Улучшение характеристик фанеры применением эластомеров

Улучшение характеристик фанеры применением эластомеров

Статьи


 

Влагостойкая строительная фанера изготавливается в основном с применением фенолформальдегидных клеев повышенной водостойкости. Это обусловлено жесткими эксплуатационными требованиями, поскольку влияние атмосферы на клеевое соединение часто оказывается решающим в оценке пригодности фанеры для строительных конструкций. Специальные сопоставительные исследования фанеры подтверждают предположение о том, что именно для фенольных клеев горячего отверждения характерно преимущественное разрушение клееного материала по древесине.

Можно предположить, что в значительной мере это связано с двумя факторами:

1) древесина в контактном слое имеет многочисленные микротрещины, которые появляются при лущении;

2) микротрещины лишь частично заполняются клеем и механически поврежденная структура древесины оказывается менее прочной именно в зоне клеевого соединения.

Исследования, проведенные Ю.Н. Никишиным, показали значительное влияние атмосферноклиматических воздействий на механические свойства фанерных плит. Такие показатели проявляются из-за разбухания древесного материала, он оказывается наиболее выраженным там, где есть пустоты в его структуре. Эти пустоты располагаются преимущественно в контактирующих слоях листов шпона, соединяемых клеем. Следует отметить, что для других композитных плитных материалов, таких как МДФ и ДСП влияние атмосферного воздействия не так явно выражено.

Механические свойства МДФ, ДСП, фанеры и других древесных плит со временем ухудшаются. Так как клей и древесина различаются по показателю термоусадки и влажностных деформаций, то области клеевых соединений фанеры оказываются наиболее напряженными. Поэтому старение – главный недостаток синтетических клеев, которое представляет собой сложный комплекс физико-химических превращений, происходящих под влиянием тепла, влаги, кислорода воздуха, облучения, реагентов, содержащихся в клее или на поверхности склеиваемых материалов. Процессы, происходящие в клееном древесном композите, ведут к снижению прочности, повышению хрупкости, побочным деформациям и росту напряжений в клеевых соединениях.

В настоящее время проводятся исследования, цель которых – изучить склеивание модифицированного шпона, полученного из различных пород древесины, а также установить возможность повышения прочности и долговечности клееной конструкции за счет предлагаемой модификации.

Ученые нашли несколько методов применения эластомера в производстве МДФ, ДСП и фанеры:

1. Использование щелочного раствора лигнина в смеси с латексом. Обладание раствора лигнина значительными поверхностно-активными свойствами с высокоэффективным эмульгатором – латексом, обеспечивает повышение физико-механических показателей композитов на ее основе.

2. Совмещение чистого фенольного клея с каучуком. Полученный модифицированный состав будет обладать повышенной теплостойкостью и улучшенными упругоэластичными свойствами. Фенольнокаучуковая смесь может использоваться как с наполнителями, так и без них.

Данный способ не оправдал себя, так как для получения желаемого эффекта требуется обеспечить взаиморастворимость на границе смоляного наполнителя и каучука.

3. Применение резиновой подложки на основе хлоропренового каучука в прослойках фанеры. Данный метод был разработан в ООО «Опытно-промышленное предприятие центра по разработке эластомеров».

Резина на основе хлоропренового каучука делает фанеру шумо-вибропоглощающей и трудногорючей. Однако фанера с резиновой подложкой имеет высокую стоимость, а прочность соединения слоев, из которых она состоит, весьма ограничена, если исключить применение дополнительных дорогостоящих клеевых материалов.

Исходя из вышеизложенного, можно предположить, что взаимосвязь фенолформальдегидной смолы и хлоропреного каучука даст эластичное клеевое соединение, вследствие чего уменьшится старение клеевой прослойки. Обработка поверхности эластомером может обеспечивать значительное повышение механических характеристик.

На базе проведенного анализа предложен метод обработки шпона – это пластификация клеевых соединений эластомерами. Для этого проводится обработка поверхности шпона растворами невулканизированной резины, так называемой «сырой». Насыщение поверхности шпона эластомером используется для повышения устойчивости фанеры к воздействию различных факторов среды эксплуатации фанерных конструкций и увеличения прочности склеивания. Заполнение трещин резиновой смесью позволяет уменьшить шероховатость поверхности соснового шпона, а наполнение полости клеящим композитом приводит к росту когезионной прочности клеевого материала в зоне склеивания.

Была проведена серия экспериментов на различных комбинациях образцов многослойной фанеры, где нечетные слои набирались из соснового шпона, а четные слои – из осинового. Комбинации хвойного и лиственного шпона с применением резиносодержащей композиции используются для создания полного и эластичного контакта склеиваемых поверхностей.