Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время повышению качества мебели уделяется особое внимание. Потребительская ценность изделий, изготовленных на основе древесных плит, в значительной степени определяется свойствами покрытий (защитными и декоративными).
Технология облицовки плитных материалов динамично развивается, расширяется ассортимент используемых в производстве мебели плитных материалов, совершенствуются облицовочные материалы, осваивается выпуск новых материалов, внедряется новое поколение оборудования. Опережающими темпами развивается облицовка плёночными материалами, в том числе материалами на основе бумаг. Применение этих материалов позволяет значительно снизить материалоёмкость производства и повысить его эффективность.
Существующие облицовочные материалы на основе бумаг не всегда обеспечивают нужное качество изделий, особенно при переработке по интенсифицированным режимам с использованием совершенных технологий. Поэтому совершенствование технологии производства мебели с использованием плёночных материалов, сопровождается совершенствованием пропиточных смол и бумаг, а также созданием новых их видов, так как.физико-механические и декоративные свойства получаемых покрытий обусловлены совокупностью свойств бумаги и смолы. Смолы, используемые в производстве плёночных материалов, придают им жёсткость; сопротивление сжатию, устойчивость к истиранию, нагреву, действию растворителей и воды. Кроме того, свойства смолы во многом определяют санитарно-гигиенические свойства получаемых покрытий.
Достаточно широко в мебельной промышленности применяются карбамидные пропиточные смолы. Эти смолы отличаются высокой адгезионной способностью, большой скоростью отверждения, хорошей совместимостью с водой и низкой стоимостью. Однако эти смолы имеют ряд существенных недостатков, что ограничивает область их применения при облицовке. Наиболее существенным недостатком этих смол, является низкая работоспособность в отвёрвдённом состоянии, что обусловлено их высокой жесткость» и низкой гидротермостойкостью. Кроме того, эти смолы отличаются высокой токсичностью. Поэтому, разработка и внедрение в производство высокоэффективных, малотоксичных модифицированных пропиточных смол на карбамидной основе, позволяющих получать покрытия с высокими эксплуатационными характеристиками и по интенсифицированным режимам с исполь-
зованием современных технологий, является актуальной и технически перспективной задачей.
Цель и задачи работы. Целью работы является разработка модифицированных пропиточных смол на карбамидной основе, отвечающих современным требованиям производства. Модификация карбамидной основы проводится для повышения эластичности, термической и гидротермической стойкости, снижения содержания и выделения формальдегида, повышения работоспособности.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
на основе анализа имеющихся данных выявить основные закономерности процесса облицовки плитных материалов плёнками на основе бумаг;
установить каким количественным характеристикам должны соответствовать пропиточные смолы, для достижения требуемого уровня качества покрытий;
определить вид и количество модифицирующих компонентов, обеспечивающих получение пропиточных смол отвечающих сформулированным требованиям;
исследовать влияние модификаторов и условий переработки на структурно-механические свойства получаемых продуктов;
оценить влияние модификации на термодинамические и реологические характеристики получаемых олигомеров;
провести оптимизацию процесса переработки модифицированных смол и дать практические рекомендации по их применению;
провести оценку долговечности мебельных деталей и работоспособности покрытий, полученных с использованием модифицированных пропиточных смол;
оценить санитарно-гигиенические свойства плёночных материалов и мебельных деталей, полученных с применением модифицированных смол;
разработать техническую документацию по синтезу модифицированных пропиточных смол и технологии их использования.
Научная новизна работы. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили обосновать выбор модифицирующих компонентов и режим синтеза. Установлено, что использование для модификации соконденсатов, полученных на карбамидной основе с использованием мелашша, 6 -капролактама, бутанола или глице-
рина, позволяет существенно улучшить технологические свойства получаемых олигомеров, повысить их пропитывающую способность и текучесть при переработке.
Выяснено, что существует взаимосвязь между структурно-механическими характеристиками модифицированных полимеров и физико-механическими свойствами и работоспособностью получаемых покрытий. При оценке долговечности деталей подтверждено, что одним из основных условий достижения высокой работоспособности покрытий, является определённый уровень эластичности отверждённых смол.
Установлено, что использование разработанных модифицированных смол позволяет получить покрытия с высокими "барьерными" (изолирующими) характеристиками по отношению к формальдегиду и водяному пару. Кроме того, предложенная модификация позволяет существенно улучшить эксплуатационные и санитарно-гигиенические свойства получаемых покрытий.
Проведённая оптимизация технологии получения покрытий позволила обосновать режимы промышленного использования модифицированных смол.
Обоснованность выводов и рекомендаций. Научные положения, предшествующие практическим исследованиям, основаны на анализе работ по проблемам получения карбамидных смол, пропитки и смачивания, поверхностных явлений и реологии полимеров.
Выводы экспериментальной части работы можно считать обоснованными, т.к. использованы методики,применяемые в химической кинетике при оценке термодинамических, реологических и физико-механических свойств полимеров.
Для математической обработки результатов экспериментов использовался метод математической статистики. При проведении оптимизации процесса переработки модифицированных пропиточных смол - метод математического планирования эксперимента и метод диалоговой многокритериальной оптимизации Соболя-Статникова.
Значимость результатов исследований для науки и практики.
Научное значение результатов работы заключается в разработке основных условий получения высококачественных покрытий при использовании модифицированных пропиточных смол.
Изучение структурно-механических и термодинамических свойств модифицированных олигомеров позволяет раскрыть роль модифи-
- A -
цирующих компонентов. Установленная взаимосвязь структурно-механических свойств модифицированных олигомеров с их работоспособностью в отвержденнок состолнии и физико-механическими свойствами плёночных материалов, сделало возможным прогнозирование свойств получаемых плёнок и покрытий. Результаты работы служат основой для проведения исследований по оценке влияния модификаторов на физико-механические свойства, работоспособность и долговечность плёночных покрытий на основе различных видов смол.
Использование результатов данной работы позволяет повысить качество плёночных покрытий на основе бумаг и улучшить их санитарно-гигиенические характеристики.
Место проведения исследований. Работа выполнена на кафедре технологии древесных плит и пластиков Московского государственного университета леса.
Апробация работы. Результаты работы представлялись на ежегодных научно-технических конференциях с 1989 по 1996 гг..
. Разработанные пропиточные смолы и изделия на их основе демонстрировались на ВДНХ СССР и удостоены серебряной медали.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных статей и получен патент на способ получения древесностружечных плит с отделанной поверхностью.
Внедрение результатов исследований. Серийный выпуск модифицированных пропиточных смол и материалов на их основе налажен на АОЗТ "Электрогорскмебель", АО Волгодонский КДП и МЭЗ ДСтП. Разработаны и утверждены технические условия и технологические инструкции на процесс получения модифицированных смол АФБ-П и СП-50.
Проведенные санитарно-химические исследования плёночных материалов, полученных с использованием модифицированных смол и облицованных древесностружечных плит, показали, что материалы изготовленные с использованием разработанных смол отвечают санитарно-гигиеническим требованиям.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы из 129 наименований и приложений, включающих технические условия, технологические инструкции, акты внедрения и промышленных выпусков изделий.
_ 5 -