1. Введение
Водостойкая фанера на фенолоформальдегидных клеях широко используется в строительстве, например, в деревянном домостроении. Специальная многослойная большеформатная фанера с различными покрытиями может заменить сталь и пиломатериалы при производстве различных изделий. Поэтому вопрос снижения себестоимости фанеры является достаточно актуальным. На долю клея в себестоимости фанеры приходится около 20%. Один из способов снижения себестоимости — использование наполнителей. Для фенолоформальдегидных смол, в частности, СФЖ-3013 и СФЖ-3024 рекомендуется древесная мука с мелом. Но, снижая себестоимость, нельзя забывать о влиянии наполнителя на прочность фанеры, т. к. в последнее время она в основном используется как конструкционный материал.
Известно, что в силу особенностей самой древесины и технологического процесса производства лущеного шпона (основного структурного элемента фанеры) он имеет трещины, пустоты, обусловленные пористой структурой древесины, чередующиеся слои ранней и поздней древесины и другие дефекты. Они нарушают однородность древесины, могут существенно влиять на прочность фанеры.
Наличие в шпоне трещин и других дефектов является источником возмущений поля напряжений и деформаций в фанере и одной из причин уменьшения ее прочности. Поэтому клей может выступать как средство, уменьшающее размеры трещин и создающее более однородную структуру древесина-клей, заполняя также другие дефекты получения шпона. В работах
[1][2][3][4][5][6][7]
В проведенных ранее нами предварительных экспериментах было установлено, что наполнитель, состоящий из древесной муки и мела, существенно ограничивает проникновение такого клея в древесину шпона и рекомендовано провести исследования, применяя в качестве наполнителя только древесную муку.
2. Методы и принципы исследования
Для приготовления клея использовалась фенолоформальдегидная смола СФЖ-3013 по ГОСТ 20907. Наполнителем в клее была древесная мука по ГОСТ 16361 в количестве 2 мас. ч.
В экспериментах использовалась тонкодисперсная древесная мука марки 140, имеющая по ГОСТ 16361 массовую долю остатка на ситах 0,1 мм — 18%, 0,14 мм — 2%, 0,2 мм — 0%. Приблизительный размер частиц — 0,13 мм.
Влияние наполнителя на глубину проникновения клея в древесину шпона оценивалось путем сравнения полученных результатов с глубиной проникновения в древесину шпона клея на чистой смоле. Сравнимость данных поддерживалась установлением одинаковой вязкости клеевых составов.
При отборе образцов учитывали зависимость проницаемости древесины от структурных направлений
[8][9][8]
После проведения испытаний на проницаемость на специальном приборе изготавливали образец размером 20х10х2,2 мм для измерения на большом инструментальном микроскопе глубины проникновения клея в древесину шпона. В среднем на каждом таком образце делали 20 замеров и находили среднее арифметическое значение, характеризующее глубину проникновения клея в древесину шпона. На микроскопе измеряли линейные размеры с погрешностью ±0,005 мм. Калибровка отсчетной системы микроскопа проводилась с помощью эталонных мер длины (концевых или штриховых мер). Увеличение основного микроскопа — 10х, 15х, 30х, 50х.
Проницаемость оценивали по глубине проникновения клея в древесину шпона по площадкам между трещин
Схема измерения параметров
Переменные факторы эксперимента
| Наименование фактора | Значения фактора | Число опытов | Число повторений опытов | Число результатов одного опыта | Общее число результатов |
| Вязкость, с по ВЗ-246 | 60; 100; 220 | 12 | 5 | 20 | 1200 |
| Давление, МПа | 0,6; 1,0; 1,4; 1,8 |
В исследованиях глубины проникновения клея с наполнителем приняты постоянными следующие факторы: порода древесины — лиственница, марка клея — СФЖ-3013, влажность шпона — 8±2%, время выдержки под давлением — 120 с, наполнитель — древесная мука (2 мас. ч.). Переменные факторы и условия проведения эксперимента те же (табл. 1).
Выходной параметр в экспериментах — глубина проникновения клея в шпон (
3. Основные результаты
Зависимость глубины проникновения в шпон клея с наполнителем и без него от вязкости по площадкам между трещинами представлена на графиках (рис. 2 и 3).
График глубины проникновения в шпон клея с наполнителем и без в зависимости от вязкости при давлении 1,8 МПа
График глубины проникновения в шпон клея с наполнителем и без в зависимости от вязкости при давлении 0,6 МПа
В предварительных опытах, выполненных нами ранее, когда в качестве наполнителя использовали древесную муку с мелом, последний, заполняя все возможные пути проникновения клея в древесину (сердцевинные лучи, смоляные ходы, полости трахеид), существенно ограничивает дальнейшее проникновение клея в шпон.
Иная картина наблюдается при изучении влияния вязкости и давления на глубину проникновения смолы с древесной мукой (рис. 2 и 3). Здесь сохраняется тенденция увеличения глубины проникновения с уменьшением вязкости и увеличением давления. Причем разница в глубине проникновения клея на чистой смоле и клея с наполнителем (древесной мукой) небольшая.
Следовательно, исходя из необходимости обеспечения максимального проникновения клеевой массы в шпон, можно рекомендовать для наполнения клея древесную муку.
4. Заключение
На основании проведенных экспериментальных исследований можно дать оценку древесной муке как наполнителя для фенолоформальдегидных клеев в производстве конструкционной фанеры. Клей с древесной мукой в качестве наполнителя существенно не ограничивает глубину проникновения его в древесину шпона. Причем это характерно для изменения вязкости в диапазоне 60–120 с и давления 0,6–1,8 МПа. Следует также учитывать, что оптимальное заполнение трещин клеем на 65–80% обеспечивает высокую прочность фанеры
[1][2][10]