Существенную роль при изготовлении ДКМ играет средняя толщина клеевого слоя.
Анализ показывает, что максимальную толщину слоя можно получить в случае, если связующее не будет проникать в межфибриллярные поры и капилляры древесины.
Для приближения условий пропитки к этим предельным значениям технологией изготовления древесных композиционных материалов (ДКМ) предусматриваются следующие наиболее эффективные пути: смешивание древесных наполнителей с сухими связующими и скоростное смешивание древесных частиц с жидкими связующими при условии равномерного распределения связующего по наружной поверхности древесных наполнителей.
· Размеры капилляр древесины (от 20¸40 до 100¸200 нм в зависимости от породы древесины), межфибриллярных пор (7¸10 нм) и молекул олигомеров (7¸40 нм) имеют сопоставимые величины. Для частиц латексов наблюдаются более крупные размеры. В связи с отмеченными обстоятельствами, введение латексов в связующие, на основе карбамидоформальдегидных смол (КФС) будет обеспечивать следующее:
· снижение поверхностного натяжения, краевого угла смачивания и вязкости будет способствовать лучшей смачиваемости и более равномерному нанесению связующего по наружной поверхности древесного наполнителя;
· с другой стороны, частицы латекса обладают размерами большими или сопоставимыми с размерами капилляров. Поэтому они способны закупорить капиллярную систему и, тем самым, замедлить впитывание связующего в капиллярно-пористую структуру древесных частиц и увеличить среднюю толщину клеевого слоя (уравнение 1).
В соответствии с современной адсорбционной теорией образование клеевого шва является многостадийным процессом. Согласно данной теории, вторым этапом является адсорбция. Введение небольших количеств латексных композиций, размеры частиц которых достигают в случае синтетических латексов 300-400 нм, должно обеспечивать на стадии адсорбции снижение величины последней. Глобулы латекса, играя роль активного наполнителя, оседают на поверхности подложки, обеспечивают закупорку пористой структуры адсорбата и тем самым увеличивают число точек контакта. Выполняя своеобразную роль “шлюзового затвора” латексные частицы способствуют увеличению толщины клеевого слоя и снижают риск образования “голодного” клеевого шва.
Величина удельной адсорбции или количество поглощенного древесным образцом полимерного вещества имеет максимальное значение (0,17г/г) для чистой смолы. Для модифицированной смолы с ростом содержания латекса наблюдается последовательное снижение величины удельной адсорбции 0,09 ; 0,058; 0,042 г/г при содержании латекса соответственно 0,05; 0,1; 15,0 % мас. В случае чистого латекса отмечен минимальный уровень удельной адсорбции – 1,5×10-2 г/г.
Введение латексной композиции обеспечивает снижение вязкости КФС (табл.1), улучшает смачиваемость поверхности древесины. Снижение краевого угла смачивания происходит, вероятно, за счет эмульга-
тора, содержащегося в латексе, а также за счет самих частиц латекса, которые, экранируя полярные, гидрофильные (метилольные, метоксильные и др.) группы смолы уменьшают тем самым и величину поверхностного натяжения.
Таблица 1
Физико-химические свойства КФС
Показатели | Содержание КЛК, % | |||||||||
0 | 0,05 | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,5 | 1,5 | 3,0 | 6,0 | 12,0 | |
Условная вязкость по ВЗ-4, с | 83 | 65 | 45 | 43 | 42 | 40 | 37 | 36 | 34 | 27 |
Содержание свободного формальдегида, % | 1,10 | 0,75 | 0,60 | 0,55 | 0,85 | 0,85 | 0,90 | 0,95 | 1,00 | 1,05 |
Содержание метилольных групп, % | 2,8 | 4,8 | 5,1 | 5,2 | 4,6 | 2,4 | 3,8 | 4,4 | 4,1 | 4,4 |
Время желатинизации при 100оС в присутствии 1,0 % NH4Cl, с | 78 | 76 | 69 | 58 | 62 | 65 | 66 | 68 | 70 | 82 |
Краевой угол смачивания, о | 76 | 72 | 67 | 65 | 70 | 69 | 68 | 65 | 62 | 60 |
Предел прочности при сдвиге, МПа (после 2 ч кипячения в воде)* | 3,5 | 5,5 | 6,2 | 6,3 | 6,5 | 5,7 | 5,2 | 4,7 | 4,2 | 3,1 |
Примечание:* прочность при сдвиге определяли при горячем склеивании дубовых образцов
Снижение содержания свободного формальдегида можно объяснить также его способностью образовывать устойчивые связи с адсорбционно-гидратной оболочкой мицеллярных частиц латекса. Концентрируя, таким образом, формальдегид, и, являясь термодинамически неустойчивыми, частицы латекса выступают в качестве центров поликонденсационных процессов, где начинает возникать твердая полимерная фаза. Последним соображением можно объяснить снижение времени желатинизации, т. е. повышение реакционной способности КФЖ в случае низких концентраций латекса (табл.1).
Анализ микроснимков экспериментально подтвердил предположение о возможном механизме модифицирующего влияния КЛК на процесс образования клеевого шва. В отличие от чистой КФС, клеевой шов которой имеет разрывы сплошности, а также большую толщину и глубину впитывания; для модифицированной КФС наблюдается более узкий и равномерный характер клеевого шва без видимых разрывов сплошности.
С целью более детального изучения выявленной области соотношений между латексной композицией, КФС и активным наполнителем вулкасилом осуществлялось планирование эксперимента для диаграмм состав – свойство. Оптимальный состав связующего был использован для получения прессованных плит (ПП) на основе различного вида древесного наполнителя.
Для латексных композиций существует оптимум содержания, который в первую очередь определятся наличием максимума для прочности склеивания, содержания свободного формальдегида и времени желатинизации. Наполнитель–вулкасил имеет аналогичный, но менее выраженный характер для первых двух показателей, а для третьего наблюдается монотонный рост.
Оптимальный состав связующего был использован для получения прессованных плит на основе различного вида древесного наполнителя. Результаты представлены в табл.2.
Таблица 2
Физико-механические и химические свойства плит
Вид наполнителя | Опилки | Гречиха | Подсолнечник | ||||||
Содержание КЛК, мас. д.,% | 0 | 2,5 | 5,0 | 0 | 2,5 | 5,0 | 0 | 2,5 | 5,0 |
Водопоглощение,% за 24 ч | 57,4 | 55,3 | 52,7 | 86,7 | 81,8 | 85,4 | 107,3 | 91,7 | 83,1 |
Разбухание по толщине, % за 24 ч | 27,0 | 26,4 | 25,2 | 43,3 | 32,5 | 19,4 | 31,7 | 26,3 | 23,8 |
Предел прочности при изгибе, МПа | 14,1 | 15,6 | 16,3 | 3,5 | 4,3 | 5,4 | 15,3 | 16,2 | 16,5 |
Предел прочности при растяжении перпендикулярно пласти, МПа | 0,26 | 0,31 | 0,33 | 0,06 | 0,08 | 0,09 | 0,20 | 0,25 | 0,27 |
Эмиссия формальдегида, мг/100 г | 21,1 | 9,8 | 8,7 | 23,4 | 13,2 | 10,7 | 28,7 | 15,6 | 12,1 |
Примечания 1. 1 Плиты толщиной 12 мм получены при Т=165 оС и времени прессования 0,33 мин/мм; 2. Физико-механические показатели приведены для плотности 700 кг/м3; 3. 3 КЛК на основе латекса ДММА-65ГП |
Рекомендуемая модификация связующего обеспечивает изготовление плит на основе опилок (табл.2) с содержанием свободного формальдегида ниже 10 мг/100 г плиты, что соответствует аналогичному показателю продукции класса Е1, не имеющей ограничений по областям применения. При этом для плит из раз-
личного наполнителя наблюдаются как ранее обозначенные закономерности, так и специфические, определяемые физико-химическими свойствами частиц наполнителя.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. С., И., В. Низкотоксичные прессованные плиты на основе модифицированных связующих //Матер. симп."Модификация древесины - 93". - Познань, 1993. - С.45-48.
2. С., С. Модификация связующих в производстве древесностружечных плит // Деревообрабатывающая пром-сть. - 1996. - № 4. - С.24-25.
3. С. Использование латексных систем для регулирования свойств карбамидоформальдегидных смол // Журн. прикл. химии. – 2004. – Т.77. – Вып. 10. – С. 1725-1728.
УДК 666.714
И., д-р техн. наук, профессор, В., вед. инженер
Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова
К ПРОБЛЕМЕ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИЦЕВОГО КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА
ОБЪЕМНОГО ОКРАШИВАНИЯ
Лицевой кирпич объемного окрашивания перспективный стеновой материал, обеспечивающий разнообразие облицовки зданий и сооружений. Разработка подобных материалов особенно актуальна при широкомасштабном коттеджном строительстве.
Проблеме объемного окрашивания керамического кирпича посвящено достаточно много публикаций [1-3], однако до настоящего времени цветовой ассортимент его чрезвычайно беден и значительно уступает в этом отношении зарубежным аналогам.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
Основные порталы (построено редакторами)