Statybinės biokompozitinės plokštės iš pluoštinių kanapių spalių kūrimas ir tyrimai

Abstract

Disertacijoje nagrinėjamos biokompozitinių plokščių, pagamintų panaudojus pluoštinių kanapių spalius kaip užpildą, savybės. Norint sukurti šio tipo biokompozitines plokštes iš pluoštinių kanapių spalių užpildo, parenkamas organinis rišiklis, tiriamos biokompozitinių plokščių fizikinės-mechaninės savybės bei priedų (hidrofobizatoriaus, antipirenų) poveikis medžiagos struktūrai, trumpalaikei vandens sugerčiai, storio išbrinkiui, degumui. Pluoštinių kanapių spalių panaudojimas biokompozitinių plokščių gamybai leistų efektyviai panaudoti kanapių pluošto atskyrimo metu susidarančias sumedėjusias stiebo atliekas, sumažinant iškastinių gamtinių išteklių poreikį, taip supaprastinant medžiagų utilizavimo problemą naudojimo ciklo pabaigoje, bei sumažintų neigiamą poveikį aplinkai ir žmogaus sveikatai. Disertaciją sudaro įvadas, trys skyriai, bendrosios išvados, naudotos literatūros ir autoriaus publikacijų disertacijos tema sąrašai. Pirmajame skyriuje pateikiama literatūros analizė. Joje pateikta informacija apie pluoštinių kanapių klasifikaciją, augalo sandarą ir morfologiją, perdirbimą, panaudojimo galimybes pramonėje. Apžvelgti moksliniai tyrimai, kuriuose nagrinėjamos pluoštinių kanapių spalių ir iš jų, su skirtingomis rišamosiomis medžiagomis, suformuotų kompozitų fizikinės-mechaninės savybės bei struktūra. Skyriaus pabaigoje suformuluotos išvados. Antrajame skyriuje aprašytos tyrimams naudotos medžiagos, pateikta biokompozitinių plokščių gamybos technologija, aprašytos tyrimams nau-dotos metodikos ir įranga. Trečiajame skyriuje pateikti po pluošto atskyrimo proceso gautos nefrakcionuotos ir susmulkintos pluoštinių kanapių spalių žaliavos granulio-metrijos tyrimai, skirtingų frakcijų pluoštinių kanapių spalių tankio, vandens sugerties ir struktūros tyrimai. Ištirtos biokompozitinių plokščių, suformuotų panaudojus skirtingas pluoštinių kanapių spalių užpildo frakcijas ir rišiklio kiekį, fizikinės-mechaninės savybės ir struktūra. Pagal gautus re-zultatus parinkta optimali biokompozitinės plokštės sudėtis bei ištirtas hidrofobizuojančių ir degumą mažinančių priedų poveikis biokompozitinės plokštės struktūrai bei fizikinėms-mechaninėms savybėms. Disertacijos tema paskelbti keturi straipsniai: vienas – mokslo žurnale, įtrauktame į Clarivate Analytics Web of Science leidinių sąrašą, turinčiame citavimo indeksą, vienas – Clarivate Analytics Web of Science duomenų bazės „Conference Proceedings“ leidinyje, du – kitų tarptautinių duomenų bazių leidiniuose. Disertacijos tema perskaityti penki pranešimai nacionalinėse ir tarptautinėse mokslinėse konferencijose.

The thesis investigates properties of biocomposite boards produced using fibre hemp shives as an aggregate. In order to develop this type of biocomposite boards from fibre hemp shives aggregate, the work analysis: the selection of organic binder, research of physical-mechanical properties of biocomposite boards and impact of additives (hydrophobizer and flame retardants) on product‘s structure, short-term water absorption, swelling in thickness and fire resistance. The application of fibre hemp for the production of biocomposite boards would assure the effective usage of woody stem waste, arisen from the separation process, by reducing the demand of excavated natural resources, simplifying utilization problem after the end of life cycle and reducing negative im-pact on the environment and human health. The thesis consists of the introduction, three chapters, general conclusions, references and the list of author‘s publications. Chapter 1 presents literature review. It analysis the information about classification of fibre hemps, structure and morphology of the plant, processing and application possibilities in various industries. The physical-mechanical properties and structure of fibre hemp shives and their compo-sites with different binders are as well reviewed. At the end of the chapter, conclusions are formulated. Chapter 2 describes raw materials used in the work, production technology of biocomposite boards, tests methods and equipment used to con-duct the research. Chapter 3 presents granulometric research of non-fractioned and shredded fibre hemp shives obtained after fibre separation process and density, water absorption, structure investigation of different fractions fibre hemp shives. It analysis physical-mechanical properties and structure of biocom-posite boards from different fractions fibre hemp shives aggregate and binder. According to the obtained results, optimal composition of biocom-posite board is chosen and the impact of hydrophobizer and flame retard-ants on structure and physical-mechanical properties of biocomposite board is determined. Four articles focusing on the subject of the discussed thesis are pub-lished: one – in scientific journal included in Clarivate Analytics Web of Science database; one – in Clarivate Analytics Web of Science “Conference Proceedings” edition; two – in journals indexed in international databases. The results of conducted research in thesis are presented in five national and international scientific conferences.