Синтетический клей для производства фанеры, фанера и способ ее производства Российский патент 2021 года по МПК B27D1/04 

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к производству фанеры.

Проблема защиты продукции в современном мире является весьма актуальной для любой компании-производителя. Особенно это касается крупных компаний, в которых репутационный ресурс значителен и напрямую влияет на загруженность производственных мощностей.

Известна фанера содержащая листы шпона, склеенные между собой синтетическим клеем, в качестве синтетического клея использован клей на основе диановой смолы. Из шпона толщиной 1,5 мм собирают пакет. На листы шпона наносят путем пропускания их через вальцы клей на основе диановой смолы и осуществляют холодную подпрессовку собранного пакета, а затем - горячее склеивание [Патент RU № 2136488, МПК B27D 1/04, 1999].

Недостатком данной фанеры является невозможность однозначной идентификации производителя по химическому составу клея или соотношению компонентов клеевой смеси.

Известен способ изготовления фанеры в котором осуществляют обработку поверхности шпона в два этапа, нагрев шпона после первого этапа, обработку поверхности шпона на втором этапе путем нанесения на нее клеевого слоя с использованием клея из ряда, содержащего фенолоформальдегидный клей. Выполняют формование стопы шпона, подпрессовывание и горячее прессование стопы. На первом этапе поверхность шпона обрабатывают водным раствором арабиногалактана и затем шпон греют до полного высыхания с высаживанием арабиногалактана. Ряд клеев дополнительно содержит карбамидоформальдегидный клей. Клей на поверхность шпона наносят в количестве 110-130 г/м². Арабиногалактан на поверхность шпона наносят в количестве 5-10 г/м² в расчете на сухие вещества [Патент RU № 2502593, МПК B27D 1/04, 2013].

Недостатком данного способа является невозможность однозначной идентификации производителя фанеры по компонентам клея или компонентам подготовки поверхности.

В качестве прототипа «синтетического клея для производства фанеры», а также непосредственно «фанеры» выбрано техническое решение согласно патента RU № 2136488.

В качестве прототипа «способа изготовления фанеры» выбрано техническое решение согласно патента RU № 2502593.

Техническим результатом заявляемой группы изобретений является создание способа маркировки листов фанеры и материала, используемого в качестве идентификационной метки, для последующей гарантированной ее идентификации.

Указанный технический результат достигается тем, что синтетический клей для производства фанеры, содержащий смолу, мел, муку и воду, согласно изобретению, дополнительно содержит железосодержащий мелкодисперсный наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас. %:

смола - 65,0-78,0

мел - 5,0-10,0

мука - 5,0 - 8,0

вода - 8,0-14,0

железосодержащий мелкодисперсный наполнитель - 0,05-6,0.

В качестве смолы синтетический клей содержит фенол-формальдегидную или карбамид-формальдегидную или иную смолу со свойствами реактопластов или термопластов, полимеризующуюся в щелочной или кислой среде.

В качестве железосодержащего мелкодисперсного наполнителя синтетический клей содержит пылевидные отходы металлургического производства с содержанием железа не менее 30,0%.

Также, указанный технический результат достигается тем, что в фанере, содержащей листы шпона, склеенные между собой синтетическим клеем согласно изобретению, синтетический клей содержит железосодержащий мелкодисперсный наполнитель.

Железосодержащий мелкодисперсный наполнитель в составе синтетического клея содержится в количестве 0,05-6,0%.

В качестве железосодержащего мелкодисперсного наполнителя используют пылевидные отходы металлургического производства с содержанием железа не менее 30,0%.

Содержание смолы, воды и муки влияет на вязкость клеевого состава и обеспечивает достаточное «время жизни» без ухудшения потребительских свойств. Снижение концентрации смолы, равно как и увеличение содержания воды приводит к непроклею в фанере, обратная ситуация способствует увеличению вязкости и нарушении режима текучести, что приводит к повышенному расходу клея или полной остановке производства.

Содержание муки в указанном диапазоне также обеспечивает достаточную степень холодной подпрессовки собранного пакета из шпона перед горячим прессованием. Уменьшение содержание не позволяет точно контролировать вязкость состава, не обеспечивает холодную подпрессовку и уменьшение пакета шпона перед горячим прессованием. Увеличение содержание муки приводит к неконтролируемому изменению вязкости, образованию агломератов твердой фазы, нарушению режима склеивания композита.

Мел применяется в качестве наполнителя для минимизации фактора парового удара при горячем прессовании, а также с целью удешевления технологии производства. Изменение его содержания в большую сторону приводит к уменьшению прочности клеевого шва, в меньшую - повышенному расходу смолы и клеевого состава соответственно.

Полезное действие изобретения достигается в совокупности с методом идентификации неорганических веществ методом рентгенофлуоресцентного анализа (РФА).

Внесение материала метки (железосодержащего мелкодисперсного наполнителя) не должно приводить к ухудшению свойств клеевого состава. Максимальное содержание железосодержащего мелкодисперсного наполнителя ограничено 6,0%, иначе наблюдаются ухудшения вязкости и адгезионных свойств клея.

Минимальное содержание идентификационной метки (железосодержащего мелкодисперсного наполнителя), позволяющее многократно и качественно определять ее наличие, вне зависимости от внешних условий (температура, влажность), составляет 0,05%.

Также, указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления фанеры, включающем обработку поверхности шпона, нанесение на нее клеевого слоя, формование стопы шпона, подпрессовывание и горячее прессование стопы, согласно изобретению в качестве клея используют синтетический клей, содержащий железосодержащий мелкодисперсный наполнитель.

Железосодержащий мелкодисперсный наполнитель в составе синтетического клея содержится в количестве 0,05-6,0%.

В качестве железосодержащего мелкодисперсного наполнителя используют пылевидные отходы металлургического производства с содержанием железа не менее 30,0%.

Для изготовления фанеры используют шпон толщиной 0,8-2,5 мм.

Синтетический клей на поверхность шпона наносят в количестве 100,0-200,0 г/м².

Вязкость синтетического клея составляет 80-165 с.

Прессование стопы осуществляют с давлением 1,1-3,0 МПа, при температуре 110-150°С, в течение 4-15 мин.

Толщина шпона зависит от технологического оборудования производителя. Указанная толщина обеспечивает достаточную прочность шпона и минимизирует массу древесины на единицу площади поверхности. Уменьшение толщины приводит к значительному усложнению процессов сушки и использования шпона в формировании пакета. Увеличение толщины приводит к увеличению массы пакета без значительного изменения прочностных характеристик, что, в результате снижает эффективность расходования сырья в производстве.

Указанные нормы расхода клея, а также параметры вязкости (по вискозиметру В3-4) обеспечивают применение клеевого состава в технологической цепочке производства фанеры, достаточную степень диффузии и адгезии клеевого состава к поверхности шпона. Что, в свою очередь, гарантирует прочность клеевого шва согласно требуемым европейским и российским стандартам качества фанерных изделий. Уменьшение нормы расхода, равно как и изменение вязкости клеевого состава приводят к неравномерному нанесению клеевого состава, непроклеиванию композитного пакета и появлению брака.

Параметры прессования обеспечивают максимальную степень полимеризации смол в клеевом составе, обеспечивают оптимальную влажность в готовом продукте.

Снижение температуры и давления в процессе горячего прессования, приводит к возникновению непроклеенных областей, снижению ресурса техники, повышенной токсичности готового продукта в связи с выделением формальдегида или иного мономера, участвующего в поликонденсации смолы.

Указанные параметры позволяют получать изделия с внесенной идентификационной меткой согласно СТО компании «Свеза» и требованиям международных стандартов качества.

Пример производства фанеры на основе фенолформальдегидной смолы с внесенной идентификационной меткой (железосодержащим мелкодисперсным наполнителем) в количестве 5,0%.

Подготовка жидкой фазы: смола в количестве 70% смешивалась с водой 10,0%.

Твердая фаза, состоящая из мела в количестве 7,5% и железосодержащего наполнителя (5,0%), смешивалась отдельно до получения однородной массы.

Твердая фаза постепенно добавлялась в жидкую фазу при непрерывном перемешивании. Дальнейшее перемешивание осуществлялось до достижения однородного состояния клеевой массы. Для контроля вязкости клеевого состава, одновременно с твердой фазой подавалась мука в количестве 7,5%. Вязкость клея составила 135 с по В3-4.

Клеевой состав наносился на поверхность шпона в количестве 150-160 г/м².

Для формирования фанерного пакета использовался шпон, влажностью 2-5% и толщиной до 4 мм. Количество слоев шпона составило 7 шт.

Проводилось формирование стопы для холодной подпрессовки, далее осуществлялась холодная подпрессовка в течение 5 минут с давлением 1,1 МПа.

Дальнейшее горячее прессование проводи в течение 8 минут с давление 17 МПа.

В результате указанных операций была получена фанера толщиной 9 мм с меткой (железосодержащим мелкодисперсным наполнителем) в каждом клеевом слое. Наличие позволяет однозначно определить наличие железосодержащего наполнителя методом рентгенофлуоресцентного анализа (РФА), поскольку указанный наполнитель содержит металлы, нехарактерные для материалов производства компонентов фанерного композита в количестве, исключающим ошибку определения.

Метод РФА является спектроскопическим методом определения элементного состава образца. Метод основан на сборе и анализе спектра, полученного при облучении исследуемого образца рентгеновским излучением. Идентификация железосодержащего наполнителя в составе фанеры происходит сравнением спектров исследуемых образцов с эталонными спектрами наполнителя. В качестве фона выступает фанера заданной толщины без железосодержащего наполнителя в составе клея.

Технический результат изобретения достигается изготовлением фанеры с функциональными свойствами, ранее не присущими данному классу материалов, а именно наличию идентификационной метки с возможностью однозначного определения ее в составе фанеры методом РФА-анализа.

Группа изобретений относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к производству фанеры. Фанера содержит листы шпона, склеенные между собой синтетическим клеем. Способ изготовления фанеры включает обработку поверхности шпона, нанесение на нее клеевого слоя, формование стопы шпона, подпрессовывание и горячее прессование стопы. Синтетический клей для производства фанеры содержит смолу, мел, муку, воду и железосодержащий мелкодисперсный наполнитель, в качестве которого используют пылевидные отходы металлургического производства с содержанием железа не менее 30,0%, при следующем соотношении компонентов, мас. %: смола - 65,0-78,0; мел - 5,0-10,0; мука - 5,0-8,0; вода - 8,0-14,0; железосодержащий мелкодисперсный наполнитель - 0,05-6,0. Обеспечивается маркировка листов фанеры и материала, используемого в качестве идентификационной метки, для последующей гарантированной ее идентификации. 3 н. и 5 з.п. ф-лы.

1. Синтетический клей для производства фанеры, содержащий смолу, мел, муку и воду, отличающийся тем, что дополнительно содержит железосодержащий мелкодисперсный наполнитель, в качестве которого используют пылевидные отходы металлургического производства с содержанием железа не менее 30,0%, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Смола 65,0-78,0 Мел 5,0-10,0 Мука 5,0-8,0 Вода 8,0-14,0 Железосодержащий мелкодисперсный наполнитель 0,05-6,0

2. Синтетический клей по п. 1, отличающийся тем, что в качестве смолы содержит фенолформальдегидную или карбамидоформальдегидную смолу.

3. Фанера, содержащая листы шпона, склеенные между собой синтетическим клеем по п. 1.

4. Способ изготовления фанеры, включающий обработку поверхности шпона, нанесение на нее клеевого слоя, формование стопы шпона, подпрессовывание и горячее прессование стопы, отличающийся тем, что в качестве клея используют синтетический клей по п. 1.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что для изготовления фанеры используют шпон толщиной 0,8-2,5 мм.

6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что синтетический клей на поверхность шпона наносят в количестве 100,0-200,0 г/м².

7. Способ по п. 4, отличающийся тем, что вязкость синтетического клея составляет 80-165 с.

8. Способ по п. 4, отличающийся тем, что прессование стопы осуществляют с давлением 1,1-3,0 МПа при температуре 110-150°С в течение 4-15 мин.