авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |

Совершенствование технологии производства композиционных материалов на основе древесных наполнителей и костры льна

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

УГРЮМОВ Сергей Алексеевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

НА ОСНОВЕ ДРЕВЕСНЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ

И КОСТРЫ ЛЬНА

05.21.05 – Древесиноведение, технология и

оборудование деревообработки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва

2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Костромской государственный технологический университет»

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Кириллов Алексей Николаевич

доктор технических наук,

профессор Глухих Виктор Владимирович

доктор технических наук,

профессор Сергеевичев Владимир Васильевич

Ведущая организация: ЗАО «Научно-исследовательский институт

ВНИИДРЕВ»

Защита состоится 15 мая 2009 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 212.146.03 при Московском государственном университете леса по адресу: 141005, Московская обл., г. Мытищи-5, ул. 1-я Институтская, д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета леса.

Автореферат разослан «___»_________ 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.146.03

доктор технических наук, профессор Б.М. Рыбин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Основой развития и совершенствования производства композиционных материалов является выпуск конкурентоспособной продукции широкого ассортимента и в объемах, обеспечивающих потребности внутреннего рынка России, а также экспорта продукции. Данное направление в полной мере соответствует государственной политике во внешнеэкономической сфере (в связи со вступлением в ВТО) и является основным направлением развития лесопромышленного комплекса.

В настоящее время перед отечественным производством древесных композиционных материалов стоят задачи по восстановлению и увеличению объемов производства, повышению качества и конкурентоспособности выпускаемой продукции, снижению токсичности и материалоемкости производства клееной продукции, организации эффективной переработки образующихся отходов. Решение этих задач основано на разработке новых и совершенствовании имеющихся технологий современного производства композиционных материалов.

Основной путь повышения эффективности производства композиционных материалов – разработка ресурсосберегающих технологий, предусматривающих использование всех возможных отходов лесопиления, деревообработки, лесозаготовок, и перерабатывающих производств сельского хозяйства. Отходы переработки сельскохозяйственных культур (льна, конопли, зерновых культур и т.п.) могут являться дешевым сырьем для производства плит и других прессованных материалов высокого качества. В существующей практике дискретные сельскохозяйственные отходы (в том числе, костра льна) сжигаются для производства тепловой энергии или вывозятся на поля запахивания. В то же время проблемам углубленной переработки льна и эффективной утилизации отходов льнопроизводства в настоящее время уделяется серьезное внимание на государственном уровне. В соответствии с концепцией «Основы политики Российской Федерации в области развития науки и технологий на период до 2010 г. и на дальнейшую перспективу» глубокая переработка льна входит самостоятельным блоком в Перечень «критических технологий» (поз. 49) – области отечественных технологических разработок, на реализацию которых должна быть сделана основная ставка отечественных государственных и частных инвесторов.

Главными причинами ограниченного применения отходов сельского хозяйства в плитном производстве являются: отсутствие специализированных мощностей по их переработке, нерациональное расположение и разбросанность источников образования отходов. Сбор и транспортирование отходов на крупные предприятия зачастую затруднены и экономически невыгодны. Решение проблемы более полного вовлечения сельскохозяйственных отходов в промышленное производство возможно путем создания наряду с крупными предприятиями малых производств по выпуску плитных материалов. Это позволит увеличить выпуск материалов для строительства и мебельного производства, снизить затраты на перевозку сырья, утилизацию и сжигание отходов, улучшить экологическую обстановку.

Для разработки и обоснования технологии производства композитов с использованием костры необходим научный подход к проблеме склеивания, базирующийся на использовании теорий адгезии, поверхностных явлений и смачивания с учетом теоретических основ коллоидной химии и реологии полимеров. Теоретическими вопросами смачивания, адгезии и формирования клеевых соединений занимались российские и зарубежные ученые: А. Адамсон, Н.К. Адам, В.И.Азаров, В.Е. Басин, А.А. Берлин, Ю.В. Горюнов, С. Грег, Б.В. Дерягин, Н.А. Кротова, В.П. Смилга, А.Д. Зимон, В.Д. Кузнецов, Ю.Г. Фролов, А.А.Леонович, А.А. Лопаткин, Р.Р. Майерс, А.М. Михайлов, А.С. Фрейдин, В.Е. Цветков и др. На основании проведенного анализа научных трудов в области создания композиционных материалов следует вывод, что на сегодняшний день в отечественной науке отсутствует теоретическое обоснование создания клеевых соединений специального адгезионного назначения (для производства композиционных материалов на основе древесных наполнителей и костры льна). Поэтому развитие теории композиционных материалов в данном направлении с разработкой рекомендаций по модификации клеевых составов является актуальной научной задачей, что и определило выбор темы настоящего диссертационного исследования.

Цель работы – научное обоснование и разработка ресурсосберегающей технологии создания новых видов композиционных материалов на основе древесных наполнителей, костры льна и синтетических олигомеров.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи, отражающие логику диссертационного исследования:

  1. Проведение системного анализа и синтеза проблемы повышения эффективности функционирования производства композиционных древесных материалов, включающего исследование структурных объектов и элементов производства композитов с применением инженерно-технического инструментария и оценку эффективности функционирования производства композиционных материалов.
  2. Исследование и обоснование основных закономерностей явлений смачивания, адгезии, поверхностных явлений и формирования клеевых соединений в структуре композиционных материалов на основе целлюлозосодержащих наполнителей и клеевых составов на основе синтетических олигомеров.
  3. Экспериментальная оценка термодинамических свойств и их влияния на процесс склеивания древесных наполнителей и костры льна связующими на основе синтетических олигомеров.
  4. Разработка практических рекомендаций по повышению смачивающей способности традиционных синтетических олигомеров по отношению к костре льна и направленному изменению физико-химических свойств клеевых композиций. Подбор рецептур модифицированных клеевых композиций, обеспечивающих полное смачивание и равномерное осмоление частиц костры, высокие адгезионные свойства и качество готовой продукции.
  5. Экспериментальное определение реологических свойств древесных наполнителей, костры льна и модифицированных клеевых составов. Оценка совместимости клеев и костры льна с точки зрения сопоставимости их реологических характеристик.
  6. Разработка рекомендаций по совершенствованию технологических процессов производства композиционных материалов на основе древесных наполнителей и костры льна, обеспечивающих: снижение материалоемкости и повышение экономической эффективности производства, улучшение физико-механических характеристик продукции и экологичности ее производства, возможность придания композиционным материалам специальных свойств.
  7. Разработка технологий производства композиционных материалов на основе костры льна, рациональных режимов и технологических инструкций их производства с учетом оценки влияния основных технологических факторов на свойства этих композиционных материалов.

Объектом исследования является производство композиционных материалов, включающих древесные наполнители.

Предметом исследования является технология производства композиционных материалов конструкционного назначения на основе древесных наполнителей, костры льна и синтетических олигомеров.

Методологической основой диссертационного исследования послужили методы системного анализа и синтеза, теории смачивания, адсорбции и адгезии жидкостей по отношению к твердым телам, теории факторного эксперимента и регрессионного анализа, математические методы статистического анализа. Поставленные задачи решались с применением современных компьютерных систем автоматического проектирования, графических и вычислительных программ. Проверка теоретических предпосылок и расчетов осуществлялась экспериментально в лабораторных условиях по принятым методикам и планам экспериментов.

Научная новизна и теоретическая значимость диссертационной работы заключается в теоретическом обосновании и разработке ресурсосберегающей технологии создания новых видов композиционных материалов на основе древесных наполнителей, костры льна и синтетических олигомеров.

Научная новизна состоит в следующем:

  1. Проведен целостный анализ эффективности функционирования производства композиционных древесных материалов, его структурных объектов и элементов с применением инженерно-технического инструментария, на основании которого сформулированы цели, задачи и направления повышения эффективности функционирования производства новых видов композиционных материалов.
  2. Разработана методика определения смачивающей способности и определения поверхностного натяжения основных компонентов новых видов композиционных материалов.
  3. Исследованы процессы смачивания, адгезии и поверхностные явления применительно к производству новых композиционных материалов на основе древесных наполнителей и костры льна, в результате чего разработаны рецептуры клеевых композиций на основе традиционных синтетических олигомеров с введением в их состав модификаторов с целью повышения их смачивающей способности и адгезионных свойств.
  4. Проведена оценка смачивающей способности модифицированных олигомеров и реологических характеристик отвержденных модифицированных олигомеров. Изучена совместимость предложенных клеевых композиций и основных наполнителей новых композиционных материалов с точки зрения сопоставимости их реологических характеристик.
  5. Определено влияние основных технологических факторов на физико-механические характеристики новых композиционных материалов.
  6. Разработаны математические модели влияния основных технологических факторов на свойства композиционных материалов на основе костры льна. Рекомендованы рациональные технологические режимы их производства на основе математической обработки результатов экспериментальных планов.
  7. Разработаны организационные, технические и технологические рекомендации по совершенствованию технологических процессов производства новых композиционных материалов на основе древесных наполнителей и костры льна.

Основные научные положения, выносимые на защиту можно классифицировать как научно обоснованные организационные, технические и технологические решения, направленные на разработку ресурсосберегающей технологии создания новых видов композиционных материалов на основе древесных наполнителей, костры льна и синтетических олигомеров. Внедрение этих положений вносит значительный вклад в решение проблем функционирования и развития организации производства композиционных материалов, а также повышения конкурентоспособности продукции.

Указанные положения включают:

  1. Концепцию повышения эффективности производства композиционных древесных материалов.
  2. Теоретические закономерности явлений смачивания, адгезии, поверхностных явлений и формирования клеевых соединений в структуре новых композиционных материалов на основе древесных наполнителей и костры льна.
  3. Теоретические и практические результаты исследований, направленных на повышение смачивающей способности синтетических олигомеров по отношению к костре льна.
  4. Результаты исследований термодинамических явлений и их влияния на процесс склеивания древесных наполнителей и костры льна клеевыми составами на основе синтетических олигомеров.
  5. Результаты исследований по модификации синтетических олигомеров применительно к производству композиционных материалов на основе костры льна, оценке свойств готовой продукции.
  6. Математические модели, оценивающие влияние основных технологических факторов на свойства композиционных материалов на основе костры льна.
  7. Рекомендации по организации технологических процессов производства композиционных материалов на основе древесных наполнителей и костры льна, включающие обоснованные рациональные технологические режимы и технологические инструкции.

Практическая значимость диссертационной работы заключается в разработке ресурсосберегающей технологии производства новых композиционных древесных материалов, позволяющей повысить качество и конкурентоспособность продукции из этих материалов. При этом использование отходов деревообработки и первичной переработки льна приводит к повышению экономической эффективности дерево-обрабатывающей, а также текстильной (льняной) отраслей промышленности.

Основные научные и технические результаты диссертационной работы апробированы и приняты к использованию на ОАО «Фанплит», г. Кострома, ОАО «Мантуровский фанерный комбинат».

Теоретические положения производства композиционных материалов на основе различных наполнителей и методики экспериментальных исследований, разработанные автором, используются в учебном процессе при изучении дисциплин «Технология клееных материалов и древесных плит», «Технология композиционных материалов», «Технология полимеров».

Апробация результатов диссертационной работы. Основные положения диссертационной работы были представлены в докладах автора на международных научно-технических конференциях: «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях» в 1996, 1998, 2002, 2004 гг. (г.Кострома); «Современные наукоемкие инновационные технологии развития промышленности региона» в 2006, 2008 гг. (г. Кострома); «Композиционные материалы на основе древесины» в 2000 г. (г. Москва); «Перспективы развития лесного и строительного комплексов, подготовки инженерных и научных кадров на пороге XXI века» в 2000 г. (г. Брянск); «Актуальные проблемы лесного комплекса» в 2005, 2006, 2007, 2008 гг. (г. Брянск); «Рациональное использование лесных ресурсов» в 2001 г. (г. Йошкар-Ола); «Молодежь и научно-технический прогресс» в 2007 г. (г. Владивосток); на всероссийских научно-технических конференциях: «Актуальные проблемы развития лесного комплекса» в 2004, 2007 гг. (г. Вологда); «Студенты и молодые ученые университета – развитию науки и производства Костромской области» в 1999, 2000, 2001, 2006, 2007, 2008 гг. (г. Кострома); «Вузовская наука – региону» в 2008 г. (г.Вологда).

Материалы диссертации доложены и обсуждены на профессорских семинарах Костромского государственного технологического университета в 2006, 2007, 2008 гг.; семинаре Координационного совета по древесиноведению (г. Москва) в 2008 г.; на расширенном заседании кафедры механической технологии древесины Костромского государственного технологического университета, на заседании кафедры технологии производства древесных плит и пластиков Московского государственного университета леса в 2006, 2007, 2008 гг.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 104 работы, в том числе 1 монография, 24 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 37 статей в рецензируемых журналах и сборниках научных трудов, 3 патента на изобретения, 2 учебных пособия с грифом УМО, 5 отчетов по НИР. Общий объем публикаций – 57,5 п.л., из них авторских – 37,5 п.л.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, восьми глав, заключения, содержит 288 страниц основного машинописного текста. Библиографический список включает 261 наименований. В приложении на 84 страницах приведены материалы научно-технической документации и акты внедрения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационного исследования, охарактеризована степень разработанности проблемы в научной литературе, теоретико-методологическая основа, определены объект и предмет исследования, сформулированы его цели и задачи, новизна научных результатов и практическая значимость исследования, изложены основные положения диссертации, выносимые на защиту.

В первой главе «Разработка концепции развития производства композиционных материалов» дан анализ современного состояния и перспектив развития производства композиционных материалов и намечены основные пути повышения эффективности его функционирования путем вовлечения отходов льнопереработки – костры льна.

Производство композиционных материалов позволяет эффективно использовать отходы производства, снижая, таким образом, себестоимость продукции и способствуя рациональному расходованию древесных ресурсов.

Объемы мирового производства и потребления пиломатериалов и изделий из натуральной древесины возрастают с каждым годом, соответственно увеличиваются объемы заготовки древесины. В связи с длительностью роста товарной древесины возобновляемость лесных ресурсов не во всех районах успевает за вырубкой, поэтому возникает необходимость в исследовании источников восполнения сырьевой базы. Россия обладает огромными древесными ресурсами. Однако основная их часть расположена в районах Сибири и Дальнего Востока. В то же время перерабатывающая промышленность в основном сосредоточена на территории Центральной России. Поэтому проблема поиска доступного и дешевого сырья для производства композиционных материалов в последние годы стоит весьма остро. Ее решению может способствовать широкое вовлечение в производство композитов недревесного сырья. В связи с этим мы рассматриваем отходы льнопроизводства, источниками которых являются льноперерабатывающие заводы, сосредоточенные главным образом в Центральном регионе.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.