Визначення відповідності волокон льону олійного для армування композиційних матеріалів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Стаття з теми:

Визначення відповідності волокон льону олійного для армування композиційних матеріалів

Базик В.П., Чурсіна Л.А., Тіхосова Г.А., Горач О.О.

У статті наведено фізико-механічні характеристики лубу льону олійного й визначено необхідність його поглибленого механічного й хімічного оброблення для одержання волокна, придатного для армування фенолформальдегідних композиційних матеріалів, відповідно до вимог ТУ 25.2-32512498-001-2004. Описано основні технологічні стадії приготування волокна зі стебел льону олійного для використання його як наповнювачі для фенопластів.

Ключові слова: фізико-механічні характеристики, вимоги, луб, волокно, змочуваність, вміст, целюлоза.

Постановка проблеми

Проте для виконання поставленого завдання - заміни імпортованої бавовни в армуванні фенопластів - необхідно, щоб фізико-механічні та хімічні показники якості луб'яних волокон відповідали вимогам наведеного вище стандарту ГОСТ 595-79 [2].

Аналізування останніх досліджень і публікацій. Останнім часом Європа та інші розвинені країни світу виявляють підвищений інтерес до використання льону олійного для виготовлення різних видів продукції технічного призначення в багатьох галузях промисловості.

Однак є певний технологічний і маркетинговий бар'єр для промислового використання соломи льону олійного - немає відомостей про розроблення й апробацію технологій одержання волокна з необхідними фізико-механічними властивостями для виробництва технічного текстилю для армування композиційних матеріалів [3-7].

Актуальність. Нині для формування композиційних матеріалів використовують волокнисті природні наповнювачі з бавовни, віскози, сезалю, рамі та луб'яних волокон. Так, на ООО «Пластмас-Прилуки» для формування фенопластів використовують бавовняний лінт, який за показниками якості відповідає вимогам міждержавного стандарту ГОСТ 595-79 «Целюлоза хлопковая», тобто за вмістом а-целюлози лінт повинен мати 95-98 % та змочуваністю 110-120 г. Проте, на жаль, бавовняний лінт є імпортованою сировиною і тому його закупівля потребує великих транспортних витрат для постачання з країн ближнього й далекоого зарубіжжя. Під час вивчення можливих замінників бавовни в лабораторіях Херсонського національного технічного університету встановлено, що в останнім часом в Україні значно збільшилися посіви льону олійного, в середньому вони становлять 60 тис. гектарів [3] за середньої врожайності стебел 1,5 т з гектара, на полях України залишається 90 тис. т стебел льону олійного [4]. Встановлено, що вихід лубу зі стебел соломи льону олійного в середньому становить 35-40 % [5] у разі комбайнового збирання, в перерахунку з 90 тис. т стебел можливо отримати 31,5 тис. т лубу. З наведених підрахунків видно, що в Україні є потенційні передумови заміни бавовняних волокон на луб'яні. Проте й досі волокно льону олійного як сировину для виробництва технічного текстилю, зокрема волокнистих наповнювачів, не застосовують.

У виробництві композиційних матеріалів і досі використовують імпортовану бавовну. Тому замінення бавовни у виробництві технічних волокон є актуальним завданням.

Мета статті. Визначення фізико-механічних характеристик наповнювачів з лубу льону олійного та підтвердження їх придатності для армування композиційних матеріалів відповідно до стандартизованих вимог ТУ 25.2-32512498-001-2004.

Викладення основного матеріалу

льон оброблення волокно армування

Попередні дослідження фізико-механічних властивостей олійного льону після перероблення стебел за традиційною технологією на модернізованому куделеприготувальному агрегаті [4] та чесальних машинах [5] засвідчили, що луб за основними фізико-механічними властивостями задовольняє стандартні вимоги [1], але потрібно додаткове очищення лубу від костриці й сміттєвих домішок на чесальних машинах. Основні фізико-механічні властивості лубу після механічного оброблення наведено в таблиці 1.

Таблиця 1 - Основні фізико-механічні властивості лубу олійного льону після механічного оброблення стебел

Усі складники фізико-механічних властивостей задовольняють стандартні вимоги до наповнювачів за умови повного очищення лубу від костриці й смітних домішок.

Дослідження фізико-хімічних властивостей лубу після механічного оброблення засвідчили, що за вмістом целюлози, інкрустів: лігніну, пектинових речовин, вмісту восків і золи, а також змочуваністю луб не відповідає вимогам міждержавного стандарту [2]. Тому луб додатково обробляли на варильному апараті окислювально-лужним способом [5]. У результаті хімічного оброблення отримано волокно, яке за показниками змочуваність і вміст а-целюлози задовольняє вимоги до наповнювачів для армування фенопластів ОО «Пластмас-Прилуки». У таблиці 2 наведено хімічний склад лубу й волокна після хімічного оброблення.

Таблиця 2 - Хімічний склад та змочуваність лубу й волокна до та після хімічного оброблення

Отже, для повного виконання вимог до лубу, щоб його можливо було використовувати для заміни бавовни в армуванні фенолформальдегідних композиційних матеріалів, необхідно здійснити всі основні технологічні стадії приготування луб'яного волокна, наведені на рисунку 1.

Рисунок 1 - Основні технологічні стадії приготування луб'яного волокна для армування фенолформальдегідних композиційних матеріалів

З одержаного волокна в умовах ООО «Пластмас-Прилуки» отримано експериментальні зразки фенопластів. Досліджено фізико-механічні властивості експериментальних зразків фенопластів з бавовняним і луб'яним волокном. Фізико-механічні характеристики одержаних зразків наведено в таблиці 3.

Таблиця 3 - Якісні показники фенопластів, армованих волокнами олійного льону й бавовни

Висновки

В результаті визначення хімічного складу лубу, отриманого після механічного оброблення й аналізування анатомічної будови зрізів стебел олійного льону встановлено, що висока гідрофобність і низька змочуваність волокна лубу пов'язана з наявністю на волокні кутикулярного шару, який складається з високомолекулярних кислот і жирів, їх кількість сягає 18,13-18,57 %.

Для використання лубу олійного льону з метою армування композиційних матеріалів, крім механічного очищення його від сміттєвих домішок і костриці, необхідно хімічне очищення целюлози від інкрустів лігніну, пектину, а також від високомолекулярних кислот і жирів.

За результатами вивчення різних способів одержання целюлози розроблено новий окислювально-лужний спосіб очищення лубу від супутників целюлози, на який отримано патент України.

У результаті хімічного підготування лубу олійного льону трьох сортів - Айсберг, Евріка та Лірина - отримано волокно з вмістом целюлози 90,01-97,68 %, змочуваність якого підвищено з 6,7 до 104,9-122,8 г.

Отримане в результаті хімічного підготовлення волокно апробовано в умовах ООО «Пластмас-Прилуки» як наповнювач під час виготовлення фенолформальдегідних смол. Результати апробації засвідчили, що композиційні матеріали з наповнювачем волокном олійного льону за показниками якості відповідають вимогам ТУ У 25.2-32512498-001-2004 «Маса пресувальна фенольна».

Література

1. Маса пресувальна фенольна. Технічні умови: ТУ У 25.2-32512498-001-2004. [Чинні від 2004-25-02]. - ДП «Чернігівстандартметрологія», 2004. - 8 с.

2. Целлюлоза хлопковая. Технические условия. Технические условия: ГОСТ 595-79. [введено 1979-26-04]. - М.: Изд-во стандартов, 2002. - 14 с. (Государственный стандарт СССР).

3. Тіхосова Г.А. Наукові основи комплексної переробки стебел та насіння льону олійного: [монографія] / Чурсіна Л. А., Тіхосова Г. А., О. О. Горач, Т.І. Янюк. - Херсон: Олді-плюс, 2011. - 356 с.

4. Чурсіна Л.А. Інноваційні технології одержання нетканих та целюлозовмісних матеріалів з льону олійного: [монографія] / Л.А. Чурсіна, Тіхосова Г.А., О.О. Головенко Т.М., Меняйло-Басиста І.О. - Херсон: Грін Д.С., 2014. - 304 с.

5. Technische Textilen: Innovation, Technik, Anwendung. - May 2011, № 3.- S. 99.

6. Енеке Михаэль. Мировой рынок технического текстиля: влияние кризиса, тенденции, перспективы / Михаэль Енеке // Технический текстиль. - 2007. - № 29. - С. 81-87.

В статье приведены физико-механические характеристики луба льна масличного и определена необходимость его углубленного механического и химического обработки для получения волокна, пригодного для армирования фенолформальдегидных композиционных материалов в соответствии с требованиями ТУ 25.2-32512498-001-2004. Описаны основные технологические стадии приготовления волокна из стеблей льна масличного для использования его в качестве наполнителей для фенопластов.

Ключевые слова: физико-механические характеристики, требования, луб, волокно, смачиваемость, содержание, целлюлоза.

The article presents the physical and mechanical characteristics of the oil flax bulb and determines the needfor its in-depth mechanical and chemical treatment to obtain a fiber suitable for reinforcement of phenol-formaldehyde composite materials in accordance with the requirements of TU 25.2-32512498-001-2004. The main technological steps of cooking fibers from flaxen oil stems are described for use as fillers for phenol.

Key words: physical-mechanical characteristics, requirements, lobe, fiber, wettability, content, cellulose.

Размещено на Allbest.ru