УДК 674.04

Высокотемпературная обработка шпона в разреженной среде для создания водостойкой

строительной фанеры

 

High Temperature Treatment of Birch Plywood in Sparse Environment for the Creation of Waterproof Construction Veneer

 

Хасаншин Р.Р., Сафин Р.Р., Ахметов А.И. (Казанский национальный исследовательский технологический университет, г. Казань, РФ)

Khasanshin R.R., Safin R.R., Akhmetov A.I. (Kazan national research technological university, Kazan, Russia)

 

В статье описана технология вакуумно-контактного термомодифицирования шпона, с последующим изготовлением фанеры повышенной водостойкости. Представлена лабораторная установка.

The article presents the technology of vacuum-contact thermo modification of birch veneer with the subsequent production of plywood of increased water resistance. The presents laboratory equipment.

 

Ключевые слова: древесно-композиционный материал, фанера, шпон, термомодифицирование, водостойкость

Keywords: wood-laminated material, plywood, wood veneer, thermomodification, water absorption

 

В настоящее время фанера является востребованным конструкционным материалом в строительстве и иных сферах. Однако ее физико-механические свойства, прежде всего, прочность и водостойкость не в полной мере удовлетворяют требованиям потребителей. При работе фанеры в среде с переменными температурно-влажностными условиями срок эксплуатации клееного материала без какой-либо защитной обработки не высок.

В последние годы в деревообработке разработано множество способов повышения физико-механических и экологических параметров фанеры, которые основаны в основном на модификации или создании новых видов клеевых составов, обладающих водостойкостью, пониженной токсичностью [1]. Однако вопросы производства водостойкой фанеры с требуемыми прочностными характеристиками остаются окончательно не решенными.

В то же время в области переработки древесины известна технология термического модифицирования пиломатериалов, в процессе которой происходит разложение гемицеллюлозы на реактивные молекулы меньшего размера, что позволяет существенно снизить гигроскопичность, добиться отсутствия усушки. В настоящее время существуют различные методы термомодифицирования пиломатериалов: в гидрофобных жидкостях, в среде перегретого пара, вакуумно-контактным способом [2, 3].

Таким образом, исследование процесса производства фанеры путем предварительного термомодифицирования шпона, которая позволяет повысить эксплуатационные характеристики продукта является актуальной задачей.

Представленная работа выполнялась при поддержке гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых – докторов наук (МД-5596.2016.8).

Для проведения исследований по предварительному термическому модифицированию древесного шпона была разработана лабораторная установка. Схема созданной установки представлены на рис.1.

 

Рисунок 1- Схема установки вакуумно-кондуктивного термомодифицирования древесинного материала

 

Установка состоит из прямоугольной герметичной камеры 1 с теплоизолированной крышкой 2. Камера 1 через вентиль 3 сообщается с линией откачки воздуха, включающей вакуумный насос 4, кожухо-трубчатый конденсатор 5 и сборник конденсата 6. Для подвода тепловой энергии к материалу 7 используются нагревательные плиты 7. С целью проведения кондиционирующей обработки древесного образца установка дополняется парогенератором 11.

Лабораторная установка для вакуумно-контактного термомодифицирования шпона работает следующим образом. Перед началом процесса обработки шпона, его заранее подготавливают, придают образцу определенные размеры, взвешивают на электрических весах и помещают на теплоподводящую поверхность 10 камеры 1. После чего закрывают крышку 2, которая способствует плотному облеганию шпона плитами 9 и10, происходит нагревание материала. Одновременно осуществляется вакуумирование в камере 1, открытием вентиля 3, подачей хладагента в конденсатор 5 и включением вакуум-насоса 4. Если обрабатываемый образец имеет высокую влажность, то проводят процесс сушки. Далее высушенный образец идет на процесс термомодифицирование.

После термообработки древесные образцы делятся на две части: одну часть партии образцов подвергали всестороннему анализу, а другую использовали для изготовления фанеры с целью дальнейшего изучения их свойств.

В ходе экспериментов в качестве модельных образцов были использованы березовые листы лущеного шпона. Термомодифицирование шпона проводили контактным способом в диапазоне температур 453-533 К, при давлении вакуумирования до 20 кПа. Для склеивания листов шпона при получении образцов фанеры использовался клеи горячего отверждения на основе карбамидоформальдегидной смолы марки КФМТ-15.

После высокотемпературной обработки шпона в разреженной среде осуществлялось изготовление фанеры. Применяемый клей в процессе создания фанеры на плоскость шпона наносится контактным способом. Затем, идет подпрессовка склеенного шпона для получения сформированного пакета, на котором листы шпона слипаются между собой. Применяется горячее прессование пакетов шпона, где температура варьировалась в пределах 100-125 °С. Далее проводится выдержка спрессованных пакетов и обрезка готовых листов фанеры. Созданные образцы фанеры подвергаются всестороннему изучению его свойств.

На основе проведенных исследований было выявлено, что термическое воздействие на шпон при изготовлении фанеры обеспечивает повышение водоотталкивающих свойств последнего. Это объясняется существенным снижением водопоглощения термомодифицированными древесными частицами по сравнению с необработанными.

 

Список использованных источников

1. Матюшенкова Е.И. Обоснование режимов маслотермообработки фанеры / Е.И. Матюшенкова, А.Б. Чубов, Г.И. Царев // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии.  СПб.: СПбГЛТА. Вып. 194. 2011. С. 129-137.

2. Оладышкина Н.А. Термомодифицирование древесины в среде топочных газов / Н.А. Оладышкина, Р.Р. Сафин, Р.Р. Хасаншин, Е.Ю. Разумов // Вестник Московского государственного университета леса – Лесной вестник. 2010. № 4. С. 95-98.

3. Владимирова Е.Г. Некоторые физико-механические свойства термомодифицированной древесины березы и ели / Е.Г. Владимирова // Деревообрабатывающая промышленность. 2011. № 2. С.30-32.