Совершенствование технологии изготовления клееной фанеры на основе применения фурановой смолы

• Автор: Тихомиров, Леонид Алексеевич
• Шифр специальности: 05.21.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Кострома
• Количество страниц: 224 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Общая характеристика фанерной продукции и задачи, стоящие

перед фанерным производством

1.2. Основная продукция фанерного производства

1.3. Области применения выпускаемой фанеры

1.4. Экологические требования к фанерной продукции

1.5. Основные синтетические смолы, применяемые для склеивания фанеры и способы снижения токсичности фанерной продукции

1.5.1. Фенолоформальдегидные смолы

1.5.2. Карбамодоформальдегидные смолы

1.6.Технология производства фурановых смол
1.6.1. Исходные продукты для производства фурановых смол
1.6.2. Производство смол на основе фурфурола
1.6.3. Производство смол на основе фурфурола и ацетона
1.6.4. Производство смол на основе фурфурилового спирта
1.7. Виды фурановых полимеров и области их применения
1.7.1. Жидкие смолы и лаки
1.7.2. Твердые фурфурол ацетоновые смолы
1.7.3. Материалы на основе фурфуролацетоновых смол
1.7.4. Фенольнофурановые смолы
1.8. Применение фурановых смол в России и за рубежом
1.9. Выводы по состоянию вопроса
1 Цель и задачи исследования
2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ФУРАНОВОЙ СМОЛЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КЛЕЕНОЙ ФАНЕРЫ
2.1. Оценка технического уровня и качества фурановой смолы
2.1.1. Номенклатура показателей качества
2.1.2. Выбор показателей качества
2.1.3. Методика расчета обобщенного показателя качества смолы
2.1.4. Сравнение качества фурановой смолы и фенолоформальдегидной смолы
2.1.5. Результаты анализа и перспективы работы
2.2. Теоретические исследования образования клеевых соединений
2.3. Использования наполнителей для регулирования свойств клеевой композиции
2.4. Обоснование параметров режима склеивания
2.4.1. Определение разнотолщинности шпона
2.4.2. Определение давления при склеивании березового шпона
2.5. Выводы и рекомендации
3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Цель и задачи экспериментальных исследований
3.2. Приборы и материалы
3.3. Методика получения фурановой смолы для проведения экспериментов
3.3.1. Описание лабораторной установки
3.4. Методика проведения исследований физикомеханических показателей фанеры
3.4.1. Методика определения влияния температуры прессования на прочность фанеры при скалывании
3.4.2. Методика определения влияния продолжительности прессования на физикомеханические свойства фанеры
3.4.3. Методика исследования кинетики водопоглощения и разбухания фанеры на основе мономера ФА
3.4.4. Методика определения влияния количества добавляемого отвердителя на физикомеханические свойства фанеры на основе
фу рано вой смолы
3.4.5. Методика определения рационального отвердителя для фурановой смолы
3.4.6. Определение рационального наполнителя для фурановой смолы при изготовлении фанеры
3.4.7. Поиск рационального режима склеивания фанеры на основе фурановой смолы по методу крутого спуска
3.4.8. Методика исследования процесса склеивания шпона
3.5. Методика проверки токсичности клееных материалов
3.5.1 Сущность методики
3.5.2. Реактивы
3.5.3. Ход определения
3.5.4. Приготовление анализируемой пробы
3.5.5. Построение калибровочного графика
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ФУРАНОВОЙ СМОЛЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КЛЕЕНОЙ ФАНЕРЫ
4.1. Определение влияния технологических параметров прессования на физикомеханические свойства фанеры на основе фурановой смолы
4.1.1. Исследование влияния температу ры прессования на прочность фанеры при скапывании
4.1.2. Исследование влияния продолжительности прессования на физикомеханические свойства фанеры
4.2.3. Исследование зависимости водопоглощения и разбухания по толщине фанеры на основе мономера ФА от продолжительности выдержки в воде
4.2.4. Исследование кинетики водопоглощения и разбухания фанеры на основе мономера ФА
4.2.5. Исследование влияния количества добавляемого отвердителя на физикомеханические свойства фанеры на основе фурановой смолы
4.2.6. Определение рационального отвердителя для фурановой смолы
4.2.7. Определение рационального наполнителя для фурановой смолы при изготовлении фанеры
4.3. Поиск рационального режима склеивания фанеры на основе 3 фурановой смолы по методу крутого спуска
4.4.Исследование процесса склеивания шпона клеевой композицией на 6 основе фурановой смолы
4.5. Определение токсичности клееной фанеры
4.6. Выводы и рекомендации по результатам экспериментальных 9 исследований
5. ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА
ФАНЕРЫ НА ОСНОВЕ ФУРАНОВОЙ СМОЛЫ
5.1. План производства и реализации продукции
5.2. План по издержкам производства
5.3. План Труд и кадры
5.4. План по прибыли и рентабельности
5.5. Методика укрупннной оценки экономического ущерба от
загрязнения атмосферы
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА


Это является важным фактором при ее эксплуатации в переменных температурновлажностных условиях и позволяет расширить области применения по сравнению с клееной продукцией на основе карбамидных смол. Материал, применяемый в строительстве, должен обладать повышенной прочностью и способностью противостоять переменным воздействиям влаги и тепла окружающей среды. К клееной продукции, изготовленной на основе фенолформальдегидных смол, как строительному материалу, предъявляют повышенные санитарногигиенические требования. В качестве критерия гигиенической оценки материалов для токсичных химических веществ фенол, формальдегид и др. Таблица 1. Предельно допустимые концентрации фенола и формальдегида. Выделение токсичных веществ, в частности фенола и формальдегида, из готовых синтетических смол обусловлено содержанием их в свободном состоянии и наличии низкомолекулярных летучих соединений, метилольных и эфирных групп, а также способностью смол к деструкции под влиянием тепловых, механических и других воздействий. Учитывая повышение санитарногигиенических требований к синтетическим смолам и клееной продукции, на их основе в ЦНИИФанеры проводят научноисследовательские работы по созданию малотоксичных фенолоформальдегидных смол и соответственно клеевой продукции на их основе. Большие заслуги в развитии теории образования и строения, а также промышленного производства фенолформальдегидных смол принадлежат ученым Г. С.Петрову, С. Н. Ушакову, АА. Ваншейдту, И. П. Лосеву, СВ. Виноградовой, В. В. Коршаку, А. Ф. Николаеву, В А. Попову, В А. Сергееву, Е. Б. Тростянской, АА. Берлину и другим. Их усилиями были разработаны научные основы химии и технологии фенолоформальдегидных смол и разнообразные материалы на их основе. Исследованиями установлено, что выделение формальдегида или фенола из фанеры, а также из других клееных материалов в значительной степени определяется свойствами смол и условиями, при которых протекает их отверждение в процессе прессования. Рис. Зависимость содержания свободного фенола и формальдегида от мольного соотношения исходных компонентов а и продолжительность синтеза при температуре . С б 1 содержание свободного формальдегида 2 содержание свободного фенола. Одним из важных факторов, влияющих на полноту связывания с формальдегидом, является продолжительность конденсации смолы при экзотермической реакции, рис. В результате установлено, что с увеличением продолжительности выдержки реакционной смеси при температуре . На санитарногигиенические свойства клееных материалов из древесины значительно влияет содержание в смоле свободных фенола и формальдегида Большой комплекс исследований по синтезу фенолоформальдегидных смол показал, что содержание свободных продуктов в готовой смоле зависит от соотношения исходных компонентов, вида катализатора, температуры и продолжительности реакции конденсации и др. На рис. Соотношение фенола я формальдегида моль
смоле. Это объясняется глубоким процессом конденсации фенола с формальдегидом. В то же время значительно увеличивается вязкость готового продукта, что сокращает срок его хранения и затрудняет применение. Исследование процесса конденсации смолы при температуре С показало, что при щелочности конденсата 3. Дальнейшее повышение температуры приводит к поликонденсации фенолоспиртов с образованием смолообразных продуктов с минимальным содержанием токсичных веществ. Рис. Влияние количества катализатора на полноту связывания фенола с формальдегидом а в процессе конденсации при температуре С б при температуре С 1 содержание катализаторов едкого натра 3 2 содержание катализатора едкого натра 9 . При конденсации малотоксичных фенолформальдегндных смол установлено, что на качество готового продукта большое влияние оказывает способ введения формалина в зону реакции одно или многостадийный. Многостадийное введение формалина позволяет получать малотоксичные и стабильные по вязкости смолы. Недостаток этого способа большая продолжительность реакции. Так, в производстве смолы с молярным соотношением исходных компонентов 1 2,1.