КЛЕЙ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОСТРОПЛИТ
ADHESIVE FOR MAKING CHAFF PLATES

Изобретение относится к получению клеев на основе фенолформальдегидных смол, используемых в деревообрабатывающей промышленности при изготовлении костроплит.
Известен клей для производства древесностружечных плит на основе водорастворимой фенолформальдегидной смолы резольного типа СФЖ-3014 (Доронин Ю.Г. Синтетические смолы в деревообработке. / Ю.Г.Доронин, С.Н.Мирошниченко, М.М.Свиткина. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Лесная промышленность, 1987. - С.102-106).
Однако при использовании такого клея при осмолении костры льна в производстве костроплит не удается достичь равномерного его распределения по поверхности всех частиц. Как правило, на поверхности готовой плиты присутствуют участки с повышенным содержанием связующего и участки слабо осмоленные. Неравномерность осмоления костры приводит к нестабильности свойств по толщине и формату плиты, что негативно отражается на качестве продукции.
Известны спирторастворимые фенолформальдегидные смолы (фенолоспирты) с различной степенью отгонки водно-спиртовой фракции (Патент SU 65474. Способ получения фенолальдегидных пластиков. / А.А.Ванштейдт, А.А.Васильев. - №321684; заявл. 20.04.1943. - 3 с.).
Однако применение данных смол связано с повышенной токсичностью как самого производства, так и готовой продукции на их основе, поскольку содержание свободных токсичных веществ в исходном клее в зависимости от степени конденсации и степени отгонки водно-спиртовой фракции весьма значительно, а склеивание древесных материалов на основе данных смол связано с технологическими трудностями, заключающимися в необходимости подсушки осмоленных материалов. Кроме этого, спирторастворимые фенолформальдегидные смолы более дорогие, чем водорастворимые, а их применение связано с рядом технологических трудностей, в частности, для промывки технологического оборудования требуется соответствующий растворитель - спирт.
Технической задачей изобретения является создание клея на основе водорастворимой фенолформальдегидной смолы СФЖ-3014, обеспечивающего равномерное осмоление частиц костры льна при изготовлении костроплит и повышение физико-механических характеристик готовой продукции с упрощением технологии приготовления и использования клеевого состава.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в состав клея, включающего готовую водорастворимую фенолформальдегидную смолу СФЖ-3014, при смешивании дополнительно вводят модификатор - бутановый спирт (бутанол-1) при следующем соотношении компонентов, мас.ч:
Фенолформальдегидная смола СФЖ-3014 (жидкая) 100;
Бутанол-1 1,5-2,5.
Клей готовят следующим образом. Исходные компоненты смешивают в установках приготовления связующего непрерывного действия, например ДКС-1. Компоненты связующего (раствор готовой фенолформальдегидной смолы, бутанол-1) подаются раздельно насосами-дозаторами в лабиринтную мешалку, где происходит смешивание компонентов клея между собой и образование однородного клеевого состава. Из лабиринтной мешалки подготовленное связующее подается в смеситель на стадию осмоления наполнителя.
Существенным признаком, отличающим заявляемое техническое решение от прототипа, является то, что в клеевой состав на основе готовой водорастворимой фенолформальдегидной смолы СФЖ-3014 при смешивании дополнительно вводят модификатор - бутановый спирт (бутанол-1) в количестве 1,5-2,5 мас.ч., что позволяет улучшить равномерность распределения клея по частицам костры и повысить физико-механические показатели костроплит при несущественном изменении технологии приготовления клеевого состава.
Требуемое количество вводимого модификатора определено на основе экспериментальных исследований с привлечением основных положений теории смачивания и адгезии, согласно которой полимерные составы, применяемые при осмолении наполнителей, должны обеспечивать полное смачивание поверхности субстрата. Для достижения полного смачивания и высокой адгезии необходимо, чтобы поверхностное натяжение субстрата (костры льна) было больше поверхностного натяжения адгезива (клея) (Берлин А.А. Основы адгезии полимеров. / А.А.Берлин, В.Е.Басин. - М.: Химия, 1974. - С.78).
Величина поверхностного натяжения костры льна определена путем изучения взаимосвязи краевого угла смачивания поверхности костры полимерными составами с различным поверхностным натяжением (табл.1). В данном исследовании фенолформальдегидная смола СФЖ-3014 совмещалась с различным количеством бутанола-1 для снижения поверхностного натяжения, величина которого определялась методом отрыва кольца.
Взаимосвязь косинуса краевого угла смачивания от поверхностного натяжения адгезивов представлена на чертеже.
2
2
2
Фактическое поверхностное натяжение костры определено графическим способом путем экстраполирования кривой линии, выражающей зависимость cosθ=f(σ) до значения cosθ=1, при котором должно происходить полное смачивание. Таким образом, поверхностное натяжение костры составило 45 МДж/м. Для достижения полного смачивания и высокой адгезии необходимо, чтобы клей, применяемый для ее осмоления, имел поверхностное натяжение 45 МДж/м и менее. Это достигается при введении в состав клея на основе фенолформальдегидной смолы СФЖ-3014 бутанола-1 в количестве 2 мас.ч. Поверхностное натяжение данного состава составляет 43,3 МДж/м.
В табл.2 приведены сравнительные физико-механические характеристики костроплит, изготовленных с применением клея на основе фенолформальдегидной смолы СФЖ-3014 с введением в его состав модификатора - бутанола-1 в количестве от 0 до 3,5 мас.ч. Расчетное количество абсолютно сухой смолы при изготовлении костроплит составляло 15% от массы костры. Из табл.2 видно, что при введении в клеевой состав бутанола-1 заметно повышаются физико-механические характеристики костроплит, при этом значимое увеличение физико-механических характеристик костроплит достигается при введении в клеевой состав бутанола-1 в количестве 1,5-2,5 мас.ч. Данное количество вводимого бутанола-1 следует считать рациональным.
Таблица 1
Характеристики исследуемых адгезивов
Адгезив
Вязкость по В3-4, с
Поверхностное натяжение, σ, мДж/м<sup>2</sup>
Косинус угла смачивания
Угол смачивания, град
Смола СФЖ-3014
63
73,2
0,319
71° 18'
Смола СФЖ-3014+0,5 мас.ч. бутанола
61
57,9
0,467
62° 12'
Смола СФЖ-3014+1 мас.ч. бутанола
59
52,7
0,545
57° 0'
Смола СФЖ-3014+1,5 мас.ч. бутанола
58
47,8
0,742
42° 18'
Смола СФЖ-3014+2 мас.ч. бутанола
57
43,3
0,972
11° 24'
Смола СФЖ-3014+2,5 мас.ч. бутанола
57
41,8
1,0
0°