КЛЕЙ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОСТРОПЛИТ Российский патент 2013 года по МПК C09J161/10 

Изобретение относится к получению клеев на основе фенолформальдегидных смол, используемых в деревообрабатывающей промышленности при изготовлении костроплит.

Известен клей для производства древесностружечных плит на основе водорастворимой фенолформальдегидной смолы резольного типа (Доронин Ю.Г. Синтетические смолы в деревообработке / Ю.Г. Доронин, С.Н. Мирошниченко, М.М. Свиткина. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Лесная промышленность, 1987. - С.102-106).

Однако при использовании такого клея при осмолении костры льна в производстве костроплит не удается достичь равномерного его распределения по поверхности всех частиц. Как правило, на поверхности готовой плиты присутствуют участки с повышенным содержанием связующего и участки слабо осмоленные. Неравномерность осмоления костры приводит к нестабильности свойств по толщине и формату плиты, что негативно отражается на качестве продукции.

Технической задачей изобретения является создание клея на основе водорастворимой фенолформальдегидной смолы резольного типа, обеспечивающего равномерное осмоление частиц костры льна при изготовлении костроплит, повышение пластичности клеевого соединения и увеличение физико-механических характеристик готовой продукции.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в состав клея, включающего водорастворимую фенолформальдегидную смолу СФЖ-3014 при смешивании в качестве модификатора дополнительно вводят поливинилацетатную дисперсию, содержащую пластификатор дибутилфталат, при следующем соотношении компонентов, масс.ч:

Водорастворимая фенолформальдегидная смола   СФЖ-3014 100; Поливинилацетатная дисперсия, содержащая   пластификатор дибутилфталат 10-20.

Клей готовят следующим образом. Исходные компоненты смешивают в установках приготовления связующего непрерывного действия, например ДКС-1. Компоненты связующего (водорастворимая фенолформальдегидная смола СФЖ-3014, поливинилацетатная дисперсия, содержащая пластификатор дибутилфталат) в соответствующих пропорциях подаются раздельно насосами-дозаторами в лабиринтную мешалку, где происходит смешивание компонентов клея между собой и образование однородного клеевого состава. Из лабиринтной мешалки подготовленное связующее подается в смеситель на стадию осмоления наполнителя.

Существенным признаком, отличающим заявляемое техническое решение от прототипа, является то, что в клеевой состав на основе водорастворимой фенолформальдегидной смолы резольного типа при смешивании дополнительно вводят поливинилацетатную дисперсию, содержащую пластификатор дибутилфталат, в количестве 10-20 масс.ч, что позволяет улучшить равномерность распределения клея по частицам костры, повысить пластичность клеевого соединения и увеличить физико-механические показатели костроплит.

Требуемое количество вводимого модификатора - поливинилацетатной дисперсии, содержащей пластификатор дибутилфталат, определено на основе экспериментальных исследований с привлечением основных положений теории смачивания и адгезии, согласно которой полимерные составы, применяемые при осмолении наполнителей, должны обеспечивать полное смачивание поверхности субстрата. Для достижения полного смачивания и высокой адгезии необходимо, чтобы поверхностное натяжение субстрата (костры льна) было больше поверхностного натяжения адгезива (клея) (Берлин А.А. Основы адгезии полимеров / А.А. Берлин, В.Е. Басин. - М.: Химия, 1974. - С.78). Согласно данной теории равномерность осмоления частиц наполнителя и адгезионный контакт повышаются при снижении поверхностного натяжения адгезива до уровня поверхностного натяжения субстрата и снижении краевого угла смачивания.

Поливинилацетатная дисперсия, содержащая пластификатор дибутилфталат, обладает меньшим поверхностным натяжением (48,6 МДж/м²), чем водорастворимая фенолформальдегидная смола резольного типа (73,2 МДж/м²), при их совмещении происходит снижение поверхностного натяжения клеевого состава за счет присутствия в поливинилацетатной дисперсии эмульгатора - поливинилового спирта, который действует как поверхностно-активное вещество. Кроме этого входящий в состав дисперсии ПВА пластификатор - дибутилфталат способствует повышению пластичности отвержденного модифицированного клея.

При введении в состав клея на основе водорастворимой фенолформальдегидной смолы резольного типа поливинилацетатной дисперсии, содержащей пластификатор дибутилфталат, наблюдается снижение краевых углов смачивания (табл.1).

В табл.2 приведены сравнительные физико-механические характеристики костроплит, изготовленных с применением клея на основе водорастворимой фенолформальдегидной смолы резольного типа марки СФЖ-3014 с введением в ее состав в качестве модификатора поливинилацетатной дисперсии, содержащей пластификатор дибутилфталат, марки ДФ50Н в количестве от 0 до 30 масс.ч. Из табл.2 видно, что при введении в клеевой состав поливинилацетатной дисперсии, содержащей дибутилфталат, повышаются физико-механические характеристики костроплит, при этом значимое увеличение физико-механических характеристик костроплит достигается при введении в клеевой состав 10-20 масс.ч. поливинилацетатной дисперсии, содержащей дибутилфталат. Данное количество вводимой добавки следует считать рациональным.

В табл.3, 4 представлены основные реологические характеристики исследуемых клеевых составов в отвержденном состоянии. Полученные результаты свидетельствуют о повышении модулей упругости и эластичности отвержденных модифицированных клеевых композиций и приближении их к соответствующим значениям для костры льна. Кроме этого при данной модификации существенно уменьшается усадка отвержденной клеевой композиции, что снижает вероятность появления внутренних напряжений в клеевых соединениях.

Таблица 1 Характеристики исследуемых адгезивов Адгезив Вязкость по В3-4, с Поверхностное натяжение, σ, мДж/м² Косинус угла смачивания Угол смачивания, град. СФЖ-3014 63 73,2 0,327 70° 54' СФЖ-3014+10%ПВА 60 58,7 0,377 67° 48' СФЖ-3014+20% ПВА 58 55,6 0,458 62° 42' СФЖ-3014+30% ПВА 57 53,3 0,500 60° 0' ПВА 46 48,6 0,827 34° 12'

Таблица 2 Сравнительные свойства костроплит на основе смолы СФЖ-3014 № Расход абсолютно сухого связующего, % Количество модификатора (дисперсии ПВА), % Предел прочности при изгибе, МПа Предел прочности при отрыве, МПа Разбухание по толщине, % Водопоглощение, % 1 15 0 15,2 0,38 13,2 43,4 2 15 10 19,1 0,46 10,1 36,7 3 15 20 20,4 0,48 11,4 43,0 4 15 30 17,2 0,40 14,2 49,5

Таблица 3 Деформации образцов за время приложения нагрузки (определенные на консистометре Хепплера) Образец Упругая деформация ε_упр, мм·10^-2 Эластическая деформация ε_э, мм·10^-2 Остаточная деформация
ε_ост, мм·10^-2 Общая деформация ε_общ, мм·10^-2 Время приложения нагрузки τ, с СФЖ-3014 8 1 8,5 17,5 170 СФЖ-3014+10%ПВА 10 1,5 9,5 21 190 СФЖ-3014+20% ПВА 11 1,5 14 26,5 190 СФЖ-3014+30% ПВА 11,5 1,5 14,5 27,5 190 Костра льна 9,5 2 10,5 22 150 Примечание. При введении в клеевой состав бутанола-1 деформационные свойства отвержденных модифицированных клеев практически не изменяются

Таблица 4 Реологические свойства отвержденных клеев и наполнителей композиционных материалов Образец Модуль упругости Е₁, МПа Модуль относительной
медленной эластической деформации Е₂, МПа Модуль эластичности Е_э, МПа СФЖ-3014 750 6000 666,7 СФЖ-3014+10% ПВА 600,0 4000 521,7 СФЖ-3014+20% ПВА 545,5 4000 480,0 СФЖ-3014+30% ПВА 521,7 4000 461,6 Костра льна 631,6 3000 521,7

Изобретение относится к получению клеев на основе фенолформальдегидных смол, используемых в деревообрабатывающей промышленности при изготовлении костроплит. В состав клея на основе водорастворимой фенолформальдегидной смолы СФЖ-3014 100 мас.ч. при смешивании вводят дополнительно поливинилацетатную дисперсию 10-20 мас.ч. Дисперсия поливинилацетата содержит пластификатор-дибутилфталат. Изобретение позволяет создать клей, обеспечивающий равномерное осмоление частиц костры льна при изготовлении костроплит, повысить пластичность клеевого соединения и увеличить физико-механические характеристики готовой продукции. 4 табл.

Клей для изготовления костроплит, включающий водорастворимую фенолформальдегидную смолу СФЖ-3014, отличающийся тем, что в состав клея при смешивании дополнительно вводят поливинилацетатную дисперсию, содержащую пластификатор дибутилфталат, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
водорастворимая фенолформальдегидная смола   СФЖ-3014 100 поливинилацетатная дисперсия, содержащая   пластификатор дибутилфталат 10-20