МПК (2020.01): В 27 D 1/04; B27G 11/00

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Группа изобретений относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности, к изготовлению фанеры путем горячего прессования сборки шпона с клеевым слоем между листами шпона, и может быть использована при производстве фанеры, а фанера - в строительстве, мебельной промышленности и т.д.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Для производства экологически чистой фанеры традиционно в качестве клея используют белковые или казеиновые клеи (Михайлтська Г.С., Панов В.В. Kjie ^' i для склеювання деревини. - Львт: Афина, 2002. - 179 с.). Однако фанера на их основе не обладает необходимыми водостойкостью и механической прочностью. В настоящее время до 90% водостойкой фанеры изготавливают с помощью клеев, содержащих фенолоформальдегидные смолы, которые опасны для окружающей среды и здоровья людей. Наиболее близкой по свойствам к заявляемой фанере является фанера, содержащая листы шпона, склеенные между собой фенолоформальдегидной смолой резольного типа СФЖ-3013. (А.С. СССР N 1402427, МКИ В 27 D 1/04, 1988).

Существенным недостатком такой фанеры и технологии ее производства является эмиссия токсичных фенола и формальдегида, которые являются канцерогенами и принадлежат к веществам второго класса опасности (высокоопасные вещества). Предельно допустимая концентрация фенола и формальдегида в воздухе составляет 0,3 мг/м . Фанера в процессе эксплуатации выделяет формальдегид, что существенно сужает сферу применения этого плитного материала. Кроме того, значение параметра «предел прочности на изгиб» фанеры на фенолоформальдегидных смолах составляет не более чем 70-75 МПа, что в некоторых случаях является недостаточным .

Известен способ изготовления фанеры, которая содержит листы шпона, склеенные между собой фенолоформальдегидный смолой резольного типа СФЖ-3011 (Кондратьев В.П. и др. Водостойкие клеи в деревообрабатывающей отрасли. М.: Лесная промышленнасть, 1988, с. 50).

Продукт, изготовленный указанным способом, является вредным для окружающей среды, здоровья людей и имеет недостаточно высокие физико- механические свойства.

Для снижения токсичности фанеры в качестве клея используют фенолоформальдегидные смолы с добавками, уменьшающими эмиссию формальдегида и фенола.

Наиболее близким к заявляемому способу изготовления фанеры является способ изготовления фанеры (патент РФ N° 2440890, МПК B27D1 / 04, 2012), в котором клеевая композиция на основе фенолоформальдегидной смолы марки СФЖ-3013 содержит модификатор - экстракт коры хвойных пород деревьев.

Недостатками данного способа изготовления фанеры является усложнение процесса производства, невозможность стандартизации активных компонентов экстракта, что не позволяет существенно снизить токсичность фанеры. При этом не устраняются недостатки, присущие всем способам получения фанеры с использованием растворов смол: необходимость нанесения жидкого клея и его увеличенный расход, подсушивание сборки шпона и ее предварительное холодное прессование, существенное уменьшение объема сборки шпона при прессовании («упрессовка»), брак за счет «пузырения» фанеры, вызванный давлением водяного пара, ограниченное время жизнеспособности клея.

В связи с этим актуальным является совершенствование способа изготовления фанеры, который позволит совместить высокую прочность и водостойкость продукта с его экологической безопасностью. РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая задача: повышение качества фанеры и усовершенствование способа ее изготовления за счет улучшения физико- механических свойств, водостойкости, экологичности фанеры; упрощение технологии ее изготовления и обеспечение экологической безопасности производства.

Поставленная задача решается предложенной фанерой, содержащей листы шпона, соединенные клеевым слоем, в которой в качестве клеевого слоя используют пленочные полимеры: полиэтилен или полипропилен толщиной 10 - 200 мкм, а на лицевые стороны фанеры дополнительно нанесен пленочный ламинирующий слой полимера, идентичный тому полимеру, который используют как клеевой слой, при этом пленочный ламинирующий слой полимера имеет толщину 30 - 300 мкм.

Также поставленая задача решается предложенным способом горячего прессования сборки шпона с клеевым слоем между листами шпона, в котором в качестве клеевого слоя используют пленочные полимеры: полиэтилен или полипропилен, где пленочный полимер имеет толщину 10 - 200 мкм, при этом горячее прессование осуществляют в течение 0,3 - 2,5 мин на 1 мм толщины фанеры, при давлении 0,5 - 7,5 МПа и температуре 115 — 215 °С.

Существенными признаками группы изобретений, общими с прототипом, являются:

- использование клеевого слоя для соединения листов шпона;

- применение горячего прессования для формирования фанеры.

Существенный признак, который отличает группу изобретений:

- использование в качестве клеевого слоя пленочных полимеров: полиэтилена или полипропилена.

Между существенным признаком, отличающим группу изобретений, и техническим результатом существует причинно-следственная связь. Поскольку пленочные полимеры полиэтилен и полипропилен не выделяют вредные вещества, их экологическая чистота не вызывает сомнений. Они имеют высокую водостойкость. Кроме того, эти расплавленные полимеры обладают высокой адгезией к поверхности древесины. Поэтому применение пленочных полимеров, не содержащих формальдегид вместо жидких термореактивных смол (феноло- и карбамидоформальдегидных), позволяет устранить токсичность продукта и получить фанеру с высокими физико-механическими показателями и высокой водостойкостью, упростить процесс получения фанеры и сделать его экологически безопасным.

Преимущества предлагаемой группы изобретений:

1. Высокая механическая прочность фанеры.

2. Водостойкость клеевого соединения и его эластичность.

3. Экологическая чистота производства и его продукта.

4. Простота нанесения и равномерность распределения клеевой пленки.

5. Отсутствие этапа подсушивания сборки шпона перед горячим прессованием.

6. Существенное уменьшение расхода клея и его доли в стоимости фанеры.

7. Малая упрессовка фанеры в процессе изготовления.

8. Возможность точного варьирования толщины клеевого слоя.

9. Отсутствие брака из-за «пузырение» фанеры, вызванного давлением водяного пара.

10. Постоянная готовность пленочного клея к использованию и его неограниченный срок годности. ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ Суть группы изобретений поясняется примерами.

Пример 1. Составляют сборку из 7 слоев шпона. Между листами шпона прокладывают пленку полипропилена толщиной 50 мкм. Проводят горячее прессование сборки при давлении 2,5 МПа и температуре 195 °С в течение 7 мин (0,8 мин/мм). Затем плиту выдерживают в холодном прессе при давлении 2,5 МПа в течение 1,5 мин. Плотность полученного материала а составляет 652 кг/м , предел прочности на изгиб - 140 МПа, предел прочности на скалывание после выдержки в воде в течение 24 часов - 2,1 МПа. Аналогичным образом проведены другие эксперименты, результаты которых приведены в таблице. Все образцы фанеры содержат формальдегида < 0,1 мг/м час.

Таблица. Свойства семислойной фанеры и параметры технологического процесса ее получения (ПЭ - полиэтилен, ПП - полипропилен) Пример 2. Составляют сборку из 7 слоев шпона. Между листами шпона прокладывают пленку полипропилена толщиной 50 мкм. Лицевые стороны сборки шпона обкладывают пленкой полипропилена толщиной 150 мкм, а сама сборка шпона располагается между листами алюминиевой фольги или между полированными листами нержавеющей стали. Проводят горячее прессование сборки при давлении 2,5 МПа и температуре 195 °С в течение 7 мин (0,8 мин/мм). Затем плиту выдерживают в холодном прессе при давлении 2,5 МПа в течение 1,5 мин. Плотность полученного материала составляет 662 кг/м , предел прочности на изгиб - 142 МПа, предел прочности на скалывание после выдержки в воде в течение 24 часов - 2,0 МПа.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Как следует из приведенных данных, полученная в соответствии с заявляемой группой изобретений экологически чистая фанера имеет высокую прочность и высокую водостойкость. Количественные параметры технологического процесса изготовления фанеры, приводимые в данной группе изобретений, определены экспериментально для крепких и водостойких плит.

Если брать толщину клеевой пленки менее 10 мкм, то значительно уменьшается механическая прочность материала. Увеличивать толщину клеевой пленки более 200 мкм нецелесообразно из-за того, что механические свойства фанеры слабо улучшаются при росте расхода клея.

При давлении прессования ниже 0,5 МПа механическая прочность плитного материала значительно снижается, а при давлении выше 7,5 МПа существенно увеличивается упрессовка фанеры и усложняется технологический процесс ее изготовления. Температура прессования ниже 115 °С не дает возможности получить прочное клеевое соединение, а нагрев выше 215 °С негативно влияет на прочность древесины шпона. Уменьшение времени прессования ниже 0,3 мин / мм приводит к уменьшению прочности плит, а увеличение времени более 2,5 мин / мм нецелесообразно из-за существенного снижения производительности оборудования при неизменной прочности плит.

Таким образом, реализация предложенной группы изобретений позволяет получить путем горячего прессования фанеру, которая уникально сочетает в себе экологическую чистоту, высокую механическую прочность и водостойкость. При этом упрощается процесс производства и повышается его экологичность, существенно уменьшаются расход клея и упрессовка фанеры, устраняется брак, который возникает из-за «пузырение» фанеры за счет выделения водяного пара при прессовании.