В
ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ СТУДЕНТОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ПРОФИЛЯ
М.Ф. Макарова
ГОУ ВПО «Якутский государственный университет имени М.К. Аммосова,
г. Якутск, e-mail: makmf@mail.ru
Для разработки технологии конкретных изделий необходимы более углубленные и конкретные знания с учетом специфики выпускаемых изделий.
Важнейшими из них являются: изучение способов, правил, приемов, функционального управления процессами формирования необходимых свойств и качества изделий из древесины при их изготовлении с высокой производительностью труда, комплексным использованием материалов, совершенной организацией производства, соблюдением правил безопасности работы и охраны окружающей среды [1].
В современной системе образования все активнее используются информационные технологии и компьютерные телекоммуникации. Наибольший
интерес для методических разработок представляет применение персонального
компьютера как средства обучения. Именно наличие таких возможностей и
определяет значительную долю интереса к использованию информационных
технологий в образовании, как наиболее перспективное и многообещающее
направление развития.
С помощью конструирования нововведений можно управлять развитием
образовательных систем как на уровне образовательного учреждения, так и на
уровне региона, страны. К основным функциям инновационной деятельности
относятся изменения компонентов педагогического процесса: смысла, целей,
содержания образования, форм, методов, технологий, средств обучения, системы управлении и т.п.
Одна из задач современного образования - содействие воспитанию нового
поколения, отвечающего по своему уровню развития и образу жизни условиям
информационного общества. Для этого студентам технологического профиля
предлагается осваивать способы работы с информационными потоками – искать
необходимую информацию в доступных источниках, анализировать ее, выявлять проблемы, самостоятельно ставить задачи, структурировать и преобразовывать информацию в текстовой и мультимедийной форме, использовать её для
решения учебных и жизненных задач.
Развитие информационных технологий предоставляет новые, уникальные возможности проведения занятий – использование при стандартной системе
образования интерактивных учебников и внедрение дистанционной формы
© Макарова М.Ф., 2010 г.
обучения. Для создания эффективных учебников необходимо рациональное
сочетание всех возможностей предоставляемых современным компьютером:
гипертекста, графики, видео, звука и анимации. Создание мультимедийных
средств для изучения технических дисциплин является актуальным направлением модернизации образования. Такие средства обеспечивают “погружение” в
изучаемую тему, более глубокое запоминание учебного материала через образное восприятие и эмоциональное воздействие, что в конечном итоге приводит к
резкому росту интереса к предмету. Наглядные материалы (иллюстрации,
фотографии, фрагменты), включенные на одном носителе, размещают обширную информацию.
На кафедре «Технология деревообработки и деревянных конструкций»
Якутского государственного университета активно ведется работа по созданию
электронных учебно-методических комплексов преподаваемых дисциплин.
Созданные электронные учебно-методические комплексы представляют
собой систематизированные курсы по изучению специальных дисциплин
специальности 250403 – Технология деревообработки, позволяющих полностью
обеспечить учебный процесс всеми необходимыми средствами. Обучение
каждой дисциплины нацелено на сочетание информационных компьютерных
возможностей с образным восприятием технического материала.
В созданных учебно-методических комплексах можно выделить компоненты, обеспечивающие эффективное использование компьютерной технологии в
процессе обучения:
• поиск и отбор дополнительной информации для обучения с использованием Интернет-ресурсов;
• представление образовательной информации с использованием различных
компьютерных средств;
• разработка компьютерных тестов, системы рейтинговой оценки знаний
студентов на основе стандартных приложений и программ-оболочек;
• формирование базы данных из Интернет-ресурсов учебного назначения;
• создание учебного пособия и материалов на электронных носителях с использованием стандартных приложений и инструментальных средств;
• создание мультимедийных разработок с образовательной целью.
Таким образом, в результате использования информационных компьютерных технологий повышается эффективность обучения, поскольку студент
начинает представлять изучаемый предмет не только из книги, но и образно.
Применение их дает следующие положительные моменты: студенты активно
участвуют в процессе обучения, приучаются мыслить самостоятельно, выдвигать свои точки зрения, моделировать реальные ситуации.
Библиографический список
1.
Макарова М.Ф. Изделия из древесины. Электронное учебное пособие. Отраслевой фонд алгоритмов и программ. – Свидетельство об отраслевой регистрации разработки.
– № 11542 от 23 сентября 2008 г., г. Москва.
УДК 674.2:624.011.15
ВЛИЯНИЕ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ГИПСОДРЕВЕСНОГО
КОМПОЗИТА КАРБАМИДНОЙ СМОЛОЙ НА ЕГО
ВОДОПОГЛОЩЕНИЕ
Б.Д.Руденко, В.Н. Хлебодаров, В.В.Меньшиков
ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»,
г.Красноярск, e-mail: rudenko@orionnet.ru
Для изучения структуры гипсодревесного композита интерес представляет
изучение водопоглощения, как важной составляющей характеристики формирования связей в образующемся конгломерате.
Водостойкость строительных материалов обычно характеризуется коэффициентом размягчения. Коэффициент размягчения – это отношение прочности в
водонасыщенном состоянии к прочности в сухом состоянии. Материал считается водостойким, если коэффициент размягчения больше 0,75 [1]. Водопоглощение гипсодревесных композитов является функцией их водостойкости, чем
выше водостойкость, тем более стабильным является водопоглощение без
разрушения материала.
Путями повышения водостойкости гипсовых изделий являются следующие:
уплотнение гипсовых отливок; пропитка или обмазка изделий веществами,
препятствующими проникновению воды; уменьшение растворимости гипса
введением добавок. Водостойкость гипсовых изделий существенно повышается
после добавления карбамидной смолы [1]. Использование полимера, достаточно
недефицитного и недорогого открывает возможности его успешного практического применения. В связи с этим важно рассмотреть, как влияет соотношение
компонентов, при использовании карбамидной смолы, на создание композиционного материала.
Выбор области использования соотношения компонентов зависти от требований
к свойствам и возможности существования получаемого композита [2]. При
проведении эксперимента были использованы следующие материалы: в качестве вяжущего использовался гипс строительный марки Г – 5 по ГОСТ 125 – 79,
использовалась карбамидная смола марки КФ-МТ – 15 по ТУ 6-05-12 – 88,
использовались сосновые древесные частицы плоской формы, полученные как
отход при оцилиндровке бревен, влажностью 12 – 15 % и вода, обычная водопроводная.
Если рассматривать влияние соотношения рассматриваемых компонентов на
свойства получаемого композита, то можно использовать планы для изучения
свойств смесей [3]. Эта форма описания систем сформировалась давно и в
настоящее время принята повсеместно [4]. Например, для четырехкомпонентных смесей диаграммы «состав-свойство» по интересующей
 Руденко Б.Д., Хлебодаров В.Н., Меньшиков В.В., 2010 г.
переменной (водопоглощение) представляет собой сеть изолиний на четырехугольнике концентраций. Для построения таких диаграмм используем методику
[5]. В вершинах симплекса содержание компонентов составляет 100 %. Нас
интересует не вся область факторного пространства, а лишь та ее часть, где
соотношения компонентов могут существовать. Диапазон изменения факторов
приведен в таблице 1. Максимальные количества каждого компонента ограничены их максимальным значением, при котором система может существовать,
имея минимальные значения исследуемого свойства [2].
В рассмотренной области факторного пространства был поставлен эксперимент,
производилось смешивание компонентов в следующей последовательности,
стружка, водный раствор смолы, гипс. Смола вводилась в смесь в виде водного
раствора, согласно принятой стратегии эксперимента, вместе с водой. После
тщательного перемешивания формировались балочки размером 4  4  16 см,
которые твердели в течение суток в комнатных условиях. Из балочек вырезались образцы размером 4  4  4 см., которые использовались для определения
водопоглощения согласно ГОСТ 12730.3 – 78.
Таблица 1 – Область изменения компонентов изучаемого композита
Компоненты
Древесные частицы, %
Гипс, %
Смола, %
Вода, %
Вершина симплекса
1
2
70
10
3
10
4
10
10
10
10
10
70
10
10
10
70
70
10
10
Рассмотрим общую картину изменения водопоглощения в зависимости от
содержания рассматриваемых компонентов, представленную на рис. 1.
На рис. 1 содержание воды, вводимой в формуемую смесь стабилизировано на
минимальном уровне (0). Наибольшая величина водопоглощения соответствует
максимальному значению содержания древесных частиц, при минимальных
значениях воды. Это объясняется отсутствием условий для формирования
полноценной структуры исследуемого композита. При уменьшении содержания гипса и смолы величина водопоглощения монотонно увеличивается. На рис.
2 представлена контурная поверхность отклика для водопоглощения. Как видно
из рисунка, величина водопоглощения колеблется от 0 до 210 %. Такой большой
разброс значений определяется достаточно широким диапазоном варьирования
факторов. Кроме того, формирующаяся структура композита имеет большой
разброс значений сформированных связей в материале, что говорит о значительном влиянии связующих компонентов, (гипса и смолы) на формирование
свойств. Это объясняется недостатком основного связующего компонента, в
нашем случае гипса и смолы, для создания оболочки, покрывающей древесные
частицы.
На рис. 3 показаны влияния конкретных значений содержания компонентов в
формуемой смеси на изменения водопоглощения. Точка смеси характеризует
соотношение компонентов как 0,25:0,25:0,25:0,25. Такое соотношение показывает, что при изменении одного, рассматриваемого компонента, остальные
изменяются в суммарном указанном соотношении (например, гипса 0,6, тогда на
остальные компоненты приходится 0,4 при их равных долях). Водопоглощение
сильно возрастает при увеличении содержания древесины. Такой же характер
наблюдается и для содержания воды в формуемой смеси. Смола в данной
композиции проявляет хорошо выраженное свойство, которые повышают
водостойкость данной композиции (уменьшение водопоглощения). Содержание
гипса в формовочной смеси приводит к увеличению водопоглощения, однако
эта характеристика проявляется слабее, чем влияние древесных частиц и влияние воды.
На рис. 4 представлены значения испытанных свойств (квадратики) и предсказанных свойств по модели (линия).
Как видим, расхождения между модельными и испытанными значениями
свойств имеют максимальное расхождения в 2,5 %, что подтверждает высокую
достоверность полученных моделей для описания данных свойств, а, следовательно, и рассматриваемых поверхностей отклика для описания водопоглощения гипсодревесного композита.
Как видно из полученных данных введение смолы позволяет значительно
стабилизировать такое характерное свойство гипсодревесного композита, как
водопоглощение. Это свойство характеризует образование общей структуры
данного конгломерата и связей на границе гипс-древесина. Наилучшие показатели свойств соответствуют содержаниям компонентов 0,2 – 0,4 от их максимального значения, т.е. средние значения соотношения компонентов древеси-
на:гипс:смола:вода составляют 0,3:0,3:0,2:0,2. Плотность такого материала
составила 400 - 500 кг/м3
Библиографический список.
1.
Пащенко, А.А. Вяжущие материалы [Текст] / А.А.Пащенко, В.П.Сербин,
Е.А.Старчевская. – Издательское объединение.: «Вища школа», 1975. – 444 с.
2.
Руденко, Б.Д. Гипсополимерный композит на основе древесных частиц [Текст] /
Б.Д. Руденко // Лесной журнал. – 2009. - №3. – с.91-95.
3.
Пен, Р.З. Статистические методы моделирования и оптимизации процессов целлюлозно-бумажного производства [Текст] / Р.З.Пен. – Красноярск, 1982. – 192 с.
4.
Бондарь, А.Г. Планирование эксперимента в химической технологии [Текст] /
А.Г.Бондарь, Г.А.Статюха. – Издательское объединение.: «Вища школа», 1976. – 184 с.
5.
Дюк, В. Обработка данных на ПК в примерах [Текст] / В.Дюк. – СПб.: Питер,
1997. – 240 с.
УДК 372.862
ПРОЕКТНОЕ ОБУЧЕНИЕ ПРИ ПОДГОТОВКЕ СТУДЕНТОВ ПО
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ДИСЦИПЛИНЕ В ДЕРЕВООБРАБОТКЕ
Б.Д. Руденко
ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет», г.
Красноярск, e-mail: rudenko@orionnet.ru
Основной проектного обучения является метод проектов, появившийся в
сельскохозяйственных школах США во второй половине XIXвека. Согласно
Дж. Дьюи, этот метод характеризуется как «обучение через делание». При таком
обучении студент должен быть включен в активный познавательный процесс.
Студент должен самостоятельно сформулировать учебную проблему, произвести сбор нужной информации, запланировать решение проблемы, сделать
выводы, проанализировать такую деятельность, построить «по элементам новое
здание», одновременно приобретая учебный и жизненный опыт.
Применительно к изучению технологической дисциплины, обобщим, применительно к поставленной цели, исходные теоретические позиции метода
проектов, разработанные Дж. Дьюи и В.Х. Килпатриком, и сформулированные
Смирновой М.А. [1]:
1 Логикой деятельности для обучаемого, вместо логики учебного процесса
будет: «Разработка технологии получения изделия»;
2 Технологическое решение должно быть обосновано, процесс описания
должен выявить способности студента;
3 Процесс выработки технологического решения должен быть самостоятельным для студента, преподаватель должен путем вспомогательных посылок
направлять в правильном направлении обучаемого;
4 Замысел самостоятельной разработки студента предопределяет цели технологического решения, отбор информации ее количество и необходимость,
предмет деятельности обучаемого, который должен доказать достаточность
собранной информативности. Для субъекта познавательного процесса требуется выработка навыков принимать технические и технологические решения;
5 Комплексность технологической разработки является необходимым условием для окончательного решения. Выработка исследовательских умений и
навыков, коммуникативных и общеучебных качеств должно проявиться в виде
принятой разработки;
6 Уровень заложенных технологических решений определиться индивидуальным темпом работы по выполнению проекта;
7 Универсальность использования приобретенных и усвоенных базовых
Руденко Б.Д., 2010 г.
знаний должно быть обеспечено несколькими проработками технологических решений.
Сформулируем цель, которая должна быть достигнута проектным обучением по технологической дисциплине в деревообработке – создание среды обучения для студента, когда студенты:
 используют разные источники для самостоятельного приобретения знаний
по изучаемой теме;
 для решения поставленной практической задачи учатся использовать полученные знания;
 приобретают навыки коммуникативности, взаимодействуя в группах;
 получают исследовательские умение и системное мышление, учатся выявлять главные и второстепенные проблемы, учатся собирать необходимую и
полноценную информацию, учатся анализу и построению гипотез, получают
навыки инженер-исследователя.
Библиографический список
1. Смирнова, М.А. Возможности проектного обучения при подготовки студентов в техническом вузе [Электронный ресурс] / Наука, образование, общество. СахГУ, 2006. – Режим
доступа: http://journal.sakhgu.ru/work.php?id=12
УДК 674.815
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА
ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ НА ОСНОВЕ СОВМЕЩЕННЫХ
НАПОЛНИТЕЛЕЙ
Е.А. Боровков, С.А. Угрюмов
ГОУ ВПО «Костромской государственный технологический университет»,
г. Кострома, е-mail: nis@kstu.edu.ru
Несмотря на кажущуюся доступность леса в России, его промышленное
освоение далеко не всегда целесообразно с экономической точки зрения. Основные мощности по его переработке сосредоточены главным образом в Европейской части России, где запасы древесины истощены. Основные лесные
ресурсы в Сибири и на Дальнем Востоке, где лесоперерабатывающая промышленность за исключением единичных регионов развита довольно слабо. Вследствие роста железнодорожных тарифов и цен на нефтепродукты стоимость
древесины постоянно увеличивается, а деревообрабатывающие предприятия
несут серьезные транспортные затраты, заложенные в стоимость сырья. Одним
из перспективных направлений снижения затрат на сырье в плитном производстве является переработка доступных отходов как деревообработки, так и
отходов сельского хозяйства, например, костры льна. Объемы переработки льна
в последнее время возрастают с каждым годом, при этом проблемы эффективной утилизации костры не решены.
Костра льна обладает рядом положительных физико-химических и анатомических свойств применительно к плитному производству. Она образуется ежегодно и поэтому может с успехом использоваться в производстве плит, особенно в
периоды осложнения поставок древесного сырья (осенний период).
В рамках данной работы приведен экономический расчет технологического
варианта выпуска композиционных плит на основе совмещенных наполнителей
(древесины и костры) на мощностях цеха ДСтП ОАО «Фанплит», г. Кострома.
В настоящий момент на данном производстве потоки стружки распределяются
следующим образам: на внутренний слой идет 40% крупной фракции частиц, в
наружные слои 60% мелкой фракции. Так как. на физико-механические показатели плит при равном осмолении основное влияние оказывают структурные
параметры внутреннего слоя (геометрические размеры частиц, средняя плотность частиц, распределение плотности по толщине плиты, угол ориентации
древесных частиц, содержание связующего, поверхность стружки, объем
промежуточного пространства и др.), данные параметры в проекте оставили
неизменными, замене на измельченную костру льна подлежит
________________________________________
© Боровков Е.А., Угрюмов С.А., 2010 г.
лишь мелкая фракция. Проведенные экспериментальные исследования подтвердили, что физико-механические показатели таких плит соответствуют
нормам ГОСТ 10632-07.
В табл.1 приведены основные технико-экономические показатели производства
в расчете на годовой объем 103 тыс м3 плит.
Таблица 1
Технико-экономические показатели работы плитного производства
Элементы
1
1.Прямая себестоимость
костра льна
сырье твердая древесина
сырье отходы
КФН-54 (66) П (50%/50%)
Карбамид на клейку
Хлористый аммоний на клейку
Аммиачная вода
Шкурка шлифовальная № 40
Шкурка шлифовальная № 80
Чернила для маркировки
Зарплата
Начисления на з\п
Электроэнергия
Пар
Вода техническая
Вода горячая
2.Списочная численность основных
рабочих в цехе, чел
3.Технологическая трудоёмкость 1 м3
плиты, чел.*час.
4. Оптовая цена продукции
По проекту
Сумма, На 1м3,
тыс. руб.
руб.
2
3
179414,330 1741,89
9182,862
89,15
15106,450 146,66
1595,529
15,49
83549,669 811,16
1391,443
13,51
862,496
8,37
350,724
3,41
1141,504
11,08
1304,734
12,67
0,376
0,00
16469,267 159,90
4446,702
43,17
29904,981 290,34
12582,233 122,16
205,245
1,99
1320,115
12,82
По предприятию
Сумма, На 1м3,
тыс. руб.
руб.
4
5
200054,817 1942,28
37766,126 366,66
3988,823 38,73
83549,669 811,16
1391,443 13,51
862,496
8,37
350,724
3,41
1141,504 11,08
1304,734 12,67
0,376
0,00
16613,267 161,29
4485,582 43,55
34492,481 334,88
12582,233 122,16
205,245
1,99
1320,115 12,82
Темп
роста,
%
6
89,68
40,00
40,00
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
99,13
99,13
86,70
100,00
100,00
100,00
95
99
95,96
3,50
275319
2673
3,65
296022
2874
95,96
93,0
Технико-экономические расчеты показали, что применение костры позволяет уменьшить себестоимость выпускаемой продукции за счет меньшей
стоимости сырья и снижения затрат на отдельные технологические операции
(сушка костры, измельчение). При этом организационные мероприятия по
применению костры льна в производстве композиционных материалов способствуют комплексному и рациональному использованию древесного и льносырья, эффективной утилизации отходов льнопроизводства, позволяют снижать
материалоемкость и себестоимость клееной продукции, избавиться от потребности в древесном сырье в проблемные периоды с его поставкой.
УДК 674.8
ДРЕВЕСНЫЕ ПЛИТЫ СТРОИТЕЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ИЗ
ФОРМАТИРОВАННОЙ СТРУЖКИ
Т.Н. Вахнина, А.А. Титунин, А. А. Рыбакова
ГОУ ВПО «Костромской государственный технологический университет», г. Кострома, e-mail:t_vachnina@mail.ru
Древесно-плитные материалы обладают большими потенциальными возможностями для использования в строительстве, особенно в малоэтажном
домостроении. Использование сборных элементов из ДСтП и ЛДСтП для
устройства перегородок и обшивки стен значительно упрощает технологию
работ, сокращая трудовые затраты и сроки строительства. Масса перегородок
снижается, а их звукоизолирующие свойства примерно такие же, как у более
тяжелых перегородок из других строительных материалов. Древесные плиты
успешно используются в строительстве в США, Канаде, Финляндии и др.
странах.
В нашей стране использование древесно-стружечных композитов не получило широкого распространения ввиду несоответствия ДСтП необходимым для
строительных материалов эксплуатационным свойствам. Проблемы использования ДСтП в строительстве во второй половине ХХ в. были обусловлены тем, что
строители практически употребляли плиты общего назначения. К направлениям
решения этих проблем относятся как теоретическое и экспериментальное
обоснование управления показателями древесных композитов, так и разработка
новых древесно-плитных материалов с необходимыми для использования в
строительстве эксплуатационными показателями.
Плиты из форматированных частиц типа «eurostrips», изготавливаемых из
отходов фанерного производства, сочетают преимущества древесно-стружечных
плит, фанеры, OSB и имеют невысокую стоимость, что является серьезным
конкурентным преимуществом. На кафедре МТД КГТУ проводятся исследования влияния технологических факторов процесса производства на показатели
плит из форматированной стружки.
Серьезные требования предъявляются к физико-механическим показателям
разрабатываемых плит. Прочность плит из форматированной стружки достигает
52 МПа. Однако не только прочность, но и теплотехнические показатели,
обусловленные структурными особенностями материала, будут оказывать
влияние на качество строительных конструкций. Поэтому в настоящее время
ведется работа по оптимизации структуры и режимов производства для совершенствования теплофизических показателей древесных плит.
_____________________________________________
© Вахнина Т.Н., Титунин А.А., Рыбакова А. А., 2010 г.
УДК 674.8
СНИЖЕНИЕ ГОРЮЧЕСТИ ДРЕВЕСНО-СТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ
Т.Н. Вахнина, С.А. Кузнецова
ГОУ ВПО «Костромской государственный технологический университет», г. Кострома, e-mail:t_vachnina@mail.ru
В настоящее время особую актуальность и практическую значимость имеют исследования, направленные на повышение огнестойкости различных
материалов и конструкций, в том числе – древесно-стружечных плит.
В нашей стране промышленная технология производства трудногорючих
плит разработана только в ЗАО «Плитспичпром» (совместно с ВНИИДрев),
однако она проработана применительно к выпуску волокнисто-стружечных плит
(ВСП), а не традиционных ДСтП [2].
Антипирены чаще всего наносятся в виде раствора на стружку перед сушкой или в сухом виде в стружечную массу. При таких способах внесения существенно усложняется технология и удорожается плита. По данным В. М. Рябкова, обычные методы внесения антипиренов в три раза увеличивают стоимость
плиты [3]. Внесение добавок на стадии осмоления стружки упрощает технологию, но возникает проблема совместимости добавки со связующим, эффективности антипирена при данном способе внесения и степени влияния добавки на
прочностные показатели плиты.
На кафедре МТД КГТУ проводятся исследования влияния различных антипиренов на эксплуатационные показатели ДСтП [1]. Для повышения огнестойкости ДСтП, в числе прочего, необходимо увеличение термостойкости отвержденного связующего. Очень важным фактором, определяющим термостойкость полимера, является энергия связи между атомами. Поэтому по-прежнему
перспективно использование соединений бора, имеющих очень высокую
энергию связи [4]. Одно из направлений работы – внесение добавок на операции осмоления стружки, т. е. технологически наименее трудоемким способом. В
работе использован однофакторный дисперсионный анализ для исследования
влияния традиционных антипиренов – буры и борной кислоты на показатели
плит. План эксперимента и результат статистической обработки экспериментальных данных представлены в табл. 1, 2.
Обработка результатов методом дисперсионного анализа показала, что внесение добавки данным способом значимо влияет на потерю массы образцов при
горении (испытания методом огневой трубы) и незначимо – на прочность плит
при статическом изгибе.
___________________________
© Вахнина Т.Н., Кузнецова С. , 2010 г.
Таблица 1
Влияние антипирена на потерю массы ДСтП при горении
Уровни фактора А
натуральное кодированное
обозначение
обозначение
Значение выходной величины,
У ij (Δm, %)
Среднее арифметическое уровня, У i
Дисперсия
уровня,
S i2
Без добавок
а1
11,8; 10,7
11,25
0,605
Бура
а2
11,7; 8,2
9,95
5,68
Бура + борная кислота
а3
4,3; 6,95
5,63
3,51
Таблица 2
Влияние антипирена на прочность плит при статическом изгибе
Уровни фактора А
натуральное кодированное
обозначение
обозначение
Значение выходной величины, У ij
Среднее арифметическое уровня, У i
Дисперсия
уровня,
S i2
Без добавок
а1
19,18; 14,85
17,02
9,37
Бура
а2
12,37; 12,82
12,6
0,101
Бура + борная кислота
а3
16,24; 11,31
13,78
12,15
Проблема использования данных традиционных антипиренов заключается
в негативном влиянии, оказываемом ими на эксплуатационные показатели
ДСтП. Для оценки взаимосвязи технологических факторов и показателей плит в
эксперименте использовался В-план второго порядка. Результаты обрабатывались в программах «Статистика» и «В-план». Постоянные факторы в эксперименте: - породный состав сырья; фракционный состав сырья;
- нормы расхода связующего: Рсвн = 12%; Рсввн = 8,5%;
- удельное давление, Руд = 2,5 МПа.
Диапазоны варьирования переменных факторов представлены в таблице 3.
Выходные величины: У1 – прочность плит при статическом изгибе, МПа; У2 –
разбухание плит по толщине за 24 ч, %; У3 – потеря массы при горении, %.
Таблица 3
Диапазоны варьирования переменных факторов
Наименование
фактора
Продолжительность
прессования, мин/мм
Температура, °С
Доля добавка борной
кислоты в пропорции к
буре
Обозначения фактора
Натуральное
Кодированное
τ
Т
Х1
Д
Х3
Х2
Уровни варьирования
-1
0
+1
0,2 0,3
160 170
1
2
Интервал
варьирования Δi
0,4
180
0,1
10
3
1
В исследовании получены регрессионные математические модели зависимости
выходных величин от варьируемых факторов. Модель прочности при статическом изгибе плит с добавкой буры и борной кислоты:
У1 = 12,257 – 0,355Х1 – 1,084Х2 + 0,679Х3 – 1,538Х12 + 1,417Х22 + 2,372Х32 –
2,058Х1Х2 – 1,918Х1Х3 + 1,440Х2Х3
Сложность разработки технологических рекомендаций по производству
ДСтП повышенной огнестойкости (с добавкой буры и борной кислоты) заключается в том, что снижение потери массы плит при горении до значений
4,95…8,2 % при достаточно высокой прочности при статическом изгибе (около
21 МПа) сопровождается очень большим разбуханием по толщине, а стабилизация разбухания по толщине до 20…22 % в свою очередь приводит к снижению
прочности плит.
Тем не менее, результаты эксперимента подтвердили, что с данными добавками учет взаимосвязи технологических факторов производства плит (с
использованием классической теории планирования эксперимента) позволяет
изготавливать ДСтП с пониженной потерей массы при горении.
Библиографический список
1. Вахнина Т. Н. Повышение огнестойкости древесностружечных плит / Т. Н. Вахнина
// Вестник Костромского государственного технологического университета. – Кострома:
КГТУ, 2007. – №15. – С. 113-115.
2. Заврвжнов А. М. Получение трудногорючих атмосферостойких древесных плит на
основе волокнистой стружки / А. М. Завражнов [и др.] // Деревообрабатывающая промышленность, 2001. – № 1. – С. 27 – 30.
3. Рябков В. М. Производство плит строительного назначения / В.М. Рябков // Плиты и
фанера: обзорная информация. – Вып. 5. – М.: ВНИПИЭИЛеспром, 1982. – 32 с.
4. Тагер А. А. Физикохимия полимеров / А. А. Тагер. – М.: Химия, 1978. – 544 с.
УДК 691.11:624.011:630.812
РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ АСПЕКТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И
ПОИЗВОДСТВА КЛЕЕНОГО БРУСА
К.В. Зайцева, А.А. Титунин
ГОУ ВПО «Костромской государственный технологический университет», г. Кострома, e-mail:kseniya_zaiceva@mail.ru
Современное состояние российского строительного рынка характеризуется
ростом потребления материалов из древесины для нужд промышленногражданского строительства, в т.ч. малоэтажного деревянного домостроения.
Интерес к деревянному домостроению связан в первую очередь с общей неудовлетворённостью населения России своими жилищными условиями. По оценкам
специалистов, от 30 до 70% жилищного фонда страны требует капитального
ремонта и реконструкции, объём ветхого и аварийного жилья составляет сейчас
около 100 млн м2. Очевидно, что для удовлетворения потребности российских
граждан в жилье необходимо значительно увеличить объёмы ежегодного
строительства домов.
Для увеличения объемов строительства, в т.ч. малоэтажного, в соответствии с программными решениями Правительства РФ необходимо повысить
эффективность производства конкурентоспособных строительных материалов
из древесины. Существующая система использования потенциала древесных
ресурсов не обеспечивает их эффективную переработку с целью получения
конкурентоспособных материалов для домостроения. Основная причина создавшейся ситуации кроется в событиях экономического кризиса конца 90-х
годов ХХ века, нарушении государственной системы управления экономикой
страны, принципов планового ведения хозяйства, отставании от ведущих стран
в сфере создания новых материалов и разработки перспективных технологий их
изготовления, а также в отсутствии обоснованного подхода к организации
эффективной переработки древесины с учетом целевой направленности ресурсосбережения.
С другой стороны, особенностью современного состояния сырьевой базы
деревообрабатывающих предприятий является существенное снижение запасов
качественной древесины в промышленно освоенных районах и увеличение в
составе насаждений доли малоценной древесины с невысокими потребительскими свойствами. Поэтому особую актуальность на современном этапе приобретает комплексный подход к проектированию и производству строительных
материалов из малоценной древесины. В качестве основного аспекта такого
комплексного подхода предлагается использовать принципы ресурсосбережения, достаточно эффективно применяющиеся во многих сферах деятельности
как у нас в России, так и за рубежом.
_____________________________________
© Титунин А.А., Зайцева К.В., 2010 г.
Организация и управление ресурсосбережением представляют собой довольно сложный и многогранный процесс, предполагающий построение на
предприятии соответствующих систем обеспечения этого управления, которые
опирались бы на использование современных методов планирования, нормирования, учёта и анализа затрат. В современных условиях экономического развития сокращение издержек любого производства непосредственно влияет на
повышение уровня конкурентоспособности продукции. Очевидно, что чем ниже
её себестоимость, тем больше у предприятия преимуществ по сравнению с
конкурентами, при условии обеспечения необходимого качества продукции.
С позиций ресурсосбережения уже на этапе проектирования строительных
материалов из древесины необходимо учитывать ряд древесиноведческих
особенностей древесного сырья. Авторами выполнены теоретические и экспериментальные исследования по обеспечению эксплуатационных свойств строительных материалов для деревянного домостроения. В частности, основываясь
на работах И.В. Кречетова, Б.С. Чудинова, Г.С. Шубина, В. П. Ловецкого, Э.Б.
Щедриной, П.С. Серговского, О.И. Полубояринова, П.Г. Кроткевича, Б.В.
Абуткова, Н.А. Гончаренко, А.Г. Мошкалева и других ученых, разработана
математическая модель для определения коэффициента теплопроводности
одного из перспективных видов строительных материалов – клееного бруса,
которая впервые позволяет учесть количество и диаметр сучков в ламелях, а
также число ламелей [1; 5]. С помощью разработанной математической модели
теоретически обоснованы значения коэффициента теплопроводности новых
клееных материалов, значимо отличающиеся от общепринятых в строительной
практике, и установлена его зависимость от особенностей макроструктуры
конструкции, что позволяет определять область применения этих материалов и
организовывать маркетинг продукции.
На этапах проектирования и производства клееного бруса существуют особенности, без учета которых невозможно обеспечить его качество и выполнение
эксплуатационных требований, в том числе – касающихся требований по
теплозащите. При проектировании теплозащиты обычно используют рекомендации, приведенные в СНиП 23–02–2003 [3], в частности – справочные данные о
коэффициенте теплопроводности λ, величина которого для клееного бруса на
практике принимается как для цельной древесины. Между тем отличием клееного бруса от цельной древесины является то, что он получается в результате
склеивания ламелей, различающихся по количеству и размерам сучков. Ввиду
отличий по плотности и направлению волокон, сучки обладают более высокой
теплопроводностью. Следовательно, ошибка при проектировании ограждающих
конструкций и отклонение от технического регламента производства клееного
бруса может привести к увеличению дальнейших затрат на отопление зданий.
На практике для производства бруса используют ламели трех сортов (А, В
и С), отличающиеся по количеству и размеров сучков [4], следовательно,
различающихся и по коэффициенту теплопроводности, о чем можно судить по
диаграмме (рис. 1).
0,23
0,22
0,21
Коэффициент
теплопроводности, Вт/м К
0,2
0,19
5
0,18
10
3
15
20
25
30
Диаметр сучков, мм
35
40
45
Количество
сучков, шт./пог.м
1
50
Рис. 1. Диаграмма влияния диаметра и количества сучков на коэффициент теплопроводности клееного бруса
Из данной диаграммы видно, что при возрастании объема сучковой древесины, т.е. при снижении сортности ламелей, увеличивается и коэффициент
теплопроводности. Для клееного бруса с числом ламелей n = 5 коэффициент
теплопроводности может принимать значение в интервале от 0,184 до
0,229 Вт/(м·К).
Практика показывает, что при строительстве домов из клееного бруса в
средней климатической зоне требуется установка утеплителя [2]. При этом
могут быть снижены эстетические требования к той стороне бруса, на которой
устанавливается утеплитель. Поэтому, с позиции ресурсосбережения возможна
замена одной из наружных высококачественных ламелей сорта А менее качественной, например, сорта С. В этом случае, с одной стороны, из-за повышенной сучковатости ламели сорта С произойдет незначительное увеличение
теплопроводности, что не желательно. С другой стороны, появляется возможность снизить расход пиломатериалов для производства клееного бруса, что
весьма актуально с точки зрения дефицита высококачественных пиломатериалов.
На рис. 2. представлены варианты конструктивного исполнения ограждающих конструкций из трех- и пятислойного клееного бруса с установкой утеплителя. Расчетным путем получено, что при замене ламели сорта А на ламель
сорта С у пятислойного бруса коэффициент теплопроводности увеличится с
0,232 до 246 Вт/м·К, у трехслойного – с 0,224 до 258 Вт/м·К. При этом расход
сырья для производства 1 м3 бруса снизится соответственно на 0,029 и 0,046 м3
или на 2,65% для пятислойного бруса и на 3,96 % для трехслойного [1].
λ = 0,232 Вт/м·К
λ = 0,224 Вт/м· К
λ = 0,246 Вт/м· К
λ = 0,258 Вт/м· К
Рис. 2. Варианты конструктивного исполнения ограждающих
конструкций из клееного бруса с установкой утеплителя
Сопротивление теплопередаче Ro, м2К/Вт, данной ограждающей конструкции, определяется по формуле
Ro 
1
в

 бр  ут  д 1



бр  ут д ’н ,
(1)
где в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих
конструкций, в = 8,7 [3];
 бр ,  ут ,  д – толщина соответственно клееного бруса, утеплителя и от-
делочной доски, м;
бр ,  ут , д – коэффициент теплопроводности соответственно клееного
бруса, утеплителя и отделочной доски, Вт/м·К;
н – коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м·К), н = 23 Вт/(м·К) [3].
При определении толщины ограждающих конструкций из клееного бруса,
используя справочный или полученный экспериментальным путем коэффициент теплопроводности клееного бруса, будет изменяться только толщина
утеплителя. В качестве утеплителя принята минераловатная плита URSA
CLASSWOOL марки П-20(Г) с коэффициентом теплопроводности λ = 0,039
Вт/м·К. Исходя из формулы (1) толщина утеплителя будет вычисляться по
формуле
 ут  ( Ro  (
1
в

 бр  д 1


))   ут .
бр д ’н
(2)
При справочном значении коэффициента теплопроводности клееного бруса
λ = 0,18 Вт/м·К толщина утеплителя при использовании трехслойного клееного
бруса будет следующей
 спр  (3,5  (
ут1
1
0,1 0,025 1


 ))  0,039 = 0,103 м;
8,7 0,18 0,18 23
пятислойного бруса –
спр
 ут
2  (3,5  (
1
0,2 0,025 1


 ))  0,039 = 0,082 м
8,7 0,18 0,18 23
При использовании экспериментального значения коэффициента теплопроводности трехслойного клееного бруса λ = 0,218 Вт/м·К и пятислойного бруса λ
= 0,228 Вт/м·К толщина утеплителя будет соответственно равна:
1
0,1
0,025 1


 ))  0,039 = 0,108 м,
8,7 0,218 0,211 23
1
0,2
0,025 1
 (3,5  (


 ))  0,039 = 0,091 м.
8,7 0,228 0,211 23
 ут1  (3,5  (
 ут 2
Эффективность предлагаемых вариантов ограждающих конструкций деревянных зданий заключается в том, что: во-первых, снижаются расходы на
отопление при условии применения на этапе проектирования значений коэффициента теплопроводности клееного бруса с учетов сучковатости применяемых
при его производстве ламелей; во-вторых, на операции поперечного раскроя
пиломатериалов количество кусковых отходов снижается с 15 до 11,5% при
производстве трехслойного бруса и с 11 до 9 % – пятислойного, тем самым
обеспечивается экономия древесного сырья.
Вариант организации производства клееного бруса по предложенным схемам сборки представлен на рис. 3.
Ñóõèå
ï èëî ì àòåðèàëû
Ï ðåäâàðèòåëüí î å
ñòðî ãàí èå
Ï î ï åðå÷í û é ðàñêðî é
Ñêëåèâàí èå ï î äëèí å
8%
ñ 15% äî 11,5% (3 ñëî ÿ)
ñ 11% äî 9% (5 ñëî åâ)
2%
Ñî ðòèðî âêà ëàì åëåé
ï î ñî ðòàì
Ñòðî ãàí èå
8%
Òî ï ëèâî
Ñêëåèâàí èå ï î òî ëù èí å
Ï ðî ô èëèðî âàí èå
Ðåì î í ò
10%
Óï àêî âêà
Êëååí û é áðóñ
Рис. 3. Схема технологического процесса производства клееного бруса
Библиографический список
1.
Зайцева К.В. Теплопроводность клееного бруса, используемого в деревянном домостроении : дис. …… канд. тех. наук.: 50.21.05: защищена 2009 г. / К.В. Зайцева. – Москва:
Московский государственный университет леса, 2009. – 132 с.
2.
Левинский Ю.Б. Деревянное домостроение / Ю.Б. Левинский, В.И. Онегин, А.Г.
Черных; под редакцией А.Г. Черных. – Санкт- Петергбург, 2008. – 343 с.
3.
СНиП 23–02–2003 Тепловая защита зданий. – М.: Госстрой России, 2003. – 23 с.
4.
Технические условия на изготовление стенового клееного бруса (от 3-х ламелей и
более). – ТУ «Рамлес», 2007. – 34 с.
5.
Титунин А.А. Математическая модель теплопроводности клееного бруса и ее
применение при проектировании ограждающих конструкций деревянных зданий. / А.А.
Титунин, К.В. Зайцева. // Вестник Костромского государственного технологического университета, №20. – Кострома: КГТУ, 2009. – С. 114–117.
УДК 684.658.5
РАЗВИТИЕ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕБЕЛИ
ВО ВЗАИМОСВЯЗИ С ТЕХНИЧЕСКИМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ
ПРОИЗВОДСТВА
С.Б. Зварыгина, Л.Н. Галочкина, А.Г.Чистякова
ГОУ ВПО «Костромской государственный технологический университет», г. Кострома
Проблема качества выпускаемой мебели актуальна для всех видов изделий
как по конструктивно-технологическим характеристикам, так и по показателям
эксплуатационного назначения. Качество изделий мебели и их ассортимент –
понятия взаимосвязанные. Разнообразие конструкций и дизайна изделий,
отвечающее множеству потребительских требований, является одним из существенных аспектов эффективности мебельного производства и повышения его
конкурентоспособности.
Мебель является средством организации функциональных процессов, протекающих в жилище (отдых, приготовление пищи и др.). Мебель должна
соответствовать назначению и нормам осуществления утилитарных, эргономических и гигиенических процессов. Свойства этих процессов определяют
потребительские характеристики мебельных изделий.
Производителей мебели и ее потребителей интересуют разные потребительские характеристики. Для проектирования и производства продукции
необходимы ее входные свойства: технические данные, параметры технологических процессов, возможности ресурсов предприятия. Потребители заинтересованы, в основном, в выходных свойствах мебели: эксплуатационных и экономических.
Как правило, потребители высказывают пожелания об улучшении лишь некоторых известных им критических характеристик изделий, например, удобство
использования, гарантия безопасности. Такие желаемые качества потребителей
являются первостепенными для производителей мебели.
Некоторые характеристики, которые не известны потребителю, являются
обязательными техническими показателями изделий. Эти показатели не упоминаются при маркетинговых опросах потенциальных покупателей, поскольку они
фиксируются в стандартах предприятия.
Виды мебельных изделий (столы, кровати, шкафы и т.д.) обладают рядом
особенных свойств, о которых не знают потребители – не профессионалы в
мебельной индустрии. К примеру, в детской двухъярусной кровати нижняя
кровать может быть легко выдвинута ребенком из-под верхней кровати и
развернута до 180° при помощи специальной фурнитуры.
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
© Зварыгина С.Б., Галочкина Л.Н., Чистякова А.Г.. 2010г.
Производственники должны широко использовать привлекательность
специфических свойств мебели и предвосхищать желаемые потребности покупателей неожиданными для них предложениями, вызывая тем самым повышение спроса на новые изделия.
Между потребителями и производителями существует своеобразный барьер понятий признаков спроса и предложения. Потребитель часто формирует
свои требования к продукции на уровне ощущений, соответствующих его
жизненной практике. Обычно такое понятие спроса обеспечивается несколькими техническими показателями продукции.
Улучшение технических показателей нередко приводит к ее удорожанию
[1]. Инженерные расчеты способствуют обеспечению нормативных показателей
производства для различных вариантов улучшений продукции. Экономические
расчеты позволяют обосновать снижение экономических характеристик по
каждому из вариантов.
В такой теоретико-множественной ситуации требуется поиск оптимального решения по выбору ассортимента изделий с потребительскими характеристиками, адекватно соответствующих технико-экономическим показателям производства. Использование системного метода бенчмаркинга предусматривает учет
и развитие мнений покупателей в процессах создания новых изделий мебели
через структурирование функции качества по этапам жизненного цикла продукции. Этот метод известен [2] как метод «Дом качества» или QFD (Quality
Function Deployment).
Фазы структурирования функции качества охватывают развитие потребительских требований в технические показатели инновационных изделий с
учетом всех процессов и их участников, начиная с дома качества планирования
продукта и заканчивая проектированием производства.
В фазе планирования продукции формируют перечень потребительских
предпочтений и точные значения технических показателей проектируемого
изделия. Эти данные определяют цели производства.
Следующая фаза QFD предусматривает разработку конструкторской и
технологической документации на основе моделирования компоновочных
решений проектируемого изделия. Применение на этом этапе комплексной
системы компьютерного проектирования позволяет создавать серии каркасных
или корпусных моделей на основе изделия – представителя и выбирать лучший
вариант мебели для конкретной группы потребителей.
В комплексной системе компьютерного проектирования первым элементом является конструкторская система, выходы которой в автоматическом
режиме передаются на вход системы проектирования процессов. Это – третья
фаза развертывания функции качества. Она обеспечивает получение технологической документации в соответствии с нормативной базой предприятия по
следующим блокам: 1 – маршрутные схемы обработки; 2 – оборудование для
выполнения технологических операций; 3 – список операций по маршрутам; 4 –
режущий инструмент; 5 – приспособления; 6 – режимы обработки; 7 – автоматизация нормируемых показателей (припусков на обработку, расхода материа-
лов и комплектующих изделий, трудозатрат). На этом этапе выявляют резервы и
возможности производственного процесса.
Заключительная фаза – проектирование производства включает разработку стандартов предприятия по процедурам контроля и совершенствованию всех
процессов производства. Ключевые подходы QFD в этой фазе базируются на
таких постулатах, как: обязательное создание в организационной структуре
предприятия автономных и достаточно самостоятельных единиц хозяйствования; гибкое использование потенциала персонала; непреложное выполнение
всеми структурными единицами предприятия точно и в срок своих производственных функций; непрерывное совершенствование всех процессов производства по улучшению потребительских характеристик конкурентоспособной
мебели.
Планирование совершенствования процессов начинается с изучения проблемной области и сбора информации, требуемой для улучшения потребительских характеристик продукции. Для обработки информационных данных
целесообразно использовать статистические инструменты качества: контрольный листок, диаграмму Парето, схемы Исикавы и др. Эти инструменты позволяют выявить причины возникновения проблемы, сопутствующие им потери
ресурсов и решить проблему либо в форме реинжиниринга процессов, когда
требуется их коренная реконструкция с новыми параметрами деятельности,
либо в форме фрагментальных улучшений отдельных самостоятельных производственных единиц.
Таким образом, развитие потребительских характеристик качества мебельных изделий является стартовым этапом ключевых процессов управления
качеством мебельного предприятия. Применение метода структурирования
функции качества позволяет формализовать процедуру определения требований
потенциальных покупателей мебели и принимать обоснованные решения по
производству новых видов востребованных рынком изделий. Системный подход
к процессам качества, начиная от прединвестиционных исследований до предпродажной подготовки, в соответствии с необходимыми потребностями участников процессов дает возможность избежать корректировки потребительских
характеристик изделий после его представления на рынке, повышая тем самым
ценность продукции, имидж предприятия и его конкурентоспособность при
обоснованном уровне непроизводственных издержек.
Библиографический список
1. Конти Т. Качество: упущенная возможность? / Т. Конти ; пер. с итал. В.Н. Загребельного. –
М.: РИА «Стандарты и качество», 2007. – 216 с.
2. Михайлова Е.А. Основы бенчмаркинга: использование методов бенчмаркинга и TQM в
сфере творческого труда / Е.А. Михайлова // Менеджмент в России и за рубежом. – 2007. –
№9. – с. 130-142.
УДК 674.093: 620.267
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫХОДА ШПАЛ ИЗ КРУГЛЫХ
ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ, ПОРАЖЕННЫХ РАДИОНУКЛИДАМИ
А.С. Торопов, В.М. Меркелов, В.Ф. Краснова, С.В. Кузнецова
ГОУ ВПО «Марийский государственный технический университет», г. Йошкар-Ола, ГОУ ВПО «Брянская государственная инженерно-технологическая
академия», г. Брянск, e-mail:vromanov62@mail.ru
Радиоактивное загрязнение лесных экосистем создало такие условия, при
которых в течение нескольких лет невозможно обычное многоцелевое использование леса. Так как леса, подвергшиеся радиационному воздействию от
выбросов ЧАЭС, представляют серьезную экологическую опасность в связи с
возможностью возникновения пожаров, как от воздействия человека, так и
вследствие естественных причин. При этом наблюдается быстрое перемещение
в пространстве наиболее токсичных и опасных излучателей – плутония-239 и
стронция-90.
Брянские леса являются наиболее пострадавшими в России. Общая площадь государственного лесного фонда Брянской области, загрязненного радионуклидами, составила в 1990 году 228,5 тыс. га из 795,4 тыс. га лесов области
(28,7%), а в результате повторного радиационного обследования в 1995 году
площадь радиоактивного загрязнения лесов составила 170,5 тыс. га.
Следует обратить внимание на то, что, как правило, наибольшее количество радионуклидов содержится в лесной подстилке и минеральном слое почвы.
Из лесных ресурсов наиболее загрязнены чаще всего грибы, ягоды и напочвенный покров. У древесной растительности в большинстве случаев удельная
радиоактивность коры, мелких веточек и листвы (хвои) значительно выше, чем
древесины. А окоренная древесина соответственно содержит меньше радионуклидов, чем неокоренная. Окоренная древесина чаще всего содержит большее
количество цезия-137 в вершинной части чем в комлевой. Древесина в коре
содержит приблизительно в 2 раза больше радионуклидов, чем окоренная
древесина. В древесине наибольшее количество радионуклидов содержится в
слоях, прилегающих к коре.
В условиях рыночной экономики обеспечение лесоперерабатывающей
промышленности Брянской области сырьем и лесоматериалами за счет собственных лесосырьевых ресурсов без их истощения становится актуальной
проблемой. В решении этой задачи важную роль должно сыграть рациональное
использование древесины, заготовленной в районах, загрязненных радионуклидами.
Целью проведенных исследований являлось выявление зависимости выхода
шпал из круглых лесоматериалов, пораженных радионуклидами.
______________________________________________________________
© А.С. Торопов, В.М. Меркелов, В.Ф. Краснова, С.В. Кузнецова, 2010 г.
Способ получения пилопродукции (шпал) осуществляется следующим образом. У хлыстов, пораженных радионуклидами, в местах деления удаляют
пораженный слой шириной обработки большей ширины пропила и раскряжевывают на части в поперечном направлении [4]. Далее у полученных сортиментов
выявляют места пропилов и выполняют пазы шириной большей ширины
пропила [3]. После этого каждый сортимент подвергают раскрою по здоровой
зоне, получая при этом двухкантный брус. Полученный двухкантный брус
поворачивают на 90° относительно своей оси и закрепляют. Затем у двухкантного бруса удаляют пораженный слой в зоне работы режущего органа, получая
при этом четырехкантный брус без содержания радионуклидов (рис. 1).
Рисунок 1 – Схема раскроя лесоматериалов, пораженных радионуклидами
В целях снижения трудоемкости исследований нами разработана программа, позволяющая определить объемный выход пилопродукции для предлагаемого способа раскроя круглых лесоматериалов, пораженных радионуклидами. Эта
программа представляет собой имитационную модель раскроя круглых лесоматериалов, пораженных радионуклидами, без переноса радионуклидов в процессе
обработки на пилопродукцию заданных размеров, реализуемая с помощью
ЭВМ.
Для решения поставленной задачи были выделены и рассмотрены следующие факторы, влияющие на процесс раскроя древесины, пораженной радионуклидами: диаметр лесоматериала в комле, диаметр лесоматериала в вершине,
глубина пораженного слоя, длина лесоматериала, величина сбега лесоматериала, толщина шпал, ширина шпал, ширина пропила.
В качестве независимых переменных (варьируемых) факторов были приняты диаметр лесоматериала в комле и ширина шпал.
На основании анализа размерно-качественной характеристики сырья были
выбраны следующие уровни варьирования диаметра лесоматериала в комле.
Нижний уровень у лесоматериалов из березы принят D=39 см, из сосны D=41 см
и из ели D=43 см, исходя из того, что из бревен меньшего диаметра выход
пилопродукции получается минимальным. Выбор верхнего уровня обусловлен
тем, что бревна диаметром больше 50 см для березы, ели и 60 см для сосны
встречаются достаточно редко.
Выбор уровней варьирования ширины шпал от 230 мм до 250 мм обусловлен тем, что данные размеры рекомендованы ГОСТ 78-89 «Шпалы деревянные
для железных дорог широкой колеи» [1].
Для проведения эксперимента нами был выбран план второго порядка В2
[2]. План В2 относится к планам на кубе, близким к Д-оптимальным, включающим в себя относительно небольшое количество экспериментальных точек и
отличающийся хорошими статистическими характеристиками.
Предварительный эксперимент проведен с помощью имитационной модели
раскроя древесины, пораженной радионуклидами, составленной на основе
программного продукта Excel, при следующих значениях варьируемых факторов: D=50 см, B=250 мм. После статистической обработки результатов предварительного эксперимента было определено минимальное число повторений в
опыте, равное 10.
В результате исследований получены следующие зависимости выхода пилопродукции Р, %, из круглых лесоматериалов, пораженных радионуклидами:
для березы
P91,485,2048 D0,576 D20,10823 B ,
для ели
для сосны
P  14,72  0,377 D  0,10823 B,
P  34,58  0,1448 D  0,05981B .
Оценка адекватности математических моделей производилась по Fкритерию Фишера. Полученные уравнения регрессии адекватны с 5% уровнем
значимости, так как все Fрасч<Fтабл.
Полученные уравнения позволяют определять объемный выход пилопродукции при раскрое круглых лесоматериалов, пораженных радионуклидами, в
зависимости от диаметра лесоматериала в комле D и ширины шпал B.
На рисунке 2 представлены графики зависимости объемного выхода пилопродукции при раскрое круглых лесоматериалов, пораженных радионуклидами.
Постоянные факторы при построении графиков фиксировались на среднем
уровне.
Анализ полученных результатов исследований показал, что выход пилопродукции увеличивается с увеличением диаметра сырья для древесины ели и
сосны (рисунок 2,а). Что касается древесины березы, то выход пилопродукции
повышается с увеличением диаметра лесоматериала в комле до 45 cм, дальнейшее увеличение диаметра ведет к снижению выхода пилопродукции (рисунок
2,б).
Что касается ширины шпал, то с ее увеличением выход пилопродукции
также увеличивается. Это связано с уменьшением отходов в горбыли. Полученные математические зависимости выхода пилопродукции могут быть использованы для расчета норм расхода древесины, пораженной радионуклидами, в
производстве шпал.
60
60
2
58
3
56
54
52
1
50
48
38
43
48
53
58
Выход пилопродукции, Р, %
Выход пилопродукции, Р, %
62
2
59
58
57
3
56
55
54
1
53
52
51
50
225
Диаметр лесоматериала в комле, см
235
245
Ширина шпал, мм
а
б
1 – береза, 2 – ель, 3 - сосна
Рисунок 2 – Графики зависимости выхода пилопродукции из круглых лесоматериалов, пораженных радионуклидами
Решение проблемы использования древесины, загрязненной радионуклидами, позволит не только значительно улучшить экологическую обстановку и
снизить до возможно низкого уровня негативные медицинские, социальные и
психологические последствия чернобыльской катастрофы, но и сохранить
уникальный лесной фонд, имеющий большое значение для социальноэкономического развития страны.
Библиографический список
1. ГОСТ 78-89. Шпалы деревянные для железных дорог широкой колеи. Технические
условия / ГОСТ 78-89; Введ.с 01-01-91 до 01-01-96 // Пиломатериалы, заготовки, деревянные
детали.Ч.2. Заготовки. Деревянные детали. - М. - С.68-74.
2. Пижурин, А.А. Основы научных исследований в деревообработке [Текст]: Учебник/
А.А. Пижурин, А.А. Пижурин. – М.: МГУЛ, 2005. – 304 с.
3. Способ раскроя круглых лесоматериалов, пораженных радионуклидами: пат. 2350460
Рос. Федерация: МПК В 27 В 1/00 / Торопов А.С., Торопов С.А., Меркелов В.М., Микрюкова
Е.В., Шакирова А.И.; заявитель и патентообладатель Марийск. гос. техн. ун-т. - №
2007117657/03; заявл. 11.05.07; опубл. 27.03.09 Бюл. № 9.
4. Способ раскряжевки лесоматериалов, пораженных радионуклидами [Текст] : заявка
2006126505 Рос. Федерация: МПК G01N33/46 /Торопов А.С., Меркелов В.М., Тимофеева
С.С., Кабышева Ю.А.; заявитель ГОУВПО Марийск. гос. техн. ун-т. – № 2006126505/03;
заявл. 20.07.06; опубл. 27.01.08, бюл. № 3; приоритет 20.07.06. – 1 с.
255
УДК 674.02
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И НОРМАТИВНЫЕ АСПЕКТЫ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПАРКЕТА
В.И. Коняшкин, Т.А. Свиридова
ГОУ ВПО «Брянская государственная. инженерно-технологическая.
академия», г.Брянск, e-mail:konyashkinbgita@bk.ru
Благодаря высокой механической прочности, высокой износостойкости к
истиранию, небольшому объёмному весу, цвету и текстуре древесину твердых
лиственных пород применяют для изготовления паркета. В нормальных условиях эксплуатации конструкции пола из твердой древесины сохраняются в течение
многих десятков лет. Главным преимуществом паркетного пола из древесины
твердых лиственных пород является то, что паркет изготавливают из экологически чистого материала. Паркет обладает высокими эксплуатационными
характеристиками и художественными достоинствами.
На кафедре «Технологии деревообработки» выполнена работа и рассмотрены варианты изготовления паркета штучного, исходя из ресурсосберегающих
технологий для производственной базы Учебно–опытного лесхоза БГИТА.
Из литературных источников [1] известно, что качество и стоимость паркета зависят в первую очередь от породы и сорта древесины. Несмотря на большое
разнообразие пород древесины, идущих на изготовление паркета, наибольшим
спросом пользуется дубовый, буковый и ясеневый паркет. Паркет должен быть
изготовлен из твёрдой древесины с наименьшим линейным расширением.
Производители паркета используют в своей работе специальную шкалу, за
единицу в ней принята твёрдость дуба, относительно которой определяют
показатели остальных пород.
Различают следующие группы паркетных покрытий: штучный паркет, паркетные щиты, паркетные доски, мозаичный и художественный паркет, ламинат.
В свою очередь любая из этих групп делится по цветовым признакам. К светлым породам относятся бук, ясень, граб, к тёмным – орех, красное и чёрное
дерево. Промежуточное положение в данной цветовой гамме занимают дуб,
вишня, ольха. Ценность паркета - природная текстура и цвет поверхности.
По типу распила паркет разделяют (в зависимости от направления годовых
колец на срезе древесины) на два основных вида – радиальный и тангенциальный. Существует ещё один вид – рустикал со смешанной текстурой.
Более широкое применение в покрытиях пола имеет штучный паркет как
наиболее универсальный с точки зрения художественного оформления и более
доступный, исходя из цены, технологии изготовления и его укладки. Штучный
паркет – это напольное покрытие, собранное из отдельных цельных планок.
4
4
15
6
5
7
7
5
15
11
© Коняшкин В.И., Свиридова Т.А., 2010 г.
Стандартная паркетная планка – деталь из древесины с взаимно параллельными фрезерованными и профилированными пластями и кромками, с помощью
которых её соединяют с соседними планками при устройстве паркетного пола.
Удельный расход сырья в производстве паркетных изделий зависит от посортного, породного и размерного состава перерабатываемых пиломатериалов, а
также технологии их изготовления.
Для расчёта норм расхода материалов были взяты нормативы из [2, 3].
Рассмотрены три варианта технологии паркета.
Производство паркетных планок полностью из древесины ценных твёрдолиственных пород по первому варианту (рисунок 1,а) и планок из склеенного по
толщине бруса из заготовок ценных твёрдолиственных (лицевой слой планки
толщиной 6 мм) и хвойных пород по двум технологическим вариантам (рисунок
1,б).
а
70
б
70
а – планка цельная, б – планка переклейная
Рисунок 1- Паркетная планка
По первому варианту технологии штучного паркета из стандартных пиломатериалов твёрдых лиственных пород их раскраивают вдоль волокон с получением заготовки шириной, соответствующей ширине фризы. При поперечном
раскрое получают фризу, которую затем подвергают сушке до влажности 8
 2%. После выдержки фризу направляют на паркетную линию, где происходит
продольное четырёхстороннее строгание на заданную толщину и ширину с
формированием паза и гребня на продольных кромках. А далее торцевание на
требуемую длину с фрезерованием паза и гребня на торцах. Готовые планки
проверяют на соответствие номинальным размерам, сортируют и упаковывают.
Расход ценных твёрдых лиственных пород на получение паркетной планки из
заготовок влажностью 8  2% составит 1,551 м3/м3, из заготовок влажностью
20% – 1,749 м3/м3, из стандартных пиломатериалов – 2,929 м3/м3 (рисунок 3).
Чистый выход, соответственно, 64,464%, 57,184% и 34,139% (рисунок 4).
Дефицит твёрдых лиственных пород древесины требует более экономного
её расходования. В связи с этим в целях экономии сырья предложена технология
паркета из склеенного бруса. Помимо низкосортной хвойной можно использовать и древесину малоценных лиственных пород (тополь, ольха и др.).
При производстве штучного паркета по второму варианту из стандартных
пиломатериалов твёрдолиственных и хвойных пород формируют сушильные
пакеты (отдельно для каждой породы и размеров). Пиломатериалы сушат и
после технологической выдержки направляют на продольный раскрой и далее
на четырехстороннее строгание. На пласти заготовки наносят клей и склеивают
в брус, рисунок 2, а. В центре бруса расположена двукратная заготовка из
древесины хвойных пород. По краям – заготовки твёрдых лиственных пород.
После выдержки брус раскраивают по толщине (пропилы идут по хвойной
древесине) и торцуют в размер фризы. Далее на паркетной линии из фризы
получают планки штучного паркета. Преимущества варианта заключаются в
том, что используемые тонкие пиломатериалы твёрдых лиственных пород
быстрее и выгоднее сушить. При втором варианте производства паркета расход
ценных твёрдых лиственных пород на получение паркетной планки из заготовок
влажностью 8  2% составит 1,406 м3/м3, из пиломатериалов влажностью 8  2%
– 3,943 м3/м3, из стандартных пиломатериалов – 4,568 м3/м3 (рисунок 3). Чистый
выход, соответственно, 71,130%, 25,359% и 21,893% (рисунок 4).
Третий вариант отличается от второго тем, что из стандартных пиломатериалов после их сушки, продольного раскроя и строгания с четырёх сторон
склеивают брус, представленный на рисунке 2,б. При склеивании бруса чередуются двукратные заготовки лиственных и хвойных пород. Крайние в брусе
заготовки хвойных пород однократны. Полученный брус раскраивают по
толщине и ширине в размер фризы. При раскрое бруса по толщине пропилы
идут как по малоценной, так и по ценной древесине. Преимущества данного
способа в том, что при раскрое бруса на ленточнопильном станке меньше
древесины уходит в опилки.
При этом варианте расход ценных твёрдых лиственных пород на получение
паркетной планки из заготовок влажностью 8  2% составит 1,667 м3/м3, из
пиломатериалов влажностью 8  2% – 3,688 м3/м3, из стандартных пиломатериалов – 4,161 м3/м3 (рисунок 3). Чистый выход, соответственно, 60,007%, 27,117%
и 24,034% (рисунок 4).
Показатели расхода сырья и чистого выхода деталей по каждой технологии
сведены в таблицу 1.
Расчёт материалов выполнен из стандартных размеров пиломатериалов
(при их влажности 20%). В случае внедрения технологического процесса на
конкретном предприятии расчёт норм расхода может быть скорректирован в
сторону уменьшения за счёт размеров пиломатериалов и заготовок, выпиливаемых на месте в условиях производства.
На рисунке 3 представлена диаграмма расхода (м3) твёрдых лиственных
пород на изготовление 1м3 паркетных планок в зависимости от принятой
технологии, на рисунке 4 – диаграмма чистого выхода паркетных планок (%) из
заготовок влажностью 8  2% и стандартных пиломатериалов твёрдых лиственных пород, на рисунке 5 – количество паркета (м2), получаемого из 2000 м3
пиломатериалов твёрдых лиственных пород влажностью 20% (паркетная
планка 350  70  15 мм), на рисунке 6 – количество пиломатериалов твёрдых
лиственных пород влажностью 20% (м3), расходуемых на изготовление 1 м2
паркетных планок размером 350  70  15 мм.
Таблица 1 – Использование древесины твёрдых лиственных пород в паркете
Вариант
технологического
процесса
Чистый выход планок, %
из заготовок
влажностью
8  2%
64,464
71,130
60,007
из стандартных
пиломатериалов
34,139
21,893
24,034
18
78
18
а
7,5
18
10,5
40
120,5
10,5
18
7,5
18
I
II
III
Расход материалов на изготовление
паркетной планки, м3/м3
заготовки
стандартные пиловлажностью
материалы
8  2%
1,551
2,929
1,406
4,568
1,667
4,161
Расход твёрдых
лиственных пород, м3/м3
18
а – по второй технологии,
б – по третьей технологии
Рисунок 2 – Брус
78
б
4,568
5
4,5
4
4,161
2,929
3,5
3
2,5
2
1,5
1
78
158,5
1,551
1,406
1,667
0,5
0
I
II
Вариант технологии
III
заготовки влажностью 8%
стандартные пиломатериалы
Рисунок 3 – Расход (м3) заготовок влажностью 8  2% и стандартных пиломатериалов твёрдых лиственных пород на изготовление 1м3 паркетных планок
Чистый выход паркетных
планок, %
80
70
71,13
64,464
60,007
60
50
34,139
40
24,034
21,893
30
20
10
0
I
II
Вариант технологии
III
из заготовок влажностью 8%
из стандартных пиломатериалов
Рисунок 4 – Чистый выход паркетных планок (%) из заготовок влажностью 8  2%
и стандартных пиломатериалов твёрдых лиственных пород
На кафедре были проведены испытания на формоустойчивость при увлажнении переклейного штучного паркета. Все образцы показали меньшие значения коробления по сравнению с традиционным паркетом штучным из древесины.
72926,6
Количество паркета,м2
80000
80057,2
60000
45487
40000
20000
0
I
II
Вариант технологии
III
Рисунок 5 – Количество паркета (м2), получаемого из 2000 м3 пиломатериалов
твёрдых лиственных пород влажностью 20% (паркетная планка 350  70  15 мм)
Количество пиломатериалов
твёрдых лиственных пород
влажностью 20 %, м3
0,05
0,043969
0,04
0,027425
0,03
0,024982
0,02
0,01
0
I
II
Вариант технологии
III
Рисунок 6 – Количество пиломатериалов твёрдых лиственных пород влажностью
20% (м3), расходуемых на изготовление 1 м2 паркетных планок размером 350  70  15 мм
Предлагаемая конструкции и технология изготовления переклеенного
штучного паркета позволят значительно экономить ценную древесину, заменяя
её низкосортной древесиной. Получаемая паркетная планка более формоустойчива. Оборудование, установленное в лесхозе, для изготовления и существующая технология не требует значительных материальных затрат.
Библиографический список
1. Пивоварова, И.А. Всё о паркетных полах / И.А. Пивоварова.- Ростов на /Д.: Феникс,
2005.- 288 с.
2. ГОСТ 7307-75. Детали из древесины и древесных материалов. Припуски на механическую обработку.– М.: Изд-во стандартов, 1976.- 20 с.
3. Грацианская, Л.П. Нормативы расхода материалов в производстве столярностроительных изделий и паркета /Л.П. Грацианская. - М.: Бриз, 2000. -247 с.
УДК 674.047.
ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ
ТЕПЛОМАССООБМЕНА ПРИ КОНВЕКТИВНОЙ СУШКЕ ДРЕВЕСИНЫ
А.Г. Гороховский, Е.Е. Шишкина, А.А. Гороховский
ГОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет»,
г. Екатеринбург, e-mail: elenashishkina@yandex.ru
С точки зрения теории оптимального управления лесосушильная камера
представляет собой объект с распределенными параметрами [1], который описывается системой дифференциальных уравнений в частных производных (ДУЧП).
С некоторыми допущениями низкотемпературную сушку пиломатериалов можно
рассматривать [2] как процесс несвязанного тепломассобмена, т.к. он протекает
при постоянной температуре и влиянием теплообмена на массоперенос можно
пренебречь. В этом случае уравнение переноса для неограниченной пластины
имеет вид:
U
 2U
 am

x 2
(0 ≤ x ≤ R, am = const)
(1)
при начальных и граничных условиях:
 U 
 U 
 u  ,
 0,
U x,0   x , 

(2)


 x  x  R
 x  x 0
Функция u (τ), рассматриваемая как управляющая, имеет физический смысл
плотности потока вещества на поверхности тела. В рассматриваемом случае:
u    m U R,   U c   ,
(3)
где U c   - состояние агента сушки, определяющее равновесную влажность
древесины;
аm – коэффициент влагопроводности древесины;
αm – коэффициент влагообмена.
Вводится ограничение:
U
L
(0 ≤ х ≤ R),
(4)
x
Далее зададим конечное состояние U в виде функции f (x) непрерывной и
однозначной на отрезке [0, R].
Пусть U [u (τ), τ, x] – решение уравнения (1) при условиях (2).
Необходимо найти такое управляющее воздействие u (τ) (0 ≤ τ ≤ T), чтобы
при условии (4) выполнялось равенство:
U [u (T), T, x] = f (x),
(5)
причем время Т было бы минимальным. Предполагается также, что такое
управляющее воздействие существует.
____________________________________________________
© Гороховский А.Г., Шишкина Е.Е., Гороховский А.А., 2010 г.
Рассмотрим один из возможных вариантов приближенного решения и дадим
оценку получаемой при этом погрешности вида:
2
R
 U u T ,T , x  f x  dx   ,
*
(6)
0
где U* - приближенное решение;
δ – заданная допустимая погрешность.
Продифференцируем уравнение (1) по х:
  U 
 2  U 

  am 2 
,
  x 
x  x 
Из (7) следует, что
(7)
U
удовлетворяет однородному уравнению теплопроx
водности. На основании теоремы о наибольшем и наименьшем значениях решения уравнения теплопроводности [3] можно заключить, что если в начальный
момент τ = 0 справедливо
U


 L,
(0 ≤ х ≤ R),
x
x
x 0
а в последующее время τ > 0 выполняется неравенство
U
x
 L,
xR
то имеет место неравенство
U
 L, при τ ≥ 0 (0 ≤ х ≤ R).
x
Таким образом, ограничение (4) можно заменить ограничением
U
x
 u    L,
(8)
xR
Далее применим конечное интегральное косинус–преобразование по переменной х.
R
U n t    U  , R  cos
0
n
d
R
(n = 0, 1, 2, …)
(9)
где Un(t) – изображение U (x, τ) по переменной х [4]. Оригинал находится по
формуле:
U  x,   
1
2 
n
U 0     U n t  cos
x,
R
R n 1
R
(10)
Применяя это преобразование к уравнению (1) и условиям (2) при заданной
f (x) получим:
dU n
 an 
n
 
 U n   1 a m u  ,
d
 R 
2
R
C1n      cos
0
n
d ,
R
(11)
(12)
R
C 2 n   f   cos
0
n
d ,
R
(n = 0, 1, 2, …)
(13)
Анализируя выражение (10), можно заключить, что уравнения (11) описывают процесс изменения коэффициентов Un ряда Фурье (10), являющегося решением уравнения (1). При этом начальными условиями служат выражения (12), т.е.
коэффициенты разложения в ряд Фурье функции φ (х) начального условия (2).
Желаемое конечное состояние задается аналогичной формулой (13) для функции
f (х).
В результате оказалась сформулированной задача оптимального быстродействия для бесконечной системы обыкновенных дифференциальных уравнений
(11) при ограничении на управляющие воздействия типа:
u   L
В дальнейшем будем рассматривать задачу оптимального быстродействия
для конечного числа (m + 1) уравнений (11). При этом очень важно получить
оценку погрешности, возникающую вследствие этого. Используя известное
свойство рядов Фурье [5] и с учетом (10) и (13), получим:
R
1
2 
2
2










U n T   C2n 2 ,
U
x
,
T

f
x
dx

U
T

C

(14)

0
20
0
R
R n1
С другой стороны общее решение уравнений (11) имеет вид:
 an 

 
 R 
2
U n    C1n e
 an 

 
 R 
2
R
  1 a m  u t     e
n
d .
0
Далее, используя ограничение (8), найдем:
 an 

 T
 R 
2
U n T   C 2 n  C1n e
R
 an 

 
 R 
2
  1 a m  u T   e
n
d  C 2 n 
0
 an 

 T
 R 
2
 C1n e
T
 C 2 n  a m  Le
0
 an 

 
 R 
2
 an 

 T
 R 
2
d  C1n e
 C2n
 R 
 L

 n 
2
Воспользовавшись этим неравенством и выражением (14) получим искомую
оценку:
2
R
1
2 m
2
2
I   U x, T   f x  dx  U 0 T   C 20    U n T   C 2 n  
R
R n1
0
2
2
2
2
(15)
2
2
 an 
 an 

 

T

T




2
2


 R  
 R  
 R 
 R 
   C1n e
 C 2 n  L      C1n e
 C 2 n  L   ,
R n m1 
 n   R n m1 
 n  




Так как в момент времени τ = Т имеем
U n T   C 2 n
(n = 0, 1, 2, …, m)
В самом простом, но важном для практического применения случае, когда:
 x  const ,
f x  const ,

С1n = 0, C2n = 0 при n > 0, как это следует из (12), (13) оценка (15) приобретает вид:
m
2 L2 R 2  1
2 L2 R 2   4
1 

,
I


(16)


4
4
4
4 



n  m 1 n
 90 n1 n 
так как [5]

1 4
 4 .
n 1
n
90
Отсюда следует, что правая часть неравенства (16) может стать сколь угодно
малой, если m достаточно велико.
Таким образом, можно рассматривать задачу оптимального по быстродействию перемещения из точки С1 = (С10, С11, …, С1m) в точку
С2 = (С20,
С21, …, С2m) для (m + 1) первых уравнений (11) при фиксированном m.
При постановке и решении практической задачи порядок действий должен
быть следующим:
1. При постановке задачи в исходных данных должны быть определены:
φ (х) – начальное распределение влажности;
f (х) – конечное распределение влажности;
R – половина толщины доски, м;
am – коэффициент влагопроводности древесины, м2/с;
Uсн, Uск – начальное и конечное состояние агента сушки, определяющее равновесную влажность древесины;
Iдоп – допускаемая погрешность вычислений.
2. По (16) определяется оценка погрешности вычислений и сравнивается с Iдоп.
На основании этого принимается решение о величине m. Для большинства
практических случаев достаточно m = 0.
3. По (12) и (13) определим величину С10 и С20.
4. По (17) определяется количество циклов процесса оптимального управления:
nц 
W н W к
,
W
(17)
где W н - средняя начальная влажность древесины;
W к - средняя влажность древесины после сушки;
ΔW – изменение влажности древесины за цикл (обычно ΔW = 1 – 2 %).
5. Изменение состояния среды по циклам оптимального управления определяется по (18):
U p 
U сн  U ск
,
nц
(18)
6. Начальное управляющее воздействие принимается равным L0 = 1. Такому
управляющему воздействию соответствует начальная жесткость режима:
G po 
Wн
 U cн ,
100
Жесткость режима соответствующая любому циклу:
(19)
 W  W  ni 
G pi   н
  U сн  U p  ni ,
100


(20)
Коэффициент жесткости режима в конкретном цикле определяется как:
Ki 
G pi
G p0
,
(21)
7. После решения (10 – 13) и ряда упрощений для m = 0, определяется продолжительность цикла:
Ti 
C10  C 20
, с
am K i
(22)
8. Общая продолжительность процесса сушки определяется как:
nц
 сушки   Ti ,
(23)
i 1
9. Если m = 0 не соответствует начальным условиям задачи, необходимо задаться (m + 1) – количеством уравнений в системе (13) при m = 1.
В этом случае система (11) примет вид:
dU 1
 U 1  am u ,
dt
dU 0
 a m u,
d
(24)
где u  1 .
Искомое уравнение u (τ) должно обеспечивать в каждый момент времени
максимум функции:
H   1U 1   0 am u  1am u ,
(25)
Сопряженная система согласно принципу максимума имеет вид:
 0
 1
H
H

 1,

 0,
(26)

U 1

U 0
Решение (26):
 0    C  const ,  1     1 T   e T   , 0    T
Таким образом u   sign C   1 T   e T   .
Решение системы (24) имеет вид (для τ = Т):
i
(27)
U0 T   C10   1 am 2 i  T ,
i
(28)
U1 T    1 am eT  2e T   1 ,
где i = 1, 2;
τ – время переключения.
где сразу учтено, что U1 (0) = 0.
В момент τ = Т требуется:
i
(29)
C20  C10   1 am 2 1  T  ,
(30)
 1i am e T  2e T   1,
из (29) находим:
i
1
1 
где  
C10  C 20
.
2a m
T
i
  1   ,
2
(31)

T
Подставляя τ1 в (30) и, введя обозначение y  e 2 , получим:
(32)
y 2  2 ye 1   1  0 ,
Решая (32) можно найти Т и τ1 для каждого цикла оптимального управления.
i
Библиографический список
1.
Александровский Н.М. Элементы теории оптимальных систем автоматического
управления / Н.М. Александровский / М.: Энергия. – 1969. – 129 с.
2.
Шубин, Г.С. Физические основы и расчет процессов сушки древесины / Г.С. Шубин. М.: Лесная промышленность, 1973. - 248 с.
3.
Петровский, И.Г. Лекции об уравнениях с частными производными / И.Г. Петровский / М.: Гостехиздат. – 1953.
4.
Лыков, А.В. Конечные интегральные преобразования и их применение к решению задач теплопроводности / А.В. Лыков, А.В. Иванов // Тепло- и массообмен в процессах
испарения. – М.: Изд-во АН СССР. – 1958.
5.
Бронштейн, И.Н. Справочник по математике (для инженеров и учащихся ВТУЗов) / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев / М.: Наука. – 1986. – 544 с.
УДК 674.0
ОСОБЕННОСТИ СКЛЕИВАНИЯ ОСИНОВОГО ШПОНА
ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ НИЖЕ 1000С
А.Е. Анохин
ООО «ПТК Плитпром», п. Подрезково, Московская обл.
Недостаток березового кряжа для изготовления фанеры вынуждает исследователей и практиков изучать возможность использования других пород
древесины, в частности осины, запасы которой значительно превышают ресурсы по березе. Рассматривая осину как сырье для фанерного производства,
отмечают (1), что древесина березы отличается от древесины осины небольшой сбежитостью, однородностью структуры и достаточно высокой механической прочностью. У осины хуже технические свойства и имеется значительное поражение гнилью. Плотность осины на 25 % ниже, чем у березы,
прочность на 18-25 %, а твердость в 2 раза ниже. Отличия в структуре и составе древесины заключается в том, что в осине на 22 % меньше волокон
либриформа, а количество сосудов в 2 раза больше, чем у березы. Диаметр и
толщина стенок волокон либриформа древесины осины меньше, а длина
больше, чем у березы. Длина полостей сосудов у осины составляет в среднем
520,5 мкм, ширина 32,5 мкм, радиус пор в стенах сосудов 3,2-6,4 мкм. Количество пор у осины меньше, чем у березы. Прочность на скалывание снижается от 2,3 до 1,8 МПа на осине. При склеивании осинового шпона его полная деформация достигает 45 %, увеличивается количество непроклееных
мест из-за избыточного давления парогазовой смеси. Работа адгезии повышается от 82,8 до 92,65 мДж/м2, а поверхностное натяжение снижается от
62,05 до 39,55 мн/м (в 1,57 раз). Отсюда следует, что обычные клеевые смолы, принятые при склеивании березового шпона, для переработки осинового
шпона мало пригодны. Это было признано на X лесном форуме в Санкт Петербурге и поставлена задача разработки клеев для склеивания осинового
шпона. При общем моделировании процесса склеивания шпона [3, 4] различают стадии подготовки клея, его нанесения на шпон, холодной подпрессовки, горячего прессования, оценки качества готовой продукции. При нагреве
пакета шпона в результате химических превращений образуется парогазовоздушная смесь с высоким избыточным давлением, которая при снятии давления вызывает частичное разрушение клеевых связей и образование локальных непроклееных мест («пузырей»). Во избежание этого предложено регулировать давление смеси в соответствии с изменением физико-механических
свойств пакета [4] или снижать температуру прессования от 105-1300С до 93980С [5], когда нет парогазового давления. В этих условиях давление парогазовой смеси в пакете не превышает атмосферное. Однако склеивание обычными клеями при такой температуре ведет к замедлению
___________________
© Анохин А.Е., 2010 г.
процесса. Совместно разработанная ЛТА и ЦНИИФ [5] клеевая композиция,
содержащая комплексный отвердитель, позволила ускорить на 15-20 % процесс
склеивания при этой температуре.
Жизнеспособность клея сохраняется в течение не менее 6-8 часов при
температуре 18-250С. Другими достоинствами технологии является исключение периода медленного снижения давления на пакет в конце процесса. Это
упрощает гидросистему пресса. Кроме того имеет место экономия тепловых
затрат на 1-2 %, уменьшается упрессовка пакета.
Целью проведенных исследований являлась разработка технологии
склеивания осинового шпона без парогазового давления.
Опытно-промышленные работы проводили на линии изготовления
большеформатной фанеры итальянской фирмы «Кремона» с 12-ти этажным
прессом и автоматической загрузкой пакетов шпона. Размер шпона - рубашки и продольные листы из березы 2600×1300 мм, шпона – перекладки из осины 1300×1300 мм, толщина шпона 1,5 мм. Влажность сухого шпона составляла 5,9-7,3 %. Такое сочетание размеров и пород древесины вызвано трудностями с получением большеформатного осинового шпона из-за наличия
гнили в осине, проворота шпинделей лущильного станка при увеличении
длины осины. Также отмечено, что из-за низкой плотности древесины осины
после ее лущения получался ворсистый шпон, который можно использовать
только для внутренних слоев пакета шпона. Поисковые работы по приготовлению клеев на основе известных карбамидных смол марок КФ-НФП, КФМТ15Ф без и с наполнителем каолином, а также вспенивания клея и нанесения клеев только на шпон-перекладку из осины не дали положительных результатов из-за быстрого проникания клея в рыхлый шпон, его подсушку при
сборке и выдержке пакетов в загрузочной этажерке. При отрыве наружных
слоев у готовой фанеры отслоение рубашечного слоя от поверхности осинового шпона происходило по клеевому слою. Поэтому было решено повысить
вязкость клея и производить его нанос на каждый лист шпона формируемого
пакета только верхним вальцом клеенаносящего оборудования. Далее анализ
времени сборки пакетов для заполнения 12 этажей загрузочной этажерки показал, что оно составляет для 7 сл. пакетов – 50-80 мин, 9 сл. пакетов – 80120 мин и зависит от квалификации обслуживающего персонала (опытные и
неопытные рабочие). Выгрузка фанеры из пресса в загрузочную этажерку
осуществлялась загрузочной этажеркой. В этих условиях после прессования
фанера находилась без выгрузки в открытом прессе, что приводило из-за
теплового потока от пресса к переотверждению клеев в пакетах шпона по
краевой предпрессовой зоне в загрузочной этажерке. Для устранения этого
было принято решение снизить температуру плит пресса и увеличить время
отверждения смолы и клеев с учетом большой выдержки фанеры в прессе
перед его разгрузкой.
В результате проведенных работ были оптимизированы условия синтеза
новых смол, клеев на их основе, режимы нанесения клея, формирования па-
кетов и их прессования. Физико-химические свойства смол для склеивания
осинового шпона приведены в табл. 1.
Таблица 1 - Свойства смол
Наименование показателя
Тип смолы
Коэффициент рефракции
Вязкость по ВЗ-4, с
по ВЗ-1, с
Величина рН
Водное число, мл/мл
Время отверждения при
1000С, с
Плотность, г/см3
Клеящая способность по
ОСТ 13-101-87, МПа
Величина показателя для смолы марки
КФ-СХ12
КВС-К
карбамидомеламинокарбамидноформальдегидный
формальдегидный
1,478 – 1,480
1,500 – 1,505
265 – 300
150 – 250
70 - 80
9,4 – 9,7
9,2 – 9,5
1 : 2,3÷2,5
1 : 1,0÷1,3
90 - 120
90 - 130
1,280 – 1,285
1,280 – 1,290
7,0 – 7,2
–
На основе высоковязких смол были разработаны клеи как для обычной
фанеры ФК (смола КФ-СХ12) или водостойкой фанеры ФКМ или ФСФ (смола КВС-К) Составы и свойства клеев приведены в табл. 2.
Таблица 2 - Составы и свойства клеев
Наименование параметра
Состав (%):
хлористый аммоний
мел
Свойства:
температура, 0С
вязкость по ВЗ-4, с
время отверждения, с
коэффициент рефракции
Величина параметра для клея на основе смолы
КФ-СХ12
КВС-К
1,0
0,2 – 0,3
1,0
0,30 – 0,35
14 – 20
250 – 320
140 – 350
1,478 – 1,479
20 – 28
180 – 300
180 – 250
1,500 – 1,505
Расход клея на вальцах составлял 110-120 г/м2. Подсушка поверхности
осинового шпона с клеем не наблюдалась. При определении времени прессования пакетов шпона под давлением в прессе использовали известные данные при изготовлении фанеры ФК [6] и фанеры на меламиновом клее [7].
На рис. 1 показаны режимы прессования пакетов шпона на карбамидных
смолах [6] для трех толщин пакета 9, 13, 15 мм при температурах 105, 115,
1200С. Экстраполируя имеющиеся данные с температуры 1050С до 900С
(пунктирные линии) находим время прессования для пакетов толщиной 9 мм
– 8,8 мин, 13 мм – 10,5 мин, 15 мм – 13 мин.
Для пакетов шпона на меламиновом клее (рис. 2) время прессования
увеличивается при снижении толщины шпона (h пакета const и равна 18 мм,
рис. 2) и толщины пакетов (рис. 3).
Рекомендуемые режимы прессования пакетов шпона на меламиновом
клее с временем отверждения 45-60 с (рис. 4) пригодны для температуры
120-1500С.
Рисунок 1. Влияние температуры на время прессования
пакетов шпона различной толщины
время прессования, мин
11
10
9
15 мм
8
13 мм
7
9 мм
6
5
4
90
95
100
105
110
115
120
125
температура, град С
Рисунок 2. Влияние толщины шпона на время прессования при
различных температурах
время прессования, мин
9
8,5
120 град. С
8
135 град. С
7,5
150 град. С
7
6,5
1,5
2
2,5
3
3,5
толщина шпона, мм
4
4,5
Рисунок 3. Влияние толщины пакета шпона на время прессования
при температуре 120 град. С
Толщина
шпона:
7
6
1,6 мм
5
3,2 мм
4
3
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
толщина пакета шпона, мм
Рисунок 4. Режимы прессования пакета шпона на меламиновой смоле
в зависимости от его толщины
8
время прессования, мин
время прессования, мин
8
Толщина
шпона:
7
6
14,4 мм
5
9,6 мм
4
4,8 мм
3
2
90
100
110
120
130
температура, град. С
140
150
Экстраполируя данные рис. 4 на температуру 900С, определяем время
прессования для пакета с h = 9,6 мм в пределах 6,0 мин, для пакета с h = 14,4
мм – 7,4 мин, hшпона = 1,6 мм. Практически время прессования пакетов шпона
на карбамидных и меламиновых клеях одинаково (рис. 1 и 4). Так, для толщины пакета 9-9,6 мм время прессования на карбамидном клее составляет 5
мин при 1150С, на меламиновом клее – 5 мин при 1200С, для 14,4-15 мм – 6,26,5 мин при 1200С.
В нашем случае использование клея на основе смолы КВС-К с длительным временем отверждения (180-300 с) требует увеличения продолжительности склеивания пакетов шпона с учетом снижения температуры плит пресса до 90-950С. Используя положение о снижении реактивности клея в 2 раза
при уменьшении температуры на 80С, рассчитаем ожидаемое время прессования пакетов шпона различной толщины (4,8 мм. 9,6-10,0 мм, 13 мм, 15-16
мм). Расчетные данные сведены в табл. 3 и показаны на рис. 5, 6.
Таблица 3 - Расчетные режимы прессования пакетов шпона
Температура,
0
С
Вид фанеры
120
112
104
96
88
80
4,8
ФКМ
2,5
5,0
10,0
20,0
40,0
80,0
Время прессования для толщины пакета, мин
10,0
13,0
16,0
ФК
ФКМ
ФК
ФКМ
ФК
ФКМ
5,0
4,8
6,5
6,5
10,0
10,0
13,0
13,0
6,5
20,0
20,0
26,0
10,0
26,0
13,0
40,0
40,0
52,0
20,0
52,0
26,0
80,0
80,0
104,0
40,0
104,0
52,0
160,0
160,0
208,0
80,0
208,0
время прессования, мин
Рисунок 5. Режимы изготовления фанеры ФК при слойности
пакета: 1 - 9 сл, 2 - 7 сл (h шпона 1,5 мм)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1
2
80
90
100
температура, град. С
110
120
время прессования, мин
Рисунок 6. Режимы изготовления фанеры ФКМ при слойности
пакета: 1 - 11 сл, 2 - 9 сл, 3 - 7 сл, 4 - 3 сл
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1
2
3
4
80
90
100
110
120
температура, град. С
Анализ полученных данных показывает, что режимы склеивания пакетов шпона при изготовлении фанеры ФК и ФКМ при температуре 115-1200С
отличаются незначительно (1,2-2,0 мин), но при температурах 88-950С эта
разность возрастает на 20-30 мин из-за резкой реактивности исходных клеев
(наличие меламина в смоле КВС-К). Из данных, приведенных на рис. 6, для
фанеры ФКМ (9 сл 12 мм) необходимое время изготовления при 950С составляет 53 мин. Фактически оно составило 45 мин 50 с, а со сбросом давления
55 мин 30 с, т.е. в пределах нормы.
При отработке технологии получения фанеры ФК с использованием
осинового шпона фактические режимы прессования 7-слойных пакетов шпона корректировали в зависимости от времени их сборки (50-80 мин.) с ориентацией на данные, приведенные на рис. 5 (t = 88-920С, выдержка под давлением 20-25 мин). После плавного сброса давления до 0 атм, фанеру (1 лист в
пролете пресса) выдерживают в сомкнутом прессе до момента набора пакетов шпона в загрузочную этажерку. Этим приемом избегали нежелательного
нагрева припрессовых зон пакетов в шпоне в загрузочной этажерке. Экспресс-контроль качества склеивания путем отрыва ножом рубашечного слоя
готовой фанеры показал, что отрыв осуществляется по древесине. Физикомеханические свойства фанеры приведены в табл. 4.
Таблица 4 - Свойства фанеры
Наименование показателя
Влажность, %
Предел прочности при скалывании
по клеевому слою, МПа
- в сухом состоянии
- после размачивания 24 часа
- после кипячения в воде в течение
1 часа
Предел прочности при статическом
изгибе вдоль волокон наружных слоев, МПа
Плотность, кг/м3
Шероховатость, мкм
Толщина, мм
Содержание формальдегида, мг/100 г
Требования
ГОСТ 3916.1-96
5-10
Величина показателя для фанеры
ФК
ФСФ (ФКМ)
4,5
6,0
не менее 0,6
0,9
2,9
-
не менее 0,6
-
0,8
не менее 25
не более 100
9,0
не более 8,0
126
700 - 740
6,9
7,8
51-90
640 - 660
36,2 / 30,0
7,2
5,9
Анализ данных, приведенных в табл. 4, показывает, что по всем показателям кроме заданной толщины фанеры изготовленная продукция отвечает
требованиям ГОСТа 3916.1-96. Повышенная упрессовка пакетов шпона связана с использованием осинового шпона и с увеличением времени выдержки
пакетов шпона под давлением в прессе при температуре 88-930С. Корректировка толщины готовой фанеры с использованием осинового шпона возможна подбором толщины шпона после лущения.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Выводы:
Рассмотрена проблема использования осинового шпона в производстве
фанеры ФК и ФКМ.
Проведены экспериментальные работы по получению осинового шпона
и проверены пути его применения при формировании пакетов шпона для
изготовления большеформатной фанеры.
Разработаны новые высоковязкие (карбамидная смола марки КФ-СХ12 и
карбамидомеламиновая смола марки КВС-К) смолы и клеи на их основе
для склеивания осинового шпона.
Смоделированы условия прессования фанеры с использованием осинового шпона при температурах ниже 1000С.
Расчетные режимы прессования пакетов шпона подтверждены данными
фактического промышленного выпуска фанеры.
Качество фанеры соответствует требованиям ГОСТа 3916.1-96.
Библиографический список
1.
Онегин В.И., Чубинский А.Н., Сосна Л.Н., Кандакова Е.Н.. Коваленко И.В., Майорова Т.А. Осина как сырье для фанерного производства. Тр. IV межд. Симпозиума
«Строение, свойства и качество древесины – 2004» СПб, ЛТА, т I, с 317-319.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Онегин В.И., Чубинский А.Н. и др. Особенности свойств осинового шпона и технологии его склеивания. // Деревообрабатывающая промышленность № 3, 2002, с 1012.
Севастьянов К.Ф. Интенсификация процесса склеивания фанеры. М: Лесная промышленность, 1976, 144 с.
Чубинский А.Н. Моделирование процесса склеивание шпона. // Деревообрабатывающая промышленность № 4, 1995, с 27-28.
Чубов А. Ускорители процесса склеивания. // Лес пром форум 4-12.2007. Спецвыпуск для выставки «Лестехпродукция-2007», с 14.
Справочник фанерщика под ред. Шейдина, 1968.
Кондратьев В.П., Кондращенко В.И. Синтетические клеи для древесных материалов.
М, 2004, с 229.
УДК 674.038.3
ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ СУЧКОВ И
ПРИЛЕГАЮЩЕЙ ЗОНЫ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ (PINYS
SYLVESTRIS L.)
Е.А.Пинчевская, Н.В.Буйских
Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины,
г.Киев,e-mail:OPinchewska@gmail.com
Формирование древесины сучков - основания ветвей происходит в период
роста дерева в условиях постоянно действующей нагрузки. Ветвь представляет
собой закрепленную одним концом консольную балку с растянутой верхней и
сжатой
нижней зонами. Максимальная нагрузка возникает в основании ветви,
соответственно, реакция на длительные механические воздействия выражается в
образовании аномальной древесины.
Здоровые сросшиеся с древесиной сучки, а также заросшие сучки на небольшой глубине от поверхности ствола, вызывают нарушение однородности строения древесины. Вокруг сросшегося с древесиной сучка образуется присучковый
наплыв, а при зарастании несросшегося сучка – сложный завиток, что вызывает
дополнительный порок древесины ствола в виде отклонения волокон в продольной плоскости. Такие пороки древесины влияют на ее механические свойства и с
возрастающей потребностью в круглых лесоматериалах для деревянных конструкций необходимо обладать информацией о структуре материала.
Для выявления закономерностей в формировании сучков древесины сосны
были проведены исследования ширины годичных колец, процента поздней зоны,
которая определяет механические свойства древесины, для ствола в месте залегания сучка, в самом сучке и в зоне завитка. Были исследованы здоровые сросшиеся с древесиной сучки, которые включают не менее 25 годичных слоев. Замеры
проводились на участках, отвечающих пятилетним периодам в направлении от
сердцевины к периферии. Ширина каждого слоя и процента поздней древесины
определялась отдельно для растянутой и сжатой зон. Всего было исследовано 40
сучков.
Полученные данные позволили выявить закономерности изменения ширины
годичных слоев сучка, S (мм), в зависимости от возраста, m (лет), которые можно
описать логарифмической функцией вида:
для растянутой зоны сучка
S  0,65 ln( m)  3,05
(1)
для сжатой зоны сучка
S  0,49 ln( m)  2,25
(2)
Процент поздней древесины в растянутой зоне сучка в первом пятилетии был
в два раза больше по сравнению со слоями ствола, а в конце исследуемого
периода достигла 44,1% , что на 55% больше процента поздней зоны ствола.
_________________________________________
© Пинчевская Е.А., Буйских Н.В.,2010 г.
В сжатой зоне сучка годичные слои более широкие, что объясняется наличием креневой древесины, напоминающей по цвету позднюю древесину.
Прочность древесины определяется не только содержанием поздней древесины, но и размерами клеток, толщиной их стенок. Поэтому были проведены
исследования микроскопического строения древесины ствола и сучков.
Размеры анатомических элементов определяли по фотографиям микроскопических срезов древесины, размещенных в микроскопе XSP-10-1250х, с вмонтированной в окуляр фотокамерой. Измерение диаметров и толщин стенок проводили при помощи масштабной линейки. Толщину стенок определяли как половину расстояния от полости одной клетки до полости другой. Кроме того,
определяли поверхностную порозность древесины [1],т.е. отношение площадей
полостей клеток к площади всего среза.
На тех же сучках, где исследован процент поздней древесины, определены
параметры трахеид. Исследованы 4 и 5, а также 24 и 25 годичные слои сучка и
соответствующие им слои ствола выше сучка. В каждом слое сучка срезы взяты в
двух местах: в верхней части – обасть растянутой зоны, в нижней сжатой зоне и
на границе между ними по обе стороны сердцевины (рис.1).
Рис.1.Схема отбора образцов для исследования строения сердцевины сучков
Обнаружено, что с возрастом размеры трахеид – диаметр и толщина стенок
возрастают как в растянутой, так и сжатой зоне. При сравнении размеров трахеид
одного возраста, полученных из растянутой и сжатой зон, просматривается
следующая закономерность:
- для слоев 4 и 5 года диаметр трахеид как в ранней, так и в поздней зонах, в
радиальном направлении уменьшается в сжатой зоне на 7 %, а в тангенциальном
направлении увеличивается на 13 %;
- для 24 и 25 годичных слоев сохраняется та же тенденция, но с другим процентным соотношением: 15 % и 18 %;
- толщина стенок ранней и поздней зоны годичного кольца в растянутой части сучка на 16 % меньше, чем в сжатой зоне древесины 4 и 5 слоев, и на 21
% в среднем меньше в древесине, взятой на участке 24 и 25 годичных слоев.
Сравнение размеров трахеид молодого возраста древесины, расположенных в
сучке и стволе, показало, что отличаются они незначительно - толщина стенок
поздних трахеид годичных слоев ствола оказалась больше в среднем на 17 %, чем
у поздних трахеид сучка. С возрастом наблюдается увеличение различия в
параметрах годичных слоев ствола и сучка (рис.2).
а
б
в
Рис.2 Торцевой срез годичного слоя: а – растянутой зоны сучка; б- креневой зоны
сучка; в – древесины ствола
Поверхностная порозность ранних зон сучка меньше на 20 %, а поздних зон
– на 35 % больше этих же зон слоев ствола. Следовательно, в годичных слоях
сучка различие в величине заполнения клеточными стенками ранней и поздней
зон торцевого среза выражено меньше, чем в соответствующих зонах слоев
ствола.
Вокруг заросших в древесину сучков образуются сложные по форме завитки, в которых волокна отклоняются от продольного направления и это не может
не оказывать влияния на механические свойства древесины. В связи с этим были
проведены микроскопические исследования древесины 20 завитков, расположенных в области частично сросшейся древесины на расстоянии 100 мм ниже границы сучка, а также в месте наибольшего радиуса завитка.
Сравнение с диаметрами трахеид ствола в пределах 24 и 25 годичного кольца
и на расстоянии 100 мм ниже границы сучка показало почти полное их совпадение. В зоне с максимальным радиусом завитка на расстоянии примерно соответствующему 24 и 25 годичному кольцу, диаметры трахеид меньше, нежели в
части ствола с недеформированными слоями, а толщина стенок поздних трахеид
– больше в зоне непосредственного прилегания к сучку в месте наибольшего
радиуса завитка. Таким образом, зона древесины вокруг сросшегося сучка упрочнена за счет увеличения толщины стенок поздних трахеид.
В результате проведенных исследований установлено:
-общей закономерностью изменения годичных колец сучка является уменьшение их ширины в направлении от сердцевины к периферии, причем в растянутой зоне темп уменьшения больше в 1,2 раза, чем в сжатой зоне;
-уменьшение с возрастом ширины годичных колец сучка сопровождается
увеличением процента поздней древесины в растянутых слоях и изменением
параметров анатомических элементов;
-площадь поперечного сечения ранних трахеид слоев сучка в среднем в три
раза, а поздних – в два раза меньше площади соответствующих трахеид слоев
ствола;
-площадь стенок поздних трахеид на торцевом срезе сучка несколько превышает площадь стенок ранних, а в слоях ствола площадь поздних трахеид в сравнении с площадями ранних почти в два раза больше;
-средняя поверхностная порозность ранней зоны годичных слоев сучка
меньше, а поздней – больше порозности соответствующих зон ствола.
Проведенный анализ строения древесины сучков может служить основанием
для предварительного заключения о ее повышенной плотности и механической
прочности.
Библиографический список
1. Яценко-Хмелевский А.А. Основы и методы анатомического исследования древесины /
А.А.Яценко-Хмелевский.-М.-Л.:Изд.АН ССР, 1954.-337 с.
УДК 674.093
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ РАСЧЕТ ОБЪЕМА
КРУГЛЫХ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ
Белозёров И.Л., Кибякова С.И., Кибяков А. П.
ГОУ ВПО «Тихоокеанский государственный университет»,
г. Хабаровск, e-mail: belozerov_il@list.ru
Круглые лесоматериалы предназначаются для распиловки, строгания, лущения, выработки целлюлозы и древесной массы или для использования в
круглом виде. Правила приемки, учет, измерение размеров и определение их
объемов регламентированы ГОСТ 2292-88 «Лесоматериалы круглые. Маркировка, сортировка, транспортирование, методы измерения и приемки».
Для определения объемов круглых лесоматериалов в настоящее время используют два стандарта: ГОСТ 2708-75 «Лесоматериалы круглые. Таблицы объемов»; ОСТ 13-303-92 «Лесоматериалы круглые. Методы поштучного измерения
объема». В ОСТ стандартизованы методы срединного сечения, концевых сечений,
верхнего диаметра и среднего сбега, суммирование объемов цилиндров, верхнего
диаметра и нормального сбега, поэтому он обеспечивает более высокую точность.
Но в сложившейся практике лесопиления объем пиловочника по-прежнему определяется по ГОСТ 2708-75 на основании только двух показателей (диаметра бревна
в вершине и его длины) независимо от породы, места вырезки из хлыста, сбега и
некоторых других индивидуальных особенностей поступающих в раскрой бревен.
Применение указанного стандарта ведет к большим погрешностям при определении объема. Особенно велики эти ошибки для крупномерного, пиловочного сырья,
отличающегося повышенным сбегом, характерного для лесопильных предприятий
Дальнего Востока и Сибири.
Существуют различные методики для определения объема круглых лесоматериалов. Международным стандартом и стандартами многих стран Европы в
качестве модели принят цилиндр с диаметром, равным диаметру бревна на
середине длины ( d c ). В России этот метод известен как метод срединного сечения, в Европе – метод Губера. Объем бревен определяется по формуле:
3,1415  d c  L
q
.
4  10000
2
(1)
Для выявления погрешностей ГОСТ 2708-75 и исследования влияния сбега на
объем пиловочника выполнены расчеты фактических объемов пиловочных
бревен при варьировании основных факторов именно по этому методу. Для
автоматизации расчета составлена программа, позволяющая определять объем
при варьировании диаметра, длины и сбега пиловочника.
_______________________________________________
© Белозёров И.Л., Кибякова С.И., Кибяков А.П., 2010 г.
Программа универсальна, позволяет решать и обратную задачу: установление
фактического сбега, заложенного в действующие стандарты.
За основу алгоритма программы взято уравнение (1), язык программирования
– Delphi. В качестве входных параметров принимаются: диаметр бревна в вершинном торце (d) – варьируется от 14 до 60 см с градацией 2 см; длина бревна (L)
– варьируется от 3,0 до 6,5 м с шагом 0,25 м; сбег пиловочного сырья (S) – любое
число (от 0 см/м и более). Расчеты выполнены для четных диаметров в вершине
от 14 до 60 см длиной от 4 до 6,5 м с градацией 0,5 м при варьировании сбега от 0
до 2,5 см/м с шагом 0,5 см/м.
Установлено, что для преобладающей части круглых лесоматериалов при
сбеге от 1,0 до 2,5 см/см объемы существенно занижаются. Для пиловочника
длиной 5,0 м «минусовые отклонения» варьируют от 0,08 до 65,98% и составляют
в среднем 2,01%. Разработчики стандарта предусмотрели только «плюсовые
отклонения» объемов для лесоматериалов цилиндрической формы либо с незначительным сбегом (до 0,5 см/м), но доля их в общем объеме поставляемого сырья
незначительна: к таковым нельзя отнести тонкомерное и крупномерное сырье,
вырабатываемое, как правило, из вершинной и комлевой частей ствола и отличающееся повышенным сбегом. В качестве примера приведены лишь некоторые
результаты автоматизированного расчета объемов пиловочных бревен при
варьировании указанных входных параметров (таблицы 1, 2).
Таблица 1 – Расчет объема пиловочника при варьировании диаметра и сбега
бревна при фиксированной длине (L = 5,0 м)
Диаметр
бревна,
см
14
20
30
40
50
60
по ГОСТ
2708-75
0,097
0,190
0,420
0,740
1,150
1,680
0,0
0,0770
0,1571
0,3534
0,6283
0,9817
1,4137
Объем пиловочных бревен, м3
фактический при сбеге, см/м
0,5
1,0
1,5
2,0
0,0913
0,1069
0,1237
0,1418
0,1773
0,1988
0,2215
0,2454
0,3835
0,4148
0,4473
0,4811
0.6682
0,7093
0,7517
0,7952
1,0314
1,0824
1,1345
1,1879
1,4732
1,5340
1,5960
1,6592
2,5
0,1610
0,2706
0,5160
0,8400
1,2425
1,7236
Таблица 2 – Отклонения фактического объема пиловочных бревен от стандартного (по ГОСТ 2708-75, L = 5,0 м)
Диаметр
бревна,
см
14
20
30
40
50
60
Отклонение объема пиловочника от стандартного (%)
при сбеге, см/м
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
+29,62
+5,88
-10,21
-27,53
-46,19
-65,98
+17,32
+6,68
-4,63
-16,58
-29,16
-42,42
+15,86
+8,69
+1,24
-6,50
-14,55
-22,86
+15,09
+9,70
+4,15
-1,58
-7,46
-13,51
+14,64
+10,31
+5,88
+1,35
-3,30
-8,04
+15,85
+12,31
+8,69
+5,00
+1,24
-2,60
Среднее
значение,
%
-20,57
-11,47
-3,02
+1,07
+3,47
+6,75
Предпринята также попытка установить среднее значение сбега, который
положен в основу ГОСТ 2708-75. Для этого выполнено две серии расчетов.
Подставляя в уравнение (1) значения объемов пиловочных бревен при фиксированных значениях вначале длины а затем и диаметра, определяли значения
расчетного сбега для варьируемых факторов. Приведем расчетные формулы лишь
по одному примеру для каждой серии.
Преобразуем формулу (1), выразив диаметр бревна на середине длины (dс)
через диаметр в вершине (d) и сбег (S):
q
L
 S)2  L
2
.
40000
3,1415  (d 
(2)
Приняв длину бревна равной 5,0 м и преобразовав уравнение (2), получим:
(3)
q  C  (d  2,5  S ) 2 ,
где С – значение постоянной величины, включающей следующие значения:
С
3,1415  L 3,1415  5

 0,0003926 .
40000
40000
После преобразований уравнение (3) примет следующий вид:
q
 d 2  5d  s  6,25  S 2 .
c
(4)
Проварьируем значения d от 14 до 60 см с и определим значения расчетного сбега, заложенного в таблицы объемов круглых лесоматериалов ГОСТ 270875. Для этого потребуется определить корни квадратного уравнения (4) для
варьируемых факторов. В качестве примера рассмотрим решение уравнения для d
= 14 см, значение объема бревна принимается равным q = 0,097 м3. Тогда:
247,0708  6,25  S 2  70  S  196
6,25  S 2  70  S  51,0708  0
D  70 2  4  6,25  (51,0708)  78,59
S1, 2 
 70  78,59
 0,6872 см / м.
2  6,25
По аналогии проварьируем значения длины от 4,0 до 6,5 м, зафиксировав
значения диаметра бревна. При d = 32 см уравнение (2) примет следующий вид:
q
где C1 
L
 S)2  L
L
2
 C1  (32   S ) 2  L,
40000
2
3,1415  (32 
(5)
3,1415
 0,00007853 .
40000
После преобразования уравнение (5) можно представить в следующем виде:
q
L2  S 2

 32  L  S  1024 .
C1  L
4
(6)
Для длины 4,0 м и объема бревна q = 0,38 м3 расчетный сбег пиловочных
бревен при диаметре бревна 32 см составит:
1209,73  4  S 2  128  S  1024
4  S 2  128  S  185,73  0
D  128 2  4  4  185,73  139,12
S
 128  139,12
 1,3900 см / м
8
Проверочный расчет объема пиловочных бревен по найденным значениям
сбега по формуле (1) подтвердил достоверность полученных результатов. Например, расчетное значение объема для пиловочника диаметром 32 см при длине 5,0
м и сбеге 1,186 см/м составило 0,47995857 м3, что вполне сопоставимо со стандартным значением 0,48 м3.
Анализ полученных результатов показывает, что расчетный сбег, заложенный в ГОСТ 2708-75 для определения объема круглых лесоматериалов,
варьирует от 0,623 до 2,533 см/м (на примере пиловочника длиной 5,0 м). При
этом выявлены закономерности: при фиксированной длине сбег растет с увеличением диаметра; при фиксированном диаметре он, как правило, уменьшается с
увеличением длины бревна. Последнее условие не выдерживается лишь для
тонкомерных круглых лесоматериалов. Дополнительные расчеты (таблица 3)
подтвердили, что для преобладающей части сырья расчетный сбег имеет максимальное значение для сортиментов длиной 4,0 м, а при длине 6,5 м принимает
минимальное значение.
Таблица 3 – Установление диапазона варьирования сбега, заложенного в
действующий стандарт для определения объема круглых лесоматериалов
Диаметр
бревна,
см
14
20
30
40
50
60
Расчетное значение сбега (см/м) при длине бревен, м
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
0,623
0,816
1,204
1,483
1,910
2,533
0,630
0,859
1,240
1,429
1,771
2,384
0,687
0,799
1,081
1,364
1,646
2,163
0,711
0,745
1,086
1,298
1,613
2,043
0,718
0,697
1,073
1,234
1,567
1,985
0,695
0,790
0,960
1,242
1,515
1,874
Среднее
значение
сбега
0,677
0,784
1,107
1,175
1,670
2,164
В данных исследованиях ограничились анализом действующего стандарта
только по одному методу (срединного сечения). Иногда используется также
метод концевых сечений (известный как метод Смалиана), предусматривающий
замер диаметров в вершинном и комлевом торцах бревна, и некоторые другие.
Несовершенство применяемого в практике стандарта очевидно. Для объективного
учета поступающего в раскрой пиловочного сырья необходимо переходить на
метод поштучного измерения объема, регламентированный ОСТ 13-303-92,
позволяющий учесть индивидуальные особенности пиловочных бревен (место
вырезки из хлыста, породу, сбег), получить более точные результаты.
УДК 674.048
ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРЫ ДРЕВЕСИНЫ И ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ПРИ
ХИМИЧЕСКОМ МОДИФИЦИРОВАНИИ ИХ ПОВЕРХНОСТИ
БОРАЗОТНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ
И.В. Котенёва, В.И. Сидоров, И.А. Котлярова
ГОУ ВПО Московский государственный строительный университет, г. Москва,
e-mail: sudeykina@mail.ru, ikotlyarova@list.ru
При химическом модифицировании поверхности составами на основе
боразотных соединений древесина приобретает стопроцентную биостойкость на
срок не менее 20 лет [1]. Кроме того, такие составы по результатам огневых
испытаний при поверхностном модифицировании древесины обеспечивают
вторую группу огнезащитной эффективности [2]. Таким образом, применение
составов на основе боразотных соединений значительно увеличивает срок службы деревянных конструкций и межремонтный период зданий и сооружений из
древесины.
Для исследования структуры поверхностно модифицированной древесины и
целлюлозы мы использовали метод сорбции в изотермических условиях, рентгеноструктурный анализ, сканирующую электронную микроскопию. В качестве
образцов древесины использовали опилки сосны диаметром не более 1 мм, а
также измельченную α-целлюлозу. В качестве модификаторов использовали 50%ные водные растворы моноэтиламинбората (далее состав 1) и диэтиламинбората
(далее состав 2). Модифицирование проводили при комнатной температуре
методом погружения в течение трех часов. Избыток модификатора удаляли путем
экстракции.
3,185
3,5
3
2,5
состав 1
2
1,5
состав 2
1,103
0,908
контроль
1
0,5
0
рис. 1. Удельная поверхность, м2/г модифицированной древесины и контрольных
образцов
________________________________________________________
© Котенёва И.В., Сидоров В.И., Котлярова И.А., 2010г.
Методом сорбции в изотермических условиях мы изучали удельную поверхность модифицированной древесины [3]. Результаты эксперимента представлены на рис. 1.
Из рисунка 1 видно, что при модифицировании древесины разработанными
составами происходит значительное уменьшение удельной поверхности последней (~ в 3 раза). Намного более низкое значение удельной поверхности модифицированных образцов по сравнению с образцами немодифицированной древесины, можно объяснить тем, что молекулы модификаторов, проникая вглубь
капилляров, химически взаимодействуя с гидроксильными группами лигноуглеводного комплекса древесины, значительно уменьшают сечение последних.
Факт химического взаимодействия между боразотными соединениями и целлюлозой древесины доказан в работе [4].
Рентгенофазовый анализ проводили на дифрактометре марки Termo Scientific модели ARL X`TRA фирмы Termo Electron SA (Швейцария). На рис.2 представлена кристалличность образцов модифицированной целлюлозы в сравнении с
немодифицированными образцами. Степень кристалличности целлюлозы выявлена при анализе рентгеновских дифрактограмм. Из рис. 2 видно, что при модифицировании целлюлозы составом 1 и составом 2 происходит незначительное
увеличение степени кристалличности. Это указывает на то, что при модифицировании целлюлозы разработанными составами не происходит разрушение её
структуры и это позволяет назвать данный процесс «мягким модифицированием».
На рис.3, 4 представлены фотографии модифицированных целлюлозы,
древесины и контрольных образцов. Из фотографий целлюлозы видно, что при
модифицировании значительно сокращается расстояние между волокнами. Это
можно объяснить тем, что в процессе химического взаимодействия модификатор
обволакивает волокна целлюлозы, сокращая расстояние между ними, тем самым,
увеличивая упорядоченность и уменьшая рыхлость целлюлозы. Это подтверждают и данные рентгеноструктурного анализа целлюлозы, свидетельствующие об
увеличении степени кристалличности целлюлозы при модифицировании составами 1 и 2. Из фотографий древесины видно, что при модифицировании разработанными составами значительно сокращается число пор и уменьшается просвет
капилляров древесины, что вполне согласуется и подтверждает приведенные
выше данные по удельной поверхности древесины.
контроль
целл.+состав 1
целл.+состав 2
рис.2 Степень кристалличности целлюлозы
контроль
целл.+состав 1
целл.+состав 2
рис. 3 Фотографии целлюлозы х 1000
контроль
древесина+состав 1
древесина+состав 2
рис. 4 Фотографии древесины х 1000
Таким образом, из полученных экспериментальных данных можно сделать
следующие выводы. При поверхностном модифицировании древесины разработанными составами на основе боразотных соединений происходит значительное
уменьшение удельной поверхности, что обусловлено уменьшением числа пор и
сужением капилляров за счет химического взаимодействия молекул модификатора и подложки. Происходит увеличение упорядоченности целлюлозных фибрилл,
сокращается расстояние между ними, уменьшается рыхлость, что обуславливает
увеличение кристалличности целлюлозы при модифицировании разработанными
составами.
Библиографический список
1. Котенева И.В., Котлярова И.А. Нанотехнологии в создании защитных покрытий на древесине/Проблемы инновационного биосферно-совместимого социально-экономического развития в
строительном, жилищно-коммунальном и дорожном комплексах. I международная научнопрактическая конференция, Брянск 2009. том 1 - с.95-99.
2. Сидоров В.И., Котенёва И.В., Котлярова И.А., Кононов Г.Н. Комплексная защита древесины
путем поверхностного модифицирования составами на основе элементоорганических соединений
бора/ материалы конференции профессорско преподавательского состава МГУЛ, 2010 – с.50-55.
3. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. – М.: Мир, 1970г., 250с.
4. Сидоров В.И., Котенева И.В., Котлярова И.А. Природа модифицирования целлюлозы
аминоэтилборной кислотой по данным рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии//Вестник
МГУЛ - Лесной вестник, Москва 2009г., №4, с.130-134.
УДК 684.59
К ВОПРСУ ОЦЕНКИ БЛЕСКА ПРОЗРАЧНЫХ ЛАКОВЫХ ПОКРЫТИЙ
НА ДРЕВЕСИНЕ
Б.М.Рыбин, И.А.Завражнова
ГОУ ВПО «Московский Государственный Университет Леса», г. Мытищи,
e-mail: Caf-mebel@mgul.ac.ru
Установлено, что по характеру отражения света покрытия можно условно
разделить на три группы - зеркальные, глянцевые и матовые.
Зеркальные покрытия обладают гладкой поверхностью, высота неровностей не
превышает половину длины волны видимого света. Падающий на такую поверхность световой поток отражается без сколько-нибудь существенного рассеивания
и создает зеркальное изображение окружающих предметов.
К глянцевым относятся покрытия на древесине, к которым не применяют
специальных мер получения эффекта зеркального или диффузного отражения
света. Так как поверхность древесной подложки всегда обладает неровностями
анатомического и другого происхождения, нанесенный на подложку слой жидкого лака при отверждении утрачивает первоначальную зеркальную гладкость. Под
влиянием усадки на поверхности покрытия возникают впадины – “просадка над
порами” и другими неровностями подложки. В отличие от зеркально гладких,
такие покрытия дают изображения окружающих предметов более или менее
искаженными, в зависимости от неровностей покрытий.
Особую группу составляют матовые покрытия, на поверхности которых с
помощью специальных средств (матовых добавок и др.) создается искусственная
шероховатость. Такие покрытия диффузно отражают большую часть падающих
на них лучей света и поэтому не дают изображения окружающих предметов,
однако обладают некоторой способностью к блеску, зависящей от метода придания им шероховатости и степени сглаженности неровностей.
Целью данной работы является рассмотрение математической модели отражения света различными защитно-декоративными покрытиями на древесине.
Проявление оптических свойств лаковых покрытий обусловлено их взаимодействием со световым потоком, представляющим электромагнитное поле. Высокомолекулярные вещества, к которым относятся и лаковые покрытия, не имеют
поглощения в видимой области спектра, кроме случаев, когда они окрашены или
приобрели цвет в результате структурных изменений.
Поэтому светопропускание их в области видимого света обусловлено в основном
их светопроникающей и отражательной способностью.
Для оценки светового потока зеркально отраженного от поверхности покрытия
воспользуемся законом О. Френеля [1].
__________________________________
©Рыбин Б.М., Завражнова И.А., 2010 г.
Направленно-рассеянное отражение будем оценивать предложенной А.С. Топорцом зависимостью [2÷4]. Световой поток диффузно отраженный покрытием
будем оценивать через коэффициент диффузного отражения. Световой поток,
прошедший через лаковое покрытие и отраженный от подложки зависит от
светопропускающей способности лаковой пленки и будет оцениваться коэффициентом пропускания. Отражательная способность подложки будет характеризоваться коэффициентом отражения. Если не учитывать многократное отражение
света внутри лакового покрытия, то световой поток отраженный поверхностью
покрытия и подложки можно определить, используя закон Г. Кирхгофа, по
следующей формуле
I = I  r ek + I  d+ I  (1- d- r  e k ) 2 2H  ,
(1)
e
e
e
k
где Ie re - световой поток зеркально отраженный поверхностью покрытия
(формула Топорца А.С.);
Ie - падающий световой поток;
r - коэффициент зеркального отражение света полированной поверхностью
покрытия, образованной из того же материала, что и контролируемая поверхность
(определяется по формуле О. Френеля);
e - основание натуральных логарифмов;
Cos 2 
2
k = -9, 7   
,
2
(2)
где σ- среднее квадратическое отклонение высоты неровностей профиля;
 - угол зеркального отражения света;
λ- длина волны падающего света;
I  d - световой поток диффузно отраженный поверхностью покрытия,
e
где d- коэффициент диффузного отражения;
I  (1- d- r ek )2  2 H   - световой поток, отраженный подложкой и прошедe
ший через границу лаковое покрытие – воздух,
где τ- коэффициент пропускания света лаковым покрытием;
Н- толщина лакового покрытия;
ρ- коэффициент отражения света поверхностью древесины.
Для определения коэффициента «К» (степени основания натуральных логарифмов) можно воспользоваться известной зависимостью [5] между средним квадратическим отклонением высоты неровности профиля σ и средним арифметическим
отклонением профиля Ra
Ra

2
 .
(3)
В дальнейшем с учетом формулы (3) коэффициент «К» будем определять по
формуле
2
2  cos 
9  7 Ra  
2
2
K

.
(4)
При π=3,14 и λ=0,55 мкм (зеленая область видимого света) коэффициент «К»
определяется по формуле
2
2
K 50  34 Ra Cos  .
(5)
С учетом уравнения (5) световой поток, отраженный поверхностью покрытия и
подложки (1) можно определить по следующей формуле
. (6)
Зависимость (6) позволяет обобщить явление отражения света как от поверхностей с высотой неровностей больше длины волны видимого света, так и для
поверхностей, у которых высота неровностей менее половины длины волны
видимого света. Выражение (6) можно преобразовать в следующий вид (при Ra=0
и d=0)
I = I  r+ I  (1- r) 2  2 H  .
e
e
(7)
Формула (7) позволяет оценить световой поток отраженный от покрытия с
зеркальным блеском.
Если в формуле (7) сделать следующее преобразование Ir = Ie  r ;
1
I` = I  (1- r) 2  2 H  =  (I e - I ) 2  2 H  , то световой поток (1), отраженr
e
r
Ie
ный лаковым покрытием и подложкой можно определить по формуле
или
I  I  I`
r
r
1
I  I   (I e  I ) 2  2H  .
r I
r
e
(8)
(9)
Поскольку прозрачные покрытия с зеркальным блеском обладают незначительным светорассеиванием и поглощением внутри лаковой пленки, то можно считать, что коэффициент τ2Н≈1. Тогда формулу (9) можно преобразовать в следующий вид
1
I  I   (I e  I ) 2  .
r I
r
e
(10)
В формуле (10) переменным фактором, влияющим на отраженный световой
поток от контролируемой поверхности покрытия, является коэффициент отражения света поверхностью древесины (ρ). Он зависит от светлоты подложки.
Отсюда полученная формула (10) позволяет оценить влияние светлоты подложки
в общем световом потоке, отраженном от контролируемой поверхности, характеризующем блеск зеркальных покрытий.
Падающий световой поток Ie можно определить из формулы О. Френеля [1]
Ie 
I
r
,
Sin 2 (  ) tg 2 (  )
0,5  [ 2

]
Sin (  ) tg 2 (  )
(11)
Где  - угол падения света;
-
угол преломления света ( Sin 
Sin
, n – показатель преломления).
n
Определяя световой поток по (11) считаем, что подложка отражает падающие
лучи света только с поверхности (т.е. лучи света, прошедшие в подложку полностью поглощаются). В качестве такой подложки может быть использована черная
полированная пластинка инфракрасного стекла ИКС-6 [6], являющаяся эталоном
настройки блескомера. При показателе преломления стекла 1,567 и  =450
I  0,0598  Ie . При настройке блескомера на I =65 усл. ед.
r
r
Ie 
65
 1085 усл. ед.
0, 0598
Зная падающий световой поток можно определить световой поток, отраженный
лаковым покрытием. При показателе преломления лакового покрытия n =1,560;
 =450; I  0, 0588  Ie или при Ie  1085 усл. ед. I  64, 06 усл. ед.
r
r
Подставив числовые значения I и I e (для лакового покрытия и  =450) в (10)
r
получим
I
45
 64, 06  960  .
(12)
Физический смысл 12 заключается в том, что при поглощающей подложке
прибором будут фиксироваться только лучи света, отраженные поверхностью
лакового покрытия. При ρ=0 прибор будет фиксировать световой поток I ,
r
равный 64,06 усл. ед. (для зеркальных лаковых покрытий с n=1,56).
Используя формулы (10) и (11) аналогичные зависимости получены для углов
падения света 200, 600, 750, 800 и 850:
I20=63,58+1243ρ,
(13)
I60=64,35+527ρ,
(14)
I 75=64,51+133ρ,
(15)
I 80=64,63+59ρ,
(16)
I 85=64,95+15ρ.
(17)
Зависимости (12÷17) оценивают общий световой поток, отраженный контролируемой поверхностью при различных углах падения-отражения света. Первый
член уравнений характеризует световой поток, отраженный от поверхности
покрытия. Второй член уравнения оценивает световой поток, отраженный от
подложки. Чем больше коэффициент отражения света поверхностью подложки,
тем больше ее светлота, тем значительнее доля отраженного светового потока от
ее поверхности.
Углы падения-отражения света 200, 450, 600, 750, 800 и 850 были выбраны для
анализа не случайно, так как в отечественных и зарубежных блескомерах оценка
блеска технических поверхностей, в том числе и лаковых покрытий, производится при этих условиях.
Оценим влияние на показания блескомеров при указанных углах паденияотражения света световых потоков, отраженных как от покрытия, так и от подложки.
Коэффициент отражения света поверхностью древесины в большей степени
зависит от диффузного отражения света. Световой поток, проходящий через
границу раздела воздух - лаковое покрытие для  =450 составляет 94,12% (1005,88) от падающего на поверхность. Принимая показатели преломления лакового
покрытия и древесины соответственно 1,56 и 1,52, угол падения света на поверхность древесины под покрытием равным 26053', по формуле (9) определим
количество света, направленно отраженного поверхностью подложки (древесины). Оно равно 0,0241% от падающего света, т.е. незначительно и не будет
оказывать влияние на показания блескомера. Количество света направленно
отраженного древесиной под лаковым покрытием для угла падения света  =600
составит 0,0233% от падающего, что также незначительно и не будет оказывать
влияние на показания блескомеров (угол падения света на поверхность древесины
под покрытием равен 33042').
То же самое наблюдается при углах падения света200, 750, 800,850.
Однако практика показывает, что на светлых подложках влияние светового
потока, прошедшего лаковое покрытие и отраженного древесиной, существенно и
достигает 10% от светового потока, фиксируемого прибором. Увеличение отражательной способности подложки объясняется тем, что воздух между полостями
клеток не полностью вытесняется лаком, и отражение света происходит от
границы раздела древесина – воздух. Наличие анатомических неровностей и
шероховатости поверхности древесины будет также способствовать возрастанию
отраженного светового потока за счет увеличения угла отражения света от
наклонных микроплощадок поверхности древесины.
Это подтверждается, если принять угол отражения света от поверхности древесины под покрытием равным 300 (при угле падения света 450 он был равен 26053'
и при угле падения 600 - 33042') считая, что свет отражается от границы древесина
– воздух, то по формуле (11) интенсивность света отраженного древесиной при
углах падения 450 и 600 составит 4,42%.
Для угла падения света 200 интенсивность света отраженного древесиной
составит 4,2%, а для углов 750, 800 и 850 – 4,8%
На рис. 1 приведены графики зависимости интенсивности направленно отраженных световых потоков покрытием и подложкой от угла падения света. При
угле падения света 200 в общем световом потоке, фиксируемом блескомером,
примерно по 50% присутствуют лучи, отраженные покрытием и подложкой. С
увеличением угла падения света влияние световых лучей отраженных подложкой
уменьшается в общем световом потоке отраженном контролируемой поверхностью и достигает нескольких процентов при угле падения света 850.
Фактически при углах падения света более 750 значительная доля более 85%
отраженных лучей представляют лучи, отраженные покрытием. Это делает
привлекательным методы определения блеска при этих условиях для исключения
влияния светлоты подложки на показания блескомеров.
Для приведенных графиков на рис. 1 изображены функциональные зависимости. Соответственно для направленно отраженных световых потоков от покрытия
(I r) и подложки (I r') зависимости будут
I r=50+0,1  +0,00006  ,
3
(18)
I r'=50-0,1  -0,00006 
3
.
(19)
Еще одним доказательством полученного вывода является использование
полученных зависимостей (12)÷(17). Если принять коэффициент отражения света
древесной подложкой ρ=0,01 (1%), то можно определить влияние световых
потоков отраженных покрытием и подложкой в общем потоке отраженном
контролируемой поверхностью. На рис. 2 приведены графики зависимостей
влияния световых потоков отраженных покрытием и подложкой от угла падения
света.
Приведенные данные графиков подтверждают практические выводы о 10%
влиянии светлоты подложки на показания блескомеров при определении блеска
под углом падения света 200, 450 и 600. При дальнейшем увеличении угла падения
света влияние светлоты подложки на показания приборов становятся незначительными, достигая значения 1÷2% при углах 800 и 850.
Используя уравнение (6) на рис. 3 приведены графики зависимости блеска
покрытия от среднего арифметического отклонения профиля (Ra) контролируемой поверхности при различном угле падения-отражения света. Чем больше
значение параметра Ra на поверхности, тем больше влияние неровностей на
снижение блеска покрытий. Это существенное влияние наблюдается при углах
падения-отражения света 200, 450 и 600.
На рис. 4 показаны зависимости световых потоков отраженных покрытием и
древесиной от коэффициента отражения света, построенные по формуле (6).
Серия графиков построена для различных значений Ra (0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 1,0 мкм).
Значения блеска покрытий приведены для блескомеров с углом паденияотражения света 200, 450, 600, 750,800 и 850.
Влияние светлоты подложки на показания блескомеров для покрытий с шероховатой поверхностью, глянцевых и матовых, остается таким же, как и для
зеркальных покрытий, но доля светового потока, отраженного поверхностью
древесины становится значительно больше по сравнению со световым потоком
отраженным лаковым покрытием. Так при Ra=0,30 мкм процентное соотношение
светового потока, отраженного древесиной и покрытием 92% и 8% при угле
падения света 200. Значение коэффициента отражения света древесиной принято
1%. Для тех же значений при угле падения света 450 соотношения световых
потоков отраженных древесиной и покрытием
Рис. 1. Зависимость направленно отраженных свойств потоков покрытием и подложкой
от угла падения света
Рис. 2. Зависимость световых потоков отраженных покрытием и подложкой от угла
падения света.
составляет 62% и 38%. Так увеличение Ra от 0,3 до 0,5 мкм при угле падения
света 450 снижает световой поток, отраженный покрытием, примерно в 40 раз.
Для угла 600 увеличение Ra в тех же пределах снижает примерно в 2,5 раза
световой поток отраженный покрытием.
Приведенный анализ математической модели отражения света различными
защитно-декоративными покрытиями на древесине подтвердил влияние светлоты
подложки и шероховатости покрытий на блеск контролируемых поверхностей
при использовании блескомеров с различными углами падения-отражения света.
Результаты работы могут быть использованы для обоснования условий оценки
блеска различных защитно-декоративных покрытий на древесине.
Проведенное исследование позволило сделать следующие выводы:
1. Условное деление прозрачных лаковых покрытий по характеру отражения света
на зеркальные, глянцевые и матовые отвечает практике оценки качества внешнего
вида контролируемых поверхностей защитно-декоративных покрытий на древесине.
2. Представленная математическая модель отражения света различными защитнодекоративными покрытиями на древесине достаточно наглядно характеризует
световые потоки, отраженные поверхностью покрытия и подложки.
3. Установлено, что при оценке блеска зеркальных, глянцевых и матовых покрытий
на показания блескомеров существенное влияние оказывает светлота подложки
(древесины).
4. Влияние светлоты подложки на показание блескомеров для покрытий с
шероховатой поверхностью остается таким же, как и для зеркальных покрытий,
но доля светового потока, отраженного поверхностью древесины, становится
значительно больше по сравнению со световым потоком, отраженным лаковым
покрытием.
5. Установлено, что с увеличением угла падения-отражения света доля светового
потока вносимая подложкой в показания блескомера уменьшается, но является
существенной при оценке блеска контролируемой поверхности.
6. Математическая модель надежно описывает влияние высоты неровностей на
блеск защитно-декоративных покрытий на древесине. Чем больше шероховатость
контролируемой поверхности, тем больше снижение блеска покрытия. Это
существенно при углах падения-отражения света 200, 450 и 600.
Рис. 3. Зависимость блеска покрытия от среднего арифметического отклонения профиля поверхности покрытия при различном угле падения-отражения света.
Рис.4. Зависимости блеска покрытий от коэффициента отражения света древесиной для
блескомеров при различных углах падения-отражения света
Библиографический список
1. Мешков В.В. Основы светотехники// Издание второе, переработанное. Часть
первая.- М.: Энергия, 1979.- 367 с.
2. Топорец А.С. Зеркальное отражение от шероховатой поверхности// Оптика и спектроскопия.- 1964.- т.16.- вып.1.- с. 102.
3. Топорец А.С. Зеркальное отражение света от зеркальной поверхности// Оптика и спектроскопия.- 1968. Т. 24.- вып.1.- с. 126-131.
4. Топорец А.С. Фотометрический метод определения средней высоты микронеровностей
шероховатой поверхности// Оптикомеханическая промышленность.- 1969.- №6.- с. 60-64.
5. Лукьянов В.С., Рудзит Я.А. Параметры шероховатости.- М.: Издательство стандартов,
1979.- 162с.
6. Мельников Ю.Ф. Светотехнические материалы// Учебное пособие для техникумов.- М.:
Высшая школа,- 1976.- 151с.
УДК 674.812
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПЛАСТИКОВ ИЗ ОТХОДОВ ОКОРКИ, ПРОШЕДШИХ
ЭКСТРАКТИВНУЮ ОБРАБОТКУ
А.И. Криворотова, Е.Н. Гусева
ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»,
г. Красноярск, e-mail: tkmkai@mail.ru
Утилизация низкосортной древесины, отходов деревообработки и лесопиления, отходов окорки является одной из самых сложных проблем в комплексе
вопросов по использованию древесины.
Отходы деревообработки, низкосортная древесина и отходы окорки являются малоценным материалом с точки зрения получения традиционных видов
изделий из древесины. Такое сырье не годится для использования в фанерном
производстве, в производстве древесностружечных и древесноволокнистых плит.
Одним из наиболее распространенных видов отходов древесины являются
отходы от окорки сырья. Отходы окорки (кора) занимают огромные площади на
территориях фанерных и деревообрабатывающих предприятий. Измельченные
древесные отходы используются в строительстве, в мебельной промышленности,
в авто- и машиностроении в виде наполнителей при изготовлении различных
конструкций и изделий (стеновые ксилолитовые блоки, арболит, фибролит,
ксилолит, цементно-стружечные плиты, пьезотермопластики, лигноуглеводные
пластики (ЛУДП)).
Интереснейший путь использования древесных отходов, в том числе коры,
является экстрактивная обработка с последующим получением древесных пластиков или композитов с минеральными вяжущими.
В нашей работе мы обратим внимание на получение древесных пластиков из
коры после экстракции различными способами: экстракция холодной и горячей
водой, гексаном и изопропанолом. Для исследований применялись отходы
окорки древесного сырья. Основные породы - лиственница и пихта сибирская, а
также смесь хвойных пород. Для экстракции использовалась холодная и горячая
вода, изопропанол и гексан.
В ходе испытаний было исследовано влияние температуры прессования,
удельной продолжительности прессования, удельного давления прессования на
прочность пластиков и был определен оптимальный режим прессования, обеспечивающий высокие прочностные показатели готового материала: удельное
давление прессования – 18 МПа; удельная продолжительность прессования – 3,75
мин/мм; температура прессования - 180 0C.
___________________________________
 Криворотова А.И., Гусева Е.Н., 2010 г.
Предел прочности при статическом изгибе у образцов из исходной коры превышает значения из коры со стружкой более чем в полтора раза. После экстрагирования различными экстрактами предел прочности увеличивается, наибольшее
значение наблюдается у образцов полученных при прессовании коры прошедшей
экстракцию горячей водой. Наименьший результат наблюдается у образцов
прошедших экстракцию изопропанолом. Это связано с удалением различных
веществ из коры древесины в процессе экстрагирования. Известно, что в процессе
экстрагирования горячей водой удаляются углеводы, танниды, красители, глюкозиды и т.д.
В связи с этим прочность пластиков на основе древесной коры увеличивает в
зависимости от вида экстрагирования по сравнению с исходной от 4 до 10
МПа. При этом практически на одном уровне находится прочность у образцов,
полученных из сырья прошедших экстракцию горячей и холодной водой, несколько меньшая прочность у образцов прошедших экстракцию гексаном (35
МПа) и самое маленькое у образцов прошедших экстракцию изопропанолом.
Наибольшим водопоглощением обладает пластик полученный из коры пихты с добавлением стружки. Наименьшим водопоглощением обладает образец из
сырья прошедший экстракцию холодной и горячей водой. При этом пластики
полученные после экстракции гексаном и изопропанолом имеют большее водопоглощение, чем пластики из исходной коры пихты.
Прослеживается взаимосвязь между водопоглощением образцов и их разбуханием. Наилучшими показателями с разбуханием 13% и 17% имеют образцы
пластика из коры прошедшей экстракцию холодной и горячей водой соответственно. Образцы полученные из сырья прошедшего экстракцию гексаном и
изопропанолом обладают большим разбуханием, чем образцы из исходной коры.
Наибольшее разбухание у образца с добавлением стружки. На рисунке 1 представлена зависимость предела прочности на статический изгиб от плотности
образцов. Как видно из рисунка 1 при увеличении плотности пластика у всех
образцов наблюдается увеличение прочности на статический изгиб. У всех
образцов прошедших экстрагирование коры перед прессованием предел прочности на статический изгиб выше, чем у пластика не прошедших экстракцию.
Наилучший показатель наблюдается у пластика после экстракции горячей водой.
С увеличением плотности для всех образцов наблюдается незначительное
снижение водопоглощения. При увеличении плотности от 900 до 1150 кг/м 3
водопоглощение для различных образцов изменяется от 3 до 5 %. Исключение
составляет пластик из исходной коры при изменении плотности на 180 кг/м 3
водопоглощение изменяется на 15 %.
Предел прочности при
статическом изгибе, МПа
Плотность, кг/м3
1 – исходная кора пихты; кора пихты после экстракции: 2 – холодной водой; 3 – горячей водой; 4 – гексаном; 5 – изопропанолом.
Рисунок 1 – Зависимость прочности от плотности пластика
В результате проведенных исследований были сделаны следующие выводы:
1 Свойства пластиков из коры хвойных пород в значительной степени зависят от режима прессования. Оптимальным с точки зрения обеспечения высоких
физико-механических свойств является следующий режим: удельное давление
прессования – 18 МПа; удельная продолжительность прессования – 3,75 мин/мм;
температура прессования – 180 0C.
2 С увеличением давления, температуры и удельной продолжительности
прессования увеличивается прочность пластиков.
3 С увеличением плотности увеличивается прочность и уменьшается водопоглощение.
4 Наилучшими показателями, обладает пластик, изготовленный из сырья
прошедший экстракцию холодной водой, а наихудшим показателем обладает
ластик прошедший экстракцию изопропанолом.
5 Пластик на основе смеси стружки и коры обладает минимальными показателями, не соответствующими требованиям, предъявляемым к пластикам.
Библиографический список
1. Веретенник Д. Г. Использование древесной коры в народном хозяйстве [Текст]/ Д.Г.
Веретенник, - М.: « Лесная промышленность», 1976. – 120 с.
2. Мельникова Л.В. Технология композиционных материалов из древесины [Текст]/ Л.В.
Мельникова, - М., 2002. - 234 с.
3. Щербаков А.С. Технология композиционных древесных материалов: Учебное пособие для
вузов[Текст]/ А.С. Щербаков, - М.: Экология, 1992. – 192 с.
УДК 674.04
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО РЕЖИМА ВЕДЕНИЯ ПРОЦЕССА
ТЕРМОМОДИФИЦИРОВАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ
Р.Р. Сафин, Е.Ю. Разумов, Н.А. Оладышкина
ГОУ ВПО «Казанский государственный технологический университет», г.
Казань, e-mail: archiwood@kstu.ru
Термически модифицированная древесина превосходит необработанную
древесину по множеству показателей. Термообработанная древесина имеет более
плотную структуру, что значительно снижает способность дерева впитывать
влагу из воздуха. Термодревесина отталкивает воду без дополнительной обработки специальными пропитками и является исключительно стойкой к гниению.
В зависимости от заданного режима термообработки можно добиваться разных оттенков дерева (от светло-бежевого и золотистого до темно-коричневого).
Следует отметить, что изменение цвета - сквозное, что хорошо видно на срезе.
Царапины на такой поверхности практически незаметны. Изменяя температуру
термообработки можно добиваться желаемого оттенка древесины и/или степени
устойчивости к условиям окружающей среды [1].
Для того, чтобы контролировать будущие свойства термодревесины, а также
получаемый при обработке цвет, необходимо проводить ее качественную предварительную сушку, а также определить оптимальные параметры процесса термомодифицирования. При этом следует учитывать и капитальные затраты на
проведение процесса, от которых будет зависеть себестоимость получаемой
продукции.
Для определения рациональных режимов ведения процесса и подбора оборудования была разработана математическая модель. Для решения стадии прогрева
пиломатериала было использовано дифференциальное уравнение теплопереноса
для одномерной симметричной пластины [2]:
  2Т м
Т м
 аТ 
 х 2






(1)
Для решения этого уравнения были использованы следующие краевые условия:
  Tм.пов  Т    
Tм
x
(2)
х 0
Т м 0; х   const
(3)
Результаты проведенного математического и физического моделирования
показали, что одномоментный подъем температуры нагрева среды до заданного
_______________________________________________
© Сафин Р.Р., Разумов Е.Ю., Оладышкина Н.А., 2010 г.
режима вызывает существенное запаздывание изменения температуры центральных слоев пиломатериала по сравнению с его поверхностными слоями, обуславливающее большее модифицирование последних по сравнению с центральными
слоями и, как следствие, неравномерную цветовую гамму по сечению древесины.
Многоступенчатое повышение температуры среды значительно сокращает
неравномерность термической обработки по сечению материала, однако не
полностью решает данную проблему.
Наиболее равномерную окраску по сечению пиломатериала позволяет добиться постепенное изменение температуры среды по определенному закону. Для
удобства инженерного использования по результатам математического моделирования и экспериментальных исследований процесса термомодифицирования
древесины получено аналитическое выражение темпа повышения температуры
среды в зависимости от толщины и плотности образца:
s 35096,5
 T 
ln 
  1,58  2,004 ln 
,
2
2
  
(4)
где s – толщина образца, мм;  ,-êã
базисная
плотность древесины, кг/м 3 ; ∆Т / ∆τ –
/ì 3
изменение температуры в единицу времени, К/сек.
С помощью полученной формулы можно рассчитать изменение температуры
нагрева агента обработки с целью получения наиболее равномерной степени
термического модифицирования древесины по всему объему в зависимости от
толщины и породы древесины.
Несоблюдение данного закона в процессе нагрева древесины приводит к
следующим результатам:
- при ускорении темпа повышения температуры среды наблюдается высокая
неравномерность модифицирования по сечению пиломатериала, а, следовательно,
происходит снижение физико-химических и декоративных характеристик получаемой продукции;
- при снижении темпа повышения температуры среды увеличиваются энергозатраты и продолжительность процесса.
Таким образом, данное уравнение позволяет контролировать течение процесса термомодифицирования и гарантировать получение требуемых параметров
конечного продукта.
Библиографический список
1. Ахметова Д.А. Разработка энергосберегающей технологии термомодифицирования древесины / Дисс….к.т.н. Казань, 2009г.
2. Лыков А.В. Теория сушки / А. В. Лыков [и др.] – М.: «Энергия», 1968. – 472 с.
УДК 677.051.122.62
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОТГОНКИ ХВОЙНЫХ ЭФИРНЫХ
МАСЕЛ ВОДЯНЫМ ПАРОМ
Р.Р. Сафин, А.Е. Воронин, А.Ф. Зигангараев
ГОУ ВПО “Казанский государственный технологический университет”, г.
Казань, e-mail: alexov@list.ru
Россия – одна из крупнейших лесопромышленных стран мира, в которой
сложился мощный лесоперерабатывающий комплекс, включающий заготовку,
механическую и химическую переработку древесины. В России сосредоточено
80,7 млрд. куб. от общего мирового запаса древесины, что составляет 25% всех
мировых запасов леса. Площадь лесного фонда РФ составляет 1181 млн. га. На
ценные хвойные насаждения приходится 72% площади, мягколиственными
породами занято 16%, твердолиственными – 2,5%. Ежегодный прирост леса в
России составляет более 800 млн. м, а установленная расчетная лесосека, то есть
количество леса, которое может быть вырублено без ущерба для экологии, – 538,4
млн. куб. м.
При традиционных способах заготовки и переработки древесного сырья,
крайне низок уровень его использования – 25-30% от общей биомассы дерева.
Поэтому сегодня стоит острая проблема полного и рационального использования
древесного сырья. В связи с этим актуальна задача вовлечения в переработку
сырьевых ресурсов, которые до последнего времени относились к древесным
отходам и, в первую очередь, это касается такого биологически ценного сырья,
как хвойная древесная зелень.
На сегодняшний день наиболее экономически целесообразным направлением
переработки отходов лесозаготовок является способ переработки древесной
зелени хвойных пород водяным паром. К сожалению, использующиеся в настоящее время технологии нацелены на получение лишь одного продукта от переработки зеленой массы – хвойного экстракта либо эфирных масел. При этом эфирное масло получается низкого качества: его плотность не удовлетворяет требованиям ГОСТа, содержание борнилацетата недостаточно, а доля целевого продукта
оставшегося в отработанной зелени составляет около 30%.
Для выявления зависимости выхода целевых продуктов от различных параметров технологического процесса экстракции водяным паром была разработана
и смонтирована экспериментальная установка, на которой проводились исследования переработки древесной зелени хвойных пород при регулировании давления
среды. Наиболее ценным продуктом при данном способе переработки сырья
является эфирное масло. Определяющим фактором
_______________________________________________
© Сафин Р.Р., Воронин А.Е., Зигангараев А.Ф., 2010 г.
1,8
1,658
1,6
1,506
1,502
Выход масла, %
1,4
1,246
1,2
1
0,8
0,806
0,6
0,4
0,2
0
90
100
110
120
130
140
150
Температура, С
Рис. 1. Зависимость между выходом эфирного масла и температурой проведения
процесса переработки.
при определении эффективности данной технологии при различных режимах
будет именно количество и качество данного вещества на выходе.
Были проведены ряд испытаний при различных режимах. Полученные данные представлены на рис. 1. Диаграмма характеризует зависимость выхода
эфирного масла от температуры проведения процесса переработки. На данном
графике видно, что при температуре 120 оС наблюдается наибольший выход
эфирных масел. В связи с этим выясняется причина низкой эффективности
существующих установок по переработке древесной зелени водяным паром,
работающих при атмосферном давлении, так как в этом случае более 50% целевого продукта остается в отработанном сырье. Однако при достижении температуры пара 120 оС рост выхода эфирного масла понижается. Это объясняется тем,
что при более высоких температурах начинается разрушение составляющих
компонентов получаемого продукта. Следовательно, для повышения эффективности и производительности данного процесса его следует проводить при давлении пара, требуемом для поддержания оптимальной температуры процесса 120
о
С.
Эти данные послужат основой для разработки промышленной установки по
комплексной переработки древесной зелени. Однако, так же необходимо провести исследования влияния гидродинамических условий на процесс извлечения
эфирных масел, зависимости объема извлеченного эфирного масла от срока
хранения сырья и влияния термического изменения наноструктуры материала на
динамику процесса извлечения.
Библиографический список
1. Сафин Р.Р. Установка для переработки отходов древесных производств / Р.Р. Сафин, Е.Ю.
Разумов, А.Е. Воронин, А.Р. Зиатдинов, А.Т. Сабиров // Вопросы современной науки и
практики / Университет им. В.И. Вернадского – Тамбов: ТГТУ, 2009 – С. 82-86.
УДК 674.02
СРАВНЕНИЕ ТЕРМОМОДИФИЦИРОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ
С ТРАДИЦИОННЫМИ СТРОИТЕЛЬНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ
И.А. Кузьмин
ГОУ ВПО «Казанский государственный технический университет»,
г. Казань, email kuzmili@mail.ru
В России, как и во всем мире, стали уделять повышенное внимание производству нового строительного материала – термодревесине (ТД). Это связанно с
ростом спроса на экологически чистые материалы, не обрабатываемые различными химическими составами, но при этом обладающими значительно улучшенными техническими показателями.
Термообработку древесины на научной основе исследовали Штамм и Хансен в 1930-х в Германии и Вайт в 1940-х в Соединенных Штатах. В 1950-х
немцы Бафендам, Рункель и Буро продолжили исследование. Коллман и Шнайдер опубликовали полученные ими данные в 1960-х, а Руше и Бурместер – в
1970-х. Новейшие исследования проводились в Финляндии, Франции и Нидерландах в 1990-е гг. Наиболее интенсивные и разносторонние исследования были
проведены Государственным Исследовательским Центром VTT в Финляндии.
Значительный вклад был внесен Институтом Природоохранных Технологий.
Древесина нагревается до температуры не менее 180°С и выдерживается,
при этом защищается от воздействия кислорода воздуха. В результате появляется высокоэкологичная древесина, прошедшая термообработку. Ее цвет темнее, в
отличие от обычной древесины она более стабильно реагирует на изменения
уровня влажности, а ее теплоизоляционные характеристики при этом существенно улучшены. Будучи проведенной при достаточно высоких температурах,
обработка также повышает сопротивляемость дерева гниению. С другой стороны при этом снижается прочность при изгибе.
Технологию термообработки древесины можно разделить на три основные
фазы :
Фаза 1. Повышение температуры и сушка при высокой температуре. Посредством тепла температура в печи стремительно поднимается приблизительно
до 100°С. После чего температура неуклонно повышается до 130°С, при этом
происходит сушка при высокой температуре, содержание влаги снижается
почти до нуля.
Фаза 2. После высокотемпературной сушки температура внутри печи повышается до 185°С – 215°С.
____________________
© Кузьмин И.А., 2010 г.
По достижении необходимого уровня температура остается неизменной на
2 – 3 часа в зависимости от конечного назначения изделия.
Фаза 3. На окончательном этапе температура снижается до 80 – 90°С, древесина снова увлажняется с тем, чтобы содержание влаги дошло до приемлемого уровня 4 – 7%.
Обработанная таким образом древесина имеет следующие отличительные
свойства:
- повышается устойчивость к гниению и биологической коррозии;
- улучшаются теплоизоляционные свойства;
- появляется дополнительная эстетическая привлекательность;
- 100% экологическая чистота;
- улучшается геометрическая стабильность: отсутствие усыхания, разбухания, перекашивания и трещин.
Термообработка позволяет убрать саму причину возникновения биологических поражений в дереве. При нагреве дерева до 220-230°С происходят изменения на молекулярном уровне. Полисахариды разлагаются, после чего, полученное термодерево не содержит питательную среду для микроорганизмов.
Также, при термической обработке меняется структура пор древесины, что
позволяет снизить общую равновесную влажность, а также ускорить процесс
отдачи влаги в атмосферу, и увеличить размерную стабильность. Благодаря
таким изменениям древесина начинает значительно меньше «бояться» перепадов влажности, давления и температуры окружающей среды: фактор деформации при воздействии окружающей среды снижается в 5-15 раз; долговечность
увеличивается в 25 раз; приобретает свойство водооталкивания; снижает равновесную влажность дерева на 40%.
Сравнение ТД с традиционными строительными материалами представлены в табл 1.
Таблица 1 - Сравнение ТД с традиционными строительными материалами
Применение ТД
настил
наружных полов
фасадные
работы
Основной
конкурент
обычная
древесина
облицовочная доска
сайдинг
керамогранит
ЗДП
изготовление дизайнерских решений
ценные породы дерева
Преимущества ТД
Разница по цене (на
сколько ТД дороже)
долговечность
значительно дороже
долговечность
значительно дороже
экологичность,
эстетический вид
значительно дороже
эстетический вид
цена сопоставима
долговечность,
экологичность
значительно дороже
биостойкость,
влагозащищенность
значительно дешевле
изготовление интерьера
саун и бань
изготовление интерьера
ванных комнат
изготовление несущих
конструкций
специальные породы дерева
биостойкость,
влагозащищенность,
теплопроводность
влагозащищенный МДФ
долговечность,
экологичность
керамическая плитка
изготовление палуб, мостков
изготовление конструкций
заглубленных в
землю
производство оконных
конструкций
цена незначительно выше
цена сопоставима
металл
коррозиостойкость, удельный вес
цена сопоставима
железобетон
удельный вес,
удобство монтажа
цена сопоставима
алюминиевые системы
внешний вид
конструкционный пластик
настил
внутренних полов
теплопроводность
цена сопоставима
экологичность,
эстетический вид
дешевле
цена сопоставима
ламинат
экологичность,
долговечность, теплопроводность, огнестойкость
незначительно дороже
линолеум
экологичность,
долговечность, теплопроводность, огнестойкость
значительно дороже
ковролин
экологичность,
долговечность, огнестойкость
незначительно дороже
натуральный паркет
долговечность
цена сопоставима
обычная
древесина
долговечность
значительно дороже
обычная
древесина
долговечность
значительно дороже
коррозиостойкость
цена сопоставима
удобство монтажа
цена сопоставима
металл
железобетон
обычная
древесина
пвх
размерная стабильность
экологичность,
эстетичность, огнестойкость
дороже
значительно дороже
Однако, несмотря на все приобретаемые качества ТД продолжает выцветать
от воздействия ультрафиолета, как любой органический материал. Получаемый
цвет, как правило, отвечает дизайнерским вкусам и требованиям. В случае если
необходимо сохранить коричневые тона, термодерево укрывают специальными
маслами или составами с УФ защитой, которые широко представлены на рынке.
УДК 678:674
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФУРАНОВЫХ СМОЛ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ
ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ И ФАНЕРЫ
Е. П. Шишаков, М. О. Шевчук
УО «Белорусский государственный технологический университет», Республика Беларусь, г. Минск, e-mail: ddtpisticid@mail.ru
Древесностружечные плиты и фанера находят широкое применение во многих отраслях промышленности – при изготовлении мебели, в жилищном и
промышленном строительстве, при изготовлении упаковки и других отраслях.
При получении плит и фанеры используют синтетические смолы. Наиболее
широко используются карбамидоформальдегидные (КФС) и фенолформальдегидные смолы (ФФС). КФС имеют ряд достоинств: доступность и дешевизна
исходного сырья для их получения (формалина и карбамида), высокая реакционная способность и скорость отверждения как при нагреве, так и на холоду,
возможность получения экологически безопасной продукции классов Е2 и Е1 /1,
2/. В то же время продукция, полученная с использованием КФС, является
недостаточно устойчивой к действию воды; она может использоваться только
внутри помещений при отсутствии значительных колебаний влажности и температуры.
Водостойкие плиты и фанеру можно получить при использовании ФФС и
меламинформальдегидных смол (МФС). Однако, меламин достаточно дорог и
дефицитен, а МФС имеют сравнительно недолгий срок хранения, не превышающий обычно 8–20 сут /3/.
Высокой водостойкостью и механической прочностью обладают плиты и фанера полученные с использованием ФФС. Для производства ФФС используется
фенол – летучее и высокотоксичное вещество 2 класса опасности. Предельно
допустимая концентрация фенола в воздухе рабочей зоны не должна превышать
0,3 мг/м3 /4/. Поскольку фенол имеет низкую температуру плавления (35–40°C в
зависимости от содержания воды), то емкости, трубопроводы, арматуру для
хранения и подачи фенола приходится обогревать, что приводит к значительным
выделениям паров фенола в атмосферный воздух. По этой причине крайне
сложно обеспечить нормативные санитарно-гигиенические условия в цехах по
производству ФФС. В силу указанных выше причин ранее действовавшие цеха по
получению ФФС на большинстве деревообрабатывающих предприятий в странах
СНГ закрыты.
В работах В.П. Кондратьева с соавторами указывается на возможность получения водостойкой диановой смолы и продукции с ее использованием /5, 6/. Для
синтеза смолы использовался дифенилолпропан (диан А ГОСТ 12138-86) –
умеренно токсичное вещество 3 класса опасности.
© Шишаков Е.П., Шевчук М.О., 2010 г.
Дифенилолпропан широко используется для получения эпоксидных смол и
некоторых термостойких пластмасс, в частности поликарбоната /7/. Разработаны
технические условия на смолу диановую низко токсичную (смола СДЖ-Н ТУ
2221-001-002732-35-2001). Полученная с использованием смолы СДЖ-Н фанера
по механической прочности и водостойкости не уступает фанере производимой с
использованием ФФС. Однако широкого применения смола СДЖ-Н не получила,
вероятно, по причинам экономического характера.
Цель настоящей работы – получение композиционных мол, изучение их
свойств и продукции полученной на их основе.
Исходными компонентами для получения смол служили карбамид, формальдегид, диан и фурфуриловый спирт (ФС). Карбамид и формальдегид широко
используются для синтеза КФС и имеются в цехах по получению смол на любом
деревообрабатывающем предприятии. ФС – продукт, полученный из фурфурола,
сырьем для производства которого могут служить любые растительные материалы, в том числе и отходы деревообработки /8, 9/. ФС производится на ряде
предприятий Российской Федерации и широко используется в машиностроении
/10/.
Метод совместной конденсации открывает широкие возможности по получению смол с различными свойствами. Учитывая то, что количество исходных
компонентов вместе с катализатором достигает шести, а свойства смол значительно зависят от температурного режима и времени реакции, число возможных
технологических вариантов получения смол весьма велико.
Строение полученных олигомеров зависит от состава исходных компонентов, условий получения и имеет нерегулярный характер. На рисунке 1, 2 и 3
приведены наиболее вероятные структурные формулы олигомеров карбамидоформальдегиддианфурановых
(КФДФС),
карбамидоформальдегидфурановых(КФФС) и карбамидоформальдегиддиановых (КФДС) смол.
OH
HO
CH2
CH2
CH2
OH
O
H3C
HO
C
CH3
CH2
CH2
NH
C
CH2
OH
O
OH
Рис. 1 - Предполагаемый структурный элемент
карбамидоформальдегиддианфурановых смол (КФДФС)
HO
CH2
CH2
NH
O
C
NH
CH2
CH2
OH
O
O
Рис. 2 - Предполагаемый структурный элемент
карбамидоформальдегидфурановых смол (КФФС)
OH
HO
CH2
CH2
O
CH2
NH
CH2
C
OH
O
H3C
HO
C
CH3
CH2
CH2
NH
C
CH2
OH
O
OH
Рис. 3 - Предполагаемый структурный элемент
карбамидоформальдегиддиановых смол (КФДС)
В табл. 1 приведен состав наилучших образцов смол, полученных авторами
статьи.
Таблица 1 - Состав образцов смол
Показатель
Марка связующего
КФДС
КФФС
КФДФС
Содержание сухих веществ, %
71,2
68,3
82,0
Величина рН
6,8
7,2
9,4
Содержание свободного формальдегида, %
0,11
0,23
0,05
Содержание свободного ФС, %
3,52
0,31
1,52
отсутствует
отсутствует
отсутствует
30-60
45-75
55-80
Содержание свободного фенола, %
Условная вязкость по ВЗ 246, с
С использование указанных смол была изготовлена трехслойная фанера из
березового шпона. Расход смолы составлял 140 г/м2, температура плит пресса -
145ºС, время прессования - 2,5 мин, время снятия давления - 1 мин. Механические показатели полученной фанеры приведены в табл. 2.
Таблица 2 - Механические показатели фанеры
Марка связующего
Показатели
КФДС
КФФС
КФДФС
3,0
2,7
2,8
Предел прочности после вымачивания 24 ч в
холодной воде, МПа
3,0
2,4
2,8
Предел прочности после кипячения 1 ч, МПа
2,1
1,7
2,0
Предел прочности в сухом состоянии, МПа
В сухом состоянии высокую прочность фанеры (2,7–3,0 МПа) обеспечивают
все три вида смолы. После вымачивания в холодной воде в течение 24 ч у фанеры, изготовленной с использованием смол КФДС и КФДФС, прочность не
изменилась, у смолы КФФС снизилась на 11% (с 2,7 до 2,4 МПа). После кипячения в течение 1 ч прочность фанеры, изготовленной с использованием КФДС,
КФФС и КФДФС, снизилась и составила 2,1; 1,7 и 2,0 МПа соответственно, что
составляет 70, 63 и 72% от первоначальной. В аналогичных условиях фанера,
изготовленная с использованием карбамидоформальдегидных смол КФ–МТ и
КФ–Ж, полностью расклеилась.
Синтезированные смолы были использованы для получения опытных образцов древесностружечных плит. Расход смолы составлял 12% от массы абсолютно
сухой еловой стружки, температура прессования – 160°C, толщина плиты 18 мм,
продолжительность прессования 3 мин. Гидрофобизирующие добавки в стружку
не вводились. Для сравнения в аналогичных условиях были получены плиты с
использованием смол КФ-Ж и СФЖ-3014. Физико-механические показатели
полученных плит приведены в табл. 3.
Таблица 3 – Показатели древесностружечных плит
Марка связующего
Показатель
КФДС
КФФ
С
КФДФС
КФ-Ж
24,4
24,7
26,4
20,1
24,5
0,44
0,48
0,52
0,38
0,47
Набухание за 24 ч, %
18,7
18.4
17,4
25,7
19,4
Водопоглощение за 24 ч, %
51,7
48,4
42,6
68,4
46,5
Предел прочности при изгибе, МПа
Предел прочности при растяжении
перпендикулярно поверхности, МПа
СФЖ3014
Плиты, полученные с использованием КФФС и КФДС, по механическим показателям и водостойкости значительно превосходят плиты, полученные с
использованием КФС, и практически не уступают плитам, полученным с исполь-
зованием ФФС. Плиты, полученные с использованием КФДФС, по ряду показателей превосходят плиты, полученные с использованием как карбамидной, так и
фенольной смолы СФЖ-3014.
Четырехкратная обработка опытных образцов плит и фанеры горячей водой
(температура – 70°C, продолжительность – 5 ч) с последующей сушкой (температура – 70°C, продолжительность – 24 ч) по методу В.М. Хрулева /1, с. 194/
показала, что снижение прочности составляет 28–35%, что значительно ниже, чем
у плит и фанеры, изготовленных с использованием КФС и ФФС.
Выводы. Использование новых видов смол позволяет получить фанеру и
древесностружечные плиты повышенной водостойкости.
Библиографический список
1. Эльберт, А. А. Химическая технология древесностружечных плит / А. А. Эльберт. – М.:
Лесная промышленность, 1984. – 224 с.
2. Малотоксичные карбамидные смолы в деревообрабатывающей промышленности / М.
М. Свиткина. [и др.]; под общ. ред. М. М. Свиткиной. – М.: ВНИПИЭИлеспром, 1977. – 48 с.
(Обзор / Всесоюз. науч.-исслед. и пректн. ин-т эконом., орган. управл. проз-вом и инф. по
лесной. цел.-бум. и деревообр. пром-ти Минист. лесн. и деревобр. пром-ти СССР).
3. Доронин, Ю. Г. Синтетические
смолы в деревообработке / Ю. Г. Доронин,
С. Н. Мирошниченко, М. М. Ситкина. - М.: Лесная промышленность, 1987. – 224 с.
4. Перечень регламентированных в воздухе рабочей зоны вредных веществ (СанПиН
№ 11-19-94) – Минск. – 1994.
5. Кондратьев, В.П. Безопасные технологии водостойкой диановой смолы и древесной
продукции с ее использованием/ В.П. Кондратьев [и др.] / Деревообрабатывающая промышленность. 2002. – № 3. – с. 2–6.
6. Кондратьев, В.П. Синтетические клеи для древесных материалов/ В.П. Кондратьев, В.И
Кондращенко – М.: Научный мир. – 2004. – 520 с.
7. Химическая энциклопедия: в 5 т. / редкол.: Н. З. Зефиров (главн. ред.) [и др.]. – М.:
Большая Российская энциклопедия, 1995. – Т. 4. – 640 с.
8. Шевчук, М. О. Получение фурфурола из отхода окорки чураков с применением смешанного катализатора / М. О. Шевчук // I Мiжнародна (III Всеукраiнська) конференцiя студентiв, аспiрантiв та молодих вчених з хiмii та хiмiчноi технологii: збiрка тездоповiдей, 23–25
квiтня 2008 р. / НТУУ «Киiвський полiтехнчний iнститут», укладач: О. В. Гайдай. – Киiв, 2008.
– С. 68.
9. Шевчук, М. О. Технико-экономический аспект переработки отходов гомельского фанерно-спичечного комбината в гидролизном производстве / М. О. Шевчук, Е. П. Шишаков //
Техника и технология защиты окружающей среды: материалы Междунар. науч.-техн. конф., 5–
7 дек. 2006 г. / Белорус. гос. технол. ун-т, редкол.: И. М. Жарский [и др.]. – Минск, 2006. – С.
255–257.
10. Бекбулатов, И. А. Фурфуриловый спирт – исходное сырье для синтеза связующих /
И. А. Бекбулатов, Г. Д. Варламов. – М.: НИИТЭХИМ, 1986. – 44 с.
УДК 674.093.26
ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОФИЛЬНЫХ
ИЗДЕЛИЙ ИЗ ГИПСОВОЛОКНИСТОЙ МАССЫ
А.И. Криворотова
ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»,
г. Красноярск, e-mail: tkmkai@mail.ru
Гипс как вяжущее нашел широкое применение в производстве строительных материалов, используемых для внутренней отделки зданий. Долгое время
в строительной промышленности занимали ведущее место гипсокартонные
плиты.
За прошедшие 50 лет свойства этих плит были существенно улучшены.
Армирование их стекловолокном, использование
химических гидрофобных
добавок способствовало повышению огне- и влагостойкости этих плит. Однако
применение гипсокартонных плит ограничивалось использованием их для
устройства потолков и стен.
Более широкую область применения завоевали гипсоволокнистые плиты.
Гипсоволокнистая плита (ГВП) - гомогенный, экологически чистый строительный материал, получаемый методом полусухого прессования из смеси гипсового вяжущего и распушенной целлюлозной макулатуры в соответствии с требованиями технических условий ТУ 5742-004-03515377-97. Гипсоволокнистый
лист (ГВЛ) имеет сертификат соответствия Госстроя России, сертификат
пожарной безопасности и гигиенический сертификат. Обладающий высокими
показателями прочности, твердости, а также высокими пожарно-техническими
характеристиками гипсоволокнистый лист рекомендуется использовать при
устройстве сборного основания пола и для облицовки деревянных конструкций
в целях повышения их огнестойкости (например, при отделке мансард). В
зависимости от свойств и области применения листы подразделяются на обычные гипсоволокнистые листы (ГВЛ) и влагостойкие (ГВЛВ).
В качестве древесного сырья для изготовления гипсоволокнистых плит могут быть использованы круглые лесоматериалы, горбыли, рейки, фанерные
обрезки, карандаши и другие отходы лесной и деревообрабатывающей промышленности. Однако в связи с дефицитом древесного сырья экономически
целесообразным на предприятиях считается использование макулатуры в виде
газет и журналов.
Как и все материалы на основе гипса, гипсоволокнистые листы обладают:
способностью поддерживать оптимальную влажность воздуха в помещении за
счет поглощения излишней влаги, а при недостатке – выделения ее в окружающую среду; низким коэффициентом теплоусвоения, что делает их теплыми на
ощупь; высокими показателями по пожарной безопасности.
________________________
 Криворотова А.И., 2010 г.
Однако, одна очень перспективная область применения гипсоволокнистых
плит до настоящего времени остается малоизученной. Это возможность изготовления из гипсоволокнистой массы различных профильных изделий. На
рисунке 1 приведены образцы изделий, которые возможно получить из гипсоволокнистой массы. Это фигурные спинки кроватей, рамки для зеркал и фотографий, карнизы, потолочные плинтуса, различные погонажные изделия.
а - спинки кровати; б, в - рамка под зеркало; г - карниз; д - кант; ж - потолочный
плинтус.
Рисунок 1- Виды изделий из ГВП
В лаборатории кафедры ТКМ и Д СибГТУ были изготовлены формы для
получения нескольких видов профильных изделий. При изготовлении изделий
использовалась гипсоволокнистая масса двух видов: с древесным волокном и
волокном, полученным из макулатуры. Изделия, полученные из бумажного
волокна обладают хорошей прочностью, водостойкостью и эстетическим
внешним видом. Изделия, изготовленные из древесного волокна более высокой
прочностью, но имеют менее качественную внешнюю поверхность. Это связано
с фракционным составом волокна. Волокно, изготовленное из макулатуры,
имеет однородный фракционный состав, малые размеры, что в результате дает
возможность получить качественную внешнюю поверхность, не требующую
дальнейшей механической обработки. Такую поверхность можно грунтовать,
окрашивать и покрывать лаками. Для того, чтобы получить качественную
поверхность изделий, изготовленных из древесного волокна необходимо добиться его однородного фракционного состава и определить оптимальные
размеры фракций. С этой целью был проведен ряд экспериментов по изучению
влияния фракционного состава древесного волокна на качество поверхности
изделий и их прочность. Варьирование фракционного состава и плотности
гипсоволокнистых плит проводилось согласно плану В2.
Оценка качества и прочности гипсоволокнистых плит проводилась по графической интерпретации уравнения регрессии и графикам эффектов факторов и
их взаимодействий, представленных на рисунке 2. В результате оптимальной
была выбрана смесь фракций 7/2. Такая смесь обеспечивает высокую прочность
изделий при статическом изгибе до 8 МПа и качественную внешнюю поверхность. При большем размере древесного волокна наблюдается повышение
прочности изделий, но ухудшается их внешний вид, при меньшем размере
наблюдается резкое уменьшение прочности.
 изг  6,94  1,93х1  1,63х 2  0,53х12  1,03х 22  0,8 х1 х 2
Рисунок 2 – Зависимость прочности ГВП от фракционного состава и
плотности
В результате проведенной работы можно сделать следующий вывод: из
гипсоволокнистой массы можно изготавливать высокопрочные профильные
изделия различного применения, которые могут стать заменой таким традиционным материалам, как MDF, массивная древесина, пенопласт и т.д. Для изготовления таких изделий в качестве сырья необходимо применять волокно,
изготовленное из макулатуры, или древесное волокно мелких фракций.
Библиографический список
1. Экспресс-информация: Зарубежный опыт/Плиты и фанера, Москва ВНИПИЭИлеспром,
выпуск 7, 1987, 28 с.
УДК 630*7.674. 038.6:663.2.006.1
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СЫРЬЕВЫХ РЕСУРСОВ ДРЕВЕСИНЫ
ДУБА ДЛЯ ВИНОДЕЛИЯ В СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ УКРАИНЫ
С. Г. Зражва
Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины, г.
Киев, e-mail:zrazhva@inbox.ru
Специалисты лидирующих на мировом рынке бондарных фирм считают,
что производство качественных винных и коньячных бочек прежде всего
зависит от качества древесины. Они собственноручно отбирают в лесу клепочный кряж и контролируют его путь от леса к сырьевой бирже. Отсортировка
кряжа происходит по наличию пороков, цвета древесины, однородности макроструктуры, комплексу химических и физических свойств. Некоторые гранды
бондарного производства, например, французская фирма "Сеген Морро",
уделяют географическому происхождению древесины и условиям местопроизрастання дуба не меньшее значение, чем анатомическому строению древесине.
Хотя и подчеркивают, что отбор древесины по анатомическому строению составная часть культуры производства.
В винодельческой промышленности Украины многие годы используется
дубовая тара неизвестного происхождения. Отсутствие научного обоснования в
использовании древесины дуба не дает возможности получать конкурентоспособную продукцию. Следовательно, данный вопрос является актуальным для
создания национального бондарного производства.
В отечественной литературе пригодность древесины дуба для виноделия
определялась преимущественно с точки зрения наличия пороков древесины,
которые могут препятствовать производству клепки при механической обработке древесины [2, 3, 8, 10, 13].
Страны, которые занимают ведущее место на мировом рынке винопродукции дополнили эмпирические и физико-механические способы оценки клепочной древесины биохимическими методами определения качества дубовой тары
еще 20-30 лет тому [14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 22]. Путем комплексных химических анализов были определены ключевые вещества, которые обуславливают
специфический вкусовой эффект. На основе таких анализов определялись
районы и условия местопроизрастания дуба с оптимальным химическим составом и строением древесины для каждого вида продукции.
Работы российских исследователей также свидетельствуют, что древесина
из разных трофо-гигротопов и лесохозяйственных зон может существенно
отличаться по своим химическим свойствам [9, 11].
Учитывая высокую стоимость и продолжительность химических анализов
_________________
© Зражва С. Г., 2010 г.
экспресс-оценка качества дубовой древесины в полевых условиях в границах
выделенных винодельческих районов сырья производится по макроструктуре
древесины. По макроструктуре французы разделяют древесину дуба на мелкослойную, среднеслойную и крупнослойную [11, 22, 23].
Некоторые виноделы считают, что оптимальной для выдержки вин является
мелкослойная древесина из засушливых мест, так как она меньше испаряет
через сосуды и трахеиды [4, 5]. Другие отдают ей преимущество за счет лучших
органолептических качеств, большему содержанию ранней древесины с крупными сосудами [14, 11]. Наилучшая для выдержки коньячных спиртов французская древесина дуба имеет крупные годичные слои, мелкососудистые волокна,
низкую пористость, оптимальное содержание танинов и медленно насыщает
спирты [22, 23].
В Украине дубравы занимают более чем 1,3 млн. га, или 26,1% от общей
площади лесов [7]. Производительность дубрав составляет в среднем 96,7
м3/га.(от 42,3 до 920,6 м3/га). Суммарный запас дубрав составляет 20,0% от
общего запаса лесов Украины, или почти 150 млн.м3 [6].
Дубравы Украины представлены древостоями дубов черешчатого, скального, красного, пушистого и австрийского. Дуб черешчатый (Quercus robur L.) основная лесообразующая порода дубрав Украины, которая занимает более чем
82% площади лесов с дубом. Известны две формы дуба черешчатого, ранняя
(forma praecox) и поздняя (f. tardіflora), которые отличаются между собою
началом вегетации в 2-4 недели [11]. Отличия ароматических свойств их древесины в литературе не отмечены. На северо-востоке Украины в условиях повышенной континентальности климата дубы скальный, пушистый и австрийский
не встречаются. Культуры дуба красного представлены молодняками и средневозрастными насаждениями, а потому, промышленного значения для бондарного производства не имеют. [6, 7]
На сегодня в Украине высококачественная древесина дуба сохранилась на
ограниченной площади, главным образом, в Винницкой, Харьковской и Сумской областях [6, 7].
Анализ литературы свидетельствует о необходимости изучения анатомических, химических и физических свойств древесины дуба (по показателям,
которые актуальны для виноделия) по регионам Украины для создания реестра
сырьевых ресурсов для бондарного производства, а также о целесообразности
использования макроструктуры для экспресс-оценки древесины дуба на пригодность для производства винных или коньячных бочек.
На сверо-востоке Украины наиболее благоприятными для выращивания дубовых насаждений являются южная часть Сумской и северная половина Харьковской области, которые относятся к Восточной Лесостепи Украины, где
количество осадков колеблется в границах 507 - 568 мм в год [6, 7]. Материалы
лесоустройства свидетельствуют, что преобладающая часть дубовых насаждений растет в условиях свежей дубравы и свежей судубравы. На лесопокрытых
площадях преобладают серые лесные почвы. Обобщенный состав типичных
дубовых насаждений: 80 % дуба черешчатого, 10% липы мелколистной, 10 %
ясеня обыкновенного. Средний бонитет насаждений дуба черешчатого состав-
ляет 2,4, полнота 0,7. В значительной мере пониженная производительность
насаждений по сравнению с потенциальными возможностями дубрав региона
обусловлена тем, что в спелых и перестойных насаждениях дуба черешчатого
совместно произрастают семенные и порослевые экземпляры 2 - 4-ї генераций.
Это обуславливает наличие ядровой и заболонной гнили в комлевых участках
стволов, которая часто поднимается на высоту 1,5-2,5 м от комля. Проведение
интенсивных санитарных рубок снижает производительность насаждений.
Средний запас спелых и перестойных дубовых древостоев колеблется в границах 186 - 309 м3/га. Хотя, изредка встречаются уникальные насаждения семенного происхождения с запасом около 600 м3/га, например, в Тростянецком
лесхозе Сумской области.
С целью технологической оценки запасов дуба для производства высококачественной клепки в процессе экспедиций в наиболее перспективных для
заготовки клепочного кряжа гослесхозах региона (Чугуєво-Бабчанском, Змеевском, Октябрьском, Купянском, Волчанском, Краснопольском, Лебединском,
Тростянецком, Ахтырском, Кролевецком, Конотопском) на участках рубок
главного пользования было заложено 16 пробных площадей. На исследованных
участках определены средние таксационные показатели, распределение деловой
древесины по сортам (согласно действующего ГОСТ 9462-88 "Лесоматериалы
круглые лиственных пород, Технические условия"), объемы дубовых бревен,
которые пригодны для производства высококачественной клепки для винных и
коньячных бочек (в соответствия к требованиям европейского рынка). Макроструктуру и физические свойства древесины изучали по ГОСТ 16483.0-78 [25],
ГОСТ 16483.18-72 [28], ГОСТ 16483.1-84 [26], ГОСТ 16483.7-71 [27], ДСТУ EN
1310:2005 [24]. Содержание ароматических компонентов в древесине – методами газовой хроматографии на хроматографе «Кристалл-2».
Возраст насаждений на пробных площадях колебался в пределах от 102 до
144 лет, бонитет был типичный для дубрав региона: 2-3, полнота - 0,65-0,7, что
отвечает средним значениям для спелых и перестойных насаждений. Наибольший выход первосортных бревен длиной 3-5 м (8-12 %) наблюдался в лесхозах
южной половины Сумской области и северной половины Харьковской области
(рис. 1). Доля винного и коньячного клепочного кряжа пригодного для производства высококачественных бочек составляет 9-14 % запаса насаждений. В
насаждениях, расположенных севернее реки Сейм и южнее г. Чугуева, выход
первосортных дубовых бревен падает до 3-6 %. Доля пригодной для производства высококачественной клепки древесины составляет 3-4 % от общего запаса
насаждений (рис. 2). Основными сортообразующими пороками снижающими
выход клепочного кряжа являются сучки, кривизна, наклон волокон, ядровая
гниль, трещины усушки, внутренняя заболонь, неравномерная ширина годичных
слоев, смещение сердцевины больше 25 %. Если сравнить распределение
деловой древесины по сортам с выходом клепочного кряжа, то можно сделать
вывод, что для производства клепки можно отобрать большую
1 сорт
2 сорт
3 сорт
100%
Распределение деловых сотриментов
по сортам,%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
1
2
3
4
5
6
7
Номера пробных площадей
Рисунок 1. Распределение деловой древесины по сортам
на пробных площадях (номе ра пробных площаде й: 1,2 - ЧугуєвоБабчанский ГЛХ, 3,4- Зме е вской ГЛХ, 5-Купянский ГЛХ", 6-Ле бе динский ГЛХ, 7- Тростяне цкий ГЛХ)
16
Выход клепочного кряжа, %
от общего запаса
14
12
10
8
6
4
2
0
Рисунок 2 - Выход клепочного кряжа на пробных площадях: (номера
пробных площадей: 8, 9 - Волчанский ГЛХ, 3,4- Змеевской ГЛХ, 5 Купянский ГЛХ, 7-Тростянецкий ГЛХ, 12 - Кролевецкий ГЛХ)
часть первосортных бревен (до 18 % из них могут не отвечать требованиям по
возрасту) и около трети второсортных.
В большинстве спелых и перестойных насаждений в круглых дубовых сортиментах, которые получены из деревьев семенного происхождения наблюдается тенденция резкого увеличения ширины годичных колец после 60-70-летнего
возраста, что вызвано интенсивными проходными и санитарными рубками. В
результате, на торце клепочного кряжа часто можно выделить зону с шириной
годичного слоя 1,2-2,1 мм, которая расположена ближе к сердцевине. По
макроструктуре она соответствует требованиям европейского рынка к винной
клепке. Внешняя часть ядра в таких случаях представлена древесиной с шириной годичного слоя 2,4-3,4 мм, которая характерна для качественной коньячной
клепки. У порослевых экземпляров широкие годичные слои часто расположены
кольцом в пределах 30-40-летнего возраста ближе к сердцевине.
Для определения распределения клепочного кряжа на винный и коньячный
по ширине годичного слоя на каждой пробной площади нами было исследовано
по 30 кряжей, которые отбирались методом случайных чисел. На верхнем
сечении каждого бревна определяли анатомические свойства древесины. Кроме
того, с помощью палетки измеряли распределение площади на заболонь, часть
ядра, которая пригодна для производства винной клепки, часть ядра - для
коньячной клепки и часть ядра непригодную для производства клепки из-за
наличия пороков. Сортность бревен, которые были отобраны на клепочный
кряж, находилась в границах 1,6-2,3. Доля заболони в общем объеме - 11,9-13,9
%; часть объема бревен, которая пригодна для производства винной клепки 67,4-82,5 %; доля объема, которая пригодна для коньячной клепки 0-12,8 %;
часть отбракованного объема из ядра 5,3-7,9 % (рис. 3).
Результаты измерений макроструктуры свидетельствуют, что подавляющее
большинство древесины по анатомическому строению пригодно именно для
производства винной клепки. Средняя ширина годичного слоя в древесине для
винной клепки составляла 1,3-1,8 мм, для коньячной - 2,6-3,1 мм, а процент
поздней древесины 52,4-67,1 и 58,4-67,5 %, соответственно (рис. 4, 5). Следует
отметить, что ширина зон, пригодных для распиловки на коньячную клепку,
часто не позволяет изготовить донник (больше 100 мм). Ширина заготовок для
боковика из этих зон в среднем может выйти около 50 мм. Это приводит к
выводу, что такая коньячная клепка для производства бочек мало пригодна, а
может быть использована для выдержки коньячных спиртов в больших металлических резервуарах по методу Агабальянца [1].
В большинстве лесхозов лесостепной части региона есть в наличия клепочный кряж, который по анатомическому строению отвечает требованиям к
винной и к коньячной клепке. При этом, доля запаса клепочного кряжа, пригодного для выдержки коньячных спиртов, находится в границах 1,8-12,8 %.
Повышение объема древесины, которая пригодна для коньячной клепки, наблюдается во влажных дубравах. Однако, такие условия занимают незначительную
часть дубовых насаждений северо-востока Украины.
Выбракованная зона
Зона ядра для производства коньячной клепки
Зона ядра для производства винной клепки
Заболонь
7
10
10
14
Номера пробных площадей
6
14
5
4
3
2
1
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Доля технологической зоны в обьеме кряжа, %
Рисунок 3- Распределение объєма клепочного кряжа по технологическим
зонам: (расположение пробных площадей: 1,2 - Чугуево-Бабчанский ГЛХ,
3,4- Змеевской ГЛХ, 5-Купянский ГЛХ, 14-Конотопский ГЛХ, 10-Октябрьский
ГЛХ)
Зона винной клепки
Зона коньячной клепки
3,5
Средняя ширина
годичного слоя, мм
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
1
2
3
4
5
6
7
Номера пробных площадей
Рисунок 4. Средняя ширина годичного слоя по технологическим зонам:
(расположение пробных площадей: 1,2 - Чугуево-Бабчанский ГЛХ; 3,4 Змеевской ГЛХ; 5 - Купянский ГЛХ; 6 - Лебединский ГЛХ; 7- Тростянецкий
ГЛХ)
90
Зона коньячной клепки
Зона винной клепки
70
Процент поздней
древесины, %
60
50
40
30
20
10
0
1
2
3
4
5
6
7
Номера пробных площадей
Рисунок 5. Процент поздней древесины по технологическим зонам:
(номера пробных площадей: 1,2 - Чугуево-Бабчанский ГЛХ: 3,4- Змеевской
ГЛХ; 5 - Купянский ГЛХ; 6 - Лебединский ГЛХ; 7 - Тростянецкий ГЛХ)
Анализ средних анатомических, физических и химических свойств древесины дуба, которая отобрана на пробных площадях (средняя ширина годичного
слоя 1,6±0,3 мм, процент поздней древесины 58,1±3 %, плотность древесины
683±25 кг/м3, пористость древесины 57±3 %, содержание фенольных веществ
79±15 мг/г, фурфурола - 719±138 мкг/г, метил-окталактона циc-+транс-форм
70±6 мкг/г, а его естественный запас 984±81 мкг/г, содержание евгенола 18±5
мкг/г, ванилина - 54±16 мкг/г) свидетельствуют о высоких качествах данной
клепки для изготовления бочек под выдержку красных и белых вин.
Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы.
1. Производительность дубрав северо-востока Украины на 1 класс бонитета
уступает средним характеристикам дубовых древостоев Правобережной и
Западной Лесостепи.
2. Большинство спелых и перестойных дубовых насаждений региона представлено древостоями, в которых совместно произрастают деревья семенного и
порослевого происхождения.
3. Принимая во внимание ухудшение санитарного состояния спелых и перестойных дубовых насаждений из-за поражения порослевых экземпляров грибковыми заболеваниями, в ближайшие 20 лет следует ожидать снижения выхода
высококачественного кряжа на 10-15 %.
4. Через 20 лет большинство спелых дубовых насаждений будет представлено
деревьями семенного происхождения, что должно привести к увеличению
выхода клепочного кряжа.
5. Наиболее перспективными гослесхозами для заготовки дубового клепочного кряжа на северо-востоке Украины являются Чугуєво-Бабчанский, Змеевской,
Октябрьский, Купянский, Тростянецкий, Волчанский, Ахтырский, Кролевецкий,
Конотопский, Краснопольский, Лебединский.
6. По анатомическому строению, комплексу химических и физических свойств
дубовый клепочный кряж региона отвечает требованиям международного рынка
к древесине для производства высококачественной винной клепки.
8. Клепочный кряж для коньячных бочек на северо-востоке Украины заготовлять не целесообразно, однако, 6-12 % объема клепочного кряжа можно переработать на клепку для выдержки коньячных спиртов в металлических резервуарах по методу Агабальянца.
Библиографический список
1.Агабальянц Г.Г. Способ вЫдержки коньячного спирта в эмалированных резервуарах с
дубовой клепкой. А.с. СССР № 112561. 1958.
2.Ванин С.И. Древесиноведение. Г.-Л.: Гослесбумиздат. 1949. - 581 с.
3.Вихров В. Э. Строение и физико-механические свойства древесины дуба. Г.: Изд-во АН
СССР. 1954. – 268 с.
4.Гамбашидзе А.К. Технологические емкости для вина. - М.:Цинтипи-щепром, 1963. 116 с.
5.Герасимов М.А., Технология виноделия. - М: Пищевая пром-сть, 1964. - 358 с.
6.Генсирук С. А. Леса Украины .- К.: Научная мысль. 1992. - 408 с.
7.Генсирук С.А., Бондарь В.С. Лесные ресурсы Украины. Их охрана и использование.- К.:
Научная мысль, 1973. – 582 с.
8.Дубровин В.Н., Кокарев Г.Д. Использование дубовой и буковой древесины/ Обзор. –
М.:Лесная промышленность. 1969. -54 с.
9.Кордье Б., Шатоннэ П., Саришвили Н.Г., Оганесянц Л.А. Использование древесины дуба
для виноделия. // Виноград и вино России.-1993, №5.- С. 15-16.
10.Лапиров-Скобло С.Я., Тиайн А.Ф. Лесное товароведение и стандартизация лесоматериалов.-М.: Гослестехиздат, 1993. - 350 с.
11.Оганесянц Л. А. Дуб и виноделие.- М.: Пищевая пром-сть, 1998. – 256 с.
12.Пятницкий С.С., Изюмский И. П. Леса Украинской ССР/ В кн.: Леса СССР. Т. З.- М.:
Наука, 1966. С.140-232.
13.Рябчук В.П. Лесное товароведение. - К.: НМК при Мінвузі Украины, 1991.-236 с.
14.Feuіllat F., Huber F., Keller R. // Bull/ De l'.J.V., 1993, Vol. 66, # 751-752,-Р.Р. 811-812.
15.Jarroud Charles Procede de fabrіcatіon d'un extraіt destіne a Lamelіoratіon et an vіeіllіssіment
des spіrіtueux et produіt obtenu parce procede. Патент Франции № 7620152, 1978.
16.Jarroud Charles. Патент Франции № 1185868, 1958.
17.Marshe M., Joseph T. Etude theorіtіque sur le cognac, sa composіtіon et don vіellsement naturel
an tuts de cheme. Statіon vіtіcola de Cognac // Revue Francaіs d'Oenologіe.- 1975, # 57. - РР. 1-96.
18.Nepun. G. Varіabіlіte clonale de lіnfadensіte chez Quercus petraea. Premіers resultants obtenus
sur bjnіture dun orme // Ann/ Scі. forest, 1982. V 39. N2.- P.151-164.
19.Otsuca K. Іnfluance de la -metіl-octalactone sur l'apprecіatіon de la qualіte des eaux-de-vіe
//Sіmposіum de degustatіon japonaіs. 1972. Cess. - Р. 2.
20.Pearl N., Beyer D., Jonson B., Wіlkіnson S. Alkalіne hydrolysіs of representatіve hardwoods. –
TAPPІ. 1957. – P.P. 374-378.
21.Puech J.-L., Extractіon and evolutііon of lіgnіn products іn armagnac matured іn oak//Amer. J.
Enol. and vіtіcult. - 1981, 32, # 2 . P.P. 11- 114.
22.Soyes E. Les ebenіstes du Vіn.-Edіtіon dela Presqu іle. 1991.- 112 p.
23.Transaud J. Le lіvre dela tonnellerіe. La roue a Lіvre. (Ed).-Parіs, 1976.-164 p.
24. ДСТУ EN 1310:2005 Лісоматеріали круглі і пиляні. Методи вимірювання параметрів.К.:Держспоживстандарт України.-28 с.
25. ГОСТ 16483.0-78. Древесина. Метод отбора образцов и общие требования при физикомеханических испытаниях древесины.-М.:Госстандарт СССР.-17 с.
26. ГОСТ 16483.1-84. Древесина. Метод определения плотности.- М.: Госстандарт СССР.-6 с.
27. ГОСТ 16483.7-71. Древесина. Метод определения влажности.- М.:Госстандарт СССР.-6 с.
28. ГОСТ 16483.18-72. Древесина. Метод определения числа годичных слоев в 1 см и
содержания поздней древесины в годичном слое.-М.:Госстандарт СССР.-4 с.
УДК 674.093.6.001.26
ОПТИМИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ РАСКРОЯ ПИЛОВОЧНОГО
СЫРЬЯ В УСЛОВИЯХ СИБИРИ
М.В. Гавриленко, С.A. Качесов, С.В. Трапезников
ГОУ ВПО « Сибирский государственный технологический университет»,
г. Красноярск, e-mail:nok86@mail.ru
Оптимизация и управление, охватывающие в настоящее время все отрасли
деревообработки, позволяют повысить эффективность работы предприятия. Все
более тесное взаимодействие хозяйствующих субъектов предопределяет развитие
сложных технологических процессов. В связи с этим необходимо совершенствование существующих и разработка новых средств повышения эффективности
исследования вопросов управления технологическими процессами. Данная задача
является особенно актуальной для решения проблем управления производственными процессами предприятий лесного комплекса в условиях современной
экономики. Лесозаготовительное производство представляет собой разветвленную систему взаимодействующих технологических процессов, различных по
своему назначению и содержанию.
Исследования оптимизации и управление переработкой сырья является
наиболее эффективными. Использование оптимизации и управления предусматривает: определения характеристик сырья, оборудования, раскроя сырья и т.д.
Целесообразна также организации работ на различных этапах, что также повысит
эффективность использования ресурсов в ходе моделирования сложных процессов.
На каждом этапе должны применяться соответствующие методы и инструменты моделирования. Разрозненное применение этих средств моделирования на
разных этапах исследования обуславливает их недостаточную эффективность при
всевозрастающем уровне требований к качеству сырья. Интеграция методов и
инструментов в технологическом решении и параллельная организация работ
позволит повысить эффективность технологических процессов.
Создание распределенной среды моделирования на современном этапе требует разработки совокупности теоретических и прикладных проблем.
Наиболее эффективным направление является повышение эффективности,
оптимизация и управление принятия, решения по управлению технологическими
процессами путем использования различных вариантов моделирования.
Современное ЛЗП - это механизированное предприятие, как правило,
круглогодового действия. Оно оснащено разнообразной лесозаготовительной
техникой.
___________________________________________________
© Гавриленко М.В., Качесов С.А., Трапезников С.В., 2010 г.
Производственный процесс современного ЛЗП достаточно сложный, состоит
из основного производственного процесса, который называется технологическим,
и процессов материального и технического обслуживания и делится на частичные
процессы (стадии, фазы или ступени), а они в свою очередь — на отдельные
операции: основные, подготовительные, вспомогательные и обслуживающие.
Технологический процесс ЛЗП представляет собой планомерный, определенный во времени и месте процесс производства лесоматериалов. Он подразделяется на четыре стадии (фазы): лесосечные работы, вывозка заготовленной
древесины, комплекс работ на нижнем складе.
При комплексной механизации и автоматизации производства непрерывность технологического процесса лучше всего обеспечивается при применении
системы машин и правильном их сочетании по производительности. Создание
оптимальных межоперационных запасов сырья не является нарушением принципа непрерывности, а обусловлено спецификой лесопромышленного производства
и направлено именно на обеспечение непрерывности производства.
Второй важный принцип - принцип параллельности и прямоточности, который заключается в одновременном выполнении операций отдельными частями
производстве иного потока и сокращении сроков между заготовкой древесного
сырья и получением готовой продукции (лесоматериалов).
Так как раскрой бревна обладает всеми характерными свойствами, присущем
логическим системам, поэтому раскрой, оптимизация и управление на предприятии и разработка оптимального планирования и управления общих принципах
логистики с учетом особенности их функционирования.

Наличие различных схем раскроя, большого количества сырья требующих различных видов сечения, а также его учета;

Возможность раскроя на различном оборудование;

Различные заказы, поставщики, заказчики.
Разработка математической модели представляет собой сложную систему от
заготовки сырья до его реализации. Математической модель должна обеспечить
решение многих задач: таких как выбор принципиальных схем раскроя, выбор
сырья, количество заказчиков. Исходя из этих критериев надо обеспечить стратегическое и тактическое планирование предприятия для достижения наиболее
оптимальных и лучших результатов как в управление так и в реализации готовой
продукции.
Управления и оптимизация раскроя древесины являются основной задачей
получение максимальной прибыли.
УДК 674.048
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОПИТКИ ШПАЛ ВОДОЭМУЛЬСИОННЫМИ
ЗАЩИТНЫМИ СРЕДСТВАМИ
И.К. Божелко, В.Б. Снопков
УО «Белорусский государственный технологический университет»,
г. Минск, e-mail:Bozhel@tut.by
Деревянные шпалы в наибольшей степени удовлетворяют техникоэкономическим требованиям, предъявляемым к рельсовым опорам, и поэтому
получили широкое распространение на железных дорогах мира. Главными
достоинствами деревянных шпал являются хорошая упругость, простота крепления рельсов, хорошее сцепление со щебеночным баластом, возможность
уширения рельсовой колеи в кривых радиусом менее 350 м, удобство в эксплуатации, хорошие диэлектрические свойства. На дорогах Республи-ки Беларусь
применяются сосновые и еловые шпалы.
Деревянные шпалы изготавливаются по ГОСТ 78. Параметры защищенности шпал определяются ГОСТ 20022.0. Согласно ему глубина проникновения
защитного средства по легкопропитываемой зоне должна быть не менее 85%, по
ядровой зоне не менее 5 мм, по спелой зоне не менее 2 мм.
Условия эксплуатации деревянных шпал относятся к XIII-му классу условий службы в соответствии с ГОСТ 20022.2. Вымывание – умеренное 3-й степени, характер увлажнения – почвенная влага и загрязнения органического характера. Период активного биологического разрушения – свыше 6 месяцев. Деревянные шпалы постоянно подвержены механическому износу. Основная проблема деревянных шпал – тенденция к загниванию, особенно в местах крепления к шпалам рельсов. В соответствии с СТП 09150.56.125 срок службы деревянных шпал составляет 13-15 лет.
Для увеличения срока службы шпал их пропитывают маслянистыми антисептиками (каменноугольное, сланцевое, каменноугольное полукоксовое, ЖТК,
РНХ и другие масла) способом горячей пропитки под давлением.
Традиционным защитным средством для пропитки шпалопродукции в
Республике Беларусь являлось сланцевое масло. Это защитное средство обеспечивает высокую биозащиту шпал, успешно применяется уже десятки лет и
признано в мировой практике высокоэффективным антисептиком. Однако
сланцевое масло обладает рядом недостатков. Сланцевое масло по параметрам
острой токсичности относится к III-му классу опасности, обладает кожнораздражащим действием, фотохимической активностью и кумулятивными
свойствами. Она хорошо резорбируется через неповрежденную кожу и при
_________________________________
 Божелко И.К., Снопков В.Б., 2010 г.
длительном контакте с ней, вызывает развитие хронической интоксикации,
основные проявления которой, главным образом, выражены изменениями
состояния нервной системы и печени, дистрофическими изменениями паренхиматозных органов. Работа с данным антисептиком при высокотемпературных
режимах пропитки обуславливает появление у рабочих более трехсот профессиональных поражений кожи (гиперкератозов, масляных фолликулитов, угрей,
фотодерматитов). Сланцевое масло предусматривает проведение процесса
пропитки при температуре 90–100ºС [1, 2], в результате чего происходит выбрасывание вредных веществ в атмосферу в количестве, которое не соответствует
современным экологическим требованиям. Это неприемлемо для основного
производителя деревянных шпал в Республике Беларусь ПРУП «Борисовский
шпалопропиточный завод Бел.Ж.Д.», расположенного в черте г. Борисов. Кроме
того, импортируемое сланцевое масло является энергоносителем. Цена на него
растет вместе с ценой на нефть. За последние 5 лет она увеличилась со 130 до
300 евро/т.
Целью данной работы стала разработка эффективной технологии глубокой
пропитки шпал, отвечающей современным экологическим требованиям.
В результате анализа различных способов пропитки можно отметить следующее. Пропитка в автоклавах под давлением выше атмосферного относится к
наиболее эффективному, производительному, проверенному временем способу
промышленной пропитки древесины [1, 2]. С помощью автоклавной пропитки
древесины достигается более глубокое, равномерное проникновение и более
высокое поглощение защитного средства. Варьирование при пропитке ядровой
(спелой) древесины давления, температуры, вакуума в любом порядке и различной продолжительности способно увеличить поглощение жидкости. Однако
глубина проникновения поперек волокон, в лучшем случае, всего на несколько
миллиметров будет превышать достигаемую при «классической» технологии.
Некоторого эффекта увеличения глубины пропитки труднопропитываемой
древесины можно достичь предварительным накалыванием шпал. Однако для
ПРУП «Борисовский шпалопропиточный завод Бел.Ж.Д.» решение проблемы
таким способом не представляется возможным.
Решить задачу увеличения глубины пропитки предлагается путем модификации традиционных антисептиков и разработки альтернативных пропиточных
составов. В основу предлагаемого технического решения положен принцип
создания сложных эмульсий. В качестве маслянистой фракции могут
использоваться побочные продукты процесса пиролиза углеводородного сырья,
кубовые остатки, антисептики РНХ, ЖТК и другие нефтепродукты. Водная
фракция антисептиков содержит контактно-системные фунгициды, воду,
поверхностно-активные вещества и др. Для получения предлагаемых антисептиков требуется оснащение пропиточных заводов дополнительным оборудованием: емкостями с мешалками, эмульгаторами.
В сентябре 2006 на основании Директивы Европейского Союза о биоцидах
(BPD) в Европе прекращено использование защитного средства ССА. Таким
образом, соединения мышьяка не могут больше использоваться в качестве
активного компонента защитных средств для древесины. В настоящее время
также пересматривается допустимость дальнейшего применения продуктов,
включающих соединения хрома. С большой степенью определенности можно
утверждать, что данные продукты будут использоваться на рынке в течение
ограниченного периода времени. Вследствие сказанного, хром и мышьяк были
исключены из разработанных составов.
Для определения оптимальной рецептуры защитных средств использовалась обобщенная функция желательности. Для ее построения в качестве откликов использовали основные критерии характеризующие эффективность защитного средства. К таким критериям отнесли устойчивость к вымыванию антисептика, его проникаемость в древесину и токсичность защитного
средства по отношению к стандартному штамму гриба Coniophora puteana.
Таким образом, были разработаны защитные средства на основе сланцевого
масла СВСМ [3], СМПС и серия защитных средств Bio-wood [4].
После оптимизации рецептур защитных средств, проводилось дальнейшее
исследование гигиенических, технологических и эксплуатационных свойств
антисептиков в акредитованной научно-исследовательской лаборатории
огнебиозащиты строительных конструкций и материалов, учреждениях
здравохранения и пожарной безопасности.
В качестве примера в табл. 1 приведены свойства одного из разработанных
защитных средств Bio-Wood 0207.
Таблица 1 - Физические и эксплуатационные свойства Bio-Wood 0207
№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Наименование показателя
Значение
Внешний вид
темно-коричневая жидкость
Запах, баллов
3
Цвет пропитанной древесины
темно-коричневый
Плотность при (20±2)ºС, кг/м3
980–1040
Условная вязкость при температуре 40ºС, условных
не более 1,6
градусов
Проникающая способность
высокая
Коррозионная агрессивность
низкая
Устойчивость к вымыванию
невымываемый
Прочность пропитанной древесины (по сравнению сснижение показателей прочности
непропитанной)
не более 7%
Эффективность по отношению к плесневым и
высокоэффективен
окрашивающим грибам
Электрическое сопротивление шпалы, МОм
более 5 МОм
Класс опасности
IV (малоопасный)
Все предлагаемые защитные средства удовлетворяют требованиям
ГОСТ 30495, ГОСТ 30704, шпалы пропитанные ими соответствуют параметрам
защищенности по ГОСТ 20022.0. Полученные антисептики имеют IV-й класс
опасности (малоопасные). Для каждого из них разработаны и внедрены
комплекты нормативно-технической документации: технические условия,
рецептуры, технологические регламенты изготовления рабочих составов.
Были проведены экспериментальные исследования по пропитке труднопропитываемой древесины водоэмульсионым защитным средством BioWood 0207. При этом использовали лабораторную пропиточную установку,
схема которой представлена на рис. 1.
5
15
10
6
4
3
2
1
9
14
7
8
11
12
13
Рис. 1. Схема лабораторной пропиточной установки: 1 – автоклав; 2 – образцы
древесины;
3 – решетка для фиксации образцов древесины; 4, 7, 9, 10, 12 – вентиль; 5, 11 – ресивер;
6 – вакуум-насос; 8 – маневровый цилиндра; 13 – компрессор; 14, 15 – вентили
Пропитке подвергали образцы из еловой и ядровой сосновой древесины с
размерами 110110500 мм, влажностью 25 %, начальной температурой 200С.
Пропитку производили способом вакуум-давление-вакуум, поскольку именно
этот способ наиболее распространен и используется в промышленности.
В качестве критерия для оценки эффективности пропитки была принята глубина
проникновения защитного средства в направлении поперек волокон древесины.
Для ее определения пропитанные образцы извлекали из автоклава и из них
выпиливали серединную часть длиной 100 мм. Далее выпиленный образец
раскалывали вдоль волокон в двух перпендикулярных друг к другу и боковым
поверхностям направлениях (рис. 2).
C
À
O
B
À-Â
D-Ñ
D
Рис. 2. Схема раскалывания образцов древесины и измерения глубины пропитки
На поверхностях раскола с помощью измерительной лупы определяли глубину проникновения защитного средства поперек волокон. Для определения
этого параметра производили по шесть измерений на каждой поверхности
раскола и за глубину проникновения принимали среднее арифметическое шести
измерений.
С использованием описанной выше методики был определен оптимальный
режим пропитки шпалопродукции. При реализации плана эксперимента
В второго порядка в качестве переменных факторов были выбраны время
выдержки под вакуумом (x1), время выдержки под давлением (x2), величина
давления (x3) и температура пропиточного состава (x4). При выборе области
определения факторов руководствовались следующими соображениями.
Максимальное давление, которое может применяться для пропитки деревянной шпалопродукции, не должно превышать 1,4 МПа. Превышение данного
значения давления влечет за собой снижение физико-механических показателей
пропитанной древесины.
Продолжительность выдержки под вакуумом и давлением принимались без
учета времени, необходимого для их достижения, поскольку данная величина в
производственных условиях непосредственно зависит от производительности
вакуумных машин, насосов и компрессоров. Считается, предпочтительным
максимально быстрое создание вакуума и давления при пропитке, что приводит
к «пневмовзрыву», который способствует повышению проницаемости древесины [5].
Температура подогрева антисептика варьировалась от 20 до 800С.
В результате проведенных экспериментов были получены оптимальные
значения параметров пропитки труднопропитываемой древесины, позволяющие
достичь требуемую глубину проникновения защитного средства Bio-Wood 0207
в поперечном направлении при минимальной температуре защитного средства,
которая составила 400С. Режимы пропитки, представлены на рис. 3, 4.
120 ì è í
È çáû òî ÷í î å äàâëåí è å
p, Ì Ï à
1,2
âàêóóì
àòì î ñô åðí î å äàâëåí è å
0,08
40 ì è í
15 ì è í
t,ì è í
Рисунок 3. Режим пропитки ядровых образцов сосновой древесины по способу «Ваукуум-давление-вакуум» защитным средством Bio-Wood 0207
180 ì è í
È çáû òî ÷í î å äàâëåí è å
p, Ì Ï à
1,2
âàêóóì
àòì î ñô åðí î å äàâëåí è å
0,08
40 ì è í
15 ì è í
t,ì è í
Рисунок 4. Режим пропитки еловых образцов древесины по способу «Ваукуумдавление-вакуум» защитным средством Bio-Wood 0207
Проведенная на РУП «Борисовский шпалопропиточный завод Бел.Ж.Д.»
опытно-промышленная пропитка по предложенным режимам подтвердила их
эффективность. Разработаны и внедрены технические условия на шпалопродукцию и технологические регламенты пропитки шпал.
Выводы. Разработана технология пропитки шпал водоэмульсионными защитными средствами. Одним из преимуществ применения данной технологии
является исключение необходимости подогревания пропиточного состава до
температуры в пределах 95°С. Это позволяет снизить себестоимость шпал,
вредные выбросы, улучшить условия работы пропитчиков. Предлагаемая
технология имеет промышленное внедрение.
Библиографический список
1. Калниньш, А. Я. Консервирование и защита лесоматериалов [Текст]: справ. /
А. Я. Калниньш [и др.] – М.: Лесная пром-сть, 1971. – 416 с.
2. Хунт, М. Консервирование древесины [Текст] / М. Хунт, А. Гэрратт. – М.: Гослесбумиздат,
1961. – 454 с.
3. Божелко И. К. Разработка рецептуры водоэмульсионного состава на основе сланцевого
масла для пропитки шпалопродукции [Текст] / И. К. Божелко, В. Б. Снопков / Труды БГТУ.
Сер. II, Лесная и деревообраб. пром-сть. – 2008. – Вып. XVI. – С.
4. Божелко И.К. Эффективная защита древесины [Текст] / Архитектура и строительные науки.
№ 1 (9) 2009.
5. Беленков Д.А., Серов Ю.А., Новоселов В.Г. Высокопроизводительная вакуумнокомпрессионная пропиточная установка [Текст] / 7 Изв. вузов. Лесн. журн. – 1996, – №4-5,–
С. 104-108.
УДК 674.047
РЕЗЕРВЫ ЭКОНОМИИ ТЕПЛОВОЙ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
ПРИ КАМЕРНОЙ СУШКЕ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ
С.И. Акишенков, А.П. Ваенская
ГОУ ВПО «Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия
имени С.М. Кирова», г. Санкт-Петербург, e-mail: an.w@mail.ru
Экономия тепловой и электрической энергии в любой отрасли промышленности, в том числе и в деревообработке, является одной из важнейших задач.
Однако следует признать, что в отечественной лесосушильной технике и
технологии камерной сушки пиломатериалов эта задача пока не решена.
Конвективно-тепловая сушка пиломатериалов в газопаровой среде – самый
массовый способ сушки. Процесс сушки пиломатериалов является очень энергоёмким. Удельный расход теплоты при сушке пиломатериалов составляет от
3500 до 5000 кДж на 1 кг испаряемой влаги или 1,1...1,39 кВт·ч/кг исп. влаги.
Удельная установленная мощность электродвигателей на привод циркуляционных вентиляторов варьируется в диапазоне 0,2...0,5 кВт/м3 усл. (в камерах
зарубежных фирм), до 1,0 и более кВт/м3 усл. в отечественных камерах, которые
раньше выпускались серийно. Не случайно проф. П.В. Соколов (ЛТА им. С.М.
Кирова) сказал: «Процесс сушки наиболее длительный и один из самых дорогих
процессов во всей технологии деревообработки».
С нашей точки зрения, резервами экономии тепловой и электрической энергии
при коммерческой сушке пиломатериалов могут быть проектные, строительные
и технологические мероприятия.
1. Снижение тепловых потерь через ограждения сборно-металлических и
стационарных лесосушильных камер за счет надежной теплоизоляции ограждений и герметичности камер. Надо проектировать камеры либо универсальные
для любой климатической зоны, либо по заказам потребителей для конкретной
климатической зоны.
2. Рациональная планировка лесосушильных цехов и участков с учетом конкретных климатических условий их эксплуатации.
Авторам этой статьи довелось эксплуатировать два блока камер итальянской
фирмы «Secea», построенных в г.Архангельске (середина и конец 90-х годов
прошлого века). Блоки камер были вполне совершенны (внутрицеховой блок из
11-и камер общей вместительностью 330 м3 усл., уличный блок, под открытым
небом, из 7-и камер вместимостью 3x120 + 4x60 м3 усл., всего 600 м3 усл.)
Никто не сделал экспертизы по схеме планировки (размещения) уличного блока.
Расчетная зимняя температура этого региона
_____________________________
© Акишенков С.И., Ваенская А.П., 2010г.
t0 = −32 °C (фактическая бывает ещё ниже). Зимой температура агента сушки
(воздуха) при прогреве камер и пиломатериалов, а также на первой ступени
сушки составляла всего лишь 35...38 °С при высокой степени насыщенности.
Результат – поражение пиломатериалов экспортной поставки плесневелыми
грибами (синева).
Примером, достойным подражания, является планировка лесосушильных цехов
с финскими камерами «Valmet-3» (ныне фирма «Valutec»).
3. Оснащение лесосушильных камер периодического и непрерывного действия
рекуператорами-теплообменниками поверхностного типа для использования
теплоты агента сушки, выбрасываемого из камер. Необходимо использовать
опыт финской фирмы «Valutec» и австрийской фирмы «Mühlböck».
4. Оснащение лесосушильных камер преобразователями частоты электрического напряжения (тока) с целью плавного регулирования частоты вращения
роторов электродвигателей для привода циркуляционных вентиляторов. О
необходимости использования двухскоростных электродвигателей для этих
целей проф. Соколов говорил ещё в 1965 году, с. 90 /1/. Отечественная промышленность выпускает преобразователи частоты различной мощности. Можно
экономить до 30% потребляемой электроэнергии на привод вентиляторов в
камерах.
5. Использование совмещенных режимов кондиционирования с охлаждением
пиломатериалов в завершающей стадии сушки (фазы F4 и F5). Это предложение
закреплено авторским свидетельством на изобретение /2/. При использовании
АСУ ТП сушки пиломатериалов в современных камерах внедрение совмещенных режимов не требует никаких затрат.
Это далеко не весь перечень энергосберегающих мероприятий.
Библиографический список
1. Соколов П.В. Проектирование сушильных и нагревательных установок [Текст]: Учебное
пособие для лесотехнических вузов. – М.: Лесная пром-сть, 1965. – 332с.
2. Ермолин В.Н., Акишенков С.И. А.С. № 1257383 на изобретение «Способ тепловой обработки древесины». Выдано 15.05.86 г. с приоритетом от 18.04.84 г.
УДК 674.093 : 630*05
ОЦЕНКА ВЫХОДА ЛУЩЕНОГО ШПОНА
ИЗ ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫХ ХВОЙНЫХ ПОРОД
С.П. Исаев
ГОУ ВПО «Тихоокеанский государственный университет»,
Хабаровск, sisaev@mail.khstu.ru
В Дальневосточном регионе сосредоточена значительная часть общероссийских запасов елово-пихтовых и лиственничных насаждений. При этом регион характеризуется крайне неудовлетворительным использованием древесного ресурса, здесь просматривается четко обозначенная экспортная
направленность лесозаготовительного производства. Постановление Правительства Российской Федерации № 75 от 5 февраля 2007 года требует от лесопромышленных компаний создания диверсифицированных производств,
объединяющих более чем на одну подотрасль лесопромышленного комплекса. В краткосрочном периоде наиболее привлекательным для инвесторов будет строительство лесопильных, фанерных и плитных производств, со сроком ввода мощностей от одного до двух лет. Одним из факторов, влияющих
на выбор перспективного производства, является объемно-качественная характеристика сырья, обеспечивающего возможность реализовать планируемый выпуск продукции. Следовательно, встает вопрос необходимости предварительной оценки выхода продукции.
ОБЪЕМНЫЙ ВЫХОД ШПОНА. По общепринятой технологии погрешности формы чурака устраняются на участке лущения операцией оцилиндровки. Но следует отметить, что в начальный и конечный моменты лущения чурака образуются участки ленты шпона клиновидной формы. С учетом вышеизложенного, коэффициент объемного выхода шпона может быть
определен по следующей формуле:
d ê2  4d ÷ S ø nî
,
(1)
 1
d ÷2
где dк – диаметр карандаша;
dч – диаметр чурака;
Sш – толщина шпона;
nо – количество оборотов шпинделей лущильного станка при выработке
клиновидного участка.
Как показали расчеты, коэффициент объемного выхода шпона из оцилиндрованного чурака находится в диапазоне значений от 0,6 до 0,9. При
этом потери древесины на клиновидный участок шпона в зависимости от
толщины шпона и диаметра чурака могут составлять от 3 до 8 % от объема
© Исаев С.П., 2010 г.
оцилиндрованного чурака.
Учитывая, что фанера представляет собой слоистый материал, немаловажно знать не только объемный выход шпона, но и выход количества полноформатных листов шпона, получаемых из чурака определенного диаметра.
Коэффициент выхода полноформатного шпона i-й толщины из фанерного сырья j-й размерно-качественной группы можно определить следующим
образом:
- для оцилиндрованных чураков
4  S ø i  bø  nø
,
(2)
 ji 
  d ÷2j
- для неоцилиндрованных чураков
4  S ø i  bø  nø
(3)
 ji 
 Kô j ,
  d ÷2j
где Sшi – толщина сухого шпона;
bш – ширина сухого шпона;
dчj – диаметр оцилиндрованного чурака;
nш – количество полноформатных листов шпона, получаемых из чурака;
Кфj – коэффициент формы чурака.
Количество полноформатных листов шпона, получаемых из чурака, определяется равенством:
L 
(4)
nø   *ø  ,
b
 ø 
где Lш – длина ленты шпона;
bø* – ширина листа влажного шпона;
[а] – целая часть числа а.
Длина ленты шпона из чурака
2
2
  d ÷j  d ê   n1  d ÷j  n2  d ê 
Lø  *

,
(5)
 

4
2
S ø i 
 

*
где S ø i – толщина влажного шпона;
n1 и n2 – количество оборотов шпинделей лущильного станка при выработке клиновидных участков ленты шпона на входе и выходе, соответственно.
Для практических расчетов величины bø* и S ø* i могут быть рассчитаны
по известной методике [1].
Толщина влажного шпона определяется равенством:
S ø i  6  0,4  Wê0,8  0,81  0,125  S ø i 
*
Sø i  Sø i 
,
(6)
100  6  0,4  Wê0,8  0,81  0,125  S ø i 
где Wê – заданная конечная влажность сухого шпона.
Ширина листа влажного шпона определяется равенством:




bø*
 bø 


100  9  0,55  W   K K K
bø  9  0,55  Wê0,8  K s K t K ï
0,8
ê
s
t
,
(7)
ï
где K s , K t è K ï – поправочные коэффициенты на толщину шпона при тангенциальной усушке, температуру агента сушки и породу древесины.
Поправочные коэффициенты на толщину шпона при тангенциальной
усушке, температуру агента сушки определяют по соответствующим формулам:
(8)
K s  1,21  0,14  S ø i ,
K t  1,42  0,003  t , t = 100 … 250 0С.
(9)
Поправочные коэффициенты на породу древесины можно принять следующие: 1,098 – лиственница; 0,765 – ель; 0,686 – пихта.
На рис. 1 изображены графики зависимостей длины ленты шпона от
диаметра оцилиндрованного чурака и толщины сухого шпона.
Графики построены для условий изготовления шпона из древесины лиственницы с
конечной влажностью 5
%. Диаметр карандаша
принят равным 70 мм.
Количество оборотов
шпинделей лущильного
станка при выработке
клиновидных участков
ленты шпона на входе
принято равное двум и
на выходе – одному.
Из
зависимостей,
иллюстрированных на
рис.1 видно, что изменение длины ленты шпона носит плавный характер, при этом ее приращение
с увеличением диаметра очень сильно зависит от толщины шпона. В зависимости от толщины шпона разница длины ленты для одного диаметра может
составлять от 2,5 до 3 раз. Этот факт, безусловно, скажется на выходе полноформатных листов шпона.
На рис. 2 изображена блочная диаграмма, иллюстрирующая изменение
коэффициента выхода полноформатного шпона в зависимости от его толщины и диаметра оцилиндрованного чурака.
Общая тенденция изменения коэффициента выхода полноформатного
шпона характеризуется его увеличением с увеличением диаметра оцилиндрованного чурака и уменьшением толщины шпона. Однако необходимо отметить, что значение величины коэффициента выхода полноформатного
шпона изменяется скачкообразно, как в зависимости от диаметра чурака (для
одной толщины шпона), так и в зависимости от толщины шпона (для одного
диаметра).
Такой характер зависимости
коэффициента выхода полноформатного шпона объясняется следующим образом. На величину коэффициента выхода
оказывают влияние три обстоятельства. Во-первых, с увеличением диаметра увеличивается длина ленты шпона и как
следствие выход полноформатных листов. Во-вторых, с
увеличением толщины шпона
уменьшается усушка по ширине, что ведет к увеличению количества листов шпона при раскрое ленты,
так, как припуск на усушку уменьшается. И, в-третьих, с увеличением толщины шпона увеличивается усушка по толщине, в результате необходимо
при лущении задаваться увеличенной толщиной шпона (с учетом усушки),
что ведет к уменьшению длины ленты.
В дополнение к вышесказанному, диаграмма, изображенная на рис. 2,
позволяет сделать вывод о том, что в пределах одного диаметра чурака можно получать одинаковый выход полноформатных листов шпона для разных
его толщин. В рассматриваемом примере: диаметр 20 см, толщины шпона –
2,0; 2,4 и 4,0 мм имеют одинаковый коэффициент выхода равный 0,611.
Объем полученного шпона в процессе лущения служит показателем эффективности функционирования участка лущения, но эффективность выпуска конечной продукции (фанеры) объем полученного шпона определяет косвенно. Поскольку может сложиться ситуация, при которой произведенного
объема шпона будет достаточно для производства заданного объема фанеры,
но объема шпона на требуемые наружные слои будет не достаточно. Следовательно, размерно-качественный ассортимент фанеры может быть не выполнен.
КАЧЕСТВЕННЫЙ ВЫХОД ШПОНА. Как показали многолетние
наблюдения и исследования, пороки, нормирующие качество лущеного шпона, можно разделить на две составляющие: пороки древесины и пороки обработки. Такие пороки, как трещины и изменение цвета древесины (грибные и
химические окраски), обусловлены нарушением технологических режимов
хранения и обработки древесины. Из общего числа трещин, обнаруженных в
листах сырого шпона, 70 % обусловлено плохим хранением сырья на складе,
а 30 % – некачественным лущением [2].
Основной порок древесины, определяющий качество шпона, – сучки
различного вида, по этому признаку сортность устанавливают для 75 … 90 %
листов шпона. Для исследуемых древесных пород (лиственница даурская,
ель аянская и пихта белокорая) по данному критерию, согласно
ГОСТ 99 – 96, можно констатировать возможность выработки шпона сортов
IIIх и IVх из любой части ствола. Образование объемов шпона сортов IIIх и
IVх может быть вызвано, в основном, за счет перепадов сортности, вызванных дефектами обработки.
Для оценки потенциальной возможности выхода шпона высших сортов
(Ех, Iх и IIх) сделано допущение об отсутствии перепадов сортности, вызванных дефектами обработки. Принятое допущение позволит установить
влияние места вырезки чурака из ствола дерева на качественный выход шпона. За показатель качественного выхода шпона примем относительный коэффициент сортового выхода.
Методика определения относительного коэффициента сортового выхода
шпона заключается в следующем.
Вначале по относительной длине ствола, с градацией 0,05 длины, рассчитываются радиусы: образующей ствола (r); границы бессучковой зоны и
несросшихся сучков (rнс); зоны сросшихся сучков (rc), таким образом обозначая распределение зон качества древесины в вершинных торцах чураков. В
основу расчетов положены результаты исследований, приведенных в работе
[3].
Приняв условие, что качество шпона определяется качеством зоны торца
чурака, расчет относительного коэффициента сортового выхода шпона выполнялся по следующим формулам:
- для сорта Ех
r2
K E  1  íñ2 ,
(10)
r
- для сорта Iх
r2
K I  ñ2 ,
(11)
r
- для сорта IIх
r2  r2
K II  íñ 2 ñ .
(12)
r
Зависимости, определяющие влияние породы и места вырезки чурака из
ствола дерева на относительный коэффициент сортового выхода шпона показаны на рис. 3.
Анализ кривых, изображенных на рис. 3, позволяет констатировать следующее. Выход шпона сорта Ех определяется бессучковой зоной ствола,
причем у ели аянской и пихты белокорой значения относительных коэффициентов сортового выхода шпона практически одинаково. Кривые, описывающие зависимости коэффициента сортового выхода шпона сорта Ix по относительной длине ствола, характеризуются не значительным разбросом данных от породы древесины.
Значение
относительного коэффициента
сортового выхода шпона сорта IIx увеличивается по длине бессучковой зоны на поверхности ствола дерева, а
затем, уменьшается и
принимает
значение
равное нулю на границе зон несросшихся и
сросшихся сучков.
Ниже приведены
регрессионные равенства, позволяющие рассчитывать относительный коэффициент сортового выхода шпона
- для сорта Ех
порода: лиственница даурская
K E( ë)  7,1148 x3  4,4832 x 2  0,1358 x  0,9991, x  0...0,382,
(13)
порода: ель аянская, пихта белокорая
(14)
K E(å, ï )  29,244 x3  11,266 x 2  0,0501x  0,9999, x  0...0,236 ,
- для сорта Iх
порода: лиственница даурская, ель аянская, пихта белокорая
(15)
K I( ë, å, ï )  6,8931x3  2,6204 x 2  0,5876 x  0,0,0159, x  0, ...0,618,
- для сорта IIх
порода: лиственница даурская
( ë)
2

x  0...0,382 
 K II  6,655 x  0,561x  0,0105,
,
(16)
 ( ë)
2



x  0,382 ...0,618
 K II  10,762 x  7,5592 x  0,5492,
порода: ель аянская, пихта белокорая
( å, ï )
3
2

x  0...0,236 
 K II  21,389 x  13,613 x  0,5424 x  0,0149 ,
, (17)
 (å, ï )
3
2



K


17
,
553
x

15
,
544
x

5
,
481
x

1
,
6007
,
x

0
,
236
...
0
,
618
 II
где х – расстояние от комля ствола до вершинного диаметра выкраиваемого из него чурака, в долях длины ствола.
Таким образом, потенциальная возможность выхода шпона высших сортов (Ех, Iх и IIх) может быть оценена коэффициентом выхода шпона k-го
сорта, i-й толщины из фанерного сырья j-й размерно-качественной группы
определяется равенством
(18)
K (jik0)   ji  K E , I , II .
Размерно-качественная группа формируется на основе двух показателей:
диаметр чурака и расстояние от комля ствола до вершинного диаметра выкраиваемого из него чурака.
Расчетный объемно-качественный выход шпона из сырья может быть
определен с использованием формул (2)…(9) и формул (13)…(18), для условий, когда известны средний диаметр чурака, толщина сухого шпона, порода
древесины и объемы перерабатываемого сырья. На рис. 4 проиллюстрированы результаты расчетов качественного выхода шпона толщиной 2,4 мм из
чураков диаметром 26 см и длиной 1,6 м применительно к исследуемым древесным породам.
Полученные результаты отражают потенциально-возможный качественный выход шпона, но при
этом дают возможность
сделать вывод о том, что
для обеспечения выпуска
высококачественной продукции целесообразно организовать производство
комбинированной фанеры
с наружными слоями из
лиственничного
шпона,
поскольку из этой породы
возможно получение наибольшего объема шпона марки Ех (33,88 %).
Фактические выходы сухого шпона будут ниже вследствие перепадов
сортности. Величина перепадов может колебаться от 10 до 39 % [4, 5]. Таким
образом, коэффициент выхода шпона k-го сорта, i-й толщины из фанерного
сырья j-й размерно-качественной группы с учетом перепадов сортности
определяется соответствующим равенством
(19)
f jiÅ   ji  K Å  1   E  I   E  II   E  III   E  IV ,
f jiI   ji  K I  1   I  II   I  III   I  IV    ji  K E  E  I ,
f jiII   ji  K II  1   II  III   II  IV    ji  K E  E  II  K I  I  II  ,
f jiIII   ji  K E  E  III  K I  I  III  K II  II  III ,
f jiIV   ji  K E  E  IV  K I  I  IV  K II  II  IV  ,
(20)
(21)
(22)
(23)
где     – коэффициент перепада объема шпона из сорта  в сорт  .
Коэффициенты перепада шпона определяются экспериментальным путем
и зависят от многих факторов: породы, сорта, диаметра сырья и др.
В таблице 1 приведены средневзвешенные коэффициенты перепада объема шпона из сорта  в сорт  .
Пользуясь средневзвешенными значениями коэффициентов перепада
объема шпона из сорта  в сорт  , для рассматриваемого примера был
определен выход шпона по сортам (рис. 5).
Таблица 1 – Коэффициенты перепада объема шпона из сорта  в сорт 
Сорт 
Суммарный
перепад в сорте
Сорт 
Ix
IIx
IIIx
IVx

Ex
0,16
0,07
0,07
0,04
0,34
Ix
–
0,17
0,14
0,04
0,35
IIx
–
–
0,18
0,13
0,31
Анализ диаграммы сортового выхода шпона позволяет сделать вывод о
том, что объемный выход шпона высшего сорта (Ех) из лиственничного сырья примерно на 10 %
больше, чем из елового и пихтового сырья.
При этом, выход
шпона сорта Ех из
елового сырья в 2,5
раза больше чем из
пихтового.
Для обеспечения максимизации выпуска
фанеры высших сортов необходимо технологический процесс
организовывать таким
образом, чтобы было обеспечено производство комбинированной фанеры.
При этом из лиственничного сырья необходимо изготавливать шпон на лицевые слои фанеры.
При раскрое стволов необходимо определиться с возможным соотношением сортов шпона, получаемого из сырья
определенной размернокачественной группы. Показателем, характеризующим вероятное соотношение сортов шпона, может служить средний коэффициент сортности:
( ñ)
( ñ)
,
(24)
Ê ñð  f jiE  K Å(ñ)  f jiI  K I(ñ)  f jiII  K II(ñ)  f jiIII  K III
 f jiIV  K IV
где K E(ñ) IV – сортовой коэффициент шпона.
Зависимости, изображенные на рис.6, иллюстрируют, что средний коэффициент сортности шпона из чураков лиственницы, выкроенных из первых
4-х долей ствола, в 1,5 … 2 раза превышает коэффициент сортности шпона из
аналогичных чураков ели и пихты.
Коэффициенты сортности шпона из чураков, полученных при раскрое ствола
в интервале долей от 0,4 до 0,6 , имеют незначительное расхождение (не более 2 %) для исследуемых пород. В интервале первых трех долей ствола
лиственницы даурской средний коэффициент сортности шпона превышает
сортовой коэффициент шпона сорта Ix (значение 2, 4), что указывает на целесообразность производства шпона для лицевых слоев фанеры из чураков, выкраиваемых из первых трех долей ствола.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Аналитические и регрессионные зависимости, полученные в результате проведенных исследований, позволяют выполнять
расчетную прогнозную
оценку выхода шпона
из имеющегося фанерного сырья. На основе
выполненных исследований разработан алгоритм
и
создан
«Программный
комплекс
автоматизированного расчета оптимальной толщины и
объемного
выхода
шпона из круглых лесоматериалов «WPW
1.0» (Свидетельство об
официальной регистрации в Реестре программ для ЭВМ № 2008610339), зарегистрированный Федеральной службой по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.
Библиографический список
1. Стерлин Д.М. Сушка в производстве фанеры и древесностружечных плит [Текст] / Д.М.
Стерлин. – М.: Лесная пром-сть, 1967. – 380 с.
2. Куликов В.А.Технология клееных материалов и плит [Текст] / В.А. Куликов, А.Б. Чубов. – М.: Лесная пром-сть, 1984. – 342 с.
3. Выводцев Н.В. Взаимосвязь морфологии древесного ствола с товарной структурой древостоя / Н.В. Выводцев, С.П. Исаев // Лесное хозяйство. – 2003. – № 6. – С. 24-26.
4. Власов Г.Д. Технология деревообрабатывающих производств плит [Текст] / Г.Д. Власов, В.А. Куликов, С.В. Родионов. – М.: Лесная пром-сть, 1967. – 503 с.
5. Гухман Е.С. Планирование ассортимента фанерной продукции [Текст] / Е.С. Гухман //
Плиты и фанера. Экспресс-информация. – М.: ВНИИПИЭИлеспром, вып. 16, 1975. – 31 с.