Математична модель процесу пресування легких стружкових плит із вмістом пінополістиролу

  • Pavlo Bekhta Національний лісотехнічний університет України
  • Liubov Baizova Національний лісотехнічний університет України
Ключові слова: легкі стружкові плити; пінополістирол; лущений шпон; деревинна стружка; карбамідоформальдегідний клей; теплопровідність; градієнт температури; питома витрата теплоти; питома теплоємність; температурний інтервал прогрівання; математична модель.

Анотація

Запропоновано математичну модель процесу пресування легких стружкових плит із різним вмістом пінополістиролу, яка поєднує фізичні властивості компонентів стружково-полімерного пакета, готової личкованої лущеним шпоном легкої стружкової плити із вмістом пінополістиролу та параметри режиму пресування. На основі математичної моделі розраховано тривалість прогрівання стружково-полімерного пакета до 100°С залежно від температури плит преса, щільності готових плит і вмісту в них пінополістиролу. Встановлено, що зі збільшенням щільності плит від 350 кг/м3 до 550 кг/м3 тривалість прогрівання середини стружково-полімерного пакета до 100°С збільшується на 10% за однакових значень вмісту пінополістиролу в плиті та температур пресування. Наявність пінополістиролу в стружково-полімерному пакеті спричиняє збільшення тривалості прогрівання його середини до 100°С. Це зростання становить 3, 7 і 9% за вмісту пінополістиролу в плиті відповідно 4, 7 і 10%, порівняно із плитами без вмісту пінополістиролу. Збільшення температури пресування від 180 до 200°С зменшує тривалість прогрівання середини стружково-полімерного пакета до температури 100°С на 12 % за однакових щільностей готової плити і значень вмісту пінополістиролу в ній. Розраховані за моделлю значення тривалості прогрівання середини пакета без пінополістиролу до температури 100оС збігаються з рекомендованими в літературі значеннями тривалості прогрівання стружкових плит. Для стружково-полімерного пакета з пінополістиролом отриману модель апробовано експериментально. Значення теоретичної та експериментальної залежностей є близькими, що підтверджує адекватність розробленої моделі.

Посилання

Bekhta, P. A. (1994a). Technology and machinery of the particleboard production. Kyiv: Institute for System Studies of Education (in Ukrainian).
Bekhta, P. A. (1994b). Technological calculation in particleboard production. Kyiv: Institute for System Studies of Education (in Ukrainian)
Bekhta, P. A. (2004). Technology of wood-based panels and laminates. Kyiv: Osnova (in Ukrainian).
Bekhta, P. A., & Kozak, R. O. (1995). Porosity of particleboards. Proc. of the XII Symposium of the Adhesives in Woodworking Industry. Zvolen, Slovakia, 77-80.
Biley, P. V. (2005). Theoretical basis of heat treatment and drying of wood. Kolomyya: Vik (in Ukrainian).
Biley, P. V., Kunynets, E. P., Sokolovskyy, I. A., Soroka L. Ya., & Synitovych Ya. D. (2012). Theory of heat treatment of wood. Lviv: Western Ukrainian Consulting Center (in Ukrainian).
Carvalho, L. H., Costa, M. R. N., & Costa, C. A. V. (2001). Modeling theology in the hot-pressing of MDF: comparison of mechanical models. Wood Fiber Sci, 33, 395-411.
Carvalho, L. H., Costa, M. R. N., & Costa, C. A. V. (2003). A global model for the hot-pressing of MDF. Wood Sci Technol, 37, 241-258.
Carvalho, L. M., & Costa, C. A. V. (1998). Modeling and simulation of the hot-pressing process in the production of medium density fiberboard (MDF) Chem Eng Comm, 170, 1-21.
Dai, C., Yu, C., & Hubert, P. (2000). Modeling vertical density in wood composites during hot pressing. Proceedings of the 5th Pacific Rim Bio-based Composites Symposium, Canberra, Australia.
Gupta, A., Jordan, P.J., & Pang, S. (2006a). Modelling of vertical density profile of MDF in hot pressing. Proceedings of CHEMECA 2006 Symposium. Auckland, N.Z.
Gupta, A., Jordan, P.J., & Pang, S. (2006c). Development of an Empirical Model for MDF Hot press and Comparison with a Fundamental Model. Proceedings of the 8th Pacific Rim Bio-based Composites Symp. KL, Malaysia, 379-389.
Gupta, A., Jordan, P.J., Pang, S., & Chapman, K.M. (2006b). Modelling of hot pressing of MDF. Proc. of 10th European Panel Producst Symp., Llandudno, U.K.
Gupta, A., Jordan, P. J., Pang, S., & Chapman, K. M. (2005). Dependence of mechanical properties of MDF panels on the panel density. Proc. of the 2005 joint conference of SCENZ / FEANZ. Symp. Christchurch, N.Z., 6-13.
Harless, T. E. G., Wagner, F. G., Short, P. H., Dan Seale, R., Mitchell, P. H. & Ladd, D. S. (1987). A model to predict the density profile of particleboard. Wood Fiber Sci 19 (1), 81-92.
Haselein, C. R. (1998). Numerical simulation of pressing wood-fiber composites. Ph.D. Thesis, Oregon State University, Corvallis, OR.
Hata, T., Kawai, S., & Sasaki, H. (1990). Computer simulation of temperature behavior in particle mat during hot pressing and steam injection pressing. Wood Sci Technol 24, 65-78.
Hubert, P., & Dai, C. (1998). An object-oriented finite element processing model for oriented strand board wood composites. Proceedings of the 13th Int. Conf. on Composite Materials. Paris, France, 28-33.
Humphrey, P., & Bolton, A. J. (1989). The hot pressing of dry formed wood-based composites. Part II: Simulation model for heat and moisture transfer, and typical results. Holzforschung, 43 (3), 199-206.
Kamke, F. A., & Wolcott, M. P. (1991). Fundamentals of flakeboard manufacture: wood-moisture relationships. Wood Sci Technol, 25, 57-71.
Ozarkiv, I.M., Soroka, L.Ya., & Hrytsyuk, Yu.I. (1997). Fundamentals of aerodynamics and heat-mass transfer. Kyiv: Institute of tools and teaching methods (in Ukrainian).
Pereira, C., Carvalho, L. M. H., & Costa C. A. V. (2006). Modeling the continuous hot-pressing of MDF. Wood Sci Technol, 40, 308-326.
Suo, S., & Bowyer, J. L. (1994). Simulation modeling of particleboard density profile. Wood Fiber Sci 26, 397-411.
Thoemen H., & Humphrey P.E. (2001) Hot-pressing of wood-based composites: selected aspects of physics investigated by means of simulation. Proceedings of 5th European Panel Products Symposium. Llandudno, North Wales, UK, 38-49.
Thoemen, H., & Humprey, P. E. (1999). The continuous pressing process for wood-based panels: an analytical model. Proceedings of the third European Panel Products Symposium. Llandudno, Wales, UK, 18-30.
Thoemen, H., & Humprey, P. E. (2003). Modeling the continuous pressing process for wood-based composites. Wood Fiber Sci, 35, 456-468.
Thoеmen, H. (2000). Modeling the physical processes in natural fiber composites during batch and continuous pressing. Ph.D. Thesis, Oregon State University, Corvallis, OR.
Zombori, B. (2001). Modeling the transient effects during the hot-pressing of wood-based composites. PhD thesis, Faculty of the Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, Virginia, USA.
Zombori, G. B., Kamke, F. A., & Watson, L. T. (2003). Simulation of the internal conditions during the hot pressing process. Wood Fiber Sci, 35 (1), 2-23.
Опубліковано
2018-10-25
Розділ
РЕСУРСООЩАДНІ ТА ЕКОЛОГОБЕЗПЕЧНІ ТЕХНОЛОГІЇ ДЕРЕВООБРОБКИ