Технология древесностружечных плит на основе невакуумированных карбамидоформальдегидных смол модифицированных гликолями

Древесностружечные плиты (ДСтП) — современный экономичный строительный и конструкционно-отделочный материал — находят широкое применение в промышленном и гражданском строительстве и других отраслях народного хозяй-* ства.

Для изготовления плит применяют связующие на основе карбамидофор-мальдегидных, фенолоформальдегидных, карбамидоформальдегидных смол.

В последние 30 лет широкое распространение в производстве ДСтП получили карбамидоформальдегидные смолы (КФс), более 90% всех выпускаемых плит изготавливается с применением данных связующих. Такое широкое применение КФс в производстве древесностружечных плит обусловлено следующими их преимуществами: простой технологией получениявысокой адгезией по отношению к древесинебольшой скоростью перехода в твердое состояниелегкость транспортировки и нанесенияне окрашивают ДСтПимеют низкое содержание в свободном виде токсичных веществбогатой сырьевой базой, а самое главное очень низкой стоимостью по сравнению с другими связующими.

У ДСтП, в которых в качестве связующего используется КФс, есть и ряд недостатков: невысокая водостойкостьнедостаточная стабильность формы и размеров при перепадах температур, но самый главный недостаток связан с санитарно гигиеническими характеристиками ДСтПэто выделяемый ими в процессе эксплуатации формальдегид. Особенно остро проблема выделения формальдегида стала после признания его концерагеном группы 2а и установление ПДК царов формальдегида в воздухе жилой зоны 0,01мг/м воздуха [1]. Требования ПДК могут быть выполнены при принятой насыщенности помещения 1М7М3 при использовании для мебели ДСтП со значением формальдегида <5мг/г.ас.п. по перфора-ч торному методу — класс супер Е-1. Кроме этого все применяемые КФс для производства ДСтП включают такую технологическую ступень в своем получении, как вакуум-сушка, при которой отгоняется лишняя вода с многократным превышением ПДК по формальдегиду. Последующая очистка или утилизация этих сточных вод очень сложна и дорога.

Если вопрос об улучшении физико-механических показателей не стоит очень остро, так как выпускаемые на сегодняшней день плиты по этим показателям удовлетворяют большую часть потребителей, то вопросы снижения эмиссии формальдегида из готовых изделий и снижения загрязненности сточных вод, не смотря на большое количество работ по этим темам, требует скорейшего решения, особенно остро они встанут через 5−10 лет, в связи с резко ухудшающейся экологической обстановкой в Мире [2].

Процесс склеивания древесных частиц включает в себя сложный комплекс механофизикохимических превращений, которыми можно управлять путем изменения технологических режимов. Однако большинство исследований ограничивается качественным описанием процессов не давая в руки технолога, методик управления технологией производства.

Поэтому исследования и разработки новых смол для ДСтП и методов их использования являются актуальными и своевременными.

В настоящей работе поставлена цель создать новую смолу, с такими физико-химическими показателями, которые позволят получать ДСтП класса Е-1 и супер Е-1, разработать рациональную технологию производства этой смолы, и её использования в качестве связующего для ДСтП.

Для реализации этой задачи необходимо проведение исследований, позволяющих разработать режимы получения модифицированной КФс, изучить их физико-химические и технологические свойства, создать технологию производства ДСтП на основе этих смол, а также проверить основные качественные показатели готовой продукции.

Выводы по параграфу 4.6.:

•в случае обработки ДСтП повышенной температурой с целью уменьшения эмиссии формальдегида, её режим, соотношение времени и температуры должны обеспечивать потерю полимером не более 5% массы в результате деструкции, это обеспечивает максимальное снижение эмисии;

•модификация гликолями позволяет перерабатывать невакуумированные N смолы при тех же режимах прессования, что и вакуумированные с большей величиной сухого остатка.

Рецептура модифицированной невакуумированной смолы «названной КФ-11, отвечающей основным требованиям предъявляемым к клеевым смолам, представлена в таблице 4.17.

Технологические свойства смолы КФ-11, полученной в результате конденсации карбамида с формальдегидом в водной среде с переменной кислотностью в присутствии модифицирующих добавок представлены в таблице 4.18.

Рецептура модифицированной смолы.

Наименование. компонентов Расчетная концентрация, % Расчетная потребность на 100 мае. час. смолы (54±2%), кг.

Формалин технический 37 597.

Карбамид технический (основная загрузка) 100 202.

Карбамид технический (дополнительная загрузка) 100 202.

Триэтиленгликоль 100 15.

Аммоний хлористый 20 0,85−1,4.

Натр едкий 40 0,45 — 1.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

1. Разработана и внедрена в производство новая модифицированная невакуумированная карбамидоформальдегидная смола КФ-11, лишенная сточных вод в процессе своего синтеза, позволяющая получать древесностружечные плиты с эмиссией формальдегида по классу Е-1. Также предложена рациональная технология получения древесностружечных плит.

2. На основании анализа проведенных экспериментов и теоретических исследований разработаны рациональные режимы получения невакуумированных модифицированных многоатомными спиртами карбамидоформальдегидньгх смол. Предложенные для модификации вещества расположены в ряд по предпочтительности их применения в клеевой смоле: триэтиленгликоль, диэтиленгликоль, глицерин, этиленгликоль. Установлено их оптимальное количество.

3. Исследования термодинамических и технологических свойств синтезированных смол подтвердили предположение, что все исследуемые многоатомные спирты обладают свойствами реакционно-способного поверхностно активного вещества (РПАВ) по отношению к карбамидоформальдегидным олигомерам. Показано, что эффект модификации главным образом зависит от количества вносимыхСНг групп.

4. Исследован процесс отверждения и структурирования модифицированных карбамидных смол. Показано, что максимальная прочность образуемого клеевого соединения, практически не зависит от вида катализатора. Его свойства влияют лишь на то, за какое время будет достигнуто значение максимальной прочности в клеевом шве. При ускоренном структурировании наблюдается последующее снижение физикомеханических показателей в результате неполной релаксации напряжений, возникающих при быстром отверждении. Наилучшие показатели по снижению эмиссии формальдегида обеспечивают отвердители, содержащие в своем составе аминогруппуаминоуксусная кислота.

5. Проведен эксперимент, после обработки которого, получены регрессионные уравнения выражающие зависимость между прочностью ДСтП, разбуханием и основными параметрами режима прессования: количеством связующего, температурой и продолжительностью прессования. С использованием регрессионных уравнений сформулирована многокритериальная задача оптимизации и методом Соболя-Статникова определены оптимальные параметры режима прессования на невакуумированной смоле.

6. Разработана и утверждена технологическая инструкция на процесс получения невакумированной смолы КФ-11 и технические условия на нее. Промышленный синтез отработан в цехе смол АОЗТ «Электрогорскмебель».

7. Проведены опытно-промышленные испытания на АОЗТ «Электрогорскмебель «. Результаты этих испытаний показали, что полученные древесностружечные плиты полностью отвечают требованиям ГОСТ 10 632–89 и имеют эмиссию формальдегида по классу Е-1. Также определены требования ко всему технологическому процессу, для получения плит класса Е-1. Из ДСтП, полученных на смоле КФ-11, изготовлены мебельные детали, удовлетворяющие по ПДК паров формальдегида в воздухе жилой зоны, о чем имеется заключение Центра государственного санитарно-эпидемиологического надзора Московской области.

8. Рассчитана прибыль которая, получается при использовании смолы КФ-11 вместо КФ-НФП, применяемой в настоящее время на АОЗТ «Электорогорскмебель». Прибыль в ценах на 01.02.1999 г. составляет 1 012 299 руб.