Клеевая композиция для древесины (варианты)

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ДРЕВЕСИНЫ (ВАРИАНТЫ)(71) Заявители Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Барташевич Александр Александрович Шетько Сергей Васильевич Игнатович Людмила Владимировна Гайдук Сергей Сергеевич Прокопчук Николай Романович Бедик Наталья Александровна Коробко Евгения Викторовна Новикова Зоя Анатольевна(73) Патентообладатели Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) 1. Клеевая композиция для древесины, включающая поливинилацетатную дисперсию и модифицирующую добавку, отличающаяся тем, что в качестве модифицирующей добавки содержит углеродные нанотрубки при следующем соотношении компонентов, мас.углеродные нанотрубки 0,025 поливинилацетатная дисперсия остальное. 2. Клеевая композиция для древесины, включающая поливинилацетатную дисперсию и модифицирующую добавку, отличающаяся тем, что в качестве модифицирующей добавки содержит силикатный наноматериал при следующем соотношении компонентов, мас.силикатный наноматериал 0,050 поливинилацетатная дисперсия остальное. Изобретение относится к клеящим веществам на основе гомополимеров или сополимеров винилацетата, в частности к клеевым веществам с модифицированными добавками,и может быть использовано в деревообрабатывающей промышленности, при производстве мебели, столярно-строительных изделий, деревянном домостроении. Известна клеевая композиция на основе модифицированной карбамидной смолой поливинилацетатной дисперсии (ПВА) следующего состава до 30-40 мас. частей карбамидных олигомеров на 100 мас. частей дисперсии 1. Модификация ПВА дисперсии производится с целью повышения водостойкости образуемых ею клеевых соединений, главным образом 17706 1 2013.12.30 древесины и древесных материалов. Подобная модификация предполагает обязательное введение отвердителя для карбамидной смолы, например щавелевой или ортофосфорной кислоты, что одновременно является и недостатком рецептуры, так как работа с кислотой представляет опасность, а также предполагает появление дополнительных технологических операций, связанных с введением кислоты и перемешиванием состава непосредственно перед применением. При этом заметного увеличения водостойкости клеевых соединений можно достичь только при прогреве клеевого шва как минимум при 40 С в течение 5-20 ч, что приводит к увеличению дополнительных операций. Известна клеевая композиция на основе поливинилацетатной дисперсии, модифицированной полиизоционатом (метилендифенил-диизоцианат или дифенилметандиизоцианат) в объеме до 52. Полиизоцианат представляет собой темно-коричневую жидкость с характерным запахом плесени. Его добавка позволяет достичь большей твердости и водостойкости клеевых соединений. Недостатком данного клеящего вещества является повышенная токсичность, поскольку полиизоцианат является сильным аллергеном и сенсибилизатором. Чувствительность к изоцианатам развивается даже при воздействии чрезвычайно малых концентраций, что приводит к опасным последствиям, в том числе астматическим реакциям. В связи с этим, обращение с полиизоцианатом требует строгого контроля и средств индивидуальной защиты. Кроме того, действие полиизоцианата в составе клеящего вещества кратковременное, до двух часов, после чего он утрачивает эффективность. Известен клей, включающий поливинилацетатную эмульсию (35-60 мас. ), сополимер винилацетата с этиленом (2,5-8,0 мас. ), поверхностно-активное вещество (0,7-2,5 мас. ), пластификатор (20,0-30,0 мас. ), наполнитель, в качестве которого используется каолин или бентонитовый порошок (2,2 - 7,0 мас. ), и перхлорвиниловую смолу (6,0-12,5 мас. ). Способ получения клея основан на постепенном смешении всех компонентов в течение 30-60 мин, после чего клей становится пригодным к употреблению 3. Недостатком клея является его невысокая прочность склеивания максимальная прочность на отрыв через 24 ч после склеивания достигает 5,8 кг/см 2 или 0,5 МПа. Кроме того, данный клей предназначен для склеивания полимерных материалов, в частности нитролинолеума к дереву, но не предназначен для склеивания деревянных щитов при производстве мебели и в домостроении. Наиболее близкой по технической сущности является клеевая композиция 4 для древесины, включающая поливинилацетатную дисперсию, натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы, модифицирующие добавки в виде резорцинформальдегидной смолы,параформальдегида, бензолсульфокислоты и наполнитель - древесную муку при следующем соотношении компонентов, мас.поливинилацетатная дисперсия 74-84 натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы 0,5-1,0 резорциноформальдегтдная смола 8,5-14,0 параформальдегид 1,3-2,0 бензолсульфокислота 2,7-4,0 древесная мука 3,0-5,0. Способ получения указанной композиции заключается в смешении компонентов в клеемешалке до достижения клеевой композицией однородной структуры. Недостатками данной композиции являются, во-первых, применение модифицирующей добавки в виде формальдегида, обладающего повышенным токсичным действием на человека и окружающую среду, во-вторых, применение дорогостоящей добавки в виде резорциноформальдегидной смолы, которая значительно увеличивает стоимость готовой продукции,в-третьих, большая продолжительность выдержки в запрессованном состоянии в-четвертых, недостаточные показатели прочности клеевого соединения древесины при скалывании вдоль волокон - не более 8,2 МПа. 2 17706 1 2013.12.30 Задачей изобретения является повышение водостойкости и прочности клеевых соединений древесины, образованных модифицированной добавками клеевой композицией. Поставленная задача решается следующим образом. Известная клеевая композиция для древесины включает поливинилацетатную дисперсию и модифицирующие добавки. Согласно изобретению по варианту 1 в качестве модифицирующей добавки используют углеродные нанотрубки в количестве 0,025 мас. , поливинилацетатная дисперсия - остальное по варианту 2 в качестве модифицирующей добавки используют силикатный наноматериал в количестве 0,050 мас. , поливинилацетатная дисперсия - остальное. Предлагаемая модификация известной клеевой композиции для древесины обеспечивает большую прочность и водостойкость клеевого соединения древесины по сравнению с клеевой композицией без нанодобавок. Поскольку предлагаемые образцы нанодобавок представляют собой порошкообразные вещества без запаха, нерастворимые в воде, то вредного воздействия на человека и экологическую обстановку на рабочем месте они не оказывают. Получение указанных составов клеевых композиций для древесины с модифицирующми добавками иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. В клеевую композицию для древесины, представляющую собой поливинилацетатную дисперсию марки ДФ 51/ВП (ГОСТ 18992 - 80), вводят модифицирующую добавку - углеродный наноматериал в виде предварительно подготовленной суспензии водауглеродные нанотрубки в количестве, обеспечивающим концентрацию наноматериала в клее 0,025 мас. , и равномерно распределяют путем механического перемешивания с помощью роторной мешалки. Введение в клеевую композицию для древесины углеродной нанодобавки позволяет увеличить прочность клеевого соединения на 37 по сравнению с клеевой композицией без нанодобавок. Пример 2. В клеевую композицию для древесины, представляющую собой поливинилацетатную дисперсию марки ДФ 51/ВП (ГОСТ 18992 - 80), вводят модифицирующую добавку - силикатный наноматериал в виде водной суспензии в количестве, обеспечивающим концентрацию наноматериала в клее 0,050 мас. , и равномерно распределяют путем механического перемешивания с помощью роторной мешалки. Введение в клеевую композициюдля древесины силикатной нанодобавки позволяет увеличить прочность клеевого соединения на 30 по сравнению с клеевой композицией для древесины без нанодобавок. Сравнительные результаты по определению прочности и водостойкости клеевых соединений приведены в таблице. В экспериментах испытывали на прочность образцы древесины сосны по ГОСТ 15613.1-84. Образцы склеивали при давлении 0,8 МПа, расходе клея 200 г/м 2, температуре 20 С и продолжительности выдержки под давлением 45 мин. Испытания образцов клеевых соединений на водостойкость проводили по ГОСТ 17005-82 на разрывной машине типа РМ-0,5. В каждом опыте испытывали 12 образцов. В таблице приведены значения прочности клеевых соединений, полученных с использованием модифицированной клеевой композиции для древесины, при продольном скалывании (в МПа). Согласно таблице, применение модифицирующих нанодобавок обеспечивает улучшение эксплуатационных свойств клеевых композиций для древесины на основе поливинилацетатной дисперсии. Таким образом, показано, что использование нанодобавок способствует повышению прочности и водостойкости клеевых соединений, не приводит к ухудшению рабочей экологической обстановки и позволяет расширить область применения клеевой композиции 3 17706 1 2013.12.30 для древесины на основе поливинилацетатной дисперсии за счет склеивания древесины,эксплуатируемой в открытой среде, например, в деревянном домостроении. Клеевая композиция для древесины Прототип ДФ 51/15 ВП 0,010 УНМ ДФ 51/15 ВП 0,025 УНМ ДФ 51/15 ВП 0,050 УНМ ДФ 51/15 ВП 0,100 сил. НМ ДФ 51/15 ВП 0,050 сил. НМ ДФ 51/15 ВП 0,025 сил. НМ ДФ 51/15 ВП - без нанодобавок Прочность при продольном скалывании, МПа Выдержанных в воде Контрольных образцов в течение 48 ч 8,0 5,9 8,0 5,7 8,5 6,2 8,4 6,0 8,0 5,6 8,2 6,0 7,9 5,3 6,2 Источники информации 1. Фрейдин А.С. Полимерные водные клеи. - М., 1985. - С. 115-116. 2. Волынский В.Н. Технология клееных материалов Учеб. пособие для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - Архангельск Арханг. гос. тех. ун-т, 2003. - 280 с. 3. Патент РФ 589780, МПК 09 131/04, 1995. 4. Патент РФ 2202585, МПК 709 131/04,09 16112,09 10126, 2003. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4