Склеивание хвойной фанеры модифицированным пектолом фенолоформальдегидным клеем тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.21.05, кандидат наук Русаков, Дмитрий Сергеевич

• Русаков, Дмитрий Сергеевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Русаков, Дмитрий Сергеевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Состояние, проблемы и развитие производства фанеры

1.2. Сравнительный анализ современных синтетических клеев, применяемых для склеивания древесины

1.3. Анализ существующих наполнителей и модификаторов для фенолоформальдегидных смол

1.4. Модификация фенолформальдегидных клеев

1.5. Влияние факторов режима склеивания на качество фанеры

1.6. Выводы

2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Исходное сырье, материалы, оборудование и приборы для проведения эксперимента

2.2. Методики исследований и средства контроля

2.2.1 Общие положения

2.2.2 Методы анализа талловых продуктов

2.2.3 Методы и средства определения токсичности плитных материалов

2.2.4 Методика инфракрасной спектроскопии

2.2.5 Методика термического анализа клея (дериватограмма)

2.3. Методика планирования экспериментов и обработки полученных

результатов

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ЛЕСОХИМИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ФАНЕРЫ

3.1. Номенклатура продуктов целлюлозно-бумажного производства

3.2. Продукты дистилляции таллового масла-сырца и возможность их использования в производстве фанеры

3.3. Химическое взаимодействие пектола с фенолоформальдегидной смолой

3.4. Спектрофотометрия и дериватография модифицированного фенолоформальдегидного клея

3.5. Выводы

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КЛЕЕВЫХ КОМПОЗИЦИЙ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ ПЕКТОЛОМ

4.1. Постановка задачи исследования

4.2. Исследование физико-химических свойств клеев, содержащих пектол

4.3 Выводы

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО СКЛЕИВАНИЮ ФАНЕРЫ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ФЕНОЛОФОРМАЛЬДЕГИДНОЙ СМОЛОЙ

5.1. Общие положения

5.2. Выявление качественных показателей процесса склеивания фанеры после ее прессования

5.3. Исследование прочности и токсичности фанеры. Обоснование режимов склеивания шпона

5.4.Вывод ы

6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ

МОДИФИЦИРОВАННОЙ СМОЛЫ В ПРОИЗВОДСТВО ФАНЕРЫ

6Л Экономическое обоснование

6.2 Определение экономической эффективности от внедрения модифицированной смолы в производство фанеры

6.3 Вывод

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Склеивание хвойной фанеры модифицированным пектолом фенолоформальдегидным клеем»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В современных экономических условиях потребность промышленности в фенолоформальдегидных смолах растет более быстрыми темпами, чем их производство. Повышение спроса на фенолоформальдегидные смолы вызвано комплексом ценных свойств позволяющих значительно расширить область применения клееной продукции.

Фенолоформальдегидные смолы применяют в производстве фанеры, фанерных и древесных плит, а также другой клеёной продукции, эксплуатируемой в условиях повышенной влажности. Их модифицируют, когда необходимо получить низкое содержание токсичных веществ, повысить прочность, надежность склеивания, тепло- и морозостойкость, водо- и атмосферостойкость древесных материалов.

В связи с этим, одной из актуальных задач отрасли является поиск новых модификаторов для смол, которые позволят получать продукцию из древесины, обладающую требуемыми эксплуатационными свойствами. Эффективными модификаторами, могут быть побочные продукты целлюлозного производства, в частности пектол.

Введение пектола в состав фенолоформальдегидной смолы позволяет не только снизить содержание токсичных веществ, повысить производительность прессового оборудования за счет ускорения отверждения клея, но и утилизировать отходы целлюлозно-бумажного производства, уменьшить расход дорогостоящего связующего.

Степень разработанности темы исследования. Проблемами исследования процессов склеивания древесных материалов занимались известные российские ученые: Леонович A.A., Цой Ю.И., Чубинский А.Н., Кондратьев В.П., Чубов А.Б., Синегибская А.Д. и другие.

Поисковый анализ научно-технической литературы показал, что наиболее перспективным направлением по ускорению процессов склеивания фенолоформальдегидных смол является применение модификаторов,

позволяющих улучшить технологические характеристики связующего и эксплуатационные свойства древесных материалов и по возможности снижающих содержание свободного формальдегида в готовой продукции.

Цель и задачи исследования. Целью работы является снижение токсичности фанеры и повышение эффективности фанерного производства за счет ускорения процесса ее склеивания. Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Выбрать эффективный реакционно-способный модификатор.

2. Исследовать влияние пектола на свойства клея.

3.Исследовать технологические и эксплуатационные свойства модифицированной фенолоформальдегидной смолы марки СФЖ-3013.

4.Обосновать механизм снижения токсичности модифицированных клеевых композиций

5. Исследовать закономерности ускорения процесса склеивания за счет воздействия пектола.

6. Исследовать влияние пектола на токсичность и прочность фанеры.

7.Обосновать параметры режима склеивания шпона на модифицированной смоле СФЖ-3013.

8.Рассчитать экономическую эффективность от внедрения модифицированных клеевых композиций.

Научной новизной обладают:

1 .Механизм снижения токсичности фанеры, склеенной модифицированным пектолом фенолоформальдегидным клеем, построенной на сорбции предельными углеводородами в мицеллах омыленного таллового пека свободного формальдегида.

2. Закономерности ускорения процесса отверждения клеевого соединения в результате химического взаимодействия катионов натрия, образующихся при диссоциации омыленных жирных кислот с водородом фенольной гидроксильной группы фенолоформальдегидной смолы.

3.Математическая обработка результатов экспериментального исследования

процесса склеивания, позволяющая определить рациональные режимы прессования древесных материалов.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Для теории имеют значение:

^ Теоретические обоснования снижения токсичности фанеры и ускорения процесса отверждения клеевого соединения.

^ Уравнения регрессии, связывающие влияние основных технологических факторов на физико-механические свойства фанеры, позволяющие развивать теорию производства клееных материалов.

^ Теоретические положения производства фанеры на модифицированном пектолом фенолоформальдегидном клее, которые могут быть использованы в учебном процессе.

Для практики имеют значение:

^ Разработанный состав клеевой композиции на основе фенолоформальдегидного клея, модифицированного пектолом — отходом сульфатно-целлюлозного производства, с использованием теории химического взаимодействия веществ.

^ Режимы склеивания шпона в производстве фанеры с модифицированным клеем.

Внедрение результатов в производство позволит:

- снизить содержание свободного формальдегида в фанере;

- ускорить процесс отверждения связующего;

- увеличить производительность труда на участке прессования;

- уменьшить расход смолы на изготовление клея.

Методология и методы исследования. Исследования базировались на принципах системного подхода с использованием обоснованных методов и методик научного поиска; современных средств научного проникновения, включая спектрофотометрию, дериватографию, химический анализ; поверенных оборудования, приборов и средств контроля.

Информационную базу исследования составляют материалы научных

исследований, научная, учебная и методическая литература, материалы периодических изданий, патентная информация, сведения из сети Интернет.

Положения, выносимые на защиту.

1. Способность пектолов значительно снижать содержание формальдегида в готовой продукции за счет химического связывания свободного формальдегида фенолоформальдегидной смолы со смоляными кислотами омыленного талового пека. В результате реакции присоединения с разрывом кратных связей, образуется многоядерный щелочной полимер.

2. Способность пектолов ускорять процесс отверждения фенолоформальдегидных смол за счет замещения гидроксильных групп фенолоформальдегидной смолы на катионы натрия мицелл омыленного таллового пека с уменьшением массовой доли щелочи в клее и увеличением активности ионов водорода (водородный показатель - рН). Мицеллы встраиваются в молекулу полимера фенолоформальдегидной смолы, образуя пространственно-разветвленную структуру, что ведет к образованию щелочного полимера с новым комплексом свойств обеспечивающих ускорение процесса отверждения клея и повышение прочности склеивания.

Степень достоверности научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается обоснованными упрощениями и корректными допущениями при разработке математических моделей; современными средствами научного проникновения, включая спектрофотометрию, дериватографию, химический анализ; подтверждением адекватности разработанных моделей; результатами промышленной проверки и положительными результатами внедрения разработок в производство.

Апробация работы и публикации. Основные положения, разработанные в диссертации, отдельные ее разделы были рассмотрены на следующих конференциях:

- IV Всероссийская научно-техническая конференция «Естественные и инженерные науки - развитию регионов Сибири» (г. Братск, 2005 г.);

IV Международный евразийский симпозиум «Деревообработка:

технологии, оборудование, менеджмент XXI века» (г. Екатеринбург, 2009 г.);

Международная научно-практическая конференция «Современные проблемы механической технологии древесины» (Санкт-Петербург, СПбГЛТА, 2010 г.);

Международная научно-практическая конференция «Современные проблемы переработки древесины» (Санкт-Петербург, СПбГЛТУ, 2011 г., Санкт-Петербург, СПбГЛТУ, 2012 г., Санкт-Петербург, СПбГЛТУ, 2013 г.).

По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ, из них 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 разделов, выводов, списка использованной литературы и приложений. Объем диссертации 153 страницы основного текста, включает 20 рисунков и графиков, 19 таблиц, 121 наименование литературных источников.

1 Состояние вопроса. Цель и задачи исследований

1.1 Состояние, проблемы и развитие производства фанеры

Лесной комплекс в соответствии с классификацией отраслей и структурой промышленности входит в перечень восьми основных промышленных комплексов страны и представляет собой интегрированную систему лесозаготовительной, лесохимической, деревообрабатывающей (лесопиление, производство древесных плит, фанеры, строительных деталей, деревянное домостроение), мебельной, целлюлозно-бумажной подотраслей и лесного машиностроения, и он является одним из стратегических секторов экономики страны. В России - огромные запасы лесосырьевых ресурсов. По запасам

о

древесины (более 80 млрд. м ) Россия занимает ведущее место в мире и в 2 раза превосходит США, в 6 раз Китай, в 25 раз Швецию, в 35 раз Финляндию. Запасы древесины позволяют без экономического ущерба и нарушения экологии заготавливать более 600 млн. м3 древесины (на сегодняшний день 170 млн. м^). Экономический потенциал лесного сектора при правильном использовании лесов и его продукции, по прогнозу ученых, может достигнуть, как минимум, 100 млрд. долл. США. Однако Россия, являясь крупнейшей лесной державой мира, значительно отстает от других стран мира по основным экономическим, техническим показателям использования леса и производству продукции из древесины. По уровню производства и потребления основных видов лесопродукции Россия уступает всем промышленным развитым и многим развивающимся странам, при этом многие виды лесопродукции завозятся из-за рубежа. Россия является крупнейшим в мире экспортером необработанного сырья, а выход готовой продукции из одного кубометра заготовленной древесины в нашей стране самый низкий среди лесопромышленных стран. В 2011 году общий мировой объем производства фанеры увеличился на 10 процентов,

рост продолжился и в 2012 году, хотя его темпы несколько снизились [49,57,77,89].

Основной причиной роста производства явились развивающиеся рынки, в особенности Китай. В то же время на рынках Европы и Северной Америки производство сократилось, и все силы российских компании сейчас направлены на увеличение конкурентоспособности уже имеющихся производственных мощностей. Практически неограниченные сырьевые запасы дают России некоторые преимущества в сфере деревообработки. 20% от мировых запасов леса приходятся на Россию, ежегодно прирост леса в России составляет около 18% от мирового прироста, одновременно с этим, на долю России приходится лишь 6% от промышленной заготовки древесины.

Спрос на фанеру и плиты ЬУЪ диктуется, в основном, американской экономикой, особенно сферой жилищного строительства. Из-за консолидации в деревообрабатывающей промышленности и спада в строительстве в 20072008 гг. инвестиции в деревообрабатывающую промышленность были незначительными. Небольшие инвестиции были направлены на улучшение существующих производственных мощностей. Для возобновления развития экономики и восстановления строительства, планируется, что производство фанеры вырастет до уровня 2007 года. Развитие фанерного производства на мировом рынке за 2000, 2005, 2010 годы, млн. м3 представлено на рисунке 1.1.

Как видно из приведенных выше данных, один из основных мировых поставщиков фанеры - Юго-Восточная Азия. Однако недавно в этом регионе на уровне ООН были ограничены вырубки лесов, так как резко сократились запасы сырья в результате сильных лесных пожаров несколько лет назад и слишком интенсивной вырубки.

North America Europe and Africa Russia South America China Other APAC countries

Рисунок 1.1- Тенденции развития фанерного производства на мировом

рынке, млн. м1

Оживленная эксплуатация лесов, к примеру в Малайзии, привела к сокращению количества пригодной для фанерной индустрии древесины. Начиная с 70-х годов, были вырублены деревья с большим объемом ствола, и сейчас там недостаточно запасов для полной загрузки производственных мощностей. Следовательно, возможность увеличения объемов производства фанеры в этом регионе низка, и на мировом рынке образуется ниша, которую может занять Россия. Кроме того, все больший интерес к российской древесине проявляют Китай и Япония, их доля в экспорте отечественной древесной продукции составляет 48%. Китай, ограничив лесозаготовки на собственной территории, активизирует закупки российской продукции [59].

Действительно, в России фанерная подотрасль деревообрабатывающей промышленности сегодня считается одной из самых динамично развивающихся. Но, опережая по темпам роста другие сферы производства внутри страны, на внешнем рынке российская фанера теряет свои позиции как по ценовым, так и по качественным показателям. Основная размерная характеристика российской

фанеры - формат 1525x1525 мм (72% от общего объема производства). Однако считается, что именно этот вид продукции, называемый еще «квадратом», с каждым годом пользуется все меньшим и меньшим спросом. Данная фанера пригодна в основном для мебельной промышленности.

Тем не менее березовая «квадратная» фанера все-таки находит спрос на мировом рынке. В других странах до 50% объема производства - фанера специального назначения - болыпеформатная, которая используется в строительстве, биостойкая для контейнеров, ламинированная для опалубки. В России пока выпускается только 17% болыдеформатной фанеры. Несмотря на проблемы, производство фанеры - одна из самых прибыльных технологий.

Технология производства фанеры в России базируется еще на оборудовании, установленном на предприятиях до 1990 г., которое физически изношено и морально устарело - его износ превышает 80%. Трудоемкость производства колеблется от 11 до 23 чел./час на 1 м фанеры, что в 1,5-2,5 раза выше, чем на предприятиях зарубежных стран. Однако в настоящее время технически перевооружаются и реконструируются фактически все предприятия, строятся новые.

Фанерная отрасль в России является конкурентной: в ней насчитывается более 50 производителей, ни один из которых не обладает доминирующим положением. Вместе с тем, можно выделить несколько лидеров, добившихся значительных успехов именно в последние 5-7 лет. Группа компаний «Свеза» объединяет 5 крупных фанерных завода, на которых выпускается около 23% всей российской фанеры. Сыктывкарский фанерный завод выпускает ежегодно около 180 тыс. куб. м. фанеры и планирует ввод новых мощностей. Компания United Panel Group выпускает большую часть продукции на Жешартском фанерном комбинате, и известна также как один из первых российских производителей МДФ. Наконец, ЗАО «Фанком» является одним из лидеров отрасли по рентабельности продаж и активов.

В фанерной отрасли особое внимание уделяется получению экологически чистой продукции. Известно, что фанера повышенной водостойкости выпускается на фенолоформальдегидных смолах, около 30% общего объема выпуска. Выпуск столь небольшого объема фанеры повышенной водостойкости один из серьезных недостатков фанерной подотрасли. С другой стороны, фенол дефицитен и выпуск продукции на фенолоформальдегидных смолах не удовлетворяет в полной мере современным экологическим требованиям. Токсичность смол обусловлена наличием в них свободного формальдегида, имеющего очень низкое значение ПДК. Таким образом, в соответствии с фундаментальными научными исследованиями в области лесного комплекса, предполагается решить одновременно две проблемы, а именно:

разработка новых клев на основе фенолоформальдегидных смол для получения фанеры повышенной водостойкости и пониженной токсичности;

^ разработать технологию производства фанеры на модифицированном связующем с использованием вторичных ресурсов лесохимии.

1.2 Сравнительный анализ современных синтетических клеев, применяемых

для склеивания древесины

Для склеивания фанеры используются различные синтетические клеи на основе фенолоформальдегидных, карбамидоформальдегидных и карбамидо-меламиноформальдегидных смол. Синтетические смолы - одни из основных средств для соединения различных материалов. В производстве фанеры всех видов, они стали важным фактором обеспечения её высокой прочности при растяжении, сжатии, статическом и ударном изгибе, высокой водо- и атмосферостойкости. Фанеру с такими свойствами можно использовать вместо

высокосортных пиломатериалов. Специальные клеи на основе фенолоформальдегидных смол (ФФС) позволяют получать новые ценные виды фанеры: трудногорючую фанеру; фанеру, стойкую к воздействию термитов (антисептированную). Фанеру этих видов можно использовать в строительстве, авто-, вагоно- и контейнеростроении, производствах мебели и тары различного назначения.

Анализ мирового рынка синтетических смол показывает существенное повышение спроса на феноло- и меламиноформальдегидные смолы. Их применяют в производстве фанеры, фанерных и древесных плит, а также другой клеёной лесопродукции, эксплуатируемой в условиях повышенной влажности. Этим требованиям удовлетворяют соответствующие спирто- и водорастворимые смолы определённых марок [19,60].

Фенолоформальдегидные смолы и клеи на их основе совмещаются почти со всеми смолами и клеями, применяемыми для склеивания древесины с различными древесными и не древесными материалами. Их применяют для модифицирования, когда необходимо повысить прочность, надежность склеивания, тепло- и морозостойкость, антифрикционные и диэлектрические свойства.

Современная отечественная промышленность в области производства полимерных материалов не удовлетворяет в настоящее время всех потребностей в клеевых материалах, что, наряду с дефицитностью сырья и высокой их стоимостью, является сдерживающим фактором в развитии производства клееной продукции.

Немаловажным фактором является и то, что зачастую химкомбинаты выпускают высокотоксичные смолы, что не позволяет деревообрабатывающим заводам выпускать «экологически чистую» продукцию, конкурентоспособную на мировом рынке [62,63,64].

В настоящее время для производства фанеры наиболее широко применяются карбамидоформальдегидные и фенолформальдегидные смолы,

позволяющие получать клееную продукцию с высокими физико-механическими показателями, но не удовлетворяющую в полной мере экологическим требованиям. Фанера, выпускаемая на основе формальдегидосодержащих смол, не всегда отвечает международным нормам по эмиссии свободного формальдегида для класса Е1 (не более 8 мг на 100 г плиты по методу «Перфоратор»). В связи с этим в последние годы большое число исследований [7,9,11,1,22,23,25,53,54,56,61,71,118] в отечественной деревообработке было направлено на снижение содержания вредных веществ в фанерной продукции. Большой комплекс исследований по синтезу традиционно применяемых карбамидо- и фенолоформальдегидных смол, проведенных в исследовательских институтах России, показал, что содержание свободных продуктов в готовой смоле зависит от соотношения исходных компонентов, вида катализатора, температуры и продолжительности реакции и др. Управляя этими факторами в процессе синтеза, удается получить смолы с уменьшенным содержанием вредных веществ. Наиболее перспективным способом получения низкотоксичной фанеры является использование в качестве связующего альтернативных или модифицированных смол. Формальдегид, кроме синтетических смол, применяется при изготовлении изопрена, полиацетальных смол, пентаэритрита, триметилопропана, уротропина, этриола, дифенилметанизоцианата (МДИ) и некоторых других химикатов. Водный раствор формальдегида - формалин -применяется для дубления и консервации биологических материалов, а также в качестве дезинфицирующего средства (антисептика) в биологии, медицине и сельском хозяйстве. Формальдегид используется при изготовлении антибактериальных вакцин, иногда медицинские препараты на основе формальдегида (растворы, присыпки, мази) используются для лечения потливости.

Клеи изготавливаются главным образом на основе немодифицированных фенолоформальдегидных смол резольного типа, отверждаемых при нормальных температурах с помощью кислых катализаторов. Для ускорения процесса

отверждения клея температура может быть повышена до 50-60 °С. В качестве кислых катализаторов (отвердителей) чаще всего используют сульфонафтеновые кислоты (контакт Петрова) и соляную кислоту. В некоторые клеевые композиции вводят растворители (ацетон, этиловый спирт).

Основное назначение клеев на основе немодифицированных фенолоформальдегидных смол - склеивание древесины, фанеры, древесных пластиков, древесностружечных плит, пищевой тары, пенопластов и других пористых материалов. Клеи водостойки, однако они токсичны, так как содержат свободный фенол и формальдегид, а также гидролизуют целлюлозу. Клеи готовят путем смешения компонентов на месте потребления.

Фенолоформальдегидный клей холодного отверждения В31-Ф9 состоит из смолы ВИАМ Ф-9, резорцина и этилового спирта, в качестве отвердителя применяется керосиновый контакт 1-го сорта. Клей готовят на месте потребления, смешивая компоненты.

Клеевая композиция ВИАМ Б-3 приготовляется в клеемешалке с водяным охлаждением. Клеемешалка должна быть изготовлена из эмалированного или луженого железа, дуралюмина, сплавов В-95 или АМЦ или из стекла. В клеемешалку загружают охлажденную смолу, добавляют ацетон (или спирт) и керосиновый контакт, все компоненты перемешивают в течение 10-15 мин до получения однородной клеевой массы.

Клеи на основе немодифицированных фенолоформальдегидных смол холодного отверждения (например, ВИАМ Б-3) применяют также для соединения пенопластов со стеклотекстолитом, тканью и металлами. На металл предварительно наносят (при нагревании) подслой клея БФ-2.

Известны другие фенолоформальдегидные клеи, пригодные для склеивания без нагревания, в частности с использованием таких отвердителей, как раствор

ортофосфорной кислоты в этиленгликоле, смесь, состоящая из формалина, соляной кислоты и глицерина, спиртовые растворы минеральных кислот и др.

Из зарубежных фенолоформальдегидных клеев холодного отверждения следует отметить клей Р-600, представляющий собой смесь фенолоформальдегидной смолы с и-толуолсульфокислотой. Смола является продуктом конденсации фенола (100 вес. ч.) с формальдегидом (180 вес. ч. формалина) в присутствии едкого натра (3 вес. ч.). «-толуолсульфокислота добавляется в количестве 1 вес. ч. на 5 вес. ч. смолы. Жизнеспособность клея при

20 °С составляет 6 ч. Продолжительность отверждения (до достижения прочности

2

клеевых соединении древесины 100-130 кгс/см ) 12-16 ч; после отверждения в течение 3-5 ч прочность составляет 40-50 кгс/см . Прочность клеевых соединений на клее Р-600 снижается при действии воды. Прочность образцов сосны, склеенных клеем Р-600, после нагревания при 100°С в течение 100 ч уменьшается на 20%, прочность клеевых соединений бука изменяется незначительно. Широко используются также фенолоформальдегидные клеи, отверждающиеся при нагревании (клеи горячего отверждения). Клеевые смолы горячего отверждения -это водорастворимые, эмульсионные и спирторастворимые продукты различной вязкости. По консистенции фенолоформальдегидные клеи классифицируются на жидкие, порошкообразные и пленочные, а по водостойкости - с высоким водоотталкивающим эффектом, водоотталкивающие и не водоотталкивающие. Клеи состоят из нескольких компонентов: основного клеевого вещества, растворителя и вспомогательных ингредиентов. В качестве ингредиентов могут использоваться наполнители, повышающие вязкость клея (злаковая и древесная мука, мел, гипс, каолин, гидролизный лигнин и лигнинная мука и др.); отвердители, ускоряющие процесс отверждения смол (слабые минеральные и органические кислоты или соли сильных кислот); дубители, придающие клею водоупорность (уротропин, формалин, медные соли); стабилизаторы, сохраняющие заданную концентрацию клея (ацетон, этиловый спирт, органические растворители); антисептики, придающие биологическую стойкость

клеевому соединению (фенол, крезол, формалин); пластификаторы, повышающие пластичность, клеевого слоя (полиэфирные пластификаторы, фосфорсодержащие пластификаторы, каучуки). Все клеи, применяемые для фанерного производства, должны удовлетворять следующим требованиям: быть простыми в употреблении, обеспечивать прочность клеевого соединения и его формоустойчивость, обладать хорошей адгезией, быть водо- и биостойкими, являться жизнеспособными и регулируемыми по времени отверждения, проявлять нейтральность к древесине, сохранять механическую прочность и не вызывать затупления режущих инструментов. Российские компании, работающие в сфере деревообработки, используют клеевые материалы компаний: Henkel, Н. В. Fuller, Klebchemie, М. G. Becker GmbH & Co. KG, Jowat AG, AkzoNobel, Kiilto, ООО «Группа „ХОМА"», ООО «Эрготек», ООО «ЦНИИФ», ОАО «Институт пластмасс», ООО «Холдинговая компания „ФЭМ"», ОАО «Акрон», ОАО «Карболит», ЗАО «Тюменский завод пластмасс» и др.[76,120,121].

В ассортименте клеевых материалов постоянно происходит обновление, появляются новые более совершенные продукты. Составляя рецептуру новых клеев, разработчики повышенное внимание уделяют снижению их токсичности при работе с ними и эксплуатации готового изделия. Основная тенденция развития производства клеев в мире сегодня - создание и выпуск нетоксичных клеев.

Новейшая разработка компании «ЗМ» - контактный клей на основе полихлоропрена FastBond30NF. Его используют для приклеивания интонированных материалов. Основные его достоинства - скорость работы, небольшой расход, негорючесть, высокая эластичность, прочное клеевое соединение, сведение к минимуму брака при работе, водостойкость, способность противостоять окислению, маслам и жирам. Полное отверждение клея происходит в период от 5 до 30 мин - в зависимости от структуры склеиваемых материалов, влажности и температуры в цехе. При использовании термопресса это время сокращается до 2-5 мин. Контактный клей наносится на склеиваемые

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Русаков, Дмитрий Сергеевич, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Акимова Г.С., Курзин A.B., Павлова О.С., Евдокимов А.Н. Химия и технология компонентов сульфатного мыла: учебное пособие / ГОУ ВПО СПбГТУРП. - СПб., 2008. - 104 с.

2 Балакин М.И., Соболев A.B. Технологические расчеты в производстве клееных материалов на шпоновой основе. - М.: МГУЛ, 2003- 103 с.

3 Белов П.А., Лурье С.А. Теория идеальных адгезионных взаимодействий. Механика композиционных материалов и конструкций, 2007 г., том 13, №4, С.519-525.

4 Берлин A.A., Басин В.Е. Основы адгезии полимеров. М.: «Химия», 1969. -

320 с.

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

6 Борисова H.H., Некрасова В.Б., Медников Ф.А. Содержание неомыленных веществ и фитостерина в талловых продуктах Братского ЛПК. Труды Лесотехнической академии. - Ленинград, 1976.

7 Брутян К.Г. Формирование низкотоксичных древесных материалов с использованием клеев, модифицированных шунгитовыми сорбентами: Автореф. дис. ...канд. техн. наук.- СПб: СПбГЛТА, 2010. - 20 с.

8 Варанкина Г.С., Фильчаков A.B., Агавердыева А.Ф. Наполнители, применяемые в деревообработке. Труды Братского государственного технического университета - Братск: БрГТУ, 2002. С. 116-120.

9 Варанкина Г.С. Склеивание древесных клееных материалов на основе малотоксичных клеевых композиций: Автореф. дис. ...канд. техн. наук,- СПб: СПбГЛТА, 2000. - 24 с.

10 Варфоломеев А. А. Фенолоформальдегидные смолы, модифицированные лигнином / А. А. Варфоломеев // Перспективы развития технологии, экологии и автоматизации химических, пищевых и металлургических производств: материалы науч.-практ. конф. - Иркутск; Изд-во ИрГТУ, 2007. - С. 48-51.

11 Варфоломеев А. А. Модифицированные лигнинфенолоформальдегидные смолы / А. А. Варфоломеев, А. Д. Синегибская, А. Ф. Гоготов // Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья: материалы III всерос. конф.: в 3 кн. Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 2007. - Кн. 3. - С. 128-132.

12 Винокуров A.A. Технология склеивания древесины модифицированными карбамидоформальдегидными клеями: Автореф. дис. ... канд. техн. наук.- М: 2002. - 22 с.

13 Владимирова Т.М., Третьяков С.И., Жабин В.И., Коптелов А.Е. Получение и переработка талловых продуктов. Моногр. - Архангельск: Изд-во Арханг. гос. техн. ун-та, 2008. - 155 с.

14 Волков A.B. Формирование защитно-декоративных материалов из шпона повышенной огнестойкости для пассажирского вагоностроения. Автореф. дис. ...канд. техн. наук.- СПб: СПбГЛТА, 1997. -20 с.

15 Волынский В.Н. Технология клееных материалов: учеб. пособие для вузов. Архангельск: АГТУ, 2003. - 280 с.

16 Волынский В.Н. Взаимосвязь и изменчивость физико-механических показателей древесины / В.Н. Волынский. Архангельск: АГТУ, 2000. - 196 с.

17 Волынский В.Н. Технология древесных плит и композиционных материалов: Учебно-справочное пособие. - СПб.: Издательство «Лань» 2010. -336 с.

18 Ворошилов В.П. Исследование процесса склеивания лиственничной фанеры и ее свойств. Автореф. дис. ...канд. техн. наук - Красноярск: СибТИ, 1980.-22 с.

19 Воюцкий С.С., Клеи и технология склеивания. М., 1960. - 240 с.

20 Гармаш А.Н., Орлова И.В., Федосеев В.В., Половников В.А. Экономико-математические методы и прикладные модели: Учебное пособие для вузов - 2-е изд. переработанное и дополненное - М.: ЮНИТИ-ДАНА. - 2005. - 391 с.

21 Гартман Т.Н., Клушин Д.В. Основы компьютерного моделирования химико-технологических процессов. Учеб. пособие для вузов. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. - 416 с.

22 Глебов М. П., Брутян К. Г. Анализ природных минеральных модификаторов для клеящих смол. Первичная обработка древесины: Лесопиление и сушка пиломатериалов. Состояние и перспективы развития. Материалы Международной научно - практической конференции. СПб.: СПбГЛТА, 2007. -С. 28-33.

23 Глебов М. П., Варанкина Г. С., Брутян К. Г. Наполнители для производства низкотоксичных древесно-стружечных плит. Современные проблемы лесозаготовительных производств, производства материалов и изделий из древесины: пиломатериалы, фанера, деревянные дома заводского изготовления, столярно-строительные изделия. Материалы Международной научно - практической конференции. СПб.: СПбГЛТА, 2009. - С. 109-113.

24 Глебова Е.В. Производственная санитария и гигиена труда. Высшая школа: М, 2005.-383 с.

25 Гоготов, А. Ф. К вопросу о синтезе и исследовании лигнофенолформальдегидных смол / А. А. Варфоломеев [и др.] // Физикохимия лигнина: материалы III междун. конф. - Архангельск, 2009. - С. 232-234.

26 Гмурман В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике, - М.: Высшая школа, 2004. - 410 с.

27 ГОСТ 20907-75 Смолы фенолформальдегидные жидкие.

28 ГОСТ 9624-93 Древесина слоистая техническая. Методы определения предела прочности при скалывании.

29 ГОСТ 9625-87 Древесина слоистая техническая. Методы определения предела прочности и модуля упругости при статическом изгибе.

30 ГОСТ 15612-85 Изделия из древесины и древесных материалов. Методы определения параметров шероховатости.

31 ГОСТ 3916.2-96 Фанера общего назначения с наружными слоями из шпона хвойных пород. Технические условия.

32 ГОСТ 27678-88 Плиты древесностружечные и фанера. Перфораторный метод определения содержания формальдегида.

33 ГОСТ 9620-94 Древесина слоистая техническая. Отбор образцов и общие требования при испытании.

34 ГОСТ 9621-72 Древесина слоистая техническая. Методы определения физических свойств.

35 ГОСТ Р ИСО 9000-2001 Система менеджмента качества. Основные положения и словарь.

36 ГОСТ Р ИСО 9001-2001 Система менеджмента качества. Требования.

37 ГОСТ Р ИСО 9004-2001 Система менеджмента качества. Рекомендации по улучшению деятельности.

38 ГОСТ 15467-79 Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения.

39 ГОСТ 24297-87 Входной контроль продукции. Основные определения.

40 ГОСТ 16504-81 Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения.

41 ГОСТ 16493-70 Качество продукции. Статистический приемочный контроль по альтернативному признаку. Случай недопустимости дефектных изделий в выборке.

42 Денисов C.B. Исследование процесса склеивания шпона повышенной влажности: Дис. ...канд. техн. наук - Ленинград, 1980. - 22 с.

43 Денисов C.B., Русаков Д.С. Исследование возможности склеивания хвойной фанеры на основе модифицированных отходами лесохимического производства фенолоформальдегидных смол // Естественные и инженерные науки - развитию регионов: Материалы межрегиональной научно-технической конференции. - Братск: ГОУ ВПО «БрГТУ», - 2004. - С. 108-109.

44 Денисов C.B., Русаков Д.С. Эффективная технология склеивания хвойной фанеры модифицированными клеями // Труды Братского государственного технического университета. - Том 2. - Братск: ГОУ ВПО «БрГТУ», - 2004. - С. 56-61.

45 Дерягин Б.В., Кротова H.A., Смилга В.П. Адгезия твердых тел. М., «Наука», 1973.-280 с.

46 Замков О.О., Толстопятенко A.B., Черемных Ю.Н. Математические методы: Учебник - М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, Издательство «ДИС», 2009. -384 с.

47 Замараев К. И. Химическая кинетика: Курс лекций: В 3 ч. / Под ред. А. Г. Окунева / Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 2003. Ч. 1. - 88 с.

48 Зимон А. Д. Адгезия жидкости и смачивание. М., 1974. - 416 с.

49 Чубинский А.Н., Тростинский Д.Р. Оценка состояния деревообрабатывающего сектора экономики России // Современные проблемы переработки древесины. СПБ.: СПбГЛТУ, 2013. - С. 5-9.

50 Иванов Ю.С. Современные способы варки сульфатной целлюлозы. Учебное пособие / ГОУ ВПО СПбГТУРП. СПб., 2005. - 170 с.

51 Интернет-журнал лесопромышленного комплекса. http://www.woodbusiness.ru/

52 Информационно-аналитическая система лесной отрасли. http://www.rwt.ru/

53 Исаев С.П. Формирование древесных материалов из хвойного сырья на основе учета его морфометрических характеристик. Автореф. дис. ...доктора техн. наук. - Санкт-Петербург: СПбГЛТА, 2009. - 56 с.

54 Казакевич Т.Н. Склеивание хвойного шпона при пониженных температурах: Автореф. дис. ...канд. техн. наук.- СПб: СП6ЛТАД998. - 25 с.

55 Кноп А. , Шейб В. Фенольные смолы и материалы на их основе. Москва, «Химия», 1983.-280 с.

56 Криворотова А.И. Исследование адгезионного взаимодействия жидкого клея с древесиной. Автореф. дис. ...канд. техн. наук - Красноярск: СибГТУ, 1999. -20 с.

57 Чубинский А.Н. Направления повышения эффективности производства древесных материалов // Современные проблемы переработки древесины. СПБ.: СПбГЛТУ, 2012.-С. 5-8.

58 Крыжановский В. К. Технология полимерных материалов. - М.: Профессия, 2008. - 460 с.

59 Концепция стратегии развития лесного комплекса РФ на период до 2020 года. Проект.-М.: Министерство промышленности и торговли РФ 2010.

60 Кондратьев В.П., Чубов А.Б., Соколова Е.Г. Новые виды эффективных клеев для производства водостойкой экологически чистой фанеры / В.П.Кондратьев, А.Б.Чубов, Е.Г. Соколова // Известия Санкт-Петербургской Лесотехнической академии. Выпуск 191, 2010-С. 169-179.

61 Кондратьев В.П., Чубов А.Б., Соколова Е.Г. Совершенствование эксплуатационных свойств и технологии фанеры повышенной водостойкости / В.П.Кондратьев, А.Б.Чубов, Е.Г. Соколова // Известия Санкт-Петербургской Лесотехнической академии. Выпуск 194, 2011 - С. 116-124.

62 Ковальчук Л.М. Производство древесных клееных конструкций. - М.: ООО РИФ «Стройматериалы», 2005. - 336 с.

63 Кондратьев В.П., Кондращенко В.И. Синтетические клеи для древесных материалов. - М.: Научный мир, 2004. - 520 с.

64 Кондратьев, В. П. Новые виды экологически чистых синтетических смол для деревообработки // Деревообрабатывающая промышленность. - 2002. - № 4. -С. 10-12.

65 Комаров Г.В. Соединения деталей из полимерных материалов. Изд. -Профессия. 2006. - 592 с.

66 Комплексная химическая переработка древесины: учебник для вузов / под ред. И.Н. Ковернинского. - Архангельск: Изд-во Арханг. гос. техн. ун-та,

ОЛЛО О 1 л ^ ¿иил. — z. 1u с.

67 Комаров Г.В. Клеи, адгезия, технология склеивания. Изд. - Профессия. -2007.-376 с.

68 Куликов В.А. Производство фанеры. М.: Лесная промышленность, 1976. -420 с.

69 Латыпов А.Г. Химическое модифицирование тампонажных композиций для повышения эффективности герметизации дефектов обсадных колонн скважин подземных хранилищ газа. / НТЖ «Нефтегазовое дело», 2005, №3, С. 93-103.

70 Лудченко A.A., Лудченко Я.А., Примак Т.А. Основы научных исследований: Учеб. пособие / Под ред. A.A. Лудченко. - 2-е изд., стер. - К.: «Знания», КОО, 2001. - 113 с.

71 Лукаш A.A. Совершенствование технологии фанеры из древесины осины. Автореф. дис. ...канд. техн. наук- Ленинград: ЛТА, 1988. -22 с.

72 Малкин А., Аскадский А., Коврига В. Методы измерения механических свойств полимеров. Москва, «Химия», 1978. - 336 с.

73 Москвитин Н.И. Физико-химические основы процессов склеивания и прилипания. «Лесная промышленность», 1974. - 192 с.

74 Москвитин Н.И. Склеивание полимеров. М., 1968. - 304 с.

75 Меркушев И.М. Технология деревообработки. Учебное пособие - М.: МГУЛ, 2004.- 534 с.

76 Матюшенкова Е.И. Клеевые материалы для деревообработки. Леспроминформ, № 6 (72), 2010. - С.64-73.

77 Чубинский А.Н., Тростинский Д.Р., Уткин Л.В. Состояние и тенденции развития рынка древесных материалов в России. Леспроминформ, № 1, 2009. - С. 50-52.

78 Онегин В.И., Ветошкин Ю.И., Цой Ю.И., Гагарина C.B. Защитно-декоративное покрытие древесных материалов. Оборудование и технология. Изд-во ПрофиКС, 2006. - 176 с.

79 Орлов Г.И. Прочность клеевых соединений сосновой фанеры. Автореф. дис. ...канд. техн. наук- Красноярск: СибТИ, 1990. -22 с.

80 Отчет о НИР Разработка модифицированной фенолоформальдегидной смолы техническими лигносульфонатами. - Братск: СибНИИЦК, 1983.

81 Отчет о НИР Автоматизация и модернизация технологических и контрольных операций на БЛИК. Братский индустриальный институт. - Братск, 1987.

82 Пижурин A.A. Моделирование и оптимизация процессов деревообработки: Учебник - 2-е изд. 2008 г. - 375 с.

83 Пижурин A.A., Пижурин A.A. Основы научных исследований в деревообработке. Издательство: Московский государственный университет леса, 2005 г. - 304 с.

84 Проектно-сметная документация ФП ООО «ИБ ДОК».

85 Репях С.М., Левин Э.Д. Гидрокрекинг смеси таллового пека с легким маслом. Труды Сибирского технологического института. - Красноярск, 1973.

86 Репях С.М., Левин Э.Д. Получение ароматических углеводородов гидрокрекингом таллового масла. Труды Сибирского технологического института. - Красноярск, 1973.

87 Русаков Д.С., Денисов C.B. Оптимизация технологических режимов склеивания фанеры модифицированными клеевыми композициями. // Современные проблемы механической технологии древесины. СПб.: СПбГЛТА, 2010.-С. 116-120.

88 Рыбин Б.М. Технология и оборудование защитно-декоративных покрытий древесины и древесных материалов. Учебник для вузов. - М.: МГУ Л, 2003.-568 с.

89 Самолькин К.Г. Состояние и тенденции развития российского рынка деревообрабатывающей промышленности // Управление экономическими системами: электронный научный журнал, 2010. - № 3 (23).

90 Соколов О.М., Коверницкий И.Н. и др. Комплексная переработка древесины // Учебник для вузов. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2002. - 418 с.

91 Суровцева JI.C. Технология и оборудование производства композиционных древесных материалов: учеб. пособие для вузов. Архангельск: АГТУ, 2001.-223 с.

92 Терегеря Н.В., Медников Ф.А., Черняев А.Н. Исследование состава и свойств продуктов сернокислотной обработки таллового масла. Труды лесотехнической академии. - Ленинград, 1976. - С. 100-106.

93 Технологический регламент лесохимического производства. ОАО «БКХ»

94 Технологический регламент производства фанеры. № 00-279491^00-4.

95 Технологический регламент производства ДВП. № 00-279491-300-1.

96 Трошкин С.Н., Симикова A.A. Технология защитно-декоративных покрытий: учебное пособие - Братск: БрИИ, 2003. - 35 с.

97 Мазур И.И., Шапиро В.Д., Ольдерогге Н.Г. Управление проектами. - М.: 2010.- 180 с.

98 Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения. М.: Издательство Московского государственного университета леса, 2006. - 340 с.

99 Филлипович A.A. Клеящие свойства синтетических смол в производстве фанеры. Автореф. дис. ...канд. техн. наук. - Красноярск: СибТИ, 1990. -22 с.

100 Цветков В.Е. Структура карбамидоформальдегидных олигомеров. Цветков В.Е., Якунькин A.A., Пасько Ю.В., Кремнев К.В.. // Технология и оборудование для переработки древесины / Науч. тр. - Вып.338 . - М.: МГУЛ, 2007.-С. 183-184.

101 Цветков. В.Е. Синтез и свойства карбамидоформальдегидных смол, модифицированных солями органических кислот. Цветков В.Е.,Якунькин A.A. //

Технология и оборудование для переработки древесины / Науч. тр. - Вып. 335. -М.: МГУЛ, 2006. - С. 220-223.

102 Чубинский А.Н. Формирование клеевых соединений древесины. СПб.: СПб. ГУ, 1992-164 с.

103 Чубинский А.Н., Сергеевичев В.В. Моделирование процессов склеивания древесных материалов. - СПб.: Издательский дом Герда, 2007. - 176 с.

104 Шалабанов А.К., Роганов Д.А. Практикум по эконометрике с применением MS EXCEL. Линейные модели парной и множественной регрессии. Академия управления ТИСБИ. Казань - 2008. - 198 с.

105 Шелобаев С.И. Математические методы и модели в экономике, финансах, бизнесе. Учебное пособие для вузов. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. - 367 с.

106 Юдин С.Ю. Искусственный интеллект и моделирование систем. Второе издание. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2004. - 208 с.

107 Blackman Т. Finnish wood safari. Woodworking International. Vol. 3, No. 1.-Finland, 2001. P. 143-148.

108 Bikerman I. The science of adhesives joints. USA, New- York. 1998. P. 600.

109 Chen S., Ma D., Ge W., Buswell J.A. Induction of laccase activity in the edible straw mushroom, Volvariella volvacea. II FEMS Microbiology Letters. 2003. Vol. 218. P. 143-148.

110 Hammel К. E., Kapich A. N., Jensen K. A., Ryan Z. C. Reactive oxygen species as agents of wood decay by fungi // Enzyme & Micr. Techn. 2002 V. 30. P.445-453.

111 Hank Serdio. Modern technologies of wood processing. Сое Manufacturing Company. - Painesville, 1994. P. 95.

112 Hofrichter M. Review: lignin conversion by manganese peroxidase (MnP) // Enzyme and Microbial Technology, 2002. Vol. 30. P. 454^66.

113 Houwink R., G. Salomon. Adhesion and adhesives. USA, New- York. 1995.

P. 206.

114 Hudson K., Crand C. Fungicides as fire retardants in UF bonded chip board. Fiber Trades J., 1971, Vol. 277, No. 4946.

115 Felby C,, Hassingboe J., Lund M. Pilot-scale production of fiberboards made by laccase oxidized wood fibers: board properties and evidence for cross-linking of lignin. // Enzyme and Microbial Techn. 2002. Vol.31. P. 736-741.

116 Friedl L. Concrete sleeper technology // Eur. Railway Rev. No.2. 2004. P.73-78.

117 Leykauf G., Stahl W. Concrete railway sleepers for the optimisation of ballasted track // Eur. Railway Review. 2004. No. 2. P. 61 -71.

118 Remonini C., Pizzi A. Foro Compensati Improved waterproofing of UF Plywood adhesives by melamine salts as glue mix hardeners: System performance optimization. // Holzforsch und Holzververt. 1997. Vol. 1. P. 11-15.

119 Sintonen K. Data processing in a plywood factory. Raute news. Vol. 3, No. 2. -Finland, 2002. P. 168.

120 Chubov, A. Excusive wood protection. / A. Chubov, G.Tsarev, E. Matvushenkova // Russian Forestrv Review -2008. -№3.- P.79.

mt w>

121 Matyushenkova, E. The wood protection technique in Russia/ E. Matyushenkova // Russian Forestry Review. -2008. -№3.- P.76-78.