Характеристика исходного сырья и клеевых материалов

Основным сырьем для производства фанеры являются лесоматериалы лиственных и хвойных пород, из которых изготовляется шпон и клеевые материалы (смолы карбамидоформальдегидные, фенолоформальдегидные и др.).

Фанерное сырье заготовляют по техническим условиям, определяемым по ГОСТ 9462–88 и 9463−88 соответственно для лиственных и хвойных пород. Наиболее широко используется береза, так как она обладает малой сбежистостью, однородностью структуры, высокой прочностью. К недостаткам березы относится неправильная форма ствола, сравнительно большая доля коры и ее более прочное (чем у хвойных пород) сцепление с древесиной [3, 4].

Сырье лиственных пород может заготовляться в чураках: при диаметре 16 см и более установлены длины 1,3 и 1,6 м и кратные им; 18 см и более — 1,91; 2,23; 2,54 м и кратные им. Средний диаметр березового сырья составляет 22−24 см.

Для производства фанеры используют сырье 1-го и 2-го сортов. Основные сортоообразующие пороки — сучки, ложное ядро, кривизна, внутренняя гниль, синева, торцовые трещины, прорость и пр. Согласно заданию лесоматериалом для производства фанеры в данном проекте является береза с диаметром чурака 34 см.

Существенное различие свойств объясняется отличиями структуры и состава древесины: водопроводящие элементы представлены сосудами и сосудистыми трахеидами, примыкающих к ним. Механические элементы состоят из волокнистых трахеид и волокон либриформа между водопроводящими элементами. Границы годичных слоев выражены более или менее отчетливо и составлены в основном из сплюснутых клеток терминальной древесной паренхимы. При сокращении ширины годичного слоя доля сосудов уменьшается. Сосуды одиночные, в коротких цепочках или в группах по 2 — 3, реже больше. Они одного типа: членики сосудов средние, ширина полости 66,5±1,66мкм, толщина клеточной стенки 2,4±0,06мкм.

Технологические особенности Береза имеет достаточно плотную и твердую древесину светлого цвета. Аналогичные свойства имеет и березовый шпон.

• · плотность — около 650 килограммов на кубометр;
• · прочность на разрыв — примерно на 20% выше, чем у хвойного шпона;
• · сучки — мелкие, мало;
• · текстура — обычно однородная;
• · смолистость — нет.

Лесоматериалы. Часть сырья заготавливается в чураках длиной 1,3; 1,6; 1,9; 2,22; 2,54 м, часть сырья в кряжах длиной в основном 4,8 м. каждый чурак имеет припуск по длине 30 мм, а кряж — по 30 мм на каждый чурак.

Размеры и сорт круглых лесоматериалов для изготовления лущеного шпона должны соответствовать требованиям таблицы 8 [6].

Таблица 8 — Сортность и размеры сырья березы.

Объем чурака учитывается в м3 с точностью до 0,001 м³.

Требования к качеству сырья сводятся к ограничению пороков и дефектов, основными из которых являются сучки, ложное ядро, кривизна, внутренняя гниль, синева, трещины, прорость, запил, заруб, отщеп. Эти требования приведены в таблице 9 [6].

Таблица 9 — Требования к качеству древесины лиственных лесоматериалов по ГОСТ 9462–88 для производства лущеного шпона.

Шпон лущеный.

При изготовлении фанеры общего назначения н других ее видов используется лущеный шпон, отвечающий требованиям ГОСТ 99–96.

В зависимости от качества древесины и обработки шпон разделяют на пять сортов: Е (элита). I, II, III, IV. — для лиственных пород; Ех (элита). Iх, IIх, IIIх, IVx — для хвойных пород [7].

Размеры лущеного шпона должны соответствовать значениям, указанным в таблице 10.

Таблица 10 — Размеры лущеного шпона для хвойных пород.

Отклонение от перпендикулярности листа шпона не должно превышать 5 мм на 1 м длины его кромки.

Длина и ширина листа шпона соответствуют размерам обрезного листа фанеры, увеличенных на размер припуска на обрезку листа фанеры. Так, размерам обрезного листа фанеры (длина или ширина) 1220. 1525, 1830, 2440, 3050 мм соответствуют размеры шпона — 1300. 1600, 1900, 2520, 3150 мм (или необрезного листа фанеры) [7].

Толщина шпона, применяемого для наружных слоев фанеры из лиственных пород древесины, должна быть не более 3,5 мм, а внутренних слоев — 4 мм.

Шероховатость поверхности шпона из лиственных пород древесины должна быть не более 200 мкм.

Влажность шпона должна быть (6±2) %.

Учет шпона производят в квадратных и (или) кубических метрах. Объем отдельного листа шпона определяют с точностью до 0,1 м³, а объем партии шпона — с точностью до 0,01 м³.

Площадь листа шпона определяют с точностью до 0,01 м². а площадь листов партии — с точностью до 0,5 м².

Клеевые материалы.

Для изготовления фанеры марок ФК и ФСФ соответственно применяют карбамидои фенолоформальдегидные клеи. Согласно заданию для изготовления фанеры ФСФ в данном проекте используется диановая смола СДЖ-Н.

Фенрлоформальдегидные клеи отличаются от других видов синтетических клеев способностью образовывать наиболее водо-, атмосферо-, биостойкие и прочные клеевые соединения. Они химически стойки, устойчивы к термитам, плесени, гниению. Кроме того, они обладают большей термостойкостью, твердостью, более высокими диэлектрическими свойствами, более устойчивы в условиях медленного разрушения, причем эти свойства у резорциноформальдегидных смол выше, чем у фенолоформальдегидных. Отвержденные фенолоформальдегидные смолы полностью безвредны. Это обеспечивает возможность изготовления нетоксичных изделий, отвечающих самым высоким гигиеническим требованиям, даже при изменении температурно-влажностных условий в период эксплуатации. Водорастворимые смолы негорючи и невзрывоопасны.

К недостаткам фенолоформальдегидных смол относят большее время отверждения, большую стоимость по сравнению с карбамидоформальдегидными, особенно у резорциноформальдегидных смол. Кроме того, эти смолы изменяют цвет древесины, жидкие смолы токсичны в процессе производства и переработки, оказывают раздражающее действие на кожу и слизистые оболочки. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны производственных помещений, мг/м3: фенола — 0,3, формальдегида -0,5.

Фенолоформальдегидные смолы применяют в производстве атмосферои водостойкой фанеры, бакелизированной, декоративной, авиационной фанеры, фанерных труб, древесно-слоистых пластиков (ДСП), древесной пресс-массы, древесностружечных плит (ДСтП), древесноволокнистых плит (ДВП).

В производстве фанеры применяют термореактивные (резольные) смолы, которые изготавливают при поликонденсации исходных компонентов с избытком формальдегида (при соотношении Фе: Ф в пределах 1: 1,0 — 1: 3,0) в присутствии щелочных катализаторов. По внешнему виду смолы подразделяются на жидкие, порошкообразные и пленочные, по составу — одноили многокомпонентные, по условиям склеивания — отверждающиеся при нагревании (даже без введения отвердителей) и без нагревания (с добавлением отвердителей, тип которых устанавливается величиной pH среды). В зависимости от вида фенольного сырья различают феноло-, крезоло-, резорцино-, алкилрезорцино-, фенолорезорциноформальдегидные смолы и клеи на их основе.

Физико-химические и механические показатели смол зависят от: химического состава фенольного сырья, мольного соотношения фенола и формальдегида, способа введения формальдегида, вида катализатора и способа его введения, температуры, продолжительности реакции конденсации и др.

шпон фанера клеевой сырье Таблица 11 — Нормы физико-химических и механических показателей карбамидоформальдегидной смолы СДЖ-Н.

Буквенные индексы обозначают: СДЖ-Н — смола диановая жидкая низкотаксичная бесфенольная.

При склеивании древесины применяют резольные смолы горячего и холодного отверждения. Смолы горячего отверждения имеют повышенную щелочность и непригодны для холодного склеивания. При горячем склеивании фенольными смолами отвердитель не требуется. Катализатором реакции является высокая температура, и понятия клей и смола здесь идентичны. При холодном склеивании отвердителем являются сульфонафтеновые кислоты, но по экологическим соображениям выпуск сульфонафтеновых кислот прекращен и на смену им выпускается диэтиленбензосульфокислоты. Фенольные смолы применяются в основном для производства водостойкой фанеры горячим способом, а также для пропитки шпона в производстве бакелизированной фанеры и древесно-слоистых пластиков.

Токсичность смолы. Токсичность смолы выражается в содержании токсичных веществ. По нормам европейских, а теперь и российских, стандартов для класса эмиссии Е1 этот показатель должен быть не более 10 мг на 100 г сухого продукта. Для фенольных смол к токсичным веществам кроме формальдегида относится и свободный фенол, вызывающий аллергические реакции (аллергодерматит) у некоторых людей, работающих с этими клеями.

Стабильность и срок хранения смолы. В период хранения смолы подвергаются физико-химическим изменениям, в результате чего растет их вязкость, изменяются другие показатели. Срок хранения в значительной степени зависит от избытка формальдегида в смоле, времени конденсации в кислой среде, температуры воздуха на складе.

Расход клея. Средний расход клея в производстве фанеры и при облицовывании мебельных щитов составляет 100 — 150 г/м2, при склеивании массивной древесины может доходить до 300 г/м2. Слишком малый расход клея ведет к непроклею, слишком большой вызывает появление пузырей (при склеивании шпона), пробитие и образование толстых клеевых швов. Эксперименты показывают, что прочность клеевого соединения значительно увеличивается с уменьшением толщины шва.

[8].

Таблица 13 — Составы клеев на основе смолы СДЖ-Н.