Формирование покрытий древесных плит методом ламинирования аминополимерами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.21.05, кандидат технических наук Круглов, Дмитрий Владимирович

• Круглов, Дмитрий Владимирович
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Круглов, Дмитрий Владимирович

Введение

Глава 1. Состояние вопроса, цели и задачи исследований

1.1. Производство плит облицованных методом короткотактного ламинирования

1.1.1. Состояние отрасли облицовывания древесных плит, перспективы* ^ развития, классификация основных видов покрытий

1.1.2. Краткая справка из истории короткотактного ламинирования

1.1.3. Современное состояние производства ламинированных древесных плит

1.1.4. Процесс облицовывания древесных плит методами ламинирования

1.2. Характеристика плитных материалов

1.2.1. Классификация и стандартизация древесностружечных плит

1.2.2. Способы повышения качества ДСтП применяемых при. короткотактном ламинировании

1.2.3. Классификация и преимущества древесноволокнистых плит сухого способа производства ^

1.2.4. Требования российских стандартов к древесным* плитным материалам

1.3. Пленочные материалы на основе декоративных бумаг 51 1.3.1 Состояние производства плёнок на основе декоративных бумаг

1.3.2. Классификация плёнок на основе декоративных бумаг

1.3.3. Общая характеристика декоративных бумаг для ламинирования

1.3.4. Свойства декоративных бумаг для ламинирования.

1.3.5. Пропиточные смолы и пропиточные составы для бумаг

1.3.6. Технологические добавки в пропиточных композициях

1.4. Перспективы развития технологии короткотактного ламинирования

1.5. Постановка цели и.задач исследования

Глава 2. Методики проведения экспериментальных исследований

2.1. Изготовление плёнок неполной поликонденсации на основе бумаг для ламинирования ^

2.2. Методы оценки свойств бумажно-смоляных плёнок

2.2.1. Определение содержания и неравномерности распределения смолы в ^ плёнке

2.2.2. Определение содержания летучих в плёнке

2.2.3. Определение содержания растворимых фракций

2.2.4. Определение растекаемости смолы в плёнке

2.2.5. Определение выделения формальдегида из плёнок методом ВКИ (Л\ГВС1)

2.2.6. Оценка прочностных характеристик плёночных материалов 80 2.3. Методы оценки свойств древесных плит

2.3.1. Древесные плиты используемые в исследованиях

2.3.2. Стандартные методики анализа древесных плит

2.3.3. Определение предела прочности при растяжении вдоль пласти древесных ^ плит

2.3.4. Определение водопоглощения лицевой поверхностью ДСтП и ДВП (БОТ, gg МОБ)

2.3.5. Определение динамики изменения температуры по толщине при ^ облицовывании плит

2.3.6. Построение профиля плотности по толщине плиты

2.3.7. Испытание на формоустойчивость

2.3.8. Определение выделения формальдегида из древесностружечных плит ^q методом WKI (ВКИ)

2.3.9. Определение шероховатости плит-подложек

2.4. Методы оценки свойств декоративных бумаг

2.4.1. Стандартные методики анализа декоративных бумаг

2.4.2. Определение смолоемкости бумаги

2.5. Методы оценки свойств пропиточных смол л

2.5.1. Стандартные методики анализа пропиточных смол

2.5.2.0пределение полной поверхностной энергии жидкостей (метод отрыва кольца) * ^

2.5.3. Определение степени отверждения

2.5.4. Определение деформационных характеристик отверждённых пропиточных

2.6. Обработка результатов исследований

2.6.1. Статистическая обработка результатов испытаний

2.6.2. Обработка результатов исследования на ЭВМ при помощи программы TableCurve 3D

Глава 3. Экспериментальные данные.

3.1. Исследование влияния технологических факторов процесса облицовывания на свойства древесных плит

3.1.1. Влияние основных технологических факторов процесса облицовывания методом короткотактного ламинирования на физико-механические свойства древесностружечных плит

3.1.2. Влияние основных технологических факторов процесса облицовывания на физико-механические свойства древесноволокнистых плит

3.2. Исследование характеристик декоративных бумаг-основ и пропиточных композиций ^^

3.2.1. Постановка задачи данного этапа исследования

3.2.2. Исследование современных декоративных бумаг

3:2.3*; Сравнительная оценка реологических характеристик отверждённых ч пропиточных смол ; :

3.2.4. Специальные добавки в составе пропиточных композиций

3.2.5. Исследование влияния поверхностно-активных веществ (ПАВ), антиадгезива и антиблокировочного средства на впитываемость пропиточных композиций

3.2.6. Влияние катализаторов и пластификаторов на отвержденную пропиточную композицию

3.2.7. Исследование работоспособности покрытий

3.2.8. Выбор оптимального пропиточного состава

3.3; Проверка достоверности сделанных выводов; с помощью» оценки качества покрытия, ^^

3.3.1. Зависимость гидротермостойкости ламинированных покрытий; на основе современных видов бумаг от вида пропиточной композиции и способа пропитки

3.3.2. Зависимость гидротермостойкости и твёрдости ламинированных покрытий от плотности лицевой поверхности плит ^^

3.3.3. Исследование выделения формальдегида из плитных материалов облицованных методом короткотактного ламинирования

Глава: 411 Технико-экономическое обоснование производства! древесных плит ламинированных с применением пропиточной: смолы марки АП и тонких декоративных бумаг.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Формирование покрытий древесных плит методом ламинирования аминополимерами»

Ламинированные древесные плиты - основа мебельного производства в России, поэтому технологии облицовывания методом ламинирования уделялось и уделяется достаточно большое внимание. Помимо ЛДСтП всё большее применение находят ламинированные древесноволокнистые плиты. Вследствие чего в последнее десятилетие наблюдается устойчивая тенденция роста объёмов производства облицованных плит.

Потребители предъявляют все более жесткие требования к внешнему виду готового продукта, срокам его службы, физико-механическим показателям: Однако даже при самых современных видах оборудования и прогрессивной технологии невозможно получить высококачественные ламинированные плиты, если исходные материалы не отвечают необходимым требованиям- производства. Многочисленные исследования, и практика облицовывания^ древесных плитных материалов показали, что большое влияние на качество готовых ламинированных плит оказывает качественные характеристики плит-основ, используемых в процессе облицовывания методом ламинирования.

Однако существует проблема в обеспечении качества данного < вида продукции. Из-за изношенности оборудования» на большинстве предприятий плитной отрасли, использования устаревших технологий и материалов, а также из-за проблем с нормируемыми показателями выпускаемые древесные плиты зачастую не отвечают современным требованиям. Большинство древесностружечных плит не отвечает требованиям стандартов по физико-механическим показателям, параметрам поверхности и стабильности качества.

Облицовочные материалы на основе бумаг широко применяются промышленностью, начиная с середины 60-х годов? прошлого века. Характерной особенностью бумаг первого поколения являлась их высокая масса и толщина, при этом эти бумаги можно отнести к низконаполненным бумагам, т.к. содержание минеральных компонентов в них не превышало 10 . 12 %. 1

К отрицательным характеристикам бумаг первого поколения можно отнести невысокую укрывистость этих бумаг, низкую гладкость лицевой поверхности бумаг и высокую пористость бумажного полотна. Кроме того, высокая масса бумаги-основы обуславливала повышенный расход пропиточных смол при получении облицовочных материалов.

Бумаги первого поколения отличались невыразительным внешним видом, т.к. низкая гладкость лицевого слоя не позволяет получить высококачественный печатный рисунок на её поверхности.

Облицовочные материалы на основе бумаг получили широкое распространение б л аго д аря тому, что их использование позволило облицовывать плиты на совершенно новой качественной и технической основе, при высокой экономической, эффективности. Перспектива дальнейшего развития этих облицовочных материалов базируется на технико-экономических возможностях, которые обеспечиваются их применением. Широкое применение облицовочных материалов^ на основе бумаг стало возможным- благодаря развитию технологии и химии синтетических смол и бумаги, что позволило расширить потребительские свойства получаемых покрытий.

Следует отметить, что развитие производства облицованных древесных плит требует от производителя существенной корректировки существующих технологических процессов и использования современных методов технологического контроля и управления. Однако внедрение более совершенных технологий требует уточнения целого ряда технологических параметров и расширения наших представлений о материалах используемых в производстве облицованных плит. Решению этой задачи посвящена данная работа.

Актуальность темы. Ламинированные древесные плиты — основа мебельного производства в России, поэтому технологии облицовывания методом ламинирования уделяется особое внимание.

Технология облицовывания древесных плит методом ламинирования динамично развивается. Потребители предъявляют все более жесткие требования к внешнему виду готового продукта, срокам его службы, физико-механическим показателям. Однако даже при самых современных видах оборудования и прогрессивной технологии невозможно получить высококачественные ламинированные плиты, если исходные материалы не отвечают необходимым требованиям современного производства.

Следует отметить, что развитие производства облицованных древесных плит требует от производителя существенной корректировки существующих технологических процессов и использования современных методов технологического контроля и управления. Однако внедрение более совершенных технологий требует уточнения целого ряда технологических параметров и расширения наших представлений о материалах используемых в производстве ламинированных плит. Поэтому, уточнение требований к плите-основе, разработка и внедрение новых видов» пропиточных композиций, позволяющих получать покрытия- с высокими эксплуатационными характеристиками по интенсифицированным режимам с использованием современных технологий ламинирования, является актуальной и технически перспективной.

Цель работы. Установление влияния характеристик плит-основ на свойства формирующего покрытия, разработка пропиточных композиций, отвечающих современным требованиям производства. Разработка новых пропиточных композиций проводится для обеспечения внедрения в производство облицовочных материалов на основе бумаг пониженной массы. Полученные покрытия, должны соответствовать требованиям стандартов по защитным и декоративным характеристикам.

Научная новизна работы. Проведенные технические и экспериментальные исследования позволили обосновать наиболее существенные требования, к плитам-основам, с учетом особенностей их применения в технологии короткотактного ламинирования. Установлено, что расширение ассортимента используемых древесных плит, требует корректировки режимных параметров при их облицовывании методом ламинирования. Свойства получаемых покрытий существенно зависят от целого ряда физико-механических характеристик плиты основы.

Выяснено, что существует взаимосвязь между структурно-механическими характеристиками полимеров и основными свойствами получаемых покрытий. При оценке свойств пленочных покрытий подтверждено, что одним из основных условий достижения высокой работоспособности покрытий, является соблюдение определенного баланса между степенью эластичности и модулем упругости отвержденных полимеров. Установлено, что применение декоративных бумаг с массой менее 80 г/м" требует оптимизации процесса пропитки и внесения изменений в рецептуру пропиточных растворов. Кроме того, предлагаемая рецептура должна базироваться на основе модифицированной пропиточной смолы АП, что позволяет существенно улучшить эксплуатационные и санитарно-гигиенические свойства получаемых покрытий.

Проведенная оценка условий формирования покрытий позволила обосновать режимы промышленного использования модифицированных составов в технологии короткотактного ламинирования. Практическая значимость:

1. Разработана комплексная методика исследования исходных материалов для ламинирования древесных плит короткотактным способом.

2. Представлен метод графической обработки результатов, позволяющий наглядно отображать зависимости свойств готового материала от регулируемых на стадии производства параметров.

3. Разработана технология получения облицованных древесных плит методом короткотактного ламинирования с использованием новой пропиточной смолы АП.

4. Разработаны технические условия на полученную пропиточную смолу марки АП. Разработана технологическая инструкция на пропиточные композиции, полученные на основе аминоформальдегидной пропиточной смолы АП. Апробация работы. Достоверность теоретических предпосылок и положений, изложенных в диссертации, подтверждена экспериментально в лабораторных условиях и полностью согласовывается с эмпирическим опытом других исследователей в соответствующих областях.

Основные положения и результаты работы доложены на ряде научных конференций: научно-технических конференциях Московского государственного университета леса в 2005-2011 годах; научных конференциях докторантов и аспирантов МГУЛ в 2005-2011 годах.

Разработанные автором технические условия на смолу АП и технологическая инструкция по производству композиций на основе смолы АП утверждены для внедрения в промышленность проректором по научной работе МГУЛ.

Публикация результатов. Основные результаты теоретических выкладок, научных исследований и экспериментальных данных опубликованы в 11 печатных статьях.

Основные положения, выносимые на защиту. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили обосновать требования к древесным плитным« материалам как основе при формировании покрытия* методом короткотактного ламинирования; Установлена- взаимосвязь между физико-механическими; характеристиками плиты-основы, и свойствами? формируемого покрытия;

Выяснено; что существует взаимосвязь между структурно-механическими характеристиками модифицированных полимеров и физико-механическими свойствами и работоспособностью получаемых покрытий. При оценке работоспособности покрытий^ подтверждено; что одним, из основных условий достижения высокой работоспособности; является обеспечение, баланса между степенью эластичности и модулем упругости отвержденных полимеров.

Обоснована^ методика-для выбора вида и количества специальных добавок для пропиточных КОМПОЗИЦИЙ;

Установлено, что использование разработанных модифицированных составов на основе смолы АП позволяет получить покрытиях хорошими эксплуатационными и санитарно-гигиеническими свойствами;

Проведенная отработка технологии получения покрытия позволила обосновать режимы промышленного использования модифицированных составов в технологии, короткотактного ламинирования.

Структура} и объем работы; Диссертация? состоит из введения; пяти глав, основных выводов и рекомендаций по работе,. заключения; списка литературы (132 наименования) и двух приложений. Основной текст работы изложен на 209 стр. и содержит 60 таблиц 77 рисунков.

Заключение диссертации по теме «Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки», Круглов, Дмитрий Владимирович

Глава 5. Заключение, выводы и рекомендации.

1. Теоретические и экспериментальные исследования позволили обосновать требования к плите-основе (ДСтП, ДВПСП, ДВПВП) и режимным параметрам процесса формирования покрытия при короткотактном ламинировании.

2. Разработана рецептура пропиточной композиции на основе смолы АП для изготовления плёночных материалов на основе бумаг.

3. Установлено, что применение декоративных бумаг массой 80 г/м требует существенной корректировки как процесса пропитки, так и рецептуры пропиточной композиции.

4. Использование модифицированной смолы АП, в качестве основы пропиточных составов, обеспечивает высокую* пропитывающую способность по отношению к бумаге, и текучесть при переработке. Получаемые покрытия обладают высокой работоспособностью и по физико-механическим показателям отвечают установленным требованиям.

5. Установлена взаимосвязь работоспособности покрытия и его защитных характеристик с видом и количеством используемого пластификатора* в-составе пропиточной композиции.

6. Определены наиболее рациональные составы пропиточных композиций. На основе экспериментальных данных осуществлён выбор1 поверхностно-активных веществ и катализаторов.

7. В промышленных условиях проведена отработка технологий переработки модифицированной пропиточной смолы АП. Разработаны и утверждены технические условия и- технологическая инструкция на процесс получения модифицированной композиции.

8. В результате выполненных исследований, подтверждена эффективность предложенной композиции для получения покрытий. Применение полученных результатов позволяет получать покрытия, отвечающие санитарным нормам.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Круглов, Дмитрий Владимирович, 2011 год

1. http://www.wood.ru Первый лесопромышленный портал.2. http://www.akpr.ru Академия Коньюктуры промышленных Рынков.

2. Бёме П. Промышленная отделка поверхностей плитных материалов из древесины. Пер. с пем; О Х. Ивановой. -М., Лесн. пром-есть, 1984-168 с

3. Ю.С. Тупицын, С.Н. Мирошниченко, М.М. Ноткин «Процессы и оборудование для отделки древесных плитных материалов» М.: 1983

4. Мирошниченко С.Ы. Отделка! древесных, плит и фанеры. М., «Лесная промышленность», 1976, с. 176.

5. Петров П-В. Исследование: процессов облицовывания древесностружечных плит текстурными бумагами: Автореф: дис;. канд. техн. наук. .ЛС, 1974, с. 231.

6. Ю.С. Тупицын, С.Н: Мирошниченко,М:М.Ноткин «Процессы: и оборудование для отделки древесных плитных материалов» М.: 1983

7. Тришин С.Н. Технология древесных плит: Практикум: Для, студентов специальностей-260300, 260200: 2-е изд. стёр: — М*: МЕУЩ 2003". —' 96 с.

8. Баженов В.А. Технология и оборудование производства древесных плит и пластиков. М.: Лесная промышленность, 1992. - 414 с.

9. Информация на интернет-сайте http://www.swisspan.ru.

10. Мелони Т. Современное производство древесностружечных и древесноволокнистых плит. М.: Лесная промышленность, 1982. — 416 с.

11. Тришин С.П., Стриженко В.В. Технология и оборудование древесных плит и пластиков. / Учебное пособие по курсовому проектированию. — М.: МГУЛ, 2002.-92 с.

12. Завражнов A.M., Рябков В.М., Татарчук Г.М., Ковальский М.В: Развитие производства плит из крупноразмерной ориентированной стружки. / Плиты и фанера, Обзорная информация, Вып. 10. М.: ВНИПИЭИлеспром, 1983. - 32 с.

13. Пучков В.Б. Подготовка и измельчение сырья в производстве плит. / Плиты и фанера, Обзорная информация, Вып. 4. М.: ВНИПИЭИлеспром, 1990. - 44 с.

14. Дыскин И.М. Влияние типов и размеров древесных частиц на прочность стружечных плит. «Деревообрабатывающая промышленность», 1960, № 12, с. 7-8.

15. Heebink B.G. A new technique for evaluaring show-thraugt of patticle board coras. «Forest Products Journal», 1960, № 10,

16. Klauditz W. Zur Entwicklung und zum Stand der. Spannplatten-herstellung. «Holz als Roh-und Werkstoff», 1962, № 20.

17. Kehr E., Scherfke. Untersuchungen zur Verbesserung der Deckschichtqualitat dreischichtiger Spannplatten. «Hilztechnologit», 1967, № 2.

18. Демидов Ю.Н. Влияние содержания мелких частиц в стружке на качество плит. «Механическая обработка древесины», 1965, № 6, с. 9-10.

19. Баженов В.А., Мельникова Л.В., Мчедлишвили М.Н. Некоторые вопросы улучшения качества поверхности древесностружечных плит пластификацией. Научные труды. МЛТИ. Вып. 108, 1978, с. 12-15.

20. Kehr Е. Zur Verbesserung der Oberflachengute von Spannplatten. «Holz als Roh-und Werkstoff», 1966, № 7.

21. Deppe H., Ernst K. Zur Messung der Oberflache von Spannplatten. «Holz als Roh-und Werkstoff», 1963, № 4, S. 68-72.

22. Kechr E., Jensen U. Herstellung und. Eigenschaften Spannplatten mit Feinstpartikel-Deckschichten-«Holz als Roh-und Werkstoff», 1970, № 10.

23. Ганев Б.Р. За влиянието на някоиг фактории вьржу качеството на повьрхностната обработка на плочи от частицы на дъб. «Дервообрабатоваща и мебелна промышленность», 1969, №10, с. 17-18.

24. Дружинин A.B. Применение стружек повышенной влажности для наружного слоя плит. «Фанера и плиты», 1974, № 3, с. 9-11.

25. Карасев Е.И. Оборудование предприятий для производства древесных плит. -М.: Лесная-промышленность, 1988. — 384 с.

26. Баженов В.А. Физико-химические основы отделки древесностружечных плит. Научные труды. МЛТИ. Вып. 108, 1978, с. 5-8.

27. Каплунова O.E., Мовнин М.С. К вопросу о повышении физико-механических свойств. «Деревообрабатывающая промышленность» (вкладыш), 1978, №'1.

28. Шварцман Г.М., Свиткин М.З. Пути повышения качества древесностружечных плит. «Механическая обработка древесины». 1970, № 3, с. 5-8.

29. Эльберт A.A. Химическая технология ДОтП. М.: Лесная промышленность, 1984.-224 с.

30. Бирюков М.В., Завражнов А.М. и др. Снижение материалоемкости производства ДСтП. / Плиты и фанера, Обзорная информация, Вып.' 8. — М1.: ВНИПИЭИлеспром, 1985. 44 с.

31. Эльберт A.A. Повышение водостойкости ДСтП. / Плиты и фанера, Обзорная информация, Вып. 1. -М.: ВНИПИЭИлеспром, 1986. 42 с.41. http://www.proxima.com.ua Материалы сайта компании «PROXIMA»

32. Информация на интернет-сайте http://www.wood.ru20043. http://www.stankoagregat.ru/ Материалы сайта «КАМІ» Станкоагрегат.

33. Химия и применение фенолальдегидных смол. / Респ. науч. конф.: Тез. докл. -Таллинн: ТПИ, 1987. 163 с.

34. Томилова C.B. Карбамидные смолы для производства экологически безопасных ДСтП. / Автореферат дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. — Екатеринбург, 1999.-16 с.

35. Огородников С.К. Формальдегид. Л.: Химия, 1984. - 280 с.

36. Доронин Ю.Г., Свиткина М.М., Мирошниченко С.Н. Синтетические смолы в деревообработке. М.: Лесная промышленность, 1979. - 208 с.

37. Доронин Ю.Г., Кондратьев В.П. Карбамидоформальдегидные смолы для производства малотоксичных древесностружечных плит: Обзор, информ. — М.: ВНИПИЭИлеспром, 1987. 36 е., ил. табл. - (Плиты и фанера; Вып. 1). -Библиогр.: с. 35 (14 назв.).

38. Доронин* Ю.Г., Кондратьев В.П., Савельева Т.В. Пути совершенствования синтеза карбамидоформальдегидных смол с целью снижения токсичности готовой продукции. / Плиты и фанера, Обзорная информация, Вып. 6. М.: ВНИПИЭИлеспром, 1988. - 44 с.

39. Кулезнев В.Н., Шершнев В.А. Химия и физика полимеров. М.: Химия, 1988.

40. Тугов И.И., Кострыкина Г.И. Химия и физика полимеров. — М.: Химия, 1989.

41. Гуль В.Е., Кулезнев В.Н. Структурам механические свойства полимеров. -М., 1994.

42. Киреев В.В': Высокомолекулярные соединения. М., 1992.

43. Холмс-Уолкер В.А. Переработка полимерных материалов. — М.: Химия. — 1979.

44. Манин В.Н. Физико-химическая стойкость полимерных металлов в условиях эксплуатации, 1980.- 248 с.58. http://www.polymery.ru Новые технологи переработки пластмасс.20159