Быстрый поиск

Дипломная работа: Модифицирующее вещество для пропитки древесины, придающее огнестойкость композиции

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

"ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"

Специальность

кафедра естественных наук

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

На тему: Модифицирующее вещество для пропитки древесины, придающее огнестойкость композиции

Студент-дипломник:

Научный руководитель:

2009

Реферат

В дипломной работе 106 страниц, 26 таблиц, 1 графиков, 1 иллюстраций, 61 источников использованной литературы, 8 чертежей - А1

ДРЕВЕСИНА, МОДИФИКАЦИЯ, СНИЖЕНИЕ ГОРЮЧЕСТИ, ЗАМЕДЛИТЕЛИ ГОРЕНИЯ, ДРЕВЕСНО-СТРУЖЕЧНЫЕ ПЛИТЫ.

Древесина широко используется не только как строительный, но и как декоративно - отделочный материал. Одним из наиболее существенных недостатков древесных материалов является повышенные воспламеняемость и горючесть. На сегодняшний день ко всем строительным материалам, в том числе и к древесине, предъявляются высокие требования по пожарной безопасности. Поэтому проблемы повышения долговечности и снижения горючести древесных изделий являются актуальными и требуют незамедлительного решения.

В результате проведенной работы выбрано модифицирующее вещество для пропитки древесины, придающее огнестойкость композиции, разработаны параметры модификации, изучено влияние толщины образцов на сорбцию ЗГ, определено влияние ЗГ на процесс пиролиза древесины.

Разработана технология получения модифицированной древесины. Разработаны мероприятия по безопасному ведению технологического процесса и решены вопросы сохранения окружающей среды.

Содержание

Реферат

Список сокращений

Введение

1. Технологический раздел

1.1 Информационный анализ

1.2 Горение древесины

1.3 Деструкция целлюлозы

1.4 Снижение горючести древесины и изделий на её основе

1.5 Патентные исследования

1.6 Эксперементальная часть

1.6.1 Объекты исследования

1.6.2 Термогравиметрический анализ

1.6.3 Определение потери массы образца при поджигании на воздухе (метод огневой трубы)

1.3.4 Результаты эксперимента и их обсуждение. Обоснование выбора замедлителя горения для снижения горючести древесины

1.7 Технологическая часть

1.7.1 Характеристика сырья, материалов

1.4.2 Описание технологического процесса

1.7.3 Основные параметры технологического процесса

1.7.4 Материальный расчет

2. Безопасность проекта

2.1 Опасные производственные факторы и мероприятия по технической безопасности

2.2 Вредные производственные факторы и мероприятия по гигиене труда и производственной санитарии

2.3 Взрывопожаробезопасность

3. Экологическая экспертиза проекта

4. Автоматика

Введение

4.1 Задачи автоматизации

4.2 Техническое оформление

4.3 Монтаж и оборудование термоэллектрических преобразователей

4.4 Монтаж и обслуживание приборов для измерения уровня

4.5 Монтаж и обслуживание приборов для измерения расхода и количества

4.6 Монтаж и обслуживание анализаторов жидкостей

5. Организационно-экономический раздел

Введение

5.1. Расчет эффективного фонда времени работы оборудования

5.2. Расчет производственной мощности

5.3. Расчет стоимости оборудования

5.4. Расчет энергетических затрат

5.5. Расчет стоимости материалов

5.6. Расчет заработной платы

5.7 Общепроизводственные расходы

5.8 Общехозяйственные расходы

5.9 Расчет производственной себестоимости 1 кг модифицированной древесины или опилок

5.10 Расчет оптовой и отпускной цены продукта

5.11 Расчет ожидаемой прибыли

5.12 Расчет рентабелъности

5.13 Техно-экономические показатели получения модифицированного материала

Вывод

Заключение

Список использованной литературы

Список сокращений

ЗГ - замедлитель горения

ДБФ - дибутилфтолат

Др - древесина

Др. оп - древесные опилки

ПВХ - поливинилхлорид

ПЭ - полиэтилен

ПП - полипропилен

ПС - полистирол

ТГ - термогравиметрия

ПДК - предельно допустимая концентрация

КИП - контрольно - измерительные приборы

АСР - автоматические системы регулирования

КО - карбонизованный остаток

Введение

В настоящее время, как в промышленности, так и в быту используются изделия из дерева. Древесина используется не только как строительный, но и как декоративно - отделочный материал. Достоинствами древесных материалов и натуральной древесины являются сравнительно высокая прочность при небольшом объемном весе, малая тепло - и звукопроводность, хорошая обрабатываемость и способность соединяться при помощи врубок, шпонок, гвоздей и клеев. Кроме этого древесина - восполняемый природный экологически чистый материал. Однако она обладает и рядом недостатков таких как формоизменяемость при изменении влажности, сгораемость, подверженность при определенных условиях загниванию, анизотропность - как следствие неоднородности строения и др. Одним из наиболее существенных недостатков древесных материалов является повышенные воспламеняемостъ и горючесть [1,2].

В современном строительстве широко применяются новые виды древесных материалов, и, в частности, из древесины, пропитанной и склеенной различными синтетическими смолами, огнезащитными соединениями и т.д.

В настоящее время ко всем строительным материалам, в том числе и к древесине, предъявляются высокие требования по пожарной безопасности. Поэтому проблемы повышения долговечности и снижения горючести древесных изделий являются актуальными и требуют незамедлительного решения.

В связи с этим целью данной дипломного проекта являлись, анализ существующих на сегодняшний день исследований в области снижения горючести древесных материалов и разработка огнезащищённой древесины с использованием модифицирующих добавок.

1. Технологический раздел

1.1 Информационный анализ

Форма и величина клеток, из которых слагается древесина в зависимости от выполняемых ими функций, весьма различна; древесина подразделяется на трахеиды, сосуды (являющиеся элементами проводящей системы), древесную и лучевую паренхиму (служащую местом отложения запасных веществ), волокна либриформа (выполняющие механическую функцию) и некоторые другие переходные формы между основными элементами.

В древесине ствола древесных и кустарниковых растений умеренного климата на поперечном срезе можно различить годичные слои каждый из которых образуется камбием в течение одного вегетационного периода.

Неблагоприятные условия произрастания - избыточное увлажнение или недостаток воды в почве, сильное затенение или объедание листьев насекомыми и т.п. - приводят к образованию узких годичных слоев и сравнительно мелкоклеточных тканей. У ряда древесных и кустарниковых пород с возрастом в стволе образуется ядро или спелая древесина. У этих пород движение воды вдоль ствола совершается лишь по заболони, расположенной по периферии ствола. Древесина корней по своему строению несколько отличается от древесины ствола. В корнях годичные слои узкие, границы их неясно выражены и поэтому едва различимы. Проводящие элементы в древесине корней хорошо развиты, сосуды и трахеиды многочисленны, широкополостны и тонкостенны; древесная паренхима обильна и крупноклеточна. Волокон либриформа сравнительно немного, оболочки их тонкие и мало одревесневшие. В общем древесина корней имеет более простое строение, меньший объёмный вес, меньшую прочность и большую водопроницаемость сравнительно с древесиной ствола.

Древесина в технике. Древесина широко используется во всех областях народного хозяйства. Древесина большинства пород имеет светлую окраску, но у некоторых из них, кроме светлой, прилегающей к коре части (заболонь), имеется тёмноокрашенная центральная часть (ядро). В соответствии с этим породы делятся на ядровые (лиственница, сосна, кедр, дуб, ясень, вяз, грецкий орех, тополь, ива и др.) и безъядровые (ель, пихта, берёза, осина, ольха, липа, бук, клён и др.) - Образование ядра заключается в отмирании живых клеток древесины, закупорке водопроводящпх путей, пропитке дубильными и красящими веществами, в результате чего увеличивается объёмный вес, механические свойства и стойкость против гниения. Элементарный химический состав абсолютно сухой древесины всех пород в среднем 49,5% С, 6,3% Н и 44,2% (О+N). Древесина содержит 0,2-1,7% минеральных веществ, главным образом солей кальция, остающихся при сгорании древесины в виде золы.

Нормально древесные волокна направлены вдоль ствола, но иногда они имеют спиральное, волнистое, а местами и путанное направление. Косослой встречается у всех пород, волнистость - чаще у бука, клёна, ясени, ильма, свилеватость - у берёзы и в наплывах на грецком орехе, клёне ("птичий глаз"), берёзе. Волнистую и свилеватую древесину используют как отделочный материал.

Древесину и изделия на ее основе широко применяют как местный строительный материал. Положительные качества древесины; легко обрабатывается, имеет небольшую среднюю плотность, обладает малой теплопроводностью и теплоусваивающей способностью, хорошей морозостойкостью, относительно высокой плотностью и долговечностью. Вместе с тем, древесина способна впитывать и испарять воду, загнивать. Кроме того, она является неогнестойкой и пожароопасной. Эти отрицательные свойства можно устранить при современном проведении соответствующих мероприятий.

Химический состав древесины зависит от породы и возраста деревьев, от части ствола, а также от типа леса, в котором росли деревья (табл.1) [3].

Таблица 1. Химический состав абсолютно сухой древесины различных древесных пород, %

Компонент	ель	Сосна- обыкно- венная	Пихта си- бирская	Листвен- ница си- бирская	Береза бородав чатая	осина
Целлюлоза	46,10	44,10	41, 20	35,70	35,38	41,77
Лигнин	28,07	24,68	29,87	24,61	19,74	21,81
Гексозаны	12,65	15,24	11,30	15,33	4,92	3,61
Пентозаны	8,95	7,60	7,02	7,13	24,57	18,56
Уроновые кислоты	4,15	4,00	3,60	3,45	5,71	7,96
Зольность	0,27	0,17	0,53	0,22	0,14	0,26

В России из хвойных пород деревьев, применяемых в строительстве, наиболее распространены сосна, ель, лиственница, пихта и кедр. Из лиственных пород используются береза, дуб, ясень, вяз, бук, граб, осина, липа, ольха, бархатное дерево.

Лиственница - обладает повышенной стойкостью к загниванию. Древесина у нее прочная и твердая (плотность 630-790 кг/м3), хорошо колется и обладает повышенной гнилостойкостыо. Ее применяют преимущественно в гидротехническом строительстве и машиностроении, для изготовления шпал, рудничных стоек, балок. Недостаток древесины - склонность к растрескиванию.

Очень ценной древесной породой является дуб (плотность - 720 кг/м3). Древесина имеет красивый цвет и текстуру, хорошо сохраняется на воздухе и под водой. Применяют для создания ответственных конструкций (столярных изделий, оконных рам), а также дверей и отделочных деталей. Для декоративной отделки наиболее пригоден мореный дуб черного или темно-серого цвета. Недостаток древесины дуба - склонность к растрескиванию при высыхании вследствие уменьшения размеров.

Широко распространена в наших лесах осина. Ее древесина белого цвета с зеленым оттенком, очень легкая (плотность-420-500 кг/м3). Применяют ее для изготовления древесных плит, фанеры. Изделия из осины нельзя использовать в водной среде.

Липа - мягкая и легкая порода (плотность - 500 кг/м3). Предназначается для изготовления фанеры, тары и хозяйственно-бытовых изделий.

Береза - самая распространенная лиственная порода. У нее твердая и относительно тяжелая древесина (плотность - 650 кг/м3). В сырых и плохо вентилируемых помещениях береза не стойка к гниению, что ограничивает области ее применения. Из березы изготавливают столярные изделия и отделочные материалы.

Основные свойства древесины [3]:.

Истинная плотность древесины для всех пород в среднем равна 1540 кг/м3. Она изменяется незначительно, поскольку в составе оболочек клеток у всех деревьев находится в основном одно и то же вещество - целлюлоза.

Плотность древесины колеблется в широких пределах и зависит от условий роста и влажности. Свежесрубленная древесина в 1,25 раза тяжелее воздушно-сухой.

Влажность выражают в процентах по отношению к массе сухой древесины. При длительном нахождении влажной древесины на воздухе с постоянной относительной влажностью и постоянной температурой она постепенно высыхает и достигает влажности примерно 35%. Равновесная влажность комнатной сухой древесины составляет не более 8-13%. Древесина именно такой влажности применяется для производства столярных работ. После продолжительной сушки на открытом воздухе влажность воздушно-сухой древесины составляет 15-18%.

Усушка, разбухание, коробление. При уменьшении влажности древесины наблюдается ее усушка, при увеличении влажности - разбухание. Первый процесс сопровождается уменьшением объема, второй - увеличением его. В связи с этим, происходит коробление изделия, которое может привести к его разрушению. Для того чтобы предотвратить коробление и растрескивание деревянных изделий, необходимо использовать древесину с той равновесной влажностью, которая будет при их эксплуатации. Так, для наружных конструкций влажность древесины не должна превышать 15-18%. Покрытие древесины масляными красками или химическая обработка позволяет уменьшить гигроскопичность и защитить ее от дополнительного увлажнения.

Теплопроводность древесины всех пород невелика. Она зависит от породы, влажности и направления теплового потока. Например, теплопроводность сосны поперек волокон - 0,17 Вт/ (м К), вдоль волокон - в 2 раза выше; дуба соответственно 0,22 и 0,39 Вт/ (м К).

Электропроводность древесины в основном зависит от ее влажности. Так, удельное электрическое сопротивление сухой древесины - порядка 7,5*108 Ом* см, а сырой древесины - в десятки раз меньше.

Звукопроводность древесины характеризуется скоростью распространения звука. С увеличением влажности звукосопротивление возрастает. Звукопроводность древесины зависит также от направления звуковых волн. Так, вдоль волокон она выше в 10-16 раз звукопроводности воздуха, а поперек волокон - только в 4 раза.

Морозостойкость древесины почти всех пород деревьев хорошая. На степень морозостойкости влияют несколько факторов, в основном, порода, древесины, ее истинная плотность, плотность, водопоглощение.

Возгораемость и огнеупорность. Все породы древесины способны возгораться или тлеть при воздействии высоких температур. Для защиты от действия огня применяют пропитку или защитные покрытия.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9