3403

21

Порядок измерения следующий: в ванну вискозиметра залить воду и до-

вести ее до температуры 20±0,5 °С. Закрыть сопло стержнем. Залить во внутренний сосуд смолу до уровня острия крючков.

Прибор при помощи винтов установить так, чтобы вес три острия крючков находились в горизонтальной плоскости и были едва заметны на поверхности испытуемой жидкости.

Резервуар закрыть крышкой и довести температуру смолы до 20°С. Под сопло установить чистый сухой стаканчик, градуированный на 50 мл. Быстро вынуть стержень и одновременно с появлением из сопла жидкости пустить секундомер.

Продолжительность истечения 50 мл. жидкости, умноженная на поправочный коэффициент, указанный на корпусе вискозиметра, и есть условная вязкость смолы в секундах.

Определение концентрации водородных ионов , рН

Концентрация водородных ионов (рН). Известно, что водные растворы кислот, щелочей, солей и других веществ содержат ионы водорода ( Н+) и ионы гидроксила ( ОН-). Если в растворе преобладают ионы водорода, такая среда называется кислой (Н+ > 10-7). Если же количество ионов гидроксила – щелоч-

ной ( Н+ < 10-7). Если же количество ионов водорода равно количеству ионов гидроксила, такая среда называется нейтральной. т.е. (Н+) = 10-7. Такими числами, выраженными степенями с отрицательными показателями, пользоваться неудобно.

Концентрация ионов водорода принято выражать через водородный показатель (рН), который равен:

рН = - lg [ Н+]

С его помощью реакцию растворов принято характеризовать так: ней-

тральная – рН = 7, кислая – рН < 7, щелочная – рН > 7.

22

В виде схемы реакции растворов можно представить так:

Карбамидные смолы получают при различных значениях рН на разных стадиях изготовления ( от рН=5 до рН=8,7).

Готовые к употреблению смолы имеют значения рН = 6-8,7 в зависимости от марки смолы, отдельные марки имеют более узкий диапазон изменения этого показателя. От значения этого показателя зависит срок хранения смол и скорость отверждения клеев, приготовленных на их основе. Реакция поликонденсации карбамидоформальдегидных смол интенсивнее протекает в кислой среде, поэтому при приготовлении рабочих растворов клеев к смолам добавляют отвердители, имеющие кислый характер. что позволяет изменить водородный показатель клеев в сторону слабо-кислой среды.

Водородный показатель клеев будет зависеть от рН используемой смолы, вида и количества отвердителя. Водородный показатель клеев поддерживают в определенных пределах в зависимости от назначения клея ( для горячего или холодного способа склеивания), от требуемой при этом скорости отверждения. Так, для горячего способа склеивания чаще всего используют отвердители: аммонийные соли соляной кислоты ( NH4Cl), реже серной ксилоты ( (NH4)2SO4). Механизм их действия таков: после введения отвердителя рН сдвигается в слабокислую среду ( рН = 5,5 – 6,5), что позволяет сохранять клею рабочие свой-

ства, но при нагревании таких клеев до температуры 80-100°С за счет реакции взаимодействия хлористого аммония со свободным и слабосвязанным формальдегидом выделяются соляная кислота, что приводит к снижению рН до 2,5

– 4,0, при этом происходит быстрая желатинизация клеев, а затем быстрый переход в твердое состояние.

При приготовлении клеев холодного отверждения в качестве отвердителя используют слабые органические кислоты ( водные растворы щавелевой кислоты, молочной, лимонной, ортофосфорной). Клеи с сильнощелочной реакцией среды (казеиновые и альбуминовые) окрашивают древесину, богатую дубиль-

23

ными веществами. Это необходимо учитывать при склеивании древесины твердых лиственных пород.

Реакция среды смолы может быть установлена с помощью универсального индикатора цветной шаклы и рН-метра любой марки.

В первом случае необходимо: налить в фарфоровую чашечку около 1 мл. солы, добавить к ней 1-2 капли универсального индикатора и тщательно перемешать до получения равномерной окраски; сравнить окраску смолы с окраской цветной шкалы и по ней установить рН.

При определении реакции среды с помощью рН-метра необходимо руководствоваться инструкцией, прилагаемой к прибору.

Определение времени желатинизации клея при 100°С

Время желатинизации при 100°С – это время, в течение которого клей переходит в желатинообразное состояние при нагревании, а затем быстро отверждается. Этот показатель часто называют скоростью отверждения при горячем способе склеивания.

Скорость отверждения клеев нужно знать, чтобы правильно определить продолжительность процесса склеивания при нагревании до определенной температуры.

Скорость отверждения связующего зависит от природы самого клея,его сухого остатка, состава клея, условий отверждения и т.п. Измеряется, как правило, в секундах.

Порядок измерения следующий:

а) отвесить 50 г смолы. поместить в стакан, добавить в нее 2,5 мл 20%- ного раствора хлористого аммония ( 1,0% в пересчете на сухой хлористый аммоний), после чего тщательно перемешать в течение 5 минут;

б) отвесить 2 г клея, поместить в пробирку; в) вставить пробирку в колбу с кипящей водой и включить секундомер.

Уровень воды в колбе должен быть не менее 10-20 мм выше уровня смолы в

24

пробирке. Перемешивать клей непрерывным вращением стеклянной палочкой до начала его желатинизации. Время от момента погружения пробирки в кипящую воду до момента потери текучести клеевого раствора принимают за время желатинизации клея при 100°С.

Определение времени желатинизации клея при 20±1°С

Время желатинизации клея при 20°С (жизнеспособность клея) это время, в течение которого клей сохраняет свои рабочие свойства в допустимых пределах, т.е. пригоден к употреблению. Жизнеспособность клея нужно знать, чтобы правильно рассчитывать объемы приготовления клеев. Для клеев холодного отверждения, в большинстве случаев, по жизнеспособности устанавливается продолжительность процесса склеивания древесных материалов.

Жизнеспособность клеев зависит от природы связующего, его состава, температуры окружающей среды и т.п. Измеряется, как правило, в часах.

Отвердителями для карбамидоформальдегидных смол при холодном склеивании являются растворы слабых органических кислот: щавелевой, молочной, лимонной. Механизм их действия относительно прост. При введении кислот снижается рН смолы, вследствие чего ускоряется процесс поликонденсации. В результате начинает возрастать вязкость клеевого раствора. Причем возрастание вязкости может достигнуть такой степени, что клей будет трудно наносить, и его клеящие свойства будут низкими, а, следовательно, и прочность склеивания будет невысокая.

Для карбамидоформальдегидных клеев жизнеспособность контролируется по условной вязкости, измеренной по вискозиметру ВЗ-246(ВЗ-4).

При этом измерения необходимо проводить при постоянной температуре

(20±1°С), так как скорость реакции поликонденсации зависит от температуры. В производственных условиях жизнеспособность карбамидоформальдегидных клеев холодного отверждения поддерживают в пределах 2-4 часов (реже до 6 часов). При этом в зависимости от марки смолы и температуры произ-

25

водственных помещений количество отвердителя (10% раствора щавелевой кислоты ) вводят 4-7 м.ч. на 100 м.ч. смолы (КФ-Ж). При холодном способе склеивания продолжительность выдержки в прессе под давлением (минимальная) при этом должна обеспечиваться 3-5 часов.

Порядок измерения следующий:

а) приготовить клеевой раствор: отвесить в стакан 50 г смолы, добавить 0,5 г (1% тонкоизмельченного хлористого аммония) и тщательно перемешать. Приготовленный клеевой раствор при периодическом перемешивании выдер-

живают при 20±1°С до начала желатинизации.

б) определить вязкость клеевых растворов по вискозиметру ВЗ-246 (ВЗ- 4), отметив время выполнения замера и величину вязкости.

в) определить рН кллевых растворов.

г) повторные замеры вязкости и рН приготовленных клеевых растворов проводить каждые 10 минут до тех пор, пока вязкость не достигнет предельнодопустимых значений (в работе за предельно-допустимую вязкость условно принята вязкость, превышающая начальную в2 раза).

Время от момента добавления хлористого аммония до момента потери текучести клеевого раствора принимается за время желатинизации при 20±1°С.

Определение смешиваемости смолы с водой

В стакан емкостью 200 мл налить 50 мл смолы и постепенно при перемешивании добавить 100 мл воды в соотношение по объему 1:2. Температура во-

ды 20±1°С. При смешивании не должна происходить коагуляция смолы, т.е. в смеси не должен образовываться хлопьевидный осадок, не должно наблюдаться расслоение.

Контрольные вопросы:

1. Какие клеи используются в деревообрабатывающей промышленности?

26

2.Важнейшие свойства клеев.

3.Что такое массовая доля сухого остатка и как ее можно установить?

4.Что такое вязкость смолы; приборы для определения.

5.Определение концентрации водородных ионов; приборы.

6.Определение времени желатинизации при 100о С и при 20о С.

7.Определение смешиваемости смолы с водой.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4.

СКЛЕИВАНИЕ ФАНЕРЫ Цель работы: Изучить технологию производства фанеры и освоить ме-

тодику выбора технологических режимов.

Оборудование: Линейка, штангенциркуль, секундомер, кисть, весы, лабораторный клеильный пресс.

Материалы: шпон лущеный, карбамидоформальдегидная смола, хлористый аммоний.

Фанера – это слоистый материал, состоящий из склеенных между собой листов лущеного шпона.

При наборе листов фанеры существуют определенные правила:

•На наружные слои фанеры используется более качественный шпон, чем на внутренние;

•На наружные поверхности фанеры шпон должен быть обращен правой стороной; чередование правой и левой стороны шпона также должно учитываться при формировании внутренних слоев фанеры;

•При нечетном числе слоев фанеры смежные слои должны иметь взаимно перпендикулярное направление волокон;

•Симметрично расположенные листы шпона должны быть из одной породы древесины, иметь одинаковую толщину и направление волокон;

27

•При формировании пакетов из нескольких листов фанеры лицевые наружные слои должны укладываться вовнутрь пакета;

•Формирование пакета должно производиться по одному углу.

Существует два способа склеивания фанеры: холодный и горячий. Предпочтение отдается горячему способу, так как он более производительный.

Параметры режима склеивания фанеры:

-влажность шпона;

-давление при склеивании;

-температура плит пресса;

-продолжительность склеивания.

Параметры режима склеивания фанеры устанавливаются от целого ряда факторов: породы древесины, из которой получен лущеный шпон, применяемых клеев, толщины и слойности фанеры и т.д.

Порядок выполнения работы:

1.Ознакомиться с устройством лабораторного клеильного пресса и с правилами техники безопасности при работе на прессе.

2.Выбрать режимы склеивания фанеры в соответствии с заданной толщиной и слойностью фанеры, видом применяемого связующего.

3.Приготовить рабочий раствор клея.

4.Приготовить шпон для наружных и внутренних слоев, измерить толщину шпона.

5.Нанести рабочий раствор связующего на листы шпона при расходе клея 110 – 130 г/м2.

6.Сформировать пакеты фанеры.

7.Произвести склеивание фанеры в лабораторном прессе.

8.Визуально определить качество фанеры. Измерить ее толщину.

Контрольные вопросы:

1.Что такое фанера?

2.Способы производства фанеры.

28

3.Влажность шпона, порода древесины, толщина.

4.Клея в производстве фанеры.

5.Параметры склеивания фанеры, от чего зависят?

6.Правила формирования пакета.

7.Диаграмма изменения давления при склеивании.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

ПРЕССОВАНИЕ ДРЕВЕСНОСТОРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ

Древесностружечные плиты получают путем прессования древесных частиц, смешанных со связующим.

Технологический процесс производства древесностружечных плит плоского прессования состоит из следующих основных операций: подготовка сырья, измельчение древесины, сушка и сортировка древесных частиц, приготовление связующего, смешивание древесных частиц со связующим, формирование стружечного пакета, подпрессовка стружечного пакета, прессование плит, обрезка, кондиционирование, шлифование древесностружечных плит.

Цель работы: Ознакомиться с технологией изготовления древесностружечных плит в лабораторных условиях и режимами горячего прессования.

Оборудование: Лабораторный гидравлический пресс для горячего прессования, лабораторный пресс для холодной подпрессовки, весы, рефрактометр, смеситель, формовочная рама, металлические поддоны, дистанционные планки, секундомер, вискозиметр ВЗ-4, стаканчики химические.

Материалы: древесная стружка, карбамидоформальдегидная смола, хлористый аммоний.

Вид и размеры древесных частиц зависят от конструкции плиты, способа ее производства, требуемого качества.

Чаще всего в качестве связующего применяется карбамидоформальдегидная смола, для древесностружечных плит повышенной прочности и водостойкости – фенолоформальдегидная смола. С целью обеспечения рабочей вяз-

29

кости связующего сухой остаток смол доводят до 52 – 60% путем их разбавления водой. Отвердителем служит хлористый аммоний, количество которого по сухому веществу составляет 0,7 - 1% к массе смолы рабочей концентрации.

Сформированный стружечный пакет подвергается подпрессовке для повышения транспортной прочности и уменьшения толщины пакета.

Основные режимы прессования древесностружечного пакета:

-давление прессования;

-температура прессования;

-продолжительность прессования.

Порядок выполнения работы:

В работе предусматривается изготовление древесностружечной плиты размером 355х 385х16 мм, плотностью 650 – 700 кг/м3, из предварительно высушенной и отсортированной стружки.

1.Визуально оценить качество стружки.

2.Установить с помощью рефрактометра массовую долю сухого остатка

смолы.

3.Рассчитать количество древесных частиц, необходимое для изготовления одной плиты, требуемых размеров и плотности.

4.Рассчитать количество смолы исходной и рабочей концентрации, количество добавляемой воды и количество отвердителя.

5.Приготовить рабочий раствор связующего.

6.Отвесить необходимое количество древесной стружки для изготовления плиты.

7.Загрузить в смеситель древесную стружку, залить рабочий раствор связующего. Включить смеситель и перемешивать стружку со связующим в течение 4 минут.

8.Выгрузить осмоленную стружку из смесителя. Взвесить необходимое количество стружечно-клеевой смеси.

30

9.Произвести вручную формирование пакета на поддоне с помощью формовочной рамки, следя за равномерностью распределения стружки по поверхности поддона.

10.Подпрессовать стружечный ковер в холодном прессе.

11.Снять формовочную рамку с поддона, установить дистанционные планки и загрузить пакет в горячий пресс.

12.Спрессовать плиту по выбранному режиму. Произвести выдержку при свободном доступе атмосферного воздуха в течение суток.

13.Провести визуальную оценку качества плиты.

Контрольные вопросы:

1.Что такое древесностружечная плиты?

2.Основные операции технологического процесса производства древесностружечной плиты.

3.Характеристика изготавливаемой плиты.

4.Характеристика свойств связующего.

5.Расчет потребного количества древесных частиц и связующего на одну плиту.

6.Характеристика режима прессования.

7.Диаграмма изменения давления при прессовании.

8.Оценка качества плиты.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

ОБЛИЦОВЫВАНИЕ ЩИТОВ Цель работы: ознакомление с технологией облицовывания щитовых де-

талей.

Облицовывание заключается в оклеивании поверхностей заготовок тонкими листовыми материалами. При этом не только придается поверхностям