( Nonstop method of rational and effective wood waste processing to line meter manufacture goods has been proposed. Influence data of extrusion pa-rameters on physical- and-mechanical properties of wood-composition materials have been analyzed.
Предлагается непрерывный метод рациональной и эффективной пере-работки отходов деревообработки в погонажные изделия. Проанализиро-ваны данные влияния условий экструзии на физико-механические свойства древесно-композиционных материалов.)

Целью данной работы являлось нахождение оптимальных рецептур композиции и режимов экструзии, которое давало бы высокие физико-механические свойства полученных древесно-композиционных материа-лов (ДКМ) на основе карбамидоформальдегидного связующего марки КФ-МТ-15 (КФО) полученных методом экструзии на экспериментальной уста-новке. Установка поршневого типа с регулируемым ходом поршня с мощ-ностью двигателя 3 кВт.
Задачей исследования являлось изучение методом математического планирования эксперимента влияния параметров вариации (температура экструзии, скорости экструзии, расход связующего) на параметры оптими-зации (плотность, прочность при сжатии, твердость, упругость, модуль уп-ругости при сжатии, водопоглощение, разбухание параллельно экструзии и разбухание по объёму) при изготовлении ДКМ бруса методом экструзии на экспериментальной установке и получение системы уравнений для опи-сания изучаемых процессов экструзии при их изготовлении.
С этой целью была составлена матрица планирования эксперимента на основе регрессионного двухуровневый трехфакторный анализа математического планирования полного факторного эксперимента [1].
В качестве независимых факторов были использованы: скорость экс-трузии (Z1), температура экструзии (Z2), а также расход связующего (Z3) (таблица 1). За выходные параметры были взяты: плотность (Р), прочность при сжатии (П), твёрдость (Т), упругость (У), модуль упругости при сжа-тии (E), водопоглощение (В), разбухание параллельно экструзии (L) и раз-бухание по объёму (Lv).
Таблица 1 – Матрица планирования эксперимента*

На основании составленной матрицы планирования была получена серия из 8 брусков с размером 30 х 40 х h. У полученных образцов были определены физико-механические показатели.
Все экспериментальные данные были обработаны с помощью пакета ППП “Microsoft Excel” и получены уравнения регрессий для значимых параметров оптимизации, с оценкой их достоверности [2]. Высокие значения достоверности для параметров оптимизации (Р, П, Т, В, L, Lv), дают основание для применения системы линейных уравнений для описания изучаемых процессов влияния переменных факторов на параметры оптимизации:
Y(Р)=390,97+1,32•Z1+2,47•Z2 - 11,3•Z3 - 0,08•Z1•Z2 + 0,44•Z1•Z3, 1-ά=0,9973
Y(П)=4,59 - 0,007•Z2 - 0,002•Z12 + 0,007•Z32, 1-ά=0,9994
Y(Т)=80,579 - 0,03•Z2 - 0,0027•Z12 + 0,0076•Z32 , 1-ά=0,9150
Y(B)=162+0,23•Z1 - 0,56•Z2 + 0,45•Z3 + 0,02•Z1•Z2 - 0,18•Z1•Z3, 1-ά=0,9990
Y(L)=35 - 0,38•Z1 + 0,13•Z2 - 3,28•Z3 - 0,0039•Z1•Z2 + 0,064•Z1•Z3, 1-ά=0,9847
Y(Lv)=39,8- 0,28•Z1 + 0,31•Z2 - 5,24•Z3 - 0,0084•Z1•Z2 + 0,11•Z1•Z3, 1-ά=0,9840
Неадекватные уравнения получились по параметрам оптимизации:
Y(У)=172,17 - 4,17•Z1 - 0,7•Z2+0,25•Z3+0,022•Z1•Z2 + 0,032•Z1•Z3, 1-ά=0,5985
Y(Е)=1087,83 - 6•Z1 - 2,18•Z2 + 14,86•Z3, 1-ά=0,6313
На основании адекватных уравнений регрессии, были построены по-верхности зависимости. Анализируя полученные графические зависимо-сти, можно сделать следующие выводы:
1. Водопоглощение ДКМ значительно уменьшается при увеличении расхода связующего и уменьшении скорости и температуры экструзии. Причем изменение скорости оказывает большее влияние на водопоглоще-ние изделия, чем температура экструзии при определенном расходе свя-зующего. Так, при расходе связующего 14%, уменьшение температуры приводит к снижению водопоглощения брусков на 1,2%, а уменьшение скорости – на 54% и при этом достигается минимальное значения этого параметра.
2. Разбухание параллельно экструзии ДКМ заметно уменьшается с увеличением расхода связующего и уменьшением скорости экструзии. Это объясняется тем, что при минимальной экструзии происходит наибольшее уплотнее частиц, а при увлажнении материала происходит возрастание сил взаимного отталкивания.
3. Разбухание по объёму изделия уменьшается с увеличением расхода связующего и хода поршня и уменьшением температуры. Причем измене-ние скорости оказывает большее влияние на разбухание изделия по объё-му, чем температура экструзии при определенном расходе связующего. Так при расходе связующего 14% уменьшение температуры приводит к снижению водопоглощения брусков на 1,7%, а увеличение скорости – на 14,4%.
4. Твёрдость ДКМ зависит от расхода связующего и скорости экстру-зии. Наибольшая твердость достигается при максимальном расходе свя-зующего и при минимальной скорости. При этом температура экструзии не оказывает значительного влияния на твёрдость изделия.
5. На плотность ДКМ оказывают влияние все факторы. Плотность не-значительно возрастает при увеличении температуры экструзии и расхода связующего, и заметно возрастает при уменьшении скорости. Так при мак-симальном расходе связующего достигается наибольшая плотность. При этом, при расходе связующего 14%, увеличение температуры приводит к повышению плотности ДКМ на 2,1 г/см3, а уменьшение скорости – на 324 г/см3.
6. Прочность при сжатии изделий заметно уменьшается с увеличени-ем скорости экструзии и расхода связующего. Температура экструзии не оказывает значительного влияния на прочность ДКМ.
Исходя из анализа данных поверхностей и с помощью пакета ППП “Microsoft Excel” «Поиск решения» [2], был подобран оптимальный режим экструзии для получения ДКМ, исходя из условий наименьшего (мини-мального) водопоглощения, разбухания параллельно экструзии и по объё-му и наибольшего (максимального) твердости и прочности при сжатии, ко-торый был подвержен экспериментальными данными.

Библиографический список
1. Ахназаров С.Л., Кафаров В.В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии / С.Л. Ахназаров, В.В. Кафаров. М.: Высшая шко-ла, 1985. 349 с.
2. Курицкий Б.Я. Поиск оптимальных решений средствами Excel 7.0 / Б.Я.Курицкий. С-Пб.: ВНV – Санкт-Петербург, 1997.-384с.

* таблицы, рисунки и формулы доступны в прикрепленном файле
* Скачать прикрепленный файл (9.4 Kb)
Если у вас возникли проблемы при скачивании файла сообщите пожалуйста об этом через раздел "Обратная связь".