Исследование влияния антисептической добавки в смоле на изготовление клееного бруса

Авторы: Пасько Юлия Вячеславовна, Пасько Анна Сергеевна, Шепелев Егор Юрьевич

.

Рубрика: Технические науки

Страницы: 60-63

Объём: 0,23

Опубликовано в: «Наука без границ» № 7 (24), июль 2018

Скачать электронную версию журнала

Библиографическое описание: Пасько Ю. В., Пасько А. С., Шепелев Е. Ю. Исследование влияния антисептической добавки в смоле на изготовление клееного бруса // Наука без границ. 2018. № 7 (24). С. 60-63.

Аннотация: В работе проведено исследование влияния антисептической добавки на физико-механические свойства клееных материалов (брус, клееные щиты) на основе модифицированной смолы КФК-СФ.

Актуальность темы состоит в том, что основной защитой клеёного бруса является его наружная обработка различными антисептическими, а в условиях повышенной влажности этого бывает недостаточно. Для продления срока службы клеёного бруса необходимо проводить не только внешнюю обработку, но и защищать клеевые швы изнутри. Дополнительно защитить материал можно на этапе производства путем добавления антисептических добавок непосредственно в клей. Актуальность данного вопроса основывается на том, что заражение древесины происходит именно в клеевом шве.

Целью работы является определение возможности использования синтезированной смолы [5] для клееных материалов, которая бы не допустила гниение клееного бруса в клеевом шве, и подбор оптимального количества добавки в смолу.

Особенностью производства клееных материалов с защитой от микроорганизмов, грибков и плесени заключается в том, что антисептические добавки обычно наносят на готовый материал в процессе строительства или отделки, Также некоторые соединения, предварительно не закрепленные на структуре покрытия химически не стойки и способны вымываться за период эксплуатации.

Для того чтобы предотвратить процессы гниения на поверхности и внутри клееного материала антисептическую добавку используют в смоле в ходе синтеза и используют ее в качестве клеев для склеивания клееных материалов. Это позволит нам защитить конструкцию не только снаружи, но и внутри клеевого шва.

Основной задачей использования антисептической добавки при производстве клееных материалов, является защита древесины от гниения внутри клеевого шва. Отдельно отметим, что тетраборат натрия имеет противопожарный эффект, так как при нагревании выделяет воду и тем самым образует на поверхности древесины паровую рубашку, что препятствует возгоранию и распространению пламени.

В качестве основы была выбрана карбамидоформальдегидная смола КФК-СФ [1], которая является продуктом поликонденсации карбамида с формальдегидом в присутствии щелочного катализатора [3].

В данной работе используем смолу КФК-СФ, модифицированную тетроборатом натрия [5].

Данные статьи показывают, что технические характеристики этой смолы позволяют использовать ее как основу для клея при производстве клееных материалов.

Для дальнейших исследований были приняты следующие решения: произвести склеивание образцов изготовленных из древесины бука.

В качестве отвердителя был использован классический хлористый аммоний NH4Cl 40 % раствор, сухой хлористый аммоний и предлагаемый кафедрой ЛТ-12 «Технология древесных плит и пластиков» новый отвердитель на основе поливинилхлорида.

Свойства отвердителя представлены в таблице 1.

Таблица 1

Свойства отвердителя

Наименование показателя

Значение показателя

1

Вязкость, с

90-92

2

рН

3,25

3

Плотность, кг/м3

1,160

Проведены физико-механические испытания образцов на разрыв и стойкость клея при кипячении в течение 2 часов и выдержки в холодной воде в течение 24 часов.

Изучены влияние количества отвердителя на прочностные характеристики клееного материала, полученного в лаборатории кафедры ЛТ-12.

Для склеивания образцов были применено холодное склеивание со следующим количеством отвердителя: 10 % и 20 % от количества смолы.

Дальнейшее увеличение количества отвердителя нецелесообразно, так как приводит к удорожанию продукции, значительно снижается жизнеспособность смолы, что уменьшает технологический цикл изготовления клееных материалов и приводит к резкому ухудшению физико-механических свойств клееных материалов, что представлены на рис. 1 и 2.

Изменение времени желатинизации

Рис. 1. Изменение времени желатинизации от количества отвердителя в смоле 

На графике видно, что при увеличении количества отвердителя, уменьшается время отверждения клеевой композиции при 20 °С, что при увеличении свыше 20 % снижает жизнеспособность смолы, тем самым уменьшает время переработки клеевой композиции для склеивания древесных материалов.

Из этого графика принимаем оптимальное значение отвердителя 20 %.

Показатели прочности при разрыве

Рис. 2. Значение показателей прочности при разрыве после выдержки в холодной воде, в течение 24 ч.

Из графиков видно, что смола КФК-15 и КФК-СФ с увеличением количества отвердителя увеличивают прочностные показатели и показатели смолы КФК-СФ с добавкой несколько выше, что говорит о том, что ее можно использовать для изготовления клеёных материалов.

Физико-механические свойства полученных образцов представлены в табл. 2.

Таблица 2

Физико-механические свойства полученных образцов. (Прочность при скалывании, МПа)

Отвердитель

10%

20%

Раствор NH4Cl, 20 % р-р

Сухой NH4Cl

Название смолы

КФК-15

КФК-СФ

КФК-15

КФК-СФ

КФК-15

КФК-СФ

КФК-15

КФК-СФ

Холодная вода – 24 ч.

0,625

0,7

0,75

0,8

0,5

0,7

0,25

0,25

Горячая

вода – 2ч.

0,25

0,3

0,375

0,5

0,25

0,3

-

-

Разрывы происходили не по клеевому шву, а по древесине, особенно при количестве отвердителя равным 20 %. А образцы с использованием сухого хлористого аммония в качестве отвердителя не выдерживали кипячение.

Заметим, что данные результаты являются лабораторными. Исходя из анализа табл. 4, было принято, что лучший образец испытать на скалывание. С этой целью был выбран образец с содержанием отвердителя 20 %.

Испытание проводилось согласно ГОСТ 9624–2009[1] и результат испытаний составил- 3,1 МПа.

В связи с этими исследованиями можно рекомендовать модифицированную тетраборатом натрия смолу КФК-СФ для использования в качестве основы клея для клееных материалов, а в качестве отвердителя предлагается отвердитель на основе поливинилацетата.

Список литературы

  1. Пасько Ю. В., Екимов В. О., Щеглов М.А. Исследование физико-механических свойств композиционных материалов на основе КФК-СФ // Красноярск. 2017. С. 152-153.
  2. Пасько Ю. В., Цветков В. Е., Романова М. С. Исследование технологических свойств КФК-СФ // Наука без границ. 2017. № 12 (17). С. 46-49.
  3. Пасько Ю. В. Древесностружечные плиты на основе карбамидоформальдегидных смол, модифицированных смесью одноатомных спиртов: дис. … канд. техн. наук. – Москва, 2003. – 164 с.
  4. Волынский В. Н. Технология клееных материалов: Учебное пособие для вузов (2–е изд., исправленное и дополненное) // Архангельск: Издательство Архангельского государственного технического университета, 2003. 280 с.
  5. Пасько Ю. В., Армизонова М. А., Юрочкин Н. А., Карева Е. И. Исследование влияния антисептической добавки на физико-механические свойства композиционных материалов // Наука без границ. 2018. № 6 (23). С. 75-79.

 

Материал поступил в редакцию 05.07.2018
© Пасько Ю. В., Пасько А. С., Шепелев Е. Ю., 2018


[1] ГОСТ 9624–2009 Древесина слоистая клееная. Метод определения предела прочности при скалывании.