Основные факторы, влияющие на формирование клеевых соединений

КАФЕДРА УТСиИТ  

 

Доцент, к.т.н. Е.С.СИНЕГУБОВА

 

ТЕОРИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ СКЛЕИВАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ

 

                                         (Лекция 2-5)

 

для студентов, обучающихся по направлению 35.03.02, 35.04.02

«Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств»

Изложены процессы и явления, сопровождающие склеивание шпона, систематизированы факторы, влияющие на формирование клеевых соединений древесины, предложены модели процессов нагрева склеиваемого пакета и его деформирование. 

Приведены основные сведения о карбамидо – и фенолоформальдегидных клеях. Рассмотрены направления модификации клеев и ресурсосбережения в производстве фанеры и плит. 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Образование клеевых соединений - сложный физико-химический процесс взаимодействия древесины со связующим, зависящий как от свойств древесины, так и клея. Высокие требования, предъявляемые к несущим конструкционным элементам, требуют от производителей не только обоснованного выбора вида клея и обеспечения условий склеивания, но и подбора шпона по плотности, изменяющейся в широком диапазоне в стволе дерева и существенно влияющей на физико-механические свойства фанеры.

Комплексное и рациональное использование древесных ресурсов невозможно без развития производства древесных плитных материалов, включая фанеру. Для повышения эффективности производств композиционных материалов на основе древесины, особое внимание необходимо уделять созданию новых клеевых композиций, обеспечивающих низкое содержание токсичных веществ при уменьшении расхода основных компонентов клея и продолжительности склеивания. В настоящее время для склеивания фанеры и широкое применение находят карбамидо - и фенолоформальдегидные связующие, позволяющие изготавливать клеёные материалы с высокими физикомеханическими показателями, но не удовлетворяющие в полной мере экологическим требованиям, как при производстве, так и при эксплуатации продукции. 

Учитывая потребность промышленности в низкотоксичных клеёных древесных материалах, одним из перспективных направлений является разработка клеёв для снижения токсичности готовой продукции. Введение модификаторов в состав карбамидо - и фенолоформальдегидных смол позволяет не только снизить содержание токсичных веществ, но и повысить производительность прессового оборудования за счёт ускорения отверждения клея, а также утилизировать отходы целлюлозно-бумажного производства и уменьшить расход дорогостоящего связующего. 

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЯВЛЕНИЙ, 

СОПРОВОЖДАЮЩИХ СКЛЕИВАНИЕ ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

Основные факторы, влияющие  на формирование клеевых соединений

 

Известно, что образование клеевых соединений в производстве фанеры и древесностружечных плит – сложный процесс физико-химического взаимодействия древесины и связующего, в результате которого создается материал, обладающий новыми свойствами, зависящими как от свойств древесины, так и от свойств клея (рис. 1.1). Надежность и долговечность клееного материала – также результат условий его формирования и эксплуатации   (рис. 1.2).

 

 

 

Рис. 1.1. Факторы, влияющие на формирование клеевых соединений древесины

 

 

Если возможности человека по изменению свойств древесины ограничены, то создание новых клеящих веществ и изменение (модификация) их свойств с целью улучшения эксплуатационных характеристик древесных материалов – постоянно текущий процесс, направленный преимущественно на повышение прочности и водостойкости клеевых соединений, снижение токсичности материалов на основе древесины.

 

 

Рис. 1.2. Факторы, влияющие на разрушение клеевых соединений фанеры и плит

 

Применение новых клеевых композиций требует обоснования технологии склеивания, ибо свойства связующих существенно влияют на основополагающие явления и процессы формирования клеевых соединений: смачивание жидким клеем древесной подложки, его растекание по поверхности, поглощение древесиной, установление физического и химического взаимодействия, парогазообразование, отверждение клея и деформация древесины. 

Изменения характера протекания этих процессов при склеивании предъявляют новые требования к выполнению технологических операций подготовки клеевых композиций, нанесения клея, повышения жизнеспособности клеевой композиции. Также  требуется обоснования режимов склеивания: температуры и давления прессования, продолжительности их воздействия на склеиваемый материал, продолжительности и характера снижения давления, обеспечивающих сохранение прочности клеевого соединения под воздействием внутреннего давления паровой смеси, образующегося в склеиваемом материале при горячем прессовании. 

Известно [1], что модификация и наполнение клеев с целью улучшения одной или нескольких характеристик клееного материала одновременно приводит к ухудшению других свойств. Так, снижение токсичности КДМ может привести к снижению жизнеспособности связующего, ухудшению его смачивающей способности и, как следствие, снижению адгезионного взаимодействия, прочности и водостойкости клеевого соединения и самого материала.

Вот почему знание процессов и явлений, сопровождающих склеивание древесины, понимание их физической сущности необходимы для создания новых, а также модификации и наполнения известных клеящих веществ.