Способ склеивания древесины Российский патент 2020 года по МПК C09J1/00 

Описание патента на изобретение RU2715840C1

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано для склеивания древесины и древеснокомпозитных материалов термореактивными адгезивами.

Известен способ склеивания древесных материалов в электрическом поле токов высокой частоты (ТВЧ) (В.А. Куликов, А.Б. Чубов «Технология клееных материалов и плит», Москва «Лесная промышленность», 1984 г., с. 88-89). Воздействие на склеиваемый материал и его нагрев осуществляется при помещении склеиваемых элементов древесины, которая является диэлектриком, между пластинами конденсатора, к которым подведен ток высокой частоты ТВЧ. При этом на молекулы древесины и клея воздействуют силы, стремящиеся их переместить в соответствии с изменением направления поля. Поворот молекул отстает от внешнего поля на некоторый угол (угол потерь). Величина и частота угла поворота молекул характеризуют скорость превращения электрической энергии в теплоту, как результат взаимного трения молекул. В результате происходит нагрев древесины с находящейся в ней влагой и клеевого слоя, что инициирует процесс полимеризации клея. Интенсивность и равномерность нагрева материала регулируются изменением частоты поля, верхний предел напряженности поля ограничен опасностью электрического пробоя. Использование ТВЧ как средства интенсификации процесса склеивания древесины позволяет сократить продолжительность склеивания во много раз по сравнению с другими способами нагрева.

Недостатком такого способа является высокая вероятность электрического пробоя и порча склеиваемого материала, увеличение неравномерности прогрева клеевого шва при увеличении частоты, большое энергопотребление, недостаточная надежность генератора ТВЧ и сложность его настройки, повышенные меры безопасности при применении ТВЧ.

Известен способ нагрева клеевого слоя, основанный на использовании тепла, выделяющегося при прохождении электрического тока через токопроводящий клеевой слой (Г.С. Варанкина, А.Н. Чубинский «Технология процесса склеивания древесины», учебное пособие, г. Санкт-Петербург, 2015 г., с. 64-65). Для обеспечения относительного постоянства электропроводимости клеевого слоя в него введен электропроводящий наполнитель – грален. Электрический ток промышленной частоты ТПЧ напряжением 230 – 380 В подводится через плоские электроды, контактирующие с границей клеевого слоя.

Это техническое решение наиболее близко к заявляемому и принято за прототип.

Недостатком прототипа является контактный способ подвода тепла, снижение проводимости по мере полимеризации клеевой композиции, неравномерность теплового поля в клеевом слое, повышенные меры безопасности при применении ТПЧ.

Задачей и техническим результатом изобретения является интенсификация процесса склеивания древесины, обеспечение полимеризации клеевой композиции в шве бесконтактным равномерным по всему объему композиции индуктивным нагревом, безопасность процесса.

Технический результат достигается тем, что способ склеивания древесины включает подготовку контактной поверхности соединяемых элементов из древесины, клеевой композиции из термореактивной смолы с наполнителем и отвердителем, нанесение слоя композита на контактную поверхность, подпрессовку и нагрев клеевого соединения, наполнитель композиции выполнен из мелкодисперсного зернистого ферромагнитного материала, который нагревают бесконтактно индукционным способом и инициируют полимеризацию композиции в клеевом шве.

Способ склеивания древесины осуществляется следующим образом. Проводят подготовку контактной поверхности соединяемых элементов из древесины. Формируют клеевую композицию на основе термореактивной смолы. В смолу вводят наполнитель мелкодисперсный ферромагнитный материал, например, оксиды железа, ферритный порошок, обогащенный железорудный концентрат и другие. Далее вводят отвердитель и наносят полученную клеевую композицию на контактную поверхность, расход которой составляет 180 – 240 г/м2, склеиваемые поверхности соединяют под давлением 0,03 МПа. Осуществляют индукционный бесконтактный нагрев ферромагнитных зерен в клеевой композиции. Ферромагнитные зерна нагреваются до требуемой по режиму склеивания температуры и инициируют процесс полимеризации клея одновременно во всем объеме, при этом в клеевом слое может происходить экзотермическая реакция. Температура и продолжительность нагрева определяется рецептурой клея, количеством и электрофизической характеристикой ферромагнитных фракций наполнителя, выходной мощностью и частотой тока индуктора, требуемой степенью полимеризации клеевой композиции. Размер зерна ферромагнитного наполнителя Δ определяется из соотношения Δ ≤ h, где h – толщина полимеризованного клеевого шва.

Пример.

Склеивание древесины проводили на образцах березового шпона размерами 25×200 мм с контактным участком склеивания 625 мм2. Клеевую композицию формировали на основе термореактивной карбамидной смолы, вводили в нее в качестве наполнителя ферромагнитный порошок Fe с размерами зерна Δ =0,12 мм в количестве 1,5 мас.ч. на 100 мас.ч. карбамидной смолы, отвердитель - сульфат аммония в количестве 1,5 мас.ч. на 100 мас.ч. карбамидной смолы. Клеевую композицию наносили на контактную поверхность образцов шпона влажностью 6 % в количестве 200 г/м2, соединяли склеиваемые поверхности, подпрессовывали под давлением 0,03 МПа, помещали образцы в электромагнитное поле индуктора и нагревали клеевой шов по всему объему в течение 1 – 2 – 3 мин. После выдержки в течение 60 мин. проводили испытание образцов на прочность при растяжении вдоль волокон по ГОСТ 33120-2014 «Конструкции деревянные клееные. Методы определения прочности клеевых соединений» на универсальной напольной испытательной машине AG-50kNX, SHIMADZY, s/n: 133005002396, оснащенной нагрузочной ячейкой SFL-50KNAG, SHIMADZY, s/n: p122107. Результаты приведены в таблице

Таблица.

Состав клеевой композиции Наполнитель
Fe,
Продолжительность нагрева, мин. Индуктор Температура клеевого шва, 0С Предел прочности при растяжении вдоль волокон Разрушение по древесине %
Выходная мощность, Вт Частота тока, Гц Смола карбамидная, отвердитель сульфат аммония, ферромагнитный наполнитель 1,5 1 60 7200 48 8,2 42 2 56 9,6 74 3 72 10,1 92

Полученные результаты подтверждают возможность индукционного избирательного нагрева клеевой композиции и ускорение полимеризации в клеевом шве без тепловых потерь на нагрев древесины, обеспечение прочности клеевого соединения древесины.

Таким образом, достигнут технический результат, позволяющий интенсифицировать процесс склеивания древесины бесконтактным индуктивным нагревом клеевого шва с обеспечением безопасности.

Похожие патенты RU2715840C1

название год авторы номер документа
Пресс для склеивания листов шпона 2024
  • Мелехов Владимир Иванович
  • Соловьев Иван Иванович
  • Прохоров Владимир Вячеславович
  • Сазанова Екатерина Владимировна
RU2823654C1
Способ получения клеевого соединения 1990
  • Лаврентьев Николай Иванович
  • Олейник Владимир Борисович
SU1754929A1
Способ изготовления строганого шпона 1987
  • Куликов Валентин Анатольевич
  • Гусев Александр Иванович
  • Гончаров Николай Абрамович
  • Кожемякина Нинель Петровна
SU1498615A1
Клей 1980
  • Доронин Юрий Григорьевич
  • Кондратьев Владимир Петрович
SU939516A1
Клеевая композиция 1989
  • Хрулев Валентин Михайлович
  • Эльберт Эмиль Исаакович
  • Машкин Николай Алексеевич
  • Дорофеев Николай Сергеевич
SU1728280A1
Способ изготовления строительных изделий 1977
  • Тихонов Роберт Дмитриевич
  • Мелентьев Николай Николаевич
  • Артемьев Владимир Матвеевич
  • Энно Игорь Константинович
  • Орлова Лидия Борисовна
  • Непоротовский Василий Григорьевич
SU698962A1
КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2011
  • Чинчевич Валентина Васильевна
  • Алтухова Марина Анатольевна
  • Бурмистрова Анна Алексеевна
RU2468055C1
АДГЕЗИВНАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ С МАГНИТНЫМИ СВОЙСТВАМИ 2002
  • Тишин А.М.
  • Сидоров С.Н.
  • Спичкин Ю.И.
RU2225425C1
СПОСОБ СКЛЕИВАНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ 2011
  • Левин Марк Николаевич
  • Шамаев Владимир Александрович
  • Никулина Надежда Сергеевна
  • Копейкин Юрий Николаевич
RU2454444C1
Композиция для соединения бетон-НыХ и жЕлЕзОбЕТОННыХ КОНСТРуКций 1979
  • Соколов Герман Михайлович
  • Белобородов Владимир Александрович
  • Соколова Юлия Андреевна
  • Воскресенский Владимир Александрович
SU836069A1

Реферат патента 2020 года Способ склеивания древесины

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и предназначено для интенсификации процесса склеивания древесины индукционным бесконтактным нагревом клеевой термореактивной композиции в клеевом шве. Способ склеивания древесины включает подготовку контактной поверхности соединяемых элементов из древесины, формирование клеевой композиции из термореактивной карбамидной смолы, наполнителя, отвердителя, нанесение слоя композита на контактную поверхность, подпрессовку и нагрев клеевого соединения. Клеевая композиция содержит наполнитель - мелкодисперсный зернистый ферромагнитный материал, причем ферромагнитный порошок берут в количестве 1,5 мас.ч. на 100 мас.ч. карбамидной смолы, отвердитель - сульфат аммония берут в количестве 1,5 мас.ч. на 100 мас.ч. карбамидной смолы. Проводят подпрессовку склеиваемых поверхностей под давлением 0,03 МПа. Нагрев клеевого соединения проводят при выходной мощности индуктора 60 Вт, частоте тока индуктора 7200 Гц, продолжительность нагрева 1-3 мин. Изобретение позволяет обеспечить безопасность процесса, ускорить полимеризацию клеевого шва, повысить прочность соединения. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 715 840 C1

Способ склеивания древесины, включающий подготовку контактной поверхности соединяемых элементов из древесины, формирование клеевой композиции из термореактивной карбамидной смолы, наполнителя, отвердителя – сульфата аммония, нанесение слоя композита на контактную поверхность, подпрессовку и нагрев клеевого соединения, отличающийся тем, что наполнитель композита выполнен из мелкодисперсного зернистого ферромагнитного материала, который нагревают бесконтактным индукционным способом и инициируют полимеризацию композиции в клеевом шве, причем ферромагнитный порошок берут в количестве 1,5 мас.ч. на 100 мас.ч. карбамидной смолы, отвердитель - сульфат аммония в количестве 1,5 мас.ч. на 100 мас.ч. карбамидной смолы, подпрессовка склеиваемых поверхностей под давлением 0,03 МПа, выходная мощность индуктора 60 Вт, частота тока индуктора 7200 Гц, продолжительность нагрева 1-3 мин.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2020 года RU2715840C1

CN 109421109 A, 05.03.2019
JP 1149874 A, 12.06.1989
US 7569624 B2, 04.08.2009
КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2010
  • Брутян Кристина Гагиковна
  • Варанкина Галина Степановна
  • Чубинский Анатолий Николаевич
  • Редков Владимир Александрович
  • Кондратьев Владимир Петрович
RU2437911C2
DE 10144524 B4, 20.11.2008
Способ склеивания древесины 1975
  • Куликов Валентин Анатольевич
  • Показанникова Надежда Андреевна
  • Севастьянов Николай Константинович
  • Каратаев Сергей Григорьевич
SU554152A1
DE 10127704 A1, 20.06.2002
Способ склеивания материалов 1972
  • Коновалов Евмений Григорьевич
  • Шутов Геннадий Моисеевич
  • Ханеня Григорий Петрович
  • Дятко Эдуард Казимирович
  • Бубен Константин Константинович
SU438529A1

RU 2 715 840 C1

Авторы

Мелехов Владимир Иванович

Соловьев Иван Иванович

Прохоров Владимир Вячеславович

Тюрикова Татьяна Витальевна

Даты

2020-03-03Публикация

2019-07-22Подача