Физико-химические основы образования древесных плит методические указания, рабочая программа и контрольные задания для студентов направления 240100 Химическая технология

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени С. М. Кирова»

Кафедра технологии древесных композиционных материалов

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБРАЗОВАНИЯ ДРЕВЕСНЫХ ПЛИТ

Методические указания, рабочая программа и контрольные задания для студентов направления 240100 «Химическая технология»

Санкт-Петербург

2013

1

Рассмотрены и рекомендованы к изданию учебно-методической комиссией

факультета химической технологии и биотехнологии Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета 23 октября 2013 г.

Составитель доктор технических наук, профессор А. А. Леонович

Отв. редактор

Рецензент

кафедра технологии древесных композиционных материалов СПбГЛТУ

Физико-химические основы образования древесных плит:

методические указания, рабочая программа и контрольные задания для студентов направления 240100 «Химическая технология» / сост. А. А. Леонович. – СПб.: СПбГЛТУ, 2013. – 8 с.

В методических указаниях представлены рабочая программа курса «Физико-химические основы образования древесных плит» и контрольные задания для студентов направления 240100 «Химическая технология» факультета химической технологии и биотехнологии. Приведены краткие сведения о прочности древесноплитных материалов, природе межчастичного взаимодействия, условиях формирования межфазных контактов и сущности процессов образования древесностружечных и древесноволокнистых плит. Даны общие указания по выполнению контрольных работ, приведен список рекомендуемой для изучения курса литературы.

Темплан 2013 г. Изд. № 161.

2

Тема 3. Формирование межфазных контактов

Свободная поверхностная энергия твердых тел различной конфигурации. Управление смачиванием. Закономерности распределения связующего по поверхности древесных частиц. Функции технологических факторов в обеспечении межфазных контактов на границе «субстрат – адгезив».

Тема 4. Основы образования ДСП

Сущность процессов прессования ДСП. Тепло- и массоперенос в процессе прессования древесных плит. Химические и физико-химические изменения в системе древесные частицы – связующее вещество. Остаточные напряжения в ДСП, возможность их регулирования.

Тема 5. Основы образования ДВП

Теория размола древесины на волокно. Химические изменения древесинного вещества при размоле. Химические превращения полисахаридов и лигнина при горячем прессовании и термообработке (закалке) ДВП. Условия, определяющие поиск оптимальных параметров.

Общие указания

Основной формой работы студентов заочной формы обучения является самостоятельная работа с технической литературой.

Для закрепления знаний следует составить конспект, в котором необходимо кратко изложить содержание изучаемой темы, руководствуясь программой курса. На лекциях во время сессии рассматриваются лишь наиболее важные и сложные разделы курса, а также вопросы, недостаточно освещённые в доступной литературе.

В процессе проработки материалов по настоящему курсу студент должен самостоятельно выполнить одну контрольную работу из пяти предлагаемых методическими указаниями и сдать на проверку до сессии. В каждой контрольной работе содержатся два вопроса. Один вопрос, общий для всех студентов, касается сведений о структуре и свойствах древесных плит. Второй вопрос представлен пятью вариантами; выбор варианта второй части контрольной работы производится в соответствии с номером зачетной книжки студента. Работа № 1 выполняется студентами, у которых номер зачетной книжки заканчивается на 1 и 6; работа № 2 – студентами, у которых номер зачетной книжки заканчивается на 2 и 7; работа № 3 – студентами, у которых номер зачетной книжки заканчивается на 3 и 8; работа № 4 – теми, у кого номер зачетной книжки заканчивается на 4 и 9; работа № 5 – студентами, у которых номер зачетной книжки заканчивается на 5 и 0.

Во время сессии предусматривается выполнение лабораторного практикума и сдача зачета по теоретической части.

4

Общая часть контрольной работы

ДСП. Классификация плит по способу прессования и конструкции. Полидисперсность древесных частиц и их распределение в наружных и внутренних слоях ДСП.

ДВП. Классификация плит по способу производства и плотности. Виды и размеры волокон в древесине хвойных и лиственных пород. Концентрация массы (в производстве ДВП по мокрому способу) и влажность волокна (ДВП по сухому способу) на отдельных участках технологического процесса. Особенности изготовления плит средней плотности (MDF).

Синтетические олигомеры (смолы). Основные виды синтетических смол, применяемых в производстве ДСП и ДВП, их физико-химические свойства. Степень поликонденсации и молекулярная масса олигомера, виды функциональных групп и типы связей в молекулах карбамидоформальдегидной смолы, фенолоформальдегидной смолы и изоционатных связующих.

Вариант второй части контрольной работы

Контрольная работа № 1

1.Условия образования клеевых соединений. Удельная свободная поверхностная энергия. Смачивание и растекание жидкости по поверхности твёрдого тела. Краевой угол смачивания. Регулирование процесса растекания жидкости по поверхности твёрдого тела.

2.Горячее прессование ДСП. Химические изменения в связующем. Зависимость физико-механических и токсикологических свойств ДСП от параметров горячего прессования.

Контрольная работа № 2

1.Прочность твёрдых тел. Характеристики прочности. Механизм разрушения полимеров. Когезия. Сущность межмолекулярного взаимодействия. Механизм разрушения полимеров.

2.Химические изменения древесинного вещества при размоле. Температурные переходы высокомолекулярных компонентов древесины. Релаксационная теория размола.

Контрольная работа № 3

1.Кинетическая концепция прочности. Уровни изучения прочности. Адгезия и теоретические представления о ней. Полная схема клеевого соединения.

2.Горячее прессование ДВП сухого способа производсва. Зависимость физико-механических свойств ДВП от расхода связующего и параметров горячего прессования.

5

Контрольная работа № 4

1.Структура ДСП и её моделирование. Распределение связующего на древесных частицах. Сущность процесса горячего прессования ДСП. Процессы тепло- и массопереноса.

2.Горячее прессование ДВП мокрого способа производства. Химические превращения полисахаридов и лигнина при горячем прессовании плит. Развитие межволоконного взаимодействия.

Контрольная работа № 5

1.Размол древесного сырья на волокна. Формирование древесноволокнистого ковра по сухому и мокрому методам. Прессование ДВП. Химические превращения компонентов древесины при горячем прессовании

итермообработке (закалке).

2.График прессования ДСП на позиционных прессах и схема продолжительности протекания процессов.

Перечень лабораторных работ

1.Лабораторная работа № 1. Смачивание, растекание и работа ад-

гезии связующего к древесной подложке.

2.Лабораторная работа № 2. Анализ древесной стружки, определе-

ние удельного расхода связующего в производстве ДСП.

3. Лабораторная работа № 3. Определение долговечности древесных

плит с использованием формулы Журкова.

Контрольные вопросы по курсу «Физико-химические основы

образования древесных плит»

1.Прочность. Виды прочности. Основные характеристики прочности.

2.Смачивание и растекание. УСПЭ.

3.Адгезия. Основные теории адгезии.

4.Зависимость адгезионной прочности от технологических условий.

5.Когезия. Плотность энергии когезии.

6.Модель распределения частиц в ДСП.

7.Схема клеевого соединения и распределения связующего на поверхности древесных частиц и по профилю шероховатости.

8.Тепло-, массоперенос в процессе прессования ДСП.

9.Физико-химические процессы, происходящие при прессовании ДСП.

10.Химические изменения древесинного вещества при размоле сырья на волокна.

6

11.Теория размола древесины на волокна.

12.Физико-химические процессы, происходящие при прессовании термообработке ДВП.

14.График прессования ДВП по мокрому способу. Явления и процессы на стадиях.

15.Роль основных компонентов древесного волокна в создании свойств ДВП.

Библиографический список

Основной

1.Леонович, А. А. Физико-химические основы образования древесных плит / А. А. Леонович. – СПб.: Химиздат, 2003. – 192 с.

2.Леонович, А. А. Технология древесных плит: прогрессивные решения: учеб. пособие / А. А. Леонович. – СПб.: Химиздат, 2005. – 208 с.

3.Леонович, А. А. Древесностружечные плиты: огнезащита и технология / А. А. Леонович, В. Г. Шпаковский. – СПб.: Химиздат, 2012. – 160 с. Гл. 1: Основные характеристики производства и применения древесных плит. – С. 11–53.

Дополнительный

4.Николаев, А. Ф. Технология полимерных материалов: учеб. пособие / А. Ф. Николаев [и др.]. – СПб.: Профессия, 2008. – 544 с.

5.Переработка древесины при производстве древесноволокнистых плит // Древесина [электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ru.wikipedia/org/wiki/древесина

7