ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ ТЕРМОПЛАСТИЧЕСКИХ КЛЕЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Кшивецкий Б.Я., Гупало О.П. (УкрГЛТУ, г.Львов,Украина)
The results of experimental speed-up temperature-moisture investigation of glue joining on thermoplastic base are directed.
Клеевые соединения на термопластической основе все шире используются в деревообработке, в частности, для изготовления клееных брусков, щитов, различных мебельных изделий и конструкций, которые используются в жилых помещениях и несут разнообразную нагрузку, по сколько клеевые соединения на термопластической основе менее токсичны и более эластичны. На сегодняшний день выпускается много разнообразных клеев на термопластической основе, например: дисперсионные клеи и клеи расплавы предлагает международный концерн “Akzo Nobel”, термопластические клеи для различных отраслей деревообработки выпускает фирма “Klebhemie”, клеи для приклеивания кромок, софтформинга, каширувания предлагает фирма “Henkel” и т. д.
В связи с этим все более актуальною становится проблема изучения и прогнозирования процессов старения клеевых соединений на термопластической основе. Краткая характеристика прочности и долговечности клеевых соединений древесных материалов рассмотрена в предыдущих публикациях [1…4].
Известно [5…7], что снижение физико-механических характеристик клеевых соединений в естественных условиях с течением времени обусловлено действием трех основных эксплуатационных факторов: температуры, влажности и кислорода воздуха. Ускоренные методы испытаний, имитирующие атмосферное старение, позволяют в короткое время определить и сопоставить работоспособность различных клеевых соединений.
В нашем университете ведутся работы по изучению прочности и долговечности клеевых соединений на термопластической основой. Работы проводятся в двух направлениях: ускоренных температурно-влажносных исследованиях и исследованиях в естественных условиях. Результаты естественных исследований будут известны в декабре 2002 года.
Укоренные температурно-влажносные исследования проводились в течении года согласно стандарту ГОСТ 17580-72.
Исследования проводились на образцах хвойных пород (сосна) и твердолиственных пород (дуб). Образцы изготовлены согласно стандарту ГОСТ 11483-65 и склеенные при помощи поливинилацетатной дисперсии (ПВАД), клею «Еваколь» без отвердителя и клея «Еваколь» с отвердителем. Такие марки клеев были выбраны по той причине, что они универсальные и широко используются на Украине
Соответственно ГОСТ 17580-72 температуро-влажносные исследования состояли из цикла, которые включал: 20 часовое вымачивание в воде с температурой 18…20 оС; 6 часовое замораживание в холодильной камере при температуре –20 оС; 16 часовое оттаивание на стеллажах при температуре +18…20 оС; 6 часового прогрева в сушильной камере при температуре +60 оС и относительной влажности 65…75%. Исследования состояли из 40 циклов и длились 80 суток, после чего измерялись прочность склеивания образцов.
Результаты исследований приведены в табл.1.
Таблица 1 - Прочность клеевых соединений на основе термопластических клеев
|
N п\п |
Марка клея |
Сосна |
Дуб |
||
|
Прочность до испытаний, кН/м |
Прочность после испытаний, кН/м |
Прочность до испытаний, кН/м |
Прочность после испытаний, кН/м |
||
|
1 |
ПВАД |
10,5 |
Образцы разрушились после 20…25 циклов |
11,0 |
Образцы разрушились после 18…23 циклов |
|
2 |
«Еваколь» без отвердителя |
9,5 |
Образцы разрушились после 5…7 циклов |
10,8 |
Образцы разрушились после 3…5 циклов |
|
3 |
«Еваколь» с отвердителем |
11,7 |
3,6 |
12,3 |
4,8 |
Как показали экспериментальные исследования, наибольшую прочность до испытаний имеют образцы древесины дуба склеены клеем «Еваколь» с отвердителем (12,3 кН/м), а наименьшую – древесины сосны склеены клеем «Еваколь» без отвердителя (9,5 кН/м). В целом, до испытаний образцы твердолиственной породы (дуб) склеенные клеем ПВАД и «Еваколь» с отвердителем и без отвердителя прочнее, нежели образцы хвойных пород. Это можно объяснить тем, что у лиственных пород древесина плотнее и не содержит смолистых веществ. Не выдержали 40 циклов испытаний образцы древесины сосны и дуба склеены клеем «Еваколь» без отвердителя и ПВАД.
Клеевые соединения на основе ПВАД имеют несколько большую долговечность в сравнении с «Еваколь» без отвердителя, так как выдерживают 20…25 циклов испытаний (сосна) и 18…23 циклы – дуб, в то время как «Еваколь» без отвердителя соответственно 5…7 и 3…5 циклов. Как видно из этих данных, долговечность клеевых соединений твердолиственных пород ниже хвойных, несмотря на их, более высокую первоначальную прочность. Это можно обьяснисть большей водопроницаемостью лиственных пород по сравнению с хвойными породами.
Наибольшую температурно-влажносную стойкость имеют образцы, склеены «Еваколь» с отвердителем, у которых после 40 циклов испытаний прочность склеивания составляла от 3,6…4,8 Кн/м в зависимости от породы древесины. Это подтверждает тот факт, что образование в клеевом шаре сетчатой структуры приводит к увеличению, как его прочности, так и долговечности
Проведенные температурно-влажносные испытания являются только первым этапом изучения прочности и долговечности клеевых соединений на термопластической основе, и дают возможность сделать сравнительную характеристику прочности и долговечности клеевых соединений на термопластической и термореактивной основе. Надо отметить, что результаты экспериментальных исследований, подтвердили литературные данные ускоренных температурно-влажносных исследований прочности клеевых соединений на основе ПВАД.
1. Б.Я. Кшивецкий, Б.В. Прокопович. К вопросу прочности и долговечности клеевых соединений. Научный вестник. Сб. наук.-техн. работ. Выпуск 11.1. – Львов: УкрГЛТУ, 2001. -с. 113-115.
2. Б.Я. Кшивецкий, О.П. Гупало. Проблемы использования клеевых соединений на основе термопластических клеев. Научный вестник. Сб. наук.-техн. работ. Выпуск 11.2. – Львов: УкрГЛТУ, 2001. -с. 23-24.
3. Б.Я. Кшивецкий, Б.В. Прокопович, О.П. Гупало. О долговечности клеевых соединений в деревообработке. Актуальные проблемы лесного комплекса. Сборник научных трудов. Выпуск 4. – Брянск, БГИТА, 2001. – с. 61-64.
4. Б.Я.Кшивецкий, В.М. Максымив, Б.В. Прокопович Влияние влажности древесных материалов на прочность и долговечность клеевых соединений. Научный вестник. С.. наук.-техн. работ. Выпуск 49.- Киева. НАУ, 2002, - с.180-182.
5. А.С. Фрейдин Прочность и долговечность клеевых соединений. Г.: Лесн. пром-сть, 1971.
6. А.С. Фрейдин, К.Т. Вуба Прогнозирование свойств клеевых соединений древесины. - Г.: Лесн. пром-сть, 1980. –22 с.
7. В.М. Хрулев. Долговечность клееной древесины. Г.: Лесн. пром-сть, 1971.