ОБЕСПЕЧЕНИЕ ФОРМОУСТОЙЧИВОСТИ ШПАЛ
ИЗ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ
Томин А.А. (ООО «ТАМАК», г. Тамбов, РФ)
In this article is told about a technique of maintenance with the mouldstability of sleepers from the modified wood. For this purpose it was used the solution of the ureaformaldehyde resin which provided swelling of the modified wood up to the natural wood.
В настоящее время запасы древесины твердых лиственных пород не по-крывают всех потребностей деревообрабатывающих предприятий, а, следова-тельно, и потребительского спроса. В европейской части России имеются боль-шие запасы древесины мягких лиственных пород, которые имеют ограниченное применение. Тем не менее, показатели прочностных свойств такой древесины можно улучшить за счёт модифицирования и приблизить их к соответствую-щим показателям древесины дуба. Но применение модифицированной древеси-ны ограничивается нестабильностью её размеров. Это обусловлено тенденцией прессованной древесины к распрессовке при влагопоглощении, вследствие чего объёмное разбухание у прессованной древесины гораздо выше, чем у натураль-ной. Поэтому представляется весьма важным решение задачи придания издели-ям из прессованной модифицированной древесины формоустойчивости.
Эта задача решалась для конкретного изделия – железнодорожной шпалы из модифицированной древесины. Конечной целью не ставилось получение полностью стабильной прессованной древесины, не изменяющей размеров в среде с переменной влажностью. Для железнодорожных шпал необходимо бы-ло добиться получения прессованной древесины, линейное разбухание которой будет на уровне линейного разбухания натуральной древесины. Решение этой задачи облегчалось тем фактом, что средняя величина степени прессования древесины в данном случае составляет всего15%.
Стабилизация велась на третьем уровне строения древесины – уровне гео-метрии клеток древесины, меняющих конфигурацию в процессе прессования. Здесь было необходимо создать в люменах пространственную трехмерную сет-ку с обязательной её сшивкой с функциональными группами древесины. Для этой цели хорошо подошли карбамидоформальдегидные смолы (далее по текс-ту КФС), производимые современной промышленностью.
Технологическое решение задачи стабилизации с использованием термо-реактивной смолы обеспечивалось введением в технологию производства же-лезнодорожных шпал из модифицированной совмещенным способом древеси-ны мягких лиственных пород дополнительной подготовительной операции.
Здесь в условиях удаления влаги из древесины и поликонденсации смолы возможно взаимодействие аминных (-NH2), иминных(=NH), метилольных (-СН2ОН) групп смолы с гидроксильными (-ОН) группами древесины (целлю-лозы, гемицеллюлозы и лигнина) на уровне образования водородных и эфир-ных связей. В целом результатом этих химических реакций является про-странственная сетка, сшивающая древесину на молекулярном уровне, которая не разрушается в процессе прессования древесины и обеспечивает формоста-бильность изделиям из модифицированной древесины.
Стабилизатор испытывался следующим образом. Образцы древесины бе-рёзы по ГОСТ 16483.21-72 размерами 20´20´30 мм (последний размер вдоль волокон), плотностью r=600 кг/м3 и влажностью W=20% пропитывались вод-ным раствором КФС марки КФЖ с содержанием сухого остатка смолы 60%, 40% и 20% с добавлением отвердителя NH4Cl (хлористый аммоний) в коли-честве 1% по сухому остатку смолы. Пропитка проводилась в течение 0,5; 1; 2 и 4 часов. Затем образцы прессовали в целях имитации совмещенного процесса до степени прессования e»15%.
Результаты испытаний показали, что формостабильность шпал из моди-фицированной древесины на уровне натуральной древесины достигалась при следующих технологических параметрах термореактивной смолы:
- концентрация раствора КФС С=40%;
- содержание отвердителя – хлорида аммония (NH4Cl) – 1% по сухому остатку смолы;
- температура пропитки t=20±2 °С;
- вязкость раствора КФС по ВЗ-4 »12-15 секунд
Для железнодорожных шпал требуется поверхностная стабилизация на глубину поперёк и вдоль волокон соответственно 5 и 15 мм, поэтому продол-жительность пропитки шпал в растворе КФС ограничили 12¸15 часами.