способ оценки водовлагопоглощения древесных композиционных материалов

Формула изобретения

Способ оценки водовлагопоглощения древесных композиционных материалов, включающий определение величины искомого параметра как отношение массы поглощенной материалом влаги к исходной массе образцов материала, отличающийся тем, что величину искомого параметра дополнительно изменяют на отношение изменения массы водорастворимого компонента к исходной массе образцов материала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при изготовлении защищенных, например, от возгорания древесных композиционных материалов, таких как фанера, слоистый пластик и др.

Известен способ оценки водовлагопоглощения древесных композиционных материалов, заключающийся в определении величины искомого параметра (водовлагопоглощения) как отношения массы поглощенной материалом влаги к исходной массе образцов материала (1).

Технологически сухой шпон влажностью 62% в производственных условиях в зависимости от влажности воздуха может поглощать или отдавать влагу. Наличие солей в древесине, как правило, этот процесс усугубляет, т.е. за счет сорбции антипиреном или антисептиком водяных паров из воздуха влажность шпона (или фанеры) возрастает. Превышение влажности фанеры выше установленных нормативных значений крайне нежелательно, так как ухудшаются эксплуатационные свойства материала. Недостатком известного способа оценки водовлагопоглощения древесных композиционных материалов является получение недостоверных результатов по водовлагопоглощению антипирированного или антисептированного древесного материала (шпона).

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в получении истинных значений величины искомого параметра водовлагопоглощения древесных материалов при условии использования в них антипиренов, антисептиков, т.е. с учетом влияния на них водорастворимых компонентов композиционных материалов (антипирена, антисептика).

Поставленная задача решается тем, что в способе оценки водовлагопоглощения древесных композиционных материалов, включающем определение величины искомого параметра как отношения массы поглощенной материалом влаги к исходной массе образцов материала, величину искомого параметра дополнительно изменяют на отношение изменения массы водорастворимого компонента к исходной массе образцов материала.

Эксперименты на водопоглощение выполнялись согласно ГОСТ 9621.

Исследования проводили на образцах шпона, пропитанного антипиреном диаммонийфосфатом. В результате обработки экспериментальных данных по средним значениям были построены кривые водопоглощения шпона, которые по внешнему виду напоминают кривые поглощения антипирена (в описании изобретения не приводятся). Кинетические кривые водопоглощения указывают на закономерность - с увеличением содержания антипирена в шпоне водопоглощение уменьшается (в области исследуемых параметров). Однако следует учесть, что диаммонийфосфат как водорастворимая соль вымывается в процессе эксперимента, и поэтому поглощение воды образцом шпона должно быть больше, чем привес шпона (фактический из эксперимента), определенный по ГОСТ 9621-72, методика которого не учитывает наличие вымываемых веществ в материале. Увеличение водо-влагопоглощения больше на величину, равную массе вымытого диаммонийфосфата. Увеличение массы образца шпона m_обр после его выдержки в воде будет определяться как разница между массой поглощенной воды и массой вымытого антипирена, т.e.

m_обр= m_воды-m_ант или m_воды= m_обр+m_ант (1)

Поглощение воды при определении водопоглощения антипирированным образцом будет оцениваться экспериментально увеличением массы образца после вымачивания с учетом вымытого антипирена. В связи с этим можно ввести понятия кажущегося и истинного водопоглощений.

Кажущееся водопоглощение (W_вд.каж.) определяется по формуле



Истинное водопоглощение (W_вд.и) образца шпона рассчитывается по формуле



Подставив значение m_воды в (2), получим



То есть истинное поглощение воды отличается от водопоглощения, определенного по ГОСТ 9621-72 (в данном случае это величина W_вд.каж.), на величину вымывания антипирена, взятую в процентах от начальной массы образца (массы образца до вымачивания).

Результаты экспериментальных данных за 11 сут. вымачивания образцов приведены в табл. 1.

Анализ экспериментальных данных показывает, что для водорастворимых антипиренов при исследовании водопоглощения антипирированного шпона необходимо учитывать свойство вымываемости антипирена.

Экспериментальными исследованиями влагопоглощения пропитанного антипиреном шпона установлена аналогичная водопоглощению закономерность: с увеличением содержания антипирена влагопоглощение растет. Для водорастворимого антипирена наблюдается явление "выветривания" при воздействии на образцы влажного воздуха, т. е. улетучивание молекул диаммонийфосфата. Результаты обработки экспериментальных данных по влагопоглощению антипирированного шпона приведены в табл. 2.

Таким образом, как показывают экспериментальные исследования, поправку на "выветриваемость" можно не вводить для поглощений в области эксперимента G₁26,7%. Для больших значений поглощения антипирена необходимо поправку учитывать, так как экспериментально полученные значения влагопоглощения (кажущиеся) могут не соответствовать истинному влагопоглощению.

Аналогично были проведены исследования на водопоглощение фанеры и вымываемость антипирена. Результаты, полученные при испытании образцов фанеры, приведены в табл. 3.

Исследования влагопоглощения фанеры проводили согласно ГОСТ 9621 в течение 50 сут. Исследования показали, что при содержании антипирена до 21% истинное и кажущееся влагопоглощение совпадают. При более высоких значениях содержания антипирена из-за его "выветриваемости" картина влагопоглощения фанеры искажается (см. табл. 4), и в этих случаях необходимо учитывать соответствующие поправки на "выветриваемость" антипирена. При начальном содержании антипирена в фанере до 22% его "выветриваемость" не наблюдается. Этот процесс, очевидно, начинается в интервале поглощений 21,6...29,8%.

Сравнение данных водовлагопоглощения шпона и фанеры показывает, что показатели водовлагопоглощения для фанеры ниже, чем для шпона, что объясняется большей адсорбционной поверхностью шпона вследствие наличия у него упорядоченной структуры лущильных трещин, а также модифицирующим влиянием клея в фанере, что придает древесине сопротивление воде и стабильность ее свойств.

Таким образом, выполненные исследования водовлагопоглощения антипирированной фанеры показали, что при длительном экспонировании образцов в воде их поглощение может превышать поглощение воды фанерой марки ФСФ, что касается влагопоглощения, то этот показатель всегда выше стандартной фанеры, что для фанеры конструкционного назначения крайне нежелательно при эксплуатации ее в жестких условиях. Чтобы защитить антипирен от вымываемости и "выветривания", необходимо фанеру защищать от воздействия влаги. Технологически в производстве фанеры наиболее целесообразно это делать с помощью защитных покрытий.

Анализ проблемы оценки водовлагопоглощения древесных композиционных материалов показывает, что в вагоностроении, например, используется огнезащищенная фанера, у которой наряду с другими параметрами нормируется показатель водопоглощения (не более 25%) за 24 ч пребывания в воде, а также показатель разбухания по толщине при водопоглощении (не более 15%). Данные экспериментов показывают, что в сравнении с нормируемой величиной водопоглощения (25%) погрешность в определении этого параметра по сравнению с ГОСТ 9621 для фанеры в диапазоне исследуемых поглощений антипирена 9,2...40,5% составляет 9,2...26,5%. Следовательно, известное решение по ГОСТ 9621 не позволяет объективно оценивать параметры водовлагопоглощения - важнейшие эксплуатационные характеристики древесных конструкционных материалов. Данное изобретение обеспечивает повышение точности при определении водовлагопоглощения защищенных древесных конструкционных материалов, изготовленных с использованием водорастворимых компонентов.