CC BY
44
ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПАРАФИНОВОЙ ЭМУЛЬСИИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ВОДОСТОЙКОСТИ КОМПОЗИЦИОННОЙ ФАНЕРЫ С ВНУТРЕННИМ СЛОЕМ НА ОСНОВЕ КОСТРЫ ЛЬНА
С.А. УГРЮМОВ, доц. каф. механической технологии древесины Костромского ГТУ
Композиционная фанера, изготовленная из лущеного шпона с внутренним заполнением на основе костры льна - перспективный вид клееной продукции, сочетающий высокие эксплуатационные свойства при снижении производственных затрат [1]. Однако наличие внутренней прослойки из склеенных целлюлозосодержащих измельченных частиц стебля льна приводит к повышенным изменениям размеров и массы при воздействии на материал влаги.
По строению внутренняя прослойка сходна с костроплитой и древесностружечной плитой. Она отличается от натуральной древесины или лущеного шпона прежде всего дезориентированным расположением волокон. При прессовании материала частицы костры во внутреннем слое претерпевают упругие, высокоэластические и пластические деформации, а также подвергаются действию высокой температуры. При этом частицы уплотняются, сжимаясь по толщине, в отдельных частицах появляются микро- и макротрещины, возможны процессы начального термического разложения древесного вещества костры. Вследствие этого происходящие под действием влаги изменения во внутреннем плитном слое более существенны, чем в натуральной древесине или шпоне.
Как и в натуральной древесине, носитель гидрофильных свойств внутреннего слоя - гидроксилы компонентов одревесневших частиц льняного стебля - способны притягивать молекулы воды.
Вследствие гидрофильности частицы костры смачиваются водой, которая проникает в глубь материала. В результате частицы разбухают и стремятся оторваться друг от друга.
Процесс поглощения воды или влаги происходит из-за наличия в костре, так же как в древесине, огромного количества тонких микрокапилляров и объясняется пониженным давлением водяных паров в них по сравнению с окружающим давлением.
Устранение или замедление процесса капиллярной конденсации связано с необходимос-
тью заполнения капилляров и пор инертными к воде веществами, а также веществами, способными уменьшать скорость смачивания поверхности отдельных частиц водой.
С целью уменьшения водопоглощения и формоизменяемости клееного внутреннего слоя композиционной фанеры возможно применение различных способов, суть которых сводится к изоляции поверхности частиц костры от воды тонкими водонепроницаемыми прослойками.
Наиболее надежным способом защиты любого клееного материала от воздействия воды является использование для склеивания водостойких синтетических смол, например фенолформальдегидных. Однако при этом возрастает себестоимость продукции за счет высокой стоимости клеевых материалов и повышения энергетических затрат при создании более высокой температуры прессования.
Технологически прост и экономически выгоден метод повышения водостойкости материалов, изготовленных на основе дешевых кар-бамидоформальдегидных смол путем добавления парафиновой эмульсии. Эффективность данного способа исследована применительно к производству композиционной фанеры.
В проведенном эксперименте были изготовлены образцы композиционной фанеры номинальной толщиной 12 мм, в наружных слоях использовался березовый лущеный шпон со взаимно перпендикулярным направлением волокон, внутренний слой изготовлен на основе осмоленной костры льна. Номинальная толщина внутреннего слоя с учетом упрессовки шпона составила 6,6 мм.
Для модифицирования использовалась парафиновая эмульсия по рецепту [2]:
- парафин - 100 м.ч.;
- мыло - 4,17 м.ч.;
- вода - 312,5 м.ч.
При проведении экспериментальных запрессовок парафин был расплавлен на водяной бане и введен в нагретую воду с мылом. Смесь тщательно перемешивалась до получения одно-
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2007
65
ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
родной стабильной эмульсии и вводилась в кар-бамидоформальдегидный клей, предназначенный для осмоления частиц внутреннего слоя. При
этом на поверхность лущеного шпона композиционной фанеры был нанесен клей без парафиновой эмульсии.
Таблица 1
Результаты определения разбухания по толщине композиционной фанеры
№ опыта Вид наполнителя Вид связующего Количество парафиновой добавки, % от связующего Разбухание по толщине композиционной фанеры, % после вымачивания в течение
2 ч. 1 сут. 2 сут. 3 сут. 4 сут. 5 сут. 10 сут. 15 сут.
1 Древесная стружка ФФС 0 5,8 11,4 15,4 17,2 17,9 18,3 18,7 19,5
2 Древесная стружка КФС 0 11,7 13,7 18,2 21,9 22,8 24,5 27 27,8
3 Древесная стружка КФС 0,5 6,5 11,8 16,6 18,2 18,2 18,4 18,8 19,2
4 Древесная стружка КФС 1,0 5,0 8,1 10,3 12,8 13,3 14,6 16,0 17,6
5 Костра льна ФФС 0 4,3 5,4 8,4 9,0 9,1 9,2 10,0 11,0
6 Костра льна КФС 0 6,0 7,6 11,6 12,5 12,7 12,9 14,0 15,4
7 Костра льна КФС 0,5 3,7 4,7 7,6 8,1 8,2 8,7 9,2 9,6
8 Костра льна КФС 1 3,5 3,9 6,3 6,6 6,7 6,9 7,5 7,8
Таблица 2
Результаты определения водопоглощения композиционной фанеры
№ опыта Вид наполнителя Вид связующего Количество парафиновой добавки, % от связующего Водопоглощение композиционной фанеры, % после вымачивания в течение
2 ч. 1 сут. 2 сут. 3 сут. 4 сут. 5 сут. 10 сут. 15 сут.
1 Древесная стружка ФФС 0 19,0 41,8 55,9 59,6 62,6 68,1 69,6 76,3
2 Древесная стружка КФС 0 33,9 59,3 61,2 66,3 69,0 70,7 72,3 80,7
3 Древесная стружка КФС 0,5 28,0 40,9 55,0 58,0 64,0 69,0 70,8 79,9
4 Древесная стружка КФС 1,0 20,1 32,7 40,4 44,1 48,6 55,1 59,8 70,8
5 Костра льна ФФС 0 16,6 38,6 47,8 48,8 55,9 59,8 64,6 68,7
6 Костра льна КФС 0 29,6 54,2 55,6 57,5 62,0 61,6 66,8 72,3
7 Костра льна КФС 0,5 14,2 28,9 37,6 42,1 46,3 52,0 58,8 65,7
8 Костра льна КФС 1 10,1 23,1 27,3 31,8 34,5 41,0 49,8 58,4
■ - на основе стружки и ФФС
■ - на основе костры и ФФС
■ - на основе костры и КФС
■ - на основе костры, КФС + 0,5 % парафина
■ - на основе костры, КФС + 1 % парафина
Рис. 1. Кинетика разбухания композиционной фанеры в зависимости от вида связующего
66
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2007
ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
Рис. 2. Кинетика водопоглощения композиционной фанеры в зависимости от вида связующего
В серии опытов при изменении вида связующего оставались постоянными следующие факторы:
- температура прессования - 130 °С;
- давление прессования - 2 МПа;
- плотность внутреннего слоя - 750 кг/м3;
- продолжительность выдержки под давлением - 6 мин (0,5 мин на 1 мм толщины);
- количество связующего во внутреннем слое - 20 % от массы стружки;
- норма расхода связующего при нанесении на шпон - 110-120 г/м2.
Результаты определения разбухания и водопоглощения композиционной фанеры на образцах 100 х 100 мм в различные периоды времени представлены в табл. 1, 2. Графическое изменение данных показателей представлено на рис. 1, 2.
Показатели разбухания и водопоглощения композиционной фанеры с внутренним слоем на основе костры льна несколько ниже, чем у фанеры с внутренним слоем на основе древесной стружки. Это объясняется особенностями строения частиц костры, наружная поверхность которых покрыта кутикулой (жирообразным веществом кутином), которая обладает способностью не
смачиваться водой и не пропускать ее [3].
Результаты испытаний показали, что при производстве композиционной фанеры введение в клеевой состав на основе карбамидоформаль-дегидной смолы парафиновой эмульсии заметно препятствует сорбции воды. При добавлении парафина в количестве 1 % от массы стружки внутреннего слоя значительно повышает водостойкость материала. Добавка парафина в количестве
0. 5.% от массы стружки повышает водостойкость до уровня водостойкости композиционной фанеры на основе фенолформальдегидной смолы. Данное количество вводимого парафина рекомендуется для использования в производственных условиях с целью повышения водостойкости выпускаемой продукции.
Библиографический список
1. Угрюмов, С.А. Использование костры льна в производстве композиционной фанеры / С.А. Угрюмов // Вестн. Моск. гос. ун-та леса - Лесной вестник. - 2005. - №6. - С. 63-65.
2. Эльберт, А.А. Водостойкость древесностружечных плит / А.А. Эльберт. - М.: Лесная пром-сть, 1970. - 96 с.
3. Марков, В.В. Первичная обработка льна и других лубяных культур / В.В. Марков. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1981. - 375 с.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2007
67
