Структура и прочностные характеристики фанеры на модифицированном связующем. С. 157–170

УДК

674.419.32

DOI:

https://doi.org/10.37482/0536-1036-2026-4-157-170

Аннотация

Целью исследования является повышение механических показателей фанеры, изготавливаемой при температуре прессования 105 °С на фенолоформальдегидной смоле, модифицированной медьсодержащими добавками или резорцином. Изготовлена 5-слойная фанера ФСФ из березового шпона толщиной 1,5 мм и связующего на основе фенолоформальдегидной смолы. В качестве модификаторов использовались ацетат меди, резорцин, резорцинат меди в виде водных растворов 10%-й концентрации. Оценивались прочность фанеры при статическом изгибе и прочность при скалывании по клеевому слою после кипячения. Получены ИК-спектры связующего и фанеры. Выявлено, что при модификации смолы ацетатом и резорцинатом меди уменьшается количество гидроксильных и гидроксиметильных групп, повышается гидролитическая устойчивость связующего вследствие образования координационных связей между ионом меди и гидроксильными группами связующего, при модификации смолы резорцином количество гидроксильных групп почти не меняется, но увеличивается число групп –СН2. Установлено, что при низкотемпературном прессовании модификация смолы резорцинатом меди привела к увеличению прочности при скалывании по клеевому слою на 52,2 %, резорцином – на 70,0 %, ацетатом меди – на 78,8 % в сравнении с показателем образцов на фенолоформальдегидной смоле. Прочность фанеры при статическом изгибе максимальна для образцов с ацетатом меди и резорцином, она выше, чем у образцов, изготовленных при температуре 120 °С. Использование для модификации при 105 °С ацетата меди и резорцина обеспечивает сопоставимые механические показатели фанеры. Ввиду того, что стоимость ацетата меди ниже, чем резорцина, для промышленности при низкотемпературном прессовании рекомендуется модификация фенолоформальдегидной смолы ацетатом меди. Снижение температуры прессования позволит уменьшить затраты предприятий на производство водостойкой фанеры.

Финансирование: Исследование выполнено при финансовой поддержке РНФ и администрации Костромской области в рамках научного проекта № 24-29-20157.

Благодарности: Использовано оборудование испытательной лаборатории ФГУП «Центрального научно-исследовательского института химии и механики» (г. Москва). Контроль результатов осуществлен в испытательной лаборатории древесных плит и фанеры ООО «Лессертика», г. Балабаново.

Сведения об авторах

А.А. Федотов*, канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: R-1155-2018, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3668-899X
Т.Н. Вахнина, канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: R-1116-2018, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7201-5979
И.В. Сусоева, д-р техн. наук, доц.; ResearcherID: R-1053-2018, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7295-8934
А.А. Титунин, д-р техн. наук, доц.; ResearcherID: W-5121-2017, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0953-0898
Костромской государственный университет, г. Кострома, Россия; aafedotoff@yandex.ru*, t_vachnina@mail.ru, i.susoeva@yandex.ru, a_titunin@kosgos.ru

Ключевые слова

фанера ФСФ, фенолоформальдегидное связующее, модификаторы, горячее прессование, механические показатели, ИК-спектры

Для цитирования

Федотов А.А., Вахнина Т.Н., Сусоева И.В., Титунин А.А. Структура и прочностные характеристики фанеры на модифицированном связующем // Изв. вузов. Лесн. журн. 2026. № 4. С. 157–170. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2026-4-157-170

Литература

1. Азаров В.И., Буров А.В., Оболенская А.В. Химия древесины и синтетических полимеров. СПб.: Лань, 2021. 620 с. 

2. Ерошенко В.Д., Фокин В.П., Овчинников А.Н., Ефименко А.А., Белянкина Л.М. Исследование кинетики процесса отверждения резольной фенолоформальдегидной смолы, модифицированной резорцинатом меди // Изв. вузов. Сев.-кавказ. регион. Техн. науки. 2019. № 2. С. 48–54. http://dx.doi.org/10.17213/0321-2653-2019-2-48-54

3. Соколова Е.Г., Русаков Д.С., Варанкина Г.С., Чубинский А.Н. Влияние аэросила технического на свойства клеевых композиций // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 3. С. 133–144. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2021-3-133-144

4. Тесленко А.Ю., Шишлов О.Ф., Глухих В.В., Ельцов О.С. Перспективные связующие для фанеры на основе эпоксидных систем с карданолсодержащими основаниями Манниха // Системы. Методы. Технологии. 2020. № 1(45). С. 85–90. https://doi.org/10.18324/2077-5415-2020-1-85-90

5. Федотов А.А., Вахнина Т.Н., Сусоева И.В., Титунин А.А. Моделирование показателей конкурентоспособных материалов для изготовления опалубки при строительстве промышленных зданий // Строит. материалы. 2024. № 12. С. 68–72. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2024-831-12-68-72

6. Ющенко Е.В. Разработка инновационного способа повышения прочности и экологичности фанеры: дис. … канд. техн. наук. Воронеж. 2025. 245 с.

7. Bekhta P., Sedliacik J. Environmentally-Friendly High-Density Polyethylene-Bonded Plywood Panels. Polymers, 2019, vol. 11, iss. 7, art. 1166. https://doi.org/10.3390/polym11071166

8. Biadała T., Czarnecki R., Dukarska D. Water Resistant Plywood of Increased Elasticity Produced from European Wood Species. Wood Research, 2020, vol. 65(1), pp. 111–124. https://doi.org/10.37763/wr.1336-4561/65.1.111124

9. Chen N., Huang J., Li K. Investigation of a Formaldehyde-Free Cottonseed Flour-Based Adhesive for Interior Plywood. BioResources, 2020, vol. 15(3), pp. 5546–5557. https://doi.org/10.15376/biores.15.3.5546-5557

10. Choowang R., Luengchavanon M., Raknarong J. Employing a Mixture of Fine-Particle PKS, Glycerol, and Citric Acid as an Eco-Friendly Binder for Plywood Production from Rubberwood (Hevea brasiliensis) Veneer. Journal of Wood Science, 2024, vol. 70, art. 31. https://doi.org/10.1186/s10086-024-02145-1

11. Chrobak J., Iłowska J., Chrobok A. Formaldehyde-Free Resins for the Wood-Based Panel Industry: Alternatives to Formaldehyde and Novel Hardeners. Molecules, 2022, vol. 27, iss. 15, art. 4862. https://doi.org/10.3390/molecules27154862

12. El Mansouri N., Yuan Q., Huang F. Preparation and Characterization of Phenol-Formaldehyde Resins Modified with Alkaline Rice Straw Lignin. BioResources, 2018, vol. 13(4), pp. 8061–8075. https://doi.org/10.15376/biores.13.4.8061-8075

13. Huzyan H.I., Abdul Aziz A., Hussin M.H. Ecofriendly Wood Adhesives from Date Palm Fronds Lignin for Plywood. BioResources, 2021, vol. 16(2), pp. 4106–4125. https://doi.org/10.15376/biores.16.2.4106-4125

14. Jorda J., Cesprini E., Barbu M.-C., Tondi G., Zanetti M., Král P. Quebracho Tannin Bio-Based Adhesives for Plywood. Polymers, 2022, vol. 14, iss. 11, art. 2257. https://doi.org/10.3390/polym14112257

15. Kamke F.A., Irribarra L.M., Leavengood S. Dynamic Moisture Resistance of Chemical and Thermal Modified Plywood. Wood Material Science and Engineering, 2022, vol. 18, iss. 1, pp. 29–34. https://doi.org/10.1080/17480272.2022.2109990

16. Karthäuser J., Raskop S., Slabohm M., Militz H. Modification of Plywood with Phenol–Formaldehyde Resin: Substitution of Phenol by Pyrolysis Cleavage Products of Softwood Kraft Lignin. European Journal of Wood and Wood Products, 2024, vol. 82, pp. 309–319. https://doi.org/10.1007/s00107-023-02029-z

17. Kawalerczyk J., Dziurka D., Mirski R., Siuda, J., Szentner K. The Effect of Nanocellulose Addition to Phenol-Formaldehyde Adhesive in Water-Resistant Plywood Manufacturing. BioResources, 2020, vol. 15(3), pp. 5388–5401. https://doi.org/10.15376/biores.15.3.5388-5401

18. Li F., Ye C., Huang Y., Liu X., Fei B. Incorporation of in situ Synthesized Nano-Copper Modified Phenol-Formaldehyde Resin to Improve the Mechanical Properties of Chinese Fir: A Preliminary Study. Polymers, 2021, vol. 13(6), art. 876. https://doi.org/10.3390/polym13060876

19. Li S., Wang C., Zhang X., Zou L., Dai Z. Classification and Characterization of Bound Water in Marine Mucky Silty Clay. Journal of Soils and Sediments, 2019, vol. 19, pp. 2509–2519. https://doi.org/10.1007/s11368-019-02242-5

20. Li T., Cao M., Liang J., Xie X., Du G. Mechanism of Base-Catalyzed Resorcinol-Formaldehyde and Phenol-Resorcinol-Formaldehyde Condensation Reactions: A Theoretical Study. Polymers, 2017, vol. 9(9), art. 426. https://doi.org/10.3390/polym9090426

21. Poljanšek I., Krajnc M. Characterization of Phenol-Formaldehyde Prepolymer Resins by In Line FT-IR Spectroscopy. Acta Chimica Slovenica, 2005, vol. 52, iss. 3, pp. 238–244.

22. Rusakov D.S., Varankina G.S., Belova O.A. Modification of Phenol Formaldehyde Resins with Wood-Pyrolysis Liquid. Polymer Science, Series D, 2024, vol. 17, pp. 242–246. https://doi.org/10.1134/S1995421224700400

23. Sibokoza S.B., Moloto M.J., Mtunzi F., Moloto N. Thermal Decomposition of Copper Acetate at Various Temperature and Time to form Copper Oxide/Copper Nanoparticles. Asian Journal of Chemistry, 2022, vol. 34, no. 1, pp. 239–244. https://doi.org/10.14233/ajchem.2022.23495

24. Singh M., Kumar D., Thomas J., Ramanan A. Crystallization of Copper(II) Sulfate Based Minerals and MOF from Solution: Chemical Insights into the Supramolecular Interactions. Journal of Chemical Sciences, 2010, vol. 122, pp. 757–769. https://doi.org/10.1007/s12039-010-0064-1

25. Sokolova E.G., Rusakov D.S., Chubinskiy A.N., Varankina G.S., Ugryumov S.A. Estimation of Service Properties of Modified Synthetic Resins and Plywood Based on Them. Klei. Germetiki. Tekhnologii, 2020, no. 9, pp. 10–15. https://doi.org/10.31044/1813-7008-2020-0-9-10-15

26. Varodi A.M., Beldean E.C., Timar M.C. Furan Resin as Potential Substitute for Phenol-Formaldehyde Resin in Plywood Manufacturing. BioResources, 2019, vol. 14(2), pp. 2727–2739. https://doi.org/10.15376/biores.14.2.2727-2739

27. Wood Adhesives and Binders Market Report by Product Type (Urea-Formaldehyde, Melamine-Urea-Formaldehyde, Phenol-Formaldehyde, Isocyanates, Soy-Based, and Others), Application (Flooring Products, Funiture and Subcomponents, Windows and Doors, Cabinets, and Others), and Region 2025–2033. 2025. Available at: https://www.imarcgroup.com/wood-adhesive-binders-market (accessed 20.06.26).

28. Wood Adhesives and Binders Market Size & Share 2016 – 2024: A Report. 2015. 128 p. Available at: https://www.gminsights.com/industry-analysis/wood-adhesives-and-binders-market (accessed 20.06.26).

29. Yi T., Guo C., Zhao S., Zhan K., Gao W., Yang L., at al. The Simultaneous Preparation of Nano Cupric Oxide (CuO) and Phenol Formaldehyde (PF) Resin in One System: Aimed to Apply as Wood Adhesives. European Journal of Wood and Wood Products, 2020, vol. 78, pp. 471–482. https://doi.org/10.1007/s00107-020-01514-z

30. Younesi-Kordkheili H., Pizzi A. Modication of Nanolignin by Deep Eutectic Solvent to Improve the Properties of Phenol-Formaldehyde Resin. European Journal of Wood and Wood Products, 2024, vol. 82, pp. 2099–2108. https://doi.org/10.1007/s00107-024-02147-2

31. Yu C., Chen Y., Li R., Jiang J., Wang X. A Narrative Review: Modification of Bio-Based Wood Adhesive for Performance Improvement. Coatings, 2024, vol. 14(9), art. 1153. https://doi.org/10.3390/coatings14091153

32. Zhang Y., Liu Y., Liu M., Li C. Preparation and Performance Study of Modified Silica Sol/Phenolic Resin. BioResources, 2021, vol. 16(4), pp. 6669–6683. https://doi.org/10.15376/biores.16.4.6669-6683

33. Zhao B., Leng Y., Xue M., Xue M., Zhang Q., Dong H., et al. Cure‐Promoting Strategies for Phenol‐Resorcinol‐Formaldehyde Resins: High‐Ortho Catalysis, Hydrogen Bond Activation, and Their Impact on Curing Kinetics. Journal of Applied Polymer Science, 2025, vol. 142, iss. 25, art. e57047. https://doi.org/10.1002/app.57047

Ссылка на английскую версию:

Structure and Strength Properties of Plywood with Modified Binder. P. 157–170