II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ШЕЛУХА СЕМЕЧЕК КАК МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ДСП

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Скринникова Н.А. 1

---

1МБОУ "СОШ №8 города Выборга"

Семенова И.Ю. 1

---

1МБОУ "СОШ №8 города Выборга"

Работа в формате PDF

613.4 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

 Введение

Как известно, на один миллион тонн готового подсолнечного масла приходится около 300 тысяч тонн волокнистых отходов. По мнению исследователей, применение вторичных продуктов пищепрома, вроде шелухи семян подсолнечника, позволит сократить их накопление, что будет актуально в развитых странах, и создать композитные экологически чистые материалы, чтобы применять их в строительстве.

Турецкие исследователи считают, что шелуху семени подсолнечника, которая является побочным продуктом в производстве растительного пищевого масла, можно использовать как экологически чистый наполнитель при изготовлении бетона, но я предполагаю, что в нашей стране более актуально производить ДСП (древесно-стружечная плита), так ДСП — самый распространенный материал в производстве мебели и отделки помещений. Связи с этим, была поставлена цель и определены следующие задачи:

Цель: изготовить ДСП на основе шелухи от подсолнечных семечек и исследовать ее физические характеристики.

Задачи:

1. узнать возможные способы изготовления ДСП в домашних условиях;

2. изготовить ДСП на основе шелухи от подсолнечных семечек;

3. изготовить ДСП на основе опилок;

4. сравнить физические характеристики созданных экземпляров ДСП.

I. Основная часть

Роль подсолнуха в наше время

Подсолнухи ценятся не только за ядра, которые идут на изготовление растительного масла, широкое применение находит также побочная продукция, образующаяся при переработке семян: корзинки, шрот, жмых, лузга подсолнечника. Лузга отделяется при подготовке семян подсолнечника к извлечению масла в процессе обрушивания, шрот – во время извлечения масла путем экстрагирования, а жмых образуется, если масло получают методом прессования. Эти отходы подсолнечника благодаря высокому содержанию белка и витаминов считаются одними из самых ценных и относительно дешевых кормов для сельскохозяйственных животных. При выделении ядра подсолнечника на маслопрессовых заводах образуется большое количество лузги – около 14% от общего количества семян. Утилизировать ее в таких объемах затратно и сложно. К счастью, сейчас существует несколько вариантов выгодной утилизации подсолнечной шелухи:

• ее используют в качестве сырья при производстве фурфурола, кормовых дрожжей и этилового спирта;

• добавляют в измельченном виде к грубым кормам в животноводстве;

• применяют в садоводстве в качестве органического удобрения для разрыхления и улучшения почвы;

• шелуха подсолнечника приносит большую пользу при выращивании грибов;

• используют для получения биогаза.

Строительство является одной из наиболее важных отраслей отечественной экономики. Её состояние во многом определяет уровень развития общества и его производственных сил. Связи с этим, я считаю возможность использования лузги подсолнечника в строительстве одним из самых выгодных вариантов утилизации подсолнечной шелухи. Например, турецкие исследователи установили, что применение шелухи уменьшает плотность бетона и способствует увеличению сопротивления материала при резких перепадах температуры от минусовой к плюсовой и в обратную сторону.

Древесно-стружечная плита

Древесно-стружечная плита — листовой композиционный материал, изготовленный путем горячего прессования древесных частиц, преимущественно стружки, смешанных со связующим веществом неминерального происхождения с введением при необходимости специальных добавок в непрерывных ленточных, гусеничных либо экструзионных агрегатах.

Древесно-стружечную плиту создал в 1940-х годах немецкий изобретатель и пилот истребителя Люфтваффе Макс Химмельхебер в качестве альтернативы фанере, которую в то время стало трудно производить в связи с дефицитом древесины. Первый коммерческий образец был изготовлен на фабрике в Бремене во время Второй мировой войны.

В настоящее время широко применяются для изготовления корпусной, мягкой и другой мебели, строительных элементов, вагонов и в производстве тары.

Изготовление ДСП в домашних условиях

Производство древесных плит может осуществляться в небольших масштабах производства или подсобного хозяйства. Основное ограничение состоит в размере получаемых плит – не более 50 × 50 см.

Технология изготовления представляет собой миниатюризованный промышленный процесс, в котором автоматические стадии заменены ручным трудом:

• смешивание опилок в небольшой емкости (10-15 л);

• добавление связующего и обеспечение полной пропитки опилочной массы;

• придание формы при небольшом давлении;

• горячее прессование заготовки, для которого требуется специальное оборудование;

• охлаждение полученного фрагмента ДСП на воздухе и обрезка краев.

В качестве связующего вещества в работе будет использоваться клей ПВА-М и столярный клей.

II. Проектная часть

В работе применялась технология изготовления ДСП, описанная выше, но этап горячего прессования заготовки был пропущен из-за отсутствия специального оборудования. После придания формы под давлением продукт сох на воздухе.

Так как создаваемый продукт не полностью соответствовал технологии изготовления ДСП на заводах, для сравнения свойств стандартного и создаваемого ДСП было изготовлено ДСП из смеси опилок (сосна 85% и ель 15%) по технологии описанной выше.

Описание этапов работы

Описание этапов работы производится одновременно, описание ДСП из шелухи показано с левой стороны (рисунки с литером «а»), описание ДСП из опилок показано с правой стороны (рисунки с литером «б»).

1 этап. Подготовка смеси.

2 этап. Добавление связующего вещества и смешивание смеси.

Так как клей ПВА-М не влагостойкий, и центральная часть продукта плохо сохла, было решено изготовить еще экземпляр ДСП, используя в качестве связующего вещества быстросохнущий влагостойкий столярный клей.

3 этап. Придание формы под давлением.

4 этап. Сушка на воздухе.

Так как клей не может сохнуть без воздуха, потребовалось вскрыть упаковку и убрать пресс. Из-за отсутствия пресса изготовляемый продукт немного увеличился в ширине (1-2 мм), но это не повлияло на его физические характеристики.

5 этап. Покрытие дополнительным слоем клея.

При снятии упаковки с изготовляемого продукта из шелухи семечек был снят поверхностный слой клея. Чтобы предотвратить отклеивание поверхностных скорлупок был нанесен дополнительный слой клея. После засыхания он создал тонкую прозрачную пленку, сглаживающую поверхность изделия. Продукту, созданному из смеси опилок, не потребовался дополнительный слой клея из-за мелкого размера опилок.

6 этап. Обрезка краев.

Из-за отсутствия специального технического оборудования ширина изделий немного различна, но это не оказывает сильного влияния на физические характеристики ДСП. Примерная ширина:

Экземпляр 1 и 2: 5-6 мм;

Экземпляр 3 и 4: 7-8 мм.

Физические характеристики изготовленных ДСП.

Изготовленные ДСП тестировались на следующие физические характеристики:

• Крепость изделия;

• Масса изделия по сравнению с другим экземпляром;

• Влагостойкость и плавучесть (необязательные характеристики).

По массе изделия сравнивались 1 и 2 экземпляр, 3 и 4 экземпляр.

Обработанные данные представлены в таблице №1.

Таблица №1. Физические характеристики изготовленных ДСП.

Примечание:

1. Экземпляр 3 по размеру больше экземпляра 4, но масса 3 все равно меньше 4;

2. Экземпляры 1 и 2 плавают, при погружении в воду всплывают, но теряют свое крепость, так как клей ПВА-М – водорастворимый. Принимают исходную форму (крепость) после продолжительной сушки;

3. Экземпляры 3 и 4 плавают, при погружении в воду всплывают, свою крепость после контакта с водой не потеряли, сушка не требуется.

(Фотографии влагостойкости и плавучести представлены в приложении №2).

III. Заключение

В ходе проделанной работы:

1. Изучена литература по данной теме;

2. Изготовлено ДСП на основе шелухи от подсолнечных семечек двух видов: связующее вещество клей ПВА-М и столярный клей;

3. Изготовлено ДСП на основе опилок двух видов: связующее вещество клей ПВА-М и столярный клей;

4. Приведена сравнительная таблица физических характеристик созданных экземпляров (Таблица №1).

Считаю, что использовать шелуху от подсолнечных семечек в качестве материала для производства ДСП выгоднее и актуальнее, чем смесь опилок, так как:

1. Древесина используется практически везде и всегда, поэтому используя шелуху от семечек вместо опилок, можно уменьшить воздействие на окружающую среду;

2. Из-за полукруглой формы шелуха от семечек подсолнуха крепче, чем опилки (если сравнивать одинаковые по размеру шелуху и опилки);

3. Продукт, созданный на основе шелухи, гораздо легче продукта, созданного на основе смеси опилок, а это физическая характеристика важна в производстве;

4. Хоть ДСП на основе шелухи легче, чем ДСП на основе смеси опилок, прочность у обоих экземпляров одинакова.

Таким образов, в ходе выполнения данной работы были достигнуты поставленные цели и решены соответствующие задачи. Актуальность работы обоснована.

IV. Список использованных источников

1. http://hromax.ru/texnologiya_proizvodstva_dsp.html

1. http://stroyres.net/lesnye-materialy/drevesnie-pliti/dsp/proizvodstvo.html

1. http://orchardo.ru/256-luzga-podsolnechnika-shrot-i-zhmyh.html

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Древесно-стружечная_плита

1. http://www.vzavtra.net/materialy/sheluxa-semyan-podsolnechnika-mozhet-byt-ispolzovana-dlya-izgotovleniya-betona.html

V. Приложение

Приложение №1. Коллекция образцов коры и древесины в 2 частях.

Приложение №3. Инструменты и материалы для работы.

18