Брянск, Брянская область, Россия
Рассмотрены вопросы получения композиционных отделочных материалов из древесины мягких лиственных пород с текстурой, имитирующей текстуру дуба. Выявлено, что наша страна значительно отстает от уровня доходности лесопромышленного комплекса от уровня доходности передовых промышленно развитых стан. Сформировано условие повышения доходности лесопромышленного комплекса путем увеличения объемов переработки древесины мягких лиственных пород и создания из нее продукции с улучшенными эксплуатационными свойствами. Проанализированы способы изготовления отделочных композиционных материалов из древесины мягколиственных пород, предложено применять чередование листов лущеного шпона разных пород и цвета, что обеспечивает формирование ярко выраженной текстуры. Показано, что предложенный, импортозамещающий способ обеспечивает изготовление отделочных материалов из древесины мягких лиственных пород, имитирующих текстуру древесины ценных твердолиственных пород. Обосновано, что в отличие от зарубежной технологии «файн-лайн» крашение шпона не требуется, а это упрощает технологический процесс и улучшает экологию. Показано, что древесина мягких лиственных пород применяется ограниченно из-за низких прочностных показателей, которые определяются плотностью. Исследовано влияния продолжительности склеивания; толщины пакета и температуры плит пресса на плотность образцов по плану Бокса (В3). Проведена статистическая обработка, построены графические зависимости с помощью компьютерных программ PlanExp B-D13, Excel и SigmaPlot. Получено уравнение регрессии, адекватно описывающее зависимость плотности декоративных планок от условий склеивания: продолжительности прессования, толщины пакета шпона и температуры плит пресса. Установлена возможность получения декоративных планок из древесины мягких лиственных пород повышенной плотности. Выявлено, что наибольшее влияние на целевую функцию оказывают продолжительность прессования и толщина пакета шпона, а максимальное значение плотности - 830 кг/м3 достигает при продолжительности прессования 8 мин и толщине пакета шпона – 13,5 мм. Учитывая, что в структуре себестоимости продукции затраты на сырье составляют около 30%, применение данного способа обеспечит снижение производственных затрат при изготовлении продукции. Предложенный авторами способ изготовления композиционных отделочных материалов является экономически выгодным: стоимость 1 м3 сырья дуба – 70 000 руб., стоимость 1 м3 сырья березы 5 000 руб.
отделочный материал, лущеный шпон, лиственные породы, склеивание, декоративная планка, текстура
Введение
Основной проблемой лесного комплекса России является низкий уровень его доходности. Имея самые большие в мире площади лесов, наша страна значительно отстает от уровня доходности передовых промышленно развитых стан. В США доход от их использования лесов составляет 119 млрд долл, а в России это составляет - 0,055 млрд. долл. отмечает М.А. Булгакова (2021) [1]. В Стратегии развития лесного комплекса Российской Федерации до 2030 года, как сказано в Распоряжении Правительства РФ (2021) [2] предусматривается повышение уровня доходности лесопользования. Но возрастающий дефицит хвойных и твердолиственных пород предполагается преодолеть вовлечения в эксплуатацию не достигших возраста рубки древостоев в эксплуатационных лесах, отмечает Ю.Н. Гагарин (2021) [3], что это в дальнейшем усугубит ситуацию. Древесина мягких лиственных пород имеет низкие прочностные и декоративные показатели по сравнению с древесной твердых лиственных пород. Возрастающий дефицит хвойных и твердолиственных пород решается в настоящее время вовлечением в переработку лесов, не достигших возраста спелости. Постоянный рост цен на древесное сырье усугубляет ситуацию и приводит к еще большему дефициту ценной в техническом отношении древесины и росту цен на сырье. Решение проблемы дефицита ценной в техническом отношении древесины возможно при широком вовлечении в переработку древесины мягких лиственных пород и создании из нее продукции с улучшенными эксплуатационными показателями, доказывают исследователи А.А. Лукаш и Н.П. Лукутцова (2021) [4]. В исследованиях авторов M.A. Elesin и др. (2021) [5] и Н.А. Машкин и др. (2021) [6] показывается возможность увеличения прочности шахтной крепи после ее модифицирования.
В трудах авторов И.Ф. Козорез и др. (2020) [7]; автора I.N Kuznetsova. (2021) [8] и авторов И.Н. Кузнецова и др. (2023) [9] изучены особенности модификации карбамидом древесины мягких лиственных пород и трудно пропитываемых пород использования в малоэтажном домостроении. Исследователь К. В. Жужукин (2023) [10] установи комплексный пропитывающий состав для повышения водо – и биостойкости древесины.
Исследователи О.Н. Чернышев и др. (2024) [11]; Д.О. Чернышев и др. (2024) [12] обосновывают возможность улучшения внешнего вида и эстетики мебельных фасадов созданием поверхностного рельефа. Исследователи Н.А.Тарбеева и др. (2021) [13] отмечают необходимость применения обработки давлением и температурой при изготовлении деревянных облицовочных заготовок.
Из древесины быстрорастущих мягких пород согласно технологии «файн-лайн» изготавливаются отделочные материалы. Имитация красивой ярко выраженной текстуры древесины, как отмечает В.В. Вараксин (2017) [14], производится окрашиванием и чередованием слоев лущеного шпона разного цвета при их склеивании. Для реализации способа изготовления декоративных пластин из лущеного шпона мягких лиственных пород древесины (Пат. 16540 Республика Беларусь) [15] требуется применение пресс-форм сложной конструкции и окрашивание водными красителями лущеного шпона. Таким образом, простого способа, позволяющего получать композиционные материалы с волнистой ярко выраженной структурой (текстурой) не выявлено. Поэтому авторами разработан простой и более совершенный способ изготовления декоративных пластин с ярко выраженной структурой из листов лущеного шпона мягких лиственных пород без их предварительного окрашивания красителями. Проведено исследование условий получения декоративных планок повышенной плотности из древесины мягких лиственных пород.
Материалы и методы
Предмет и объект исследований. Объект исследования – лущеный шпон березы и ольхи. Предмет исследования - композиционные материалы с ярко выраженной структурой. Проведение эксперимента для установления зависимости влияния условий склеивания на плотность производилось в гидравлическом прессе марки П-713. Для склеивания применялась смола карбамидоформальдегидная смола (КФС) марки КФ120-65 ТУ2311-001-00252569-94. Плотность в момент испытаний rw, кг/м3 определяли
,
где mw – масса образца, кг;
aw, bw, lw - размеры образца, м.
Исследование влияния продолжительности склеивания (
); толщины пакета (
) и температуры плит пресса (
) на плотность образцов проводили по плану Бокса (В3). Статистическую обработку и построение графических зависимостей осуществляли с помощью компьютерных программ PlanExp B-D13, Excel и SigmaPlot.
1. Булгакова М. А. Формирование системы обеспечения экономической безопасности лесного комплекса России: специальность: 08.00.05 – Экономика и управление народным хозяйством (экономическая безопас-ность): дис. … д-ра экон. наук. –Санкт-Петербург, 2021. -356 с.
2. Распоряжение Правительства Российской Федерации «Об утверждении стратегии развития лесного комплекса Российской Федерации до 2030 года» от 11.02.2021 г. № 312-р.
3. Гагарин Ю.Н. Научный комментарий к стратегии развития лесного комплекса Российской Федерации до 2030 года //Вопросы лесной науки. 2021.Т. 4. № 4. Статья № 96.
4. Лукаш А.А. Процессы комплексной переработки древесины мягких лиственных пород в композицион-ные материалы строительного назначения с улучшенными эксплуатационными свойствами /А.А. Лукаш, Н.П. Лукутцова. -Москва; Берлин: Директ-Медиа, 2021. -324 с.
5. Elesin M.A. The use of modified wood in the construction of wastewater treatment plants in coal mines of Kuzbass / M.A. Elesin, N.V. Karmanovskaya, N.A. Mashkin [et al.]. Multidiscipline Modeling in Materials and Struc-tures. 2021, 17(4):739-746. DOI:https://doi.org/10.1108/MMMS-09-2020-0213
6. Машкин Н.А. Применение модифицированной древесины в шахтной крепи / Н.А. Машкин, С.А. Гро-мов, В.И. Шкраба //Эффективные методологии и технологии управления качеством строительных материалов. - Новосибирск, 2021.- С. 99-102.
7. Козорез И.Ф. Применение модифицированной древесины в малоэтажном домостроении / И.Ф. Козорез, В.И. Шкраба, Е.А. Калугина [и др.] // Наука Промышленность Оборона: Труды XXI Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 75-летию победы в Великой Отечественной войне / Под ред. С.Д. Са-ленко. — Новосибирск: Новосибирский государственный технический университет, 2020. - Т. 3. - С. 151-154.
8. Kuznetsova I.N. The technology for concrete production using an activated mixture of wood procession waste and sand. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021,1093:012018. DOIhttps://doi.org/10.1088/1757-899X/1093/1/012018.
9. Кузнецова И.Н. Технология и свойства модифицированной древесины для малоэтажного строитель-ства / И.Н. Кузнецова, С.А. Громов // Вестник Югорского государственного университета. - 2023. - № 1(68). - С. 104-110. - DOI:https://doi.org/10.18822/byusu202301104-110
10. Жужукин К. В. Разработка комплексного пропитывающего состава для повышения эксплуатационных показателей древесины: специальность 4.3.4 «Технологии, машины и оборудование для лесного хозяйства и пере-работки древесины»: автореф. дис... канд. техн. наук / Жужукин Константин Викторович; Воронежский государ-ственный лесотехнический университет имени Г. Ф. Морозова. - Воронеж, 2023. – 15 с.
11. Чернышев О.Н. Импортозамещение: закономерности формирования поверхностного рельефа мебельных щитов с использованием отечественного прессового оборудования/ О.Н. Чернышев, А.А. Лукаш, С.Н. Швачко, К.В. Разрезов //Леса России и хозяйство в них. -2024. - № 1 (88). - С. 193-200. DOIhttps://doi.org/10.51318/FRET.2023.88.1.020
12. Чернышев Д. О., Моделирование процесса формирования рифленых поверхностей мебельных фаса-дов/ Д.О. Чернышев, А.А. Лукаш, А.А. Пыкин, С.Н. Швачко, К.В. Разрезов // Леса России и хозяйство в них. - 2024. -№ 2 (88). - С. 157-162. DOI:https://doi.org/10.51318/FRET.2024.89.2.017.
13. Тарбеева Н.А. Экспериментальное исследование комбинированного процесса изготовления облицовоч-ных изделий на основе пьезотермической обработки деревянных заготовок / Н.А. Тарбеева, О.А. Рублева, А.Г. Го-роховский, Е.Е. Шишкина // Системы. Методы. Технологии. – 2021. – № 1 (49). – С. 90–97. DOIhttps://doi.org/10.18324/2077-5415-2021-1-90-97
14. Вараксин В. В. Использование реструктурированного шпона (файн-лайн) для облицовывания щитов / В. В. Вараксин; рук. Н. А. Кошелева // Научное творчество молодежи – лесному комплексу России: матер. XIII Всерос. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов, и конкурса по программе «Умник» / М-во образования и науки РФ, Урал. гос. лесотехн. ун-т, Урал. отделение секции наук о лесе Рос. Акад. естеств. наук, Урал. лесной техно-парк. – Екатеринбург, 2017. – С. 60–62.
15. Патент № a 20080589. Способ изготовления декоративных пластин из лущеного шпона мягких листвен-ных пород древесины. заявл. 2008.05.08; опубл. 2009.12.30 / Л.В. Игнатович, А.В. Шишов, С.А. Осоко, М. М. Ме-щерякова; заявитель и патентообладатель Белорусский государственный технологический университет. – 4 с.
16. Чернышев О.Н. Научные исследования технологических процессов в деревообработке: учебное пособие / О.Н. Чернышев, А.А. Лукаш, С.В. Щепочкин. – Екатеринбург: УГЛТУ, 2024. - 118 с.
17. Акшов Э.А. Технологические особенности клееных деревянных конструкций // Architecture and Modern Information Technologies. – 2021. - № 1(54). - С. 156 - 164. DOI:https://doi.org/10.24412/1998-4839-2021-1-156-164
18. Малышкин А.П. Отечественный опыт применения LVL-бруса в несущих конструкциях / А. П. Ма-лышкин, О.М. Максимова //Вестник евразийской науки. - 2023. - Т. 15. - № 5. - URL: https://esj.today/PDF/42SAVN523.pdf
19. Сабирова А.И. Методы ценообразования в управленческом учете: учебное пособие. – М.: Русайнс, 2020. - 154 с.
20. Лукаш А.А. Экспресс-метод определения себестоимости продукции при расчете технико-экономических показателей деревообрабатывающих цехов / А.А. Лукаш, Т.И. Глотова, Н.П. Малышева, Н.П. Путрова, О.Н. Чернышев // Деревообрабатывающая промышленность. - 2022. -№ 1. С. 23-33.
