CC BY
50
ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
ти гидротермическую обработку, окорку, раскрой на чураки и разлущивание с целью выработки лущеного шпона. После сушки шпона до влажности около 7 %, его сортировки и нормализации можно приступать к формированию пакетов композиционной фанеры.
На стадии сборки пакетов происходит формирование нижней подложки шпона путем укладки наружного сухого листа и внутреннего, намазанного клеем, насыпка на подготовленную подложку осмоленной костры, накрывание сформированного внутреннего слоя листами шпона.
С целью улучшения транспортабельности пакета и предотвращения смещения наружных листов в процессе загрузки в многоэтажный горячий пресс рекомендуется производить холодную подпрессовку единичных пакетов. Затем производится горячее прессование партии пакетов и комплекс работ по облагораживанию материала - охлаждение, форматная обрезка, шлифование, нормализация качества, маркировка, упаковка, отправка на склад готовой продукции.
Предложенная технология производства композиционной фанеры позволяет эффективно использовать образующиеся отходы льнопроизводства (костру) с выработкой композиционной фанеры конструкционного назначения.
Библиографический список
1. Марков, В.В. Первичная обработкам льна и других лубяных культур / В.В. Марков. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1981. - 375 с.
2. Суслов, Н.Н. Проектирование предприятий первичной обработки лубяных волокон / Н.Н. Суслов. - М: Легкая индустрия, 1973.- 375 с.
3. Чижек, Я. Свойства и обработка древесно-стружечных и древесно-волокнистых плит / Я. Чижек; пер. с чешск; под общ. ред. В.Д. Бекетов. - М.: Лесная пром-сть, 1989. - 392 с.
4. Живетин, В.В. Лен и его комплексное использование / В.В. Живетин, Л.Н. Гинзбург, О.М. Ольшанская. - М.: Информ-Знание, 2002. - 400 с.
5. Уголев, Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения / Б.Н. Уголев. - М.: Лесная пром-сть, 1986. - 386 с.
6. 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.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЛЕЕНОЙ ДРЕВЕСИНЫ ПОВЫШЕННОЙ ПРОЧНОСТИ
В.М. ПОПОВ, проф. каф. электротехники, теплотехники и гидравлики ВГЛТА, д-р. техн. наук, А.Д. ПЛАТОНОВ, доц. каф. древесиноведения ВГЛТА, д-р. техн. наук,
А.В. ИВАНОВ, асп. каф. электротехники, теплотехники и гидравлики ВГЛТА,
М.А. ШЕНДРИКОВ, асп. каф. электротехники, теплотехники и гидравлики ВГЛТА.
На современных деревообрабатывающих предприятиях широко применяется технологический прием, основанный на склеивании отдельных деталей и узлов. В основу производства древесно-стружечных плит, фанеры, мебели заложено применение синтетических клеев [1]. Основополагающим критерием качества клееных деталей из древесины является прочность клеевых соединений [2]. Для повышения прочности клеевых соединений древесины разрабатываются новые клеевые композиции, совершенствуются технологические схемы склеивания, применяются принципиально новые технологии. Особенно перспективными представляются способы склеивания древесины, основанные на принципах нанотехнологий.
В данном сообщении предлагается технология склейки древесины, в основу которой заложено воздействие постоянным электрическим полем на клеевое соединение на стадии отверждения связующего. Ранее проведенными исследованиями поведения в постоянном электрическом поле мыл, диспергированных в жидких диэлектриках, установлен эффект образования между электродами упорядоченных ленточных структур мыл [3]. Из физики твердого тела известно, что создание упорядоченных микроструктур большинства материалов сопровождается их упрочнением. Отсюда можно ожидать подобного эффекта и для полимеров, составляющих клеевые швы. В этом случае должна повышаться когезионная прочность клеевых соединений.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2007
123
ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
Рис. 1 Схема высоковольтной установки для обработки клеевых прослоек между субстратами из древесины в электрическом поле. 1 - высоковольтный выпрямитель; 2 - батарея конденсаторов; 3 - магазин сопротивлений; 4 - рабочая ячейка с образцом; 5 - гальванометр; 6 - вольтметр; 7 - выключатель; 8 - разрядник.
Для проведения исследований по влиянию постоянного электрического поля на микроструктуру клеевой композиции и прочность склеек из древесины создана высоковольтная установка, принципиальная схема которой представлена на рис. 1. Установка позволяет создавать в рабочей ячейке с образцом электрическое поле напряженностью до 2000 В/см. Для получения заданного температурного режима склеивания образцов рабочая ячейка помещалась в термошкаф.
В начальной стадии исследований проведен микроструктурный анализ обработанной в электрическом поле и необработанной клеевых композиций. С помощью предметного и покровного стекол на микроскопе марки « Биолан» сделаны снимки микроструктуры для клеев марки ПВА (поливинилацетатный) и КФЖ (карбомидоформальдегидный жизнеспособный). Полученные снимки представлены на рис. 2.
Из анализа микроструктур клея на рис. 2 видно, что в процессе обработки в электрическом поле микрочастицы полимера выстраиваются в упорядоченные структуры.
Для исследования влияния электрического поля на прочность склеек из древесины применялись стандартные образцы, используемые при испытаниях предела прочности при скалывании т. Для этого на склеиваемые поверхности образцов из предварительно высушенных дубовых заготовок наносился клей. Затем склеиваемые поверхности соединялись и образец помещался в рабочую ячейку меж-
ду электродами в положение, когда линии тока направлены по нормали к поверхности склеивания. Специальное приспособление позволяло выдерживать сборку с образцом под давлением до 0,5 МПа. Рабочая ячейка с образцом помещалась в термошкаф, в котором поддерживалась температура порядка 60°С. Образец подвергался обработке в электрическом поле при заданной напряженности в течение 20-30 мин. Обработанные в электрическом поле образцы подвергались затем плавному охлаждению и выдержке в течение суток. После этой операции образцы испытывались на разрывной машине на предел прочности при скалывании по стандартной методике испытаний. В большинстве случаев разрыв клеевого шва носил комбинированный (адгезионно-когезионный) характер.
Данные проведенных испытаний представлены в таблице. Анализ табличных данных показывает, что для клеев различной природы характер зависимости предела прочности склеек на скалывание от напряженности электрического поля носит идентичный характер. С повышением напряженности поля Е предел прочности на скалывание г возрастает. При этом в начальной стадии зависимость т = f(E) более выражена, чем при более высоких значениях напряженности поля.
Для режима обработки, когда Е > 1500 В/см, зависимость т = f(E) практически вырождается.
Физически просматриваемая экспериментально зависимость т = fE) объясняется следующим образом. По мере повышения напряженности поля макромолекулы полимера выстраиваются в упорядоченные структуры, что сопровождается повышением прочности клеевого соединения. В этом случае возрастает когезионная прочность соединения. При достижении максимальной напряженности поля прекращается процесс структурообразования макромолекул и соответственно стабилизируется прочность клеевого соединения.
Если руководствоваться специальными исследованиями основ адгезии полимеров
[4], то можно объяснить комбинированный характер разрушения системы адгезив-субстрат. Здесь следует учитывать особый характер анатомического строения древесины.
124
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2007
ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
Таблица
Зависимость предела прочности склеек из древесины на скалывание от напряженности электрического поля
Марка клея Предел прочности на скалывание т, МПа от напряженности поля Е, В/см
0 303 378 454 530 606 681 757 892 1070 1430 1680
ПВА 11,5 11,6 11,67 11,8 11,9 12,3 12,5 13,6 14,6 15,4 15,8 15,9
Супро-терм 436 2,8 4,7 5,5 5,8 6,3 7,2 7,5 7,8 8,1 8,3 8,5 8,7
Рис. 2. Микроструктура клеев ПВА (1) и КФЖ (2). а - исходный клей; б - обработанный в электрическом поле напряженностью 750 В/см
Древесина является высокопористым субстратом. Поэтому при любом положении плоскости среза на поверхности древесины оказывается некоторая часть перерезанных волокон с открытыми внутрь полостями, в которые затекает клей. Обработка склейки в электрическом поле интенсифицирует этот процесс, в результате чего повышается адгезионная прочность соединения.
В заключение следует отметить, что предлагаемый способ повышения прочности клееной древесины, в основу которого входят принципы нанотехнологий, может найти применение в производственных условиях. При этом следует обратить внимание технологических служб деревообрабатывающих предприятий на такой существенный в пози-
тивном плане факт, как ускорение процесса склеивания при воздействии электрическим полем.
Библиографический список
1. Темкина, Р.З. Синтетические клеи в деревообработке / Р.З. Темкина. - М: Лесная пром-сть, 1971.
- 288 с.
2. Фрейдин, А.С. Прогнозирование свойств клеевых соединений древесины / А.С. Фрейдин, К.Т. Вуба.
- М.: Лесная пром-сть, 1980. - 224 с.
3. Путилова, И.Н. О поведении в постоянном электрическом поле мыл, диспергированных в жидких диэлектриках / И.Н. Путилова, Л.Г. Гиндин, Л.М. Мороз // Док. АН СССР. Сер. Физическая химия, 1950. - Т 61. - № 1. - С. 81-83.
4. Берлин, А.А. Основы адгезии полимеров / А.А. Берлин, В.Е. Басин. - М.: Химия, 1974. -392 с.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2007
125
