Обработка результатов. Предел прочности фанеры при скалывании по клеевому шву σск, МПа, с округлением результата до 0,05 МПа вычисляют по формуле

Предел прочности фанеры при скалывании по клеевому шву σ_ск, МПа, с округлением результата до 0,05 МПа вычисляют по формуле

 

σ_ск= Р_mах / (bl), (8.7)

где Р_mах – разрушающая нагрузка, Н;

b – ширина плоскости скалывания, мм;

l – длина плоскости скалывания, мм.

 

Результаты расчета предела прочности образцов при скалывании по клеевому шву заносят в протокол испытаний (см. табл. 8.15). За результат испытаний принимают наименьшее значение показателя при разрушении по клеевому шву.

При определении клеящей способности ФФС образцы не замачивают в холодной воде, а помещают в ванну с кипящей водой на 1 ч. После кипячения образцы вынимают и через 10 мин испытывают на скалывание.

Каждый образец должен иметь показатель не ниже норм, предусмотренных ГОСТ 20907–75 для ФФС. В случае получения неудовлетворительного результата по показателю хотя бы одного образца проводят повторное испытание новых образцов. Результаты испытаний образцов, у которых разрушение произошло по древесине, а не по клеевому шву, и при этом величина предела прочности при скалывании ниже норм, предусмотренных ГОСТ 14231–88, не учитываются. Результаты повторных испытаний являются окончательными.

После определения предела прочности фанеры при скалывании по клеевому шву делают вывод о соответствии смолы требованиям нормативной документации по данному показателю.

 

Вопросы для защиты

1. Понятие адгезии и адгезионного взаимодействия.

2. Понятие когезии. Какие силы обусловливают когезию?

3. Что определяет прочность склеивания двух разнородных поверхностей?

4. Суть основных теорий адгезии.

5. Как зависит адгезия от смачиваемости поверхности клеем?

6. Как классифицируются материалы по возможности склеивания?

7. Какие существуют методы испытания клеящей способности смол?

8. Какие недостатки имеет испытание клеящей способности смолы методом скалывания клееных образцов вдоль волокон?

9. Методика испытания клеящей способности смол методом фанерных образцов.

10. В чем отличия испытания клеящей способности методом фанерных образцов для КФС и ФФС?

11. Как определить предел прочности фанеры при скалывании?

12. Как улучшить адгезию полимера (а значит, и его клеящую способность)?

13. Как влияет концентрация смолы на клеящую способность?

14. Как влияет мольное соотношение карбамида (К) и формальдегида (Ф) К: Ф на клеящую способность смолы?

15. Почему не используют увеличение клеящей способности смол путем повышения доли формальдегида в мольном соотношении?

16. Какой метод позволяет исключить влияние низкой прочности древесины на результат определения клеящей способности смолы?

 

 

Исследовательские работы

Выбор оптимального состава связующего для производства фанеры

 

Цель работы: получение навыка выбора состава связующего на основе анализа экспериментальных данных.

 

Методика выполнения работы

Материалы и реактивы:

1. Смола карбамидоформальдегидная КФ-Н-66П или КФ-Н-66Ф;

2. Аммоний хлористый технический (ГОСТ 2210–73);

3. Шпон лущеный березовый толщиной 1,5 мм (ГОСТ 99–96);

4. Мука древесная № 140 (ГОСТ 16361–79).

Оборудование и посуда:

1. Весы лабораторные ВЛКТ (ГОСТ 24104–80), погрешность измерения 0,01 г;

2. Весы технические ВНЦ-2 с погрешностью измерения 2 г с разновесами;

3. Стакан ВН-1000 (ГОСТ 10394–72);

4. Гидравлический пресс для горячего прессования П 100×400;

5. Секундомер (ГОСТ 5072–79);

6. Испытательная машина ДИ-1 с максимальным усилием 5 т (ГОСТ 7855–74);

7. Приспособление для испытания образцов фанеры на скалывание по клеевому шву;

8. Штангенциркуль с погрешностью измерения не более 0,1 мм (ГОСТ 166–80);

9. Ванна с водой температурой (20 ± 2) °С.

 

Проведение испытаний

Связующие для выполнения работы подготавливаются согласно заданию (вид отвердителя и доля добавки для каждого образца фанеры).

Порядок изготовления образцов:

- В стеклянный или фарфоровый стакан помещают 500 г смолы, добавляют 5 г тонкоизмельченного хлористого аммония (1 % от веса смолы) и тщательно перемешивают в течение 3…5 мин.

- Из листов шпона размером 400×400 мм собирают трехслойные пакеты. Клей на лист шпона наносят в количестве 90…100 г/м². Листы укладывают при перпендикулярном расположении волокон.

- Из четырех трехслойных пакетов комплектуют общий пакет, помещают его в пресс. Режимы прессования фанеры:

- Температура плит пресса – 125…130 °С;

- Удельное давление – 1,8…2,0 МПа;

- Продолжительность прессования – 5,5 мин.

- Фанеру выгружают из пресса, оставляют для технологической выдержки на 24 ч.

- Из каждого листа фанеры вырезают по восемь образцов для испытаний на скалывание. Испытания проводят на сухих и влажных образцах. Увлажнение производят путем выдержки в воде при температуре 20 °С в течение 24 ч.

Подготовка образцов к испытаниям:

- Образцы помещают для вымачивания в ванну с водой на 24 ч.

- После увлажнения образцы выкладывают на фильтровальную бумагу, выдерживают 10 мин. при комнатной температуре и измеряют. Результаты измерения заносят в табл. 8.15.

Испытание образцов на скалывание:

- Образец устанавливают в приспособление испытательной машины.

- Образец нагружают равномерно с постоянной скоростью перемещения нагружающей головки.

- Фиксируют значение разрушающей нагрузки, заносят его в протокол испытаний (см. табл 8.16), определяют значения предела прочности при скалывании по клеевому шву по формуле (8.7).

Таблица 8.16

Протокол определения предела прочности фанеры при скалывании

по клеевому шву

Доля добавки отвердителя, %	Образец	Ширина плоскости скалывания b, мм	Длина плоскости скалывания l, мм	Разрушающая нагрузка Рmах, Н	Предел прочности при скалывании σск, МПа	Разрушение (по клеевому шву, по древесине)
Испытания сухих образцов
0,7
0,9
1,1
1,3
Испытания увлажненных образцов
0,7
…	…
1,3

 

Для работы по исследованию влияния доли модифицирующей добавки на прочность фанеры на фенолоформальдегидном связующем (марки ФСФ) время прессования 10 мин, порядок изготовления фанеры такой же, как и фанеры на карбамидоформальдегидном связующем (марки ФК). Увлажнение образцов фанеры на фенолоформальдегидном связующем производится путем кипячения в воде в течение 1 ч.

Нормативы прочности фанеры на скалывание указаны в табл. 8.17.

Таблица 8.17

Показатели прочности фанеры при скалывании по клеевому шву

Порода древесины внутренних слоев шпона	Предел прочности фанеры для марок и пород шпона наружных слоев, МПа, не менее
лиственных пород	Хвойных пород
ФСФ	ФК	ФСФ	ФК
Ель, сосна, пихта	1,0	1,0	1,0	0,9
Береза	1,5*	1,5*	-	-
Липа, осина, тополь	0,6	0,6	1,0	0,9
Ольха, бук. клен	1,2	1,0	-	-

*По условиям договора допускается фанера с пределом прочности до 1,2 МПа

Построение графиков зависимости прочности фанеры от доли добавки отвердителя (модификатора) в связующее. На основе полученных экспериментальных данных строятся графики зависимости прочности фанеры при скалывании по клеевому шву от доли отвердителя в связующем.

Формулирование выводов. Анализируется соответствие показателей фанеры требованиям нормативной документации. В случае несоответствия формулируются выводы о причинах несоответствия. Формулируются выводы, при какой доле добавки отвердителя обеспечивается оптимальное значение показателей фанеры, обосновывается выбор рецепта клеевой композиции для данных условий.