Научная статья на тему 'Эффективность применения наполнителей при производстве фанеры на малотоксичных карбамидоформальдегидных смолах'

Эффективность применения наполнителей при производстве фанеры на малотоксичных карбамидоформальдегидных смолах Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
4911
310
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Лесотехнический журнал
ВАК
AGRIS
RSCI
Ключевые слова
АДГЕЗИЯ / НАПОЛНИТЕЛЬ / ОТВЕРДИТЕЛЬ КАРБАМИДОФОРМАЛЬДЕГИДНАЯ СМОЛА / ВЯЗКОСТЬ / ЭМИССИЯ ФОРМАЛЬДЕГИДА / ШПОН / ФАНЕРА / ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫЕ ПЛИТЫ / ADHESION / FILLER / CURING AGENT / UREA-FORMALDEHYDE RESIN / VISCOSITY / EMISSION OF FORMALDEHYDE / VENEER / PLYWOOD / WOOD PARTICLE BOARD

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Мурзин Виктор Сергеевич, Кантиева Екатерина Валентиновна, Пономаренко Лариса Викторовна

Увеличение выпуска продукции, поставляемой на экспорт, удовлетворяющей требованиям евростандарта по классу эмиссии из данной продукции формальдегида привели к необходимости производства и применения так называемых малотоксичных смол с содержанием свободного формальдегида не более 0,15%. Использование малотоксичных смол позволило выпускать продукцию соответствующую классу эмиссии формальдегида Е1 и Е2. В частности содержание формальдегида на 100 г абсолютно сухой массы фанеры класса эмиссии Е1 составляет до 10 мг включительно, для Е2 свыше 10 мг до 30 мг включительно. Синтез малотоксичных КФС проводится при мольном соотношении карбамида к формальдегида от 1:1 до 1:1,2, что неизбежно приводит к снижению их адгезионных свойств, изменению механизма затвердевания при горячем склеивании (производство ДСтП, фанеры), кроме этого они синтезированы при более низкой конечной вязкости. При изготовлении фанеры, особенно из березового шпона, вязкость клея должна быть значительно выше с учетом высокой проницаемости древесины березы. Низкая вязкость КФС может быть причиной излишнего проникновения в проницаемую древесину шпона при прессовании фанеры и образованию «голодного» клеевого шва, что приводит к снижению прочности склеивания. В данной работе производилось уточнение рецептуры клеев в частности количества наполнителей для применения в производстве фанеры современных марок малотоксичных смол. Испытания производились с такими наполнителями как древесная мука, ржаная мука, каолин. Полученные данные по оптимальному количеству органического (древесная мука) и минерального (каолин) наполнителей для клеевого раствора на основе централизованно производимой смолы КФ-МТ-15 позволяет сделать вывод о возможности ее широкого применения для производства фанеры и мебели

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Мурзин Виктор Сергеевич, Кантиева Екатерина Валентиновна, Пономаренко Лариса Викторовна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The increase in production output for export meeting the requirements of European standard for the class of emission of formaldehyde from these products led to the need for the production and use of so-called low-toxic resins containing free formaldehyde not more than 0.15 %. Use of low-toxic resins allowed producing products corresponding formaldehyde emission class E1 and E2. In particular, the content of formaldehyde per 100 g of absolutely dry mass of plywood of E1 grade is up to 10 mg inclusive, for E2 more than 10 mg to 30 mg inclusive. Synthesis of low-emission UFR is conducted at a molar ratio of urea to formaldehyde of 1:1 to 1:1.2, which inevitably leads to decrease in their adhesive properties, changes in the mechanism of hardening at hot bonding (WPB production, plywood), except that they are synthesized at a lower final viscosity. In the manufacture of plywood, especially from birch veneer, the viscosity of the adhesive should be much higher considering the high permeability of the birch wood. The low viscosity of UFR can cause excessive penetration into the permeable timber veneer at plywood pressing and formation of "hungry" glue joint, which leads to decrease in bond strength. In the present work refinement formulation of adhesives in particular number of fillers for use in the manufacture of plywood of modern brands of low-toxic resins was carried out. The tests were carried out with such fillers as wood flour, rye flour, kaolin. The data on the optimal number of organic (wood flour) and mineral (kaolin) fillers for adhesive based on centrally produced resin KF-MT-15 suggests the possibility of its widespread use for the production of plywood and furniture.

Текст научной работы на тему «Эффективность применения наполнителей при производстве фанеры на малотоксичных карбамидоформальдегидных смолах»

синтетических смол имеют различную смачиваемость поверхности, что необходимо учитывать при их дальнейшей переработке в изделие.

Требуются продолжение исследований для установления общих закономерностей и объяснения сущности физико-химических явлений, приводящих к инактивации поверхности.

Библиографический список

ваемости древесины разных пород // Лесной журнал, 1976. № 4. С. 18-21.

2. Мурзин В.С. Исследование адги-зионных свойств березового шпона // Деревообрабатывающая промышленность, 1976. № 5. С. 9-11.

3. Чубинский А.Н. Формирование клеевых соединений древесины. Ст.-Петербург, 1992. 163 с.

1. Мурзин В.С. Исследование смачи-

УДК 674.093.26

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ НАПОЛНИТЕЛЕЙ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ФАНЕРЫ НА МАЛОТОКСИЧНЫХ КАРБАМИДОФОРМАЛЬДЕГИДНЫХ СМОЛАХ В. С. Мурзин, Е. В. Кантиева, Л. В. Пономаренко

ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»

lara.pon63@yandex.ru

Россия занимает восьмое место в мире по производству фанеры. Около 65 % от объема выпускаемой фанеры экспортируется. В основном на экспорт поставляется березовая фанера.

Среди используемых для производства фанеры синтетических смол первое место занимает карбамидоформальдегид-ная смола (КФС). Эти смолы были синтезированы в СССР в послевоенное время. Их объем постепенно возрастал, особенно с развитием производства древесностружечных плит (ДСтП). Применяемые деревообрабатывающей промышленностью марки смол в 50-60 гг. прошлого столетия отличались высокими адгезионными свойствами, стабильностью при хранении, со-

держанием свободного формальдегида до 2,5 % (МФ-17, МФ, М-60 и др.). Высокая токсичность данных смол особенно проявлялась в производстве и применении ДСтП.

После запрещения Минздравом СССР применения в производстве ДСтП КФС с содержанием свободного формальдегида выше 1 % были синтезированы и нашли широкое применение в деревообрабатывающей промышленности смолы марок М-19-62, УКС, КФЖ и другие, удовлетворяющие этим условиям.

Однако увеличение выпуска продукции, поставляемой на экспорт, удовлетворяющей требованиям евростандарта по классу эмиссии из данной продукции фор-

мальдегида привели к необходимости производства и применения так называемых малотоксичных смол с содержанием свободного формальдегида не более 0,15 %.

Большая номенклатура этих смол синтезирована усилиями научно-исследовательских институтов и лабораторий предприятий по производству смол, ДСтП, фанеры. Использование малотоксичных смол позволило выпускать продукцию, соответствующую классу эмиссии формальдегида Е1 и Е2. В частности, содержание формальдегида на 100 г абсолютно сухой массы фанеры класса эмиссии Е1 составляет до 10 мг включительно,

Другая широко применяемая в производстве ДСтП смола КФ-Н-66Ф должна иметь вязкость после изготовления 80-120 с по вискозиметру ВЗ-246 при температуре 20 °С.

В то же время общеизвестно, что при изготовлении фанеры, особенно из березового шпона, вязкость клея должна быть значительно выше с учетом высокой про-

для Е2 - свыше 10 мг до 30 мг включительно.

Синтез малотоксичных КФС проводится при мольном соотношении карбамида к формальдегида от 1:1 до 1:1,2, что неизбежно приводит к снижению их адгезионных свойств, изменению механизма затвердевания при горячем склеивании (производство ДСтП, фанеры), кроме этого они синтезированы при более низкой конечной вязкости. Например, широко применяемая в производстве ДСтП смола КФ-МТ-15 может иметь вязкость после изготовления 50-80 с по вискозиметру ВЗ-246 при температуре 20 °С.

ницаемости древесины березы. Низкая вязкость КФС может быть причиной излишнего проникновения в проницаемую древесину шпона при прессовании фанеры и образованию «голодного» клеевого шва, что приводит к снижению прочности склеивания.

В настоящее время наиболее распространенными наполнителями для КФС при

Таблица 1

Физико-химические свойства смолы КФ-МТ-15

№ Наименование показателей Нормы по ТУ Результат испытаний

п/п

1 Внешний вид: однородная суспензия от белого до светло- Уд.

желтого цвета, без посторонних включений

2 Массовая доля сухого остатка, % 66,0±2,0 66,26

3 Массовая доля свободного формальдегида,

% не более 0,15 0,10

4 Вязкость условная по ВЗ-246 при 20 °С (со-

пло 4 мм), после изготовления, с 50-80 61

5 Концентрация водородных ионов (рН) 7,5-8,5 8,1

6 Время желатинизации при 100 °С 50-70 51

7 Смешиваемость смолы с водой, при которой наблюдается коагуляция (по объему) 1:2-1:10 1:4

изготовлении фанеры являются каолин, гипс и древесная мука [1]. Рекомендации по их применению для смол с низким содержанием формальдегида отражены достаточно полно в монографии Р.З. Темки-ной [2, 3, 4].

Целью нашей работы являлось уточнение рецептуры клеев, в частности количества наполнителей для применения в производстве фанеры современных марок малотоксичных смол.

Исходные материалы - березовый шпон толщиной 1,5 мм, влажностью 7,5 %; КФС - марок КФ-МТ-15, КФ -Н-66Ф; от-вердитель - хлористый аммоний; наполнитель - гипс, древесная мука. Последовательность введения компонентов при приготовлении клея: смола, наполнитель, перемешивание в течение 3 мин, отвердитель в виде порошка хлористого аммония в ко-

личестве 1 %, выдержка клея до нанесения на шпон - 5 мин. Дальше производилась сборка трехслойных пакетов и выдержка 5 мин до загрузки в пресс. Температура в помещении 24 °С. Трехслойную фанеру форматом 400х400 мм склеивали при расходе клея 120 г/м2 клеевого шва, температура плит пресса 150 °С, выдержка в прессе по одному листу в течение 1,5 мин при удельном давлении прессования 0,8 МПа. Давление прессования выбрано с учетом обеспечения испытания скалывания по клеевому слою. После выгрузки из пресса фанеру выдерживали в течение 4 суток в комнатных условиях, раскраивали на образцы и испытывали для определения предела прочности при скалывании по клеевому слою (ГОСТ 96,24-93). Результаты испытаний представлены в табл. 2 и на рис. 1, 2.

Таблица 2

Рецепты клеев и их вязкость

Рецепт клея Основа - смола КФ-МТ-15, м.ч. Отвердитель - хлористый аммоний, м.ч. Вид наполнителя Количество наполнителя, м.ч. Вязкость клея, с

1 100 1 2 55

2 100 1 Древесная 3 84

3 100 1 мука 4 140

4 100 1 5 180

5 100 1 10 40

6 100 1 15 49

7 100 1 Каолин 30 91

8 100 1 40 140

9 100 1 45 180

200 180 160

О 140

Л 120

Н

^ 100 С V

м 80 К

« 60

40 20 0

О 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Количество отвердителя, мл.

Рис. 1. Зависимость вязкости клея от количества и вида используемого наполнителя:

—Д--древесная мука, —Щ--каолин

1,8 1,7 1,6 ЗЕ

св ( .

м Н в к ** СО 1,5

и 1,4

о В Щ В

л СО м 1,3

Сг о С*

В р- г> г л л К

п 1,2

я X у № 0> 1,1

0> и *

1 i

К о Ь

и и,у н—

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Количество отверднтеля, м * ч

Рис. 2. Зависимость прочности склеивания от количества и вида используемого наполнителя:

—А--древесная мука, —Щ--каолин

Как видно из данных, представлен- комендуемая для склеивания фанеры вяз-

ных в табл. 1, древесная мука обладает вы- кость клеевого состава в пределах 60-120 с

сокой адсорбционной способностью. Ре- по ВЗ-246 достигается уже при введении в

смолу древесной муки в количестве 2-4 м.ч. на 100 м.ч. смолы. Однако максимальная прочность склеивания была достигнута при вязкости 180 с, которая получена при введении 5 м.ч. древесной муки, что объясняется высокой проницаемостью березового шпона.

Минеральный наполнитель - каолин увеличивает концентрацию клеевого раствора в большей мере, чем вязкость. Максимальная прочность при скалывании по клеевому слою для каолина достигается при введении его в количестве 10 м.ч. и 45 м.ч. на 100 м.ч. смолы, хотя вязкость клеевого раствора составляла соответственно 40 и 49 с.

Следует отметить, что оптимальное количество наполнителя для малотоксичной смолы совпадает с данными, полученными ранее для КФС с содержанием свободного формальдегида от 1 до 2,5 %.

Полученные данные по оптимальному количеству органического (древесная мука) и минерального (каолин) наполнителей для клеевого раствора на основе централизованно производимой смолы КФ-

МТ-15 позволяет сделать вывод о возможности ее широкого применения для производства фанеры и мебели (отечественных мебельных щитов).

В части облицовывания мебельных щитов работу с органическими наполнителями предполагается продолжить.

Библиографический список

1. Уголев Б.Н. Сессия РКСД на передовом предприятии отрасли // Деревообрабатывающая промышленность, 2007. № 1. С. 21-22.

2. Темкина Р.З. Синтетические клеи в деревообработке. М., Изд-во «Лесная промышленность», 1971. 286 с.

3. Доронин Ю.Г., Свиткина М.М., Мирошниченко С.Н. Синтетисеские смолы в деревообработке. М., Изд-во «Лесная промышленность», 1979. С. 208.

4. Разиньков Е.М., Мурзин В.С., Кан-тиева Е.В.. Технология и оборудование клееных материалов и древесных плит. Воронеж, 2007. 348 с.

УДК 536.241

ТЕПЛООБМЕН ЧЕРЕЗ ЗОНУ КОНТАКТА ПЕРИОДИЧЕСКИ СОПРИКАСАЮЩИХСЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПРИ ОТСУТСТВИИИ КОНТАКТНОГО ТЕРМОСОПРОТИВЛЕНИЯ В. М. Попов, А. П. Новиков, А. А. Карпов

ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

etgvglta@mail.ru

Во многих областях техники при проектировании и эксплуатации теплона-пряженных технических систем приходит-

ся учитывать тепловые процессы, протекающие в зоне контакта соприкасающихся металлических поверхностей. До настоя-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.