Вплив властивостей складових елементів із вживаної деревини на характеристики міцності комбінованих столярних плит
Анотація
Представлено результати дослідження впливу складових елементів (рейок) із вживаної деревини на фізико-механічні характеристики комбінованих столярних плит. Актуальність роботи зумовлена потребою у впровадженні принципів циркулярної економіки в деревообробну промисловість, де вживана деревина розглядається як повноцінна вторинна сировина. Об’єктом дослідження є щитові плити з внутрішнім шаром із рейок різної ширини, порід і матеріалів (масивна деревина, деревинно-стружкові рейки), личковані фанерою з обох боків. Метою дослідження є встановлення впливу параметрів рейок (ширина, порода, тип матеріалу, частка масиву) на межу міцності при статичному згині та при сколюванні вздовж волокон. Експериментальні плити розміром 500 × 500 × 22 мм виготовляли із вживаної деревини сосни і бука та комбінували з рейками з деревинно-стружкових плит. Випробування проводили відповідно до стандартів EN 310 та EN 205. Встановлено, що збільшення ширини рейок із 30 до 60 мм зменшує міцність при згині на 10-11%, а чергування порід (сосна – бук) підвищує її на 8%. Додавання 40% рейок з ДСП забезпечує зниження питомої витрати масиву до 40% за прийнятими значеннями міцності (σзг = 33,8 МПа, τск = 5,3 МПа). Розроблено емпіричні моделі, які описують залежність міцності столярних плит від ширини рейок, щільності та частки масивної деревини: σзг = 12,7 + 0,028ρ + 0,19m − 0,11b, (R² = 0,93). Оптимальною визначено структуру з рейками завширшки 30-40 мм, чергуванням рейок сосни та бука й часткою масиву не менше 60%. Показано, що міцність плит із вживаної деревини становить 89-94% від показників плит із первинної деревини, що підтверджує можливість їх промислового використання. Отримані результати мають практичне значення для розроблення ресурсоефективних технологій виробництва комбінованих столярних матеріалів і можуть бути використані у виробництві меблів, міжкімнатних дверей та внутрішніх конструкцій.
Посилання
Barbu, M. C. (2022). Circular wood materials and the reuse potential of solid timber. European Journal of Wood Products, 80(3), 499–510. https://doi.org/10.1007/s00107-022-01775-8
Bezama, A. (2016). Let us discuss how cascading can help implement the circular economy and the bio-economy strategies. Waste Management & Research, 34(7), 593–594. https://doi.org/10.1177/0734242X16657973
Bilyy, Ya. M., & Gayda, S. V. (2016). The investigation of the shape stability of glued panels made of postconsumer wood. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 42, 69–79. https://doi.org/10.36930/42164211 [Білий, Я. М., Гайда, С. В. (2016). Дослідження формостійкості клеєних щитів із ВЖД. Лісове господарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість, 42, 69–79.] (in Ukrainian)
Blomsma, F., & Brennan, G. (2017). The emergence of circular economy: A new framing around prolonging resource productivity. Journal of Industrial Ecology, 21, 603–614. https://doi.org/10.1111/jiec.12603
CircHive. (2022). Developing & piloting biodiversity footprinting & natural capital accounting via a “beehive” of sectoral hubs, for sustainable transition to a circular EU bioeconomy [Project]. Project duration: December 1, 2022–November 30, 2027.
Circle Economy. (2022). Circularity Gap Report 2022: Five years of analysis. circulareconomy. https://europa.eu/platform/sites/default/files/1._report_cgr_global_2022
Čunderlík, I. (2017). Effect of slat width on the bending stiffness of glued panels. Acta Facultatis Technicae, 22(1), 45–52. https://doi.org/10.5555/acta-2017-22-1-45
DIN Deutsches Institut für Normung. (2014). Plywood—Part 2: Blockboard and laminboard for general use (DIN 68725-2:2014-10). Beuth Verlag. (in German)
Dukarska, D. (2020). Mechanical consistency of recycled wood-based composites. BioResources, 15(2), 2504–2520. https://doi.org/10.15376/biores.15.2.2504-2520
European Commission. (2015). Closing the loop: An action plan for the circular economy (Communication from the Commission to the European Parliament, the Council, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions). https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004
European Committee for Standardization. (1993). Wood-based panels—Determination of moisture content (EN 322:1993). Brussels, Belgium: CEN. https://standards.cen.eu/
European Committee for Standardization. (2001). Adhesives—Wood adhesives for non-structural applications—Determination of tensile shear strength of lap joints (EN 205:2001). Brussels, Belgium: CEN.
European Committee for Standardization. (2010). Particleboards—Specifications (EN 312:2010). Brussels, Belgium: CEN.
European Committee for Standardization. (2013). Wood-based panels—Determination of modulus of elasticity in bending and bending strength (EN 310:2013). Brussels, Belgium: CEN.
European Committee for Standardization. (2014). Moisture content of a piece of sawn timber—Part 1: Determination by oven dry method (EN 13183-1:2014). Brussels, Belgium: CEN. https://www.cen.eu/standards/
European Committee for Standardization. (2016). Classification of thermoplastic wood adhesives for nonstructural applications (EN 204:2016). Brussels, Belgium: CEN.
European Committee for Standardization. (2016). Plywood—Specifications—Part 2: Requirements for plywood for use in humid conditions (EN 636-2:2016). Brussels, Belgium: CEN.
European Committee for Standardization. (2019). Solid wood panels (SWP) for internal use—Requirements (EN 13353:2019). Brussels, Belgium: CEN.
Frühwald, A. (2019). Reclaimed timber for sustainable construction materials. Holzforschung, 73(5), 421–430. https://doi.org/10.1515/hf-2018-0201
Gayda, S. V. (2023). Determination of the circularity indicator in the forest sector according to the principles of the circular economy. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 49, 99–114. https://doi.org/10.36930/42234908 [Гайда, С. В. (2023). Визначення показника циркулярності в лісовому секторі за принципами циркулярної економіки. Лісове господарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість, 49, 99–114.] (in Ukrainian)
Gayda, S. V., & Kiyko, O. A. (2021). Properties of used wood as a determining factor in the quality of furniture products. Proceedings of the Forestry Academy of Sciences of Ukraine, 23, 152–162. https://doi.org/10.15421/412135 [Гайда, С. В., Кійко, О. А. (2021). Властивості ВЖД як важливий чинник якості конструкційних матеріалів. Наукові праці Лісівничої академії наук України, 23, 152–162.] (in Ukrainian)
Gayda, S. V., & Medvid, L. V. (2024). Construction of the mathematical model of the strength of post-consumer wood made blockboard of different designs. Proceedings of the Forestry Academy of Sciences of Ukraine, 27, 189–198. https://doi.org/10.15421/412426 [Гайда, С. В., Медвідь, Л. В. (2024). Побудова математичної моделі міцності столярних плит різних конструкцій із ВЖД. Наукові праці Лісівничої академії наук України, 27, 189–198.] (in Ukrainian)
Gayda, S. V., & Medvid, L. V. (2025). Establishing the dependence of the surface-cleaning depth of post-consumer wood blanks on the operating parameters of a needle-milling machine. Scientific Bulletin of Ukrainian National Forestry University, 35(6), 25–32. https://doi.org/10.36930/40350603 [Гайда, С. В., Медвідь, Л. В. (2025). Встановлення залежності глибини поверхневого очищення заготовок із вживаної деревини від режимів роботи голкофрезерного верстату. Науковий вісник НЛТУ України, 35(6), 25–32.] (in Ukrainian)
Krč, J., & Hrázský, J. (2021). Mechanical properties of reclaimed pine timber. Construction and Building Materials, 294, 123143. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.123143
Krzosek, S. (2022). Hybrid solid wood panels with mixed wood species. Wood Structure, 5(2), 145–153. https://doi.org/10.5604/01.3001.0016.1030
Lagaňa, R., & Lanvin, M. (2018). Hybrid particle–solid wood panels: Structure and strength. Forest Products Journal, 68(2), 115–123. https://doi.org/10.13073/FPJ-D-17-00047
Lee, S. H., & Kim, H. (2021). Density-sorting method for reclaimed timber optimization. Journal of Wood Science, 67(3), 199–208. https://doi.org/10.1186/s10086-021-01964-7
Lesiv, L. E. (2020). Study of the characteristics of combined blockboards made of post-consumer wood. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 48, 69–86. https://doi.org/10.36930/42224806 [Лесів, Л. Е. (2020). Дослідження характеристик комбінованих столярних плит із ВЖД. Лісове господарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість, 48, 69–86.] (in Ukrainian)
Lesiv, L. E. (2025). Theoretical substitution of the patterns of the influence of components from post-consumer wood on the physical and mechanical characteristics of combined blockboards. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 51, 80–93. https://doi.org/10.36930/42255106 [Лесів, Л. Е. (2025). Теоретичне обґрунтування закономірностей впливу складових елементів із вживаної деревини на фізико-механічні характеристики комбінованих столярних плит. Лісове господарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість, 51, 80–93.] (in Ukrainian)
Lesiv, L. E., & Gayda, S. V. (2023). Mathematical model of forecasting volumes of post-consumer wood production. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 49, 33–47. https://doi.org/10.36930/42234903 [Лесів, Л. Е., Гайда, С. В. (2023). Математична модель прогнозування обсягів утворення ВЖД. Лісове господарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість, 49, 33–47.] (in Ukrainian)
Lesiv, L. E., Gayda, S. V., & Salapak, L. V. (2024). Development of a mathematical model of the strength of joined preparations from post-consumer fir wood. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 50, 16–28. https://doi.org/10.36930/42245002 [Лесів, Л. Е., Гайда, С. В., Салапак, Л. В. (2024). Розроблення математичної моделі міцності зрощених заготовок із ВЖД ялиці. Лісове господарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість, 50, 16–28.] (in Ukrainian)
Lutsenko, A. O. (2025). Formulation of a mathematical model of adaptive furniture design within the IMOS CAD environment. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 51, 135–150. https://doi.org/10.36930/42255110 [Луценко, А. О. (2025). Побудова математичної моделі адаптивного проектування меблів у середовищі IMOS. Лісове господарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість, 51, 135–150.] (in Ukrainian)
Medvid, L. V. (2018). Systematization of wood waste – the basis of their effective use. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 44, 91–104. https://doi.org/10.36930/42184412 [Медвідь, Л. В. (2018). Систематизація деревинних відходів – основа їх ефективного використання. Лісове господарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість, 44, 91–104.] (in Ukrainian)
Medvid, L. V. (2021). Post-consumer wood – an additional reserve of raw materials for construction materials. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 47, 34–46. https://doi.org/10.36930/42214706 [Медвідь, Л. В. (2021). ВЖД – додатковий резерв сировини для конструкційних матеріалів. Лісове господарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість, 47, 34–46.] (in Ukrainian)
Medvid, L. V. (2023). Determination of the strength indicators of normal blockboard made of post-consumer wood. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 49, 85–98. https://doi.org/10.36930/42234907 [Медвідь, Л. В. (2023). Визначення показників міцності звичайних столярних плит із ВЖД. Лісове господарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість, 49, 85–98.] (in Ukrainian)
Murray, A., Skene, K., & Haynes, K. (2017). The circular economy: An interdisciplinary exploration of the concept and application in a global context. Journal of Business Ethics, 140(3), 369–380. https://doi.org/10.1007/s10551-015-2693-2
Podibka, T. I., & Kiyko, O. A. (2019). A study of the influence of the transverse dimensions of beech strips on the form stability of furniture board. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 45, 155–171. https://doi.org/10.36930/42194521 [Подібка, Т. І., Кійко, О. А. (2019). Дослідження впливу поперечних розмірів букових рейок на формостійкість меблевих щитів. Лісове господарство, лісова, паперова і дере-вообробна промисловість, 45, 155–171.] (in Ukrainian)
Ratajczak, E., & Szostak, A. (2003). Wood waste resources in Poland. Czysta Energia, 6, 122–125. https://www.drewno.pl/artykuly/1399,zasoby-odpadow-drzewnych-w-polsce.html [Ratajczak, E., Szostak, A. (2003). Zasoby odpadów drzewnych w Polsce. Czysta Energia, 6, 122–125.] (in Polish)
Reike, D., Vermeulen, W. J. V., & Witjes, S. (2018). The circular economy: New or refurbished as CE 3.0? Exploring controversies in the conceptualization of the circular economy through a focus on history and resource value retention options. Resources, Conservation and Recycling, 135, 246–264. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2017.08.027
Risse, M. (2020). Reuse of wood elements in composite panels. Wood Research, 65(4), 581–592. https://www.woodresearch.sk
Suominen, T., Kunttu, J., Jasinevičius, G., Tuomasjukka, D., & Lindner, M. (2017). Trade-offs in sustainability impacts of introducing cascade use of wood. Scandinavian Journal of Forest Research, 32(7), 588–597. https://doi.org/10.1080/02827581.2017.1342859
Titus, B. D., Brown, K., Helmisaari, H.-S., Vanguelova, E., Stupak, I., Evans, A., … Reece, P. (2021). Sustainable forest biomass: A review of current residue harvesting guidelines. Energy, Sustainability and Society, 11, 10. https://doi.org/10.1186/s13705-021-00281-w
Tuomasjukka, D., Athanassiadis, D., & Vis, M. (2017). Threefold sustainability impact assessment method comparison for renewable energy value chains. International Journal of Forest Engineering, 28(2), 116–122. https://doi.org/10.1080/14942119.2017.1318549
Werner, F., Taverna, R., Hofer, P., Thürig, E., & Kaufmann, E. (2010). National and global greenhouse gas dynamics of different forest management and wood use scenarios: A model-based assessment. Environmental Science & Policy, 13(1), 72–85. https://doi.org/10.1016/j.envsci.2009.10.004
Zając, G. (2023). Combined wooden boards with recycled layers. Wood Engineering, 7(1), 22–33. https://doi.org/10.5604/01.3001.0016.0123
