СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ДРЕВЕСНОГО МАТЕРИАЛА С НИЗКОЙ СТЕПЕНЬЮ ВЫДЕЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
METHOD TO PRODUCE ARTICLES FROM WOOD THAT FEATURES LOW DEGREE OF CHEMICALS EVAPORATION

Изобретение относится к способу изготовления изделий из древесного материала с низкой степенью выделения химических веществ, а также к изделиям из древесного материала, которые могут быть получены таким способом.
Изделия из древесного материала, например древесно-стружечные или древесно-волокнистые плиты, получают из древесной стружки волокнистых материалов с добавлением клея. Обычно клей наносят на измельченную древесину (стружку) или на волокнистый материал в процессе изготовления изделия из древесного материала и после этого полученные еще влажные изделия из древесного материала прессуют при высоких температурах (горячее прессование), при этом клей отверждается. Длительное время в таких клеях использовали формальдегидсодержащие смолы в качестве отверждающих и/или связующих агентов.
Плиты из древесных материалов часто используют внутри закрытых помещений. Поэтому важно, чтобы эти плиты не выделяли раздражающих (например, с сильным запахом) или даже опасных веществ. Выделяющиеся компоненты могут выделяться из самой древесины или из клея.
При использовании формальдегидсодержащих смол для изготовления изделий из древесины полученные изделия выделяют формальдегид, поэтому его количество ограничено законодательными нормами и добровольными ограничениями в промышленности до существенно низких значений.
Известно, что различные методы снижают содержание формальдегида, в частности выделение формальдегида из изделий, выполненных из древесных материалов. Некоторые из них следующие:
- модификация клея посредством уменьшения молярного соотношения формальдегида и других компонентов смол;
- добавление веществ, которые связывают формальдегид, например карбамида;
- смешивание смол, содержащих формальдегид, с другими смолами;
- увеличение времени прессования.
Однако эти методы снижают эффективность производства (повышают стоимость, снижают производительность из-за увеличения времени прессования) или имеют отрицательное влияние на физические или механические свойства продукта (снижение стабильности смол, снижение стабильности и устойчивости швов и т.п.).
Следовательно, задачей изобретения является предложение улучшенного способа изготовления изделий из древесных материалов, в результате которого получают изделия, имеющие, в частности, пониженную степень выделения химических веществ.
Эта задача решена способом изготовления изделий из древесных материалов, содержащих древесную стружку или древесные волокна, склеенные вместе, в котором древесину обрабатывают бисульфитом перед обработкой клеем.
Неожиданно было обнаружено, что таким способом можно изготовить улучшенные изделия из древесных материалов, которые имеют весьма низкую степень выделения химических веществ или вообще не выделяют нежелательные (летучие) химические вещества, которые присутствуют в древесном сырье. Кроме того, древесная стружка или древесные волокна, обработанные бисульфитом, показывают лучшее взаимодействие с клеем.
Для производства изделий из древесных материалов обычно обрабатывают древесину широколиственных и иглолистных пород либо по отдельности либо в смеси. Сначала древесину окоряют и измельчают. Опилки или древесную стружку можно добавить в измельченную древесину. После этого смесь просеивают и разделяют для удаления нежелательных компонентов, таких как песок, ненужные обломки, камни или металлы. После этого смесь промывают для удаления таких нежелательных компонентов как песок или камни. На следующей стадии измельченную древесину нагревают и дегидратируют. Это осуществляют предпочтительно посредством прессования. Измельченную и обработанную древесину затем обрабатывают под давлением 0,8-12 бар в атмосфере, насыщенной водяным паром. Согласно изобретению в атмосферу, насыщенную водяным паром, добавляют бисульфитную соль. Бисульфитные соли могут быть солями щелочных металлов и/или аммония. Предпочтительно используют натриевые и/или аммонийные бисульфиты. Особенно предпочтительным является бисульфит аммония. Количество бисульфитной соли составляет от 3 до 30 кг, предпочтительно от 3 до 12 кг на кубический метр полученной плиты. Продолжительность обработки составляет по меньшей мере 1,5 минуты, предпочтительно от 3 до 8 минут. В этом случае большие количества бисульфита приводят к увеличению продолжительности обработки до завершения реакции, которая позволит бисульфиту проникнуть внутрь волокон для обеспечения стабильного импрегнирования.
В одном из вариантов осуществления изобретения древесину обрабатывают бисульфитом до получения стружки или волокон, например в печи для облегчения осуществления способа. Последующая обработка древесных волокон парафином не будет отрицательно влиять на осуществление способа согласно изобретению.
Согласно другому варианту осуществления изобретения стружку или волокна обрабатывают бисульфитом, например, в рафинере. В этом случае способ является особенно эффективным.
Не желая ограничиваться какой-либо теорией, авторы изобретения полагают, что обработка измельченной древесины бисульфитом является важной для связывания летучих веществ в измельченной древесине и ограничения выделения летучих веществ. При обработке бисульфитом могут образовываться, например, аддукты бисульфита с альдегидами, метилкетоном или альфа-кетоэфирами. Кроме того, бисульфит проявляет свои отбеливающие свойства и может реагировать с пигментами, присутствующими в древесине, поэтому могут быть получены довольно светлые изделия из древесины. Светлый цвет древесины является важным показателем качества.
Кроме того, при обработке древесины бисульфитом имеет место слабое кислотное импрегнирование волокон, вследствие чего достигается полная поликонденсация смол и, следовательно, полное поглощение свободного формальдегида в случае использования смол, содержащих формальдегид. Оба эти эффекта дают возможность получить изделия из древесных материалов, которые проявляют весьма низкие показатели перфорации и, следовательно, чрезвычайно низкое выделение формальдегида.
Обработка бисульфитом в течение по меньшей мере 1,5 минут гарантирует, что дезинтеграция древесины является практически полной и, следовательно, последующая обработка импрегнирующим агентом против набухания древесины в присутствии влаги будет эффективной.
После этого импрегнированное древесное сырье дополнительно измельчают до стружки или волокон, склеивают, сушат и прессуют. Это осуществляют известными способами.
Клеем, который используется для склеивания стружки или волокон, предпочтительно является аминопласт. Особенно предпочтительно использовать формальдегидсодержащую смолу. Ее предпочтительно выбирают из группы, включающей мочевиноформальдегидную смолу, меламиноформальдегидную смолу, мочевиномеламиноформальдегидную смолу и меламиновую мочевинофенолоформальдегидную смолу. Подходящие смолы является коммерчески доступными в виде растворов или порошков, а производство и применение подходящих смол описано в уровне техники. Для способа согласно изобретению предпочтительными являются мочевиноформальдегидная смола и меламиноформальдегидная смола, которые используют в обычных количествах.
Особенно предпочтительно использовать смолы с низким содержанием формальдегида, с низким соотношением формальдегида к мочевине. Предпочтительным молярным соотношением формальдегида к мочевине является от 0,8:1 до 1,05:1.
Однако при использовании обработки измельченной древесины бисульфитом также можно использовать клеи с более высоким молярным соотношением формальдегида к мочевине. Также изделия из древесных материалов, полученные таким образом, показывают чрезвычайно низкие значения перфорации, которые удовлетворяют существующим нормам. С такими смолами, которые более реакционноспособны и дешевле по сравнению со смолами с низким содержанием формальдегида, можно даже получить плиты класса Е1. Способ согласно изобретению имеет то преимущество, что обычные смолы без дополнительных агентов, связывающих формальдегид, можно использовать в клеях без отрицательного влияния на механические или физические свойства конечного продукта. Однако если желательно, можно использовать клей, содержащий дополнительно агенты, связывающие формальдегид.
Дополнительно к аминопласту клей может содержать такие добавки, как сшивающие агенты для ускорения отверждения, гидрофобные агенты, инертные соли, агенты для поддержания рН, фунгициды или биоциды.
Склеивание осуществляют предпочтительно посредством прессования окончательно измельченной древесины, в которую добавлен клей, при температурах от 120 до 250°С. При таких условиях аминопласт отверждается довольно быстро и получают изделия из древесных материалов с хорошими механическими свойствами, которые в большей части невосприимчивы к влаге.
Пример
3
Изготавливали две древесно-волокнистые плиты S1 и V1 вышеописанным способом с использованием формальдегидмочевинной смолы с молярным соотношением формальдегида к мочевине, равным 1:1,08, с тем отличием, что для изготовления плиты V1 измельченную древесину не обрабатывали бисульфитом перед процессом импрегнирования. Обработку измельченной древесины бисульфитом проводили под давлением 8,5 бар в течение 3,5 минут, количество бисульфита составляло 3 кг на 1 м измельченной древесины. После предварительной обработки древесины проводили увлажнение неимпрегнирующим агентом и после этого прессование.
В таблице 1 даны значения содержания формальдегида, определенные методом экстрагирования с применением перфоратора (согласно стандарту DIN EN 120 - древесные материалы - определение содержания формальдегида) обеих древесно-волокнистых плит S1 и V1.
Таблица 1
Древесно-волокнистая плита
Содержание формальдегида в мг НСНО/100 г
S1
2,5
V1
6,5
Значения в таблице показывают, что обработка измельченной древесины бисульфитом позволяет получить изделия из древесных материалов, показывающие чрезвычайно низкую степень выделения химических веществ. Кроме того, древесно-волокнистая плита S1 выделяла чрезвычайно малые количества других химических веществ и была значительно светлее, чем древесно-волокнистая плита V1.