Спосіб обробки поверхні шпону у виробництві композитних матеріалів на основі шпону

Реферат: Спосіб обробки поверхні шпону у виробництві композитних матеріалів на основі шпону включає операції підготовки сировини до лущення, виготовлення лущеного шпону, сушіння шпону, приготування клею, попередньої обробки поверхні шпону водою, нанесення клею на шпон, формування пакетів шпону, підпресування і пресування пакетів шпону. Поверхню шпону перед нанесенням на неї клею обробляють шляхом нанесення на неї розпорошенням технічної води з 2 витратою з розрахунку 10-30 г/м . UA 103130 C2 (12) UA 103130 C2 UA 103130 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до деревообробної промисловості і може бути використаний у виробництві композитних матеріалів на основі шпону, зокрема фанери і фанерної продукції. Виробництво композитних матеріалів на основі шпону (зокрема, фанери і LVL) включає виконання багатьох технологічних операцій: підготовку сировини до лущення, лущення, сушіння, зберігання, нанесення клею на шпон, формування пакетів шпону, підпресування та пресування пакетів шпону, обробку фанерної продукції. Операція склеювання є однією з найважливіших. Взаємодія між рідким клеєм і поверхнею шпону залежить, перш за все, від властивостей застосовуваного клею і стану поверхні шпону. Міцність клейового з'єднання тісно пов'язана з поверхневими властивостями шпону. У виробництві композитних матеріалів на основі шпону під час лущення впродовж короткого періоду часу утворюється значна площа нової поверхні деревини. Але, у багатьох випадках, період часу між операціями створення нової поверхні та нанесення клею є досить тривалим. Після лущення перед нанесенням клею на шпон він піддається сушінню та зберіганню. Впродовж цього періоду часу свіжоутворені поверхні деревини зазнають трансформації, що називається „поверхневою інактивацією". Інактивація поверхні деревини є поверхневим явищем, яке призводить до втрати здатності склеюватися. Екстрактивні речовини деревини можуть концентруватися на поверхні шпону під час сушіння, створюючи бар'єр для склеювання. Крім того, зовнішні фактори, які не стосуються властивостей деревини, можуть також впливати на поверхню деревини. У процесі зберігання шпон зазнає впливу світла та повітря. Витримка під впливом світла та повітря може спричинити окиснення поверхні, порох і конденсована вода можуть акумулюватися на поверхні під час зберігання, а жирні кислоти можуть осідати на поверхню з повітря. Окрім того, поверхня шпону піддається самозабрудненню, яке є результатом процесу інактивації природної поверхні, коли низькомолекулярні екстрактивні речовини деревини мігрують до поверхні під час зберігання шпону. Усі ці речовини можуть суттєво впливати на процес полімеризації та адгезійну здатність клею, оскільки вони проявляють себе як інгібітори реакції полімеризації. Зокрема, під час сушіння шпону під впливом підвищеної температури екстрактивні речовини мігрують на його поверхню, де концентруються і блокують утворення можливого адгезійного контакту з деревиною. Крім цього, смолисті та жирні екстрактивні речовини є гідрофобними, тобто такими які відштовхують воду. Більшість клеїв, що використовуються в процесах склеювання деревини, містять воду як розчинник, тому проникна здатність та змочування рідким клеєм такої поверхні не буде відбуватися належним чином. Таким чином, якість підготовки поверхні шпону перед операцією нанесення на нього клею є надзвичайно важливою. Існуюча технологія виготовлення фанерної продукції не передбачає виконання такої операції, хоча така операція може мати суттєвий вплив на зменшення витрати клею і на покращення характеристик фанери. Отже, поверхня деревини повинна бути очищена перед склеюванням, щоб вилучити всі речовини, що перешкоджають склеюванню, і досягнути оптимальної адгезії між поверхнею деревини і клеєм. Значно підвищити міцність клейового з'єднання можна шляхом усунення або зменшення негативної дії інактивованого шару. Інактивація може бути вирішена шляхом видалення поверхневого шару, наприклад, шляхом шліфування. На жаль, видалення інактивованої поверхні шліфуванням є економічно непридатним для повнорозмірних листів шпону. Під час формування адгезійного з'єднання деревина-клей вирішальна роль належить енергії хімічно активних груп та їх концентрації в поверхневому шарі шпону. Тому, для того щоб покращити здатність склеюватися, змочування та активувати поверхню деревини для зв'язків деревина-клей, деяка хімічна попередня обробка широко застосовується для поверхонь деревини. Існує спосіб попередньої обробки деревини, зокрема шпону, який полягає в тому, що деревину обробляють перегрітою водяною парою під тиском 3-7 МПа, температурою 120170 °C, тривалістю 3-10 хв. Під дією пари деревина розбухає, а повітря, яке знаходиться в ній заміщається водою. Це забезпечує високу ефективність подальшої обробки матеріалу [1]. Недоліком відомого способу є складність його застосування до повнорозмірних листів шпону. Окрім того, спосіб вимагає застосування пари під високим тиском і високої температури, що також ускладнює процес підготовки поверхні деревини. Відомо спосіб виготовлення фанери, який включає операції виготовлення шпону, сушіння шпону, приготування клею, обробки поверхні шпону дистильованою водою, підсушування обробленого шпону до вологості 6 %, нанесення клею на шпон, формування пакетів шпону, 1 UA 103130 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 підпресування і пресування пакетів шпону. Шпон обробляють дистильованою водою з 2 розрахунку 50 г/м [2]. Відомо спосіб виготовлення фанери, який включає операції виготовлення шпону, сушіння шпону, приготування клею, обробки поверхні шпону гарячою водою, підсушування обробленого шпону до вологості 6 %, нанесення клею на шпон, формування пакетів шпону, підпресування і пресування пакетів шпону. Шпон обробляють гарячою водою температурою 80 °C з розрахунку 2 50 г/м [3]. Недоліками відомих способів є те, що для обробки поверхні сухого шпону використовується 2 висока витрата 50 г/м дистильованої та гарячої води, що вимагає повторної операції підсушування шпону. У свою чергу, це вимагає додаткового обладнання для операції підсушування обробленого шпону або тривалої технологічної витримки для зменшення вмісту вологи, а отже до зростання енергозатрат. Але найсуттєвішим є те, що операція підсушування вже обробленого шпону знову призводить до інактивації поверхні шпону, погіршуючи склеювання. В основу винаходу поставлено задачу створити спосіб обробки поверхні шпону у виробництві композитних матеріалів на основі шпону, в якому завдяки тому, що перед нанесенням клею на шпон його поверхня обробляється технічною водою, активується поверхня шпону, що дозволяє покращити процес склеювання, забезпечуючи міцність фанери на рівні вимог стандарту. Поставлена задача розв'язується тим, що у способі обробки поверхні шпону у виробництві композитних матеріалів на основі шпону, який включає операції підготовки сировини до лущення, виготовлення лущеного шпону, сушіння шпону, приготування клею, попередньої обробки поверхні шпону водою, нанесення клею на шпон, формування пакетів шпону, підпресування і пресування пакетів шпону, згідно винаходу на поверхню шпону розпорошенням 2 наноситься технічна вода із розрахунку 10-30 г/м . Таким чином, порівняно з відомими способами позитивний результат досягається завдяки меншої витрати води, що дозволяє відразу після обробки поверхні шпону наносити на нього клей, не здійснюючи додаткової операції підсушування шпону. Окрім того, перевагою пропонованого способу є використання технічної води замість гарячої або дистильованої. Спосіб обробки поверхні шпону у виробництві композитних матеріалів на основі шпону, зокрема фанери, здійснюють наступним чином. Виконується підготовка сировини до лущення, виготовляється лущений шпон, який подається на операцію сушіння. Після сушіння на листи шпону розпорошенням наноситься 2 технічна вода з витратою з розрахунку 10-30 г/м . Оброблений таким чином шпон відразу спрямовується на наступні технологічні операції: нанесення клею, формування пакетів шпону, їх підпресування і пресування. Враховуючи здатність води руйнувати водневі зв'язки між молекулами целюлози, можна припустити, що обробка поверхні шпону технічною водою призводить до змін у розташуванні молекул целюлози на поверхні деревини, зокрема до розвпорядкування їх укладання. Пресування композитного матеріалу (фанери) здійснюють за таких режимних параметрів: тиск пресування - 1,8 МПа; температура пресування - 135 °C; тривалість пресування - 6-10 хв; 2 витрата фенолоформальдегідного клею - 150 г/м . Порівняльні механічні показники отриманого композитного матеріалу (фанери) наведені в таблиці. 45 Таблиця Властивості композитного матеріалу на основі шпону (фанери) Витрата 2 модифікатора, г/м 10 20 30 Тривалість пресування, хв 6 8 10 6 8 10 6 8 10 Межа міцності на зріз, МПа Вимоги згідно з ДСТУ EN 314-1: Запропонований спосіб 2003 2,00 2,10 2,17 2,15 2,23 не менше 1,0 2,27 2,17 2,56 2,14 2 UA 103130 C2 5 10 15 Таким чином, отриманий композитний матеріал (фанера) з попередньою обробкою поверхні лущеного шпону технічною водою перед нанесенням на неї клею має підвищені механічні показники порівняно з вимогами державних стандартів. Це можна пояснити тим, що під час попередньої обробки поверхні шпону технічною водою (полярною речовиною) водневі зв'язки між молекулами целюлози руйнуються і відбувається розвпорядкування молекул целюлози. При цьому збільшується кількість активних гідроксильних груп, які вже не задіяні для утворення водневих зв'язків між молекулами целюлози і можуть утворювати водневі зв'язки з молекулами клею. Відповідно збільшується міцність клейового з'єднання. Джерела інформації: 1. Сано Йосио. Способ обработки древесины // Плиты и фанера. - 1983. - № 4. - С.20. 2. Патент України на корисну модель №28745. Спосіб виготовлення фанери / Бехта П.А., Бехта Н.С., Тимик Д.В. Заявл. 02.07.2007; Опубл. 25.12.2007; Бюл. №21. 3. Патент України на корисну модель №28773. Спосіб виготовлення фанери / Бехта П.А., Бехта Н.С., Тимик Д.В. Заявл. 16.07.2007; Опубл. 25.12.2007; Бюл. №21. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 Спосіб обробки поверхні шпону у виробництві композитних матеріалів на основі шпону, який включає операції підготовки сировини до лущення, виготовлення лущеного шпону, сушіння шпону, приготування клею, попередньої обробки поверхні шпону водою, нанесення клею на шпон, формування пакетів шпону, підпресування і пресування пакетів шпону, який відрізняється тим, що поверхня шпону обробляється шляхом нанесення на неї 2 розпорошенням технічної води з витратою із розрахунку 10-30 г/м . 25 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3