Синтетический клей для производства фанеры, фанера и способ ее производства
SYNTHETIC GLUE FOR MANUFACTURE OF PLYWOOD, PLYWOOD, AND METHOD FOR MANUFACTURE THEREOF

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к производству фанеры.
Проблема защиты продукции в современном мире является весьма актуальной для любой компании-производителя. Особенно это касается крупных компаний, в которых репутационный ресурс значителен и напрямую влияет на загруженность производственных мощностей.
Известна фанера содержащая листы шпона, склеенные между собой синтетическим клеем, в качестве синтетического клея использован клей на основе диановой смолы. Из шпона толщиной 1,5 мм собирают пакет. На листы шпона наносят путем пропускания их через вальцы клей на основе диановой смолы и осуществляют холодную подпрессовку собранного пакета, а затем - горячее склеивание [Патент RU № 2136488, МПК B27D 1/04, 1999].
Недостатком данной фанеры является невозможность однозначной идентификации производителя по химическому составу клея или соотношению компонентов клеевой смеси.
2
2
Известен способ изготовления фанеры в котором осуществляют обработку поверхности шпона в два этапа, нагрев шпона после первого этапа, обработку поверхности шпона на втором этапе путем нанесения на нее клеевого слоя с использованием клея из ряда, содержащего фенолоформальдегидный клей. Выполняют формование стопы шпона, подпрессовывание и горячее прессование стопы. На первом этапе поверхность шпона обрабатывают водным раствором арабиногалактана и затем шпон греют до полного высыхания с высаживанием арабиногалактана. Ряд клеев дополнительно содержит карбамидоформальдегидный клей. Клей на поверхность шпона наносят в количестве 110-130 г/м. Арабиногалактан на поверхность шпона наносят в количестве 5-10 г/м в расчете на сухие вещества [Патент RU № 2502593, МПК B27D 1/04, 2013].
Недостатком данного способа является невозможность однозначной идентификации производителя фанеры по компонентам клея или компонентам подготовки поверхности.
В качестве прототипа «синтетического клея для производства фанеры», а также непосредственно «фанеры» выбрано техническое решение согласно патента RU № 2136488.
В качестве прототипа «способа изготовления фанеры» выбрано техническое решение согласно патента RU № 2502593.
Техническим результатом заявляемой группы изобретений является создание способа маркировки листов фанеры и материала, используемого в качестве идентификационной метки, для последующей гарантированной ее идентификации.
Указанный технический результат достигается тем, что синтетический клей для производства фанеры, содержащий смолу, мел, муку и воду, согласно изобретению, дополнительно содержит железосодержащий мелкодисперсный наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас. %:
смола - 65,0-78,0
мел - 5,0-10,0
мука - 5,0 - 8,0
вода - 8,0-14,0
железосодержащий мелкодисперсный наполнитель - 0,05-6,0.
В качестве смолы синтетический клей содержит фенол-формальдегидную или карбамид-формальдегидную или иную смолу со свойствами реактопластов или термопластов, полимеризующуюся в щелочной или кислой среде.
В качестве железосодержащего мелкодисперсного наполнителя синтетический клей содержит пылевидные отходы металлургического производства с содержанием железа не менее 30,0%.
Также, указанный технический результат достигается тем, что в фанере, содержащей листы шпона, склеенные между собой синтетическим клеем согласно изобретению, синтетический клей содержит железосодержащий мелкодисперсный наполнитель.
Железосодержащий мелкодисперсный наполнитель в составе синтетического клея содержится в количестве 0,05-6,0%.
В качестве железосодержащего мелкодисперсного наполнителя используют пылевидные отходы металлургического производства с содержанием железа не менее 30,0%.
Содержание смолы, воды и муки влияет на вязкость клеевого состава и обеспечивает достаточное «время жизни» без ухудшения потребительских свойств. Снижение концентрации смолы, равно как и увеличение содержания воды приводит к непроклею в фанере, обратная ситуация способствует увеличению вязкости и нарушении режима текучести, что приводит к повышенному расходу клея или полной остановке производства.
Содержание муки в указанном диапазоне также обеспечивает достаточную степень холодной подпрессовки собранного пакета из шпона перед горячим прессованием. Уменьшение содержание не позволяет точно контролировать вязкость состава, не обеспечивает холодную подпрессовку и уменьшение пакета шпона перед горячим прессованием. Увеличение содержание муки приводит к неконтролируемому изменению вязкости, образованию агломератов твердой фазы, нарушению режима склеивания композита.
Мел применяется в качестве наполнителя для минимизации фактора парового удара при горячем прессовании, а также с целью удешевления технологии производства. Изменение его содержания в большую сторону приводит к уменьшению прочности клеевого шва, в меньшую - повышенному расходу смолы и клеевого состава соответственно.
Полезное действие изобретения достигается в совокупности с методом идентификации неорганических веществ методом рентгенофлуоресцентного анализа (РФА).
Внесение материала метки (железосодержащего мелкодисперсного наполнителя) не должно приводить к ухудшению свойств клеевого состава. Максимальное содержание железосодержащего мелкодисперсного наполнителя ограничено 6,0%, иначе наблюдаются ухудшения вязкости и адгезионных свойств клея.
Минимальное содержание идентификационной метки (железосодержащего мелкодисперсного наполнителя), позволяющее многократно и качественно определять ее наличие, вне зависимости от внешних условий (температура, влажность), составляет 0,05%.
Также, указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления фанеры, включающем обработку поверхности шпона, нанесение на нее клеевого слоя, формование стопы шпона, подпрессовывание и горячее прессование стопы, согласно изобретению в качестве клея используют синтетический клей, содержащий железосодержащий мелкодисперсный наполнитель.
Железосодержащий мелкодисперсный наполнитель в составе синтетического клея содержится в количестве 0,05-6,0%.
В качестве железосодержащего мелкодисперсного наполнителя используют пылевидные отходы металлургического производства с содержанием железа не менее 30,0%.
Для изготовления фанеры используют шпон толщиной 0,8-2,5 мм.
2
Синтетический клей на поверхность шпона наносят в количестве 100,0-200,0 г/м.
Вязкость синтетического клея составляет 80-165 с.
Прессование стопы осуществляют с давлением 1,1-3,0 МПа, при температуре 110-150°С, в течение 4-15 мин.
Толщина шпона зависит от технологического оборудования производителя. Указанная толщина обеспечивает достаточную прочность шпона и минимизирует массу древесины на единицу площади поверхности. Уменьшение толщины приводит к значительному усложнению процессов сушки и использования шпона в формировании пакета. Увеличение толщины приводит к увеличению массы пакета без значительного изменения прочностных характеристик, что, в результате снижает эффективность расходования сырья в производстве.
Указанные нормы расхода клея, а также параметры вязкости (по вискозиметру В3-4) обеспечивают применение клеевого состава в технологической цепочке производства фанеры, достаточную степень диффузии и адгезии клеевого состава к поверхности шпона. Что, в свою очередь, гарантирует прочность клеевого шва согласно требуемым европейским и российским стандартам качества фанерных изделий. Уменьшение нормы расхода, равно как и изменение вязкости клеевого состава приводят к неравномерному нанесению клеевого состава, непроклеиванию композитного пакета и появлению брака.
Параметры прессования обеспечивают максимальную степень полимеризации смол в клеевом составе, обеспечивают оптимальную влажность в готовом продукте.
Снижение температуры и давления в процессе горячего прессования, приводит к возникновению непроклеенных областей, снижению ресурса техники, повышенной токсичности готового продукта в связи с выделением формальдегида или иного мономера, участвующего в поликонденсации смолы.
Указанные параметры позволяют получать изделия с внесенной идентификационной меткой согласно СТО компании «Свеза» и требованиям международных стандартов качества.
Пример производства фанеры на основе фенолформальдегидной смолы с внесенной идентификационной меткой (железосодержащим мелкодисперсным наполнителем) в количестве 5,0%.
Подготовка жидкой фазы: смола в количестве 70% смешивалась с водой 10,0%.
Твердая фаза, состоящая из мела в количестве 7,5% и железосодержащего наполнителя (5,0%), смешивалась отдельно до получения однородной массы.
Твердая фаза постепенно добавлялась в жидкую фазу при непрерывном перемешивании. Дальнейшее перемешивание осуществлялось до достижения однородного состояния клеевой массы. Для контроля вязкости клеевого состава, одновременно с твердой фазой подавалась мука в количестве 7,5%. Вязкость клея составила 135 с по В3-4.
2
Клеевой состав наносился на поверхность шпона в количестве 150-160 г/м.
Для формирования фанерного пакета использовался шпон, влажностью 2-5% и толщиной до 4 мм. Количество слоев шпона составило 7 шт.
Проводилось формирование стопы для холодной подпрессовки, далее осуществлялась холодная подпрессовка в течение 5 минут с давлением 1,1 МПа.
Дальнейшее горячее прессование проводи в течение 8 минут с давление 17 МПа.
В результате указанных операций была получена фанера толщиной 9 мм с меткой (железосодержащим мелкодисперсным наполнителем) в каждом клеевом слое. Наличие позволяет однозначно определить наличие железосодержащего наполнителя методом рентгенофлуоресцентного анализа (РФА), поскольку указанный наполнитель содержит металлы, нехарактерные для материалов производства компонентов фанерного композита в количестве, исключающим ошибку определения.
Метод РФА является спектроскопическим методом определения элементного состава образца. Метод основан на сборе и анализе спектра, полученного при облучении исследуемого образца рентгеновским излучением. Идентификация железосодержащего наполнителя в составе фанеры происходит сравнением спектров исследуемых образцов с эталонными спектрами наполнителя. В качестве фона выступает фанера заданной толщины без железосодержащего наполнителя в составе клея.
Технический результат изобретения достигается изготовлением фанеры с функциональными свойствами, ранее не присущими данному классу материалов, а именно наличию идентификационной метки с возможностью однозначного определения ее в составе фанеры методом РФА-анализа.