Forestry Engineering Journal

Лесотехнический журнал

2222-7962

84315

10.34220/issn.2222-7962/2024.1/13

ДЕРЕВОПЕРЕРАБОТКА. ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

WOOD PROCESSING. CHEMICAL TECHNOLOGY

ДЕРЕВОПЕРЕРАБОТКА. ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

Magnetically processed composite material for the production of plywood based on compacted aspen veneer (Populus tremula L.) and a complex binder with nanocrystalline cellulose

Магнитообработанный композиционный материал для производства фанеры на основе уплотненного шпона осины (Populus tremula L.) и комплексного связующего с нанокристаллической целлюлозой

Ющенко

Екатерина Викторовна

Yushchenko

Ekaterina Victorovna

katerina.vgltu@yandex.ru

Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова Воронеж Россия Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov Voronezh Russian Federation

20 06 2024

14 1 219 237 29 01 2024 29 02 2024

http://lestehjournal.ru/en/journal/2024/no-1-53/magnetically-processed-composite-material-production-plywood-based-compacted

В статье исследовано влияние комплексного воздействия технологических факторов на свойства композиционного материала при производстве фанеры из осинового шпона, используемой для получения блоков LVL, применяемых в строительстве. Для производства композиционной фанеры предложено использование уплотненного прокаткой шпона осины и комплексного связующего, включающего фенолоформальдегидную смолу марки СФЖ-3014 и нанокристаллическую целлюлозу, обработанного в ультразвуковом поле, при наличии электромагнитного воздействия на готовую фанеру импульсным магнитным полем. Введение в связующее 2 мас.% нанокристаллической целлюлозы позволило получить фанеру, обладающую повышенными физико-механическими показателями: пределом прочности при статическом изгибе (на 155 %), при скалывании по клеевому шву (на 330%), ударной вязкостью при изгибе (на 144 %). Гидрофобизация шпона карданолом обеспечила уменьшение влагопоглощения фанеры (на 300 %) и разбухания в направлении прессования (на 125 %). Исследование выполнено по плану Хартли с варьируемыми факторами: содержание нанокристаллической целлюлозы в связующем (от 2 до 6 мас.%), давление прессования (от 3 до 9 МПа), время воздействия импульсного магнитного поля (от 1 до 9 мин).

The article examines the effect of the complex effect of technological factors on the properties of a composite material in the production of aspen veneer plywood used for the production of LVL blocks used in construction. To obtain composite plywood, it is proposed to use an aspen veneer compacted by rolling and a complex binder including phenol-formaldehyde resin of the SFG-3014 brand and nanocrystalline cellulose treated in an ultrasonic field, in the presence of electromagnetic action on the finished plywood by a pulsed magnetic field. Introduction to binder 2 wt. The use of nanocrystalline cellulose made it possible to obtain plywood with increased physical and mechanical properties: tensile strength during static bending (at 155 %), when chipping along the adhesive seam (at 330 %), impact strength during bending (at 144 %). The hydrophobization of the veneer with cardanol ensured a decrease in moisture absorption of plywood (at 300 %) and swelling in the direction of pressing (at 125 %). The study was carried out according to the Hartley plan with varying factors: the content of nanocrystalline cellulose in the binder (from 2 to 6 wt.%), pressing pressure (from 3 to 9 MPa), exposure time to a pulsed magnetic field (from 1 to 9 min).

нанокристаллическая целлюлоза фанера модификация фенолоформальдегидная смола ультразвук импульсное магнитное поле осина Populus tremula L.

nanocrystalline cellulose plywood modification phenol-formaldehyde resin ultrasound pulsed magnetic field aspen Populus tremula L.

Нифталиев, Р. М. Виды древесных плит и их применение / Р. М. Нифталиев, А. А. Побединский // Агропродовольственная политика России. – 2020. – № 4. – С. 40-45. – EDN PALWEG.

Niftaliev, R. M. Vidy drevesnyh plit i ih primenenie / R. M. Niftaliev, A. A. Pobedinskiy // Agroprodovol'stvennaya politika Rossii. – 2020. – № 4. – S. 40-45. – EDN PALWEG.

Чуркина, А. В. Анализ использования фанеры как сырья / А. В. Чуркина // Форум молодых ученых. – 2019. – № 2(30). – С. 1645-1648. – EDN FPFTWH.

Churkina, A. V. Analiz ispol'zovaniya fanery kak syr'ya / A. V. Churkina // Forum molodyh uchenyh. – 2019. – № 2(30). – S. 1645-1648. – EDN FPFTWH.

Hangbo Yue, Lingwei Mai, Chao Xu, Chufen Yang, Peter S. Shuttleworth, Yingde Cui. Recent advancement in bio-based adhesives derived from plant proteins for plywood application: A review. Sustainable Chemistry and Pharmacy. 2023; 33: 101143. ISSN 2352-5541. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scp.2023.101143.

Yongbo Jia, Bei Luo, Seng Hua Lee, Heming Huang, Zhigang Wu, Bei Zhou, Xiaojian Zhou, Jun Zhang. Facile preparation of high-performance plywood adhesive from gelatinized corn starch crosslinked with ammonium dihydrogen phosphate. International Journal of Biological Macromolecules 2024; 256, Part 2: 128548. ISSN 0141-8130. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.128548.

Федотов, А. А. Исследование свойств фанеры на основе различных связующих / А. А. Федотов, А. В. Юдин // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. – 2018. – Т. 6, № 3 (39). – С. 284-289. – EDN YPCLXF.

Fedotov, A. A. Issledovanie svoystv fanery na osnove razlichnyh svyazuyuschih / A. A. Fedotov, A. V. Yudin // Aktual'nye napravleniya nauchnyh issledovaniy XXI veka: teoriya i praktika. – 2018. – T. 6, № 3 (39). – S. 284-289. – EDN YPCLXF.

Siqi Zheng, Muyang Chen, Jiabiao Wu, Jianying Xu. Effect of heat treatment on properties and interfacial compatibility of poplar veneer/polyethylene film composite plywood. Polymer Testing. 2023; 122: 108006. ISSN 0142-9418. https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2023.108006.

Абдразакова, А. Р. Экологичность производства фанеры / А. Р. Абдразакова, В. В. Вяткина, С. Н. Кокошин // Инновационные технологии в лесохозяйственной, деревообрабатывающей промышленности и прикладной механике : Сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции, Тюмень, 20 октября 2022 года. – Тюмень: Государственный аграрный университет Северного Зауралья, 2022. – С. 6-9. – EDN BJJPJO.

Abdrazakova, A. R. Ekologichnost' proizvodstva fanery / A. R. Abdrazakova, V. V. Vyatkina, S. N. Kokoshin // Innovacionnye tehnologii v lesohozyaystvennoy, derevoobrabatyvayuschey promyshlennosti i prikladnoy mehanike : Sbornik trudov Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferencii, Tyumen', 20 oktyabrya 2022 goda. – Tyumen': Gosudarstvennyy agrarnyy universitet Severnogo Zaural'ya, 2022. – S. 6-9. – EDN BJJPJO.

Разработка экологически безопасных клеевых составов для получения фанеры / Д. Н. Николаева, Д. В. Беляева, М. А. Баяндин, А. В. Намятов // Лесной и химический комплексы - проблемы и решения : Сборник материалов по итогам Всероссийской научно-практической конференции, Красноярск, 02–04 сентября 2019 года. – Красноярск, 2019. – С. 237-239. – EDN BFHJZZ.

Razrabotka ekologicheski bezopasnyh kleevyh sostavov dlya polucheniya fanery / D. N. Nikolaeva, D. V. Belyaeva, M. A. Bayandin, A. V. Namyatov // Lesnoy i himicheskiy kompleksy - problemy i resheniya : Sbornik materialov po itogam Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferencii, Krasnoyarsk, 02–04 sentyabrya 2019 goda. – Krasnoyarsk, 2019. – S. 237-239. – EDN BFHJZZ.

Шамаев В.А. Модифицирование древесины : монография / В. А. Шамаев, Н. С. Никулина, И. Н. Медведев ; М-во науки и высшего образования РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2022. – 574 с.

Shamaev V.A. Modificirovanie drevesiny : monografiya / V. A. Shamaev, N. S. Nikulina, I. N. Medvedev ; M-vo nauki i vysshego obrazovaniya RF, FGBOU VO «VGLTU». – Voronezh, 2022. – 574 s.

10.

Разиньков, Е. М. Анализ допустимого уровня формальдегида в воздухе / Е. М. Разиньков // Современные машины, оборудование и IT-решения лесопромышленного комплекса: теория и практика : Материалы Всероссийской научно-практической конференции, Воронеж, 17 июня 2021 года. – Воронеж, 2021. – С. 299-303. – DOI 10.34220/MMEITSIC2021_299-303. – EDN RTVLAZ.

Razin'kov, E. M. Analiz dopustimogo urovnya formal'degida v vozduhe / E. M. Razin'kov // Sovremennye mashiny, oborudovanie i IT-resheniya lesopromyshlennogo kompleksa: teoriya i praktika : Materialy Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferencii, Voronezh, 17 iyunya 2021 goda. – Voronezh, 2021. – S. 299-303. – DOI 10.34220/MMEITSIC2021_299-303. – EDN RTVLAZ.

11.

Федотов, А. А. Повышение прочностных показателей фанеры ФСФ путем использования модифицирующих добавок к связующему /, Т. Н. Вахнина, С. А. Котиков // Лесотехнический журнал. – 2020. – Т. 10, № 1(37). – С. 124-135. – DOI 10.34220/issn.2222-7962/2020.1/13. – EDN KJRKUK.)

Fedotov, A. A. Povyshenie prochnostnyh pokazateley fanery FSF putem ispol'zovaniya modificiruyuschih dobavok k svyazuyuschemu /, T. N. Vahnina, S. A. Kotikov // Lesotehnicheskiy zhurnal. – 2020. – T. 10, № 1(37). – S. 124-135. – DOI 10.34220/issn.2222-7962/2020.1/13. – EDN KJRKUK.)

12.

Русаков, Д. С. Модификация фенолоформальдегидных смол отходами производства алюминия и целлюлозы /, Г. С. Варанкина, А. Н. Чубинский // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. – 2019. – № 2(368). – С. 130-140. – DOI 10.17238/issn0536-1036.2019.2.130. – EDN VZPXQW.

Rusakov, D. S. Modifikaciya fenoloformal'degidnyh smol othodami proizvodstva alyuminiya i cellyulozy /, G. S. Varankina, A. N. Chubinskiy // Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Lesnoy zhurnal. – 2019. – № 2(368). – S. 130-140. – DOI 10.17238/issn0536-1036.2019.2.130. – EDN VZPXQW.

13.

Kaihong Tang, Ailing Zhang, Tiejun Ge, Xiaofeng Liu, Xiaojun Tang, Yongjiang Li. Research progress on modification of phenolic resin. Materials Today Communications. 2021; 26: 101879. ISSN 2352-4928. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2020.101879.

14.

Aydin Demir. Determination of the effect of valonia tannin when used as a filler on the formaldehyde emission and adhesion properties of plywood with artificial neural network analysis. International Journal of Adhesion and Adhesives. 2023; 123: 103346. ISSN 0143-7496. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2023.103346.

15.

Electra Papadopoulou, Theresa Rücker, Zoe Nikolaidou, Sotirios Kountouras, Themistoklis Sevastiadis, Torbjørn Pettersen, Bernd Wittgens. Electrochemically treated lignin in phenolic resins for plywood panels. Sustainable Chemistry for the Environment. 2023; 4: 100049. ISSN 2949-8392. https://doi.org/10.1016/j.scenv.2023.100049.

16.

Ali Reza Zanjanijam, Xinyan Wang, Maryam Ramezani, Stefan Holberg, Patrick A. Johnson. Phenolic resin/coal char composites: Curing kinetics and thermal/mechanical performance. Polymer. 2023; 281: 126103. ISSN 0032-3861. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2023.126103.

17.

S. Anirudh, K Aruna Prabha, Soppari Bhanu Murthy, B Chennakesava Rao. Enhancement of mechanical properties of matrix by functionalized Multi-Wall Carbon Nanotubes (MWCNT) in composite material. Materials Today: Proceedings. 2023; 92, Part2: 1186-1192. ISSN 2214-7853. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.05.308.

18.

Mengjie Wang, Jianfang Yong, Lijuan Cai, Zhaojing Li, Yunfu Ou, Lingzhuang Zhu, Xiaosu Yi, Dongsheng Mao. Significantly improved interfacial and overall mechanical properties of aramid fiber/phenolic resin matrix composite reinforced with short CNT. Journal of Materials Research and Technology. 2023; 26: 5225-5235. ISSN 2238-7854. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.08.281.

19.

Ющенко, Е. В. Углеродные нанотрубки: перспективы использования в промышленном производстве / Е. В. Ющенко, К. В. Жужукин // Актуальные проблемы лесного комплекса. – 2023. – № 64. – С. 303-308. – EDN XDCATK.

Yuschenko, E. V. Uglerodnye nanotrubki: perspektivy ispol'zovaniya v promyshlennom proizvodstve / E. V. Yuschenko, K. V. Zhuzhukin // Aktual'nye problemy lesnogo kompleksa. – 2023. – № 64. – S. 303-308. – EDN XDCATK.

20.

Ali Dorieh, Nadir Ayrilmis, Mohammad Farajollah Pour, Sogand Ghafari Movahed, Mohammad Valizadeh Kiamahalleh, Mohammad Hassan Shahavi, Hamid Hatefnia, Meysam Mehdinia. Phenol formaldehyde resin modified by cellulose and lignin nanomaterials: Review and recent progress. International Journal of Biological Macromolecules. 2022; 222 Part B: 1888-1907. ISSN 0141-8130. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.09.279.

21.

Жужукин, К. В. Возможности применения нанокристаллической целлюлозы для получения изделий из древесины / К. В. Жужукин, Т. Л. Ищенко, В. О. Кондауров // Подготовка кадров в условиях перехода на инновационный путь развития лесного хозяйства : Научно-практическая конференция, Воронеж, 21–22 октября 2021 года. – Воронеж, 2021. – С. 155-157. – EDN HUSIRF.

Zhuzhukin, K. V. Vozmozhnosti primeneniya nanokristallicheskoy cellyulozy dlya polucheniya izdeliy iz drevesiny / K. V. Zhuzhukin, T. L. Ischenko, V. O. Kondaurov // Podgotovka kadrov v usloviyah perehoda na innovacionnyy put' razvitiya lesnogo hozyaystva : Nauchno-prakticheskaya konferenciya, Voronezh, 21–22 oktyabrya 2021 goda. – Voronezh, 2021. – S. 155-157. – EDN HUSIRF.

22.

Шишлов, О. Ф. Лигнинсодержащие фенолкарданолформальдегидные смолы для фанеры и древесностружечных плит / О. Ф. Шишлов, Н. С. Баулина, В. В. Глухих // Деревообрабатывающая промышленность. – 2019. – № 4. – С. 40-45. – EDN WAQNQS.

Shishlov, O. F. Ligninsoderzhaschie fenolkardanolformal'degidnye smoly dlya fanery i drevesnostruzhechnyh plit / O. F. Shishlov, N. S. Baulina, V. V. Gluhih // Derevoobrabatyvayuschaya promyshlennost'. – 2019. – № 4. – S. 40-45. – EDN WAQNQS.