| Аннотация | Древесные плиты находят широкое применение во многих областях, особенно в домостроении. В последние 20 лет активно проводятся исследования в области получения древесных плит малой плотности. В статье приводятся результаты работ по изучению влияния гидродинамической обработки древесных частиц (опилок) на их физические свойства и геометрические характеристики в целях выяснения механизма
аутогезионного взаимодействия в процессе формирования плитных материалов малой
плотности без использования связующих веществ. Обработка частиц проводилась в
гидродинамическом диспергаторе роторно-пульсационного типа. Для оценки степени
обработки использовался показатель водоудерживающей способности. Для контроля
за величиной фибриллирования древесных частиц и увеличением доступных межфазных поверхностей в результате обработки применены метод определения адсорбции
воды древесиной и растровая электронная микроскопия. Для сохранения капиллярной
структуры гидродинамически обработанной древесной массы ее замораживали при
температуре –60 ºС, после чего подвергали лиофильной сушке. Построены изотермы
сорбции исходных опилок, опилок, обработанных в гидродинамическом диспергаторе
и лиофильно высушенных, а также полученных древесных плит малой плотности.
Установлено, что изотермы сорбции гидродинамически обработанных и лиофильно
высушенных древесных частиц существенно отличаются от изотерм исходных опилок
и готовых плит. Проведенные расчеты по методу Брунауэра, Эммета, Тейлора показали, что удельная поверхность обработанных и лиофильно высушенных древесных
частиц составляет около 350 м2/г абс. сухой массы, исходных опилок и полученных
плит – примерно 130 м2/г абс. сухой массы. Это говорит о том, что гидродинамическая обработка позволяет существенно повысить фибриллирование древесных частиц,
тем самым увеличить площадь доступных межфазных поверхностей, что создает
условия для аутогезионного взаимодействия между частицами, в результате чего
формируется структура плит без использования связующих веществ. Методом растровой электронной микроскопии изучена динамика изменения геометрических характеристик древесных частиц в процессе гидродинамической обработки, установлено,
что при этом происходит измельчение древесных опилок и увеличивается доля лентообразных частиц в виде частично разрушенных трахеид с фибрилированными поверхностями. При высокой степени обработки (водоудерживающая способность по
Джайме – 250 %) древесная масса становится более однородной.
Для цитирования: Ермолин В.Н., Баяндин М.А., Казицин С.Н., Намятов А.В. Фор-
мирование структуры плит малой плотности из гидродинамически активированных
мягких отходов деревообработки // Лесн. журн. 2019. № 5. С. 148–157. (Изв. высш.
учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.148
Финансирование: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ, правительства Красноярского края, краевого фонда науки в рамках научного проекта
«Исследование процессов структурообразования материалов из кавитационно активированной древесины».
Wood boards find wide application in many fields, especially in house building. Research
has been actively conducted in the field of obtaining low-density wood boards in the past 20
years. This article presents the results related to studying the influence of hydrodynamic
processing of wood particles (sawdust) on their physical properties and dimensions, for the
purposes of identifying the mechanism of autohesion interaction in formation of low-density
boards without the binding agents. The particles were processed in a hydrodynamic rotarypulsed
disperser. Water retention value (WRV) was used in order to evaluate the degree of
processing. A method for determination of water adsorption by wood, and scanning electron
microscopy were taken as a criterion of the fibrillation size of wood particles and increase in
available interphase surfaces as a result of processing. Hydrodynamically processed wood
pulp was frozen at –60 ºС and then lyophilized in order to preserve its capillary structure. As
a result of the study, we have constructed sorption isotherms of the following samples:
initial sawdust, sawdust processed in the hydrodynamic disperser and lyophilized, and lowdensity
wood boards. It was found out that the sorption isotherms of hydrodynamically
processed and lyophilized wood particles are considerably different from the isotherms of
initial sawdust and final boards. The calculations made according to the BET method
showed that the specific surface area of the processed and lyophilized wood particles is
about 350 m2/g of dry weight, and the area of the initial sawdust and obtained boards is
approximately 130 m2/g of dry weight. This suggests that hydrodynamic processing allows
us to considerably increase the fibrillation of wood particles, thereby increase the area of
available interphase surfaces, which creates the conditions for autohesion interaction
between the particles. As a result the board structure is formed without binding agents. The
dynamics of changes in the wood particles dimensions under hydrodynamic processing was
studied by the scanning electron microscopy. Sawdust crushing and increasing the share of
ribbon-shaped particles in the form of partially destroyed tracheids with fibrillated surfaces take place at that. The wood pulp becomes more homogeneous under the high degree of
processing (water retention value by the Jaime method – 250 %).
For citation: Ermolin V.N., Bayandin M.A., Kazitsin S.N., Namyatov A.V. Structure Formation
of Low-Density Boards from Hydrodynamically Activated Soft Wood Waste. Lesnoy
Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 5, pp. 148–157. DOI: 10.17238/issn0536-
1036.2019.5.148
Funding: The study was carried out with the financial support from the Russian Foundation
for Basic Research, the Government of Krasnoyarsk Krai, and the Krasnoyarsk Regional
Fund for Scientific and Technical Development Support within the frame of a scientific project
“Study of Structuring Materials made of cavitation activated wood”. |