ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДАВЛЕНИЯ И ВЯЗКОСТИ СМОЛЫ НА ВЕЛИЧИНУ ПРОНИКНОВЕНИЯ ЕЕ В ЛИСТВЕННИЧНЫЙ И СОСНОВЫЙ ЛУЩЕНЫЙ ШПОН Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 674

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДАВЛЕНИЯ И ВЯЗКОСТИ СМОЛЫ НА ВЕЛИЧИНУ ПРОНИКНОВЕНИЯ ЕЕ В ЛИСТВЕННИЧНЫЙ И СОСНОВЫЙ ЛУЩЕНЫЙ ШПОН

INVESTIGATION OF INFLUENCE OF PRESSURE AND VISCOSITY OF THE RESIN ON THE VALUE OF ITS PENETRATION INTO THE LARCH AND

PINE PEELED VENEER

Бегунков О.И., Бегункова Н.О.

(Тихоокеанский государственный университет, г. Хабаровск, РФ) Begunkov О. I., Begunkova N. O.

(Pacific National University, Khabarovsk, Russia)

В статье исследуется влияние давления и вязкости фенолоформальдегидной смолы на глубину проникновения ее в древесину шпона с целью изучения возможности восстановления первоначальной прочности шпона и увеличения в дальнейшем прочности фанеры.

The article studies the influence of pressure and viscosity of the phenolformaldehyde resin on the depth of its penetration into veneer's wood to study the possibility of restoring the original strength of the veneer and increasing the strength of plywood in the future.

Ключевые слова: шпон, факторы, лиственница, сосна, проницаемость Key words: veneer, factors, larch, pine, permeability

Водостойкая фанера широко используется в строительстве, в частности, в деревянном малоэтажном домостроении. Многослойная большеформатная фанера, обладающая высокими антикоррозийными и прочностными свойствами, может заменить сталь и пиломатериалы при производстве вагонов, кузовов автомобилей и контейнеров. Замена стальных контейнеров фанерными уменьшает расходы по обслуживанию и ремонту их на 50... 60% в год.

Основными породами для производства хвойной фанеры являются лиственница и сосна. Выпускаемая по ГОСТ 33065-2014 [1] фанера должна обладать высокими эксплуатационными свойствами, которые во многом зависят от режима ее склеивания. Режим склеивания формируется из ряда факторов, среди которых давление и вязкость в наибольшей степени способствуют восстановлению «первоначальной» прочности шпона. На рис. 1 дан фрагмент лиственничного лущеного шпона. Оборотная сторона шпона всегда более разрушена.

Восстановление прочности такого шпона во многом зависит от вязкости смолы и давления, способствующих проникновению смолы как по трещинам, так и по площадкам между трещинами. Схематично это показано на рис.2.

В работе изучали влияние вязкости смолы и давления на глубину проникновения смолы в шпон для изучения возможности восстановления «первоначальной» прочности шпона и увеличения в дальнейшем прочности фанеры. В связи с этим исследовались особенности проницаемости фенолоформальдегид-ной смолой древесины лиственницы и сосны для обоснования диапазона изменения вязкости смолы и давления в экспериментах по склеиванию фанеры.

Для получения сравнимых результатов по каждой серии опытов шпон

отбирался по признаку наибольшего однообразия путем визуальной оценки и, как правило, образцы подбирались по возможности с тангенциальной поверхностью.

Рисунок 1 - Поперечный срез лиственничного шпона: 1 - поздняя древесина годичного слоя; 2 - трещина

Рисунок 2 - Модель фрагмента шпона с трещинами и клея, способствующего восстановлению прочности шпона

Для исследования проницаемости использовали стандартный прибор конструкции Баженова В. А., Харук Е. В., Клещева Т. И. Влажность шпона при исследовании процесса проникновения смолы в древесину была принята 6 ± 2 %. В качестве связующего была принята фенолоформальдегидная смола СФЖ-3013 [2]. Критерием проницаемости служила глубина проникновения смолы в шпон Им.т, и Иш.т (см. рис. 2). В экспериментах вязкость принималась равной 30, 60, 100, 180, 220 и 300 с (по вискозиметру ВЗ-4). Давление варьировалось на уровнях: 0,6; 1,0; 1,4 и 1,8 МПа. Время выдержки образца под давлением приняли равным 6 мин. Шпон для опытов отбирался среднего качества, толщиной 2,2 мм. Исследовалась ядровая зона древесины как наиболее труднопроницаемая [3]. По результатам полученных данных были построены зависимости, представленные в таблице 1.

По полученным зависимостям (табл. 1) и степени пробития образцов смолой (табл. 2) видно, что с увеличением вязкости и уменьшением давления глубина проникновения смолы в шпон и степень пробития уменьшается. Необходимо подчеркнуть, что сосновый шпон в меньшей степени пробит смолой, чем лиственничный. Это хорошо видно на фотографиях (табл.2).

Известно, что среди хвойных пород по объему сердцевинных лучей первое место занимает лиственница [3]. Подтверждением этому является более интенсивная степень пробития образцов лиственничного шпона по сравнению с сосновым при одинаковых условиях (табл. 2).

Исследуя характер проникновения смолы по площадкам между трещин и по ширине трещин (рис. 3) можно отметить, что смола заполняет как полости поздних, так и полости ранних трахеид. При этом, если по ранней древесине смола проникает и идет приблизительно единым фронтом, то по поздней древесине она проникает неравномерно. В связи с этим, в качестве критерия принималась глубина проникновения смолы по ранней древесине. Принятое решение продиктовано еще тем, что ранняя древесина годичного слоя является менее прочной и изучение вопроса упрочнения ее смолой представляется нам наиболее важным.

Известно, что древесина лиственницы значительно хуже пропитывается с тангенциальной поверхности (в радиальном направлении) и лучше с радиальной (в тангенциальном направлении) по отношению к древесине сосны [3].

Таблица 1 - Влияние вязкости на глубину проникновения смолы в шпон

й

Ж Б

и ^

к х

Графики влияния вязкости на глубину проникновения смолы в шпон по ширине трещин

Графики влияния вязкости на глубину проникновения смолы в шпон по площадкам между трещин

V

N — <

1

Ямиостъ по Ы-4. с

1,4

ч

—-

по В) 4. с

1,0

0,6

Однако в табл. 1 мы видим противоположную картину - глубина проникновения смолы в лиственничный шпон по площадкам между трещин больше, чем у соснового. Объяснение указанному несоответствию дает характер распространения смолы, показанный в табл. 1 по ширине трещин. Поскольку площадки ограничиваются трещинами с определенным шагом, то проникновение смолы происходит как с поверхности образца, так и со стороны трещин (ближе к тангенциальному направлению, в котором у лиственничного шпона больше проницаемость, чем у соснового). Прилегающие

участки трещин со смолой вблизи поверхности стремятся к соединению и увеличению за счет этого суммарного фронта проникновения смолы по площадкам между трещин.

Таблица 2 - Интенсивность пробития образцов смолой разной вязкости

Вязкость, с по ВЗ-4

Характер пробития образцов смолой

Л

а к к к

е в т с и л

зи а

к

о п

3

я

л «

30

^ЕРК

180

л К

с о с

§

а

к

о п

3

я

л «

30

0,6

при давлении, МПа

ТО Г 14

Таким образом, проведенные исследования показывают: с увеличением вязкости и уменьшением давления глубина проникновения смолы в шпон падает; наиболее приемлемым диапазоном изменения вязкости в последующих экспериментах следует принять 100...220 с по ВЗ-4, т. к. при низкой вязкости наблюдается интенсивное пробитие шпона, снижается концентрация смолы и в дальнейшем это может привести к уменьшению прочности фанеры; диапазон изменения давления при рассмотрении режима холодной подпрессовки можно принять 1.1,4 МПа; на глубину проникновения смолы в шпон влияют и технологические факторы, и особенности анатомического строения различных пород; при определенном сочетании вязкости смолы и давления при холодной подпрессовке можно достичь максимального восстановления «первоначальной» прочности шпона.

Список использованных источников

1. ГОСТ 33065-2014. Фанера для авто-, вагоно-, контейнеростроения. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2016. 12 с.

2. ГОСТ 20907-2016. Смолы фенолоформальдегидные жидкие. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2017. 20 с.

3. Харук Е.В. Проницаемость древесины газами и жидкостями. Новосибирск: Наука, 1976. 191 с.