DEVELOPING A GLUING REGIME FOR BETULA COSTATA CHIPBOARD CLADDING BOARDS FOR CLT PANELS

Наиболее распространенной породой на Дальнем Востоке является береза ребристая, на долю которой приходится 30,5% всех запасов лиственных пород этого региона. Эксплуатационный запас березы ребристой на Дальнем Востоке составляет порядка 183 млн м3. Освоение и использование этой породы тормозится ее высокой фаутностью.

Основным пороком древесины берез, в том числе и березы ребристой, является ложное ядро. Установлено, что у 72% хлыстов наблюдается наличие гнилей разной степени развития

Возможный ежегодный объем заготовки может составлять 210 тыс. м3 для юга Хабаровского края. Одним из возможных направлений использования отходов древесины березы ребристой может быть организация производства древесно-стружечных плит. Однако здесь следует иметь в виду, что по физико-механическим свойствам береза ребристая близка к древесине твердых лиственных пород (ясеню, буку, клену и др.). Из такой древесины получаются менее прочные плиты

Сегодня производство многоэтажных деревянных домов базируется на использовании CLT-панелей

Цель настоящей работы – разработка режима склеивания древесно-стружечных плит из березы ребристой с минимально допустимыми нормативными показателями. В качестве выходных параметров приняты показатели: предел прочности при статическом изгибе по ГОСТ 10635-88

На основании анализа априорной информации

Фракционный состав и размеры стружки приведены в таблице 3.

Количественное определение выделений формальдегида определяли в соответствии с ГОСТ 27678-2014

Для исследования связи между переменными факторами из таблицы 2 и показателями из таблицы 4 использовались регрессионные поверхности отклика второго порядка для трех непрерывных предикторов. Полученные по данным таблицы 4 поверхности отклика описываются следующими зависимостями:

- предел прочности при статическом изгибе:

(1)

- предел прочности при растяжении перпендикулярно пласти:

(2)

- количество выделенного формальдегида во время прессования:

(3)

Полученные зависимости адекватно описывают исследуемые процессы. Помимо этого, данные зависимости позволили получить графическую интерпретацию регрессионных поверхностей отклика при фиксации одного из факторов. На рисунках 1 и 2 приведены поверхности отклика, отражающие при постоянной продолжительности прессования = 0,35 мин/мм пределы прочности при статическом изгибе и при растяжении перпендикулярно пласти в зависимости от температуры плит пресса и расхода связующего. Для наглядности каждую из этих поверхностей пересекают плоскости = 11 МПа и = 0,35 МПа, представляющие минимально допустимые показатели пределов прочности при статическом изгибе и растяжении перпендикулярно пласти для плит марки Р2 толщиной 13-20 мм.

Рисунок 1 - Предел прочности при статическом изгибе

DOI:10.23670/IRJ.2023.133.39.5

Рисунок 2 - Предел прочности при растяжении перпендикулярно пласти

DOI:10.23670/IRJ.2023.133.39.6

Нахождение наиболее оптимальных режимов прессования древесно-стружечных плит осуществлялось в пакете Mathcad

[10]

путем определения условного экстремума целевой функции нескольких переменных при соблюдении пределов изменения нормализованных факторов х1, х2, х3 и требований ГОСТов

[5]

,

[6]

по минимально допустимым показателям пределов прочности при статическом изгибе ( МПа) и растяжении перпендикулярно пласти ( МПа), а также количества выделяемого формальдегида ( мг на 100 г абсолютно сухой плиты). Первоначально для каждого из данных показателей задавались начальные приближения нормализованных факторов х1, х2, х3. Затем после описания целевой функции, соответствующей показателю, формировался вычислительный блок, который начинается с ключевого слова Given и включает условия, задающие следующие ограничения: минимально допустимое значение функции и интервал изменения значений нормализованных факторов х1, х2, х3. На заключительном шаге применялась функция Minimize, возвращающая необходимые значения нормализованных факторов х1, х2, х3, которые удовлетворяют заданным в вычислительном блоке ограничениям и обеспечивают минимально допустимое значение целевой функции. Полученные в результате описанных вычислений расчетные значения режима прессования древесно-стружечных плит приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Режим прессования древесно-стружечных плит

DOI:10.23670/IRJ.2023.133.39.7

Анализ данных таблицы 5 позволяет в первом приближении рекомендовать следующий режим прессования древесно-стружечных плит из березы ребристой для облицовывания CLT-панелей: продолжительность прессования = 0,30-0,35 мин/мм; расход связующего (по сухому остатку) Q = 12,0-13,0%; температура плит пресса Т = 122-137оС.

Определенным вкладом в повышение рентабельности заготовки березы ребристой может быть расширение производства древесно-стружечных плит из березы ребристой. Такие плиты, имеющие минимально допустимые показатели прочности при статическом изгибе и при растяжении перпендикулярно пласти (при минимальном содержании формальдегида для выбранных условий) и меньший вес, могут быть успешно использованы для облицовывания CLT-панелей.

Полученные регрессионные поверхности отклика отражают влияние основных технологических факторов на минимально допустимые показатели прочности при статическом изгибе и растяжении перпендикулярно плоскости (при минимальном содержании формальдегида для выбранных условий). Применение современных средств автоматизации инженерных расчетов, в частности математического приложения Mathcad, позволило вычислить оптимальные диапазоны изменения технологических факторов режима получения таких плит.

Для производства подобных плит могут быть рекомендованы следующие режимы: температура плит пресса Т = 122-137оС, расход связующего (по сухому остатку) Q = 12,0-13,0%, продолжительность прессования = 0,30-0,35 мин/мм.