автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Интенсификация процесса склеивания деревянных материалов с полимерными пленками

çc УкраJvr:byvü рврт<£ъчцу! л!сотехк1чний университет

с ~ *

/

На правах ругапису

К У Ш П 1 Т. АндрЛй Степанович

1НТЕНСЖ1КАЦ1Я ПРОНЕСУ СКЯЕШАННЯ ■ ДЕРЕЕИННИХ МАТЕР1АЛ1Ч 3 ПОЛДОЕРЖМЯ ПЛ1ВКАМИ

Спец1альн1сть 05.03.01 - процэси кехан!чноТ обрсО"л,

верстати та ^струментк

АВТОРЕФЕРАТ дисертадП на здоОуття каукового ступени кандидата техч1т!них -■■p.vк

Льв1в - 1996

ДисертацДею е рукопис %

Робота вийонана на ка£юдр1 технологи вироб!в з деревини Укра1нсъкого державного л1сотехн1чного ун^ерсу-тету

Науковий кер1вник: - кандидат техн1чних наук, доцент 1.М. Заядь

• 0ф1ц1йн1 опонектк- - доктор техн1чних наук, професор Я.М. Хакас

- кандидат техтчяих наук В.М. Григорас

Пров1дна установа: - Укра1ксьюй каукозо-досМдний 1нститут ыехан1чно1 обробки деревини, и. Кшв

Захист в!дбудеться 18 . червкя 1996 р. о 10 год. на зас!данн! спац1ал1зовано! вченоЗ ради Д 04.03.01 в Укра1нському державному л1сотехк1чнс;,г/ ун1верситет1 (290057, и. Дьв1в, зул. Пушк1на, 103, зал. застань)

3 дисертац1ею можна ознайсмитися у 'бхблхотеш УкраШського державного л1сшехн1чкого университету 'н, Лт.п1в, вул. Пушк1на, 101)

Автореферат розЮший " "

1У95 р.

Зчений секротар спед1ал1еовало! вчёьиЧ Б.В.Прокопомг

- 3 -

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ Актуальн!сть теми. За останн! роки у деревообробн!й, меб-лев!й промисловост!, виробництв! корпус!в телерад!оапаратури для на^ання заготовкам з деревиностружкових плит (ДСП) та !ншим дере-винним матер!алам декоративного вигляду та необх!дних експлуа-тац!йних властивостей все б!льше використовуються пол!мерч1 пл!вки, як! зам1нэоютъ натурадький шпон, синтетичн! матер! ад и на основ! просоченого смолами паперу тощо.

Досл1дження по п1дбору клеЗв 1 розробц! режим!в склеювання для облицювання заготовок натуральним та синтетичним шпоном проведен! досить широко. Що стосуеться облицювання заготовок пол1мерними пл!вками, вокрема декоративними пол!в!н!лхлоридними (ПВХ) пл1вками, то тут мае м!сце ряд невир1шених проблем. Тонк1 ПВХ пл1вки недоц!льно приклеювати клеями на орган!чних розчинни-ках, тому що покриття деформуеться ! втрачае декоративний вид. В!тчизнян! кле'1 на водн1й основ! для приклеювачня вищевказаних матер!ал!в не випускаються. Разом з тим ПВХ пл!вкк мають переваги у 'пор!внянн1 з !ншими матер!алами аналог!чного призначення: -високу ст1йк1сть проти механ!чно'1 д!'1 (стираиня); -ст!йк!сть проти дП р!з!1кх х!м!чних реагент1в; -махпив1сть !м1тування текстури деревини р!зних пор!д, в тому числ! з нанесенный порами;

-застосування пл!вок викюочаз необх1дн!сть проведения насту пно1 операцП опорядження.

У св!тов!й практиц! для облицювання деревини 1 деревинних матер1ал1в ПВХ пл!вками використовують модиф!кован1 воднодис-перс1йн1 кле! на основ1 пол!ыер1в ! сопол!мер!в вШлацетату (ф!рми "Йоват", "Кляйбхем1","1зар-Раколь-Хем!" та 1нш1), як! за-бевпечують як!сне склеювання. В Укра'Ш так! матер!али для клейо-вих ко? тозиц1й промислов!стю не випускаються. Шдприемства для склеювання ПВХ пл!вок з деревинними матер!алами використовують кле'1 заруб!кного виробництва типу "Рахол" та "Т!вокол".' Тому роз-робка клейово! композицП, яка б в!дпов!дала сучасним вимогам,та вивначення оптимальних режим1в склеювання деревинних матер!ал1в о ПЗХ пл!вкаыи ' актуальною.

Досл!ддення проводились в рамках основних напрямк1в науково! д!яльност! Укра1нсъкого державного л!сотехн!чного ун!верситету. Робота виконувалась зг1дно Постанови Ради М!н!стр!в СРСР в!д 26.12.&5 N 1319-2Г75 (ГД 37-67-86), державно! науково-техн!чно!

г.тюграми "Л1с" та перспективного плану науково-досл!дних роб1т ¿крДЛТУ.

Мета роботи. Метою дисерт.чДйно! роботи е створення клейово! комповицП для склеювання деревини та деревинних матер!ал!в в ПВХ плавкою 1 розробка рац!ональних режим1в склеювання.

Наукова новизна роботи. Теоретично обгрунтовано виб1р компонент, як1 забезпечують найкращ! адгез!йн! та когеа!йн! власти-вост! латексно-дисперс!йно! клейово! коыпозицП та добре сум1сн! м!ж собою.

Отримано математичн! залежност!, що адекватно описують вплив складових клейово! композицП та режим!в склеювання' на локазники м!цност! з'еднання. Обгрунтовано параметри режиму склеювання та визначено 1х рац1ональт значения.

Методи досл!джень. Об'ектом досл!джень в робот! були клейов! композицП, що виготовлювались на основ! воднодисперсних систем (латекс!в). Експериментальн1 досл!дження проводились з викорис-танням основних положель теорП планування експерименту та оброб-ки експериментальних данях, регрес!иного анад1зу ! оптим!зацП.

Практична значим!сть роботи. На основ! в!тчизняних компо-нент!в створено нову латексно-дисперс!йну клейову композиц!ю, яка забезпечуе склеювання деревинних матер1ал1в з пол1мерними пл!вка-ми. Бона застое !мпортн! кле! типу "Ракол" та "Пвокол", як1 ви-користовуються п1дприемствами деревообробно'! промисловост1 для приклеювання ПВХ пл!вок до деревинно! основи. Визначено р?ц!ональн1 режими склеювання ПВХ пл1вки з деревинними матер1ала-ми.

Результати досл!джень покладен! в основу технолог!! виготов-лення латексно-дисперс!иного клею ЛДК-1, завдань на проектування д!льниць з випуску клею та розробки техн1чних умов ТУ 13 УРСР-12-90.

За матер!алами роботи отримано два авторських св!доцтва на винаходи.

Ступ!нь обгрунтувания ! в!рог!дн!сть наукозих положень. Екс-перименталът досл!дхення проводились !з використанням основних пололень теорП математичного планування та обробки експериментальних даних, регрес!иного анал!зу.

0бгрунтован1сть 1 достов1рн1сть результат1в пхдтверджусться лабораторними досл!дженнями та практичною перев!ркою в г.ромисло-вих уыовах.

Основн! положения роботи, цо виносяться на залист:

-методика вибору та обгрунтування 1иград1ент!з для кд^оро' композиц'1;

-результати досл1джсння впливу в,м!сту компоненте кде*о?о: комлозицП на м!цн!сть склеювання 1 визначення П ргц1она.л:-..ного складу;

-математичн! залежност!, цо характеризуют вплнв складских частнн клейово'1 композицП 1 техколог!чних режим!в на показа"'.* м!цност! склеювання;

- результата оптим!зацП регоог1з склеювання;

-результата досладхення м!цност! склеювання в!д товяшни кле-йового шару;

-результати випробувакяя у Вкробкичкх уловах та налагодаечнл промислового виробництва клейово! композици.

Реал1зац1я результат!в роботи. Результат;] експерилэнталъних досл1дзкень лЛдтвердкуються практичною перев1рко:о при начагодлшшп промнсловсго г,:;рс5ництва клейовоЗ '"мпсзицП на Вигодському ЛМ'-(1ваио-Фракк1;;ська обл.), .80 Торисоцт" (м.Шнськ), залога те-лев1зШшх зузл1в "Електрон" (м.Л>.з:1з) та з1дпра-.та;л--;и1 пгра-метр!в технсиюг1чного процесу с&кпдагаавя ПВХ пл!в1ссми иитоете: деталей на ВО "Горизонт" (м. КИнськ), ЗТВ "Електрок" (м.Лъв!з), ВО "Комета" (м.Новосиб1рськ), юпвському завод! "Маяк", ВО "1Гк-ра:Г (м.Самара) та !ншм п!дприемствах.

Фактичний економ1чний ефект в!д використання розробта еклав 621 крб. на тону клею (в ц1нах 1989 р.)

Апробац1я роботи. Основн! результати роботк допоз!дались на XI(1993 р.) та XII (1995 р.) ы1жнародних симпоз1умах 'Використання кле)'в у деревообробШй промисловост!" (Техн1чшш ун!верситет. Зволен); Х1Л (1988 р.) та XI П (1989 р.) науково-техн!чнях конфз-реьщя за п!дсумкачи науково-досл!дних роб!т ЛЛТ1; рео-публ!канськ1й науково-техн!чн1й конференцп "Розвиток л!сового господарства в зах1дних областях УРСР за рога Радянсько! влздГ (13-15 червня 1989 р.. ЛЛТ1); республ!канськ!й науково-ге^я1чя1 й конференцп "Взаемод!я. науки ! виробництва в л1сопрсмислово>.^ комплекс!" 1ЛТ1, 1991 р.); XVIII республ!канськ!й конференц!1 "Науксго-т^'^чний прогрес в лГсов!й та деревообробн!й прс;*ксло-всст! (11-13 червня 1991р. Кшв, УкрНВДО).

Л>;~ергащйна робота допов!"злась, обговорювалась та була охкале'лс"! на розииреному зас1данн; кафедри. технолог!! вироб!л з

деревини ЖрДЛТ>.

За основними матер1алами роботи опубл1ковачо 6 друкованкх працъ та отрима^-> 2 автороьких св1додтва на винаходи.

Окруитург. та обопг роботи. Дисертащйна робота складаеться 1 всгуг.у. пяти рэздШв основного тексту, загальних висновк!в, перыпку зикоэдстано! лИератури. який включав 85 найменувань, 3 додагк!ь. Ословкга! мзтер1ал викладений на 117 стор!нках машинописного тексту, ¡.И.стить 8 таблиць 1 2?. рисунки. Загальний обсяг робота 160 стор!ноч.

асвовшй алег гавота

У во-ул! оогрустозано актуальШстъ теми, вказана мета 1 ос-1,овн1 нглрямкя досл!даень, викаадек! основн1 положения 1 результата , тр викэсяться на захист, ::аукоза новизна 1 значим!сть роботи.

Першик роздхл г.ркез'ячений огляду стану питания 1 постановц1 задач! дссл!джень. У промисловост! для облицювання деревини та деревинних матер!ал1в застосовують пол!мерн! пл!вки на основ! нол1в1н!лхлоридних смол. Довгов!чн!сть, ст1йк!сть до р1зних ВЛЛИВ1В ! г1г!ен1чн!сть цих пл1вок надають 1м деяку перевагу перед !ншими матер!алами аналог!чного призначення, що дозволяе ви-чористати ме ашзован! л1н!1 каширування, виключивши з процесу трудом!стк! операцП опорядження, забезпечити високу продук-гшшеть !належну як!сть вироб!в.

Для облицювання деревинних матер!ал1в ПВХ шавками ряд гаду-зей промисловост! використовують 1мпорт1П воднодисперс1йн! кле'1, основу яки;:, як правило, складають сополамери в1н!лацетату ! ети-лену. Досить в1дзначити, що на територП Укра!ни так1 сопол1мери ¡е виробляються.

3 великого асортименту кле'1в для склеювання ПВХ шавок в де-левиннечо п1дкладкою, випускаеться тАлъки клей АДМ-К (на основ! .зкрилатних сопол!мер1в, московський завод "Стройпластмасс"), аде >!1цн!сть склеювання таким клеем не в!дпов1дае галузеЕ1ш вимогам. Розроблена у 70-х роках клейова композиц1я ГИПК-141(основа - со-цсд1мерна емульс!я- С-125), яка- е придатна для приклеивания ПВХ пл!вки, не вяготовляеться.

Осташпм часом розширилась тенденц1я використання, як основи для кие 12, каучукових латекс1в, з яких найб1лыл доступн! е латек-си бутгд!енн!трильних каучук!в._ На ссновг проведеногс аиал1зу I

зроблен! висноеки та поставлена в1дпов!дна мета дооидяерь.

. Метою роботи е створення клейово! композицП на основ1 вод-нодисперс!иного пол!меру, обгрунтуваиня вибору 1нград1ент1в з точки зору адгезивних властивостей до скпеюваних поверхонь 1 сум!сност! компонента та визначення рац!ональних ре-лийв склею-вання ШХ пл!вки з деревинними матер1алзми. Для реалпзацп поставлено'! мети необх!дно вир!шити наступи! задач!:

-проанал!зувати властивост! матер!ад!з, цо випускаються в1тчизняною промислов!стю, ! прид!лити увагу ткм, як! можуть бути придатн! для виготовлення клейово! композицП;

-обгрунтувати виб!р оснози та !нжих компонент!в клейсво! композиц! 1, базуючись на Ппотезах адгез!]' та когезП;

-досл!дити вплив кожного з п1д!браних компонент!в на показ -ники м1цност! склеивания ! визначити рац!ональний склад клейово! композит I;

-досл1дити вплив релимяих параметр!в ка локазнжи м1цност! а оптим1зувати !х;

-виготовити пробн! партII кле:о ! провести !х виробнич! вип-робування.

У другому розд!л1 теоретично обгрунтовачо на основ! пололечь теорИ адгез!I та когез!3 виб1р компоненг!з клейово! композиц!!, як! в поеднанн! забезпечують високу адгез!га до позерят склеюва-но! пл1вки ! утворшть м!цне клейове з'еднання.

Для р!зних матер1ал!в адгез!я м1ж субстратом 1 адгезивом за-лежить в!д 1х природи 1 умов утворення з'еднання. 3 оптимальному випадку сили адгезП складатимуться з сил м1зкмолекулярно! взаемод! 1, х!м!чних зв'язк!в, ¡до утворилися, механичного зчеплен-ня. Значний вплив на адгез!йну м!цн!сть вносять наявн! функц!ональн1 групи пол!меру: чим вица енерг1я когезП фунюпональних груп, ти. виз адгезхйна М1цн1сть. Для котоо! псипмерно"! систем: оптимальний склад фуккщональнкх груп р!знкй ! визначаеться експериментальним шляхом. Для полимерно! системи ц! сили можуть бути чисельно оц!нен! за екерг!с.м когезП груп пол!меру. ' Механ!чна м1цн!сть пол1мерних матергалав, правило, добре коре.тое з енерг!ею когез1'! взаемодйэчих груп. Сутсн!сть пол!мер!в, тобто здатн1сть .утворювати гомогенну термсдинам1чну систему, характеризуешься параметром розчинност!. На соков1 ска-зан'ого обгрунтовано виб!р основи клею. Це е бутад1енк!трильний латекс БНК-302, який за своею поляритет» добре узгоддузться з

-8 1-

гтруктурою 1ЮХ плавки 1 забезпечуе високу адгез!й до ке). Доведе-що для п!двиш,ення показник!в когезП 1 в'язкост1 основи клею .чайкращим загушувачем служит-? пол1вШловий спирт (ЛВС), який добре су«1цуеться з латексом БНК-302 1 в поеднанн1 з ним забезпе-чув композидП потреби! адгез1йн! та когез!йн! властивост!.

Доведено доц!льн1стъ використання як наповшозача каол1ну, який добре розподыяеться м1ж дисперсними частинкаыи латексу, Еб1лыиуЕ- сухий залидок клею. Введения даного наловнювача ке пору-иуе рН водкэдисперсно! системи I в!н добре сум!сний з компонентами глею.

При введенн! наловнювача (каол1ну), який е активниы сорбентом в!дбувавться поглжання частшш наявного стаб!л!затора латексу, ¡до пог1рауе стпЪасть останнього. Для наданни тейов!й компо-зиц11 ст!йкост! при виготовлещп 1 збераганн1 необх1дне додаткове введения поверхнево-активних речовин (ПАР). Явище стабШзацП основано на п!двш;енн1 концентрацП адсорбованих молекул ему ль га-тора на одиницю поверхн! диспергованих частинок пол!мерно! основи клею. Показано, пр для латексу БНК-302 (який мае у своему склад! ан!оно-активний емудъгатор) додаткову стабШзащю найб1льш дощльно проводити з виксристанням ПАР нейоногашого типу, зокре-ма ОП-7. -Емулъгатор ОП-7 добре сум!щаеться з компонентами клею, не лризводить до сильного п!ноутворенвя п!д час виготовлення кле-йог.о! композит'!.

При формувачн! кленового в'еднання створаксд клейово» компо-з',5:Цею, тобто при тверд1нн1 клейового шва, осташпй дае усадку. лдгезШи звязки,,що утворюються м!г. клейовим шаром 1 з'еднувани-ш матер!алами перезкоджаютъ в1льн1й усадц15 тсау зачоном1рно ви-нпхпення напружень. Ряд дослХдтгав, зокрема А.В.ЗШн та В. 1.Ма-лих1н, заувазкили форыування структура адгезиву у вигляд! п1дпов1дних зон. Утворен! надтлекулярн! структури (глобули) ста-ють центрами усадки кле:о. Налрухення усадки коже бути визначено через дв! його складов! - нормальну 1 дотичяу. Тод1 несуча г,датл1сть клейового з'еднання за дотичними напруженнями Он в за-гальному вигляд! запкшеться:

Он г / (ХздГ ~г)а?ск - РадГ - рс-е^ск (1)

1ус Гус

Л« чда- - дотичШ иллруженкя лдгевП; Гск - плеща вони склеивании; Гус - илос! ьоии усадки; Р^г - зускллг. адгезП; х - дотпчн! напруж.ення.

1в схеми розпод!лу иапружень (рис.1) в кленовому пв1 дотичн1 напруження визначаться за виразом:

х-- (2)

/4г2 + Ье Тод1 для 1/4 плоз.1 зони усадки:

Л/2 Гу

(1/4) р Г Г г-ог-аа

Он - ] г-с7ск - 2-Р-Ь ] ] (3)

Гус/4 Гус/4 О V 4г2 + Ь2

де Ь - товщина кленового ива; г - рад1ус зони усадки; гу - рад1ус зони усадки по координат! У; Р - напруження усадки клею; в- кут м!ж розрахунковою точкою 1 координатою X.

Ягадо рад1ус зони усадки прийняти у вигляд! кола з рад!усом Гу, то на меж! вгадано! зони д!юч! дотичн! -с напруження Оудуть р!вн! до'тичним напруженням адгезИ ТадГ. Тобто г-гу ! Т-ТадГ.

Шсля п1дстановки вначень та 1нтегрування по в та г для площД одн1е! зони усадки:

я-Р2->12

Он - —--(4)

2'Тадг

Для г.ст-гмсвленнл нгсучо! здатксст! при в1дщаруванн! всього з'едкакпя необх!дно лрссумувати несуч! здатност! Од вс1х утворе-яих зон усадки, число п яких по ширин! з'еднаиня ВСк становить: • П - Век /2гус - (5)

3 досл!джень, описаних в роботах А.В.З!н!на, в!дноаення м1ж ¡апруженнями усадки Р та дотичними напруженнями т^дГ може стано-¡ити:

■СадГ

2-Гус

2

+1 « 1...1,05 (б)

Зв!дки Гус - >1/0,10, а число зон усадки по т:рин1 клейового 'еднання буде становити:

' п - 0,05- Вск/Ь (7)

Отже» В1 одячи з формули (8) весучу здатзпеть клейового 'едлання можливо оц1нити за товциною клейового шару Ь, напруженной ° та Гадг- • . . >

Осум - ---п

2'"СадГ • . 1

У

\

а) Схема розподалу напружень в клейовому шв!

6) Складов! дотичних напружень в клейовому шр!

Рис.1. Розпод1л напружень в клейовому шв1

У третьому розд1д! визначено напрями 1 методику експеримен-тальних досл!джень при створенк1 клею 1 досл1дкенн1 режим!в склеивания деревинних матер 1 ал 1 в з ШХ пл1вко», показано основн1 ме-тодолог1чн1 положения проведения експерименту та регрессного анад!зу, об. рунтовано виб!р використовуваних матер1ал!в.

Визначено 1нтервали зы1ни вм!сту кожного компонента клейово! композицИ та технолог1чних параыетр!в скдеювання для досл1дження 1х впливу на м!цн1сть. Встановлено оптимальну концентрац!ю робо-чого розчину загущувача.

. Подано методику .проведения експериментальних досл!джень, як1 проводились у два стали, На першому етап! вивчався вплив компонент кдейово! композицП - на показники м!цност1 склеивания за допомогою однофакторного експерименту. На другому - вплив параметров режиму скдеювання на м!дность з викорисуанням В-плану другого порядку"з повним фактортш планом в ортогональн!й частит.

• В якосй п1дкладки використовували, в основному, березову фанеру марки ФК, сорту А/АВ 1 для пор!вняння деревиностружкову плиту марки П2Т. Як облицрвальний матер1ал у вс1х випадках вико-ристовувалась ПВХ пл!вка марки ДЦО 250-150 ДГТ.

' Досл1дженкя вгшюу умов ёксплуатацП на .клейове з'еднання та )Лцн1сть склеиваний проводились в центральна заводськ!й ла-бораторИ Льв1вського акц!онерного товариства "Електрон" у

- 11 -

в1дпов!дност1 з ГОСТ 11478-83.

Визначення м1цност1 склеивания при в1дшаруванн1 ПВХ пл!вки в1д деревинно'1 основи п!д кутом 180° проводилось за методикою ГОСТ 411-79 на розривн1й машин1 типу FMM-60 з шкалою О...30 кг. ц1на под1лки 0,1 кг. Досл1дження на м1цн1сть склеювання при вив-ченн! впливу компонент!в проводились п1сля 3, 10 та 24 год, а при вивченн1 режим!в склеювання п1сля 24 год технолог1чно! витримки.

У четвертому розд1л! наведено результата експериментальних досл1джень.

Вшив снладотп компонента на покззникм ы!цност1. Зм1на м1цност1 склеювання в1д вм1сту загущувача в композиц11 наведена на рис.2. Р1вняння perpecil, як1 в!дображають вплив загущувача на м1дн!сть склеювання при 3, 10, та 24 годинах технолог1чно! витримки в!дпов1дно мають вигляд:

5с-з - -0,966 + 0,381С - 0.017С2 + 0.0001С3 (9)

5с-10 - "1,385 + 0.586С - 0.032С2 + 0.0005С3 ' (10)

5с-24 - -0,488 + 0.445С - 0.023С2 + 0.0003С3 (11)

i вказують на ,парабол!чний характер криво!.

Рис.г. Залежи сть м!цност1 склеювання в!д вм1сту 30%-го водного розчину ПВС для р1зкого часу технолойчно! витримки: 1-3 год.; 2-Югод.; 3-24 год.; ПАР-0,4^; наловиювач-ЮХ.

Зб1льшення вм!сту ПВС до певно'1 величини супроводхуеться ростом мацносг!, оск1льки ПВС мае висок! адгез1йн! властивост! до деревини. Аде надм!рне зб!льпення ПВС в комлов—ц! призводить до постулоього зменсення основного компонента клею, яким е латекс. Разом; з тим латекс в1д!грае ведучу роль в надаши композицИ ад-гезптих властивостей по в1дношенню до ПВХ шивки 1, як результат, иаявшсть б ¡елею б!льше 16% загу1яувача призводить до р1зкого пал^ння мщносп склеювання. Отже рац!оналышй вм1ст загущувача в

' ~ 12 "

композицП знаходиться в мехах 14,5.. .16,07.

1з зб1дьшенням вм1сту каол1ну (рис.3) м1цн1сть склеивания поступово зростае до певко! ведичини 1 в подальшому зменшуеться.1 Р1ст м1цност1 поясюоеться зб1льшенням сухого залишку композицП, а пад!ння обумовлене пог1ршенням адгез!йних та когез!йних власти-востей клею. Рад1ональний b.mIct каол1ну в композицП знаходиться в мехах в1д 8 до 12Z.

Ркс.З. Залежи1сть ы1циост! склеювання при в!дшаруванн1 в!д вм1сту каол1ну для piaHoro часу технолог1чно! витримки: 1-3 год.; 2-10 год.; 3-24 год.; ПАР-0,47.; загущувач-14,52

Р1вняння perpecll, що адекватно вирахають вплив вм!сту ка-од!ну на м1цн!сть склеювання при 3, 10, та 24 годинах техно-дог!чно1 витримки в!дпов1дно мають вигляд:

бк-з - 0.968 + 0.112К - С.008К2 + 0.00012К3 (12)

5к-10 - 1.111 + 0.167К - 0.010К2 + 0,Си015К3 (13)

бк-24 - 1,344 + 0..48К - 0.009К2 + 0.0001К3 (14)

Зм1на м1цност1 склеювання 1з зб1льшенням вм1сту поверхнево-активно! речовини ОП-7 зображена на рис.4 1 описуеться р1вняннями perpecil:

5е-3 - 1.603 + 0.069Е - 0.564Е2 + 0.133Е3 (15)

бе-10 - 1.702 0.722Е - 1.059Е2 + 0.255Е3 (16)

бе-24 - 2,055 + 0.787Е - 1.148Е2 + 0.299Е3 (17)

Встановлено, щ,о при концентрац!ях ОП-7 в межах в1д 0,2 до 0.6Х май м1сце добра сум!сн1стъ нейоногенного емулъгатора i пол1меру латексу - - основного компоненту композицП. При цьому проходить замещения емульга- ра на субстрат1 на пол1мер шляхом oCmIhko! адсорбцП, щр сприяе досягкеншо максимального значения MlUi-'XTl 1 стаб!льпост1 системи. При б1лып!й концент-

pauil емульгатора вдд вказаного такого явшца не вЗдбуваеться. • с.

2.1

а

й 14 ¿2.0

•а 1.о

°'0Л 0.3 1Л 1.5 2Л

еикгг сп-%

Кгс.Л. Залежн1сть ).пцност1 склеювання при в1дшаруванн1 в1д вм1сту поверхнево-активно! речовини 0П-7 для р1зного часу технолог1чпо1 витркмки: 1-3 год.; 2-10 год.; 3-24 год.; нгловкювач-ЮХ; загуау-вач-14,52.

Дссл1дження режимов склеивания. Результати досл1джень впливу режим!в склеювання на показники м1цкост1, то зображеи! на рис.5, адекватно описуються равнянням регресП:

&гех - 0,3818 + 0,0398(3 - 11.52Р.+ 0.0552Т + 0.03450Р -- О.ОООЗЦТ + 0.294РТ - 0,0001бЦ2 + 10.507Р2 - 0.0028Т2 (18) Естановлено, с;о з! збьтм'енням витрати гаею м1цн1сть склеивания, при р!зному ф1кссваному тиску'пресування, монотонно зрос-тас до певно: величини, а в подальшому, в межах проведених експе-рнметчв, мае тенденщ» до зменшення. При цьому ч1тко проявляеть-ся екстремум, який знаходиться в межах витрати клею в!д 110 до 125 г/м2. Спостережешш за характером руйнування кленового з'една-^и г.ри р!зних витратах ¡те» показало, ¡до при надм!рн1й товщшп г.-эйового шару в1дрив облицювалыю}' шивки в!д основи прожег»: <• клейовому иву, а при мадих витратах мае м!сце "го-лодне" сгаеювання. Це вказуе на те, до максимальна м!цшсть склеювання дссягасться при певн1й оптималыий товщин! клейового шва

Выявлено, що максимальне значения м1цност1 досягаеться для т;:с!Г/ пресування (Р-0,05...0,09 Ша). Це вказуе на те, цо даний тиск пресування створюе найб1льп оптимальн! умови утворення кленового гз'еднзкня. Таким чипом оптимальний тиск пресування ловинен знаходнтися в межах 0,05...0,87 Ша.

Дссладхено, п;о 31 гб1лызенням часу виткимки п1д тиском :Лцн1сть рщькуеться. Оптимальний час пресування не повинен пере-кигдувати 5... 10 хв. В даному випадку у зм!ш показник1в м1цност1 ом^г^нкя :лд часу просуваяня ведучу роль вШграють умови фор-муклянд ¡«'.'йевого з'еднання, тебто поступовий перех1д робочого

розчяну клею з р!дкого в твердий стан. На початковому етап! вит-римки склеюваних деталей тд тиском проходить р1вном!рний роз-под!л нанесеного клею по вс!й поверхн! склеювання. При цьому кле-йовий шар формуетъся не т!льки зовношньо, але й внутр1шньо, тобто ыакромолекули клею у вигляд! ланцюг1в певно! форыи розм!шуються в!дпов!дним чином, утворхзочи так званий клейовий шар. В подальшо-му в!дбуваеться тверд1ння клею за рахунок просочування вологи в п!дкладку та випаровування. 0ск1льки твердения клею проходить при поступовай його усадц!, а тиск пресування збер!гаеться, то мсили-ве руйнування частили сформованих ланцклйв молекул клею, що приз-водить до певно! втрати кйцвост! склеювання, причому ця втрата ы!цност! поступово зростае за зб1льаенням часу пресування.

ЗД

1.0 ----I

во 63 110 tu 140

Пи1|1>111 МЯВ, г/м*

Рис.5. Залежн!сть м1цност1 склеювання в1д витрати клею при разних значениях тиску пресування, Ша: 1-0,05; 2-0,087 ; 3-0,1; 4-0,125; 5-0,20. Час пресування 5 хв.

Впдив умов екс&нуатацП иа стаб1яыисхь показнкк!в м1цвост1 клеЯоваго з'еднання. аипробування проводились зг1дно ГОСТ 11478-83 на зразках, склеених в використанням оптимально! рецеп-тури при рац1онадьних режимах склеювання. Встановлено, що при витриыц! в умовах п!двищених температур м!цн1сть зростае, низьк! (в1д'емн1) температуря практично не впливають на зм!ну м!цност!, а в1двищена водог!сть дещо зменшуе П.

Впдив тсза^ви клейоваго osa на показники MiuHocri склеивания. Для визкачення товшини кленового шва, при як1й забезпечуеть-ся максимальна ы!цн!сть склекш~чня, проведен! досд!дження для р!зних витрат клею i пост!йних (оптимальних) тиску пресування та 4aci витримки п!д тиском. гадина клейового шару визначаласъ роз-рахункозо га сухим залшком, мсоклкве просочування »лею в деревину не враховувалосъ. ..

Встановлено, що.крив! эалеяност! м!цност! склеювання В1Д

товщини кленового шва маютъ парабол1чний характер з явно вираже-ним екстремумом. Оптимальна товщина кленового шва при склеюванн! деревиностружково! плити знаходиться в межах 110...120 мкм, а при склеюванн! фанери - 130...140 мкм.

Зм1щення екстремуму, що виражае максимальну м!цн!сть при склеюванн! фанери по в1дношенню до екстремуму при склеюванн! деревиностружково! плити пояснюеться б1лыгаю иаявн!стю на поверхн! фанери. пор ! м1кротр!щин, в як! просочуетъся клей. На поверхн1 деревиностружково! плити також мають м!сце пори, але м1кротр1щин значно менше. Разом з тим таке зм!щення екстремуму для практики в малозначимим.

Крива 3 на рис.6 пойудована за формулою (8). Остановлено, щр величина напружень Тадг, визначена консольним методом, з! зб!ль-шенням товщини кленового шва зменшуеться 1 залежн!сть м!ж товщи-ною клейового шва i напруженнями адгезП виразиться:

■Садг" -l,V03h + 0,441 (19)

Використавши глднокення (8) i результата експериментальних досл1джень (формула 19), отркмано криву 3 (рис.6), яка за сво!ы характером наближаеться до експериментатьних кривих 1 та 2 (рис.6). Тагам чином, проведен! теоретичн! досл!дження наближено тдтвсрдхуються експерименталыю.

Рис 6 ЗаложиicTb MiiuiocTi В1Д товщини клейового пару при -блищо-вашп ПВХ пл1вкою: 1 - фанери; 2 - ДСтП; 3 - розрахункова крива

У п'ятому роздШ наведено результата 1Тим!зацП техно-лог!чних napa.ieTpiB режиму склеювання та впровадження результат!в досл1£жень у вироб::ицтво

0птим1зац!я тегнолоНчних паранетр!в процэсу облкцкгваякя дэ-ревинних matopjaiiu ПВХ гипвкою. Для встановлення взаемозв'язку

ula факторами та внвчення "i>; впливу на м!цн1сть склеювання, проа-иал1вовано область оптимуму отриманого р1вняння. Цей анал1з вико-вгно приведениям р1внязшя до б!льи простого, канон!чкого виду.

В результат! перзтворень отримаио р!вняння виду: Grex-5,361 - -0.0002798Q2 + 10.6028739Р2 - 0,003034IT2 (20)

Дане р1вняння в канон1чн!й форм! для натуральных значень описуе доел!дат/валяй процес в залежност1 в1д витрати кле» Q, тис-ку пресування Р та часу витримки п!д тиском Т.

У р!внянн! коеф!ц1ент при одн!й эм5"ч1й (Pj протилекний за зкасом двом 1ншим (Q таТ), при цьому поверхня в1дклику, що описуе область оптимуму, !ллюструеться ел1птичним парабало!дом, в1сь симетрП якого сп1впадае з л1н!ею оптимуму ßrex(Q.P.T).

Максимальна м!цн!сть склеювання при в1дшаруванн1 досягаеться в точц! з &тех~ 2,$кН/м при наступних значениях досл1джуваних фактор1в; витрата клею Q - 123 г/м2; питомий тиск пресування Р -0,05 ЫПа; Т - 5 хв.

BaposassssKiwJ pssyötETiu досл!даекг> у ииробницгоо. Результа-ти досл1дхень покладен1 в основу технологи виготовлення водно-дисперсного клею ДЦХ-1, завдань на проектування д1льниц1 в виготовлення клею, як! реал!80ваш на Вигодському ЛХЗ (1ва-¿.о-Франк1вська обл.), Льв!вському ЗТВ "Електрон", МШському ВО "Горизонт". Широке випробування клею проведено на ЛЗТВ "Елект-рон", Шнському ВО "Горизонт", Ки1вському завод! "Маяк", ВО "Мсс-комиаектмебель", де в!дпрацьовано йнцеву рецептуру клею, регламента його приготування та режими склеюванн. .

Проведеними токсик юПчними досл!дження клейову композиц!ю в!днесено до третього класу токсичност1. Затверджено техн!чн! умови на клей ЛДК-1. Економ!чний ефект в!д впровадження розробки складае 621 крб. на тону клею (в ц!нач на 1989р.).

к:жош1 по poboti ~ 1. На ochobI анал!зу властивостей матер!ал!в, Teopi'i -адгезИ ■та когезП 1 структури матер1агав визначено як основу для клейо-бо1 композицП, здатно! склеювати деревину 1 деревинн! матер1али, 3 ШХ пл1вкоа, бутад!енн!трильний латекс ВНК-302. Встановлеко, ir.o загугг/вач у вигдяд! ЗОХ-ного водного розчияу ШС забеапечув потр!бну в'язк!сть, Еисоку -огез!йну м1цн!сть клейового з'еднання та достатка адгез!ю до деревини.

о 2. Для стабШзацП клейово! композицП необх!дно введения в не! нейоногенно! поверхнево-активно"! речовини ОП-7, цо зэбезпечуе

стаб1льн!сть клею при виготовленн!, збер1ганн1 та оптималъне прот1кання процес!в тверд1ння клейового з'еднання. Доведено доц!лыпсть використання як наповнювача каол1ну, який добре роз-под1ляеться м1ж дисперсними частниками пол1меру, зб1лыпуе сухий залишок клею 1 не пог!ршуе його клеючих властивостей.

3. (Одержано адекватн! математичн1 залежност1 (7...15), щр описують вплив кожного з компонент!в клейово! композид!! на MiuHocTb склеювання. Клейова композиц!я для склеювання ПВХ пл1вок з деревинною основою складаеться з латексу БНК-Э02 (72,57... .76,07.), 307.-ного водного розчину ЛВС (14,5%...16,0%), ПАР нейоногенного типу (0,2%.,.0,6%), каол1ну (8.0%.. .12,01). Встановлено вплив складових компонент1в клейово! композицП на II в'язк!сть, яка для рац!оналыюго складу клею знаходиться в межах 4.. .0 Па-с.

4.Визначено оптимальн! параметри режиму склеювання, як! за-безпечують найкращ! показники м!цност! клейового з'еднання. При цьому витрата клею повинна знаходитися в межах в1д 115 до 125 г/м2, питомий тиск пресування - 0,05...0,87 МПа 1 час витрим-ки п!д тиском - 5... 10 хв. Дос.л!дженнями впливу умов експлуатацП на стаб1льн1сть клейового з'еднання встановлено, ар п1двицен1 температури позитивно впливають на стаб1льн!сть клейового з'еднання, в1д'емн! температури практично не впливають на MiuHicTb, л д1я високо! вологост! дещо знижуе м1цн!сн! показники.

5. Результата досл1джень покладен! в основу розробки техн1чних зпвдань д!льнидь виготовлення клею, розробки ТУ 13 УРСР 12-90 "Клейова композиц1я ЛДК-1". В1дпрацьовано регламента приГлтування клейово! композицП 1 режим1в склеювання в умовах виробництва.

6. Промислове виробництво клею ЛДК-1 ! його використання п!дприсмствами для склеювання ПВХ пл!вки з деревинними матер!ала-ми показало, що bîh за сво!ми показниками знаходиться на р1вн1 CBiTOBHx стандарт!в, зокрема, кле!'в н!мецького виробництва "Ракол НЕ/Х" i "Т!вокол 4350", i зам!нюе ïx. Шдтверджегчй еко-HûMiuHni) ефект в!д впровадження клею ЛДК-1 у виробництво складае 621 крб. на тону в uiHax 1989 р.

Публ!кацП здобувача по тем! дисертац! ï

1. Kvmni'r A.C. 0птим1защя режим1в склеювання деревинних ма-Tf-'pianiB з ПВХ пл!рк.чми водно-дисперсним клеем ДДК-1. -В га. : На-

уновий в1сник. Зб1рник науково-техн1иних праць. Вип.5. - Льв1в,, УкрДЛТУ, 1996. - с. 151-154..

2. Zayats 1.М., Kushpit A.S.. Soroka L.Ya. Adhesives for gluening together wood and pollmeric foils. In: Zbornlk referatov. XI sympozia. Pokroky vo vyrobe a pouzitl lepldel v drevarskoci priemysle. VSLD. Zvolen, 1993, s.44-47.

3. KynmiT A.C. Про вплив товщини клейового шару на м1цн1сть склстеазтта ■ мгрДЛТУ. -В кн.: Науковий вiсник. Зб1рник науко-во-техн1чних праць. Вип.5. - Льв1в, УкрДЛТУ, 1996. с. 159-160.

4. Заяць I.M., Кушп1т А.С. 3 приводу впливу вовн1шнього се-■»довяца на стаб1льн1сть показник1в м!цност1 клейового в'еднання. - Укра1нський Л1с, 1993, N 2. Льв1в: УкрДЛТУ, с.35-36.

5. Крамар В.Д., Куиш1т А.С., 6з1кова Л.М. Клей ц1льового дриэначення.//Науковий в1сник. Зб1рник науково-техн!чних праць. взш.1. Льв1в.: УкрДЛТУ, 1S94. - с.156-158.

6. Заяц И.М., Крамар В.Д., Паладийчук Г.М.Кушпит А.С. Авторское свидетельство СССР N 1609805. Клеевая композиция. МКИ С09 J 113/02,/(C09J 113/02, 131:04,1^3:10). Заявлено 17.03.90. Опубл. 30.11.90. Вюл.Н 44.

7. Крамар В.Д.. Заяц И.М., Кушпит А.С. и др. Авторское сви-,,. тельство СССР N 1766936. Клеевая композиция. МКИ C09J 113/02. Заявлено 20.11.89. Опубл. 07.10.92. Вил. N37.

8. Разработка дисперсного клея и технологии приклеивания по-ливинилхлоридных пленок к древесным материалам. //Львов, ЛЛТИ.-1988.-99с. / Шифр 37-67-86, N ГР 0186013161/, инв. N 02880063000. Рг д1л 2,4.

Koshplt A.S. Intensification process gluening together wood materials with pollmeric foils.

Thesis for a candidate of technical sciences degree, speciality 05.03.01 - processes of machine-tools and tools. Ukrainian State University of Forestry and Wood Technology. Lviv, 1995. Manuscript.

Suaaary

The methodology selection of b^sic and components part of water-dispersive glue composition being able to glue wood and wooden materials with polymer films have been ex lined in the given work. The effect of elaborated glue and gluening regimes hase been investigated. The theoretical foundation of glue line

thickness influence on stength indexes have consicer-f-c. gluening regimes have been optimised. Tne technical conditio/"-: ot glueing have been worked out. Glue production places have organised and the investigation. Result have been worked cut .n production conditions.

Кушпит A.C. Интенсификация процесса склеивания ¿ревесьых материалов с полимерными пленками.

Диссертация на соискание ученой степени капдитата технических на ук по специальности 05.03.01 - процессы механической обработки, станки и инструменты, Украинский государственный лесотехнический университет, Львов, 1996. Рукопись.

Аннотация

Рассматривается методология подбора основы и состзвных частей ла-тексно-дисперсной клеевой композиции, способной склеивать древесину и древесные материалы с полимерными пленками. Исследовано влияние состава разработаного клея и режимов склеивания на прочность. Рассмотрены теоретические предпосылки влияния толщины клееного слои на показатели прочности, оптимизированы режимы склеивания. Разработаны технические условия на клей. Созданы участю по производству клея, результаты исследований отработаны в уело виях промышленного производства.

Kœ:40Bi слова:

^члеввання, деревинн! матергали, воднодисперсний кльй, подймерн1 Г7л1вки.