CC BY
25
УДК 674.093.26 Асист. Р.Й. Салдан - НЛТУ Украти, м. nbsis
ВЛАСТИВОСТ1 КОМПОЗИЦ1ЙНИХ МАТЕР1АЛ1В НА ОСНОВ1 КАРБАМ1ДОФОРМАЛЬДЕГ1ДНИХ КЛЕ1В 13 Р13НИМИ
ЗАТВЕРДЖУВАЧАМИ
Описано використання pi3Horo типу затверджувачiв для карбамщоформальде-пдних смол (КФС), яю можна ефективно використовувати, як замшники хлористого амонiю, що визнано канцерогенною сполукою для людини.
Assist. R.Yo. Saldan -NU "L'vivs'kaPolitekhnika"
Properties of composite materials on the basis of uf resin with different type of curing agent
It was described of use different type of curing agent for urea-formaldehyde resins as substitutes of NH4Cl which is acknowledged carcinogenic connection for a man.
У шдвищенш ефективност та якост склеювання у виробнищш ком-позицшних матер1ал1в виршальну роль вщшрають синтетичш смоли та кле! на 1'хнш основь Серед синтетичних смол вагоме мюце належить карбамщо-формальдепдним смолам (КФС), як володдать комплексом позитивних властивостей. Велика швидюсть затвердшня, безбарвшсть, дешевизна i ста-бшьтсть шд час довготривалого зберiгання вагомо вiдрiзняють КФС вiд ш-ших видiв синтетичних смол термореактивного типу.
Як затверджувачi для КФС застосовують речовини з кислою природою, як здатш пiдвищувати кислотнiсть розчину смоли. Кислотш каталiзато-ри, якi використовують для затвердшня КФС, подiляють на двi основнi гру-пи: каталiзатори, якi не мiняють свое! кислотност та каталiзатори, кислот-нiсть яких збшьшуеться пiд впливом рiзних чинниюв.
Каталiтична дiя затверджувачiв першо! групи, до яко! належать вiльнi кислоти i низка солей сильних кислот, у водних розчинах КФС практично постшна i пiдвищуеться тiльки у разi збiльшення концентраци смоли, або внаслщок пiдвищення температури.
До друго! групи затверджувачiв варто вiднести сполуки, як тiльки в певних умовах перероблення активно реагують з видшенням кислот - так зваш латентш каталiзатори. Цi каталiзатори за шдвищено! температури, або в присутностi деяких сполук (наприклад, води, формальдепду, кисню), здатш видшяти вiльнi кислоти, яю пришвидшують реакцiю затвердiння. До каталь заторiв, якi реагують з формальдепдом iз видiленням кислот, вiдносять на-самперед амонiйнi солi сильних i середнiх кислот.
Оскiльки вiльний формальдепд знаходиться у всiх КФС, а реакщя амонiйних солей iз формальдепдом вщбуваеться за юмнатно! температури, то щ сполуки з моменту 1х введення поступово збiльшують кислотнiсть смоли. Перевагою латентних каталiзаторiв перед каталiзаторами 1-1 групи, е пос-тупове, а не моментальне досягнення кислотност^ завдяки якiй вiдбуваеться затвердшня, що збшьшуе життездатнiсть смоли [1].
Шд час виготовлення карбамщоформальдепдного клею (КФК) як зат-верджувач найчастше застосовують хлористий амонiй (NH4C). NH4Cl не де-фiцитний i порiвняно дешевий затверджувач, але його недолжом е те, що вiн
114
Збiрник науково-технiчних праць
надае крихкост затвердiлiй Maci клею. На сьогодш хлоромiсткi xiMi4Hi спо-луки визнанш канцерогенними для людини та повинш бути вилученнi i3 списку матерiалiв, з якими контактуе людина. Також ютотним недолiком КФК i3 NH4CI е наявнiсть у ньому частини непрореагованого шд час полжон-денсаци формальдегiду. При цьому формальдегiд видшяеться як в процесi га-рячого склеювання фанери, так i шд час експлуатацп готового виробу. Видь лення формальдегiду з клею - недолж внаслiдок утворення трiщин у клейо-вому швi, а також через його токсичну дда на оргашзм людини: подразнення слизових оболонок носа та очей. Тому питання замши NH4Cl як затверджува-ча КФС е дуже актуальним.
Останшм часом дедалi бiльшу увагу дослщники придiляють перокси-ду водню, як затверджувача КФС. Перевагою ще! сполуки е те, що вiн не до-рогий, практично не токсичний, не дефщитний, а тому його широко застосо-вують у народному господарствь Пероксид водню легко окислюе формальде-гiд, причому продукти окислення не завдають шкоди здоров'ю людини. Ток-сичнiсть плит у разi використання пероксиду водню е нижчою, шж з NH4Cl. Застосування пероксиду водню забезпечуе збшьшення межi мщност плит на статичний згин [2].
Орчанокислий алюмiнiй можна використати для затвердшня КФС. Це дасть змогу зменшити час пресування або у разi дотримання прийнятого часу пресування досягнути глибшого затвердiння смоли, що вщповщно, шдви-щить фiзико-механiчнi показники виробу i зменшить !хню токсичшсть. Використання сiрчанокислого алюмiнiю в якост затверджувача для клею у вироб-ництвi стружкових плит дае змогу зменшити час пресування приблизно на 20 %. За умови дотримання встановленого часу пресування, шдвишуеться мщшсть плит шд час розтягу перпендикулярно пласи, знижуеться розбухан-ня i водопоглинання порiвняно iз показниками плит, виготовлених з викорис-танням NH4Cl. Санiтарно-хiмiчнi дослiдження плит iз сiрчанокислим алюмь нiем показали, що концентращя формальдегiду в повiтрi на 100-т днi досль дженнь iз NH4Cl в 20-30 разiв перевищуе ГДК. Токсичнiсть плит iз Ырчано-кислим алюмiнiем значно зменшилась [3].
З метою пришвидшити процес затвердшня КФС, як затверджувач можна використовувати перекисний шщатор радикального типу - персульфат амошю. Швидюсть затвердшня КФС шд час введення персульфату амо-нiю в кiлькостi 0,5-3 % вщ маси сухо! смоли зростае в 1,5 раза порiвняно iз застосуванням NH4Cl. Кiлькiсть метинольних груп i вiльного формальдегiду у затвердшш смолi зменшуеться на 20 %. Плити, отриманш при використанш 1 % персульфату амонiю вщ маси абс. сух. смоли, володшть пониженою ток-сичнiстю i шдвищеними фiзико-механiчними показниками [4].
Хлориди металiв змшно! валентностi володiють великою каталггич-ною активнiстю. Проте активш затверджувачi, до яких належить i хлорид за-лiза (III), володшть недостатньою життездатшстю за 20°С . 1нший недолiк -висока корозшна активнiсть i пiдвищений вмiст вшьного формальдегiду в смолi у разi затвердiння li хлоридом залiза (III). Для усунення цих недолтв пропонують вводити в затверджувач певну кшьюсть вшьного карбамщу. Пiд час введення в хлорид залiза (III) чотирьох молей карбамщу на один моль
3. Технолопя та устаткування деревообробних шдприемств
115
затверджувача (вмщуючи БеС13 1 %) дасть змогу збшьшити життездатшсть смоли на 30 %. До того ж, зменшуеться видшення вiльного формальдегiду i знижуеться корозiйна активнiсть хлориду залiза (III) [5, 6].
К^м затверджувача, до смоли додають й iншi хiмiчнi речовини: ак-цептори формальдегiду, антисептики тощо. З метою унеможливлення взаемно! протидй цих речовин доцiльно пщбрати такий препарат, який воло-дiв би комплексними дiями. Таким препаратом може слугувати - кремнефто-ристий амонш ((МИ4)281Р6). (КИ4)281Е6 можна використовувати як затверджу-вач КФС замють КИ4С1. (КИ4)281Е6 - препарат комплексно! дй, володiючи властивостями затверджувача карбамiдоформальдегiдних кле!в (КФК), вiн е також акцептором формальдегиду i антисептиком. Величина показника емюй формальдегiду плити, яка мютить (КИ4)281Е6 як затверджувача смоли в 1,7 раза краща, шж плит iз КИ4С1. Плити, яю мiстять (КИ4)281Е6, захищенi вщ бiологiчного руйнування [7, 8]. Результати фiзико-механiчних дослiджень (табл. 1) показали, що плити iз 15 % водним розчином (КИ4)281Е6 за яюстю не поступаються плитам, отриманим iз застосуванням як затверджувача КИ4С1, а за певними властивостями навггь перевищують !х.
Табл. 1. Фiзико-механiчнi властивостi плит залежно _вiд природи затверджувача_
Ф1зико-мехатчт властивост1 плит Стружков1 плити
Контрольт 1з затверджувачем Бюзахист чем (КИ4" 1з затверджува-)281Б6 у вигляд1
хлористий амонш персульфат амонш порошку водного розчину
Межа мщносп, МПа - на статичний згин - на ввдрив пласт1 Водопоглинання, % Розбухання, % Бюзахист (втрата маси) Кшькшть затверджувача 27.4 0,47 48.5 11,8 48,5 1 28,5 0,54 40,8 9,0 48,5 0,6 28,5 0,43 52,5 13,1 4,4 4 28,3/29,1 0,48/0,54 47,5/41,3 11,3/8,9 3/2,8 4/4
Прим1тка. У чисельнику - концентращя розчину 22 %, у знаменнику - 15 %.
Спошб модифжування технiчних лiгносульфонатiв, яю використову-ють для виготовлення СП, полягае в тому, що в лшносульфонатний комплекс
• +3 * 2+ * * * *
вводять юни А1 , а також юни Си . У цьому разi пiдвищуеться мiцнiсть стружкового килима, мщшсть готових плит пiд час статичного згину, iншi показники теж залишаються на високому рiвнi [9]. Введення у клей модифь кованих лшносульфона^в не знижуе фiзико-механiчних властивостей плит, а в окремих випадках навггь шдвишуе (при зменшенш витратi смоли на 20 % у зовтштх шарах i на 15 % у внутршньому шарi).
Отже, в разi використання технiчних лiгносульфонатiв як компонента карбамщоформальдепдного клею встановленi таю переваги:
А и I
• зменшуеться токсичтсть кленового зеднання личкованих плит 1 загазова-тсть у цеху вшьним формальдегвдом;
• витрата дорого! синтетично! смоли знижуеться на 15-20 %, а тд час виготовлення СП - до 40-50 %;
• зменшуеться витрата мшеральних наповнювач1в, як використовують для до-ведення клейового розчину до робочо! в'язкосп;
116
Збiрник науково-техшчних праць
• економиться водорозчинний барвник для пiдфарбовування клею.
КФК 1з застосуванням описаних затверджувач1в володдать добрими ф1зичними властивостями. Ц кле! застосовували здебшьшого для виробниц-тва стружкових плит. Застосування цих кле!в для виробництва фанери е не-дослщженими, тому потребують докладного вивчення.
Лiтература
1. Седлиачик Милан. Совмещенные клеи для древесины // Деревообрабатывающая пром-сть. - 1983. - № 3. - С. 6-7.
2. Фефилов В.В., Макаренко В.К., Романова Т.И. Об отверждении карбамидных смол кислотно-перекисными отвердителями // Лесной журнал. - 1979. - № 5. - С. 73-76.
3. Эльберт А.А., Либуркин В.Г. Применение сернокислого алюминия в качестве отвер-дителя мочевиноформальдегидной смолы // Реферативная информация : плиты и фанера. - М. : ВНИПИЭИлеспром. - 1981. - Вип. 7. - С. 17.
4. Ромашков Б.В., Эльберт А.А. Применение персульфата аммония для отверждения карбамидных смол // Реферативная информация : плиты и фанера. - М. : ВНИПИЭИлеспром. - 1979. - Вип. 6. - С. 11.
5. Кульчицкий В.И., Мазная А.Ф. Исследование процесса отверждения карбамидных смол хлоридами металлов // Сборник научных трудов МЛТИ. - М. : Изд-во МЛТИ. - 1977. -№ 97. - С. 79-81.
6. Фефилов В.В., Макаренко В.К., Мазная А.Ф., Кульчицкий В.И. Отверждение кар-бамидных смол хлоридами металлов в присутствии мочевины // Лесной журнал. - 1979. -№ 5. - С. 89-91.
7. Разиньков Е.М. Эффективность кремнефтористого аммония как элемента технологии древесностружечных плит // Деревообрабатывающая промышленность. - 2001. - № 5. -С. 19-20.
8. Фирсов Н.Н. Отверждение карбамидоформальдегидных олигомеров кремнефторис-тым аммонием // Деревообрабатывающая промышленность. - 1988. - № 9. - С. 8-9.
9. Эльберт А.А., Коврижных Л.П. Применение лигносульфонатов в производстве древесностружечных плит повышенной водостойкости // Лесной журнал. - 1991. - № 4. -С. 77-81.
УДК 697.329 Acnip. С.П. Шаповал1 - НУ "Львiвська полтехмка "
ЕФЕКТИВН1СТЬ ГЕЛ1ОУСТАНОВКИ ЗА Р13НИХ КУТ1В ПАД1ННЯ ТЕПЛОВОГО ПОТОКУ НА СОНЯЧНИЙ КОЛЕКТОР
Описано результати дослщжень надходження рад1ацп на сонячний колектор. Максимальне енергопоглинання поверхш прийняття сонячного колектора, що вщпо-вщае найвищому значенню коефщ1ента корисно! дп i найповшшому використанню сонячно! енергп, досягаеться шляхом надання поверхш положення, перпендикулярного до падаючих промешв. Встановлено залежносп ефективносп сонячного колектора вщ кута падшня теплового потоку.
Ключов1 слова: сонячний колектор, сонячна енергетика.
Post-graduateS.P. Shapoval-NU "L'vivs'kaPolitekhnika"
Effectiveness of solar system at different angles of incoming thermal energy on solar collector
This article coves the results of investigation of radiation incoming on the solar collector. Maximum receiving of energy by surface of a solar collector which corresponds to the highest efficiency and the most effective use of solar energy is reached by the way of
1 Наук. кер1вник: доц. О.Т. Возняк, канд. техн. наук, зав. каф. ТГВ НУ "Льв1вська полтгехшка"
3. Технолопя та устаткуваиия деревообробиих шдприемств
117
