Jozef Ráheľ

1. The increasing amount of plastic waste together with vexing problems of its environmentally responsible disposal results in the need to explore new recycling strategies. Among common plastics, p...

Зростання попиту на деревину та підвищення її вартості загострює конкуренцію за сировину, що ускладнює сталий розвиток деревообробної промисловості. Ситуація, що склалася, стимулює пошук альтернативних джерел сировини для часткової або повної заміни деревини у виробництві деревинних композиційних матеріалів. Використання агровідходів дає змогу зменшити залежність від деревини, скоротити виробничі витрати та знизити негативний вплив на довкілля, одночасно створюючи додаткову економічну цінність із відходів сільськогосподарського виробництва. Мета роботи полягає у з’ясуванні впливу часткової чи повної заміни деревної стружки жомом цукрових буряків (ЖЦБ) на механічні властивості стружкових плит. Виготовляли одношарові плити з номі­нальною щільністю 600 та 750 кг/м³ з різними об’ємними співвідношеннями деревини та ЖЦБ: 100:0, 75:25, 50:50, 25:75 та 0:100%. Для склеювання частинок застосовували полімерний дифенілметандіізоціанатний (pMDI) клей. Досліджували профіль щільності, міцність під час вигину (MOR), модуль пружності (MOE) та міцність під час розтягу перпендикулярно до площини плити (міцність склеювання) (IB). Одношарові плити характеризуються рівномірним профілем щільності без підвищення у поверхневих шарах, що, ймовірно, зумовлено меншою часткою та розміром частинок ЖЦБ. Зі збільшенням вмісту ЖЦБ спостережено зниження показників MOR і MOE. Водночас плити зі 100% ЖЦБ демонструють високу міцність склеювання, що пояснюється доброю адгезією між частинками деревини і ЖЦБ, зокрема завдяки використанню клею pMDI та наявності пектинів і цукрів у ЖЦБ. Показники міцності склеювання (IB) для плит із вмістом ЖЦБ 25–100% відповідають вимогам стандарту EN 312 для типів P1–P5. За результатами дослідження, часткова або повна заміна деревини на ЖЦБ є ефективним способом підвищення екологічної сталості виробництва стружкових плит, зменшення використання лісових ресурсів та збереження або покращення основних механічних властивостей матеріалу.

Збільшення темпів зрубування лісів обмежує доступність деревини, підвищує її вартість і загострює конкуренцію за сировину, що ускладнює сталий розвиток деревообробної промисловості. Це стимулює пошук альтернативних джерел сировини для часткової або повної заміни деревини у виробництві деревинних композиційних матеріалів. Використання агровідходів дає змогу зменшити залежність від деревини, скоротити виробничі витрати та знизити негативний вплив на довкілля, одночасно створюючи додаткову економічну цінність із відходів сільськогосподарського виробництва. Мета роботи полягала у з’ясуванні впливу часткової або повної заміни деревної стружки жомом цукрових буряків (ЖЦБ) на фізичні властивості стружкових плит. Виготовляли одношарові плити з номінальною щільністю 600 та 750 кг/м³ з різними об’ємними співвідношеннями деревини та ЖЦБ: 100 : 0, 75 : 25, 50 : 50, 25 : 75 та 0 : 100%. Для склеювання частинок застосовували полімерний дифенілметандіізоціанатний (pMDI) клей. Досліджували фракційний склад і насипну щільність частинок, щільність, набрякання за товщиною і водопоглинання плит. Ситовий аналіз показав, що частинки ЖЦБ мають менший розмір, пористу та нерівну форму, що призводить до нижчої ефективності ущільнення порівняно з деревиною. Обидва типи частинок добре змочуються водою, забезпечуючи подібне покриття клеєм pMDI та парафіновою емульсією. Зі збільшенням частки ЖЦБ зростали вологість, щільність та набрякання плит, при цьому набрякання демонструвало сильну лінійну кореляцію з вмістом ЖЦБ (R² = 0,93). Найвищі значення набрякання були зафіксовані для плит з 100% вмістом ЖЦБ (37,3–39,5%), тоді як плити з деревини мали найнижче набрякання (12,6%). Використання клею pMDI дало змогу, навіть за високого вмісту ЖЦБ, значно знизити набрякання плит. За результатами дослідження, часткова або повна заміна деревини на ЖЦБ є ефективним способом підвищення екологічної сталості виробництва стружкових плит, зменшення використання лісових ресурсів та збереження або покращення основних фізичних властивостей матеріалу.

Ukrainian companies mainly use birch in the manufacture of plywood, but species, such as black alder, are not yet widely used in the manufacture of plywood due to their poorer properties. It is well known that thermal compression is often used to improve the properties of solid wood. Good lay-up schemes of veneer can maximize the advantages and minimize the disadvantages of these wood species, and generally improve the utility value of the plywood. This research aimed to develop plywood panels with two wood species and two types of veneer treatments in order to evaluate the influences of different lay-up schemes on the properties of the plywood. Five-layer plywood panels were formed with 16 different lay-up schemes using birch (Betula verrucosa Ehrh.) (B) and black alder (Alnus glutinosa L.) (A) veneers, which were non-densified (N) and thermally densified (D). The different lay-up schemes were used to identify opportunities to improve the mechanical and physical properties of the plywood by replacing the birch veneer in the plywood structure with an alternative alder veneer. The veneer sheets were thermally densified in a laboratory hot press at a temperature of 180 °C and pressure of 2 MPa for 3 min. The conducted study showed that the bending strength, modulus of elasticity and shear strength of mixed-species plywood (B^D–A^N–A^N–A^N–B^D) increased by up to 31.5%, 34.4% and 16.8%, respectively, in comparison to those properties of alder plywood from non-densified veneer (A^N–A^N–A^N–A^N–A^N), by positioning alder non-densified veneers in the core layers and birch densified veneers in the outer layers. Moreover, the surface roughness of plywood panels with outer layers of birch veneer was lower than that of panels with outer layers of alder veneer. It was shown that non-treated alder veneer, despite exhibiting somewhat lower strength properties than birch veneer, could be successfully used with proper lay-up schemes in the veneer-based products industry.

This work deals with the treatment of wood surfaces by diffuse coplanar surface barrier discharge (DCSBD) generated at atmospheric pressure. The effect of the distance of the sample from the electrode surface and the composition of the working gas in the chamber was studied. Norway spruce (Picea abies) wood, both unmodified and thermally modified, was chosen as the investigated material. The change in the surface free energy (SFE) of the wood surface was investigated by contact angles measurements. Chemical and structural changes were studied using infrared spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and scanning electron microscopy (SEM). Activation at a 0.15 mm gap from the electrode led in all cases to an increase in the SFE. The largest change in SFE components was recorded for wood thermally modified to 200 °C. At a 1 mm gap from the electrode increase of SFE occurred only when oxygen (O₂) and argon (Ar) were used as working gas. Treatment in air and nitrogen (N₂) resulted in an anomalous reduction of SFE. With the growing temperature of thermal modification, this hydrophobization effect became less pronounced. The results point out the importance of precise position control during the DCSBD mediated plasma treatment. A slight reduction of SFE on thermally modified spruce was achieved also by short term ultra-violet (UV) light exposure, generated by DCSBD.