КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЛЕЕНЫХ СЛОИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
ADHESIVE COMPOSITION FOR PRODUCTION OF GLUED LAYERED MATERIALS

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано преимущественно в технологических процессах производства клееных слоистых материалов (фанеры, фанерных плит, гнуто - и плоскоклееных заготовок).
Известна клеевая композиция на основе карбамидоформальдегидной смолы и отвердителя, применяемая для склеивания клееных слоистых древесных материалов (Доронин Ю.Г. Синтетические смолы в деревообработке [Текст] / Ю.Г.Доронин, С.Н.Мирошниченко, М.М. Свиткина. - М.:Лесн. пром-сть, 1987. - 224 с.) (Стр. 39). Принят за аналог.
К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата при использовании данной клеевой композиции, относят то, что при склеивании фанеры и других клееных слоистых материалов получается хрупкий клеевой шов, имеющий значительную усадку, и тем самым не позволяющий получать клеевые соединения с более высокими физико-механическими показателями.
Наиболее близким к заявленному изобретению составом того же назначения по совокупности признаков является состав, состоящий из карбамидоформальдегидной смолы, отвердителя, наполнителя (Качалин Н.В. Справочник по производству фанеры [Текст] / Н.В. Качалин. - Москва, 1984. - 431 с.) (Стр.43, рецепт 2). Принят за прототип.
Недостатком прототипа является использование специально полученного наполнителя, требующего достаточно больших производственных затрат на изготовление и транспортировку. Этот наполнитель не позволяет повышать физико-механические свойства получаемых материалов.
Изобретение решает задачу получения древесных клееных слоистых материалов с улучшенными физико-механическими показателями, в частности увеличение предела прочности при скалывании по клеевому слою.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что клеевая композиция для изготовления древесных клееных слоистых материалов, включающая карбамидоформальдегидную смолу, отвердитель, наполнитель, согласно изобретению в качестве наполнителя содержит шлифовальную древесную пыль, являющуюся отходами фанерного производства, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Карбамидоформальдегидная смола
с концентрацией 64-68%
97,56-98,52
Наполнитель
(шлифовальная древесная пыль)
0,49-1,46
Отвердитель
(хлористый аммоний)
0,98-0,99
К шлифовальной древесной пыли относятся отходы, образующиеся в процессе шлифования древесины, фанеры, так как пылевые фракции размером менее 500 мкм составляют около 98% от их общего объема. Форма мелкодисперсных частиц пыли имеет сложную конфигурацию и частично определяется породой древесины.
Шлифовальная древесная пыль представляет собой смесь древесных частиц размером в среднем 250 мкм с абразивным порошком, отделившимся от шлифовальной шкурки в процессе шлифования древесного материала. Содержание абразивного материала в древесной пыли может доходить до 1% по массе. Фракционный состав шлифовальной древесной пыли, образующейся на шлифовальных станках фанерного производства, имеет диапазон изменения размеров частиц от 40 до 500 мкм.
Технология получения наполнителя: древесная шлифовальная пыль, получаемая в процессе шлифования фанеры, рассеивается через сита по фракциям.
Реализация технического решения позволит получать клееные древесные материалы с улучшенными физико-механическими показателями, а также использовать древесные отходы.
Исследуемым фактором явилась возможность применения в качестве наполнителя карбамидоформальдегидных смол несортированной шлифовальной древесной пыли и сортированной шлифовальной древесной пыли различных фракции.
Шлифовальную древесную пыль просеивали через сита с номерами: 0125, 018, 025. Отбирались пробы шлифовальной древесной пыли, проходящие через сита с номерами (с размером ячеек в свету) - 025, 018, 0125.
Последовательность введения компонентов в клеевую композицию - смола, наполнитель - перемешивание 3 мин, отвердитель в виде порошка хлористого аммония - перемешивание 3 мин, выдержка клея - 5 мин, нанесение на шпон, сборка пакетов и выдержка 5 мин до загрузки в пресс.
Исследования проводились на жидкой водорастворимой карбамидоформальдегидной смоле, физико-химические свойства которой приведены в таблице 1.
Таблица 1
Физико-химические свойства смолы КФ-МТ-15
№п/п
Наименование показателей
Нормы по ТУ 2223-010-48090685-2010У
Результат испытаний
1
Внешний вид: однородная суспензия от белого до светложелтого цвета, без посторонних включений
удовлетворяет
2
Массовая доля сухого остатка, %
66,0±2,0
66.26
3
Массовая доля свободного формальдегида, % не более
0,15
0,10
4
Вязкость условная по В3-246 при 20°С (сопло 4 мм), после изготовления, с
50-80
61
5
Концентрация водородных ионов (рН)
7,5-8,5
8,1
6
Время желатинизации при 100°С
50-70
51
7
Смешиваемость смолы с водой, при которой наблюдается коагуляция (по объему)
1:2- 1:10
1:4
Для проверки качества клеевых композиций, получаемых с новым наполнителем, приготовлены следующие рецепты клеев для изготовления фанеры (табл.2):
Таблица 2
Рецептура клеев
Рецепт клея, №п/п
Количество смолы, мас.%
Количество отвердителя, мас.%
Количество наполнителя, мас.%
Прочность скалывания фанеры по клеевому слою, МПа
Фракция наполнителя 025
1*
96,61
0,97
2,42
1,39
2*
97,09
0,97
1,94
1,56
3*
96,15
0,96
2,89
1,39
4*
95,24
0,95
3,81
1.13
Фракция наполнителя 01 8
5
98,52
0,99
0,49
1,75
6
98,04
0,98
0,98
1,88
7*
97,09
0,97
1,94
1,73
8*
96,15
0,96
2,89
1,63
Фракция наполнителя 0125
9
98,52
0,99
0,49
2,16
10
98,04
0,98
0,98
2,27
11
97,56
0,98
1,46
1.95
12*
97,09
0,97
1,94
1,35
Примечание - рецепт 1 *- контрольный (прототип) - наполнитель древесная мука рецепты - 2*, 3*, 4*, 7*, 8*, 12* приведены для сравнения
Используемые компоненты имеют следующие характеристики. В качестве карбамидоформальдегидной смолы применяли смолу марки КФ-МТ-15 (ТУ 2223-010-48090685-2010). В качестве отвердителя применяли хлористый аммоний в виде тонкоизмельченного порошка (ГОСТ 2210-73 Аммоний хлористый технический. Технические условия).
В качестве наполнителей - древесную муку (ГОСТ 16361-79) - прототип (рецепт №1) и шлифовальную древесную пыль, получаемую при шлифовании фанерной продукции (во всех остальных рецептах).
Пример 1 (прототип). В стеклянный стакан наливают 100 г (96,61 мас.%) карбамидоформальдегидной смолы, затем вводят наполнитель - древесную муку в количестве 2,5 г (0,97 мас.%) и тщательно перемешивают в течение 3 мин, затем добавляют 1 г (2,42 мас.%) отвердителя - тонкоизмельченный порошок хлористого аммония. Клеевой раствор тщательно перемешивают в течение 3 мин. Перед использованием клей выдерживают 5 мин.
Пример 2. Аналогично примеру 1 в стеклянный стакан наливают 100 г (97,09 мас.%) карбамидоформальдегидной смолы, затем вводят наполнитель - шлифовальную древесную пыль в количестве 2 г (0,97 мас.%) и тщательно перемешивают в течение 3 мин. Далее добавляют 1 г (1,94 мас.%) отвердителя - тонкоизмельченный порошок хлористого аммония. Клеевой раствор также тщательно перемешивают в течение 3 мин. Перед использованием клей выдерживают 5 мин.
Остальные рецепты готовились аналогичным образом и приведены в таблице 2.
Для оценки влияния фракционного состава наполнителя - древесной шлифовальной пыли на прочность при скалывании по клеевому слою фанеры отбирались пробы шлифовальной пыли, проходящие через сита с номерами (с размером ячеек в свету) - 025, 018, 0125.
2
Полученными клеями склеивали 3-х слойную фанеру толщиной 4 мм из березового лущеного шпона толщиной 1,5 мм, влажностью 6-7%. Расход клея - 120 г/м, удельное давление - 1,8 МПа, температура плит пресса - 140°С, продолжительность выдержки в прессе - 2 мин. После выгрузки из пресса фанера охлаждалась и выдерживалась при температуре 20°С и относительной влажности воздуха ~ 65% не менее 24 ч. Далее из фанеры, склеенной на различных клеевых композициях, были изготовлены образцы для испытания на прочность при скалывании по клеевому слою. Отбор и подготовка образцов, их испытание ведется в соответствии с ГОСТ 9620-94 и ГОСТ 9624-93. Результаты исследований по оценке влияния количества вводимого наполнителя на прочность фанеры при скалывании по клеевому слою представлены в табл.2 и на чертеже.
Из них видно, что введение наполнителя фракции 025 в количестве 1,94 мас.% малоэффективно и дальнейшее увеличение доли наполнителя до 3,81 мас.% значительно снижает прочность склеивания.
Однако при использовании более мелких фракций получено значительное увеличение прочности. Так, например, при добавлении 0,98 мас.% наполнителя фракции 018 прочность склеивания увеличивается на 35% по сравнению с прототипом, для фракции 0125 при 0,98 мас.% наполнителя - соответственно на 63%.
Таким образом, предложенное решение обеспечивает повышение физико-механических характеристик фанеры.