Введение к работе
Актуальность, темы. 3 настоящее время проблема охраны окружающей среда - одна из напболее жизненно за:-лнх, т.к. огромный технический потенциал современной промышленности обусловил резкое увеличение объег,гов"ттспользования природн'лс сырьевых ресурсов .и. выброс в. окружающую среду промышленных отходов, которые из года в год накапливаются и приводят к нарушению экологического равновесия в природе и необратимая изменениям окружающего нас мира.
Существенный вклад в нарушение экологического равновесия вносят деревообрабатывающая прмышленность, в том числе и мебельная.
Лебелъная промышленность является одним из самых крупных потребителей синтетических клеев: фейодоформальдегидных, карбамидофор-мальдегидных, меламннофорїальдегиднцх, полнвинилэцетэтных, эпоксидных, клеев-расплавов и др.
Доминирующая роль в мебельной промышленности принадлежат карбамид оформальдегидннм клеям. Это обусловлено рядом свойств. Во-первых, технология производства кэрбэмлдофорыальдэгидной смолы является относительно простой, а требуемое сырье тлеется в больших количествах. Во-вторых, эта смола как реактивная смола может бать легко приспособлена к самым разным технологиям склеивания.
Существенным недостатком карбаїлидоформздьдегидннх клеев является высокое содержание свободного формальдегида и формальдегида, выделяющегося при отзерадении. С каждым годом в мебельной промышленности решительно меняется отношение к качеству карбамидоформалъде-гидных клеев и технологии их производства, причем, главное требование - обеспечить функциональные свойства мебельных клеев на прежнем урозне при достижений экологической чистоты изделий.
Выбранное направление настоящей работы поэтому состоит з анализе существующих методов решения проблемы токсичности карбамидоформаль-дегидных клеевых материалов, выборе наиболее эффективного, разработка экологически безопасного клеевого материала до выбранному методу, анализе его физико-механических показателей и доведении их до необходимы значений.
Лель работы.Создание новых малотокс гных карбамидоформалъдегид-ных клеев для склеивания деталей мебели из древесины, удовлетворяющих трем основным факторам:
низкая токсичность;
удовлетворительная водостойкость;
высокие функциональные свойства при горячем и холодном склеивании.
_ 4 -
В аспекте этих факторов предлагается:
I.Модификация карбамидных клеев акцепторами формальдегида, при сохранении высоких клеящих свойств мебельных клеев.
2.Изучение влияния введения высокополимерных композиций на выше перечисленные свойства клеевых композиций и создание промышленных высокоэффективных малотоксичных клеев для деревообрабатывающей промышленности, для холодного и горячего склеивания древесных или композитных материалов.
Научная новизна диссертационной работы.
I.Разработаны новые рецептуры экологически безопасных высокоэффективных клеевых композиций на основе карбамидоформальдегидных' смол
2.Впервые исследовано влияние высокополимеров различной природы на физико-механические свойства клеевых композиций, обоснованы и выбраны модификаторы, позволяющие получать композиции с характерис-ками, обеспечивающими высокое качество склеивания.
3.Теоретически обоснованы принципы модификации карбамидных смол типа КФ- для получения экологически безопасных клеевых композиций для склеивания деталей мебели из древесины.
4.Разработаны методики, позволяющие объективно оценить степень влияния эластомеров на свойства аминоког.шозиций, исследованы закономерности взаимодействия аминокомпозиций с высокополимерами.
Цоложения, выносимые на защиту.
I.Эмиссия свободного формальдегида из КФ клеевых мебельных композиций может быть снижена путем связывания выделяющегося СЕ2О при отверждении клеевого шва акцепторами формальдегида.
2.Доказано, что соотношение между технологическими остаточными напряжениями в отверзденных клеевых швах мебельных чонструкций оказывает значительное влияние на качество клеевых соединений.
3.Показано, что наиболее эффективные условия склеивания, исхода из анализа краевых углов смачивания поверхностей, обусловлено достижением минимума силы капиллярного поверхностного натяжения в клеевом шве.
4.Модификация карбамидных клеев композициями высокополимеров оказывает положительное влияние на физико-механические показатели клеевых композиций.
5.Доказано, что введение карбамида, как акцептора формальдегида, сникает уровень эмиссии формальдегида в 5 - 8 раз, что дает основания отнести изделия, склеенные модифицированными клеями к классу эмиссии E-I.
G.Полученные показатели физикочлеханических характеристик модифицированных клеевых композиций позволяют утверждать, что они в несколько раз лучше аналогичных показателей для контрольных образцов.
7.Предлагаются рецептури модифицированного клея для различных технологических операций, обладающих экологической безопасностью и. высокими функциональными свойствами.
Обоснованность выводов и рекомендаций.
Научные подолання, предшествующие практическим исследования!'.!, основаны на анализе работ по проблемам токсичности клеевых материалов и возможностях решения этой проблемы различными способами, по проблемам склеивания и адгезионной прочности, изучении поверхностных явлений в дисперсных системах. Эти положения подтверждены дальнейшими исследованиями.
Выводы экспериментальной части обоснованы известными и вновь разработанными методиками, применяемыми в химической технологии и деревообработке, лри исследовании поверхностных свойств адгезивов и субстратов, физико-механических свойств высокополимеров, прочности склеивания, определения эмиссии формальдегида из древесных и композитных материалов.
Для математической обработки результатов экспериментов использовался метод математической статистики. При изучении влияния технологических факторов на прочность склеивания древесных материалов модифицированными клеями - метод математического планирования эксперимента.
Значимость результатов исследований для науки и практики.
Научное значение результатов работы заключается в решении проблемы получения высокоэффективных экологически безопасных клеевых композиций для склеивания деталей мебели из древесины на основе клеящих карбамидоформальдегидных смол.
Разработанные рецептуры клеев, рекомендуются для практического применения в мебельной промышленности, характеризуются низкой токсичностью, высокой эффективностью склеивания, сравнительно низкой стоимостью сырья и многотонажностыо его промышленного производства.
Для дальнейших работ з области создания клеев важно, что разработаны и прошли промышленную проверку метод и технологические решения модификации карбамидоформальдегидных клеев выскополимерэми на основе промышленной КФ смолы.
Место проведения исследований.
Работа выполнена на кафедре "Технология изделий из древесины"
- о -
Государственной академии сферы быта и услуг и в лабораторях Научно-исследователтского и нроектно-конструкторского института промышленности древесных плит.
Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации докладывались на научно-технических конференциях ГАСБУ.
Цубликаши. Результаты исследований и основные положения диссертации изложены в 3-х публикациях.
Внедрение результатов исследований. Разработаны модифицированные экологически безопасные мебельные клеи горячего и холодного отверждения. На деревообрабатывающем комбинате ШТ7 была выпущена опытная партия мебельных щитов, облицованных модифицированными клеевыми ком позициями. При этом по уровню выделения свободного формальдегида щиты относились к классу E-I по токсичности, прочность склеивания удовлетворяет требованиям технических условий на продукцию.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из пяти глав с выводами,заключения, списка литературы из 124 наименований и приложений.