Модификация клеевых систем электромагнитным полем СВЧ

МОДИФИКАЦИЯ КЛЕЕВЫХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ

ПОЛЕМ СВЧ

MODIFICATION OF ADHESIVE SYSTEMS OF MICROWAVE ELECTROMAGNETIC RADIATION

Шевчук К.А.

Рассмотрен вопрос воздействия электромагнитного поля СВЧ на клеевые составы, применяемые в деревообрабатывающей промышленности.

The results of studying of the influence microwave electromagnetic radiation on the characteristics of PVA-glue and toughness of the glued wood.

Ключевые слова: клеевые системы, поляризация.

Key words: adhesive systems, polarization.

В производстве древесных материалов в большинстве технологий, применяют клеевые составы. Как правило, готовая продукция на основе клееной древесины должна обладать высокими эксплуатационными показателями, такими как прочность, долговечность, технологичность и др. Среди этих требований, изначальная и эксплуатационная прочность клеевых соединений является, одним из определяющих факторов.

На сегодняшний день химическая модификация клеевых составов с целью улучшения эксплуатационных свойств изделий, широко представлена в различных научных источниках.

Так же на улучшение свойств адгезива положительно влияет электрофизическая модификация. Например, в работах [1, 5], представлен положительный эффект такого воздействия на внутреннюю структуру полимерных составов.

На основании результатов исследований, представленных в работе [5], установлено влияние нетеплового воздействия СВЧ электромагнитного излучения на структуру полимерного материала, которое увеличивает кинетическую гибкость цепи полимера (эпоксидного компаунда) и обеспечивает конформационные превращения в его структуре, заключающиеся в изменении плотности молекулярной упаковки, что дает увеличение прочности клеевого соединения.

Оправдано будет предположить, что электрофизическое воздействия электромагнитного поля СВЧ так же положительно повлияет на адгезионные и когезионные свойства клеевых составов применяемых в деревообрабатывающем производстве.

В пользу данного предположения об изменении внутренней структуры полимера так же выступает теория электромагнитного излучения (электромагнитные волны) распространяющегося в пространстве возмущения «магнитных полей». Электромагнитное поле СВЧ воздействует только на диполь-ные молекулы — с «плюсом» на одном конце и «минусом» на другом, что задает молекулам строгую ориентацию вдоль собственных силовых линий, при этом хаотически расположенные молекулы, разворачиваясь, дополняют друг друга величиной заряда, тем самым увеличивают полярность.

Для проверки выдвинутого предложения были проведены эксперименты по склеиванию древесины поливинилацетатным клеем.

В эксперименте использовали породы дуб и лиственница. Склеивание осуществляли клеем марки Дорус МД 072, производства компании «Henkel» с

л

расходом 130 г/м на обе склеиваемые поверхности. Являясь слабо полярным веществом, молекулы которого обладают некоторым постоянным дипольным моментом при большой полярности молекул предположили, что в них, возможно, будут возникать индуцированные диполи, а результат проявится в дополнительном дипольном взаимодействие. Условия и режим склеивания приняты согласно технологической инструкции по использованию клея данной марки.

Для каждой породы было изготовлено по две партии образцов, согласно ГОСТ 15613.1 - «Древесина клееная массивная. Методы определения предела прочности клеевого соединения при склеивании вдоль волокон». Различие одной партии от другой состояло в условиях подготовки клея перед нанесением на склеиваемые поверхности. В первом случае на склеиваемые поверхности наносили клей, согласно технологической инструкции. Во втором случае клей перед применением обрабатывали в поле СВЧ. Предварительную обработку клея электромагнитным полем СВЧ осуществляли в микроволновой печи «Daewoo» (2,45 ГГц) с максимальной мощностью 600 Вт. Режим обработки клея был выбран на основе предварительных экспериментов и соответствовал следующим значениям параметров:

- генерирующая мощность электромагнитного поля СВЧ при обработке клея - 354 Вт. Учитывая, что объем клея при обработке СВЧ был принят

3 3

70 см , удельная мощность обработки клея составляла 5,0 Вт/см ;

- продолжительность обработки составляла 5 с.

Первоначально определяли предел прочности при скалывании вдоль волокон сухих образцов, испытывали согласно ГОСТ 15616.1. Полученные результаты испытаний не позволили установить влияние обработки клея электромагнитным полем СВЧ на прочность склеивания. Все образцы при испытании имели 100% разрушения по древесине. Принимая во внимания, что одним из показателей клеевых соединений древесины является их водостойкость, было проведены испытания по ГОСТ 17005 - 82 «Конструкции деревянные клееные. Метод определения водостойкости клеевых соединений», согласно которого предусматривается перед испытанием образцов их вымачивание в воде при комнатной температуре в течение 48 часов.

Результаты экспериментов в виде диаграмм представлены на рис 1. Диаграммы наглядно иллюстрируют, что кратковременная обработка поливинил-ацетатного клея электромагнитным полем СВЧ повышает прочность склеивания древесины: для породы дуб в среднем на 17,0 % , породы лиственница -на 33,2 %.

5 -1.5 4

з

2.5

т.

1.5 I

о,

(М

Iе

¡0

Минимальное шчснис

Максимальное иичемне

О 010 о

Мннимальиис шаченне

Максимальное начснис

Рисунок 1 - Значения предела прочности при скалывании образцов

по клеевому слою: а - порода дуб; б - порода лиственница.

А - клей в исходном состоянии; Б - клей обработанный в поле СВЧ.

Таким образом, на основании проведенных экспериментов установлено, что кратковременное воздействие электромагнитного поля СВЧ на поливи-нилацетатный клей влияет на образования адгезионного контакта между клеем и древесиной и в результате приводит к повышению прочности склеивания. Увеличение прочности склеивания древесины с применением клеевого состава, обработанного СВЧ полем без нагрева, требует дальнейшего изучения процессов, происходящих при формировании адгезионного взаимодействия в данных условиях склеивания.

Список использованных источников

1. Шендриков М.А. Повышение прочности клеевых соединений древесины путем модификации клея электрическим полем: дис. ... канд. техн. наук [Текст]/ М.А. Шендриков. - Воронеж, 2011. - 157 с.

2. Иванов А. В. Повышение прочности клеевых соединений древесины путем воздействия на клей магнитным полем: дис. ... канд. техн. наук [Текст]/ А. В. Иванов. - Воронеж, 2011. - 116 с.

3. Лаврентьев В.А. Влияние СВЧ электромагнитного поля на физико - механические свойства эпоксидного компаунда: дис. ... канд. техн. наук [Текст]/ В.А. Лаврентьев. - Саратов, 2009. - 147 с.

4. Никишечкин В.Л. Повышение прочностных свойств стеклопластиков путем предварительного электрофизического воздействия на полимерное связующее: дис. ... канд. техн. наук [Текст]/ В.Л Никишечкин. - Комсомольск на Амуре, 2010. - 142 с.

5. Калганова С.Г. Электротехнология нетепловой модификации полимерных материалов в СВЧ электромагнитном поле: дис. ... доктор. техн. наук [Текст]/ С.Г. Калганова. -Саратов, 2009. - 339 с.