УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ОБРАБОТКА РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ В ЩЕЛОЧНОЙ СРЕДЕ В ПРОИЗВОДСТВЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА МИНЕРАЛЬНОМ ВЯЖУЩЕМ

Для производства древесно-цементных композитов в настоящее время применяются различные целлюлозосодержащие наполнители растительного происхождения, которые обладают рядом специфических свойств, оказывающих существенное влияние на процессы структурообразования и механические свойства композитов. К негативно влияющим особенностям органического наполнителя относится низкая адгезия древесных частиц по отношению к цементу. При этом, целлюлоза и лигнин, составляющие основную массу древесины, являются достаточно стойкими веществами и вредного влияния на процесс твердения цемента не оказывают. В то время, как гемицеллюлозная часть древесины представляет собой сложные органические вещества, способные в щелочной среде цементного теста гидролизоваться и переходить в водорастворимые сахара, которые ухудшают прочность изделия.

Для уменьшения отрицательного влияния экстрактивных и легкогидролизуемых веществ на прочность цементно-стружечных плит существует способ предварительной обработки древесного наполнителя в растворе щелочи. В представленной работе установлено, что дополнительное ультразвуковое воздействие в процессе щелочной обработки значительно увеличивает выход водорастворимых сахаров и, тем самым, вызывает увеличение прочностных характеристик цементно-стружечных плит. Воздействие ультразвука создает кавитацию и турбулентные потоки в жидком экстрагенте. В результате происходит быстрое набухание материала и растворение содержимого клетки, что приводит к интенсификации массообменных процессов. Доказано, что с увеличением температуры и времени обработки значительно ускоряется и увеличивается выход экстрагируемого вещества и, как следствие, увеличивается прочность изготавливаемого из данного

сырья цементно-стружечных плит. При этом значительное увеличение концентрации щелочи в растворе не оказывает такого существенного эффекта.

 

Ключевые слова: древесно-цементный композит, древесный наполнитель, щелочная обработка, ультразвук.

For the production of wood-cement composites are currently used various fillers cellulose of plant origin, which have a number of specific properties that have a significant influence on the processes of structure and mechanical properties of the composites. It adversely affects characteristics of the organic filler provides low adhesion wood particles with respect to the cement. Thus, the cellulose and lignin components of the bulk timber, are sufficiently resistant substances and harmful effect on cement hardening process does not provide. While both hemicellulose of the wood is a complex organic substance capable in an alkaline environment of the cement paste and pass to hydrolyze soluble sugar products which degrade toughness. To reduce the negative impact of extractive and hydrolysable substances on the strength of cement-bonded boards there is a pre-treatment of wood filler in alkaline solution. In the present study we found that the additional ultrasonic treatment in the process of alkaline treatment significantly increases the yield of soluble sugars and thereby causes an increase in strength properties of cement-bonded boards. Exposure to ultrasound creates cavitation and turbulence in the liquid extractant. The result is a rapid swelling and dissolution of the material contents of the cell, which leads to the intensification of mass transfer processes. Proved that with an increase in temperature and the processing time is considerably accelerated and increased yield of extractable substances and, therefore, increases the strength of the materials manufactured from cement-bonded particleboards. A considerable increase in the concentration of alkali in the solution does not have such a substantial effect.

 

Keywords: wood-cement composite, wood filler, alkaline treatment, ultrasound.