Повышение прочности клеевых соединений древесины путем воздействия на клей магнитным полем

• Автор: Иванов, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.21.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 140 с. : ил.

Введение

Глава 1 Анализ состояния проблемы повышения прочности клеевых соединений древесины.

1.1 Прочность клеевых соединений древесины и способы ее повышения

1.2 Влияние магнитного поля на формирование структуры полимера

1.3 Выводы, цель и задачи исследований.

Глава 2 Постановка, программа и методики экспериментальных исследований

2.1 Программа экспериментальных исследований.

2.2 Объекты исследований.

2.3 Планирование эксперимента

2.4 Методика и установка для исследования влияния напряженности постоянного и импульсного магнитных полей на прочность клеевых соединений древесины.
2.5 Методика и установка для исследования влияния магнитного поля на формирование внутренних напряжений клеевых соединений древесины.
2.6 Статистическая обработка результатов исследований и определение погрешности
2.7 Выводы.
Глава 3 Результаты экспериментальных исследований и их анализ
3.1 Влияние постоянного магнитного поля на когезионную и адгезионную прочность клеевых соединений древесины.
3.2 Процессы формирования структуры клея и прочностных свойств клеевых соединений древесины при воздействии постоянным магнитным полем на полимерный компонент клея.
3.3 Влияние импульсного магнитного поля на прочность клеевых соединений древесины.
3.4 Влияние магнитного поля на процесс формирования внутренних на
пряжений клеевых соединений древесины.
3.5 Зависимость прочности клеевых соединений древесины от времени обработки в магнитном поле
3.6 Влияние породы древесины на прочность клеевых соединений на основе магиитообработанных клеев
3.7 Выводы.
Глава 4 Теоретические выводы по результатам экспериментальных исследований
4.1 Моделирование технологии создания клеевых соединений древесины повышенной прочности путем обработки в магнитном поле
4.1.1 Выбор математической модели
4.1.2 Влияние времени выдержки на прочность клеевого соединения.
4.1.3 Влияние напряженности магнитного поля и времени выдержки клея на прочность клеевого соединения.
4.1.4 Влияние породы древесины на прочность клеевого соединения
4.1.5 Влияние напряженности магнитного поля и давления на образец
при склеивании.
4.2 Моделирование процесса формирования внутренних напряжений в клеевых прослойках клееной древесины при обработке в магнитном поле
4.3 Влияние температуры на предел прочности клеевого соединения при скалывании при воздействии магнитного поля.
4.4 Выводы.
Основные выводы и рекомендации.
Список использованной литературы


Для создания прочного клеевого соединения необходимо активное взаимодействие поверхности древесины с клеем. Когда клей хорошо смачивает поверхность, то контакт между ними становится наиболее полным. Процесс смачивания сопровождается снижением свободной энергии трехфазной системы из клея, древесины и воздуха. На полноту смачивания древесной поверхности и величину сцепления с ней клея в значительной степени влияет микрогеомегрия поверхности и наличие микронеровностей. Известно, что высота микронеровностей зависит от способов обработки поверхностей, режима резания, состояния оборудования и режущего инструмента, анатомического строения древесины. Исследованиями установлено неоднозначное влияние шероховатости поверхности на прочность клеевого соединения. С одной стороны, прочность клеевых соединений снижается с ростом микронеровностей за счет ухудшения заполнения впадин неровностей поверхности клеем и ростом усадочных напряжений, вызываемых неравномерностью по толщине клеевого слоя. С другой стороны, придание поверхности шероховатости имеет положительный эффект за счет увеличения площади контакта склеиваемых поверхностей, что имеет место при склеивании плотной древесины поперек волокон. Существенное влияние на прочность клеевых соединений оказывает начальная влажность древесины. Поскольку адсорбированная древесная влага, частично связанная с ней химически, снижает количество свободных радикалов на ее поверхности, ухудшается взаимодействие клея с древесиной. Кроме этого при повышении влажности древесины сушка готовой продукции в условиях эксплуатации приводит к образованию внутренних напряжений, которые снижают прочность клеевого соединения. Низкая влажность древесины приводит к поглощению поверхностными слоями древесины влаги из клея, что снижает его смачивающую способность. Одним из наиболее важных технолог ических характеристик клея является его вязкость. Влияние вязкости клея на прочность клеевого соединения определяется условиями формирования адгезионного контакта. Высокая вязкость клея приводит к образованию пустот в клеевом слое, что сопровождается уменьшением площади адгезионного взаимодействия и увеличением внутренних напряжений в клеевом шве. Вместе с адгезионной прочностью клеевого соединения растет и когезионная прочность. Вместе с тем применение клея низкой вязкости может сопровождаться глубоким проникновением клея в древесину, что приводит к образованию голодного клеевого шва, обычно пониженной прочности. Отсюда для обеспечения заданной прочности требуется в каждом конкретном случае подбирать оптимальную вязкость. В условиях горячего склеивания температура существенно влияет на прочность клеевого соединения. При повышении температуры растет пластичность древесины, в результате чего улучшаются условия смачивания и растекания клея. В тоже время повышение температуры выше оптимального значения может привести к термодеструкции клеевой прослойки или даже разрушению клеевого соединения за счет избыточного давления образовавшейся парогазовой смеси. Негативное воздействие температуры на прочность клеевых соединений может проявиться за счет образования в клеевом шве термических напряжений. Подобные напряжения возникают изза неравномерного нагрева изделия при кондуктивном способе подвода теплоты или за счет различных значений коэффициентов объемного расширения древесины и клея. Улучшение прочности клеевого соединения можно достичь применением рационального давления прессования, когда уменьшается контактность склеиваемых поверхностей. Величина давления выбирается с учетом свойств склеиваемой древесины и ее влажности, состояния поверхности и их размеров. Более высокое давление имеет место, когда выше плотность древесины и ниже ее влажность, больше шероховатость поверхностей и их размер, выше вязкость клея. Кроме рассмотренных выше факторов на прочность клеевых соединений древесины определенное влияние оказывает также количество клея, наносимого на склеиваемые поверхности, состояние воздуха производственных помещений, выдержка под давлением и др.