Фанера – популярный строительный материал, который используется для наружных и внутренних работ в элементах конструкций и производстве мебели. В процессе ее изготовления используется клей на основе токсичных формальдегидных смол. Специалисты России, Финляндии, Китая, Белоруссии и других стран занимаются разработкой клеящего состава на основе самого крупнотоннажного полимерного материала – полиэтилена. Ученые Пермского Политеха нашли способ его использования, который позволяет получать фанеру более экологичным способом, сохранив прочностные свойства по склеиванию древесного шпона в соответствии с нормативно-технической документацией на такую продукцию.
Фото: Tim Meyer, unsplash
На изобретение выдан патент №2828198. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Для изготовления фанеры на более чем восьмидесяти предприятиях России используют клей с токсичной формальдегидной составляющей. Это требует обязательного контроля произведенного продукта на содержание альдегида, поскольку стопроцентной поликонденсации клея, т. е. образования полимеров, при производстве изделий не бывает.
Для использования полиэтилена в качестве клея его нужно модифицировать, поскольку у него нет активных групп, которые позволяют создавать хорошие адгезионные (клейкие) связи с природными полимерами древесины. Однако введение модификаторов требует дополнительного технологического оборудования, а сами они обладают токсичностью – например, малеиновый ангидрит вызывает раздражение слизистых оболочек глаз, горла и носа.
Ученые Пермского Политеха предложили способ изготовления фанеры, который позволяет при использовании полиэтилена в качестве клея максимально реализовать возможности перекисного модификатора. Это нужно для создания прочных связей между полиэтиленом и природными полимерами в древесине. Разработанный метод позволяет «подшивать» полиэтилен, т. е. изменять его молекулярную структуру и свойства. При этом сокращается технологический процесс изготовления изделий.
– Древесина содержит природные полимеры, которые могут образовывать достаточно прочную адгезионную связь на химическом уровне с некоторыми синтетическими полимерами. Чтобы отнести полиэтилен к таким материалам, ему необходимо создать совместимость с целлюлозой или лигнином древесины. Для этого нужно подобрать модификатор, который выполнит такую работу, – комментирует Вячеслав Палкин, аспирант кафедры строительного инжиниринга и материаловедения ПНИПУ.
– Мы предлагаем использовать в качестве модификатора перекись с температурой разложения выше температуры плавления полимера. Ее наносят на поверхность полиэтиленовой пленки и тем самым создают пленочный клей. Горячее прессование пакета из слоев шпона и такого клея приводит поэтапно к плавлению клея, прививке к нему природного полимера, и при необходимости, к созданию определенной степени сшивки его макромолекул, – объясняет Игорь Кочуров, доцент кафедры строительного инжиниринга и материаловедения ПНИПУ, кандидат технических наук.
Адгезионная прочность взаимодействия клея с древесиной шпона определялась в соответствии с ГОСТ 9624-2009. Предел прочности при скалывании выполнялся на образцах, которые прошли влажностную и температурно-влажностную обработку по режимам, указанным в соответствующей нормативно-технической документации. Результаты испытаний показали соответствие адгезионной прочности требованиям стандартов.
Подход ученых Пермского Политеха делает композиционный состав пленочного клея и фанеры экологичнее. Применение такой технологии изготовления фанеры – это перспективное направление получения слоеных конструктивных элементов.
