К вопросу аэроионификации в технологии деревообработки

Размещено на http://www.allbest.ru/

К ВОПРОСУ АЭРОИОНИФИКАЦИИ В ТЕХНОЛОГИИ ДЕРЕВООБРАБОТКИ

Газеев М.В., Мосяев Н.В.

УГЛТУ, Екатеринбург

Аэроионификация представляет собой новый метод интенсификации отверждения лакокрасочных и клеевых композиций путем воздействия на них активных форм кислорода в электрическом поле, а также их модификации.

В современной деревообрабатывающей и мебельной промышленности в процессе изготовления изделий из древесины широко применяют высокомолекулярные соединения. Это различные природные и синтетические мономеры, полимеры, олигомеры или их композиции, на основе которых изготавливают широкий ассортимент клеевых и лакокрасочных материалов. Применение данных материалов характеризуется длительным временем отверждения (высыхания) и, как следствие, продолжительным циклом изготовления продукции. В связи с организацией поточного производства необходимо интенсифицировать процессы склеивания и отделки изделий из древесины, и с этой целью разрабатываются разнообразные методы ускоренного отверждения клеев и лакокрасочных покрытий (ЛКП).

Из технологии клееных материалов известно, что ускоренное склеивание достигается при аккумулировании тепла, использовании контактного, конвективного, инфракрасного или высокочастотного нагрева, и способствует сокращению продолжительности цикла изготовления продукции [1].

В технологии отделки изделий из древесины переход лакокрасочного материала (ЛКМ) в твердое покрытие происходит в результате физического процесса испарения растворителя и химического взаимодействия его компонентов. Метод сообщения дополнительной энергии ЛКМ лежит в основе многих существующих способов интенсификации сушки ЛКП: конвективная сушка, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение и др. [2].

Применение вышеописанных ускоренных методов открывает возможности для повышения уровня механизации и автоматизации промышленного производства.

На кафедре механической обработки древесины Уральского государственного лесотехнического университета исследуется новый способ интенсификации сушки ЛКП и склеивания массивной древесины при аэроионификации.

Аэроионификация является перспективным способом интенсификации отверждения лакокрасочных и клеевых материалов - это метод электроэффлювиальной аэроионизации или получения активных форм кислорода (АФК) в электрическом поле аэроионизатора при создании коронного разряда в воздухе разрядного промежутка в резко неоднородном постоянном поле. В качестве источников заряженных частиц в современных устройствах применяются в основном металлические электроды и графитовые ткани. В настоящее время аэроионификация не теряет своей популярности и сфера ее применения активно расширяется: жилые, общественные и производственные помещения, сельское хозяйство, медицина, где предполагается благоприятное воздействие отрицательных аэроионов на живые организмы [3].

Электрическое поле аэроионизатора обладает определенной энергией, величина которой зависит от его напряженности. Сообщение веществам дополнительной энергии - один из способов повысить скорость их химического взаимодействия.

В процессе исследования влияния аэроионификации на процессы отверждения ЛКП образцы подложек помещались для сушки покрытий под воздействие АФК. Оценку свойств ЛКП осуществляли по ОСТ 13-27-82 в сравнении с ЛКП, отвержденными без воздействия АФК (в естественных условиях при t = 20±2⁰С, W = 65±5%).

При исследовании влияния аэроионификации на процесс склеивания делянки из массивной древесины с нанесенным клеем (на основе ПВА-дисперсии) подвергали воздействию АФК на стадии открытой выдержки клея и склеивания, при этом сокращалось время открытой выдержки и время прессования. Оценка склеенных образцов осуществлялась по воспринимаемой ими разрушающей нагрузке на скалывание вдоль клеевого шва по ГОСТ 15613.1 - 84 и сравнивалась с образцами, склеенными без воздействия АФК.

Согласно полученным экспериментальным данным, новый метод позволяет сократить время сушки ЛКП, образованных акриловыми, алкидными и полиуретановыми ЛКМ [4]. Способ ускоряет реакции полимеризации, полиприсоединения, поликонденсации и сокращает время испарения растворителя. Процесс отверждения клеев на основе ПВА-дисперсии происходит в результате реакции полимеризации за счет удаления воды и увеличения роста цепей макромолекул, т.е. аналогичен высыханию ЛКМ.

При аэроионификации происходит воздействие электрического поля, которое упорядочивает олигомерные молекулы смол, активизирует молекулы кислорода, превращая их из стабильных бирадикалов в активные заряженные частицы надпероксид-ионы и пероксид-ионы.

В результате изучения влияния аэроионификации на процесс отверждения лакокрасочных и клеевых композиций можно сделать следующие выводы:

АФК являются инициаторами реакции радикальной полимеризации, протекающей при отверждении ЛКП, что позволяет сократить время пленкообразования ЛКП в 1,5 ч 3 раза по сравнению с естественными условиями.

За счет заряда и относительного перемещения фаз (молекул пленкообразователя и растворителя) сокращается время испарения растворителя.

В случае применения аэроионификации для сушки ЛКП наибольшее влияние оказывает не только концентрация, но и характер распределения АФК в зависимости от величины напряженности электрического поля.

Физико-механические показатели покрытий, отвержденных при воздействии АФК, такие как блеск, адгезия, твердость, не уступают показателям покрытий, полученных в естественных условиях.

При аэроионификации сокращаются затраты на энергопотребление, поскольку величина расходуемой энергии намного ниже существующих способов, представленных в табл. 1.

Таблица 1 Энергопотребление существующих способов сушки ЛКП, кВт ч/м²

аэроионификация лакокрасочный клеевой

АФК обеспечивают электродиффузионное взаимодействие клея с древесиной, сокращают время отверждения клеев на основе ПВА-дисперсии, увеличивают твердость клеевого шва по сравнению со склеиванием в естественных условиях.

Аэроионификация является перспективным способом интенсификации отверждения полимерных композиций в технологии деревообработки, обеспечивающим сокращение цикла изготовления продукции.

Библиографический список

1. Волынский В.Н. Технология клееных материалов: учеб. пособие для вузов / В.Н. Волынский; Арханг. гос. техн. ун-т. 2-е изд., исправл. и доп. Архангельск: АГТУ, 2003. 280 с.

2. Жуков Е.В. Технология защитно-декоративных покрытий древесины и древесных материалов: Учеб. для вузов / Е.В. Жуков, В.И. Онегин. М.: Экология, 1993. 304 с.

3. Чижевский, А.Л. Аэроионы и жизнь. Беседы с Циолковским / А.Л. Чижевский; М.: «Мысль», 1999. 716 с.

4. Газеев М.В. Механизм интенсификации отверждения лакокрасочных покрытий аэроионификацией / М.В. Газеев, Е.В. Тихонова, И.В. Жданова // Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент XXI века. Труды II международного евразийского симпозиума. Екатеринбург: УГЛТУ, 2007. С.40-44.

5. Ветошкин Ю.И. Совершенствование технологии склеивания древесины / Ю.И. Ветошкин, М.В. Газеев, Н.А. Старикова // Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент XXI века. Труды III международного евразийского симпозиума. Екатеринбург: УГЛТУ, 2008. С. 37 - 39.

Размещено на Allbest.ru