ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОРЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ (ОБЗОР)

УДК 674.817

  • Кузьмин Владимир Алексеевич − кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории реофизики и макрокинетики. Институт тепло- и массообмена имени А. В. Лыкова НАН Беларуси (220072, г. Минск, ул. П. Бровки, 15, Республика Беларусь). E-mail: kuzminva@tut.by

  • Радкевич Людмила Вячеславовна − научный сотрудник лаборатории реофизики и макрокинетики. Институт тепло- и массообмена имени А. В. Лыкова НАН Беларуси (220072, г. Минск, ул. П. Бровки, 15, Республика Беларусь). E-mail: l.radkevich.69@gmail.com

  • Пастори Золтан − доктор наук, профессор, заместитель декана факультета деревообработки и креативных производств. Университет Шопрона (9400, г. Шопрон, ул. Байчи-Жилински, 4, Венгрия). E-mail: pasztory.zoltan@uni-sopron.hu

  • Божелко Игорь Константинович − кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедры технологии деревообрабатывающих производств. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: bikbstu@mail.ru

  • Федосенко Иван Гавриилович − кандидат технических наук, доцент кафедры технологии деревообрабатывающих производств. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова 13а, Республика Беларусь). E-mail: ivan.fedosenko@mail.ru

  • Дубовская Людмила Юрьевна − кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры интерьера и оборудования. Белорусская государственная академия искусств (220012, г. Минск, пр-т Независимости, 81а, Республика Беларусь). E-mail: luda.dubovskaya@tut.by

  • Коновалова Анастасия Александровна − аспирант кафедры технологии деревообрабатывающих производств. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: anastasiyakonov@gmail.com

  • Мелешко Ольга Викторовна − аспирант кафедры технологии деревообрабатывающих производств. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: volhamialeshka@outlook.com

DOI: https://doi.org/10.52065/2519-402X-2023-264-19

Ключевые слова: кора деревьев, свойства коры, использование коры, анализ коры, теплоизоляционные материалы.

Для цитирования: Кузьмин В. А., Радкевич Л. В., Пастори З., Божелко И. К., Федосенко И. Г., Дубовская Л. Ю., Коновалова А. А., Мелешко О. В. Использование коры в производстве теплоизоляционных строительных материалов (обзор) // Труды БГТУ. Сер. 1, Лесное хоз-во, природопользование и перераб. возобновляемых ресурсов. 2023. № 1 (264). С. 177–186. DOI: https://doi.org/10.52065/2519-402X-2023-264-19.

Аннотация

В этой статье обобщены некоторые результаты исследований и перспективы промышленного применения, связанные с корой деревьев. Кора деревьев является побочным продуктом лесного хозяйства и в настоящее время ее использование незначительно. Однако кора обладает хорошими физическо-механическими свойствами и доступна в больших количествах. Целью данного исследования являлся анализ возможности использования коры в качестве одного из компонентов теплоизоляционных материалов. Результаты анализа показывают, что теплоизоляционные материалы, изготовленные из коры, могут достигать коэффициента теплопроводности 0,042–0,065 Вт/(м·К). Улучшение теплоизоляционных свойств панелей может быть достигнуто за счет изменения качественного и количественного состава композиций, ориентации частиц и т. д. Армирование и термическая обработка коры дополнительно повышают устойчивость к поглощению воды и набуханию готовых изделий. Пористость и гидроксильные группы фенольных соединений, способных связывать формальдегид, обеспечивают экологичность использования продуктов из коры. Кроме того, за счет содержания в коре природных смол, термоизоляционные панели на ее основе могут быть изготовлены без использования связующих. Содержание цезия-137 в коре деревьев, произрастающих на загрязненных радионуклидами территориях, может быть уменьшено в 10 раз за счет добавления извести в композиции при изготовлении изделий. Кора деревьев обладает лучшими звукоизоляционными свойствами, чем ДСП и МДФ, ОСП.

Скачать

Список литературы

  1. Цывин М. М. Использование древесной коры. М.: Лесная пром-сть, 1973. 96 с.
  2. Федосенко И. Г. Использование коры деревьев в производстве конструкционно-теплоизоляционных плит // Лесная инженерия, материаловедение и дизайн: материалы докл. 84-й науч.-техн. конф., Минск, 3–14 февр. 2020 г. Минск, 2020. С. 78–79.
  3. Tree bark insulation panels for special purpose insulation: Evaluation and discrete modeling of structure property relationships / G. Kain [et al.] // World Conference on Timber Engineering, Vienna, August 22–25,  2016. URL: https://www.researchgate.net/publication/311807447_Tree_bark_insulation_panels_for_special_purpose_insulation_Evaluation_and_discrete_modeling_of_structure_property_relationships (дата обращения: 10.10.2022).
  4. Sato Y., Konishi T., Takahashi A. Development of insulation material using natural tree bark // Transactions of the Materials Research Society of Japan. 2004. Vol. 29, no. 5. P. 1937–1940. URL: https://www.mrs-j.org/pub/tmrsj/vol29_no5/vol29_no5_1937.pdf (дата обращения: 10.10.2022).
  5. Effect of bark fiber content and size on the mechanical properties of bark/HDPE composites / M. C. Ngueho Yemele [et al.] // Composites. Part A: Applied Science and Manufacturing. 2010. Vol. 41, issue 1. P. 131–137. DOI: 10.1016/j.compositesa.2009.06.005.
  6. New Biobased composite material using bark fibres Eucalyptus / C. Fuentealba [et al.] // Biocomp 2016: 13th Pacific Rim Bio-Based Composite Symposium, Concepción, Chile, November 13–15, 2016. URL: https://www.researchgate.net/publication/314240089_New_Biobased_composite_material_using_bark_fibres_Eucalyptus (дата обращения: 10.10.2022).
  7. Данилов В. Е., Айзенштадт А. М. Использование модифицированной древесной коры сосны обыкновенной в качестве засыпной теплозвукоизоляции // Лесной журнал. 2019. Вып. 2. С. 111. DOI: 10.37482/0536-1036-2019-2-111.
  8. Bark as Heat Insulation Material / G. Kain [et al.] // Bioresources. 2013. Vol. 8, issue 3. P. 3718– 3731. DOI: 10.15376/biores.8.3.3718-3731.
  9. Investigation of thermal insulation capacity of tree bark / Z. Pásztory [et al.] // Forestry engineering journal. 2017. Vol. 7, no. 1. P. 157–161. DOI: 10.12737/25206.
  10. Evaluation of relationships between particle orientation and thermal conductivity in bark insulation board by means of CT and discrete modeling / G. Kain [et al.] // Case Studies in Nondestructive Testing and Evaluation. 2016. Vol. 6, part B. P. 21–29. DOI: 10.1016/j.csndt.2016.03.002.
  11. Density related properties of bark insulation boards bonded with tannin hexamine resin / G. Kain [et al.] // European Journal of Wood and Wood Products. 2014. Vol. 72, issue 4. P. 417–424. DOI: 10.1007/s00107-014-0798-4.
  12. Larch (Larix decidua) bark insulation board: interactions of particle orientation, physical–mechanical and thermal properties / G. Kain [et al.] // European Journal of Wood and Wood Products. 2018. Vol. 76, issue 2. DOI: 10.1007/s00107-017-1271-y.
  13. Rowell R. M., Youngs R. L. Dimensional Stabilization of Wood In Use // Forest Service US. Department of Agriculture Forest Service, 1981. DOI: 10.2737/FPL-RN-243.
  14. Rapp A. O. Review on heat treatments of wood // Proceedings of Special Seminar, Antibes, France, February 9, 2001. URL: https://projects.bre.co.uk/ecotan/pdf/Heat_treatment_processes_Andreas_Rapp%20.pdf (дата обращения: 10.10.2022).
  15. Tjeerdsma B. F., Militz H. Chemical changes in hydrothermal treated wood: FTIR analysis of combined hydrothermal and dry heat-treated wood // Holz Als Roh- Und Werkstoff. 2005. Vol. 63, issue 2. P. 102–111. DOI: 10.1007/s00107-004-0532-8.
  16. Esteves B. M., Pereira H. M. Wood modification by heat treatment: A review // Bioresources. 2009. Vol. 4, issue 1. P. 370–404. DOI:10.15376/biores.4.1.370-404.
  17. Navi P., Sandberg D. Heat Treatment. In: Thermo-hydromechanical processing of wood // Wood Material Science & Engineering. 2013. Vol. 8, issue 1. P. 64–88. DOI: 10.1080/17480272.2012.751935.
  18. Insulation Panels Made from Thermally Modified Bark / Z. Pásztory [et al.] // Acta Silvatica et Lignaria Hungarica. 2019. Vol. 15, no. 1. P. 23–34. DOI: 10.2478/aslh-2019-0002.
  19. Thermal insulation panels from tree bark / Z. Pasztory [et al.] // Труды БГТУ. Cер. 1, Лесное хоз-во, природопользование и перераб. возобновляемых ресурсов. 2021. № 1 (240). С. 141–149. DOI: 10.52065/2519-402X-2021-240-19-141-149.
  20. Blanchet P., Cloutier A., Riedl B. Particleboard made from hammer milled black spruce bark residues // Wood Science and Technology. 2000. Vol. 34, no 1. P. 11–19. DOI: 10.1007/s002260050003.
  21. Pasztory Z., Borcsok Z., Tsalagkas D. Density optimization for the manufacturing of bark-based thermal insulation panels // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Ho Chi Minh City, Vietnam, February 25–28, 2019. Vol. 307, 012007. DOI: 10.1088/1755-1315/307/1/012007.
  22. Sound-Absorption Coefficient of Bark-Based Insulation Panels / E. M. Tudor [et al.] // Polymers. 2020. Vol. 12, no. 5. 1012. DOI: 10.3390/polym12051012.
  23. Law and features of TVOC and Formaldehyde pollution in urban indoor air / C. Chi [et al.] // Atmospheric Environment. 2016. Vol. 132. P. 85–90. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2016.02.043.
  24. Field investigation on the removal of formaldehyde in indoor air / H. Plaisance [et al.] // Building and Environment. 2013. Vol. 70. P. 277–283. DOI: 10.1016/j.buildenv.2013.08.032.
  25. Adsorption of formaldehyde on the Bark of Larix kaempferi / M. Funaki [et al.] // Natural Medicines. 2005. Vol. 58, issue 3. P. 104–108. URL: https://dl.ndl.go.jp/pid/10760181/1/1 (дата обращения: 10.10.2022).
  26. Formaldehyde adsorption by karamatsu (Larix leptolepis) bark / T. Takano [et al.] // Wood Science. 2008. Vol. 54, no. 4. P. 332–336. DOI: 10.1007/s10086-007-0940-6.
  27. The use of tree bark for environmental pollution monitoring in the Czech Republic / P. Böhm [et al.] // Environmental Pollution. 1998. Vol. 102, issues 2-3. P. 243–250. DOI: 10.1016/S0269-7491(98)00082-7.
  28. Elemental analyses of pine bark and wood in an environmental study / K. E. Saarela [et al.] // Science of The Total Environment. 2005. Vol. 343, issues 1-3. P. 231–241. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2004.09.043.
  29. The application of tree bark as bio-indicator for the assessment of Cr(VI) in air pollution / K. L. Mandiwana [et al.] // Journal of Hazardous Materials. 2004. Vol. 137, issue 2. P. 1241–1245. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2006.04.015.
  30. The utilization of tree bark / Z. Pásztory [et al.] // Bioresources. 2016. Vol. 11, issue 3. P. 7859– 7888. DOI: 10.15376/biores.11.3.Pasztory.
  31. Testing applicability of black poplar (Populus nigra L.) bark to heavy metal air pollution monitoring in urban and industrial regions / A. N. Berlizov [et al.] // Science of The Total Environment. 2007. Vol. 372, issues 2-3. P. 693–706. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2006.10.029.
  32. Bianchi S. Extraction and characterization of bark tannins from domestic softwood species. PhD Thesis, Universtiy of Hamburg, 2017. URL: https://d-nb.info/1126115967/34 (дата обращения: 10.10.2022).
  33. Hathway D. E. Oak-bark tannins // Biochemical Journal. 1958. Vol. 70, issue 2. P. 34–42. DOI: 10.1042/bj0700034.
  34. Kurth E. F. The Chemical Composition of Barks // Chemical Reviews. 1947. Vol. 40, issue 1. P. 33–49. DOI: 10.1021/cr60125a003.
  35. Narasimhachari N., Rudloff E. V. The chemical composition of the wood and bark extractives of Juniperus Horizontalis Moench // Canadian Journal of Chemistry. 1961. Vol. 39, issue 12. P. 2572–2581. DOI: 10.1139/v61-339.
  36. Condensed tannin reactivity inhibition by internal rearrangements: Detection by CP-MAS 13C NMR / P. Navarrete [et al.] // Maderas. Ciencia y Tecnología. 2011. Vol. 13, no. 1. P. 59–68. DOI: 10.4067/S0718-221X2011000100006.
  37. Porter L. J. Structure and Chemical Properties of the Condensed Tannins // Plant Polyphenols. 1992. Vol. 59. P. 245–258. DOI: 10.1007/978-1-4615-3476-1_14.
  38. Schofield P., Mbugua D., Pell A. Analysis of condensed tannins: a review // Animal Feed Science and Technology. 2001. Vol. 91, issues 1-2. P. 21–40. DOI: 10.1016/S0377-8401(01)00228-0.
  39. Pizzi A. Tannin-based adhesives: new theoretical aspects // International Journal of Adhesion and Adhesives. 1980. Vol. 1, issue 1. P. 13–16. DOI: 10.1016/0143-7496(80)90028-7.
  40. Pizzi A. Natural Phenolic Adhesives I. Handbook of Adhesive Technology, 2nd Edition. New York: Marcel Dekker, 2003. DOI: 10.1201/9780203912225.ch27.
  41. Pasztory Z., Halasz K., Borcsok Z. Formaldehyde Adsorption–Desorption of Poplar Bark // Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. 2019. Vol. 103, issue 5. P. 745–749. DOI: 10.1007/s00128-019-02718-7.
  42. Nemli G., Gursel C. Effects of Mimosa Bark Usage on Some Properties of Particleboard // Turkish Journal of Agriculture and Forestry. 2005. Vol. 29, no. 3. P. 227–230. URL: https://journals.tubitak.gov.tr/ agriculture/vol29/iss3/10 (дата обращения: 10.10.2022).
  43. Efficiency of bark for reduction of formaldehyde emission from particleboards / S. Medved [et al.] // Wood research. 2019. Vol. 64, no. 2. P. 307–315. URL: http://www.woodresearch.sk/wr/201902/12.pdf (дата обращения: 10.10.2022).
  44. Harkin J. M., Rowe J. W. Bark and its possible uses // Forest Service US. Department of Agriculture Forest Service. 1971. Research note FPL, 091. P. 56. URL: https://www.fs.usda.gov/research/treesearch/5760 (дата обращения: 10.10.2022).
  45. Gupta G., Yan N., Feng M. Effects of Pressing Temperature and Particle Size on Bark Board Properties Made from Beetle-Infested Lodgepole Pine (Pinus contorta) Barks // Forest Products Journal. 2011. Vol. 61, issue 6. P. 478–488. DOI: 10.13073/0015-7473-61.6.478.
  46. Радиоактивное загрязнение древесины Чернобыльской зоны / И. В. Турлай [и др.] // Известия ВУЗов. Лесной журнал. 2001. № 2. С. 25–28. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/radioaktivnoe-zagryaznenie-drevesiny-chernobylskoy-zony (дата обращения: 13.10.2022).
  47. Федосенко И. Г. Применение коры деревьев в производстве изолирующих и конструкционных плит // Труды БГТУ. Сер. 1, Лесное хоз-во, природопользование и перераб. возобновляемых ресурсов. 2020. № 2 (234). С. 239–243.
  48. Steinhauser G., Steinhauser V. A. Simple and Rapid Method for Reducing Radiocesium Concentrations in Wild Mushrooms (Cantharellus and Boletus) in the Course of Cooking // Journal of Food Protection. 2016. Vol. 79, issue 11. P. 1995–1999. DOI: 10.4315/0362-028X.JFP-16-236.
  49. Elution of Radioactive Cesium from Tofu by Water Soaking / M. Yoshida [et al.] // Food Safety. 2020. Vol. 8, issue 3. P. 55–58. DOI: 10.14252/foodsafetyfscj.D-20-00011.
  50. Варфоломеева К. В. Варка сушеных грибов как эффективное средство снижения концентрации 137 Cs // Радиационная гигиена. 2019. № 12 (4). С. 82–88. DOI: 10.21514/1998-426X-2019-12-4-82-88.
  51. Zimmer B., Wegener, G. Stoff-und Energieflüsse vom Forst zum Sägewerk // Holz als Roh-und Werkstoff. 1996. No. 54. P. 217–223. DOI: 10.1007/s001070050171.
  52. Cостояние и перспективы использования древесной коры / З. Пастори [и др.] // Вестник МГУЛ. Лесной вестник. 2020. № 5. C. 74–88. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sostoyanie-i-perspektivy-ispolzovaniya-drevesnoy-kory (дата обращения: 16.10.2022).
  53. Gil L. Cork Composites: A Review // Materials. 2009. Vol. 2, issue 3. P. 776–789. DOI: 10.3390/ma2030776.
Поступила 20.10.2022