Технология огнезащищенной фанеры, облицованной строганным шпоном ценных пород древесины

Щербаков, Дмитрий Евгеньевич

Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки

автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Технология огнезащищенной фанеры, облицованной строганным шпоном ценных пород древесины

кандидата технических наук: Щербаков, Дмитрий Евгеньевич
город: Москва
год: 2005
специальность ВАК РФ: 05.21.05
цена: 450 рублей

Диссертация по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева на тему «Технология огнезащищенной фанеры, облицованной строганным шпоном ценных пород древесины»

Автореферат диссертации по теме "Технология огнезащищенной фанеры, облицованной строганным шпоном ценных пород древесины"

на правах рукописи

ЩЕРБАКОВ ДМИТРИЙ ЕВГЕНЬЕВИЧ

ТЕХНОЛОГИЯ ОГНЕЗАЩШЦЕННОЙ ФАНЕРЫ, ОБЛИЦОВАННОЙ СТРОГАНЫМ ШПОНОМ ЦЕННЫХ ПОРОД ДРЕВЕСИНЫ

Специальность 05.21.05. - "Древесиноведение, технология и оборудование деревообработки"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2005

Работа выполнена в Московском государственном университете леса.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: - доктор технических наук, профессор

Бирюков Виталий Гаврилович

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: - доктор технических наук, профессор

Цветков Вячеслав Ефимович

- кандидат технических наук Сивенков Андрей Борисович

ВЕДУЩЕЕ ПРЕДПРИЯТИЕ: - Всероссийский научно-исследовательский

институт железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ)

Защита диссертации состоится » 2005 г. в ^-^часов на

заседании диссертационного Совета Д.212.146.03 при Московском государственном университете леса по адресу: 141005, Мытшци-5, Московская обл.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУЛ Автореферат разослан « ^ » iX^^-i-CL 2005 г

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Рыбин Б. М.

Шб- У 6о</>£

Я Ч4006

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы: В настоящее время при облицовывании древесных материалов используются различные синтетические (бумажнослоистые пластики, пленки на основе бумаг, пленки ПВХ и др.) и тонколистовые древесные материалов (фанера, ДВП, строганый шпон и др.).

Строганый шпон из древесины ценных пород имеет целенаправленное применение в производстве высококачественной мебели, элементов внутренней отделки помещений в вагоно- и судостроении (для изготовления конструкционных и декоративно-отделочных панелей стен и перегородок, полов, встроенной мебели и т. д.), строительстве (для архитектурно-декоративной внутренней отделки помещений административных зданий, детских садов, интернатов, школ, общежитий и т.д.).

Такое избирательное применение связано, в первую очередь, с тем, что строганый шпон, представляя собой тонкие листы древесины, является экологически чистым природным материалом, который к тому же отличается от синтетических пленок естественной красивой текстурой и цветом.

Однако, как показывает анализ научно-технической литературы, в современных условиях область применения строганого шпона как отделочного материала неуклонно сужается. Связано это с возросшими требованиями пожарной безопасности для объектов массового сосредоточения людей, и прежде всего на пассажирском транспорте. Например, материалы, используемые во внутреннем оборудовании при строительстве и ремонте пассажирских вагонов, должны относиться к категории трудногорючих, медленно распространяющих пламя, с умеренной дымообразующей способностью и быть умеренноопасным по показателю токсичности продуктов горения

В настоящее время материал на древесной основе, сочетающий в себе конструкционные и декоративные свойства и имеющий надежную огнезащиту, в нашей стране промышленностью не выпускается. Поэтому создание композиционных материалов - фанеры (фанерных плит), облицованной строганым шпоном ценных пород древесины в огнезащшценном исполнении, - имеет научную и практическую значимость.

В мировой практике известен выпуск огнезащищенных декоративных материалов на основе древесины, в которых используется принцип поверхностной защиты. Однако, как показывают натурные испытания, огнезащищенная фанера, полученная по методу поверхностной защиты, имеет низкие пожарно-технические и эксплуатационные характеристики.

Поэтому разработка технологии трудногорючей фанеры, защищенной по всему объему, облицованной строганым шпоном ценных пород древесины, обладающей высокими физико-механическими, удовлетворительными пожарно-техническими и санитарно-гигиеническими характеристиками, является актуальной научно-технической задачей.

Цель работы: Целью выполненной работы являлось создание нового ог-незащищенного конструкционно-декоративного материала с комплексом заданных эксплуатационных характеристик: пожарно-технических, физико-

механических и санитарно-гигиенических.

Направление исследований: Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:

1. Выбрать эффективный антипирен и установить оптимальные режимы пропитки строганого шпона, учитывая специфику этого материала (малая толщина и декоративные свойства), которые обеспечивали бы надежную огнезащиту шпона по всему объему, не изменяя его декоративных и физико-механических характеристик.

2. Подобрать составы клеев, исключающих просачивание (проникновение) клея на поверхность строганого шпона и обеспечивающих необходимую прочность облицовывания и санитарно-гигиенические требования к новому материалу.

3. Построить химическую модель адгезионного взаимодействия на границе раздела фаз в системе "огнезащшценный шпон - клей - ошезащищенная фанера";

4. Разработать технологические режимы приклеивания огнезащищенного строганого шпона к материалу-основе.

5. Исследовать физико-механические, пожарно-технические и санитарно-гигиенические свойства огнезащищенной облицованной фанеры (ОЗОФ).

6. Изучить возможность отделки огнезащищенной облицованной фанеры лакокрасочными материалами.

7. Выполнить опытно-промышленные работы по апробации технологии изготовления ОЗОФ на одном из фанерных заводов.

Методы исследований. В работе использованы экспериментальные методы исследований пропитки шпона и математического планирования эксперимента, теория адгезионного взаимодействия клея в системе "облицовочный слой - адгезив - подложка", методики определения физико-механических, по-жарно-технических и санитарно-гигиенических свойств нового материала. Научную новизну работы составляют;

1. Теоретическая модель адгезионного взаимодействия на границе раздела фаз в системе "огнезащшценный шпон - клей - огнезащищенная фанера", позволившая теоретически оценить прочность адгезионного соединения и ее зависимость от содержания антипирена в материале;

2. Регрессионные уравнения, раскрывающие влияние технологических параметров облицовывания на пределы прочности при равномерном и неравномерном отрыве огнезащищенной облицовки от огнезащищенной подложки;

3. Закономерность влияния толщины горючего покрытия на пожарно-технические характеристики огнезащищенной облицованной фанеры.

Практическая ценность работы. Практическая ценность работы заключается в получении нового композиционного материала на основе шпона с хорошими эксплуатационными и декоративными характеристиками и разработке технологии его производства. Эффективность технологии подтверждена выпуском опытной партии в промышленных условиях. Полученный материал по своим эксплуатационным характеристикам (физико-механическим, пожарно-техническим и санитарно-гигиеническим) удовлетворяет требованиям вагоностроения.

Промышленный выпуск данного материала и его применение в транспортных средствах (вагоны, суда и др.) и ряде строительных объектов будет способствовать повышению их пожарной безопасности.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

- Научно-техническое обоснование технологии огнезащищенной фанеры, облицованной строганым шпоном ценных пород древесины;

- Режимные параметры пропитки строганого шпона ценных пород древесины;

- Теоретическая модель взаимодействия поливинилацетатного клея с огнезащищенной древесиной;

- Регрессионные модели, описывающие пределы прочности при равномерном и неравномерном отрыве огнезащищенной облицовки (строганого шпона) от подложки (огнезащищенной фанеры);

- Режимные параметры облицовывания трудногорючей фанеры строганым огнезащищенным шпоном;

- Пожарно-технические, санитарно-гигиенические и физико-механические свойства нового огнезащищенного материала.

Реализация результатов работы. Основные научные и практические результаты работы реализованы в виде выпуска опытно-промышленной партии огнезащищенной фанеры, облицованной строганым шпоном ценных пород древесины, на Нижнеломовском фанерном заводе.

Апробация работы. Материалы по теме диссертационной работы докладывались на:

- Научно-технической конференции докторантов и аспирантов МГУЛ по итогам научно-исследовательских работ за 2000 год (Москва, 2001);

- Научно-технической конференции докторантов и аспирантов МГУЛ по итогам научно-исследовательских работ за 2001 год (Москва, 2002);

Научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов МГУЛ по итогам научно-исследовательских работ за 2002 год (Москва, 2003);

- Научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов МГУЛ по итогам научно-исследовательских работ за 2003 год (Москва, 2004);

- Научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов МГУЛ по итогам научно-исследовательских работ за 2004 год (Москва, 2005).

Публикации. Основные результаты исследований, выполненных в рамках настоящей работы, опубликованы в шести статьях в сборниках научных трудов МГУЛ, а также двух патентах РФ на изобретение.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы, включающего 118 наименований и приложений. Основное содержание изложено на 209 страницах, включая 36 рисунков и 43 таблицы.

Работа выполнялась в течение 2000-2005 гг. в Московском государственном университете леса на кафедре технологии мебели и изделий из древесины.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, научные положения, выносимые на защиту. Раскрывается научная новизна работы, значимость ее результатов для науки и практики. Содержатся данные о месте проведения и апробации работы, внедрении результатов в промышленность, структуре и объеме диссертации.

В первой главе проведен анализ свойств существующих облицовочных и конструкционных материалов на основе фанеры и фанерных плит, антипире-нов, применяемых для огнезащиты древесины, а также клеевых материалов, применяемых в деревообработке.

Анализ выполненных работ в области создания облицованных материалов показал, что до настоящего времени не разработана технология изготовления огнезащищенной фанеры, облицованной строганым шпоном ценных пород древесины. При создании такого материала наиболее целесообразной является его защита по всему объему путем пропитки всех листов шпона, так как при этом, в отличие от поверхностной защиты, достигается необходимое поглощение антипирена и равномерное его распределене по сечению материала.

Из множества известных и доступных антипиренов наибольший интерес для изготовления огнезащищенных клееных материалов представляют аммонийные соли фосфорной кислоты, например, моноаммонийфосфат (МАФ). Он обеспечивает высокую огнезащиту, не оказывает деструктивного воздействия на древесину при пропитке, не токсичен, доступен при приобретении, относительно недорог, удовлетворяет технологическим требованиям проведения диффузионной пропитки шпона в высококонцентрированных растворах при повышенных температурах. Однако сведений по пропитке строганого шпона ценных пород в таких растворах в литературе чрезвычайно мало. Неизученным является и процесс приклеивания строганого огнезащищенного шпона к материалу-основе, также содержащему антипирен. Для такого процесса необходимо подобрать клей, который обеспечивал бы необходимую прочность приклеивания и не ухудшал декоративные характеристики шпона.

Во второй главе представлены основные методические положения проведения экспериментов и обработки результатов исследований, приведены характеристики используемых материалов, методов и средств измерения, применяемого оборудования и приборов.

В исследованиях использовали лущеный березовый шпон и строганый шпон ясеня, красного дерева, дуба и других пород, ПВА-клеи различных марок, трудногорючую фанеру конструкционного назначения марки ФСФ-ТВ, антипирен МАФ.

Изучение прочности приклеивания огнезащищенного строганого шпона к поверхности огнезащищенной фанеры проводили с использованием метода математического планирования эксперимента.

Для реализации поставленной цели был выбран В-план второго порядка, матрица которого приведена в табл.1.

В качестве варьируемых факторов, оказывающих влияние на процесс облицовывания, были выбраны следующие управляемые факторы: расход клея -х1, время открытой выдержки - х2, давление прессования - х3, время прессования -х4.

В качестве выходных величин изучали: предел прочности при равномерном отрыве (ура) и предел прочности при неравномерном отрыве облицовочного материала (уиро). Полученные опытные данные обрабатывали с использованием ПЭВМ.

Таблица 1

№ п/п Расход клея Время открытой выдержки Давление прессования Время прессования

Значения варьируемых факторов

нормализованные дг, натуральные Хь г/м2 нормализованные х2 натуральные Х2, мин нормализованные X; натуральные Х3, МПа нормализованные X, натуральные Х4, мин

1 -1 100 -1 0 -1 0,2 -1 5

2 +1 240 -1 0 -1 0,2 -1 5

3 -1 100 +1 4 -1 од -1 5

4 +1 240 +1 4 -1 од -1 5

5 -1 100 -1 0 +1 1,0 -1 5

6 +1 240 -1 0 +1 1,0 -1 5

7 -1 100 +1 4 +1 1,0 -1 5

8 +1 240 +1 4 +1 1,0 -1 5

9 -1 100 -1 0 -1 ОД +1 35

10 +1 240 -1 0 -1 ОД +1 35

11 -1 100 +1 4 -1 од +1 35

12 +1 240 +1 4 -1 од +1 35

13 -1 100 -1 0 +1 1,0 +1 35

14 +1 240 -1 0 +1 1,0 +1 35

15 -1 100 +1 4 +1 1,0 +1 35

16 +1 240 +1 4 +1 1,0 +1 35

17 -1 100 0 2 0 0,6 0 20

18 +1 240 0 2 0 0,6 0 20

19 0 170 -1 0 0 0,6 0 20

20 0 170 +1 4 0 0,6 0 20

21 0 170 0 2 -1 од 0 20

22 0 170 0 2 +1 1,0 0 20

23 0 170 0 2 0 0,6 -1 5

24 0 170 0 2 0 0,6 +1 35

25 0 170 0 2 0 0,6 0 20

Исследования пожарно-технических, физико-механических и санитарно-гигиенических характеристик опгезащищенной фанеры, облицованной строга-

ным шпоном ценных пород древесины, выполняли по методикам соответствующих государственных стандартов.

В третьей главе описаны исследования режимных параметров пропитки строганого шпона.

Известно, что в производстве огнезащищенной фанеры конструкционного назначения используют интенсивные режимы пропитки лущеного шпона, проводя ее при высоких температуре и концентрации раствора с заданной продолжительностью. Попытки применения таких режимов пропитки к строганому шпону толщиной 0,8 мм показали, что декоративные и физико-механические

свойства шпона ухудшаются. Ухудшение декоративных свойств выражается в потемнении шпона и наличии высаливаемости (кристаллизации антиттирена на поверхности шпона). Ухудшение физико-механических свойств выражается в снижении прочности шпона. Так для лущеного березового шпона толщиной 0,8 мм прочность при растяжении вдоль волокон после нахождения образцов в течение 15 минут в горячем растворе антипирена снижается на 20,6 %, для строганного шпона (такой же толщины) ясеня - на 25,9 %, красного дерева - на 29,4 %. Пропитка в течение 60 минут в горячем растворе антипирена снижает прочность березового шпона на 23,7 %, шпона ясеня - на 33,3 %, шпона красного дерева - на 38,2 %. При растяжении поперек волокон снижение предела прочности после 15 минут пропитки у березового шпона составляет - 10,7 %, у шпона ясеня - 40,0 %, у шпона красного дерева - 63,6 %. При пропитке в течение 60 минут прочность березового шпона снижается на 21,4 %, шпона ясеня -на 50,0 %, шпона красного дерева - на 72,7 %.

Очевидно, что пропитку строганого шпона необходимо вести при таких параметрах раствора, которые оказывают минимальное влияние на его прочностные и декоративные характеристики.

Экспериментальными исследованиями было установлено, что для сохранения декоративных и прочностных характеристик строганого шпона необходимо, чтобы процесс пропитки в горячем растворе антипирена был кратковременным - не более 30 с. Кроме того показано, что проведение пропитки в растворах невысокой концентрации не оказывает негативного воздействия ни на декоративные, ни на прочностные характеристики шпона. Экспериментально подтверждено, что при пропитке в низкоконцентрированных растворах нельзя получить высокого поглощения антипирена шпоном (см. рис.1). Однако, как показали пожарно-технические испытания (методы ОТМ и экспериментального определения индекса распространения пламени), для строганного шпона достаточным является поглощение 14-16 %. Несмотря на пониженное содержание антипирена в облицовочном слое, в целом облицованная фанера относится к трудногорючим материалам, не распространяющим пламя по поверхности, благодаря высокой огнезащите подложки.

Выполненные исследования имеют важное практическое и научное значение при создании огнезащищенных композиционных материалов на основе шпона. Они показали, что, во-первых, строганый шпон, используемый в качестве облицовки, в отличие от лущеного, применяемого для изготовления фанеры-основы, можно пропитывать до поглощения порядка 15%, что дает экономию антипирена. Во-вторых, такого поглощения для тонкого шпона можно достичь за очень короткое время (~2с), что обеспечивает исключительно высокую производительность процесса пропитки. В-третьих - непродолжительная пропитка строганого шпона не оказывает заметного влияния на его прочностные и декоративные свойства. В-четвертых, тонкий лицевой слой шпона с содержанием антипирена порядка 15 %, приклеенный на материал-основу огне-защищенную фанеру конструкционного назначения с содержанием антипирена ~25 % не оказывает отрицательного влияния на показатели "горючесть материала" и "индекс распространения пламени".

16,5

# 16

о 15,5

1 15

с г 14,5

о 14

о>

X 13,5

1 13

г 12,5

I 1 1б)оо 16 07 I 1в|1з; | | 1 _ г

И5|31 к ¡15 65 15

1 < 15

1У 15 00 и ,2 1

1415Й

14 01

- _

| 1

.1 I 1 М 1

15 20

время пропитки, с

Рис.1 Зависимость поглощения антипирена шпоном от времени пропитки: 1 - ясень, 2 - красное дерево, 3 - дуб.

Таким образом, исследование влияния технологических параметров пропитки (концентрации и температуры пропиточного раствора, влажности шпона и продолжительности пропитки) на поглощение антипирена шпоном, позволило установить эффективные режимы его пропитки, а также технологическое время послепропиточной выдержки.

В четвертой главе рассматривается модель взаимодействия ПВА-клея с древесиной. Особенностью формирования адгезионного контакта в рассматриваемой системе является то, что облицовка и подложка (материал-основа) содержат антипирен.

При облицовывании фанеры возможны две схемы сборки пакетов:

Первая схема: Верхний слой лущеного шпона материала-основы уложен левой стороной (лущильными трещинами) внутрь (рис.2).

гт

. ^

Рис. 2. Схема пакета, в которой левая сторона лущеного шпона обращена

внутрь

1 - строганый шпон, 2 - клей ПВА (клеевой слой), 3 - лущеный шпон (верхний лист материала-основы).

Вторая схема: Верхний слой лущеного шпона материала-основы уложен левой стороной (лущильными трещинами) наружу (в автореферате не приводится).

Следует заметить, что в производстве фанеры при сборке пакетов перед прессованием лучшие (без трещин) поверхности лущеного шпона должны быть уложены наружу, что делает рассмотрение первой схемы предпочтительным.

Было рассмотрено два варианта взаимодействия клея ПВА с древесиной:

а) Шпон обычный (непропитанный) + клей ПВА;

б) Шпон обработанный, в водном растворе МАФ + клей ПВА.

Очевидно, что при контакте двух разнородных поверхностей силы, ответственные за адгезионную связь, в конечном счете, определяются химическим строением поверхностей контактирующих тел и их природой. Если рассматриваемый контакт происходит без образования химических связей (как в нашем случае), то определяющую роль во взаимодействии контактирующих поверхностей будет играть водородная связь. Водородная связь имеет всеобщий характер, и проявление ее в микроструктуре межфазного слоя предпочтительнее.

Древесина сложна по химическому составу и содержит ряд компонентов с различными функциональными группами (целлюлоза, лигнин, гемицеллюло-зы, сахара, смолы и т. п.). Для того чтобы не усложнять модель, будем рассматривать лишь взаимодействие клея с активными гидроксильными (-ОН) группами целлюлозы, имеющей наибольшую долю в составе древесины. При этом модель взаимодействия древесины (целлюлозы) и клея ПВА можно представить в виде, показанном на рис.3.

...— СНз— СН — СН2 — СН—... I I

п-С-СНз О-С-СНз

_________________О________о

он он он

Рис.3 Модель взаимодействия ПВА с древесиной 1 - ПВАД; 2 - граница раздела; 3 - целлюлоза; • • - водородные связи.

Известно, что минимальное количество гидроксильных групп имеет порядок П1=4"10и на 1 см2 поверхности древесины, а количество карбонильных групп (=СО-) - П2=5,3-1014 на 1 см2 поверхности ПВА. Можно показать также, что занимаемая ОН-группами активная площадь равна:

8,=*т2-п,, (1)

где г - расстояние, на котором возможно проявление водородных связей между гидроксильными группами целлюлозы и карбонильными группами адгезива, равное 0,9А.

Вероятность (Р) вступления активной ОН-группы в образование Н-связи на площади 8(1), равной 1 см2, можно записать как отношение За/Б^:

Р = 50/5(1)=я-т2-п1/8(1) (2)

Среднее число Н-связей (Н^,) образовавшихся на площади равно:

^с = Р • п2 = п, • п2 • тг • г2/8(1) (3)

По известным данным (см. выше) оцениваем величину Ncp: Ncp = 4 • 1014 • 5,3 • 10м • 3,14 • (0,9 • 1 (Г*)2 /1 = 53,92 1012 » 5,4-10"

Таким образом на одном квадратном сантиметре может возникнуть 5,4-1013 водородных связей. Прочность единичной химической связи имеет порядок и10"9 Н, прочность водородной связи на порядок меньше, т. е. Ю'10 Н. Тогда теоретическую адгезионную прочность облицованной неогнезащищенной фанеры (<Утио) при нормальном отрыве (для схемы представленной на рис.2) можно оценить, как произведение среднего числа групп (Ncp) на прочность единичной водородной связи:

<утн0 =54-1012-10"'°=5400 (Н/см2)=54 (МПа)

В модели облицовывания огнезащищенной фанеры (вариант б) учет влияния антипирена моноаммонийфосфата (NH4H2PO4) на прочность адгезионного соединения в системе "древесина-клей ПВА" проведем на основе следующих положений.

Во-первых, поверхность древесины (целлюлозы) и ее гидроксильные группы будут частично экранированы (блокированы) ионами NH/, образующимися при диссоциации МАФ (NH4H2P04 <=> NH/+H2PO4'), т. к. сам ион NHi+ можно рассматривать как соединение аммиака с ионом водорода РГ (NHi+FT—>NH4+) в результате образования донорно-акцепторной связи.

Во-вторых, содержание антипирена в лущеном шпоне составляет обычно 25-30 %. Исходя из этого, количество блокированных гидроксильных групп, содержащихся на поверхности целлюлозы, может составить величины близкие к 25-30 %. Поэтому следует ожидать, что теоретическая прочность приклеивания огнезащищенного шпона (crj) также будет ниже на 25-30% теоретической прочности <ути0 и таким образом величина теоретической прочности <JT0 составит (0,7-0,75) <JTuo, и будет равна 37,8-40,5 МПа.

В моделях адгезионного взаимодействия превышение теоретических значений над экспериментальными является, как правило, закономерностью и может составлять несколько порядков. Невысокая точность таких моделей объясняется тем, что они учитывают влияние на адгезионное взаимодействие фаз лишь основных факторов (теоретический учет влияния всех факторов адгезионного взаимодействия чрезвычайно сложен). Однако даже такие модели имеют научную и практическую значимость в том случае, если позволяют предсказывать характер и величину изменения адгезионного взаимодействия при изменении различных параметров контактирующих поверхностей. Рассматриваемая нами модель обладает таким свойством. Это видно из следующего.

В табл.2 представлены результаты испытаний на равномерный отрыв не-пропитанного шпона, приклеенного к обычной фанере, и огнезащищенного шпона, приклеенного к огнезащищенной фанере, при использовании различных клеев ПВА. В той же таблице приведены теоретические значения прочности.

Таблица 2

Влияние содержания антипирена на экспериментальную и теоретическую _ прочность при равномерном отрыве строганого шпона.__1

Экспериментальное значе-

ние прочности при равно- Теоретическое

Марка клея мерном отрыве от подложки, МПа Экспериментальное значение прочности, МПа Теоретическое

снижение снижение

обычная фанера (ФК) огнезащищенная фанера (ФСФ-ТВ) прочности, % Без анти-пи рена Сан-типи реном прочности, %

Д51Н 1,6 1,1 31,25

ДФ51/15Н 1,6 1,3 18,75

Д51С 1,4 1,1 21,43

ДФ51/15С 2,4 1,8 25 54,0 37,8- 25,9-29,6

Д50В 1,45 1,12 22,8 40,5

ДФ50/15В 2,6 1,8 30,77

ПВА-супер 2,1 1,6 23,81

Анализ данных табл.2 указывает на закономерность - присутствие антипирена в шпоне снижает адгезионную прочность. Причем различие между экспериментально определенным снижением прочности и теоретически предсказанным снижением незначительна.

Введем коэффициент относительной прочности (к), характеризующий отношение исследуемой прочности облицовывания фанеры огнезащищенной сг0 к прочности фанеры обычной (неогнезащищенной) оН0 В общем случае это отношение будет иметь вид:

* = — (4)

о",»

Для случая оценки теоретической прочности формула (4) будет иметь следующий вид:

(5)

а.о

А для коэффициента относительной прочности, полученного экспериментально, по аналогии с формулой (5) можно записать:

*э=4 №

Как указывалось выше, антипирен "блокирует" гидроксильные группы на части поверхности пропитанного шпона. Следовательно, на "неблокированной" части поверхности химические связи реализуются как в непропитанной древесине, поэтому введенный коэффициент (к) будет зависеть от величины относительного поглощения б, и поэтому его можно представить в виде:

*(С) = 1-а((7) (7)

где а(С) - параметр, характеризующий степень снижения прочности.

На рис. 4 представлены графики изменения кг и Р в зависимости от содержания антипирена в шпоне, полученные на основе экспериментальных и расчетных данных.

0,90 1

| 0,50--

Х 0,45--

0,40 -.--1--.--—,-----.---.-1-,

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 Содержание антипирена, %

Рис.4 Зависимость коэффициента относительной прочности от содержания

антипирена

Графики представленные на рис.4 наглядно показывают, что с увеличением содержания антипирена прочность приклеивания при равномерном отрыве снижается. Теоретическая линия расположена несколько выше экспериментальной и почти параллельна ей, что свидетельствует об удовлетворительной точности предложенной модели. Так, например, в точке практической огнезащиты (содержание МАФ ~25 %) теоретическое снижение прочности при равномерном отрыве составляет 27 %, а экспериментально установленное значение снижения прочности равно 32 %.

В пятом разделе представлены исследования по оценке прочности приклеивания шпона различными марками клеев ПВА, а также по изучению влияния ряда факторов (расход клея, время открытой выдержки, давление прессования, время выдержки под давлением) на прочность облицовывания трудногорючей фанеры конструкционного назначения огнезащтценным строганым шпоном.

Поисковыми работами, направленными на выявление марки ПВА-клея, обеспечивающего достижение нормативных показателей прочности облицовывания ОЗФ, было установлено, что наилучшие прочностные свойства достигаются при применении дисперсии марки ДФ50/15В (рис.5 и 6).

Эти исследования также показали, что для пластифицированных дисперсий характерна большая адгезионная прочность по сравнению с непластифици-

рованными. Такая закономерность прослеживается для всех ПВА-дисперсий при испытаниях на равномерный отрыв и наиболее ярко выражена для средне-вязких и высоковязких дисперсий.

3 35

I 3

1 2 =

$ X

а 15

с 05

О.

с Д51Н ДФ31/15Н Д51С ДФ31/13С Д50В ДФ50/15В ПВА-супвр

Марка клея

Рис.5 Предел прочности при неравномерном отрыве строганного шпона от поверхности фанеры:

Я - фанера общего назначения; [Ц] - огнезащищенная фанера,^™ - нормативное значение

Д51И ДФ51/15Н Д51С ДФ51/15С Д508 ДФ50/15В ПВА-супвр Марка клея

Рис.6 Предел прочности при равномерном отрыве строганного шпона от поверхности фанеры:

Ш - фанера общего назначения; 1 I - огнезащищенная фанера,-- нормативное значение

Однако в отличие от прочности при равномерном отрыве (рис.6), прочность при неравномерном отрыве (рис.5) для всех исследуемых марок ПВАД оказалась ниже нормативной у огнезащищенной облицованной фанеры, что связано с неоптимальными режимами приклеивания. Поиск оптимальных режимов облицовывания трудногорючей фанеры проводили на основе методологии математических методов планирования экспериментов. План эксперимента приведен в табл.1.

Получение регрессионных моделей и определение оптимальных значений варьируемых факторов осуществлялось путем применения разработанной компьютерной программы "В-план 4". В результате были получены следующие адекватные уравнения регрессии:

- для прочности при равномерном отрыве:

у^ = 2,895 + 0,447 • л, - 0,075 • х2 + 0,496 • х3 + 0,142 • х4 - 0,197 • х,2 -

-0,286• х22 -0,332-х2 + 0• 208• х, -х2 -0,111-х, -х3 +0,183-х2 -х3 + (8) + 0,12 • х2 • х4 - 0,181 ■ х, • х2 • х3 • х4

- для прочности при неравномерном отрыве:

унро = 3,178 + 0,766 • х, - 0,311 • х2 + 0,575 • х3 + 0,107 • х4 - 0,253 ■ х2 -

- 0,215 • х2 - 0,234 ■ х,2 - 0,36 ■ х, ■ х3 - 0,206 • х2 • х4 + 0,074 • х3 • х4 - (9) -0,076-х, -х2 -х3 • х4 В натуральных обозначениях эти уравнения имеют следующий вид:

- для прочности при равномерном отрыве:

Y^ = -1,58766 + 0,02463 • X, + 0,21825 • Х2 + 5,41167 • Х3 + 0,04542 • Х4 -

- 0,00004 • X,2 - 0,07150 • Х22 - 2,07500 • Х3 - 0,00110 - Х,-Х2~

- 0,01258 ■ХГХ3- 0,00026 -Х,-Х4 - 0,50387 • Х2 • Хъ -

- 0,01798 • Х2 X -0,07326 • X, ■ Х4 + 0,00431 ХГХ2 Х3+ (Ш)

+ 0,00013 ■Х1-Х2-ХА+ 0,00043-ХГХ3-Х4 +

+ 0,03663 -Х2Х3-Х4- 0,00022 -ХГХ2-Х}Х4

- для прочности при неравномерном отрыве:

YHP0 =-3,41737 + 0,03838-*, + 0,38140-Х2 +5,74679 Хг +0,03192-Х4 -

- 0,00005 • X,2 - 0,05375 • Х2 -1,46250 • Х32 - 0,00109 • X, ■ Х2 -

- 0,01648 Xt-X}- 0,0001 \-XtXt- 0,30762 Х2-Х}-

- 0,01610 • Х2 • Xt - 0,01843 • X, ■ ХА + 0,01538 • Х2 ■ Х3 • Х4 +

+ 0,00018-X,-Х3-Х4 +0,00005 X, Х2-Х4 +0,00181-X,-Х2 ■X, -

- 0,00009 ■ X¡ ■ Х2 ■ Х3 ■ Х4

Представленные модели удовлетворительно описывают процесс облицовывания строганого шпона в области изменения исследуемых факторов: расход клея 100 < X, < 240 г/м2; время открытой выдержки 0 < Х2 < 4, мин; давление прессования 0,2 < Х3 < 1, МПа; время прессования 5 < Xt < 30, мин.

Исследования, направленные на определение оптимальных параметров облицовывания, показали, что зависимости прочности приклеивания строганого шпона к поверхности огнезащищенной фанеры от рассмотренных факторов имеют довольно сложный характер, и в той или иной степени определяются как каждым исследуемым фактором в отдельности, так и их совместным влиянием.

В результате проведения расчетов по оптимальным режимам склеивания были получены следующие оптимальные значения технологических факторов для прочности при равномерном и неравномерном отрыве (табл. 3).

Таблица 3

Оптимальные значения технологических факторов для прочности при равно-

мерном и неравномерном отрыве

Наименование фактора Значение нормализованных факторов при отрыве

равномерном неравномерном

Расход клея +1 +1

Продолжительность открытой выдержки +0,444 -1

Давление прессования +0,581 +0,780

Продолжительность выдержки под давлением +1 +1

В связи с получением разных оптимальных значений технологических факторов для прочности при равномерном и неравномерном отрыве, были установлены компромиссные условия изготовления облицованной ОЗФ. При этом с учетом критерия просачивания (проникновения) клея на поверхность материала были установлены следующие режимные параметры облицовывания:

- расход клея 170 г/м2;

- время открытой выдержки 1 мин 15 с;

- давление прессования 0,9 МПа;

- время прессования 20 мин.

Расчет пределов прочности при равномерном и неравномерном отрыве по полученным уравнениям регрессии (10 и 11) и проведенным экспериментам позволили установить:

- предел прочности при равномерном отрыве:

расчетный - у рв = 2,977 МПа; экспериментальный - у ро = 3,02 МПа

-предел прочности при неравномерном отрыве:

расчетный - унра =3,588 кН/м; экспериментальный - у =3,10 кН/м

Полученные результаты свидетельствуют об удовлетворительном согласовании расчетных и экспериментальных данных, что говорит о приемлемой точности математического моделирования эксперимента.

В шестой главе рассмотрена принципиальная возможность формирования на поверхности облицованной огнезащищенной фанеры лакокрасочного покрытия.

Для формирования лакокрасочного покрытия на поверхности огнезащищенной облицованной фанеры нами были использованы следующие марки лакокрасочных материалов: горючие - нитроцеллюлозный лак марки НЦ-218, кремнийорганический лак марки КО-85, огнезащитный лак марки 'Терма" и прозрачная краска марки "Протерм Вуд".

В результате огневых испытаний облицованной трудногорючей фанеры с лакокрасочным покрытием было установлено, что применение даже горючих

лаков (например, НЦ-218, рис.6) при определенном расходе позволяет получить материал с хорошими пожарно-техническими характеристиками.

1 ! 42,84,

] 1

1Я1 1 /

—

0 о аы/ —-- -

О 100 200 300 400 500

расход лака, г/м2

Рис. 6. Зависимость индекса распространения пламени от расхода лака НЦ-218

Данные, представленные на рис.6 имеют и большое практическое значение. По полученной кривой можно установить расход лака НЦ-218, позволяющий не выходить за принятые рамки огнезащиты материала.

В работе также исследованы физико-механические свойства материала с лакокрасочным покрытием на поверхности строганого шпона. В качестве примера, представлены результаты испытаний при статическом изгибе (табл.4).

Таблица 4

Прочность облицованной огнезащищенной фанеры _

Облицовка Предел прочности, МПа

НЦ-218 КО-85 Протерм Вуд Терма Без лака

Ясень с двух сторон 104,75 106,39 101,9 104,38 100,41

Кр. дерево с двух сторон 92,72 91,9 96,74 103,54 91,43

Без облицовки 72,46

Результаты по исследованию влияния облицовки и лаковых покрытий на предел прочности при статическом изгибе (табл. 4) свидетельствуют об увеличении этого показателя для облицованной огнезащищенной фанеры. Причем лакокрасочное покрытие на поверхности облицованной фанеры усиливает эффект увеличения прочности при статическом изгибе. Это объясняется тем, что отвержденный лак оказывает модифицирующее воздействие на поверхность облицовочного слоя, тем самым, повышая прочность материала.

В седьмой главе приводятся результаты промышленной апробации разработанной технологии и оценка сравнительной стоимости огнезащищенной облицованной фанеры с другими материалами.

На Нижнеломовском фанерном заводе была выпущена опытно-промышленная партия облицованной ОЗФ, которая подтвердила приведенные

выше результаты исследований. Получен новый конструкционно-декоративный материал с хорошими пожарно-техническими, санитарно-гигиеническими и физико-механическими свойствами (табл. 5).

Проведенные опытно-промышленные работы показали, что принципиальных технико-технологических трудностей для внедрения новой технологии на фанерном заводе нет.

Таблица 5.

Свойства огнезащищенной облицованной фанеры

Огнезащшценная фанера* из березового шпона

№ п/п Наименование показателей Ед. изм. Нормативные показатели Фактические значения

1 2 3

1. Плотность кг/м3 не более 900 815 796 801

2. Влажность % 5...10 7,8 8,8 8,3

3 Предел прочности при неравномерном отрыве облицовочного слоя кН/м не менее 1,4 2,35 2,54 2,57

4. Предел прочности при статическом изгибе вдоль волокон наружных слоев МПа не менее 60 68,4 71,7 67,4

5. Влагопоглощение за 24 ч % не более 15 2,5 2,9 2,2

6. Разбухание по толщине по-:ле водопоглощения в течение 24 ч % не более 15 4,4 5,3 4,6

7. Показатели горючести по методу ОТМ: - максимальное прираще- ние температуры - потеря массы образца "С % не более 60 не более 60 40 26,1 25 22,4 26 21,8

8. Индекс распространения пламени - не более 20 2 5 3

9. Санитарно- эпидемиологические характеристики - Тг<1 ТЕ«1

* Огнезащшценпая фанера, облицованная строганым шпоном: 1 — красного дерева с одной стороны; 2 - строганым шпоном дуба с одной стороны; 3 - строганым шпоном бука с двух сторон.

ВЫВОДЫ

1. Проведен анализ существующих облицовочных материалов, который выявил, что в области создания таких материалов нет промышленной технологии производства огнезащищенной фанеры, облицованной строганым шпоном ценных пород древесины. Научные исследования по разработке такой технологии также очень ограничены.

2. Выполнен анализ антипиренов, применяемых в деревообработке для огнезащиты древесины. Установлено, что наиболее приемлемым антигшреном для пропитки строганого шпона является антипирен МАФ.

3. Экспериментальными исследованиями по пропитке строганого шпона было установлено, что высокотемпературные продолжительные режимы пропитки отрицательно сказываются на прочностных и декоративных показателях тонкого лущеного и строганого шпона.

4. Огневыми испытаниями установлено, что использование в поверхностных слоях ОЗФ строганого шпона с пониженным содержанием антипирена (~15%) не приводит к снижению пожарно-технических характеристик облицованной фанеры.

5. Исследовано влияние режимных параметров пропитки тонкого строганого шпона на поглощение антипирена и установлены их значения, обеспечивающие требуемую огнезащиту шпона при сохранении натуральных декоративных свойств.

6. Предложена теоретическая модель взаимодействия шпона с клеем при облицовывании, позволяющая оценивать значения адгезионной прочности на границах фаз. Установлено, что наличие антипирена в шпоне отрицательно сказывается на прочности приклеивания, вызывая ее уменьшение.

7. Поисковыми экспериментальными исследованиями ряда марок дисперсий ПВА установлено, что максимальная прочность облицовывания достигается при применении дисперсии марки ДФ50/15В, которая и использовалась в дальнейших работах.

8. Получены адекватные регрессионные зависимости предела прочности при равномерном и неравномерном отрыве от технологических факторов облицовывания фанеры. Анализ этих зависимостей позволил определить оптимальные технологические параметры облицовывания трудногорючей фанеры.

10. Проведены экспериментальные исследования, направленные на возможность получения огнезащищенной облицованной фанеры с лаковым покрытием, которые установили, что наилучшие эксплуатационные характеристики наблюдаются при использовании кремнийорганического лака КО-85.

11. Для проверки правильности теоретических положений и экспериментальных лабораторных исследований в условиях Нижнеломовского фанерного завода была изготовлена опытно-промышленная партия огнезащищенной фанеры, облицованной строганым шпоном дуба, ясеня, бука и красного дерева. Исследование свойств этой фанеры показало, что по пожарно-техническим, физико-механическим и санитарно-гигиеническим характеристикам новый материал соответствует требованиям вагоностроения.

12. По результатам экспериментальных исследований и промышленной проверки возможности производства огнезащищенной фанеры, облицованной строганым шпоном ценных пород, установлено, что нет принципиальных трудностей в освоении серийного производства нового материала.

Основные положения диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

1. Щербаков Д. Е. О проблемах создания огнезащищенной декоративной фанеры. // Сборник научных статей докторантов и аспирантов Московского государственного унивеситета леса. / Науч. тр. - Вып. 309 (3). - М.: МГУЛ, 2001. -С. 64-67.

2. Щербаков Д. Е. Исследование режимных параметров пропитки шпона различных пород древесины. // Технология и оборудование для переработки древесины / Науч. тр. - Вып. 319. - М.: МГУЛ, 2003. - С. 183-185.

3. Бирюков В. Г., Щербаков Д. Е. К вопросу создания огнезащищенной декоративной фанеры. Комплексное использование древесины при производстве композиционных материалов / Науч. тр. - Вып. 321. - М.: МГУЛ, 2003. - С. 3640.

4. Щербаков Д. Е., Галкина Т. В. Определение оптимальных параметров приклеивания строганого шпона к поверхности огнезащищенной фанеры. // Комплексное использование древесины при производстве композиционных материалов / Науч. тр. - Вып. 321. - М.: МГУЛ, 2003. - С. 40-45.

5. Бирюков В. Г., Щербаков Д. Е. Исследование адгезионной прочности при облицовывании строганым шпоном огнезащищенной фанеры. // Технология и оборудование для переработки древесины / Науч. тр. - Вып. 324- М.: МГУЛ,

2004-С. 170-174.

6. Бирюков В.Г, Соболев A.B., Щербаков Д.Е. Влияние содержания антипи-рена на свойства строганого шпона и облицованной фанеры. // Технология и оборудование для переработки древесины / Науч. тр. - Вып. 326- М.: МГУЛ,

2005-С. 97-104.

7. Пат. 2218274 Россия, МПК 7 В 27 К 3/02, D 5/00, L 5/00, С 09 К 21/00. Способ пропитки шпона / Балакин М.И., Бирюков В.Г., Щербаков Д.Е. и др. Опубл. 10.12.2003. Бюл. № 34.

8. Пат. 2218274 Россия, МПК 7 В 27 К 3/02, D 5/00, L 5/00, С 09 К 21/00. Способ получения пропитанного шпона / Балакин М.И., Бирюков В.Г., Щербаков Д.Е., и др. Опубл. 10.12.2003. Бюл. № 34.

Подписано в печать /5 05 OS Формат 60x90 1/16. Бумага 80 г/м2 Гарнитура «Тайме». Ризография. Усл. печ. п.^ге Тираж /й? экз. Заказ №.57/.

Издательство Московского государственного университета леса. 141005, Мытищи-5, Московская обл., 1-я Институтская, 1, МГУЛ. Телефоны: (095) 588-5762, 588-5348,588-5415. Факс: 588-5109 E-mail: izdat@mgul.ac ru

Р- 98 7 9

РНБ Русский фонд

2006^4 6048

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Щербаков, Дмитрий Евгеньевич

Введение.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Анализ отделочных материалов на основе фанеры и фанерных плит.

1.2. Анализ антипиренов.

1.3. Анализ клеевых материалов, применяемых в деревообработке

1.4. Цель и постановка задач исследований.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАБОТ.

2.1. Материалы и установки для проведения экспериментальных исследований по пропитке шпона.

2.1.1 Измерение и оценка величины поглощения антипирена шпоном.

2.1.2 Проведение работ по определению предела прочности шпона при растяжении.

2.2. Методика проведения огневых испытаний.

2.2.1. Метод "Огневой трубы".

2.2.2. Метод экспериментального определения группы трудногорючих и горючих твердых веществ и материалов.

2.2.3. Метод экспериментального определения индекса распространения пламени.

2.3. Методические положения моделирования процесса облицовывания огнезащищенной фанеры огнезащищенным строганым шпоном.

2.3.1. Цель и задачи моделирования.

2.3.2. Методика проведения испытаний по определению прочности приклеивания клеями различных марок

2.3.3. Методика проведения экспериментальных исследований с применением математических методов планирования эксперимента.

2.3.4. Выбор варьируемых факторов.

2.3.5. Выбор экспериментального плана для изучения режима облицовывания огнезащищенной фанеры.

2.4. Отделочные материалы для создания лакокрасочного покрытия на поверхности огнезащищенной облицованной фанеры.

2.5. Методики проведения испытаний покрытий и отделан- 65 ных материалов.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ И РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОПИТКИ СТРОГАНОГО ШПОНА.

3.1. Поисковые исследования возможности изготовления огнезащищенной облицованной фанеры.

3.1.1. Исследование влияния высокотемпературных концентрированных растворов антипирена на свойства шпона.

3.1.2. Исследование декоративных характеристик шпона

3.1.3. Исследования пожарно-технических характеристик облицованной фанеры.

3.2. Исследование режимных параметров пропитки строганого шпона.

3.2.1. Продолжительность пропитки строганого шпона.

3.2.2. Концентрация пропиточного раствора.

3.2.3. Влажность шпона.

3.2.4.Температура пропиточного раствора.

3.2.5. Продолжительность технологической выдержки.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЧНОСТИ ПРИКЛЕИВАНИЯ СТРОГАНОГО ШПОНА К ПОВЕРХНОСТИ ОГНЕЗАЩИЩЕННОЙ ФАНЕРЫ НА МОДЕЛЯХ АДГЕЗИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ.

4.1. Теоретический анализ процесса формирования адгезионного контакта "жидкий клей-древесина".

4.2. Модель взаимодействия клея со шпоном при облицовывании фанеры.

Выводы по главе 4.

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТИ ПРИКЛЕИВАНИЯ СТРОГАНОГО ШПОНА МЕТОДАМИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА.

5.1. Поисковые экспериментальные исследования по выявлению наиболее эффективных ПВА-клеев для облицовывания трудногорючей фанеры огнезащищенным шпоном

5.2. Исследование влияния технологических факторов на адгезионную прочность методом математического планирования эксперимента.

5.2.1 Регрессионные модели адгезионной прочности.

5.2.2. Анализ и графическая интерпретация результатов исследования прочности при равномерном отрыве.

5.2.3. Анализ и графическая интерпретация результатов исследования прочности при неравномерном отрыве

5.2.4 Оптимизация технологических режимов облицовывания огнезащищенной фанеры.

Выводы по главе 5.

ГЛАВА 6. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ

ОГНЕЗАЩИЩЕННОЙ ОБЛИЦОВАННОЙ ФАНЕРЫ.

6.1 .Теоретическое и экспериментальное обоснование возможности создания лакового покрытия на поверхности огнезащищенной облицованной фанеры.

6.2.Исследование характеристик пожарной опасности огнезащищенной облицованной фанеры.

6.3. Исследование влияния толщины облицовочного слоя на распространение пламени по поверхности.

6.4.Исследование механических свойств огнезащищенной облицованной фанеры.

Выводы по главе 6.

ГЛАВА 7. ПРОМЫШЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ

ОБЛИЦОВАННОЙ ОГНЕЗАЩИЩЕННОЙ ФАНЕРЫ.

7.1. Опытно-промышленные и исследовательские работы при выпуске нового материала.

7.2. Экономическая оценка стоимости огнезащищенной облицованной фанеры.

Введение 2005 год, диссертация по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, Щербаков, Дмитрий Евгеньевич

Актуальность работы: В настоящее время при облицовывании древесных материалов используются различные синтетические (бумажнослоистые пластики, пленки на основе бумаг, пленки ПВХ и др.) и тонколистовые древесные материалов (фанера, ДВП, строганый шпон и др.).

Строганый шпон из древесины ценных пород имеет целенаправленное применение для отделки высококачественной мебели, элементов внутренней отделки помещений, в вагоно- и судостроении (для изготовления конструкционных и декоративно-отделочных панелей стен и перегородок, полов, встроенной мебели и т. д.), строительстве (для архитектурно-декоративной внутренней отделки помещений административных зданий, детских садов, интернатов, школ, общежитий и т.д.).

Такое избирательное применение, связано в первую очередь, с тем, что строганый шпон, представляя собой тонкие листы древесины, является экологически чистым природным материалом, который к тому же отличается от синтетических пленок естественной красивой текстурой и цветом.

Как показывает практика применения различных конструкционных и отделочных материалов для всевозможных элементов конструкций в судостроении и транспортном машиностроении, а также в строительстве - доля древесных отделочных материалов незначительна, т. к. большинство из них горючи, что недопустимо для ряда областей их применения. Поэтому создание композиционного материала - фанеры и фанерных плит, облицованных строганым шпоном ценных пород древесины в огнезащищенном исполнении, имеет научную и практическую значимость.

Согласно требованиям пожарной безопасности, предъявляемым вагоностроением к материалам, используемым во внутреннем оборудовании при строительстве и ремонте пассажирских вагонов [1], материал для облицовки поверхности стен и перегородок, должен относиться к категории трудногорючих, медленно распространяющих пламя, с умеренной дымообразующей способностью и должен быть умеренноопасным по показателю токсичности продуктов горения.

В настоящее время такой декоративно-отделочный и конструкционный материал у нас в стране промышленностью не выпускается.

В мировой практике известен выпуск огнезащищенных декоративных материалов на основе древесины, в которых используется принцип поверхностной защиты. Однако, как показывают натурные испытания, огнезащищенная облицованная фанера (ОЗОФ), полученная по методу поверхностной защиты, имеет низкие пожарно-технические и эксплуатационные характеристики [2].

Анализ научно-технической литературы показал, что проблема создания огнезащищенной фанеры, облицованной строганым шпоном ценных пород древесины, до настоящего времени не решена ни в научном, ни в прикладном плане. Выпускаемая обычная фанера с декоративной поверхностью (ламинированная, облицованная пленками, строганым шпоном) обладает существенным недостатком - она горюча, и в связи с этим имеет ограниченное применение. А такой декоративный материал, предназначенный для судо-, вагоностроения и ряда строительных объектов, должен обладать не только высокой прочностью, хорошими декоративными свойствами, но и низкой пожароопасностыо, т. к. пожары приводят к большим материальным потерям и человеческим жертвам. Так, например, по сообщению Национальной системы данных США 21 % пожаров происходит по причине загорания целлюлозосодержащих материалов (бумага, древесина и т. п.). Ущерб от них составляет 0,1 9% от общего валового продукта [3]. А по данным Лондонского института страхования [4] 34 из 147 судов в Великобритании было потеряно в 1988 году по причине пожаров. А ведь судостроение является крупным потребителем фанеры. На оборудование океанского лайнера используется 12000 квадратных метров фанеры [5]. Чтобы оценить всю остроту данной проблемы, достаточно посмотреть статистику пожаров в России за последние годы. За период с 1995 по 1999 год в Российской Федерации произошло 558 пожаров с крупным ущербом [6]. К наиболее крупным пожарам, произошедшим в России за последние годы, относятся пожары 1999 года в здании ГУВД в г. Самаре и в 2000 году на Останкинской телевизионной башне в Москве.

Кроме этого, по сравнению со странами Европы, США, Канадой, Японией, количество погибших при пожарах в России в 3-5 раз больше. В конкретных цифрах эта статистика выглядит еще страшнее: около 300000 пожаров в год, более 16000 погибших и столько же травмированных. Материальный ущерб от пожаров исчисляется миллиардами рублей [7].

Масштабы пожаров показывают, что в настоящее время еще нет достаточно надежных огнезащищенных материалов на основе натуральной древесины, которые бы могли обладать как прекрасными декоративными свойствами, так и огнезащитными при высокой конструкционной прочности. Создание огнезащищенной облицованной фанеры позволит внести свою лепту в решение проблемы пожарной безопасности.

Разработкой технологии получения ОЗОФ занимаются ученые многих стран мира: США, Японии, Финляндии и др. В настоящее время для облицовывания фанеры, чаще всего используются огнестойкие бумажно-слоистые пластики "персторп" (Швеция), "формика" (Англия) или "манминит" (Россия), которые нашли применение в строительстве, судо- и вагоностроения. Лучший отделочно-декоративный огнезащищенный материал — бумажно-слоистый пластик "манминит", используемый для облицовывания огнезащищенной фанеры конструкционного назначения, обладает высокой дымообразующей способностью и токсичностью продуктов горения. Учитывая, что дым и токсичные продукты горения - самые опасные поражающие факторы пожара [8] приходится признать, что применение "манмииита" не решает проблемы пожарной безопасности в необходимом объеме. Отметим, что недостатки присущие "манминиту", имеют место и у зарубежных декоративно-отделочных материалов.

Поэтому разработка технологии огнезащищенной фанеры, облицованной строганым шпоном декоративных пород древесины, обладающей высокими физико-механическими, удовлетворительными пожарно-техническими и санитарно-гигиеническими характеристиками, является актуальной научно-технической задачей.

Цель работы: Целью выполненной работы являлось создание нового огнезащищенного конструкционно-декоративного материала с комплексом заданных эксплуатационных характеристик: пожарно-технических, физико-механических и санитарно-гигиенических.

3. Построить химическую модель адгезионного взаимодействия на границе раздела фаз в системе "огнезащигценный шпон - клей - огнезащищениая фанера";

4. Разработать технологические режимы приклеивания огнезащищенного строганого шпона к материалу-основе.

5. Исследовать физико-механические, пожарно-технические и санитарно-гигиенические свойства огнезащищенной облицованной фанеры.

6. Изучить возможность отделки огнезащищенной облицованной фанеры лакокрасочными материалами.

Методы исследований. В работе использованы экспериментальные методы исследований пропитки шпона и математического планирования эксперимента, теория адгезионного взаимодействия клея в системе "облицовочный слой - адгезив - подложка", методики определения физико-механических, пожарно-технических и санитарно-гигиенических свойств нового материала.

Научную новизну работы составляет:

1. Теоретическая модель адгезионного взаимодействия на границе раздела фаз в системе "огнезащищенный шпон - клей - огнезащищенная фанера", позволившая теоретически оценить прочность адгезионного соединения и ее зависимость от содержания антипирена в материале;

Основные положения, выносимые на защиту:

- Режимные параметры пропитки строганого шпона ценных пород древесины;

- Теоретическая модель взаимодействия поливинилацетатного клея с огнезащищенной древесиной;

- Режимные параметры облицовывания трудногорючей фанеры строганым огнезащищенным шпоном;

Апробация работы. Материалы по теме диссертационной работы докладывались на:

Научно-технической конференции докторантов и аспирантов МГУЛ по итогам научно-исследовательских работ за 2000 год (Москва, 2001);

Научно-технической конференции докторантов и аспирантов МГУЛ по итогам научно-исследовательских работ за 2001 год (Москва, 2002);

Научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов МГУЛ по итогам научно-исследовательских работ за

2002 год (Москва, 2003);

2003 год (Москва, 2004);

Научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов МГУЛ по итогам научно-исследовательских работ за 2004 год (Москва, 2005).

Заключение диссертация на тему "Технология огнезащищенной фанеры, облицованной строганным шпоном ценных пород древесины"

Выводы по главе 6

1. В результате проведенных исследований была установлена принципиальная возможность создания лакокрасочного покрытия на поверхности огнезащищенной облицованной фанеры. Причем в качестве лакокрасочного материала возможно применение материалов, не обладающих огнезащитным эффектом (лак НЦ-218, КО-85).

2. Применение горючих лаков для отделки облицованной ОЗФ возможно при соблюдении верхней границы их технологического расхода, а именно: для материалов, не распространяющих пламя (/=0) — не более 150 г/м ; для материалов, медленно распространяющих пламя (0</<20)-не более 320 г/м2.

3. Создание лакокрасочного покрытия на поверхности облицованной огнезащищенной фанеры обеспечивает повышение прочности при статическом изгибе и неравномерном отрыве.

4. Экспериментальными исследованиями установлено, что трудногорючая фанера, облицованная неогнезащищенным строганым шпоном толщиной менее 0,7 мм относится к материалам медленно распространяющим пламя. С повышением толщины облицовки, материал становится быстро распространяющим пламя по поверхности фанеры.

5. Проведенные эксперименты позволили установить, что наиболее целесообразным в промышленных условиях, как с технологической, так и с экономической точки зрения является применение лака марки КО-85, однако окончательное решение этого вопроса возможно только после полного комплекса исследований эксплуатационных, декоративных и технологических аспектов применения данного материала.

ГЛАВА 7. ПРОМЫШЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ОБЛИЦОВАННОЙ ОГНЕЗАЩИЩЕННОЙ ФАНЕРЫ

7.1 Опытно-промышленные и исследовательские работы при выпуске нового материала

Изготовление опытной партии огнезащищенной фанеры, облицованной строганым шпоном ценных пород древесины, было осуществлено на Нижнело-мовском фанерном заводе. На этом заводе во 2-й половине 80-х гг. XX века была освоена технология изготовления ОЗФ на антипирене ДАФ, в настоящее время этот антипирен заменен на антипирен того же класса - МАФ и с его использованием ведется промышленный выпуск огнезащищенной фанеры конструкционного назначения, которая была использована нами в исследованиях как материал-основа.

Для изготовления опытной партии облицованной ОЗФ, была отобрана партия огнезащищенной фанеры конструкционного назначения марки ФСФ-ТВ толщиной 15 мм. Для того, чтобы в процессе облицовывания избежать дефектов непроклея, связанных с неровностями на поверхности материала-основы, отобранная партия фанеры была откалибрована на двухстороннем шлифовальном станке марки ТВ0-64 финской фирмы "Rauma-Repola" .

В настоящем разделе описание технологии и операций изготовления огнезащищенной облицованной фанеры приводится только в той части, которая отражает специфику изготовления этого нового материала.

Пропитка строганого шпона. На фанерном заводе строганый шпон не производится, поэтому для выпуска опытной партии он закупался у других организаций, в связи с чем поступил на завод в сухом виде (влажность шпона составляла 8±2%). Породы закупленного шпона были следующие: дуб, ясень, красное дерево и бук. Толщина шпона всех пород составляла 0,6 мм.

Для проведения эффективной диффузионной пропитки шпона необходимо, чтобы его влажность составляла не менее 60%. Поэтому перед проведением процесса пропитки шпон необходимо было увлажнить.

Для проведения промышленной диффузионной пропитки лущеного шпона на фанерном заводе имеется 5 пропиточных ванн, сваренных из листовой стали (толщиной 3 мм), размерами 2300x900x2080 мм, 3 из них постоянно задействованы под пропитку, а 2 являются резервными. Увлажнение шпона проводили в одной из резервных пропиточных ванн, заполненных водой. Для удобства проведения процесса увлажнения был изготовлен специальный контейнер, в который помешали кноль строганого шпона и затем опускали его в воду на время 20 мин.

После извлечения контейнера из воды кноль строганого шпона помещали в полиэтиленовую пленку и оставляли в горизонтальном положении на 2,5 часа для равномерного распределения влаги по всему объему шпона до достижения влажности 60-70 %. После чего кноль шпона раскрывали, помещали на специально подготовленное место перед ванной с раствором антипирена (концентрация раствора 30 %, температурой 55 °С) и проводили его пропитку, которая заключалась в окунании листа шпона в пропиточный раствор. В качестве антипирена применялся моноаммонийфосфат выпускаемый по ТУ 2148-123-05015182-98. Нагрев раствора проводили насыщенным паром, который подавался в трубы, расположенные на дне и по периметру ванны.

С помощью специально подготовленных зажимных устройств каждый отдельный лист шпона окунали в раствор антипирена и укладывали в стопу на предыдущий лист. Продолжительность окунания и извлечения листа строганого шпона из пропиточного раствора составляла 2-3 с.

Технологическая выдержка шпона. После завершения пропитки сформированную стопу шпона опять помещали в полиэтиленовую пленку, в данном случае уже для прохождения окончательной пропитки в стопе и выравнивания концентрации антипирена по всему объему строганого шпона. Как показали ранее проведенные исследования (разд. 3.2.5), продолжительность этой операции для обеспечения равномерного распределения антипирена по сечению шпона должна быть не менее 16 часов. Наилучший результат достигается при выдержке в течение 24 часов. При выпуске опытной партии технологическая выдержка была проведена в течении 22 часов. После выдержки при разборке стоп не наблюдалось слипания листов шпона, не было и высаливания антипирена на поверхности листов шпона. Следовательно, технологическая выдержка шпона в стопе после пропитки достигла своей цели: произошло снижение концентрации антипирена в поверхностных зонах листов шпона, антипирен равномерно распределился по сечению шпона и не создал дополнительных трудностей на дальнейшей технологической операции сушки шпона при его полистной подаче в сушилку.

Сушка пропитанного шпона. После технологической выдержки пропитанный шпон был высушен в паровой роликовой сушилке СУР-4 при температуре сушильного агента в камере 125°С, до влажности 4-5%. В связи с тем, что тонкий строганый шпон не рекомендуется сушить в сушилках данного типа из-за возможного возникновения заломов, связанных с провисанием листа шпона, было решено производить сушку совместно с лущеным шпоном толщиной 1,3 мм. Для этого на поверхности листа лущеного шпона по всей ее ширине укладывали узкие листы строганого шпона и закрепляли по переднему краю металлическими скрепками, после чего подавали в сушилку. Время прохождения шпона по всей длине сушилки было установлено, как для шпона толщиной 2 мм и составляло 15 мин.

После сушки не наблюдалось заметных изменений формы листов шпона. Легкий налёт соли наблюдался лишь на краевых зонах листов, которые при послепропиточной выдержке оказывались не перекрытыми соседними листами шпона, а также на пласти верхнего листа стопы, который контактировал открытой поверхностью с воздухом.

Для предотвращения коробления высушенных листов строганого шпона они укладывались в стопу и помещались под груз.

Прирубка шпона. В связи с тем, что ширина строганого шпона находилась в диапазоне 16-26 см, в зависимости от породы, для облицовывания полноформатного листа основы (1600x1600 мм) необходимо использовать несколько полос исходного материала. Для того, чтобы соседние листы шпона в облицовке плотно прилегали друг к другу, их необходимо прирубить и затем соединить по кромке.

Прирубку шпона осуществляли на гильотинных ножницах НГ-18, а реб-росклеивание - на ребросклеивающем станке фирмы "Kuper" с помощью клеевой нити, и вручную - гуммированной лентой. Два варианта ребросклеивания рассматривались в связи с тем, что на заводе нет специального оборудования (станка для склеивания шпона по ширине по кромке) и поэтому было важно рассмотреть два возможных варианта и выбрать наиболее оптимальный с точки зрения качества и производительности.

Нанесение клея и сборка пакетов. При сборке пакетов (пакет состоял из листа фанеры толщиной 15 мм и одного или двух полноформатных листов реб-росклеенного строганого шпона), каждый из которых помещался между листами полиэтилентерефталатной плёнки, в качестве клея использовали дисперсию ПВА марки ДФ50/15В. Расход составлял 170 г/м2. Клей наносили вручную с помощь шпателя.

Склеивание пакетов. Прессование шпона осуществляли в десятипролет-ном прессе марки ПА 714 с ручной загрузкой пакетов по следующему режиму. Смыкание плит пресса и подъём давления до заданного - 25 с. Затем выдержка под давлением в течение 20 мин. Удельное давление прессования поддерживали в интервале 0,9 - 0,92 МПа. Температура плит пресса составляла 20-25°С. Сброс давления осуществляли в 1 этап в течение 10 секунд.

Облицованная ОЗФ может эксплуатироваться в изделиях с повышенными требованиями по водостойкости. Поэтому нами были склеены и образцы на ме-ламиноформальдегидном клее - пленке "оверлей". Клеевое соединение полученное с использованием данной пленки обладает повышенной водостойкость по отношению к ПВА-дисперсии. Облицовывание проводили при следующих режимах: удельное давление прессования - 1,5-1,55 МПа, температура плит пресса - 130 °С, время прессования - 6 мин. Сброс давления осуществляли в два этапа: первый этап - 15 с, второй этап - 180 с.

Технологическая выдержка фанеры после прессования. После выгрузки листов фанеры из пресса, они были уложены в стопу и выдержаны в течение 24 часов.

Обрезка фанеры. После выдержки в течение суток, фанеру обрезали по формату (1525x1220 мм) пилами с твердосплавными элементами на однопиль-ном станке марки SCMZ30. В ходе операции обрезки отслаивания приклеенного строганного шпона не наблюдалось, что свидетельствует о хорошем качестве склеивания.

Шлифование фанеры

После обрезки фанеры производили ее шлифование на одностороннем итальянском шлифовальном станке марки SAT.2.

Выполненные работы по изготовлению огнезащищенной облицованной фанеры на операциях пропитки строганого шпона, его сушки, ребросклеивания, нанесения клея и сборки пакетов, прессования, обрезки, шлифования не выявили принципиальных трудностей при изготовлении нового материала и показали, что серийное его производство не потребует больших капитальных затрат.

Полученный при выпуске опытной партии материал был подвергнут комплексным испытаниям в специализированных организациях. В табл. 7.1 приведены результаты физико-механических, пожарно-технических и санитарно-гигиенических испытаний опытно-промышленной партии огнезащищенной облицованной фанеры, где вместе с фактическими значениями указаны и нормативные показатели, величина которых определяется требованиями вагоностроения.

Анализ данных, приведённых в табл. 7.1 показывает, что по всем полученным показателям фанера, облицованная строганым шпоном ценных пород древесины, изготовленная в промышленных условиях, отвечает предъявляемым требованиям и по классификации пожаровзрывоопасности относится к трудногорючим материалам, медленно распространяющим пламя по поверхности, с умеренной дымообразующей способностью и умеренноопасным по показателю токсичности продуктов горения.

Свойства огнезащищенной облицованной фанеры из опытно промышленной партии п/п Наименование показателей Ед. изм. Огнезащищенная фанера* из березового шпона

Нормативные показатели Фактические значения

1 2 3

1. Плотность кг/м3 не более 900 815 796 801

2. Влажность % 5.10 7,8 8,8 8,3

3. Предел прочности при неравномерном отрыве облицовочного слоя кН/м не менее 1,4 2,35 2,54 2,57

4. Предел прочности при статическом изгибе вдоль волокон наружных слоев МПа не менее 60 68,4 71,7 67,4

5. Влагопоглощение за 24 ч % не более 15 2,5 2,9 2,2

6.** Разбухание по толщине после водопоглощения в течение 24 ч % не более 15 4,4 5,3 4,6

7. Показатели горючести по методу ОТМ: - максимальное приращение температуры - потеря массы образца °С % не более 60 не более 60 40 26,1 25 22,4 26 21,8

8. Индекс распространения пламени - не более 20 2 5 3

9. Коэффициент дымообразо-вания м2/кг Св. 50 до 500 - 148 188

10. Токсичность продуктов горения г/м3 40-120 - 55 47

11. Санитарно- эпидемиологические характеристики - TS<1 TS«1 Огнезащищенная фанера облицованная строганым шпоном: 1 — красного дерева с одной стороны; 2 - строганым шпоном дуба с одной стороны; 3 - строганым шпоном бука с двух сторон. ** — образцы, полученные на пленке "оверлей"

Таким образом, проведенные опытно-промышленные работы показали, что внедрение технологии огнезащищенной облицованной фанеры возможно осуществить на оборудовании Нижнеломовского фанерного завода. В случае освоения новой технологии на другом фанерном заводе необходимо только организовать участок пропитки шпона. Технология не повлияет на санитарногигиеническую обстановку в фанерном цехе и экологическую ситуацию на предприятии в целом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Придание огнезащищенной фанере высоких декоративных характеристик позволяет использовать ее в качестве конструкционно- декоративного материала и тем расширяет область ее применения на объектах с повышенными требованиями к пожарной безопасности.

Огнезащищенная облицованная фанера должна иметь высокие эксплуатационные и декоративные свойства и сохранять их в течение длительного времени. С учетом этих требований, создание огнезащищенной фанеры, облицованной строганым шпоном ценных пород древесины, в нашей работе осуществлялось на основе пропитки строганого шпона в растворе антипирена с последующим облицовыванием им огнезащищенной фанеры конструкционного назначения. В диссертации выполнен комплекс поисковых, экспериментальных, теоретических и опытно-промышленных работ, что позволяет сформулировать выводы и результаты исследований.

1. Проведен анализ существующих облицовочных материалов, который выявил, что промышленной технологии производства огнезащищенной фанеры, облицованной строганым шпоном ценных пород древесины у нас в России нет. Литературные данные по научным исследованиям этого вопроса крайне ограниченны.

2. Выполнен анализ антипиренов, применяемых в деревообработке для огнезащиты древесины. Установлено, что наиболее эффективным антипиреном для пропитки строганого шпона является антипирен моноаммонийфосфат, который хорошо зарекомендовал себя при промышленном выпуске огнезащищенной фанеры конструкционного назначения на Нижнеломовском фанерном заводе.

3. Экспериментальными исследованиями установлено, что высокотемпературные продолжительные режимы пропитки отрицательно сказываются на прочностных и декоративных показателях тонкого лущеного и строганого шпона. Использование в поверхностных слоях огнезащищенной фанеры (ОЗФ) строганого шпона с пониженным содержанием антипирена (~15%) не приводит к снижению пожарно-технических характеристик облицованной фанеры.

4. Изучено влияние режимных параметров пропитки тонкого строганого шпона на поглощение антипирена. Установлены их значения, обеспечивающие требуемую огнезащиту шпона при сохранении натуральных декоративных свойств, а именно:

- Влажность пропитываемого шпона, W=60-70 %;

- Концентрация пропиточного раствора, U= 30-31%;

- Температура пропиточного раствора, Т=55-60 °С;

- Продолжительность пропитки, т=2-3 с;

После пропитки строганого шпона необходима его технологическая выдержка в стопе в течение 24 часов.

5. Построена теоретическая модель взаимодействия шпона с клеем при облицовывании ОЗФ конструкционного назначения, позволяющая оценивать значения адгезионной прочности на границах фаз. Установлено, что наличие антипирена в шпоне отрицательно сказывается на прочности приклеивания, вызывая ее уменьшение до 30 %.

6. Поисковыми экспериментальными исследованиями ряда марок дисперсий ПВА установлено, что максимальная прочность облицовывания достигается при применении высоковязкой дисперсии марки ДФ50/15В, которая и использовалась в дальнейших исследовательских работах.

7. Получены адекватные регрессионные зависимости предела прочности при равномерном и неравномерном отрыве от технологических факторов облицовывания ОЗФ. Анализ этих уравнений и использование диссоциативно-шагового метода позволили установить оптимальные технологические параметры облицовывания фанеры для этих обоих случаев и определить их компромиссные значения:

- расход клея 170 г/м ;

- время открытой выдержки 1,25 мин;

- давление прессования 0,9 МПа;

- время выдержки под давлением 20 мин.

8. Экспериментальными исследованиями доказана принципиальная возможность создания огнезащищенной облицованной фанеры с лаковым покрытием. Установлено, что на поверхности облицованной ОЗФ можно формировать лакокрасочные покрытия на основе горючих отделочных материалов, которые при определенном уровне расхода не оказывают влияния на пожарно-технические свойства фанеры. Получена экспериментальная кривая индекса распространения пламени от толщины строганого неогнезащищенного шпона, позволившая установить, что ОЗФ, облицованная неогнезащищенным строганым шпоном толщиной менее 0,7 мм относится к материалам медленно распространяющим пламя. С повышением толщины облицовки, материал становится быстро распространяющим пламя по поверхности фанеры.

9. В условиях Нижнеломовского фанерного завода была изготовлена опытно-промышленная партия огнезащищенной фанеры, облицованной строганым шпоном дуба, ясеня, бука и красного дерева. На операциях пропитки шпона, его сушки, технологической выдержки, ребросклеивания, нанесения клея и формирования пакета, прессования и механической обработки облицованной ОЗФ принципиальных технологических трудностей для освоения новой технологии не обнаружено.

10. Изучение свойств облицованной ОЗФ показало, что она по пожарно-техническим, физико-механическим показателям соответствует требованиям вагоностроения. Санитарно-гигиенические исследования фанеры, выполненные в ФНЦГ им. Ф. Ф. Эрисмана позволяют рекомендовать новый материал к применению в вагоностроении.

11. Экономическая оценка стоимости нового материала показала, что огнезащищенная фанера, облицованная строганным шпоном ценных пород древесины не дороже огнезащищенной фанеры, облицованной трудногорючим декоративным бумажнослоистым пластиком "Манминит".

12. Результаты экспериментальных исследований и промышленная проверка возможности производства огнезащищенной фанеры, облицованной строганым шпоном ценных пород, показали, что принципиальных трудностей в освоении серийного производства нового материала нет. Организация выпуска нового материала возможна на действующем оборудовании Нижнеломовского фанерного завода.

Библиография Щербаков, Дмитрий Евгеньевич, диссертация по теме Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки

1. Ведомственные нормы пожарной безопасности. Вагоны пассажирские. Требования пожарной безопасности. ВНПБ-97. А. А. Юхневский, А. 3. Важаев, А. А. Балашов и др., М., 1997 г. 60 с.

2. Кордовская Л. А. Оценка пожарной безопасности полимерных материалов для пассажирского вагоностроения. Дисс. канд. техн. наук. - М., 1989.-244 с.

3. Леонович А. А. Теория и практика изготовления огнезащищенных древесных плит. Л.: Изд. ЛГУ, 1978. - 176 с.

4. Технология судостроения и машиностроения // Судостроение. 1989. 12. -с. 28.

5. Куликов В. А. Производство фанеры. М.: Лесная промышленность, 1976.-386 с.

6. Крупные пожары: предупреждение и тушение: Материалы XVI научн.-практ. конф. Ч. 1. М.: ВНИИПО, 2001. - 343 с.7. www.emali.spb.ru

7. Сивенков А. Б. Снижение пожарной опасности материалов на основе целлюлозы. Дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н. М., 2002. 172 с.

8. Уголев Б. Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения. Учебник для лесотехнических вузов. Изд. 3-е, перераб. и доп: М.: МГУ Л, 2001.-340 с.

9. ГОСТ 14614-79. Фанера декоративная. Технические условия. Взамен ГОСТ 14614-69; введ. 01.01.80 -М.: Изд-во стандартов, 1979. - 9 с

10. П.Бирюков В. Г. Технология специальных видов фанерной продукции. Текст лекций для студентов заочного обучения специальности 2602.00 «Технология деревообработки». Ч.З-я. -М.: МГУ леса, 1998. 60 е.: ил.

11. Афанасьев С. Специальная фанера: плитный материал особого назначения. // Дерево-Ru, март-апрель 2004, с. 86-89.

12. Бирюков В.Г. Технология огнезащищенной фанеры конструкционного назначения. Дисс. на соиск. уч. ст. д.т.н. М., 1991. 461 с.

13. Куликов В. А., Чубов А. Б. Технология клееных материалов и плит: Учебник для вузов. М.: Лесн. Пром-ть, 1984. 344 с.

14. Волков В. А. Формирование защитно-декоративных материалов из шпона повышенной огнестойкости для пассажирского вагоностроения. Дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н. СПб., 1997. 242 с.

15. Мирошниченко С. Н. Отделка древесных плит и фанеры. М.: Лесная промышленность, 1976. 176 с.

16. Исследование некоторых физико-механических свойств огнезащищенной декоративной фанеры. Кириллов А. Н., Бирюков В. Г., Гусев В.И., Мартыненко

17. B. И. В науч. тр.: Технология и материалы деревообрабатывающих производств. Вып. 229. - М.: МЛТИ, 1990.,1. C. 115-119.

18. Схемы сборки пакетов и их влияние на свойства огнезащищенной декоративной фанеры. Кириллов А. Н., Бирюков В. Г., Гусев В.И. В науч. тр.: Технология и материалы деревообрабатывающих производств. Вып. 240. - М.: МЛТИ, 1992., С. 57-61.

19. Леонович А. А., Шелоумов А. В. Снижение пожарной опасности древесных материалов, изделий строительных конструкций. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2002. 59 с.

20. Леонович А. А. Теория и практика изготовления огнезащищенных древесных плит // Л., Изд-во Ленинградского университета, 1978 г. — 256 с.

21. Маковский Ю. Л. Огнезащита древесных материалов эфирами фосфористой кислоты // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Московский инженерно-строительный институт им. Куйбышева, М., 1992 г. 138 с.

22. Балакин М.И. Технология получения огнезащищенной фанеры из древесины хвойных пород: Дис. канд. техн. наук. Москва. 1994. 196 с.

23. Мишков С.Н. Производство огнезащищенной фанеры на основе пропитки шпона антипиреном: Дис. . канд. техн. наук. Москва. 1987. 209 с.

24. Соболев А.В. Технология огнезащищенной фанеры из древесины мягких лиственных пород: Дис. . канд. техн. наук. Москва. 1995. 190 с.

25. Коперин Ф.И. Огнезащита древесины и древесных материалов. — Архангельск, Кн. изд., 1963. -117 с.

26. Таубкин С.И. Основы защиты целлюлозных материалов. — М.: Издательство МКХА РСФСР, 1960. 346 с.

27. А.с. 663581 СССР, МКИ В 27 К 3/52. Препарат для защиты древесины от гниения и возгорания / Н.А. Максименко, С.Н. Горшин. Опубл. 25.05.79. Бюл. № 19.

28. А.с. 1021612 СССР, МКИ В 27 К 3/52. Огнебиозащитный состав для древесины / Н.А. Максименко и др. Опубл. 07.06.83. Бюл. № 21.

29. Огнезащита материалов, изделий и строительных конструкций. М.: ВНИИПО, 1999.-33 с.

30. Собурь С.В. Огнезащита материалов и конструкций: Справ. М.: Спецтехника, 2002. 240 с.

31. Тычино Н.А. Современные огнезащитные средства для древесины: результаты исследований древесины // Пожаровзрывобезопасность. — 1999. №2.-С. 13-20.

32. Калниньш А .Я. Консервирование древесины // Плиты и фанера: Обзорная информация / ВНИПИЭИлеспром. 1989. Вып. 5. - 48 с.

33. Калниньш А .Я. и др. Консервирование и защита лесоматериалов: Справочник. М.: Лесная промышленность, 1971. - 423 с.

34. Кодолов В.И. Замедлители горения полимерных материалов. М.: Химия, 1980.-274 с.

35. Пат. 5397509 США, МКИ С 09 К 21/04, 21/06. Fire-retardant composition for absorbent material / G.E/ Kostrzecha. № 37911; Заявл. 26.03.93; Опубл. 14.03.95; НКИ 252/607.

36. Пат. 5405555 США, МКИ С 09 К 21/02, 21/06. Fire-retardant and method for preparation / E.N. Riker. № 214748; Заявл. 18.03.94; Опубл. 11.04.95; НКИ 252/607.

37. Пат. 1628475 Россия, МКИ С 08 В 5/00. Способ обработки древесных материалов хвойных и лиственных пород / Лунева Н.К и др. Опубл. 20.12.95. Бюл. № 35.

38. Леонович А. А. Огнезащита древесины и древесных материалов: Учебное пособие для студентов специальностей 26.02, 26.03 / ЛТА. СПб., 1994. 148 с.

39. Трифонов А. Г., Жартовский В. М., Антонов А. В., Краснянский М. Е. О совершенствовании методов исследования ингибирующей способности огнетушащих порошков. Донецк, 1987. - 8 с.

40. Трифонов А. Г. Совершенствование методов исследования огнетушащих порошков с целью повышения их эффективности. Дисс. канд. техн. наук. — М., 1988.- 165 с.

41. Соболев Ал. В. Исследование коэффициентов диффузии антипиренов В шпоне разных пород: Дис. канд. техн. наук. Москва. 2004. 170 с.

42. ГОСТ Р 51690-2000. Вагоны пассажирские магистральных железных дорог колеи 1520 мм. Общие технические условия. М.: ИПК Изд-во стандартов, 2001. - 8 с.

43. Бирюков В.Г. Технология клееных материалов и древесных плит: учебное пособие М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2005. - 220 с. : ил.

44. ГОСТ 14231-88. Смолы карбамидоформальдегидные. Технические условия. Взамен ГОСТ 14231-78; введ. 01.07.89 - М. Изд-во стандартов, 1988. - 15 с.

45. Волынский В. Н. Технология клееных материалов: Учебное пособие для вузов. Архангельск: Изд-во Арханг. Гос. Техн. Ун-та, 1998. 299.48. www.wood.ru

46. ГОСТ 20907-75. Смолы фенолоформальдегидные. Технические условия. Введ. с 01.01.77 Переиздание 1985 г. М. Изд-во стандартов, 1985.-37 с.

47. Кондратьев В. П., Доронин Ю. Г. Водостойкие клеи в деревообработке. — М.: Лесн. пром-сть, 1988. 216 с.

48. Кондратьев В. П. Деревообрабатывающая промышленность, №1, 2004 г. с. 2-4.

49. Кондратьев В. П., Доронин Ю. Г., Кондращенко В. И., Александрова Н. Д., Бородкина JI. В. Деревообрабатывающая промышленность, №3 2002 г. с. 2-6.

50. Лавров А. П. И др. Экологически чистые трудногорючие материалы для производства фанеры и древесно-полимерных плит Вестник ВНИИЖТ, 2002, №2.

51. Савченко В. Ф. Справочник молодого облицовщика и отделочника столярно-мебельных изделий. М.: Высш. Шк., 1991. 240 с.

52. Темкина Р. 3. Синтетические клеи в деревообработке. Изд 2-е, исправ. и доп. М.: Лесная промышленность, 1970. - 288 с.

53. Бирюков В. Г. Синтетические смолы и клеи: Текст лекций по дисциплине "Технолгия клееных материалов". Ч. 1. М.: МГУЛ. 1995. -68 е., ил.

54. Фрейдин А.С. Полимерные водные клеи. М.: Химия, 1985. - 144 с.58. www.homa.ru

55. Бывших М. Д., Мурзин В. С. Материалы фанерно-спичечного производства. Учебник для техникумов. М.: Лесн. пром-сть, 1984. - 224 с.

56. ГОСТ 18992-80. Дисперсия поливинилацетатная гомополимерная грубодисперсная. Технические условия. Взамен ГОСТ 18992-73; введ. С 01.01.82 -М.: Изд-во стандартов, 1993 - 30 с.

57. Справочник мебельщика. Под редакцией В. П. Бухтиярова. Конструкция и функциональные размеры. Материалы. Технология производства / В. Е. Кузнецов, Б. И. Артамонов, В. Ф. Савченко, В. Н. Розов. 2-е изд., перераб. — М.: Лесн. пром-сть, 1985. - 360 е., ил.

58. Волынский В. Н. Технология клееных материалов / Учебное пособие для вузов. Архангельск: АГТУ, 1998. 298 с.

59. Столяров Е.А., Орлова Н.Г. Расчет физико-химических свойств жидкостей: Справочник. — Л: Химия, 1976. 112 с.

60. ГОСТ 20800-75. Шпон лущеный. Методы испытаний. Взамен ГОСТ 1143-41 в части методов испытаний авиационного шпона. - М.: Изд-во стандартов, 1994. - 7 с.

61. ГОСТ 12.1.044-84. ССБТ Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.

62. ГОСТ 12.1.044-88. ССБТ Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и их методы определения.

63. ГОСТ 15867 Детали и изделия из древесины и древесных материалов. Метод определения прочности клеевого соединения на неравномерный отрыв облицовочных материалов. Взамен ГОСТ 15867-70. - М.: Изд-во стандартов, 1980- Юс.

64. ГОСТ 23234-78 Плиты древесно-стружечные. Метод определения удельного сопротивления нормальному отрыву наружного слоя. — М.: Изд-во стандартов, 1980- 6 с.

65. Пижурин А. А. Современные методы исследований технологических процессов в деревообработке. М.: Лесная промышленность, 1972. 248 с.

66. Пижурин А. А., Розенблит М. С. Исследование процессов деревообработки. М.: Лесная промышленность, 1984. 232 с.

67. Рыбин Б.М., Пименова С.И. Технология и оборудование защитно-декоративных покрытий древесины и древесных материалов: Практикум для студентов специальности 260200. М.: МГУЛ, 2003 - 154 с: ил.

68. ГОСТ 9625 Древесина слоистая клееная. Методы определения предела прочности и модуля упругости при статическом изгибе. Взамен ГОСТ 962572. - М.: Изд-во стандартов, 1988 - 8 с.

69. Горшин С. Н. Консервирование древесины. М.: Лесная промышленность, 1977. - 335 с.

70. Мишин И.Н. Технология изготовления огнезащищенной вибропоглощающей фанеры конструкционного назначения: Дис. . канд. техн. наук. Москва. 1992. 193 с.

71. Любченко В. И. Шпонострогальные станки и оборудование для обработки шпона: Учеб. для СПТУ. 2-е изд., перераб. и доп. - М: Высш. шк., 1987.-200 е.: ил.

72. Шервуд Т. и др. Массопередача. -М.: Химия, 1982. 695 с.

73. Берлин А. А., Басин В. Е. Основы адгезии полимеров, М., Химия, 1974. 392 с. + 1 вкл. 16 е.; 15 табл.; 204 рис.

74. Воюцкий С.С. Аутогезия и адгезия высокополимеров. М.: Научно-техническая литература, 1960 - 244 с.

75. Липатов Ю.С. Физико-химические основы наполнения полимеров. М.: Химия, 1991 -260 с.

76. Филиппович А.А. Клеящие свойства синтетических смол в производстве фанеры // Дисс. .канд. техн. наук. Красноярск, 1990. - 243с.

77. Хрулев В.М. Прочность и долговечность клеевых соединений 2-е изд. — М.: Химия, 1981.-272 с.

78. Хрулев В.М. Прочность клеевых соединений. М.: Стройиздат, 1973. — 84 с.

79. Цветков В.Е. Совершенствование процесса склеивания древесных материалов. Дисс. на соиск. уч. ст. д.т.н., М. 1990.

80. Вайкуле К.В., Свеженцева Т.Н., Аксенникова О.В., Телкова J1.B. Исследование вязкоупругих свойств клеев в процессе отверждения и фазовых превращений // Сб. науч. тр. сов. торговли РСФСР. М., 1981. - Вып. 18 - с. 913.

81. Волков С.С., Гирш В.И. Склеивание и напыление пластмасс. М.: Химия, 1988.- 112 с.

82. Горбаткина Ю.А. Адгезионная прочность в системах полимер-волокно. — М.: Химия, 1987.- 192 с.

83. Цветков В.Е., Перфильева Т.В. Изучение реологических и кинематических закономерностей процесса отверждения карбамидо-формальдегидной смолы марки КФ-Ж, модифицированной ацетоноформальдегидным олигомером // Сб. науч. тр. МЛТИ 1989. - Вып. 215.-е. 9-17.

84. Ветошкин Ю.И. Исследование процесса образования контакта клея со шпоном при склеивании последнего: Автореферат дисс.канд. техн. наук (05.21.05) ЛТАМТД.-Д., 1980.-20 с.

85. Роднина Т.В. Склеивание древесных материалов карбамидоформальдегидным клеем, модифицированным олигомером. Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. М., 1992.

86. Цветков В.Е. Совершенствование процесса склеивания древесных материалов. Дисс. на соиск. уч. ст. д.т.н., М. 1990.

87. Simon G. Die kohesion von Klebstoffen // Adhasion. 1974, T.18, №4. - s. 100-101. нем.

88. Томоясу Сакупо. Склеивание древесины // Sehtehaky, Technol Adhes, and Seal, 1984. T.28, p. 57-63. яп.

89. Кинлок Э. Адгезия и адгезивы: Наука и технология: Пер. с англ. М. Мир, 1991 -484 с.

90. Москвитин Н. И. Склеивание полимеров. — М.: Лесная промышленность, 1968.-304 с.

91. Бильмейер Ф. Введение в химию и технологию полимеров. М: 1958 — 570с.

92. Вакула В. Л., Прыткин Л. М. Физическая химия адгезии полимеров. — М.: Химия, 1984-222 с.

93. Москвитин Н. И. Физико-химические основы склеивания и прилипания. М.: Лесная промышленность, 1964. — 248 с.

94. Винокуров А.А. Технология склеивания древесины модифицированными карбамидоформальдегидными клеями (на примере Якутии). Дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н. М.: МГУЛ, 2003, 185 с.

95. Басин В.Е. Адгезионная прочность. М.: Химия, 1981. - 208 с.

96. Гуль В.Е Структура и прочность полимеров, 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Химия, 1978.-328 с.

97. Липатов Ю.С. Межфазные явления в полимерах. Киев, 1980. - 259 с.

98. Зимон А. Д. Адгезия пленок и покрытий. М: Химия, 1974 - 416 с.

99. Yasuo Т. Склеивание трудносклеиваемой древесины/ ВЦП. № U-06195. М., 26.04.84. 21 с. Пер. ст. из журнала.: Mokuzai Kygyo. 1983. V.38, №2. Р.59-65. -яп.

100. Зотов А. А. О факторах, влияющих на адгезию лакокрасочных покрытий к древесине // Сб. науч. тр. МЛТИ. 1980. Вып. 124. - с. 101-107.

101. Кириллов А. Н. Конструкционная фанера. Лесная промышленность, 1981.-c.112.

102. Труды Всероссийского семинара по коллоидной химии и физико-химической механике (1991-92 гг.), под общей редакцией Бабака В. Г., изд. Наука, М., 1993,-288 с.

103. Дерягин Б. В., Кротова Н. А., Смилга В. П. М., "Наука", 1973, стр. 280.

104. Бутт Ю. М., Сычев М. М., Тимашов В. В. Химическая технология вяжущих материалов. М., "Химия", 1980.

105. Кононов Г. Н. Химия древесины и ее основных компонентов: Учебное пособие для студентов специальности 2602.00, 2603.00 — М: МГУЛД999. — 247 е.: ил.

106. Никитин В. М., Оболенская А. В., Щеголев В. П. Химия древесины и целлюлозы. М., "Лесная промышленность", 1978., 368 с.

107. Боровиков A.M., Уголев Б.Н. Справочник по древесине: Справочник/Под ред. Б.Н. Уголева. М.: Лесн. пром-сть, 1989. - 296 с.

108. Николаев А. Ф. Технология пластических масс. М.: Химия, 1977 368 с.

109. П.Ж. де Жен., Ж. Бадос. Хрупкие объекты. М., "Мир", 2000.

110. Поверхностные явления в полимерах. Труды коллоквиума, МДАИ, вып. 1, изд. "Наукова думка", Киев, 1978 154 с.

111. Негматов С. С., Евдокимов Ю. М., Садыков X. У. Адгезионные и прочностные свойства полимерных материалов и покрытий на их основе. Изд. Наука, Ташкент, 1979, 168 с.

112. ГОСТ 16371 Мебель. Общие технические условия. Взамен ГОСТ 16371-84; введ. 01.01.95 -М.: Изд-во стандартов, 1995. - 24 с.

113. Жуков Е.В, Онегин В.И. Технология защитно-декоративных покрытий и древесных материалов: Учебник для вузов. М.: Экология, 1993. - 304 с.

Похожие работы

Технология, машины и оборудование лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева
05.21.00