Н.П. Плотников, Г.П. Плотникова

 

ПОД- СЕКЦИЯ 3. Лесное хозяйство. 

 

Н.П. Плотников, Г.П. Плотникова

К.т.н., доцент ФГБОУ ВПО «БрГУ», аспирант ФГБОУ ВПО «БрГУ»

 

 

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА КЛЕЕНОЙ ФАНЕРЫ


 

Современная отечественная промышленность в области производства полимерных материалов не удовлетворяет потребностей деревообработки в клеевых материалах, а их свойства не всегда соответствуют требуемым ка-чественным параметрам, что, наряду с дефицитностью сырья и его высокой стоимостью является сдерживающим фактором в развитии производства кле-еной продукции. В деревообрабатывающей промышленности  основой про-изводства практически всего спектра плитных материалов и мебели являются карбамидоформальдегидные смолы (КФС). Широкое применение эти смолы получили из-за их низкой стоимости и высокой реакционной способности, а также высоких показателей качества готовой продукции. Значительным не-достатком карбамидных олигомеров является их токсичность,обусловленная, в основном, выделением свободного формальдегида  из смол и клеев как в процессе производства, так и из готовой продукции. Это связано с низкой гидролитической устойчивостью смолы и высокой эмиссией формальдегида из клееной древесной продукции. [1, с. 156]

В связи с изложенным одной из актуальных задач в деревообработке является поиск путей целенаправленного изменения и улучшения КФС с целью получения клеев, обладающих новым комплексом свойств, обеспечи-вающих лучшие показатели качества продукции.

В настоящей работе исследована технология и разработаны оптималь-ные режимы склеивания фанеры композициями на основе модифицирован-ных карбамидоформальдегидных смол. Для оценки влияния переменных факторов исследований на выходные параметры (параметры качества фане-ры) предусматривалась разработка регрессионной модели, обеспечивающей возможность управления технологическими режимами.

В качестве постоянных факторов при проведении исследований  выбраны следующие показатели: порода древесины (шпона)   - сосна; толщи-на фанеры – -12,2 мм; слойность фанеры – 5;  толщина шпона – 2,6 мм; тем-пература окружающей среды - 20±2 °С; давление прессования – 1,4 МПа; вязкость модифицированной клеевой композиции по ВЗ-4 – 82 сек.

В табл. 1  представлены варьируемые факторы в натуральном и кодовом обозначении, их уровни и интервалы варьирования при применении в качестве модификаторов - и -нафтолов.

Таблица 1 - Основные факторы и уровни их варьирования

Наименование

фактора

Кодовое обозначение

Нижний

уровень

Основной

уровень

Верхний

уровень

Интервал варьирования

Массовая доля

нафтола,мас.ч.

 

 Х1

 

5

 

6

 

7

 

1

нафтола,мас.ч

Х2

3

5

7

2

Продолжительность цикла прессования, ,мин

 

Х2

 

6,5

 

7,5

 

8,5

 

1,0

Температура прессования,°С

 

Х3

 

105

 

115

 

125

 

10

 

В качестве выходных величин при проведении многофакторного эксперимента (по В-плану второго порядка) были приняты качественные показатели готовой продукции:

  - предел прочности клееной фанеры на скалывание по клеевому шву после кипячения в течение 1 часа (), МПа;

 - предел прочности клееной фанеры при статическом изгибе (), МПа.

Полученные результаты экспериментов обрабатывались методом вари-ационной статистики [2, с. 155]. В результате статистической обработки экс-периментальных данных и после оценки значимости коэффициентов регрес-сии уравнения функций отклика имеют следующий вид:

1) - для математического описания прогнозирования прочности клееной фанеры при скалывании по клеевому шву:

а) - при применении в качестве модификатора -нафтола

 

б) - при применении в качестве модификатора -нафтола

 

2)-для математического описания прогнозирования прочности клееной фанеры при изгибе:

а)-при применении в качестве модификатора -нафтола

 

б)-при применении в качестве модификатора -нафтола

 

Для наглядности результаты представлены (рис.1) в виде выборочных поверхностей отклика, которые позволяют охарактеризовать влияние технологических факторов и количество добавляемого α-нафтола в клеевую композицию на предел прочности при скалывании по клеевому слою клееной фанеры после кипячения ее в течение 1 часа.

а)                                             б)

Рисунок 1 – Зависимость предела прочности при скалывании по клеевому слою фанеры после кипячения ее в течение 1 часа от коли-чества вводимого модификатора и продолжительности прессования (а); от количества вводимого модификатора и температуры прессования (б)

Согласно полученных зависимостей по уравнениям регрессии можно сделать вывод, что максимальные прочностные показатели клееной фанеры наблюдаются при введении нафтола в количестве 5,8-6,2 мас.ч., температуре прессования 110-117 °С и продолжительности цикла прессования 7,2-7,8 минут. Вероятно, что даже при меньших значениях варьируемых технологи-ческих параметров -нафтол максимально усиливает теплопередачу и смачивающую способность применяемых клеев и, следовательно, улучшит условия контактирования и ускоряет процесс отверждения и, как следствие, обеспечивает повышение прочностных показателей фанеры. подложки ведет к повышению прочностных показателей. Аналогичные зависимости характерны и для применения в качестве модификатора -нафтола.

При проведении поликритериальной оптимизации полученных математических моделей по методу прямого поиска с целью получения низкотоксичной клееной фанеры с повышенными качественными показателями и с учетом технологии ее изготовления получены оптимальные  параметры склеивания фанеры повышенной водостойкости [3, с. 145].

На основании полученных результатов исследований можно сделать следующие выводы:

1. Установлена и подтверждена целесообразность использования - и-нафтолов в качестве модификаторов карбамидоформальдегидной смолы.

2.Разработанные оптимальные режимы склеивания фанеры модифи-цированными смолами обеспечивают повышение эффективности процесса производства фанеры за счет сокращения продолжительности прессования на 15 % и снижения температуры на 5–10°С.

3.Применение модифицированных - и-нафтолами смол позволит повысить качество получаемой фанеры за счет улучшения ее физико-механических показателей, повышения водостойкости и, главное, за счет значительного снижения токсичности (в 1,5-2 раза).

4. Полученные математические модели описания технологического процесса производства фанеры позволяют эффективно управлять послед-ним и получать готовую продукцию высокого качества.

Литература:

  1. Плотников Н.П., Симикова А.А. Снижение токсичности карбамидоформальдегидных смол. Вестник КрасГАУ. Выпуск 6.- Красноярск, 2010.- с.155-158.
  2. Плотникова Г.П., Денисов С.В., Челышева И.Н. Повышение эффектив-ности древесностружечных плит. Вестник КрасГАУ, вып.7, Красноярск, 2010.- с.152-158
  3. Плотников Н.П., Денисов С.В. Оптимизация технологических режимов склеивания фанеры модифицированными клеевыми композициями. Вестник КрасГАУ, вып. 5, Красноярск, 2010.- с. 143-148.