CC BY
18
пдно! смоли хлористого амон1ю негативно впливае на м1цн1сть склеювання просоченого антитреном шпону (мщтсть вогнетривко! фанери без засто-сування хлористого амотю е бшьшою), що пояснюеться впливом антитрену
го IZ
1,6
1,2
С .0 н о 'i
0,8
0,4
0 8 16,8 Масова частка антитрену, %
□ Смола КФ без затверджувача
□ Смола КФ з затверджувачем (20% хлористий амонм)
□ Контрольний зразок
Рис. 2. Залежшсть мiцностi вогнетривкоХ фанери вiд масовоХ долi антитрену
на протiкаючi хiмiчнi реакци тд час твердтня клею. Тому, ^м отримання вогнетривкого матерiалу вщпадае необхщтсть в затверджувачi для карбамь доформальдепдно! смоли, чим спрошуеться операцiя приготування клею.
2
0
УДК 674.04 Доц. Б.Я. Кшивецький, канд. техн. наук; доц. О.П. Гупало, канд. хм. наук; доц. С.В. Кондратюк, канд. техн. наук - УкрДЛТУ
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ДОВГОВ1ЧНОСТ1 З'СДНАНЬ ШПИЛЬКОВИХ ПОР1Д ДЕРЕВИНИ КЛЕЯМИ НА ОСНОВ1 ПВА
Наведено результати дослщжень довгов1чносп клейових з'еднань шпилькових порщ деревини клеями на основ1 ПВАД та "Йоваколь" прискореними температурно-волопсними методами та зроблеш деяю припущення щодо змши мщносп залежно вщ складу клею.
Doc. B.Ya. Kshivetsky; doc. O.P. Gupalo; doc. S.V. Kondratuk- USUFWT
The results investigation of longevity jointing of conifer bearing
wood by glues on
Investigation longevity jointing of conifer bearing wood by glues on PVA base and "Jowacoll" by speed-up thermo-humidity methods are given and some suppose sections as for changeling stoutness of glue jointing in dependence from its components have been done.
З'еднання на основ! кле!в широко використовуеться у деревообробно-му i меблевому виробнищв для склеювання як масивно! деревини, так i де-ревних матерiалiв. На сьогодт левову частку таких з'еднань займають кле! на термопластичнт основ^ оскшьки за сво!м складом е екологiчно чист^ а за фiзико-механiчними властивостями належать до класу навантаження Д3, Д4, згiдно з стандартом EN 204 прийнятий Свропейським комiтетом iз стан-дартизаци (CEN) у травнi 1991 рощ.
УкраТнський державний лкотехшчний унiверситет
До таких кле!'в можна вiднести кле! вщомих свiтових фiрм "КлебхемГ, "Хенкель Дорус", "Jovat" та iншi. Бiльшiсть цих кле!в виготовлена на основi полiвiнiлацетату (ПВА) з додаванням рiзного роду стабiлiзаторiв, пластифь каторiв та затверджувачiв. Кле! фiрми "Jovat" сьогоднi широко використову-ються в Укршт та мають сво! представництва у Киевi (фiрма "Адгезiя") та в 1вано-Франювську (виробничо-комерцiйна фiрма "Явiр").
Описати природу формування клейового шва та зпрогнозувати змшу мщност клейового з'еднання деревини клеями на основi ПВА з часом - до-сить важко. Крiм того, дослiдження !х надшшсних характеристик практично не проводились. Тому широке використання в Укршш термопластичних кле-!в на основi ПВА вимагае додаткових дослiджень щодо змши мiцностi та довговiчностi таких клейових з'еднань, умов !х експлуатаци та надшность
Щоб лiквiдувати цей пробш в УкрДЛТУ на кафедрi ТВД проводяться дослщження довговiчностi клейових з'еднань на основi термопластичних ВМС з метою вивчення можливост прогнозування мщност та довговiчностi таких з'еднань при довготривалш експлуатаци в рiзних умовах з використан-ням деревини рiзних порiд.
Дослiдження довговiчностi клейових з'еднань можна проводити двома методами - природним та прискореним. Природний метод вимагае дослщ-ження клейових з'еднань у природних умовах на вщкритому повiтрi протягом тривалого часу з врахуванням умов експлуатаци. Прискорений метод ба-зуеться на температурно-волопсних випробуваннях мщносл клейових з'еднань згiдно зi стандартом ГОСТ 17580-82. Цей стандарт розповсюд-жуеться на хвойнi породи деревини i включае 40 цикшв випробувань. У кож-ний цикл входить: вимочування взiрцiв у ванш з водою при температурi +20 оС протягом 20 годин, заморожування мокрих зразюв у морозильнiй ка-мерi з температурою -20 оС протягом 6 годин, витримування зразюв протягом 16 годин при температурi 18...20 оС на стелажах i завершуе цикл 6-ти го-динна витримка зразкiв у термошафi при температурi +60 оС i вiдноснiй во-логостi повiтря 60.70 %. Один цикл тривае 48 годин.
У данш роботi наведено результати дослщжень довговiчностi клейових з'еднань деревини сосни з клеями на основi ПВА вггчизняного (ПВАД) та iмпортного ("Йоваколь 102.20") виробництв прискореним методом. Дослщ-ження проводились з використанням лабораторного устаткування зпдно з дь ючими стандартами. Склеювання взiрцiв проводили вiдповiдно до запропо-нованих технологiчних режимiв склеювання для кле!в ПВАД та "Йоваколь". Взiрцi пiдготовленнi до випробувань згiдно з стандартом ГОСТ 15613.1-84.
У табл. 1 наведено результати температурно-волопсних дослщжень мщност клейових з'еднань шсля вщповщно! кiлькостi циклiв випробувань: зразки шсля 4, 8, 14, 20, 29 i 40 циклу тдсушувались до початково! вологостi 8±2 % i пiддавались руйнуванню на сколення вздовж волокон згiдно з ГОСТ 15613.1-84. Крiм того, руйнувались i контрольш зразки, тобто зразки з "пе! само! партп склеювання, як не пiддавались циклiчним температурно-вологiс-ним випробуванням.
Табл. 1. Результати температурно-волог^них випробувань клейових з'еднань _на основiПВАД i Йоваколь_
№ з/п Порода дереви-ни Марка клею Мщтсть склеювання, МПа
Мщтсть тсля ввдповвдних цикл1в випробувань
Контрольт зразки 4 8 14 20 29 33 40
1 Сосна ПВАД 6,65 0,38 0,32 0,21 0,07 0 0 0
2 Сосна Йоваколь 6,34 6,67 6,31 5,88 5,69 5,46 5,15 4,83
На рис. 1 наведено графiчну штерпретацда змши мщност клейових
з'еднань залежно вщ кiлькостi циклiв температуро-вологiсних випробувань.
8 -|
комтрольм1 4 8 14 20 29 33 сороковий
Цикли
■ - взiрцi, склееш клеем йоваколь; ▲— взiрцi склеенi клеем ПВАД
Рис. 1. Залежшсть мiцностi клейових з'еднань вiд кiлькостi циклiв температурно-вологкних випробувань
Як видно з табл. 1 i рис. 1, мщшсть клейових з'еднань контрольних зразюв на основi ПВАД i "Йоваколь" практично однакова (6,65 i 6,34 МПа вщповщно). Однак, пiд час температурно-вологiсних випробувань щ клейовi з'еднання ведуть себе по^зному.
Мiцнiсть клейового з'еднання на основi ПВАД, значно зменшуеться iз збiльшенням кiлькостi циклiв випробувань. Особливо рiзке зменшення мщ-ностi спостер^аеться на перших циклах випробувань i вона практично набли-жаеться до нуля шсля 20 циклу. Це можна пояснити тим, що компоненти ПВАД у процес клейового шва не утворюють сiтчастих макромолекул -клейове з'еднання сформовано переважно з лшшних макромолекул ПВА i ПВС. Вщомо, що полiмери лшшно! або розгалужено! будови, на вiдмiну вщ полiмерiв Ытчасто! будови, легко набухають за рахунок дифузп молекул рь дини у полiмер. Пiд час набухання спостер^аеться розрив мiжмолекулярних зв'язюв мiж макромолекулами полiмеру та !х сольвацiя молекулами рiдини. Внаслiдок цих процесiв збiльшуеться вiддаль мiж макромолекулами полiме-ру, зменшуеться кiлькiсть мiжмолекулярних зв'язкiв i, вiдповiдно, значно зменшуеться когезшна мiцнiсть. Крiм того, клейовi з'еднання на основi ПВАД працездатш лише до температури 40°С, оскшьки температура склею-вання ПВА невисока (27.34°С) [3].
Пiд час витримування зразкув у термошафi при температурi +60оС i воло-гост 70.80 % ПВА переходить у високоеластичний стан, внаслщок чого спос-
Украшський державний лкотехшчний унiверситет
терГгаеться переорГентащя макромолекул ПВА, а також ïx дифузiя у деревину. Цi процеси повинш б приводити до збшьшення мiцностi клейового з'еднання, однак з тдвищенням температури значно збшьшуеться i швидюсть дифузiï молекул води у клейове з'еднання i руйнування його початковоï структури.
Крiм того, ПВАД мютить водорозчиннi компоненти - полiвiнiловий спирт, який пiд час вимочування зразюв поступово вимиваеться з клейового з'еднання, що також спричиняе змшу структури клейового шва та зниження як когези самого шва, так i його адгезп до деревини. Особливо штенсивно цi процеси, очевидно, пропкають на перших циклах температурно-волопсних випробувань, що призводить до рiзкого зниження мiцностi клейового з'еднання. Це саме можна сказати i про клейове з'еднання шпилькових порщ деревини клеем на основi "Йоваколь 102.20" без затверджувача, результати дослщжень яких були описаш в попередшх статтях [2].
Хоча основу клею "Йоваколь", як i клею ПВАД, становить ПВА i ПВС, клейове з'еднання на основi клею "Йоваколь 102.20" iз затверджувачем 195.30 пщ час термiчно-вологiсниx випробувань веде себе по-шшому. На вщ-мшу вщ ПВАД, мщшсть клейового з'еднання на основi клею "Йоваколь 102.20" до 4-го циклу температурно-волопсних випробувань дещо зростае по-рiвняно з контрольною i становить 6,67 МПа. Причому, руйнування зразюв на сколення вщбуваеться не по поверхш клейового шва, як у контрольних зраз-ках, а по деревинi. У подальшому, зi збiльшенням кiлькостi цикшв, мiцнiсть поступово зменшуеться, хоча навпь пiсля 40-го циклу залишаеться доволi ви-сокою 4,83 МПа, що на 23 % е меншою вщ мiцностi контрольних взiрцiв.
На даному еташ дослiджень таке зростання мщносп клейових з'еднань на основi клею "Йоваколь" обргунтовано пояснити важко, однак де-якi припущення можна зробити. Очевидно, основна причина рiзноï поведшки клейових з'еднань на основi клею ПВАД i "Йоваколь" у тому, що клей "Йоваколь 102.20", на вщмшу вщ клею ПВАД, е двокомпонентний - перед скле-юванням до клею добавляють затверджувач марки 195.30.
Попереднш анашз затверджувача показав, що в його складi е хлоров-мiснi кремншоргашчш речовини, якi здатнi за нормальних умов реагувати з гiдроксигрупами ПВС. Реакщя призводить до утворення сггчастих макромолекул ПВС, якi не розчинш у водi. У цьому випадку клейове з'еднання сформовано iз сггчастих макромолекул ПВС, зшитих кремшевооргашчним затверджувачем, у вшьному об'емГ яких розмiщеннi лшшш макромолекули ПВА. У результат утворення Ытчасто1" структури ПВС, а також зменшення кшькосп вгльних гщроксильних груп у ПВС, зменшуеться його гщрофшьшсть i вщпо-вщно ргзко знижуеться швидюсть дифузiï молекул води у клейовий шов i збшьшуеться водостшюсть клейового з'еднання, чому додатково сприяе ще i гщрофобшсть самих кремншоргашчних сполук. Внаслщок цього рГзко збшь-шуеться водостшюсть клейового з'еднання, чому додатково сприяе ще i гщрофшьшсть самих кремншоргашчних сполук.
Пщ час висушування зразюв i переходу лшшних макромолекул ПВА у високоеластичний стан вщбуваеться ix перюрГентащя з утворенням бшьшо1' юлькосп мГжмолекулярних зв'язюв, що призводить до зростань когезшно!' мщ-
ност клейового з'еднання. Одночасно вщбуваеться i дифузiя макромолекул ПВА у деревину, що приводить до зростання адгезшно1 мiцностi клейового з'еднання. На початку випробувань швидюсть цих процесiв, очевидно, значно перевищуе швидкiсть дифузiï води у клейове з'еднання i руйнування його структури, що i зумовлюе значне зростання мiцностi клейового з'еднання. Саме цей процес, очевидно, зумовлюе збшьшення адгезн клейового шва до деревини i, вщповщно, зростання мщносп клейового з'еднання. Надалi швидюсть дифузн макромолекул ПВА у деревину значно знижуеться, а швидюсть води у клейове з'еднання залишаеться постiйною, або й зростае. Тому у подальших циклах вода, хоча i повол^ але все-таки проникае у клейове з'еднання i поступово руйнуе структуру клейового шва, що спричиняе поступове зменшення його мiцностi.
Виходячи iз результатiв проведених дослiджень, можна зробити таю висновки:
• однокомпонентт клеï на основ1 ПВА не можна експлуатувати при високш
вологосп;
• структурування нав1ть окремих компонентов клеïв на основ1 ПВАД призво-
дить до значного зростання ïâ водост1йкост1, термост1йкост1 та довгов1чност1.
Лггература
1. Кшивецький Б.Я., Гупало О.П. Проблеми використання клейових з'еднань на основ! термопластичних кле'1'в// Наук. вюник УкрДЛТУ: Зб. наук-техн. праць - Льв1в: УкрДЛТУ. - 2001, вип. 11.2. - С. 23-24.
2. Кшивецький Б.Я., Гупало О.П. Температурно-волопсна стшкють клейових з'еднань на термопластичнш основа/ Наук. вюник УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць - Льв1в: УкрДЛТУ. - 2002, вип. 12.5. - С. 26-28.
3. Химический энциклопедический словарь. - М. : Советская энциклопедия, 1983. - 456.
4. Фрейдин А.С. Полимерные водные клеи. - М.: Химия, 1985. - 144.
5. Фрейдин А.С., Вуба К.Т. Прогнозирование свойств клеевых соединений древесины. - М.: Лесн. пром-сть, 1980. - 224._
УДК 674.02:684.4-18.053 Доц. 1.М. Озармв, канд. техн. наук;
магктр М.Ю. SapiuHü1 - УкрДЛТУ
ВИКОРИСТАННЯ ЛАЗЕРНОГО ВИПРОМ1НЮВАННЯ У ТЕХНОЛОГ1ЧНИХ ПРОЦЕСАХ ДЕРЕВООБРОБКИ
На 0CH0Bi аналiзу л^ературних джерел, наведено обласп устшного використання лазерного випромшювання в меблевш промисловосп. Наведено наступш схе-ми: структурна схема АЛТК, схема технолопчного процесу рiзання деревини, класи-фшащя способiв декоративного оздоблення деревини.
Doc. I.M. Ozarkiv; masterM.Yu. Zarichna- USUFWT Laser radiation usage in the technology process of woodworking industry
Analysing scientific works on the given subject the work deals with successful laser radiation usage areas in furniture production. In this article is given next schemes: scheme of the structure ALTC, scheme of the technological process carve the woods, classification means decorative embellishment woods.
1 Марта Юривна ЗАР1ЧНА
