Исследование влияния гидрофобизирующей добавки на физико-механические свойства ДСтП Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

НАУКА БЕЗ ГРАНИЦ • № 5 (22) • 2018

УДК 674

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГИДРОФОБИЗИРУЮЩЕЙ ДОБАВКИ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДСТП

Пасько Юлия Вячеславовна, кандидат технических наук, доцент, Векшина Анна Александровна, бакалавр, Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана (национальный исследовательский университет), Мытищи, РФ

В работе приводятся результаты исследований влияния парафиновой эмульсии при добавлении ее в связующее для ДСтП на основе карбамидоформальдегидной смолы КФК-СФ и результаты испытаний древесностружечных плит на водостойкость (разбухание и водопоглощение) и физико-механические свойства.

Ключевые слова: водостойкость; парафиновая эмульсия; древесностружечные плиты; карба-мидоформальдегидная смола; физико-механические свойства.

STUDY OF THE INFLUENCE OF HYDROPHOBIC ADDITIVES ON THE PHYSICO-MECHANICAL PROPERTIES OF CHIPBOARD

Pas'ko Yuliya Vyacheslavovna, PhD (Cand. Tech. Sci.), associate professor, Vekshina Anna Aleksandrovna, bachelor, Bauman Mascow State Technical University, Mytishchi, Russia

The paper presents the results of studies of the effect of paraffin emulsion when it is added to the binder for chipboard based on urea-formaldehyde resin CP-SF and the results of tests of particle board water resistance (swelling and water absorption) and physical and mechanical properties. Keywords: water resistance; paraffin emulsion; particle board; urea-formaldehyde resin; physic-mechanical properties.

Для цитирования: Пасько Ю. В., Векшина А. А. Исследование влияния гидрофобизирующей добавки на физико-механические свойства ДСтП // Наука без границ. 2018. № 5 (22). С. 65-68.

Введение

Древесностружечные плиты являются одним из самых распространенных композиционных материалов по причине относительной дешевизны. Древесностружечные плиты с использованием карбамидо-формальдегидной смолы в качестве связующего в основном применяются как облицовочный материал в мебельном производстве и для строительных работ. Такие плиты имеют свои преимущества и недостатки.

К преимуществам можно отнести высокую прочность и жесткость, легкую механическую обработку. Одним из основных

недостатков древесностружечных плит является их низкая водостойкость. Эти недостатки были отмечены в работах по исследованию свойств ДСтП на основе карбамидоформальдегидных смол КФ-СФ и КФК-СФ [1, 2].

При эксплуатации ДСтП в условиях, связанных с повышенной влажностью, водостойкость влияет на физико-механические свойства плит. При разбухании прочность ДСтП снижается, что может вести к разрушению конструкций. Вследствие этого возникает потребность модернизации ДСтП для достижения высоких значений водостойкости плит. Повышение

НАУКА БЕЗ ГРАНИЦ • № 5 (22) • 2018

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

водостойкости плит достигается, в основном, за счет введения парафина и эмульсий на его основе.

Целью данной работы является повышение водостойкости древесно-стружеч-ных плит на основе карбамидо-формальде-гидного связующего, модифицированного отходами спиртового производства путем введения парафиновой эмульсии, а также оценка влияния эмульсии на физико-механические свойства ДСтП. Экспериментальная часть Карбамидоформальдегидная смола КФК-СФ представляет собой продукт поликонденсации карбамида с формальдегидом в присутствии щелочного катализатора и предназначена для производства древесных плитных материалов. Рецептура смолы КФК-СФ представлена в табл. 1.

Свойства полученного связующего КФК-СФ представлены в табл. 2.

В качестве гидрофобной добавки в данном исследовании используется парафин. Вводят гидрофобные добавки в виде эмульсий [4]. Рецептура приготовления парафиновой эмульсии представлена в табл. 3.

После определения основных показателей качества смолы были проведены расчеты основных компонентов, необходимых для дальнейшей реализации процесса изготовления древесно-стружечных плит. Для сравнительного анализа мы изготавливаем партию древесно-стружеч-ных плит, в часть из которых в процессе приготовления добавляем парафиновую эмульсию. Исходя из литературного обзора [5], было принято решение о введении парафиновой эмульсии в соотношении 7 % от количества связующего. Так как уменьшение процентного соотношения не приведет к необходимым нам показателям

Таблица 1

Рецептура смолы КФК-СФ

Компоненты Количество компонентов (г)

Вода дистиллированная 86

КФК 60 % 230

Карбамид основная порция 80

Карбамид дополнительная порция 82,4

Сивуха 2,3

Едкий натр для увеличения рН

Хлористый аммоний для снижения рН

Таблица 2 Свойства полученного связующего КФК-СФ

Наименование показателя Ед. измерения Количество

Содержание сухого остатка % 40

Показатель преломления 1,46

Вязкость по ВЗ-4 с 90

рН 7,5

Время желатинизации с 90

технические науки

НАУКА БЕЗ ГРАНИЦ • № 5 (22) • 2018

Таблица 3

Рецептура приготовления парафиновой эмульсии

Компонентный состав Содержание компонентов

% г

Парафин 27,5 100

Вода 68,4 250

ПАВ 4,1 15

Таблица 4

Физико-механические показатели ДСтП

Наименование показателя Ед. измерения ДСтП (без добавки парафиновой эмульсии) ДСтП (с добавлением парафиновой эмульсии)

Прочность на изгиб МПа 10 16,7

Прочность на растяжение МПа 0,24 0,35

Водопоглощение % 75,9 31,4

Разбухание % 53,8 12,1

Содержание свободного формальдегида мг/100 гр. абс. сух. пл. 2,53 5,6

Плотность кг/м3 720

водостойкости, а увеличение снизит прочностные характеристики.

В лабораторных условиях были изготовлены древесно-стружечные плиты толщиной 16 мм, размером 120x300 мм. Нанесение связующего и парафиновой эмульсии на стружку проводили в лабораторном смесителе. Плиты изготавливали по режимам: горячее прессование ДСтП проводили при температуре 180 °С, давлении 2,5 МПа, с временем выдержки равным 6,3 мин.

После горячего прессования плиты выдерживали при комнатных условиях в течение 1 суток и раскраивали на образцы.

В табл. 4 представлены данные по основным физико-механическим показателям.

Выводы

Древесно-стружечная плита с гидрофо-

бизирующей добавкой в виде парафиновой эмульсии улучшает показатели водо-поглощения и разбухания в несколько раз.

Кроме того, увеличивается прочность на изгиб и растяжение.

Содержание формальдегида остается в предельно допустимом для нас классе эмиссии формальдегида Е1.

Исходя из вышесказанного можно сделать вывод, что внесение парафиновой эмульсии в связующее для ДСтП на основе карбамидоформальдегидной смолы КФК-СФ, улучшает её показатели водо-поглощения и разбухания в несколько раз, что дает возможность использовать ДСтП в более влажных условиях, следовательно, дает возможность более широкого использования ДСтП на основе смолы КФК-СФ.

НАУКА БЕЗ ГРАНИЦ • № 5 (22) • 2018

тЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пасько Ю. В. Древесностружечные плиты на основе карбамидоформальдегидных смол, модифицированных смесью одноатомных спиртов: дис. ... канд. техн. наук. 2003, Москва. 164 с.

2. Пасько Ю. В., Екимов В. О., Щеглов М. А. Исследование физико-механических свойств композиционных материалов на основе КФК-СФ // Красноярск. 2017. С. 152-153.

3. Пасько Ю. В., Цветков В. Е., Романова М. С. Исследование технологических свойств КФК-СФ // Наука без границ. 2017. № 12 (17). С. 46-49.

4. Никитин А. А., Тришин С. П. Технология древесных плит. Часть 1. Лабораторные работы 1-3. М. : ФГБОУ ВПО МГУЛ, 2016.

5. Гаврилюк С. Ф., Галкин П. В. Гидрофобизация древесных плит парафиновой эмульсией «Эрговакс 60» // Древесные плиты: теория и практика: материалы 12-й междунар. на-уч.-практ. конф., 18-19 марта 2009 г. СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2009. С. 78-79.

REFERENCES

1. Pasko Yu. V. Drevesnostruzhechnye plity na osnove karbamidoformal'degidnyh smol, modifitsirovannyh smes'yu odnoatomnyh spirtov [Chipboard based on urea-formaldehyde resins modified by a mixture of monoatomic alcohols]. Ph. D. thesis, 2003, Moscow, 164 p.

2. Pasko, V., Ekimov, V. A., Scheglov M. A. Issledovanie fiziko-mekhanicheskih svoistv kompozitsionnyh materialov na osnove KFK-SF [Study of physic-mechanical properties of composite materials based on the IPC-SF]. Krasnoyarsk, 2017, pp. 152-153.

3. Pasko Yu. V., Tsvetkov V. E., Romanova M. S. Issledovanie tekhnologicheskih svoistv KFK-SF [Investigation of technological properties of IPC-SF]. Nauka bez granic, 2017, no. 12 (17), pp. 46-49.

4. Nikitin A. A., Trishin S. P. Tekhnologiya drevesnyh plit. CHast' 1. Laboratornye raboty 1-3. [Technology of wood boards. Part 1. Laboratory work 1-3]. Moscow, 2016.

5. Gavrilyuk S. F., Galkin, P. V. Gidrofobizatsiya drevesnyh plit parafinovoi emul'siei «Ergovaks 60» [Hydrophobization of wood boards with paraffin emulsion «Ergovaks 60»]. Drevesnye plity: teoriya i praktika: materialy 12-i mezhdunar. nauch.-prakt. konf., 18-19 marta 2009 g. Saint-Petersburg, Izd-vo Politehn. un-ta, 2009, pp. 78-79.

Материал поступил в редакцию 20.05.2018 © Пасько Ю. В., Векшина А. А., 2018