Выдержка под давлением (продолжительность склеивания)

 

Для достижения заданной прочности склеивания заготовок их необходимо выдержать под давлением в течение определенного времени. Это время слагается из двух частей: 1) времени, потребного на углубление реакции поликонденсации клея до момента начала образования в нем продуктов отверждения; 2) времени, потребного на образование в клее такого количества продуктов отверждения, которое обеспечивает нарастание адгезионной связи между клеем и древесиной и когезионной прочности клея до требуемых пределов. 

 Первая часть этого времени, если клей однокомпонентный, зависит от того, когда был приостановлен процесс его поликонденсации в реакторе при синтезе. Если клей многокомпонентный, указанное время зависит еще и от вида введенного в смолу отвердителя. 

 Вторая часть времени определяется видом и свойствами применяемого клея (при постоянстве всех остальных условий склеивания). Если речь идет о клеях, применяемых при горячем склеивании древесины, указанная составляющая времени зависит также от интенсивности нагрева клеевого слоя, наиболее удаленного от нагревателя. Величина второй составляющей может изменяться в зависимости от тех требований, которые предъявляются к клеевому соединению. Эти требования могут сводиться к получению разборной, транспортной или эксплуатационной прочности, что будет определяться количеством продуктов отверждения, образующихся в клее. Так, для получения, например, разборной прочности в клее должно быть образовано около 50 % продуктов отверждения. В том случае, когда необходимо обеспечить максимальную эксплуатационную прочность клеевых соединений только в сухом состоянии, выполненных, например, на фенолформальдегидных клеях, вторая часть времени устанавливается из условия образования в клее не менее 65 % продуктов отверждения. Чтобы получить водостойкое клеевое соединение, вторая составляющая должна быть увеличена для образования в клеевом слое не менее 85 % продуктов отверждения. Дальнейший нагрев склеиваемого пакета нежелателен, так как это может вызвать тепловую деструкцию отвержденного клея, повлекшую за собой неизбежное снижение прочности клеевого соединения и даже его разрушение. 

 

Выдержка после прессования.

 

Необходимость выдержки в свободном состоянии склеенных заготовок вызвана стремлением повысить прочность и водостойкость клеевого соединения; снизить содержание влаги в склеенном материале до допустимых пределов; стабилизировать размеры и форму склеенных заготовок; удалить газообразные продукты, выделяющиеся из склеенного пакета. Известно, что за время выдержки склеиваемых материалов под давлением процесс не закончится, вследствие чего прочность и водостойкость соединения будут ниже возможных. В том случае, когда требуется повысить указанные характеристики, склеенные заготовки выдерживают в свободном состоянии. Особенно эффективна такая выдержка, если склеивание велось с нагревом: аккумулированное заготовками тепло будет способствовать доотверждению клея, особенно если они уложены в плотные стопы. Но следует помнить, что выдержка в плотных стопах еще неостывшего материала допустима, если нет опасности тепловой деструкции клея, как это возможно при использовании карбамидных клеев. Как указано ранее, свободная выдержка склеенных заготовок способствует гашению внутренних напряжений и, следовательно, стабилизации формы склеенного материала. Длительность свободной выдержки зависит от вида используемого клея и содержания в нем влаги, способа склеивания, размеров склеенных заготовок и т. д. При горячем склеивании свободная выдержка не желательна до полного остывания заготовок, а при холодном - не менее 24 часов.

 

4. НАПРАВЛЕНИЯ РЕСУРСО – И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ФАНЕРЫ

 

Анализ основных направлений ресурсосбережения в производстве фанеры показывает возможность экономии древесины, связующих и энергии в процессах склеивания шпона и древесных частиц (рис.4.1). Это может быть достигнуто в результате повышения точности изготовления шпона по толщине, снижения шероховатости его поверхности и модификации клеев, позволяющих снизить расход связующего и сократить продолжительность процесса отверждения, либо уменьшить температуру плит пресса [1]. 

При лущении чураков для повышения качества шпона и уменьшения диаметра карандашей возможно использование метода «ARIST LATHE», когда вращение чурака осуществляется группой приводных дисков, расположенных в прорезях прижимных роликов. Диски выполнены в виде зубчатых колес с заостренными зубцами, которые, внедряясь в чурак, передают ему вращение. Использование данного метода позволяет уменьшить разнотолщинность и шероховатость поверхности шпона вследствие применения секционных прижимных роликов, получать шпон без волнистости и гофра. Секционные прижимные ролики уменьшают разрушение древесных волокон на поверхности шпона в результате такого обжима. 

Разнотолщинность лущеного шпона приводит к ухудшению качества сушки: появлению гофра, трещин, перепада влажности. Для качественной сушки большое значение имеет начальная влажность шпона и равномерное распределение влаги по поверхности и по толщине материала. Существенное различие влагосодержания приводит к значительным внутренним напряжениям в процессе пьезотермической обработки. Одной из причин неравномерного распределения влаги в шпоне является отсутствие в технологическом процессе операции разделения шпона по влажности перед сушкой.

 Перепад влажности приводит к ухудшению качества склеивания шпона: появление «пузырей», просачивание клея или «голодное» склеивание.

Невысокая точность изготовления шпона приводит к необходимости повышения давления прессования и, как следствие, к увеличению упрессовки. Разнотолщинность шпона должна также учитываться при наборе оптимальных толщин шпона для формирования пакетов и определении параметров режима склеивания.

Условия образования и качество клеевых соединений зависит от свойств клеев. Ускорение процесса отверждения позволяет при небольших затратах времени достичь высокой когезионной прочности связующего, обеспечивающей механическую адгезию, и повысить производительность прессового оборудования, что может быть достигнуто путем увеличения температуры прессования или модификации связующего. 

Повышение температуры прессования не всегда возможно, так как является причиной увеличения давления парогазовой смеси в пакете. Известно, что модификация позволяет значительно повысить атмосферо – и водостойкость клеев, а также снизить расход основных компонентов смолы и содержание свободного формальдегида в клее [1,7]. 

 Эффективным направлением ресурсо – и энергосбережения является модификация клеев.

Работа по этому направлению включает замену части основных компонентов карбамидо – и фенолоформальдегидных смол на относительно дешевые материалы – наполнители и модификаторы, в том числе отходы лесохимических и целлюлозно – бумажных производств. Внедрение модифицированных клеевых композиций, обеспечивает снижение расхода электроэнергии при ускоренном отверждении связующих или сокращении продолжительности склеивания. Применение модификаторов для карбамидо, - и фенолоформальдегидных смол позволяет снизить расход основных компонентов связующего на 7 – 10% и сократить время склеивания на 10 – 15%. 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Варанкина Г.С., Чубинский А.Н. Технология процесса склеивания древесины. - СПб.: СПбГЛТУ, 2015. – 53 с.

2. Волынский В. Н. Технология клееных материалов. Учебно-справочное пособие.- СПб.: "Профи", 2009. - 280 с.

3. Кондратьев В. П., Кондращенко В.И. Синтетические клеи для древесных материалов. - М.: Научный мир, 2004. – 520 с.

4. Куликов В.А., Чубов А.Б. Технология клееных материалов и плит. - М.: Лесная промышленность, 1984. – 344 с.

5. Леонович А. А. Физико-химические основы образования древесных плит. – СПб.: Химиздат, 2003. – 192 с.

6. Отлев И.А. Технологические расчеты в производстве древесностружечных плит. – М.: Лесная промышленность, 1979. – 240 с. 

7. Справочник фанерщика. - СПб.:Изд – во Политехнического ун – та. 2010.486 с.

8. Темкина Р.З. Синтетические клеи в деревообработке. - М.: Лесная промышленность, 1970. – 288 с.

9. Чубинский А. Н. Формирование клеевых соединений древесины. – СПб.: СПбГУ, 1992. – 164 с.

10. Чубинский А.Н., Сергеевичев В.В. Моделирование процессов склеивания древесных материалов. - СПб.: Издательский дом Герда, 2007 – 176 с.

11. Эльберт А. А. Химическая технология древесностружечных плит. – М.: Лесная промышленность, 1984. – 224 с.

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

                                                                                                          стр.

Введение                                                                                           1

1. Моделирование явлений, сопровождающих склеивание древесины        2

1.1. Систематизация факторов, влияющих на формирование клеевых соединений                                                                                                     2

1.2. Характеристика клеевых соединений                                                     5

1.3.Перенос вещества при склеивании древесины                                     8

1. 4.Парагазообразование в склеиваемом материале                                      12  

2 Синтетические смолы и клеи на их основе для склеивания древесины         14   

2.1.Классификация синтетических смол и клеёв                                      14

2. 2.Карбамидоформальдегидные смолы и клеи                                            17

2.3. Фенолоформальдегидные смолы и клеи                                           20

2. 4.Направления модификации карбамидо - и фенолоформаль -

дегидных смол и клеев.                                                                             24

3. Факторы, влияющие на качество склеивания                                                   38

3. 1.Состояние склеиваемой поверхности                                                         38

3.2. Состояние клея                                                                                        40

3.3. Отверждение клея                                                                                        43

3.4. Температура склеивания                                                                                  46

3. 5.Давление прессования                                                                              47

3.6. Выдержка под давлением (продолжительность склеивания )                    50

3.7. Выдержка после прессования                                                                        51

4. Направления ресурсо – и энергосбережения при изготовлении

фанеры                                                                                                                                51

Список использованной литературы                                                      55

Содержание