ИЗМЕНЕНИЕ КОГЕЗИОННОЙ ПРОЧНОСТИ КЛЕЕВОГО ШВА
В ПРОЦЕССЕ ПРЕССОВАНИЯ ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ
Денисов О. Б., Соколов В.Л. (СибГТУ, г. Красноярск, РФ)
Broughted results of studies speakers of growing of toughness point and unceasing glue seam in process of hot pressing.
Основной технологической операцией производства древесностружечных плит является горячее прессование. Продолжительность данной операции, как известно, определяется скоростью прогрева стружечного пакета, релаксацией упругого сопротивления пакета сжатию, перераспределением парогазового давления, а также скоростью отверждения связующего [1]. Количественным параметром изменения прочности склеивания древесных частиц в процессе прессования может служить предел прочности при растяжении перпендикулярно пласти, s^.
Для анализа процесса отверждения клеевого шва при переменной температуре производился нагрев вакуумированной карбамидо-формальдегидной смолы в дериватографе.
Анализ полученных термограмм показал (рисунок 1), что скорость изменения веса (DТG) имеет две характерные точки Е и Р. Точке Е на кривой GТА соответствует экзотермический пик F реакции поликонденсации. Участку КF соответствует выделение и испарение воды, начало которого регистрируется точкой М на кривой ТG. Начало реакции поликонденсации определяется точкой К у основания экзотермического пика F на кривой DТА. В точке Р на кривой DТG заканчивается выделение влаги и начинается частичная деструкция смолы. Этот процесс отмечается на DТА эндотермическим пиком N.
Изменение теплосодержания смолы (DТА) можно использовать для определения начальной температуры t отверждения клеевого шва. Так из диаграммы видно, что отверждение клеевого шва начинается в точке К, при температуре смолы до 80 0С.
Нарастание когезионной прочности сплошного и точечного клеевого шва в процессе горячего прессования исследовали в горячем прессе, смонтированном в разрывной машине. Максимальная когезионная прочность определялась в изотермических условиях при склеивании пластинок строганого шпона толщиной 1,5 мм. Образцы заранее приклеивались к несущим алюминиевым поддонам и помещались в горячий пресс, где нагревались до температуры 90, 100 и 110 0С. Далее на поверхность образцов наносился пленочный карбамидоформальдегидный клей и образцы сжимались. После выдержки разрывная машина включалась на растяжение. Величина усилия разрушения, приложенного перпендикулярно к клеевому шву, фиксировалось по шкале силоизмерителя.
Когезионная прочность точечного клеевого шва в процессе нагревания от 160 до 180 0С определялась аналогичным способом. Для этого на поверхность подготовленных пластинок из массивной древесины распылением через форсунку наносился раствор карбамидоформальдегидной смолы. Расход связующего составлял от 6 до 8 г/м2, что в пересчете на проклеивание древесных частиц фракции 10/2 составляло примерно 9,5%. Пластинки со скошенными торцовыми кромками помещались между прикрепленных к нагревательным плитам планок «ласточкин хвост» и сжимались в машине для склеивания.
Изменение величины предела прочности, s^ в процессе прессования древесностружечных плит изучалось в приспособлении, прикрепленном к захватам универсальной испытательной машины (рисунок 2). Исследования проводились при прессовании однослойных древесностружечных плит толщиной 20 мм, изготовленных из древесных частиц фракции 10/2.
Проведенные исследования позволили получить зависимость нарастания когезионной прочности сплошного и точечного клеевого шва в процессе горячего склеивания образцов из массивной древесины и древесных частиц (рисунок 3).
Сравнивая значения когезионной прочности точечного и сплошного горячего клеевого шва с минимально допустимым по ГОСТ 10632-89 приделом прочности плит при растяжении перпендикулярно пласти после операции кондиционирования (s^=0,3 МПа) видно, что прочность горячего клеевого шва на массивных образцах (кривая 1) в конце выдержки превышает показатель ГОСТ в 2,8…3,6 раза. Указанное высокое значение выходной прочности шва объясняется высокой реализацией имеющихся клеевых контактов (до100%).
Исследования динамики нарастания прочности склеивания древесных частиц (кривые 6 и 7) показывает, что в конце технологической выдержки прочность клеевого шва меньше минимально допустимых значений s^. Указанные показатели прочности достигаются в процессе кондиционирования плит. Такое низкое значение данного показателя объясняется низким числом реализованных клеевых контактов и отрицательным действием на клеевой шов нерелаксированной части упругих деформаций стружечного пакета при сжатии.
Ранее полученные зависимости [1] показывают, что число контактов между частицами определяется их взаимным расположением и степенью покрытия частиц связующим. С уменьшением размеров древесных частиц число проклеенных контактов Sc возрастает, но это происходит в гораздо меньшей степени, чем рост общего числа контактов S. Поэтому плиты, полученные из древесных частиц мелких фракций (1/0) получаются менее прочными. Таким образом, предел прочности древесностружечных плит на растяжение перпендикулярно пласти может быть увеличен в 2…3 раза при подборе оптимального фракционного состава древесных частиц и увеличении количества реализованных клеевых контактов между древесными частицами.
Список используемых источников
1 Денисов О. Б., Анисов П. П., Кондрючий А. И. Технологические основы прессования древесных композиционных материалов, Красноярск: СТИ, 1994. 264 С.
2 Денисова Т. С., Терскова Т. В. Исследование кинетики отверждения мочевиноформальдегидной смолы КС-68М для построения режимов прессования древесностружечных плит из лиственницы. Сборник «Лиственница», том 5, Красноярск, 1974, С. 115-119.