Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние вопроса 9
1.1. Пропитка бумаг и ламинирование 9
1.1.1. Теоретические основы пропитки бумаг 9
1.1.2. Обзор современных технологий пропитки бумаг 12
1.1.3. Теоретические основы ламинирования 17
1.1.4. Обзор современных технологий ламинирования древесных плитных материалов 22
1.2. Пропиточные олигомеры 27
1.2.1. Меламиноформальдегидные пропиточные олигомеры. Недостатки и пути их устранения 27
1.2.2. Карбамидоформальдегидные пропиточные олигомеры. Недостатки и пути их устранения 30
1.3. Санитарно-гигиенические свойства аминосмол и изделий на их основе 32
Глава 2. Предпосылки и задачи исследований 35
Глава 3. Методические положения экспериментальных исследований 39
3.1. Объекты и методики исследований 39
3.2. Методы анализа олигомеров 40
3.2.1. Определение времени пенетрации 40
3.2.2. Определение поверхностного натяжения олигомеров 41
3.2.3. Определение времени желатинизации олигомеров при 140 С 43
3.2.4. Определение содержания формальдегида в формалине 44
3.2.5. Исследование олигомеров на вискозиметре «Реотест 2.1» 45
3.2.6. Изучение деформационных характеристик отверждённых композиций 46
3.3. Методы испытаний мебельных деталей 48
3.3.1. Определение гидротермической стойкости покрытий 48
3.3.2. Определение удельного сопротивления при нормальном отрыве покрытий от пласта облицованной мебельной детали 48
3.3.3. Определение стойкости покрытий к царапанию 49
3.3.4. Определение термической стойкости покрытий 49
3.3.5. Определение стойкости покрытий к повышенной температуре воздуха 50
3.4. Методика синтеза модифицированных пропиточных олигомеров 51
3.4.1. Методика синтеза пропиточных олигомеров с применением в качестве модификатора этиленгликоля 51
3.4.2. Методика синтеза пропиточных олигомеров с применением модификатора-катализатора ЦН 53
3.5. Характеристика веществ, применяемых при синтезе и анализе пропиточных олигомеров 54
3.6. Приборы и оборудование 55
Глава 4. Результаты и их анализ 56
4.1. Выбор модификатора 56
4.2. Исследование отверждающих композиций 69
4.3. Исследование времени отверждения внутренних и наружных слоев покрытий 78
4.4. Исследование веществ, улучшающих смачивание и растекание пропиточных составов 86
4.5. Изучение реологических закономерностей процесса отверждения модифицированных олигомеров 98
4.5.1. Исследование структуры и процесса отверждения олигомеров вискозиметрическим методом 105
4.5.2. Исследование структурообразования олигомеров 110
4.6. Кинетические закономерности отверждения жидких олигомеров 113
Глава 5. Исследование влияния технологических факторов на свойства облицованных древесностружечных плит 118
5.1. Выбор экспериментального плана 118
5.2. Выбор диапазона варьирования факторов 119
5.3. Проверка однородности дисперсий в реализованных планах эксперимента 122
5.4. Расчёт коэффициентов регрессии и оценка их значимости 124
5.5. Проверка адекватности регрессионных моделей 127
5.6. Рациональные технологические параметры при облицовывании древесностружечных плит 130
Глава 6. Экономические показатели 136
6.1. Экономия расхода пропиточных олигомеров 136
6.2. Расчёт стоимости пропиточных олигомеров 136
6.3. Годовая экономия 138
Заключение 142
Литература 144
Приложения 155
- Теоретические основы ламинирования
- Выбор модификатора
- Изучение реологических закономерностей процесса отверждения модифицированных олигомеров
- Рациональные технологические параметры при облицовывании древесностружечных плит
Введение к работе
Актуальность темы В деревообрабатывающей промышленности используется большое количество клеёв и связующих Так в производстве облицованных древесностружечных плит, фанеры и другой плитной продукции часто используют карбамидо-меламино-формальдегидные пропиточные олигомеры
Однако, у современных пропиточных аминосмол и изделий на их основе имеются и недостатки, которые вынуждают интенсивно разрабатывать новые олигомеры и методы их использования
Устранение основных недостатков карбамидо-меламино-формальдегидных олигомеров видится возможным в усовершенствовании технологических параметров процессов поликонденсации карбамида и меламина с формальдегидом, химической модификации пропиточных олигомеров как непосредственно во время синтеза, так и в готовом виде
В связи с этим в последние годы улучшению прочностных показателей, показателей водостойкости и стабильности при хранении, санитарно-гигиенических характеристик и ряда других показателей полимерных материалов уделяется особое внимание Важная роль в совершенствовании процесса облицовывания древесных плитных материалов принадлежит получению высококачественных изделий Цель работы Основной целью данной работы является разработка технологии изготовления облицованных древесных плитных материалов на основе модифицированных пропиточных олигомеров
В данной работе в роли модификаторов используются этиленгликоль и соли многоосновных органических кислот (модификатор-катализатор ЦН)
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи
проанализировать современные технологии ламинирования и выбрать наиболее эффективную из них,
определить вид и количество модифицирующей добавки, отвечающей заданным требованиям,
исследовать влияние модифицирующей добавки на свойства пропиточных олигомеров,
разработать технологическую документацию по синтезу модифицированных пропиточных олигомеров и технологию их использования,
исследовать термодинамические и реологические свойства модифицированных пропиточных олигомеров,
исследовать влияние отвердителя на свойства получаемых продуктов,
провести подбор состава пропиточной композиции по критерию оптимального соответствия выбранной технологии ламинирования;
экспериментально получить уравнения регрессии, выражающие зависимость основных физико-механических свойств облицованных древесных плитных материалов от условий ламинирования;
оценить предполагаемый экономический эффект.
Научная новизна работы. Научно и экспериментально обосюван метод модификации карбамидо-меламино-формальдегидных олигомеров солями многоосновных органических кислот. Применение солей многоосновных органических кислот (модификатор-катализатор ЦН) приводит к повышению стабильности пропиточных аминосмол в результате протекания синтеза в среде со стабильной кислотностью. Показано влияние модификатора на основные технологические свойства олигомеров. Предложено использование нового отвердителя ЛН-20, который представляет собой смесь многоосновных кислот с органическими аминами. Разработаны рецептуры пропиточных составов на основе модифицированных олигомеров.
Практическая ценность заключается в получении облицованных древесных плитных материалов на основе модифицированных пропиточных олигомеров СП-1, АФП-Ц, СП-300 и разработке технологических параметров их переработки с применением нового отвердителя ЛН-20 и продуктов компании «Агролинц Меламин». На защиту выносятся:
исследование влияние модифицирующих добавок на свойства карбамидо-меламино-формальдегидных олигомеров;
изучение термодинамических и реологических свойств модифицированных пропиточных олигомеров;
исследование влияния различных отвердителей на время отверждения пропиточных аминосмол и выбор наиболее эффективного из них;
рецептуры пропиточных составов на основе модифицированных пропиточных олигомеров;
режимы ламинирования и их влияние на физико-механические свойства облицованных древесных плитных материалов;
технико-экономическое обоснование модифицированных пропиточных олигомеров в современном производстве.
Апробация работы Результаты работы доложены на научно-технических
конференциях МГУЛ 2000 - 2004 гг
Публикации По материалам диссертации опубликовано 4 статьи
Объём работы Работа изложена на 168 страницах машинописного текста,
содержит 59 рисунков и 32 таблицы Диссертация состоит из введения, 6
глав, заключения, списка использованной литературы, содержит 9
приложений Библиография включает 118 наименование отечественной и
зарубежной литературы
Теоретические основы ламинирования
Механизм ламинирования сводится к соединению (связи) поверхности плитного материала с бумажно-смоляной плёнкой. Так как плиту отделывают каким-либо пластиком или пленкой, соединяемыми с поверхностью плиты с помощью промежуточной субстанции (клея), то такое покрытие является гетерогенным. В этом случае функции декоративного покрытия и связующего вещества раздельны.
Практически для всех типов отделки, применяемых в настоящее время, связь покрытия с поверхностью древесностружечной плиты имеет характер клеевого соединения. Принято называть клеящее вещество адгезивом, склеиваемые материалы субстратом. Прочность на отрыв клеевого соединения в общем случае определяют следующими показателями (см. рис. 1.3):
1. Прочность соединения адгезива с поверхностью материала а Аа (кгс/см2).
2. Прочность соединения адгезива с поверхностью материала б Аб (кгс/см2).
3. Прочностью поверхности материала а Ка (кгс/см2).
4. Прочностью собственно адгезива к Кк (кгс/см2).
5. Прочностью поверхности материала б Кб (кгс/см2).
Прочность определяется силой, которую нужно приложить для разрушения данного вещества или соединения. Силы сцепления клея со склеиваемой поверхностью называются силами клеевой адгезии или просто силами адгезии. Таким образом, Аа и Аб - силы адгезии клея к склеиваемым поверхностям а и б. Силы сцепления внутри собственно материала носят название сил когезии. Ка; Кк; и Кб - силы когезии материала а, клея и материала б. Соответствующие условия прочности клеевого соединения определяются неравенствами: для гомогенного соединения
Одной из важнейших задач, возникающих при исследовании ламинирования древесностружечных плит, является выполнение предварительного анализа прочности покрытия в соответствии с неравенствами (1.2) и (1.3), которые с точки зрения физического смысла сводятся к условиям превышения прочности клеевого соединения над собственной прочностью соединяемых материалов. В настоящее время нет единой, общепринятой теории склеивания, позволяющей производить однозначную количественную оценку явления и характеризующей влияние многочисленных факторов, определяющих характер клеевого соединения. Имеется ряд теорий, описывающих процесс склеивания с различных точек зрения и оказывающихся справедливыми для разных материалов, условий склеивания и испытаний клеевого соединения [14-16].
В качестве адгезива наиболее часто применяются термореактивные олигомеры различного типа (карбамидоформальдегидные, меламиноформаль-дегидные, карбамидомеламиноформальдегидные). Отверждение этих олигомеров протекает в результате реакции поликонденсации. Адгезив представляет собой полимер, обладающий длинной цепочной молекулой с большим количеством ответвлений и функциональных групп. Увеличение гибкости цепи молекулы адгезива улучшает адгезионные свойства покрытия.
Температура, при которой происходит отверждение пропиточных олигомеров - также является важным фактором, определяющим адгезию покрытия к субстрату. Исследованиями установлено [17], что при увеличение температуры прессования бумажно-смоляных плёнок на основе карбамидоформальдегидного олигомера КФК-П и меламино-формальдегидного олигомера СПМФ-4 со 150 до 200 С, наблюдается резкое снижение прочности соединения облицовки с подложкой.
При плотном, без сдвига, соединении облицовочного материала и плиты-основы неодинаковые изменения их размеров влекут за собой появление сдвигающих напряжений, что, в свою очередь, вызывает деформацию мебельной детали. Особенно наглядно это проявляется при использовании многослойных облицовочных материалов. Изучение этой проблемы проводили многие исследователи. В своих работах они занимались исследованием механики многослойных стружечных плит, свободного их разбухания, оценивалось влияние условий эксплуатации на внутренние напряжения и деформацию плитных материалов, а также на модули эластичности и изменение размеров плит и облицовочных материалов [18-21]. Опираясь на результаты этих исследований, можно сделать вывод, что для улучшения эксплуатационных характеристик покрытий на плитных материалах, необходимо, чтобы компоненты системы плита-адгезив-плёнка имели сопоставимые коэффициенты объёмного и термического расширения в течение длительного периода эксплуатации. Субстрат - древесностружечная плита характеризуется большим поверхностным коэффициентом пористости и широким диапазоном размеров пор: от макротрещин до межмолекулярных капиллярных каналов. Поверхностный коэффициент пористости равен отношению площади поверхности пор к их объему.
Характер связи между адгезивом и субстратом определяется в данных условиях главным образом диффузионной теорией адгезии. Эксперименты [20] показали, что возникновение адгезионных связей и влияние их на величину адгезии обусловливается механическим заклиниванием конечных элементов молекул полимеризовавшегося адгезива в порах и капиллярах субстрата, то есть возникновением механических замков, рассматриваемых в гипотезе заклинивания. Соответственно можно считать, что применительно к процессам, сопровождающим растекание клеевого покрытия по поверхности древесностружечной плиты, наиболее полное совпадение с экспериментом даёт диффузионная теория адгезии с учётом влияния механического заклинивания полимеризованного олигомера в материале плиты. Рассматривая процесс нанесения покрытия на плиту с этой точки зрения, можно заключить, что для обеспечения наибольшей адгезии покрытия к поверхности древесностружечной плиты для гомогенного и гетерогенного соединения необходимо обеспечить:
1. Наибольшую разветвленность и длину цепочной молекулы адгезива при сохранении достаточной гибкости её звеньев.
2. Максимальную смачиваемость поверхности и пор ДСтП жидким адгезивом. Это может быть обеспечено путем увеличения адгезии жидкого олигомера к поверхности плиты. Величину адгезии жидкости к поверхности твердого тела Wa определяют по уравнению Дюпре Ф - краевой угол, составленный касательной к поверхности капли смолы, помещенной на поверхность плиты, и плоскостью плиты (рис. 1.4).
Чем меньше краевой угол, тем выше адгезия жидкого олигомера к поверхности древесностружечной плиты, тем выше смачиваемость и при прочих равных условиях выше адгезия покрытия к плите.
3. Сведение к минимуму количества летучих веществ в адгезиве и субстрате. Это требование объясняется тем, что пары летучих веществ в процессе термообработки облагороженной плиты и полимеризации адгезива, испаряясь, нарушают микроструктуру клеевого шва.
4. Увеличение в составе олигомера количества полярных групп. Присутствие этих групп увеличивает электростатические межмолекулярные связи.
5. Наибольшую когезию полимеризованного олигомера.
6. Максимальный температурный диапазон и минимальное время полимеризации аминосмолы.
8. Минимальную толщину клеевого слоя (покрытия).
Выбор модификатора
Опираясь на анализ литературных данных и результаты проведённых поисковых работ, можно сделать заключение о том, что модификацию карбамидо-меламино-формальдегидных олигомеров целесообразно проводить в ходе их синтеза. Такой способ модификации позволяет направленно влиять на свойства получаемых олигомерных продуктов.
Модификация карбамидо-меламино-формальдегидных олигомеров проводилась с целью получения олигомеров, основные свойства которых (вязкость, пенетрационная и реакционная способность, содержание свободного формальдегида, стабильность) отвечали бы требованиям современного производства бумажно-смоляных плёнок на базе двухстадийной линии пропитки и лакирования.
Выбор наиболее рациональных условий проведения совместной конденсации компонентов синтеза, а также выбор самих компонентов, порядка и очерёдности их загрузки основывался на анализе основных закономерностей конденсации карбамида с формальдегидом, а также меламина с формальдегидом (см. разд. 1.2).
В качестве модифицирующих компонентов нами были выбраны этиленгликоль и соли многоосновных органических кислот (модификатор-катализатор ЦН) [108].
Этиленгликоль, как низкомолекулярный пластификатор, на стадии синтеза использовался в основном для улучшения стабильности и эластичности олигомеров. Увеличение эластичности происходит за счёт встраивания молекул этиленгликоля между звеньями карбамида или меламина в макромолекуле олигомера:
2NH2 + 2СН20 + СН2ОН-СН2ОН —
- NH-CH20(CH2)2OCH2-NH + 2Н20 (4.1)
При синтезе аминосмол для нейтрализации формалина используют щёлочь, в частности, NaOH. Известно, что при этом протекает окислительно-восстановительная реакция Канниццаро, заключающаяся в восстановлении одной молекулы формальдегида с одновременным окислением другой:
2СН20 + Н20 NaOH СНзОН + НСООН (4.2)
Эта реакция приводит к изменению начального мольного соотношения формальдегида к меламину и карбамиду, повышению содержания метанола и к снижению рН реакционной среды в процессе синтеза. Всё это, в конечном счёте, приводит к снижению качества облицованных плит.
Ранее для предотвращения протекания реакции Канниццаро исследователями предполагалось использовать уротропин [26, 106]. Нами были проведены исследования по применению при синтезе аминосмол модификатора-катализатора ЦН. При этом из рецептуры был исключён гидроксид натрия. Модификатор ЦН вводили в олигомер на стадии нейтрализации формалина до обеспечения заданного значения начального рН. Количество модификатора варьировалось в пределах 0,5... 1,5 % от массы реакционной смеси.
Как следует из уравнения (4.2) протекание реакции Канниццаро приводит к снижению содержания формальдегида. На рис. 4.1. представлены зависимости, характеризующие изменение содержания формальдегида в формалине при использовании в качестве нейтрализатора гидроксида натрия и модификатора-катализатора ЦН. Оба вещества вводились до достижения равных значений рН формалина. Измерения содержания формальдегида проводились через 24 часа после ввода нейтрализаторов.
Проведённый анализ показал, что при нейтрализации формалина модификатором-катализатором ЦН и гидроксидом натрия протекает реакция Канниццаро. Однако, при использовании модификатора-катализатора ЦН содержание формальдегида в формалине понижается не столь значительно, как у щёлочи.
Исходя из данных представленных на рис. 4.1, можно предположить, что синтез пропиточных олигомеров в присутствии модификатора-катализатора ЦН должен проходить в более стабильных по кислотности условиях, чем при использовании щелочного нейтрализатора.
На нижеприведённых графиках представлены сравнительные зависимости, характеризующие влияние традиционно применяемого в качестве нейтрализатора гидроксида натрия и модификатора-катализатора ЦН на изменение концентрации водородных ионов в процессе синтеза и хранения пропиточного олигомера СП-300 (см. рис. 4.2 и 4.3). На стадии нейтрализации формалина оба образца олигомера имели рН = 7,6; после синтеза они были нейтрализованы гидроксидом натрия до значения рН = 8,9.
На рис. 4.4 и 4.5 представлены зависимости содержания свободного формальдегида и времени желатинизации пропиточного олигомера АФП-Ц от количества модификатора-катализатора ЦН. При определении времени желатинизации была использована стандартная методика определения времени желатинизации с отвердителем NH4CI.
Опираясь на полученные зависимости, можно сказать, что увеличение количества модификатора свыше 1,0 % нецелесообразно, так как это не даёт существенного снижения содержания свободного формальдегида и времени желатинизации.
Анализ свойств исследуемых олигомеров (АФП-Ц и СП-300) показал, что введение модификатора ЦН позволяет провести синтез олигомера при постоянном значении рН, приводит к снижению содержания свободного формальдегида (менее 0,3 %), повышению реакционной способности (время отверждения снижается с 70 до 50 с при прочих равных условиях), к повышению стабильности олигомеров, особенно для меламиноформальдегидных (содержание меламина 30 % и более). Кроме того, повышение реакционной способности олигомера при возрастании количества добавляемого модификатора (см. рис. 4.5) свидетельствует, что модификатор-катализатор ЦН не обладает буферными свойствами.
На рис. 4.6 и 4.7 представлены данные по влиянию этиленгликоля и модификатора-катализатора ЦН на пенетрационную способность и поверхностное натяжение карбамидоформальдегидного пропиточного олигомера, изготовленного при мольном соотношении карбамида и формальдегида равном 1:1,8.
Влияние модификаторов на пенетрацию и поверхностное натяжение позволяет судить о способности модифицированных пропиточных карбамидоформальдегидных олигомеров смачивать и растекаться по бумажному полотну. Карбамидоформальдегидный олигомер является основой пропиточной композиции, применяемой в первой ванне при двухстадийной пропитке. Способность карбамидоформальдегидного олигомера смачивать и растекаться по бумажной подложке определяет, в данном случае, скорость пропитки бумаг в первом пропиточном узле.
Пенетрационная способность олигомера определялась на образцах бумаги размером 50x50 мм. Использовалась бумага "Ноче Милано" фирмы «MASА» весом 82 г/м2. Поверхностное натяжение определяли по методу отрыва кольца.
Анализируя данные, представленные на рис. 4.6 и 4.7, нетрудно заметить, что модификатор-катализатор ЦН повышает пенетрационную способность карбамидоформальдегидного олигомера, одновременно понижая его поверхностное натяжение.
Введение модификатора ЦН придаёт аминосмолам повышенную пластичность, поэтому из рецептур применяемых в настоящее время смол могут быть исключены такие вещества как этилен- и диэтиленгликоль, капролактам и другие пластифицирующие добавки [108]. Это позволяет сделать вывод о целесообразности применения модификатора-катализатора ЦН при синтезе пропиточных олигомеров.
Изучение реологических закономерностей процесса отверждения модифицированных олигомеров
Строение аминоформальдегидных олигомеров является спорным вопросом, однако, исследования, проведённые методом ИК-спектроскопии и методом ядерного магнитного резонанса показывают, что олигомеры имеют линейно-разветвлённую структуру [26, 88].
Реальные пропиточные композиции на основе карбамидо-меламино-формальдегидных смол относятся к реологически нестабильным системам, так как при их поликонденсации происходит переход от жидкости к твёрдому телу, нетекучему и неплавкому веществу. При этом в широком диапазоне изменяются реологические свойства системы: возрастает вязкость до бесконечно больших значений, увеличиваются модули упругости и эластической деформации и т.д. В связи с этим для реологического исследования пропиточной системы до момента гелеобразования удобно пользоваться вискозиметрическими методами, а дальнейший ход отверждения наблюдать по изменению различных модулей (упругости, эластичности).
Американские учёные [90] предполагают, что аминоформальдегидные смолы - линейные полимеры, имеющие форму коллоидных дисперсий. Отверждение происходит за счёт агломерации коллоидных частиц. Указанные частицы стабилизируются молекулами формальдегида, которые высвобождаются в процессе отверждения.
Большинство исследователей считает, что процесс отверждения аминоформальдегидных олигомеров сводится к взаимодействию метилольных групп между собой или с подвижными атомами водорода. Несмотря на различные представления о строении олигомеров, процесс отверждения можно отнести к потере агрегативной устойчивости и к развитию пространственной сетки - структуры.
Закономерности течения жидких пропиточных растворов, отверждения и поведения олигомеров в твёрдом состоянии изучались с позиций реологии полимеров. Реология изучает внутреннюю реакцию материалов на приложенную силу. Она устанавливает зависимости между действующими на тело механическими напряжениями, вызываемыми деформациями, и их изменениями во времени. Для изучения реологических свойств реальных тел, например полимеров, пользуются модельными представлениями. Поведение моделей описываются уравнениями, включающими упругие, вязкие и пластические характеристики.
Представим процесс структурирования клеёв как последовательный переход системы в золь - гель - твёрдое тело. Для описания механического поведения этих соединений пользуются комбинацией трёх простейших моделей: вязкое тело, пластичное и упругое тела [16,114,115].
Для описания реологического поведения золей воспользуемся моделью Лесерсича, схема которой представлена на рис. 4.38.
Структура этого золя может быть описана следующим образом. Дисперсной фазой являются упругие частицы в виде пружинок, взвешенные в неупругой среде (в воде). Когда такая система непрерывно деформируется, возникают напряжения, растягивающие или сжимающие такого рода пружинки. Когда течение прекращается, частицы возвращаются в первоначальное положение, внутренние напряжения в системе исчезают. Этот процесс вследствии вязкого сопротивления протекает во времени, т.е. характеризуется временем релаксации. В таких золях напряжение от одной твёрдой частицы к соседней передаётся через жидкость (воду), внешние силы воздействуют непосредственно на жидкую фазу.
Для описания реологического поведения геля воспользуемся моделью Джеффриса, схема которой представлена на рис. 4.39. В геле, который является дисперсией жидкости в твёрдом теле, внешние силы действуют непосредственно на твёрдую фазу, а уже от твёрдого тела напряжение передаётся на жидкую фазу. В таких системах течение или ползучесть обусловлены релаксацией упругих напряжений, вызванных деформацией упругого скелета. При этом упругое поведение твёрдой среды замедляется реакцией фазы.
График кривых течений тела Джеффриса полностью соответствует кривой Лесерсича (рис. 4.40). Различия заключаются во времени релаксации: для геля оно намного больше, чем для золя.
Для полностью отверждённого образца полимера применима модель тела Бюргерса, схема которой представлена на рис. 4.41. Данная модель достаточно полно характеризует основные свойства полимеров: упругость, высокоэластичность и текучесть. При нагружении данное тело обнаруживает мгновенную и задержанную упругость, а также вязкое течение (т.е. неустановившуюся и установившуюся ползучесть); при разгрузке наблюдается мгновенная и запаздывающая упругие деформации, а также необратимая деформация вязкого течения. График зависимости деформации от времени представлен на рис. 4.42. Начальная деформация обусловлена только деформированием с модулем Еь Последующая деформация связана с одновременным деформированием пружины Ег и смещением поршня г)2, а также деформированием поршня Имеются классификации тел, основанные на их реологических свойствах. В соответствии с этими свойствами все реальные тела принято делить на жидкообразные (предел текучести равен нулю, Рт = 0) и твёрдообразные (Рт 0). В свою очередь жидкообразные тела классифицируют на ньютоновские и неньютоновские жидкости. Ньютоновскими жидкостями называются системы, вязкость которых не зависит от напряжения сдвига и является постоянной величиной. Для неньютоновских жидкостей вязкость зависит от напряжения сдвига. Среди неньютоновских стационарных жидкостей различают псевдопластические и дилатантные. Типичные зависимости скорости деформации жидкообразных тел от напряжения (кривые течения) представлены на рис. 4.43. Экспериментальные исследования показали, что графические зависимости между напряжением сдвига и скоростью деформации, представленные в логарифмических координатах, для стационарных жидкообразных систем часто оказываются линейными и отличаются только тангенсом угла наклона прямой. Поэтому общую зависимость напряжения сдвига от скорости деформации можно выразить в виде степенного закона Оствальда
Рациональные технологические параметры при облицовывании древесностружечных плит
Полученные адекватные уравнения регрессии, описывающие влияние технологических факторов на свойства облицованных ДСтП, позволяют не только определить значение этих параметров в области экспериментальных исследований, но и дают возможность решить соответствующие задачи оптимизации. Рациональные технологические параметры должны обеспечивать высокую прочность покрытия при отрыве перпендикулярно пласта плиты при минимальной ширине царапин на поверхности облицовки. То есть, чтобы найти рациональные значения технологических факторов, необходимо решить экспериментальную многокритериальную задачу для отыскания максимума и минимума [118].
Дальнейший расчёт был выполнен с использованием программы «Mathcad 2000 Professional». В результате расчёта были найдены следующие технологические параметры: Xi = 199,4 С; Хг = 4,0 %; Х3 = 33,3 с. При этих параметрах были получены наилучшие значения показателей качества, представленные в табл. 5.12.
На рис. 5.1 и 5.2 представлены графики, иллюстрирующие влияние параметров прессования (температуры прессования, времени выдержки под давлением) на стойкость покрытия к царапанию и на предел прочности при отрыве покрытия перпендикулярно пласта плиты.
Полученные в результате оптимизации параметры ламинирования были апробированы на предприятии «ПМО Шатура».
Данные по облицовыванию древесностружечных плит плёнками-ламинат "Ноче Милано" и результаты их последующего испытания приведены в табл. 5.13.
Плёнку "Ноче Милано" прессовали на ДСтП толщиной 18 мм. Поверхность ламинированной плиты хорошая, без пятен. Стойкость к царапанию на горячей плите составила 60...70 мкм.
Ламинированные по оптимизированным параметрам плиты по качеству соответствовали группе А (ГОСТ Р 52078-2003). Испытательные образцы, отобранные из партии ламинированных плит через сутки после изготовления, показали высокую стойкость к царапанию, имели высокое значение предела прочности при нормальном отрыве покрытия, термостойкость. Гидротермическая стойкость поверхности показала незначительное побеление, экспресс анализ по определению твёрдости поверхности с 5 % раствором соляной кислоты показал нормальное отверждение.
В ходе испытаний было отмечено, что прочностные характеристики ламинированных плит на основе пропиточных олигомеров, полученных с применением модификатора-катализатора ЦН, примерно в 1,5 раза выше, чем в случае использования олигомеров, изготовленных с применением щёлочи.
По результатам проведенных исследований и пробных партий можно сделать вывод о целесообразности применения модификатора-катализатора (ЦН) при синтезе пропиточных олигомеров, используемых в дальнейшем для 2-ванной пропитки бумаг. Это позволяет добиться не только улучшения технологичности производства бумажно-смоляной пленки и повышения качества готовых покрытий, но и приводит к снижению выделений вредных веществ на рабочих местах и понижению токсичности получаемой готовой продукции.
