Влияние постоянного электрического поля на влагостойкость и проч-ность фанерных материалов

УДК

DOI:

Аннотация

В статье приведены результаты исследования влияния постоянного электрического поля на влагостойкие и адгезионные свойства фанерных материалов. Получены электретные характеристики фанерных материалов из различных пород древесины и клеев. Выявлено, что поляризация фанеры в процессе приготовления или поляризация только клея в постоянном электрическом поле позволяют значительно повысить ее прочностные свойства (прочность сцепления соединения «клей–шпон»). Установлено, что при предварительной поляризации клея предел прочности при скалывании возрастает на 15...350 %; при поляризации фанерных образцов в процессе их изготовления предел прочности при скалывании увеличивается на 15...450 % по сравнению с образцами, на которые не воздействовало электрическое поле. Отмечено, что наибольшие значения предела прочности при скалывании имеют фанерные материалы из березового шпона, который обладает более высокими показателями прочности древесного волокна. Фанерные образцы, поляризуемые в постоянном электрическом поле, более стойки к расслоению, короблению, дольше сохраняют свою целостность во влажной среде. Безусловно, это связано с влиянием поляризованного состояния клея на адгезию к шпону. Воздействие электрического поля повышает влагостойкость фанерных образцов на 0,9...22,0 %, водостойкость – на 3,0...17,0 %. Предлагаемый метод представляет практический интерес и может быть реализован в условиях производства для получения высокопрочной влагостойкой фанеры. 

Сведения об авторах

А.Ф. Замилова, асп.

М.Ф. Галиханов, д-р техн. наук, проф.

Н.А. Пестова, магистр

Казанский национальный исследовательский технологический университет,

ул. Карла Маркса, д. 68, г. Казань, Россия, 420015; e-mail: Alinka-attractive@yandex.ru, mgalikhanov@yandex.ru, pestovanata@mail.ru

Ключевые слова

Для цитирования

Замилова А.Ф., Галиханов М.Ф., Пестова Н.А.  Влияние постоянного электрического поля на влагостойкость и прочность фанерных материалов // Лесн. журн. 2017. № 5. С. 127–138. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.5.127

Литература

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 

1. Васечкин Ю.В. Технология и оборудование для производства фанеры: учеб. для д/техн-в. М.: Лесн. пром-сть, 1983. 310 с.

2. Вертячих И.М., Гольдаде В.А., Неверов А.С., Пинчук Л.С. Влияние электрического поля полимерного электрета на сорбцию паров органического растворителя // Высокомолекулярные соединения Сер. Б. 1982. Т. 24, № 9. С. 683–687.

3. Волынский В.Н. Технология клееных материалов: учеб.-справ. пособие. М.: Профи, 2009. 392 с.

4. Воронежцев Ю.И., Гольдаде В.А., Пинчук Л.C., Снежков В.В. Электрические и магнитные поля в технологии полимерных композитов / под ред. А.И. Свириденка. Минск: Наука и техника, 1990. 263 с.

5. Замилова А.Ф., Салдаева О.С., Галиханов М.Ф. Влияние поляризации фанеры в процессе приготовления на ее водо- и влагопоглощение // Вестн. технол. ун-та. 2015. Т. 18, № 13. С. 57–60.

6. Кириллов А.Н., Карасев Е.И. Технология фанерного производства: учеб. для д/техн-в. М.: Лесн. пром-сть, 1974. 312 с.

7. Куликов В.А., Чубов А.Б. Технология клееных материалов и плит: учеб. для вузов. М.: Лесн. пром-сть, 1984. 340 с.

8. Мозговой Н.В. Прочность клеевых соединений древесины на основе электрообработанных клеев // Науч. журн. КубГАУ. 2012. № 75. С. 484–493.

9. Попов В.М., Иванов А.В. Интенсивная технология получения клееной древесины повышенной прочности // Вестн. МГУЛ–Лесн. вестн. 2007. № 4. С. 89–91.

10. Попов В.М., Латынин А.В. Метод создания клееной древесины повышенной прочности // Лесотехн. журн. 2015. № 4. С. 145–151.

11. Попов В.М., Латынин А.В., Григорьев Д.С. Интенсивная технология создания клеевых соединений повышенной прочности на основе полимерных клеев, подвергнутых совместному воздействию физических полей // Современные тенденции развития науки и технологий. 2016. № 4-4. С. 89–92.

12. Попов В.М., Латынин А.В., Лушникова Е.Н. Клеевые соединения древесины повышенной прочности на основе магнитообработанных клеев // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2013. № 5. С. 293–296.

13. Попов В.М., Латынин А.В., Мозговой Н.В., Юдин Р.В. Влияние магнитоультразвукового поля на качество клеевых соединений из древесины // Современные проблемы науки и образования: электрон. журн. 2013. № 5.

14. Попов В.М., Новиков А.П. К созданию клеевых соединений повышенной прочности // Современные инновации в науке и технике: сб. науч. тр. 4-й междунар. науч.-практ. конф. (17 апр. 2014): в 4 т. Курск, 2014. Т. 3. С. 332–334.

15. Попов В.М., Новиков А.П., Иванов А.В. Влияние магнитной обработки полимерных клеев на прочность клеевых соединений на их основе // Механика композиционных материалов и конструкций. 2012. Т. 18, № 3. С. 414–421.

16. Попов В.М., Шендриков М.А., Иванов А.В., Жабин А.В. Влияние магнитного и электрического полей на прочность клееной древесины // Вестн. МГУЛ–Лесн. вестн. 2009. № 4. С. 122–126.

17. Фрейдин А.С., Вуба К.Т. Прогнозирование свойств клеевых соединений древесины. М.: Лесн. пром-сть, 1980. 224 с.

18. Шамаев В.А., Разиньков Е.М., Ищенко Т.Л. Исследование склеивания фанеры с применением нанокристаллической целлюлозы // Лесотехн. журн. 2014. № 1.
С. 151–155.

19. Zhang M.X., Huang J.W., Wang N.Y. Modification of Pine-Wood/Formal-dehyde-Urea Resin Composites Using Electron-Beam Radiation // Applied Mechanics and Materials. 2014. Vol. 454. Рp. 187–189.

20. Park B.-D., Kim J.-W. Dynamic Mechanical Analysis of Urea-Formaldehyde Resin Adhesives with Different Formaldehyde-to-Urea Molar Rations // Journal of Applied Polymer Science. 2008. Vol. 108. Pp. 2045–2051.

21. Zamilova A.F., Galikhanov M.F. Influence of Polarization of the Walnut Plywood in the Process of Preparation on Its Water and Moisture Absorption // AIP Conference Proceedings. 2016. Vol. 1767. 020038. 

Поступила 22.05.17

Ссылка на английскую версию:

UDC 674.028.9

DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.5.127

Influence of the DC Field on Moisture Resistance and Strength of the Plywood Materials

A.F. Zamilova, Postgraduate Student

M.F. Galikhanov, Doctor of Engineering Sciences, Professor

N.A. Pestova, Master

Kazan National Research Technological University, ul. Karla Marksa, 68, Kazan, 420015, Russian Federation; e-mail: Alinka-attractive@yandex.ru, mgalikhanov@yandex.ru,
pestovanata@mail.ru

The article presents data on the influence of the DC field on the moisture resistance and
adhesion properties of plywood materials. We have obtained the values of electret characteristics of plywood materials from different types of wood and adhesives. The polarization of plywood in the preparation process or the polarization of only glue in the DC field can significantly increase its strength properties (adhesion strength of the glue-veneer joint). The shear strength increases by 15…350 % at the preliminary polarization of the adhesive; the shear strength increases by 15…450 % when the plywood samples are polarized in the process of their manufacture, compared to the samples that are not subjected to the electric field. The plywood materials from birch veneer possess the greatest values of the shear strength, as this kind of veneer has higher strength factors of wood fiber. The plywood samples polarized in the DC field are more resistant to delamination, creasing, and retain its integrity longer in a humid environment. This is due to the influence of the polarized state of glue on the adhesion to veneer. The effect of the electric field on plywood samples increases the moisture resistance by 0.9…22.0 %, and the water resistance value – by 3.0…17.0 %. The proposed method is of practical interest and can be realized industrially to produce high-density moisture-proof plywood.

Keywords: plywood, polarization, urea formaldehyde resin, epoxide resin, polyvinyl acetate, strength, DC field, moisture absorption, water absorption ability.

REFERENCES 

1. Vasechkin Yu.V. Tekhnologiya i oborudovanie dlya proizvodstva fanery: [Technology and Equipment for the Production of Plywood. Moscow, Lesnaya promyshlennost' Publ., 1983. 310 p. (In Russ.)

2. Vertyachikh I.M., Gol'dade V.A., Neverov A.S., Pinchuk L.S. Vliyanie elektricheskogo polya polimernogo elektreta na sorbtsiyu parov organicheskogo rastvoritelya
[Impact of Electric Field of Polymer Electret to the Organic Solvent Vapor Sorption]. Vysokomolekulyarnye soedineniya. Ser. B [Polymer Science. Ser. B], 1982, vol. 24, no. 9, pp. 683–687.

3. Volynskiy V.N. Tekhnologiya kleenykh materialov [Technology of Adhesive-Bonded Materials]. Moscow, Profi Publ., 2009. 392 p. (In Russ.)

4. Voronezhtsev Yu.I., Gol'dade V.A., Pinchuk L.S., Snezhkov V.V. Elektricheskie i magnitnye polya v tekhnologii polimernykh kompozitov  [Electric and Magnetic Fields in the Polymer Composites Technology]. Ed. by A.I. Sviridenok. Minsk, Nauka i tekhnika Publ., 1990. 263 p. (In Russ.).

5. Zamilova A.F., Saldaeva O.S., Galikhanov M.F. Vliyanie polyarizatsii fanery v protsesse prigotovleniya na ee vodo- i vlagopogloshchenie [The Influence of Polarization of Plywood in the Process of Preparation on Its Water and Moisture Absorption]. Vestnik Kazanskogo Tekhnologicheskogo Universiteta [Herald of Kazan Technological University], 2015, vol. 18, no. 13, pp. 57–60.

6. Kirillov A.N., Karasev E.I. Tekhnologiya fanernogo proizvodstva [Technology of Plywood Production]. Moscow, Lesnaya promyshlennost' Publ., 1974. 312 p. (In Russ.)

7. Kulikov V.A., Chubov A.B. Tekhnologiya kleenykh materialov i plit [Technology of Adhesive-Bonded Materials and Plates]. Moscow, Lesnaya promyshlennost' Publ., 1984. 340 p. (In Russ.)

8. Mozgovoy N.V. Prochnost' kleevykh soedineniy drevesiny na osnove elektroobrabotannykh kleev [Strength of Adhesive Joints of Wood on the Basis of Electrically Treated Glues]. Nauchnyy zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta (Nauchnyy zhurnal KubGAU) [Scientific Journal of KubSAU], 2012, no. 75, pp. 484–493.

9. Popov V.M., Ivanov A.V. Intensivnaya tekhnologiya polucheniya kleenoy drevesiny povyshennoy prochnosti [Intensive Technology for Production of High-Strength Laminated Wood]. Lesnoy vestnik [Forestry Bulletin], 2007, no. 4, pp. 89–91.

10. Popov V.M., Latynin A.V. Metod sozdaniya kleenoy drevesiny povyshennoy prochnosti [Method for Creating of Laminated Wood of High Strength]. Lesotekhnicheskiy zhurnal [Forestry Engineering Journal], 2015, vol. 5, no. 4, pp. 145–151.

11. Popov V.M., Latynin A.V., Grigor'ev D.S. Intensivnaya tekhnologiya sozdaniya kleevykh soedineniy povyshennoy prochnosti na osnove polimernykh kleev, podvergnutykh sovmestnomu vozdeystviyu fizicheskikh poley [Intensive Technology for Creating High-Strength Adhesive Compounds Based on Polymer Adhesives Subjected to Joint Action of Physical Fields]. Sovremennye tendentsii razvitiya nauki i tekhnologiy, 2016, no. 4-4,
pp. 89–92.

12. Popov V.M., Latynin A.V., Lushnikova E.N. Kleevye soedineniya drevesiny povyshennoy prochnosti na osnove magnitoobrabotannykh kleev [Adhesive Joints of High-Strength Wood on the Basis of Magnetically Treated Adhesives]. Aktual''nye napravleniya nauchnykh issledovaniy XXIi veka: teoriya i praktika [Analysis and Synthesis of Complex Systems in Nature and Technology], 2013, no. 5, pp. 293–296.

13. Popov V.M., Latynin A.V., Mozgovoy N.V., Yudin R.V. Vliyanie magnitoul'trazvukovogo polya na kachestvo kleevykh soedineniy iz drevesiny [Influence of Magnetic Ultra Sound Field on the Quality of Wood Adhesive Joints]. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya [Modern Problems of Science and Education], 2013, no. 5,
pp. 20–26.

14. Popov V.M., Novikov A.P. K sozdaniyu kleevykh soedineniy povyshennoy prochnosti [To the Creation of Adhesive Compounds of Increased Strength]. Sovremennye innovatsii v nauke i tekhnike: sb. nauch. tr. 4-y mezhdunar. nauch.-prakt. konf. [Modern Innovations in Science and Technology: Proc. 4th Inter. Sci. Prac. Conf.], 2014, vol. 3,
pp. 332–334.

15. Popov V.M., Novikov A.P., Ivanov A.V. Vliyanie magnitnoy obrabotki polimernykh kleev na prochnost' kleevykh soedineniy na ikh osnove [Influence of Magnetic Treatment of Polymer Adhesive on the Strength of Adhesive Compounds on Their Basis]. Mekhanika kompozitsionnykh materialov i konstruktsiy [Mechanics of Composite Materials and Structures], 2012, vol. 18, no. 3, pp. 414–421.

16. Popov V.M., Shendrikov M.A., Ivanov A.V., Zhabin A.V. Vliyanie magnitnogo i elektricheskogo poley na prochnost' kleenoy drevesiny [Influence of Magnetic and Electric Fields on Glued Wood Strength]. Lesnoy vestnik [Forestry Bulletin], 2009, no. 4,
pp. 122–126.

17. Freydin A.S., Vuba K.T. Prognozirovanie svoystv kleevykh soedineniy drevesiny [Forecasting the Properties of Glued Wood Compounds]. Moscow, Lesnaya promyshlennost' Publ., 1980. 224 p. (In Russ.)

18. Shamaev V.A., Razin'kov E.M., Ishchenko T.L. Issledovanie skleivaniya fanery s primeneniem nanokristallicheskoy tsellyulozy [Study of Bonding Plywood Using Nanocrystalline Cellulose]. Lesotekhnicheskiy zhurnal [Forestry Engineering Journal], 2014, vol. 4, no. 1, pp. 151–155.

19. Zhang M.X., Huang J.W., Wang N.Y. Modification of Pine-Wood/Formal-dehyde-Urea Resin Composites Using Electron-Beam Radiation. Applied Mechanics and Materials, 2014, vol. 454, pp. 187–189.

20. Park B.-D., Kim J.-W. Dynamic Mechanical Analysis of Urea-Formaldehyde Resin Adhesives with Different Formaldehyde-to-Urea Molar Rations. Journal of Applied Polymer Science, 2008, vol. 108, pp. 2045–2051.

21. Zamilova A.F., Galikhanov M.F. Influence of Polarization of the Walnut Plywood in the Process of Preparation on Its Water and Moisture Absorption. AIP Conference Proceedings, 2016, vol. 1767, 020038. 

Received on May 22, 2017

For citation: Zamilova A.F., Galikhanov M.F., Pestova N.A. Influence of the DC Field on Moisture Resistance and Strength of the Plywood Materials. Lesnoy zhurnal [Forestry journal], 2017, no. 5, pp. 127–138. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.5.127