Влияние экстрактивных веществ древесины на свойства синтетических смол, клеев и композиций на их основе

ВЛИЯНИЕ ЭКСТРАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ДРЕВЕСИНЫ НА СВОЙСТВА СИНТЕТИЧЕСКИХ СМОЛ, КЛЕЕВ И КОМПОЗИЦИЙ

НА ИХ ОСНОВЕ

Криворотова А.И., Цахилова Е.С.

One of the ways of transformation culled wood is the extraction of wood. This extracts are used for the modification of resin. Resins after modification have such properties that initial resins have too. Advantage is concluded in little production cost of resins and there for offinal production - glued wood. Models of glued wood making on base of modification resins have properties according to standard.

На сегодняшний день склеивание в деревообработке имеет первостепенное значение. Трудно поверить, что до начала XX века промышленное значение клеев и склеивания было невелико. На начальных этапах развития склеивания использовались в основном клеи животного и растительного происхождения. Толчком к совершенствованию клеев явилось развитие фанерной промышленности и производства ДСтП.

Синтетические клеи в значительной степени вытеснили из промышленности клеи природного происхождения в силу следующих преимуществ: дешевизна исходных продуктов, использование непищевого сырья, практическая неисчерпаемость сырья, возможность широкого регулирования свойств клеев, высокая скорость отверждения и малый расход клея.

На фоне этих преимуществ, синтетические смолы обладают рядом недостатков таких, как ограниченная водо- и теплостойкость, хрупкость клеевого шва, большая усадка клея, коррозийность шва, высокая токсичность. Частичное устранение этих недостатков достигается при модификации синтетических смол, т.е. направленном изменении свойств клея путем добавки в основной клей какого-либо другого компонента, совместимого с ним или механическим воздействием.

Были проведены исследования влияния экстрактивных веществ древесины сибирских пород на свойства синтетических смол, клеев и композиций на их основе. Основными свойствами клеев, влияющими на получение качественных клеевых соединений, являются рН-среды, вязкость, время желатинизации, содержание свободного формальдегида. При модифицировании клеев следует учитывать необходимость сохранения показателей данных свойств на уровне требований предусмотренных стандартом, либо их улучшение. Данные, полученные при исследовании физико-химических свойств клеев на основе карбамидофор-мальдегидной смолы КФ-МТ-15 и фенолоформальдегидной смолы СФЖ-3013, модифицированных изопропанольными и водными экстрактивными веществами коры пихты и лиственницы, позволили сделать вывод, что при введении экстрактов в карбамидо- и фенолоформальдегидные смолы происходит значительное снижение рН-среды и переход ее из щелочной или нейтральной среды в кислую; введение экстрактов увеличивает содержание свободного формальдегида и бро-мируемых веществ в смолах; наибольшее влияние на свойства карбамидо- и фе-нолоформальдегидных смол оказывают изопропанольные экстракты. Данные исследований приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 - Физико-химические свойства модифицированных клеев на основе карбамидоформальдегидной смолы КФ-МТ-15_

Используемый экстракт рН- среды Содержание свободного формальдегида, % Время желатинизации при 100 °С, с Вязкость по ВЗ-4, с

Изопропанольный экстракт коры пихты 2,4 0,36 64 137

Водный экстракт коры пихты 2,5 0,33 74 148

Изопропанольный экстракт коры лиственницы 2,2 0,27 82 168

Водный экстракт коры лиственницы 2,4 0,31 78 200

Исходная смола 6,5 0,11 74 125

Таблица 2 - Физико-химические свойства модифицированных клеев на основе фенолоформальдегидной смолы СФЖ-3013_

Используемый экстракт Массовая доля щелочи, % Массовая доля бромируемых веществ, % Время желатинизации при 100 °С, с Вязкость по ВЗ-4, с

Изопропанольный экстракт коры пихты 5,60 21,00 115 112

Водный экстракт коры пихты 6,40 20,50 128 104

Изопропанольный экстракт коры лиственницы 3,12 23,51 164 119

Водный экстракт коры лиственницы 4,80 22,40 195 108

Исходная смола 8 21 90 98

Для исследования физико-механических свойств фанеры были изготовлены в лабораторных условиях образцы тринадцатислойной фанеры марки ФК и ФСФ, применяя клеи с различной рецептурой (таблица 3). Применялись березовый шпон, карбамидо- и фенолоформальдегидная смолы, а также изопропаноль-ные экстракты коры пихты.

Таблица 3 - Рецептура клея

Компонент клея Количество, м.ч, для вариантов

0 1 2 3 4

Смола 100 100 100 100 100

Экстракт - 15 20 25 35

Древесная мука 2,5 2,5 2,5 5,0 5,0

Параформальдегид 0,5 1,5 5,5 6,0 7,0

Полученные образцы фанеры были исследованы на такие физико-механические свойства, как предел прочности при скалывании по клеевому слою и предел прочности при статическом изгибе. Результаты испытаний приведены в таблицах 4 и 5.

Таблица 4 - Физико-механические свойства фанеры марки ФСФ

Физико-механические свойства Количество экстрактивных веществ, м.ч

0 15 20 25 35

Предел прочности при скалывании по клеевому слою, МПа 1,5 1,39 1,44 1,48 1,46

Предел прочность при статическом изгибе, МПа 60 48 51 55 52

Таблица 5 - Физико-механические свойства фанеры марки ФК

Физико-механические свойства Количество экст ^активных веществ, м.ч

0 15 20 25 35

Предел прочности при скалывании по клеевому слою, МПа 1,5 1,36 1,39 1,45 1,41

Предел прочность при статическом изгибе, МПа 55 46 49 52 51

На основе данных таблиц 4 и 5 был проведен анализ зависимости физико-механических свойств фанеры марок ФК и ФСФ от количества экстрактивных веществ.

Как видно из рисунков 1 и 2 наибольшей прочностью среди образцов, с использованием модифицированных клеев, обладают образцы изготовленные с применением клея содержащего 25 м.ч экстрактивных веществ. Прочность фанеры без использования модифицированного клея больше, чем прочность фанеры на основе модифицированного клея. Однако, разница значений незначительная и составляет 0,02 и 0,05 МПа для предела прочности при скалывании по клеевому слою для фанеры марки ФСФ и ФК соответственно, и 5 и 3 МПа для предела прочности при статическом изгибе.

При отнесении показателей прочности фанеры с 25 % содержанием экстрактов (по сути заменителем смолы) к ее стоимости данная разница компенсируется уменьшением себестоимости производимой продукции.

о «

(и (и

К СР С

к н о о к

ЕГ о л с

Ч Й Й Й

л § С х

о с

к к

1,55 1,5

сЗ

С 1,45

Е ,

2 1,4 § 1,35

о '

1,3 1,25

0

15

20

25

35

Количество экстарктивных веществ, м.ч.

Фанера марки ФСФ Н Фанера марки ФК

Рисунок 1 - Зависимость предела прочности при скалывании по клеевому слою от количества экстрактивных веществ

к сР с

в

о о к

ЕГ

о р

с

3 «

(и р

с

сЗ

(и

70 60

1 50

§ 40

о И

0 (и

ЕГ

1

30 20 10 0

0

15

20

25

35

Количество экстарктивных веществ, м.ч.

Фанера марки ФСФ  Фанера марки ФК

Рисунок 2 - Зависимость предела прочности при статическом изгибе от количества экстрактивных веществ

Показатели прочности фанеры на скалывание и статический изгиб при 25 % содержании экстрактов соответствуют стандарту (в зависимости от породы используемого шпона предел прочности при скалывании по клеевому слою после кипячения в течение 1 ч составляет для ФСФ и ФК от 0,6 до 1,5 МПа, предел прочности при статическом изгибе для ФСФ и ФК соответственно от 30 до 60 МПа и от 25 до 55 МПа).