23

Лабораторная работа № 3 Определение массовой доли сухого остатка смолы

Цель работы: Приобретение практического навыка определения концентрации смол прямым и косвенным методами.

3.1. Краткие теоретические сведения

Содержание сухих веществ (массовая доля сухого остатка, или концентрация) – очень важная характеристика смол, определяющая условия и качество склеивания древесины. Этот показатель выражает ту часть связующего, которая остается после отверждения клея и удаления всех летучих веществ.

Минимальная концентрация ФФС составляет 35 %, концентрация КФС зависит от ее назначения.

В производстве фанеры и облицовывании шпоном деталей мебельных изделий рекомендуется использование смол с более высокой концентрацией (66…68 %). При этом в процессе отверждения из клеевого шва удаляется меньше воды, снижается усадка клеевого шва и увеличивается его прочность. Меньшее количество воды в клее способствует более благоприятным условиям интенсификации процессов склеивания за счет уменьшения давления пара, образующегося в клеевом соединении. Более высокое содержание сухих веществ снижает впитываемость клея в поры древесины.

В производстве ДСтП высокая концентрация смолы затрудняет ее распыление через форсунки при осмолении стружки в смесителе. При производстве трехслойных плит (самых распространенных) рекомендуется использование рабочих растворов следующей концентрации: для наружных слоев 53…54 %, для внутреннего слоя 58…62 %. Использование более концентрированного связующего во внутреннем слое связано с более трудным удалением пара из него в процессе прессования и с меньшей температурой нагрева среднего слоя.

Содержание сухих веществ зависит от вида и соотношения исходных компонентов при синтезе и от количества отгоняемой при вакуумной сушке воды.

Повысить концентрацию КФС можно разными способами. Использование вакуумной сушки на заключительной стадии синтеза смолы позволяет увеличить ее концентрацию, но при этом возрастает энергоемкость процесса и увеличивается количество сточных вод, подлежащих очистке. Второй способ – применение при синтезе вместо раствора формальдегида (формалина) карбамидоформальдегидного концентрата, решает эти проблемы.

Исследования показали, что чем выше концентрация смолы (в интервале 50…80 %), тем меньше время ее отверждения в клеевом слое. Более быстрое отверждение клея более высокой концентрации обусловлено сокращением времени на удаление из клеевого слоя свободной влаги до начала образования клеевого соединения.

Массовую долю сухого остатка (МДСО) можно определять прямым весовым методом или косвенным – рефрактометрическим. Весовой метод является наиболее точным, но и более длительным и трудоемким. При использовании этого метода навеску смолы высушивают в сушильном шкафу до абсолютно сухого состояния. В настоящее время созданы приборы, работающие по этому методу, которые позволяют удалить летучие вещества путем инфракрасного излучения за 10…15 мин (например, влагомер термогравиметрический инфракрасный).

При косвенном измерении МДСО сначала определяют коэффициент рефракции смолы на специальном приборе – рефрактометре. Принцип действия рефрактометра основан на явлении полного внутреннего отражения при прохождении светом границы раздела двух сред с разными показателями преломления.

Коэффициент рефракции смолы есть отношение синуса угла падения светового луча к синусу его преломления в данной среде. Для оценки МДСО по этому показателю используют калибровочные прямые – графики зависимости между коэффициентом рефракции и концентрацией смолы, которые строятся экспериментально для каждой марки. Эти графики приведены для ряда марок смол в ГОСТ 14231–88.