автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Повышение прочности клеевых соединений древесины путем воздействия на клей магнитным полем

На правах рукописи

Иванов Андрей Владимирович

ПОВЫШЕНИЕ ПРОЧНОСТИ КЛЕЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ДРЕВЕСИНЫ ПУТЕМ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КЛЕЙ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ

Специальность 05.21.05 - Древесиноведение, технология

и оборудование деревопереработки

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

004600565

Воронеж-2010

004600565

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежская государственная лесотехническая академия» (ВГЛТА)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Попов Виктор Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Памфилов Евгений Анатольевич

доктор технических наук, профессор Филонов Александр Андреевич

Ведущая организация:

Московский государственный университет леса

Защита состоится 30.04.2010 г. в 15ш часов на заседании диссертационного совета Д 212.034.02 при ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» (394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, зал заседаний - ауд. 240)

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия».

Автореферат разослан 30.03.2010 г.

Ученый секретарь

Скрыпников А.В.

диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. На современных деревоперерабаты-вающих предприятиях значительный удельный вес готовой продукции составляют изделия из клееной массивной древесины. Склеивание применяется при производстве фанеры, мебели, щитового паркета, несущих и ограждающих конструкций, в сборном домостроении и др.

Во многих случаях и особенно при склеивании деталей из массивной древесины основным требованием к готовым изделиям является прочность клеевых соединений. Известные на сегодняшний день способы повышения прочности клееной древесины себя практически исчерпали. Поэтому особый научный и практический интерес представляют методы создания клееной древесины повышенной прочности с использованием интенсивных технологий.

Известно, что большинство клеев, используемых на деревоперерабаты-вающих предприятиях, имеют полимерную основу. Исследования отечественных и зарубежных ученых по влиянию на молекулярную структуру расплавов полимеров физических полей, в частности, магнитных показали повышение таких характеристик как микротвердость и прочность на разрыв полимеров в отвержденном состоянии. Основываясь на этих данных, можно ожидать повышения прочности клеевых соединений древесины при воздействии на полимерный компонент клея магнитным полем.

Данная работа выполнена в соответствии с планом научно - исследовательских работ Воронежской государственной лесотехнической академии в рамках темы «Исследование и разработка полимерных, древесных и других материалов со специальными свойствами и методов их контроля, применяемых на предприятиях лесного комплекса и других отраслях промышленности» (гос. регистр. 01.2.00609257).

Работа выполнялась при финансовой поддержке гранта победителя программы «Участник молодежного научно - инновационного конкурса 2007» (У.М.Н.И.К.) по теме «Разработка интенсивных технологий для создания соединений на клеях повышенной прочности».

Целью диссертационной работы является разработка и обоснование метода получения клееной массивной древесины повышенной прочности путем воздействия магнитным полем на полимерный компонент клея.

Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:

1. Анализ состояния проблемы создания клееной древесины повышенной прочности и разработка метода повышения прочности клеевых соединений древесины путем воздействия на клей магнитным полем.

2. Разработка метода изучения процесса формирования внутренних напряжений клеевых соединений древесины при воздействии на клей магнитным полем.

3. Изучение процесса структурообразования магнитообработанного клея, изменения вязкости, улучшения смачивания и растекания клея по поверхности древесины при воздействии магнитным полем.

4. Разработка методики получения клеевых соединений массивной древесины повышенной прочности при воздействии на клей магнитным полем.

Объектом исследования являются применяемые при склеивании древесины полимерные клеи марки КФЖ, ПВА, ЗиРЯАТЕЯМ 436, КФ-МТ-15, а также образцы для испытаний предела прочности клеевых соединений на скалывание вдоль волокон и внутренних напряжений клеевых швов из пород древесины дуба, ясеня, сосны, березы.

Предметом исследования является механизм повышения прочности клеевых соединений массивной древесины путем воздействия магнитным полем на полимерный компонент клея.

Методы исследования. Исследования осуществлялись на основе теоретического и экспериментального изучения процесса формирования структуры полимерного компонента клея под воздействием магнитного поля. Методика исследований основывалась на требованиях ГОСТов на массивную древесину и полимерные клеи.

Научная новизна. Научная новизна результатов исследований заключается в разработке нового подхода к созданию клееной древесины повышенной прочности путем упорядочения структуры клея воздействием магнитным полем.

К числу существенных результатов диссертации, обладающих научной новизной, относятся:

1. Установлен эффект повышения прочности клееной древесины на основе клеев, подвергнутых воздействию магнитным полем, отличающийся образованием упорядоченной структуры полимера клеевой прослойки.

2. Экспериментальным путем выявлено снижение внутренних напряжений клеевых соединений древесины, полученных на основе маг-нитообработанных клеев, приводящее к повышению их прочности.

3. Установлено снижение вязкости клея и улучшение смачивания и растекания клея по поверхности древесины под воздействием магнитного поля, объясняемые перестройкой структурных элементов полимера в сторону упорядочения и уменьшения их размеров.

4. Разработаны методики получения клеевых соединений повышенной прочности при склеивании древесины и снижения внутренних напряжений в клеевых прослойках за счет воздействия на клей магнитным полем, позволяющие оптимизировать процесс создания клееной массивной древесины повышенной прочности.

Значимость для теории. Предложенная математическая модель позволяет прогнозировать прочность клееной массивной древесины, задаваясь напряженностью магнитного поля, временем обработки, температурой и давлением отверждения клеевой прослойки и породой древесины, и, наоборот, задаваясь значениями требуемой прочности клеевых соединений массивной древесины, находить технологические параметры процесса склеивания древесины.

Аналитически описан процесс формирования внутренних напряжений клеевых соединений древесины при воздействии магнитным полем на клей. Практическая ценность работы. Приведенные в работе результаты исследований позволяют в условиях производства:

1. Создавать изделия из клееной массивной древесины повышенной прочности.

2. Снижать вязкость клеевой композиции путем воздействия магнитным полем.

Предложенные в работе технологические приемы применены в практике предприятий ООО «СПМК», ООО «Кельвин», ООО «Гринвич» и ООО «ВНП — Транс».

Материалы диссертационной работы используются при чтении лекций и проведении лабораторного практикума по дисциплинам «Древесиноведение, лесное товароведение» для студентов третьего курса и «Технология изделий из древесины» для студентов четвертого курса специальности 25.04.03 «Технология деревообработки».

Основные положения н результаты, выносимые на защиту:

1. Метод повышения прочности клееной массивной древесины путем воздействия на клей магнитным полем.

2. Влияние магнитного поля на процесс формирования внутренних напряжений клеевых соединений древесины.

3. Процесс воздействия магнитного поля на структуру полимерной основы клея, приводящий к снижению вязкости клея и улучшению смачивания и растекания клея по древесине.

4. Методики процессов получения клеевых соединений повышенной прочности при склеивании массивной древесины и снижения внутренних напряжений в клеевых прослойках при воздействии на клей магнитным полем, позволяющие оптимизировать процесс создания клееной массивной древесины повышенной прочности.

Достоверность научных исследований и выводов основана на результатах фактического материала, полученного в ходе проведения экспериментальных исследований. В ходе проведения лабораторных исследований учитывалась природа субстратов и адгезивов, давление и температура отверждения клеев, напряженность магнитного поля и время воздействия, содержание отвердителя. Полученные результаты обрабатывались методом математической статистики с использованием современного комплекса программ для персонального компьютера.

Апробация основных результатов диссертационной работы .

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на научно - технических конференциях профессорско — преподавательского состава Воронежской государственной лесотехнической академии (2006, 2007, 2008 гг.); Международной молодежной научной конференции «Туполевские чтения» (Казань, 2005 г.); Воронежской научно - практической конференции с международным участием «Организационно - методические вопросы деятельности научно — образовательного центра в области переработки и воспроизводства лесных ресурсов».(Воронеж, 2006г.); Всерос-

сийской научно - технической конференции «Приоритетные направления развития науки и техники» (Воронеж 2006г.); Четвертой Всероссийской научно - технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь - 2007»(Барнаул 2007г.); Всероссийской ежегодной научно - технической конференции «Наука - производство - технологии - эко-логия»(Киров, 2008г); Всероссийской научно - технической конференции «Приоритетные направления развития науки и технологий» (Тула, 2009г.).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 18 научных работ, в том числе 4 - в издании, рекомендованном ВАК РФ, получены 5 патентов РФ на изобретение и патент на полезную модель, выигран грант по программе «Участник молодежного научно - инновационного конкурса 2007» (У.М.Н.И.К.).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 83 наименований. Материалы диссертации изложены на 140 страницах машинописного текста, из них 116 страниц основного текста, содержат 9 таблиц и 37 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности проблемы, сформулирована цель исследования, изложена научная новизна и практическая ценность работы, приводятся основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе дается анализ состояния проблемы получения клееной древесины повышенной прочности. На сегодняшний день в отечественной и зарубежной литературе предлагается целый набор теорий по природе адгезии полимеров, которые составляют основу современных клеев, к субстратам различной природы. Наиболее корректно в приложении к полимерам выглядит, подробно описанная в работах Басина В.Е., Берлина В.Е., Дерягина Б.В., Гуля В.Е., Евдокимова Ю.М., молекулярная теория адгезии полимеров. Исходя из этой теории, адгезионное взаимодействие клея с поверхностью субстрата протекает в два этапа: сначала молекулы движутся к поверхности, а затем, адсорбируясь, возрастают в размере при отверждении клея. В клеевой прослойке при этом образуется трехслойная структура в виде ориентированных макромолекул у поверхности, прослойки с промежуточной ориентацией макромолекул и основного слоя с равномерной по объему концентрацией молекулярных связей. Наиболее прочным является первый слой, разрушение которого следует отнести к адгезионному. Разрушение последующих двух слоев является когезионным.

На процесс направленного упрочнения клеевого соединения, в частности, древесины оказывает влияние большое число факторов, к которым относятся: смачиваемость поверхности древесины, вязкость клея, порода древесины, микроструктура поверхности, влажность древесины, температура и давление отверждения. Проведенными ранее исследованиями предложены технологические решения по повышению прочности клееной древесины за счет изменения влияния различных факторов на процесс склеивания древе-

сины. В тоже время практически отсутствуют сведения о методах одновременного повышения адгезионной и когезионной прочности такого рода соединений. Здесь требуется комплексное воздействие по активизации взаимодействия между отдельными макромолекулами полимера, а также макромолекулами и активными центрами на поверхности древесины, что приводит к повышению, как когезионной, так и адгезионной прочности клеевых соединений.

Основываясь на последних данных из науки о химии и физике полимеров, в качестве активатора можно рекомендовать воздействие на расплав полимера физическими и, в частности, магнитными полями. Так, Ю.М. Молчановым экспериментально установлено, что при обработке в постоянном магнитном поле расплава полимерной композиции из смолы ЭД — 5 и отверди-теля ПЭПА возрастает микротвердость и разрывная прочность образцов в от-вержденном состоянии. Отмеченное упрочнение полимера объясняется образованием под действием магнитного поля упорядоченных структур дальнего порядка. Таким образом, открывается перспектива путем воздействия магнитным полем на клеевую прослойку повышать механические характеристики клееной древесины.

Вторая глава диссертационной работы посвящена разработке программы экспериментальных исследований, объектов и методик исследований, созданию установок для магнитной обработки образцов, определению внутренних напряжений и предела прочности клеевых соединений. Для обработки образцов в постоянном и импульсном магнитном поле применялась запатентованная установка, общий вид которой приведен на рис. 1.

Основным элементом установки является электромагнитный индуктор, в состав которого входят два подвижных башмака. На обмотку катушки электромагнита подается ток силой 12А. Напряженность магнитного поля регулируется величиной подаваемого тока и расстоянием между полюсами элек-

Рисунок 1 - Общий вид установки для воздействия на образец постоянным и импульсным магнитным полем.

Установка позволяет создавать постоянное магнитное поле напряженностью до Н=ЗСИ04 А/м. Для создания импульсного магнитного поля в монтажную схему установки задействован блок управления длительностью и скважностью импульсов. Между полюсами электромагнита помещается рабочая ячейка с образцом для испытаний на прочность при скалывании или емкостью с полимерным компонентом.

Испытания на предел прочности клеевого соединения при скалывании вдоль волокон т осуществлялись согласно ГОСТа 15613.1 - 84 на разрывной машине ИР-50-3. Для исследования влияния магнитного поля на формирование внутренних напряжений клеевых соединений древесины была разработана методика и создан испытательный комплекс, общий вид которого пред-

Рисунок 2 — Общий вид установки для исследования внутренних напряжений в клеевых прослойках.

Для определения внутренних напряжений применялся метод, в основу которого положен консольный способ. Установка состоит из рабочей ячейки, в которой консольно закрепляется клеевая пара, состоящая из деревянных пластин с соотношением толщин 1:3 и клеевой прослойкой между ними. Образец соединен с источником постоянного тока цифровым измерителем ЯЬСЕ 7 — 22 для преобразования аналоговых сигналов в цифровые. Цифровой прибор подключен к измерительному прибору. В процессе отверждения клеевой прослойки происходит деформация свободного конца клеевой пары, что вызывает изменение емкости плоского конденсатора. Изменение емкости фиксируется цифровым прибором в течении всего времени отверждения прослойки и передается на ПК. С помощью специальной программы по ранее выведенной формуле ведется расчет внутренних напряжений в зависимости от времени. После ввода тарировочных данных ПК обрабатывает данные опытов и выдает результаты на печать.

Для реализации экспериментов применялись планы второго порядка, которые позволяют аппроксимировать зависимости полиномами второй степени.

т т т

У = в0 + X в,х, + X V2 +1V/ + ^. (1)

/=1 у=\ У=1

где У - выходной параметр (в данном случае это предел прочности или внутренние напряжения); В0, В;, - коэффициенты регрессии, х^ - независимые переменные.

Исследуемый процесс склеивания массивной древесины в магнитном поле является сложным и многофакторным. В эксперименте есть возможность изменять шесть основных факторов процесса:

1) напряженность магнитного поля Я;

2) время обработки магнитным полем /;

3) давление между образцами древесины при склеивании р;

4) температура склеиваемой системы в течение времени склеивания Г;

8

5) тип клея К (ПВА, БиРКАТЕКМ 436, КФЖ);

6) тип древесины О (дуб, береза, сосна, ясень). Таблица 1 - Уровни варьирования факторов и их кодирование

Фактор Обозначение Уровни варьирования

Исходи. Кодир. -1,682 -1 0 1 1,682

Напряженность, А/м 1 0 5 12 17 24

Время обработки, мин г 0 4 10 16 20

Для экспериментального отыскания зависимости использовался ротата-бельный план центрального композиционного планирования второго порядка. При этом кодирование и пересчет факторов Н, г в х\, производятся в соответствии с выражением (1).

В третьей главе приведены результаты проведенных экспериментальных исследований с анализом опытных данных. На рис. 3 представлены опытные данные по влиянию напряженности постоянного магнитного поля на предел прочности клеевого соединения образцов из дуба при воздействии магнитным полем на клеевую прослойку в неотвержденном состоянии для трех разновидностей полимерных клеев.

Из приведенных на рис. 3 опытных данных видно, что с увеличением напряженности поля растет прочность клеевого соединения. При этом в области малой напряженности рост прочности наиболее интенсивный, а при достижении Н=2(М04 А/м наступает стабилизация значений т. Из этих же данных следует, что путем воздействия магнитным полем на клеевую прослойку можно повысить т для клея КФЖ более чем на 30%, ПВА на 25% и Би-РЯАТЕЛМ 436 почти на 80%.

Рисунок 3 - Зависимость предела прочности при скалывании вдоль волокон клеевого соединения образцов из дуба от напряженности магнитного поля при обработке клеевой прослойки: 1 - клей КФЖ, 2 - ПВА; 3 - ЗиРЯАТЕЯМ 436.

О повышении когезионной прочности магнитообработанного клеевого шва свидетельствуют данные микроструктурного анализа, приведенные на рис. 4. С помощью предметного и покровного стекол на микроскопе «Био-лан» получены снимки микроструктуры клеев ПВА, КФЖ до и после магнитной обработки.

Рисунок 4 - Микрофотографии структуры клеев ПВА (1) и КФЖ (2) при 400 -кратном увеличении: а - исходный клей; б - обработанный в постоянном магнитном поле при напряженности Н=24'104 А/м.

я б

Из приведенных фотографий видна более упорядоченная и однородная структура магнитообработанных клеев, которая приводит к повышению ко-гезионной прочности клеевой прослойки.

Об одновременном повышении адгезионной прочности клеевого соединения при магнитном воздействии на клеевую прослойку свидетельствует улучшение смачиваемости поверхности древесины. Для определения краевого угла б использовалось специально разработанное устройство с цифровой фотокамерой. Исследовался клей марки КФ - МТ — 15, подвергнутый магнитной обработке при напряженности 24-104 А/м. Данные опытов в виде фотоснимков свидетельствуют о снижении краевого угла для магнитообрабо-танного клея, что приводит к улучшению смачивания и растекания по поверхности древесины и соответственно повышает адгезионную прочность клеевого соединения.

Согласно адсорбционной теории адгезии к повышению адгезионной прочности приводит уменьшение молекулярной массы и увеличение подвижности цепей или по другому снижение вязкости клея. Были проведены исследования по влиянию магнитного поля на вязкость клея. На вискозиметре ВЗ - 4 замерялась вязкость клеев КФЖ и КФ - МТ - 15 в исходном состоянии и в ходе магнитной обработки. Полученные данные опытов приведены на рис. 5.

Рисунок 5 - Зависимость вязкости клея от напряженности магнитного поля: 1 - КФЖ; 2 - КФ-МТ-15.

Из графика рис. 5 видно, что обработка клея в магнитном поле приводит к снижению его вязкости. Начиная с напряженности поля Н=4Т04А/м, зависимость 1=ДН) практически вырождается. На рис. 6 представлены результаты исследований по изменению показателей вязкости магнитообработанного клея от времени хранения. Данные опытов свидетельствуют о том, что вяз-

кость магнитообработанного клея постепенно восстанавливается до состояния необработанного клея.

г |-А

Рисунок 6 - Изменение вязкости клея КФ - МТ - 15 от времени хранения: 1 - необработанный клей; 2 -клей, обработанный в магнитном поле.

6 7

времл. сутки

Как следует из табл. 2, обработка клеевой прослойки в импульсном магнитном поле сопровождается некоторым повышением прочности по сравнению с обработкой в постоянном магнитном поле. Этот эффект роста прочности можно объяснить формированием более упорядоченной структуры полимерной основы.

Таблица 2 - Результаты испытаний на прочность клеевых соединений древесины на основе клея КФЖ, обработанного в импульсном и постоянном магнитном поле.

Напряженность магнитного поля НЮ"1, A/M Число колебаний в с. т, (МПа) при обработке импульсным магнитным полем Увеличение прочности, % т, (МПа) при обработке постоянным магшгтным полем

0 0 6,7 0 6,7

3 1 8,2 18 8,1

3 .7 8,36 19,8 8,1

3 10 8,4 20,2 8,1

12 3 10,7 37,4 10,4

12 10 10,85 38,5 10,4

18 1 10,82 38,1 10,65

18 7 10,9 38,6 10,65

24 .1 10,9 38,6 10,7

24 10 10,95 38,8 10,7

Поскольку согласно данных Фрейдина A.C. внутренние напряжения в клеевых соединениях являются определяющим критерием по прочности, производились исследования по влиянию магнитного поля на процесс формирования внутренних напряжений клеевых соединений древесины. На рис. 7 приведены результаты опытов в виде кривых зависимости aB=f(t), из которых следует, что по абсолютной величине внутренние напряжения клеевых соединений на основе магнитообработанного клея КФЖ значительно ниже, чем для необработанного, что приводит к повышению прочности соединений.

7,т

-а

У

у .. 1

Л

/

Г1

Рисунок 7 - Кинетика формирования внутренних напряжений клеевых соединений древесины на основе клея КФЖ: 1 -клей, подвергнутый воздействию магнитного поля, 2 - необработанный клей.

1.1(и|

Для установления оптимального значения времени воздействия на клей магнитным полем проводились специальные опыты на полимерных компонентах клеев при напряженности поля 24-104 А/м. Полученные результаты представлены на графиках рис. 8 в виде зависимости 1=^). Из рис. 8 видно, что практически для всех испытуемых клеев, прочность соединения стабилизируется после 20 минут воздействия магнитным полем.

_____—

»

1--— - / 1 ...... ц . -----1.1

Г"""

.___ ; д

\ -1

Рисунок 8 — Зависимость предела прочности при скалывании клеевых соединений древесины от времени воздействия постоянным магнитным полем напряженностью Н=24-104А/м на различные клеи: 1 - клей КФЖ; 2 - ПВА; 3 - БиРЛАТЕИМ 436.

( Д1ЫИ

На процесс склеивания древесины определенное влияние оказывает порода древесины. Поэтому предметом отдельных исследований было установление влияния магнитного поля на прочность склеивания для различных пород древесины. Исследовались клеевые соединения на основе магнитообра-ботанного клея КФЖ для дуба, ясеня, сосны и березы. Результаты испытаний на прочность, приведенные на рис. 9, свидетельствуют о том, что наибольшей адгезией при магнитной обработке обладают поверхности образцов из дуба и ясеня.

г, МП А

и

ю

9

а

V.

в

0 5 10 15 го н-ю",/ш

Рисунок 9 - Зависимость предела прочности клеевых соединений на скалывание для различных пород древесины: 1 - дуб; 2 - ясень; 3 - береза; 4 - сосна.

В четвертой главе работы рассмотрена методика процесса создания клееной массивной древесины повышенной прочности при обработке полимерного компонента клея в магнитном поле. Из большого числа параметров, влияющих на предел прочности клеевого соединения, наиболее существенными являются напряженность магнитного поля и время выдержки клея или клеевой прослойки в поле, а также температура, при которой производится склеивание. От правильности выбора аппроксимирующей функции для т(Н) и т(1) зависит точность прогнозирования прочности клеевого соединения в технологическом процессе с заданными Н и I.

Наиболее подходящей рекомендуется считать сигмоидальную функцию Больцмана.

(2)

1 + е ъ

Здесь г, и г2 - начальное и конечное значения предела прочности на скалывание; Ъ — коэффициент быстроты нарастания прочности; /п - время завершения этапа схватывания клея и начала этапа его отверждения.

Аппроксимация экспериментальных данных производится на основе метода наименьших квадратов. Решались задачи оптимизации вида и

где йгь а2, — - константы (параметры), входящие в аппроксимирующее выражение; N — количество экспериментальных точек; х„ V, — набор точек экс-

13

периментальной функции у(х)\ i - номер экспериментальной точки; J[ah а2, ..., х) - аппроксимирующая функция.

Решение задачи оптимизации в случае сложного аппроксимирующего выражения производится итерационным методом. В рамках настоящей работы поиск аппроксимирующих выражений выполнен с использованием программы "Microcal Origin 5.0".

Результаты экспериментов позволяют построить двойные зависимости т(Я, t), которые дают возможность оценить относительный вклад каждого из технологических параметров Я и На рис. 10 представлены поверхности, аппроксимирующие экспериментальные данные для клеев ПВА и SU-PRATERM 436.

Рисунок 10 - Поверхности т(Я, t), аппроксимированные полиномом второго порядка: а - клей ПВА; б - SU-PRATERM 436.

7/ №',Ш

Методом наименьших квадратов получены следующие аппроксимирующие выражения: для клея ПВА

г (Я, *) = -6,94 • 10"4 Я2 - 3,83 • 10-3 V2 +

4,58 • 10-3 Я ■ г" + 0,028Я + 0,094/ + 6,20; (4)

для клея SUPRATERM 436

т(Н,() = -4,48 • 10~3Я2 - 5,25 • Ю"5^ +

3,8М 0_3 Я • / + 0Д7Я + 0,124* +1,46; (5)

Из рис. 10 следует, что параметры Я и Г вызывают эквивалентное действие на прочность. Отсюда следует, что результаты склеивания будут приблизительно одинаковыми при использовании слабого поля в течение длительного времени и при использовании сильного поля, но в течение короткого интервала времени. Стоит также отметить, что по обоим переменным Я и / функция г(Я, /) выходит на насыщение при увеличении переменной. Это означает, что увеличивать напряженность поля более 24-104 А/ми увеличивать время выдержки более 20 мин нецелесообразно, поскольку это не приводит к росту прочности клеевых соединений.

Положение точек на графике рис. 11 и физико-химическая причина такой зависимости позволяют для аналитического описания зависимости т(7) использовать гауссовскую функцию

(6)

W

Jnll

т.МПа

Рисунок 11 - Зависимость прочности т соединения клеем КФЖ от температуры Т\ сплошная кривая - при Н = 24-104 А/м, < = 20 мин, р = 0,5 МПа; штриховая кривая -Я=0 А/м,р = 0,5 МПа/

где т0 - минимальное значение предела прочности; А - "площадь" гауссов-ского пика на графике; и' - полуширина пика на полувысоте (характеризует быстроту спадания зависимости); Гк- центр пика (комнатная температура).

Аппроксимация экспериментальных данных гауссовскими зависимостями привела к следующим результатам. При выдержке образца в магнитном поле напряженностью Н=24-10"4 А/м:

(т-

т(т) = 3,284 + :

259,7

------!--■■ (7)

При склеивании в отсутствии магнитного поля зависимость т(7) подчиняется закону

,(Г-23.34)'

т(г) = 1,930 + :

120,0

18.79

18,79л/я72 " ' (8)

Сравнивая параметры гауссовской зависимости, можно заметить существенную разницу в полуширинах пика и> (28,54 и 18,79). Это свидетельствует о том, что обработка клея магнитным полем делает технологический процесс значительно менее зависимым от температуры, чем в случае отсутствия магнитного поля.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Выполненные в данной работе исследования позволили получить научно обоснованные выводы и рекомендации, направленные на решение вопросов получения клееной массивной древесины с повышенной прочностью.

1. Проведен анализ состояния проблемы создания клеевых соединений древесины с повышенной прочностью. Основываясь на последних достижениях науки о химии и физике полимеров, показано, что повышение их механических свойств получается путем воздействия на расплав полимеров, составляющих основу клеев, применяемых в деревообработке, или однокомпонентных клеев, физическими и, в частности, магнитными полями.

2. Установлено, что воздействие на клеевую прослойку в неотвержден-

ном состоянии соединения из древесины постоянным или импульсным магнитным полем повышает когезионную и адгезионную прочность клеевого соединения. Обработка клея магнитным полем напряженностью до значения Н=20-104 А/м приводит к увеличению прочности клеевых соединений для клеев ПВА, КФЖ и SUPRATERM 436 от 25% до 80% по сравнению с соединениями, полученными обычным способом.

3. Проведенный сравнительный микроструктурный анализ на микроскопе «Биолан» и электронном растровом микроскопе Jeolio 6380 — Lf магнитообработанных и необработанных клеев показал, что в структуре магнитообработанных клеев происходит упорядочение расположения элементов полимера и их ориентация в направлении силовых линий магнитного поля, что приводит к повышению когезионной прочности соединений на клеях.

4. Под воздействием магнитного поля снижаются внутренние напряжения в клеевом шве, улучшается смачиваемость поверхности древесины и снижается вязкость клея, что сопровождается повышением адгезионной прочности клеевых соединений древесины различных пород.

5. Путем воздействия магнитным полем на полимерный компонент или однокомпонентный клей последние приобретают свойства повышать прочность склеивания.

6. Исследованиями установлены оптимальные параметры предлагаемой технологии склеивания массивной древесины: напряженность постоянного магнитного поля - 20-104 А/м, температура обработки в магнитном поле - 20°С, время обработки 20 минут, температура отверждения клеевой прослойки - 20°С, давление отверждения 0,5 МПа, порода древесины - дуб, ясень.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В

РАБОТАХ:

В изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России

1. Попов, В.М. Интенсивная технология получения клееной древесины повышенной прочности [Текст] / В.М. Попов, A.B. Иванов // Вестник МГУЛ, - Лесной вестник. - 2007. - №4. - С.89 - 91.

2. Попов, В.М. Способ получения клееной древесины повышенной прочности [Текст] / В.М. Попов, А.Д. Платонов, A.B. Иванов, М.А. Шенд-риков//Вестник МГУЛ, - Лесной вестник. - 2007. - №6.-С. 123- 125.

3. Попов, В. М. Влияние магнитного поля на прочность клееной древесины [Текст] / В.М. Попов, А. В. Иванов, М.А. Шендриков // Вестник МГУЛ. - Лесной вестник. - 2008. - №6. - С.80 -81.

4. Попов, В. М. Влияние магнитного и электрического полей на прочность клееной древесины [Текст] / В.М, Попов, А. В. Шендриков, A.B. Иванов, М.А. Жабин // Вестник МГУЛ. - Лесной вестник. - 2009. -№4. - С.122- 126.

В патентах

1. Пат. 2298574 МПК C09J5/00. Способ склеивания древесных материалов [Текст] / В.М. Попов, A.B. Иванов, B.C. Мурзин, А.П. Новиков, A.B. Латынин; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. - № 2006117673/04; заявл. 22.05.2006; опубл. 10.05.2007, Бюл. № 13. -Зс.

2. Пат. 2324591 МПК B27G 11/00. Способ склеивания древесных материалов [Текст] / A.B. Иванов, В.М. Попов, B.C. Мурзин, А.П. Новиков, A.B. Латынин; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. - № 2007110560/04; заявл. 22.03.2007; опубл. 20.05.2008, Бюл. № 14. - 4с.

3. Пат. 2339503 МПК B27G11/00. Способ склеивания древесных материалов [Текст] / В.М. Попов, A.B. Иванов, B.C. Мурзин, А.П. Новиков, A.B. Латынин; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. - № 2007124130/04; заявл. 26.06.2007; опубл. 27.11.2008, Бюл. №4.-Зс.

4. Пат. 2328788 МПК H01F 13/00. Устройство для намагничивания [Текст] / В.М. Попов, A.B. Иванов, B.C. Мурзин, А.П. Новиков, В.В. Шестакова, A.B. Латынин; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. - № 2007115746/09; заявл. 25.04.2007; опубл. 10.07.2008, Бюл.№ 19.-4с.

5. Пат. 2373248 МПК C09J/00. Способ склеивания древесных материалов [Текст] / В.М. Попов, A.B. Иванов, А.П. Новиков, B.C. Мурзин, А.Д. Платонов, A.B. Латынин, М.А. Шендриков; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. - № 2008122792/04; заявл. 05.06.2008; опубл. 20.11.2009, Бюл. №32. -4с.

6. Пат. на п.м. 89758 МПК H01F 13/00. Устройство для поляризации [Текст] / В.М. Попов, A.B. Иванов, М.А. Шендриков, Н.В. Мозговой, Д.В. Попов, С.И. Мышьяков; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. -№ 2008149665/22; заявл. 16.12.2008; опубл. 16.12.2009, Бюл. № 34. -4с.

В статьях п материалах конференций

1. Новиков, А.П. Влияние магнитного поля на физико - механические свойства полимерных материалов [Текст] / А.П. Новиков, И.Ю. Кондратенко, A.B. Иванов // Межвуз. сб. науч. труд. «Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления»- Воронеж: ВГЛТА, 2005. — Вып. 10 -С.33 -36.

2. Иванов, A.B. Влияние постоянного магнитного поля на прочностные характеристики клееных конструкций из древесины [Текст] / A.B. Иванов, A.B. Латынин // Межвуз. сб. науч. труд. «Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления» - Воронеж: ВГЛТА, 2005 - Вып. 10 - С.84 -86.

3. Попов, В.М. Повышение прочности клеевых соединений деревянных конструкций [Текст] / В.М. Попов, А.П. Новиков, И.Ю. Кондратенко, A.B. Иванов // Межвуз. сб. науч. тр. «Технология и оборудование деревообработки в XXI веке». - Воронеж: ВГЛТА, 2005. Вып. 3 - С. 117119.

4. Иванов, A.B. Создание клееных конструкций с повышенной прочностью [Текст] / A.B. Иванов // Матер, междун. молод, конф. «Туполев-ские чтения». - Казань, 2005. - С. 28 - 29.

5. Иванов, А. В. К вопросу повышения прочности клееных материалов из древесины [Текст]/ A.B. Иванов// Сб. матер, по итогам науч. - исслед. работы молодых ученых ВГЛТА за 2005 - 2006 г. «Лес. Наука. Молодежь. 2006» - Воронеж: ВГЛТА, 2006 - С.235 - 237.

6. Попов, В.М. Повышение прочности клееных конструкций из древесины [Текст] / В.М. Попов, A.B. Иванов, A.B. Латынин // Матер. Всерос. науч. - практ. конф. с междун. участием « Организационно — методические вопросы деятельности научно — образовательного центра в области переработки и воспроизводства лесных ресурсов» Воронеж: ВГЛТА, 2006.-С. 149-150.

7. Иванов, A.B. Разработка интенсивных технологий для создания изделий из клееной древесины повышенной прочности [Текст] / A.B. Иванов, A.B. Латынин // Матер. IV Всерос. науч. - техн. конф. студ., асп. и молод, учен. «Наука и молодежь - 2007». - Барнаул, 2007. - С. 27 — 28.

8. Попов, В.М. Повышение прочности клеевых соединений в изделиях из древесины [Текст] / В.М. Попов, A.B. Иванов, В.В. Шестакова, A.B. Латынин // Межвуз. сб. науч. тр. «Природопользование, ресурсы, техническое обеспечение». - Воронеж: ВГЛТА, 2007 г. - Вып. 3 - С. 136 -139.

9. Попов, В. М. Повышение прочности клеевых соединений [Текст] / В.М. Попов, А. В. Иванов // Сб. матер, по итогам науч. - исслед. работы молодых ученых ВГЛТА за 2007 г. «Лес. Наука. Молодежь. 2007» - Воронеж: ВГЛТА, 2007 - С. 309 - 312.

Ю.Иванов, A.B. Структурные изменения в клеевой прослойке соединений древесины под действием магнитного поля [Текст] / A.B. Иванов // матер. школы - конф. «Восстановление эколого-ресурсного потенциала агролесобиоценозов, лесоразведение в центральной лесостепи и юге России » Воронеж - Сочи: ВГЛТА, 2007. - С. 65 - 66.

И.Попов, В.М. Интенсивная технология получения клееной древесины повышенной прочности [Текст] / В.М. Попов, A.B. Иванов, М.А. Шен-дриков, A.B. Латынин // Сб. матер. Всерос. Ежегодной науч. - техн. конф. «Наука - производство — технологии - экология» - Киров. -2008.-Т.4.-С. 152- 153.

12.Попов, В.М. Прогнозирование прочности клеевых соединений древесины [Текст] / В. М. Попов, A.B. Иванов, М.А. Шендриков, A.B. Латынин // Межвуз. сб. науч. труд. «Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления» - Воронеж: ВГЛТА, 2008. - Вып. 13. С. 103 - 106.

13.Иванов, A.B. Интенсивная технология получения клееной древесины повышенной прочности [Текст] / A.B. Иванов // Матер, конф. «Восстановление эколого - ресурсного потенциала агролесобиоценозов, лесоразведение в центральной лесостепи и юге России» - Воронеж: ВГЛТА, 2008.-С. 53-55.

14.Попов, В.М. Влияние физических полей на вязкость клея [Текст] / В.М. Попов, A.B. Иванов, М.А. Шендриков, A.B. Латынин // Сб. матер. Все-рос. науч. — техн. конф. «Приоритетные направления развития науки и технологий». - Тула, 2009.-С. 103- 105.

Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписями, заверенными гербовой печатью, просим направлять по адресу: 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, Воронежская государственная лесотехническая академия, ученому секретарю диссертационного совета

телефон: 8-(4732)53-72-40, факс 53-72-40

Иванов Андрей Владимирович

ПОВЫШЕНИЕ ПРОЧНОСТИ КЛЕЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ДРЕВЕСИНЫ ПУТЕМ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КЛЕЙ МАГНИТНЫМ

ПОЛЕМ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 29. 03. 2010 г. Формат 60х84'/к,. Бумага офсетная. Гарнитура «Тайме». Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 216. Отпечатано с готового оригинал-макета в Центре полиграфических услуг (типографии) ФГОУ ВПО Воронежский ГАУ 394087, г. Воронеж, ул. Мичурина, 1.

Введение.

Глава 1 Анализ состояния проблемы повышения прочности клеевых соединений древесины.

1.1 Прочность клеевых соединений древесины и способы ее повышения.

1.2 Влияние магнитного поля на формирование структуры полимера.

1.3 Выводы, цель и задачи исследований.

Глава 2 Постановка, программа и методики экспериментальных исследований.

2.1 Программа экспериментальных исследований.

2.2 Объекты исследований.

2.3 Планирование эксперимента.

2.4 Методика и установка для исследования влияния напряженности постоянного и импульсного магнитных полей на прочность клеевых соединений древесины.

2.5 Методика и установка для исследования влияния магнитного поля на формирование внутренних напряжений клеевых соединений древесины.

2.6 Статистическая обработка результатов исследований и определение погрешности.

2.7 Выводы.

Глава 3 Результаты экспериментальных исследований и их анализ.

3.1 Влияние постоянного магнитного поля на когезионную и адгезионную прочность клеевых соединений древесины.

3.2 Процессы формирования структуры клея и прочностных свойств клеевых соединений древесины при воздействии постоянным магнитным полем на полимерный компонент клея.

3.3 Влияние импульсного магнитного поля на прочность клеевых соединений древесины.

3.4 Влияние магнитного поля на процесс формирования внутренних напряжений клеевых соединений древесины.

3.5 Зависимость прочности клеевых соединений древесины от времени обработки в магнитном поле.

3.6 Влияние породы древесины на прочность клеевых соединений на основе магнитообработанных клеев.

3.7 Выводы.

Глава 4 Теоретические выводы по результатам экспериментальных исследований.

4.1 Моделирование технологии создания клеевых соединений древесины повышенной прочности путем обработки в магнитном поле.

4.1.1 Выбор математической модели.

4.1.2 Влияние времени выдержки на прочность клеевого соединения.-.

4.1.3 Влияние напряженности магнитного поля и времени выдержки клея на прочность клеевого соединения.

4.1.4 Влияние породы древесины на прочность клеевого соединения.

4.1.5 Влияние напряженности магнитного поля и давления на образец при склеивании.

4.2 Моделирование процесса формирования внутренних напряжений в клеевых прослойках клееной древесины при обработке в магнитном поле.

4.3 Влияние температуры на предел прочности клеевого соединения при скалывании при воздействии магнитного поля.

4.4 Выводы.

Актуальность темы исследования

На современных деревоперерабатывающих предприятиях значительный удельный вес готовой продукции составляют изделия из клееной массивной древесины [1-3]. Склеивание применяется при производстве фанеры, мебели, щитового паркета, несущих и ограждающих конструкций, в сборном домостроении и др.

Во многих случаях и особенно при склеивании деталей из массивной древесины основным требованием к готовым изделиям является прочность клеевых соединений [4-6]. Известные на сегодняшний день способы повышения прочности клееной древесины себя практически исчерпали. Поэтому особый научный и практический интерес представляют методы создания клееной древесины повышенной прочности с использованием интенсивных технологий.

Известно, что большинство клеев, используемых на деревоперерабатывающих предприятиях, имеют полимерную основу. Исследования отечественных и зарубежных ученых по влиянию на молекулярную структуру расплавов полимеров физических полей, в частности, магнитных показали повышение таких характеристик как микротвердость и прочность на разрыв полимеров в отвержденном состоянии. Основываясь на этих данных, можно ожидать повышения прочности клеевых соединений древесины при воздействии на полимерный компонент клея магнитным полем.

Данная работа выполнена в соответствии с планом научно — исследовательских работ Воронежской государственной лесотехнической академии в рамках темы «Исследование и разработка полимерных, древесных и других материалов со специальными свойствами и методов их контроля, применяемых на предприятиях лесного комплекса и других отраслях промышленности (гос. регистр. 01.2.00609257).

Работа выполнялась при финансовой поддержке гранта победителя программы «Участник молодежного научно - инновационного конкурса 2007» 5

У.М.Н.И.К.) по теме «Разработка интенсивных технологий для создания соединений на клеях повышенной прочности».

Целью диссертационной работы является разработка и обоснование метода получения клееной массивной древесины повышенной прочности путем воздействия магнитным полем на полимерный компонент клея.

Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:

1. Анализ состояния проблемы создания клееной древесины повышенной прочности и разработка метода повышения прочности клеевых соединений древесины путем воздействия на клей магнитным полем.

2. Разработка метода изучения процесса формирования внутренних напряжений клеевых соединений древесины при воздействии на клей магнитным полем.

3. Изучение процесса структурообразования магнитообработанного клея, изменения вязкости, улучшения смачивания и растекания клея по поверхности древесины при воздействии магнитным полем.

4. Разработка методики получения клеевых соединений массивной древесины повышенной прочности при воздействии на клей магнитным полем.

Объектом исследования являются применяемые при склеивании древесины полимерные клеи марки КФЖ, ПВА, SUPRATERM 436, КФ-МТ-15, а также образцы для испытаний предела прочности клеевых соединений на скалывание вдоль волокон и внутренних напряжений клеевых швов из пород древесины дуба, ясеня, сосны, березы.

Предметом исследования является механизм повышения прочности клеевых соединений массивной древесины путем воздействия магнитным полем на полимерный компонент клея.

Методы исследования. Исследования осуществлялись на основе теоретического и экспериментального изучения процесса формирования структуры полимерного компонента клея под воздействием магнитного поля. Методика исследований основывалась на требованиях ГОСТов на массивную древесину и полимерные клеи.

Научная новизна. Научная новизна результатов исследований заключается в разработке нового подхода к созданию клееной древесины повышенной прочности путем упорядочения структуры клея воздействием магнитным полем.

К числу существенных результатов диссертации, обладающих научной новизной, относятся:

1. Установлен эффект повышения прочности клееной древесины на основе клеев, подвергнутых воздействию магнитным полем, отличающихся образованием упорядоченной структуры полимера клеевой прослойки.

2. Экспериментальным путем выявлено снижение внутренних напряжений клеевых соединений древесины, полученных на основе маг-нитообработанных клеев, приводящее к повышению их прочности.

3. Установлено снижение вязкости клея и улучшение смачивания и растекания клея по поверхности древесины под воздействием магнитного поля, объясняемые перестройкой структурных элементов полимера в сторону упорядочения и уменьшения их размеров.

4. Разработаны методики получения клеевых соединений повышенной прочности при склеивании древесины и снижения внутренних напряжений в клеевых прослойках за счет воздействия на клей магнитным полем, позволяющие оптимизировать процесс создания клееной массивной древесины повышенной прочности.

Значимость для теории. Предложенная математическая модель позволяет прогнозировать прочность клееной массивной древесины, задаваясь напряженностью магнитного поля, временем обработки, температурой и давлением отверждения клеевой прослойки и породой древесины, и, наоборот, задаваясь значениями требуемой прочности клеевых соединений массивной древесины, находить технологические параметры процесса склеивания древесины.

Аналитически описан процесс формирования внутренних напряжений клеевых соединений древесины при воздействии магнитным полем на клей.

Практическая ценность работы. Приведенные в работе результаты исследований позволяют в условиях производства: I t

1. Создавать изделия из клееной массивной древесины повышенной I прочности.

2. Снижать вязкость клеевой композиции путем воздействия магнитным полем.

Предложенные в работе технологические приемы применены в практике предприятий ООО «СПМК», ООО «Кельвин», ООО «Гринвич» и ООО «ВНП - Транс». 1

Материалы диссертационной работы используются при чтении лекций и проведении лабораторного практикума по дисциплинам «Древесиноведение, Лесное товароведение» для студентов третьего курса и «Технология изделий из древесины» для студентов четвертого курса специальности 25.04.03 «Технология деревообработки».

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Метод повышения прочности клееной массивной древесины путем воздействия на клей магнитным полем.

2. Влияние магнитного поля на процесс формирования внутренних напряжений клеевых соединений древесины. i

3. Процесс воздействия магнитного поля на структуру полимерной основы клея, приводящий к снижению вязкости клея и улучшению смачивания и растекания клея по древесине.

4. Методики процессов получения клеевых соединений повышенной прочности при склеивании массивной древесины и снижения внутренних напряжений в клеевых прослойках при воздействии на клей магнитным полем, позволяющие оптимизировать процесс создания клееной массивной древесины повышенной прочности.

Достоверность научных исследований и выводов основана на результатах фактического материала, полученного в ходе проведения экспериментальных исследований. В ходе проведения лабораторных исследований учитывалась природа субстратов и адгезивов, давление и температура отверждения клеев, напряженность магнитного поля и время воздействия, содержание отвердителя. Полученные результаты обрабатывались методом математической статистики с использованием современного комплекса программ для персонального компьютера.

Апробация основных результатов диссертационной работы .

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на научно - технических конференциях профессорско — преподавательского состава Воронежской государственной лесотехнической академии (2006, 2007, 2008 гг.); Международной молодежной научной конференции «Туполевские чтения» (Казань, 2005 г.); Воронежской научно' - практической конференции с международным участием «Организационно - методические вопросы деятельности научно - образовательного центра в области переработки и воспроизводства лесных ресурсов».(Воронеж, 2006г.); Всероссийской научно - технической конференции «Приоритетные направления развития науки и техники» (Воронеж 2006г.); Четвертой Всероссийской научно - технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь - 2007»(Барнаул 2007г.); Всероссийской ежегодной научно - технической конференции «Наука — производство — технологии - эко-логия»(Киров, 2008г); Всероссийской научно — технической конференции «Приоритетные направления развития науки и технологий» (Тула, 2009г.).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 18 научных работ, в том числе 4 - в издании, рекомендованном ВАК РФ, получены 5 патентов РФ на изобретение и патент на полезную модель, выигран грант по программе «Участник молодежного научно - инновационного конкурса 2007» (У.М.Н.И.К.).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 83 наименований. Материалы диссертации изложены на 140 страницах машинописного текста, из них 116 страниц основного текста, содержат 9 таблиц и 37 рисунков.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Выполненные в данной работе исследования позволили получить научно обоснованные выводы и рекомендации, направленные на решение вопросов получения клееной массивной древесины с повышенной прочностью.

1. Проведен анализ состояния проблемы создания клеевых соединений древесины с повышенной прочностью. Основываясь на последних достижениях науки о химии и физике полимеров, показано, что повышение их механических свойств получается путем воздействия на расплав полимеров, составляющих основу клеев, применяемых в деревообработке, или однокомпонентных клеев, физическими и, в частности, магнитными полями.

2. Установлено, что воздействие на клеевую прослойку в неотвержден-ном состоянии соединения из древесины постоянным или импульсным магнитным полем повышает когезионную и адгезионную прочность клеевого соединения. Обработка клея магнитным полем напряженностью до значения Н=20 104 А/м приводит к увеличению прочности клеевых соединений для клеев ПВА, КФЖ и SUPRATERM 436 от 25% до 80% по сравнению с соединениями, полученными обычным способом.

3. Проведенный сравнительный микроструктурный анализ на микроскопе «Биолан» и электронном растровом микроскопе Jeolio 6380 - Lf магнитообработанных и необработанных клеев показал, что в структуре магнитообработанных клеев происходит упорядочение расположения элементов полимера и их ориентация в направлении силовых линий магнитного поля, что приводит к повышению когезионной прочности соединений на клеях.

4. Под воздействием магнитного поля снижаются внутренние напряжения в клеевом шве, улучшается смачиваемость поверхности древесины и снижается вязкость клея, что сопровождается повышением адгезионной прочности клеевых соединений древесины различных пород.

5. Путем воздействия магнитным полем на полимерный компонент или однокомпонентный клей последние приобретают свойства повышать прочность склеивания.

6. Исследованиями установлены оптимальные параметры предлагаемой технологии склеивания массивной древесины: напряженность постоянного магнитного поля — 20-104 А/м, температура обработки в магнитном поле — 20°С, время обработки 20 минут, температура отверждения клеевой прослойки - 20°С, давление отверждения 0,5 МПа, порода древесины — дуб, ясень.

1. Ковальчук, JI. М. Производство деревянных клееных конструкций Текст.: учеб. для вузов / JI. М, Ковальчук. — М.: Лесная промышленность, 1987.-248 с.

2. Мурзин, В. С Клеи и процесс склеивания древесины Текст.: учеб. пособие / В. С. Мурзин. Воронеж: ВГЛТА, 1995. - 89 с.i

3. Темкина, Р. 3. Синтетические клеи в деревообработке Текст.: моногр. / Р. 3. Темкина. М.: Лесная пром-сть, 1971. - 286 с.

4. Филонов, А. А. Карбамидоформальдегидный клей для приклеивания паркетных щитов Текст./О.А. Ткачева, А.А. Филонов, Л.И. Бельчин-ская//Тезисы докл. на научно практич. семенаре - М. - 2002, -С. 27

5. Хрулев, В. М. Прочность клеевых соединений Текст.: учеб. пособие / В. М. Хрулев. М.: Стройиздат, 1973. - 84 с.

6. Фрейдин, А. С. Прогнозирование свойств клеевых соединений древесины Текст.: моногр. / А. С. Фрейдин, К. Т. Вуба. — М.: Лесная пром-сть, 1980.-224 с.

7. Когурамов, Д. А. Синтетические клеи Текст.: моногр. / Д. А. Когура-мов. М.: Химия, 1976. - 503 с.

8. Адгезия (клеи, цементы, припои). Под ред. Н. Дебройна и Р. Гувинка Текст.: моногр. / М.: Иностр. литер., 1954. 483 с.

9. Берлин, А. А. Основы адгезии полимеров Текст.: моногр. / А. Н. Берлин, В. Е. Басин. М.: Химия, 1974. - 392 с.lO.Schwarz Н., Schlegel Н. Metalekleben und Clasfaserverstarkte Kunststoffe in der Technik, 3 Aufl/ Berlin, VEB Verlag Technilc, 1964.

10. П.Молчанов, Ю. M. Структурные изменения полимерных материалов в магнитном поле Текст./ Ю. М. Молчанов, Э. Р. Кисис, Ю. П. Родин // Механика полимеров. 1973- № 4 - С. 737 - 738.

11. Молчанов, Ю. М. Воздействие неоднородного постоянного магнитного поля на свойства полимеров Текст. / Ю. М. Молчанов, Ю. П. Родин, Э. Р. Кисис // Механика полимеров. 1976. - №3. - С. 916 - 918.109

12. Негматов, С.С. Адгезионные и прочностные свойства полимерных материалов и покрытий на их основе Текст.: моногр./С.С. Негматов, Ю.М. Евдокимов, Х.У. Садыков. Ташкент.: ФАН. - 1979. - 168с.

13. И.Молчанов, Ю. М. Влияние неоднородного магнитного поля на структуру эпоксидного компаунда Текст. / Ю. М. Молчанов, О. П. Марты-ненко, Ю. П. Родин // Механика полимеров. 1978. № 3. - С. 537 - 539.

14. Дорфман, Я. Г. Диамагметизм и химическая связь Текст.: моногр. / Я. Г. Дорфман. -М.: Химия, 1961. -232с.

15. Воронежцев, Ю. И. Электрические и магнитные поля в технологии полимерных композитов Текст.: моногр. / Ю. И. Воронежцев, В. А, Гольдаде, JI. С. Пинчук, В. В. Снежков. Мн.: Навука i тэхшка, 1990. -263 с.

16. Родин, Ю. П. Влияние магнитного поля на свойства полимеров Текст. / Ю. П. Родин, Ю. М. Молчанов. Механика композитных материалов, 1982.-№4.-С. 671-673.

17. Джейл, Ф. X. Полимерные монокристаллы Текст.: моногр. / Ф. X. Джейл Л.: Мир, 1968,- 552 с.

18. Най, Дж. Физические свойства кристаллов Текст.: моногр. / Дж Най. — М.: Мир, 1960.-385 с.

19. Ван Кревелен, Д. В. Свойства и химическое строение полимеров Текст.: моногр. / Д. В. Ван Кревелен. М.: Мир, 1976 - 416 с.

20. Цветков, В. Н. Структура макромолекул в растворах Текст.: моногр. / В. Н. Цветков, В. Е. Эскин, С. Я. Френкель М.: Химия, 1967. - 720 с.22.3бинден, Р. ИК спектроскопия высокополимеров Текст.: моногр./ Р. Збинден: М.: Химия, 1966. - 355с.

21. Попов, В.М. Интенсивная технология получения клееной древесины повышенной прочности Текст. /В.М. Попов, А.В. Иванов // Вестник МГУ Л, Лесной вестник. - 2007. - №4. - С. 89 - 91.

22. Попов, В.М. Способ получения клееной древесины повышенной прочности Текст. /В.М. Попов, А.Д. Платонов, А.В. Иванов, М.А. Шендри-ков/ Вестник МГУЛ, Лесной вестник. - 2007. - №6. - С. 123 - 125.110

23. ГОСТ 15613.1 — 84. Древесина клееная массивная. Методы определения предела прочности клеевого соединения при скалывании вдоль волокон Текст. Введ. 1984 - 27 - 06 - М.: Изд - во стандартов. - 6 с.

24. Кремер, Н.Ш. Теория вероятностей и математическая статистика Текст.: моногр./ Н.Ш. Кремер. -М.-.ЮНИТИ ДАНА, 2001. - 543с.

25. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий Текст.: моногр./Ю.П. Адлер. -М.: Наука, 1976. -279с.

26. Фрейдин, А.С. Совершенствование технологии и техники производства клееных деревянных конструкций Текст.: учеб. Для вузов / А.С. Фрейдин, А. Е. Граб. Л.: ЛДНТП, 1975. - 150с.

27. Фрейдин, А.С. Прогнозирование свойств клеевых соединений древесины Текст.: моногр./ А.С. Фрейдин, К.Т. Вуба. -М.: Лесная промышленность, 1980. 223с.

28. Фрейдин, А.С. Прочность и долговечность клеевых соединений Текст.: моногр./ А.С. Фрейдин. -М.: Химия, 1981. — 272с.

29. Шрейнер, С.А. Определение внутренних напряжений при склеивании твердых поверхностей Текст./ А.С. Шрейнер, П.И. Зубов//Докл. АН СССР. 1959. - Т. 124. - №5. - С. 211 - 214.

30. Санжаровский, А.Т. Внутренние напряжения в полимерных прослойках Текст. / А.Т. Санжаровский // Высокомолекулярные соединения. -1968. Т. 2. - №11. - С. 211 - 214.

31. Зубов, П.И. Определение внутренних напряжений при формировании желатиновых пленок Текст./ П.И. Зубов, Л.А. Лепилкина// Коллоидный журнал. 1961. - Т.23. - №4.-С. 418-422.

32. Гриб, А.Е. Особенности определения остаточных напряжений полимеров на древесине Текст./ А.Е. Гриб// Изв. Вузов. Строительство и архитектура. 1976. - №5. - С.18 - 22.

33. Иволгин, В.Я. Определение напряжений в клеевом слое, возникающих вследствие усадочных явлений при склеивании металлов Текст./ В.Я. Иволгин// Механика полимеров. 1970. - № 1. - С.53 — 57.

34. Рабинович, С.Г. Погрешности измерений Текст.: моногр./ С.Г. Рабинович. — Л.:Энергия, 1978. 262.С.

35. Пат. 2298574 МПК C09J5/00. Способ склеивания древесных материалов Текст./ В.М. Попов, А.В. Иванов, B.C. Мурзин, А.П. Новиков, А.В. Латынин; заявитель и патентообладательВГЛТА. № 2006117673/04; заявл. 22.05.2006; опубл. 10.05.2007, Бюл. № 13. - Зс.

36. Пат. 2298574 МПК B27G11/00. Способ склеивания древесных материалов Текст./ В.М. Попов, А.В. Иванов, B.C. Мурзин, А.П. Новиков, А.В. Латынин; заявитель и патентообладательВГЛТА. № 2007110560/04; заявл. 22.03.2007; опубл. 20.05.2008, Бюл. № 4. - Зс.

37. Кобелев, Л.Я. Физика магнитных явлений Текст.: моногр./ Л.Я. Кобе-лев. Свердловск. - 1961. - 216с.

38. Кваша, А.Н. Влияние магнитного поля на полимеры Текст. / А.Н. Кваша, Б.П. Бабченко, В.К. Верховод // Механика полимеров. 1979. -№5.-С. 922-923.

39. Негматов, С.С. Технология получения полимерных покрытий Текст.: моногр. / С.С. Негматов. Узбекистан, 1975. - 232 с.

40. Никитин, В.М., Химия древесины и целлюлозы Текст.: моногр./ В.М. Никитин, А.В. Оболенский, В.М. Щегол ев. М.: Лесная промышленность, - 1978.-368с.

41. Роговин, З.А., Химия целлюлозы и ее спутников Текст.: моногр./ З.А. Роговин, Н.Н. Шорыгина. М. - Л.: Госхимиздат, - 1953. - 678с.

42. Никитин, В.М. Химия древесины и целлюлозы Текст.: моногр./ В.М. Никитин. М. - Л.: АН СССР, - 1966. - 711 с.

43. Горюнов, Ю.В. Смачивание Текст.: моногр./ Ю.В. Горюнов, Б.Д. Сумм М.: Знание, - 1972. - 64с.

44. Дерягин, Б.В. Исследование в области поверхностных сил Текст.: моногр./ Б.В. Дерягин,- М.: Изд-во АН СССР, 1961. - 218с.

45. Буглай, Б.М. Технология отделки древесины Текст.: моногр./ Б.М. Буглай,— М.: Лесная пром сть, - 1973. — 304с.

46. Патуроев, В.В. Испытание синтетических клеев Текст.: моногр./ В.В. Патуроев,- М.: Лесная пром сть. - 1969. - 119с.

47. Негматов, С.С. Адгезионные и прочностные свойства полимерных материалов и покрытия на их основе Текст.: моногр./ С.С. Негматов, Ю.М. Евдокимов, Х.У. Садыков-Ташкент, 1979. - 168с.

48. Яковлев, А.Д. Химия и технология лакокрасочных покрытий Текст.: моногр./ А.Д. Яковлев. Л. - Химия, 1981. - 352с.

49. Ковальчук, Л.М. Нормирование требований к изготовлению деревянных клееных конструкций Текст. / Л.М. Ковальчук // Строительные материалы. 2003. - №5 - С. 8 - 9.

50. Ковальчук, Л.М. О контроле качества клеевых соединений клееных древесных конструкций Текст. / Л. М. Ковальчук // Деревообрабатывающая промышленность. 2003. - №2-С. 13 — 14.

51. Мещерякова, А.А. Развитие клееных древесных конструкций в России Текст. / А. А. Мещерякова // Технологии и оборудование деревообработки в ХХ1веке: сб. науч. тр. / ВГЛТА. Воронеж, 2005. - Вып. 3. — С.122 - 124.

52. Попов, В. М. Влияние магнитного поля на прочность клееной древесины Текст./ В.М. Попов, А. В. Иванов, М.А. Шендриков//Вест. МГУЛ. Лесной вестник. - 2008. - №6. - С.80 - 81.

53. Попов, В.М. Влияние физических полей на вязкость клея Текст. / В.М. Попов, А.В. Иванов, М.А. Шендриков, А.В. Латынин // Сб. матер.

54. Всерос. науч. — техн. конф. «Приоритетные направления развития науки и технологий. Тула. - 2009. - С. 103-105.

55. Ширанков, Г.Ф. Исследование и расчет процессов отверждения карба-мидных смол и клеевых композиций бытового назначения Текст. / Г.Ф. Ширанков // Дисс. канд. тех. наук. М., 1969. - 159с.

56. Азаров, В.И. Модификация карбамидоформальдегидных смол и применение их в древесных материалах Текст. / В.И. Азаров // Дисс. докт. тех. наук. -М., 1982. 359с.

57. Попов, В. М. Влияние магнитных и электрических полей на прочность клееной древесины Текст. / В.М. Попов, А. В. Иванов, М.А. Шендри-ков, А.В. Жабин // Вест. МГУЛ. Лесной вестник. - 2009. - №4. -С.122- 126.

58. Гуль, В.Е. Изучение релаксации переходов в полимерах при воздействии магнитных полей Текст. / В.Е. Гуль, С.М. Садыхзаде, Б.Ю. Три-фель, Н.А. Абдуллаев, Г.В. Вечхайзер // Механика полимеров. 1971. — №4.-С. 611-614.

59. Гуль, В.Е. Электропроводящие полимерные материалы Текст.: мо-ногр./В.Е. Гуль, Л.Н. Царский, Н.С. Майзель, B.C. Журавлев, Н.Г. Щибря. М.-Химия, 1979. - 168с.

60. Попов, В. М. Повышение прочности клеевых соединений Текст. / В.М. Попов, А. В. Иванов // Сб. матер, по итогам науч. — исслед. работы молодых ученых ВГЛТА за 2007. «Лес. Наука. Молодежь. 2007» Воронеж. - ВГЛТА - 2007 - С. 309 - 312.

61. Хрулев, В. М. Долговечность клеевых соединений древесины под нагрузкой в агрессивных средах Текст./ В. М. Хрулев, Р.Ш. Хаса-нов//Изв. вузов. Лесн. Журн. 1976. №4 - С. 45 - 48.

62. Хрулев, В. М. Прочность и долговечность клеевых соединений в строительных конструкциях и деталях Текст.: моногр./ В. М. Хрулев -М.: Госсстройиздат, 1961 -251с.

63. Marte, M.G. Pongratz//Macromol. Chem. Rapid Common. 1983. Vol.4. №10. p. 649-652.

64. Marte, M.G., Schalter R., Hummel K.// Macromol. Chem. 1985. Vol.186. №186. p. 2616-2622.

65. Кестельман, B.H. Физические методы модификации полимерных материалов Текст.: моногр./В.Н. Кестельман. — М.: Химия, 1980. -224с.

66. Макаров, О.Н. Полимерные материалы в машиностроении Текст.: моногр./ О.Н. Макаров. Пермь; 1977. — 168с.

67. Kollman F. Einflub der Vergeschichte des Holzes auf seine Verleimung. -Holste. chnologie, 1964. Sonderhegt. - s. 27 - 37.

68. Zenkteler M. Uber die Klebarkeit Verschiedeher Holzarten. Holztech-nologie, 1964. - Sonderhegt. - s. 54-55.

69. Мурзин, B.C. Адгезионные свойства березового шпона Текст.//Деревообрабатывающая промышленность. 1976. - №5 - С. 4 -5.

70. Советов, Б. Я. Моделирование систем Текст. / Б. Я. Советов, С. А. Яковлев учеб. пособие. -М.: Высш. шк., 1998. 319 с.

71. Хеерман, Д. В. Методы компьютерного эксперимента в теоретической физике Текст. / Д.В. Хеерман,- М.: Наука, 1990. 176 с.

72. Лившиц, Е. М. Физическая кинетика Текст. / Е.М. Лившиц, Л.П. Пи-таевский. -М.: Наука, 1979. -231 с.

73. Румшиский, Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента Текст. / Л. 3. Румшиский. М.: Наука, 1971. - 192 с.

74. Мельников, С.В. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов Текст. / С.В. Мельников, В.Р. Алешкин, П.М. Рощин // 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Колос, 1980. - 168 с.

75. Дегтярев, Ю.И. Методы оптимизации Текст. / Ю.И. Дегтярев. Учеб. пособие для вузов. М.: Сов. Радио, 1980. - 272 с.115

76. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий Текст. / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский М.: Наука, 1976.-279 с.

77. VZQ VZl VZ2 VZ3 VZ4 VZ5 VZg VZ? VZg VZp VZ10 VZll ^ VZl 2 VZ13 VZ14 VZl 5 VZl 6 VZl 7 )3 3 24583 x 10Л