Древесно-стружечные плиты на модифицированном карбамидоформальдегидном связующем

ДЕРЕВООБРАБОТКА

ДРЕВЕСНО-СТРУЖЕЧНЫЕ ПЛИТЫ НА МОДИФИЦИРОВАННОМ КАРБАМИДОФОРМАЛЬДЕГИДНОМ СВЯЗУЮЩЕМ

ТН. КАРПОВА, ассистент каф. технологии древесных плит и пластиков МГУЛ

Проблема снижения токсичности плитных материалов остается актуальной и требует комплексного решения.

В данной работе использовалось одно из направлений улучшения качества изделий, которое заключается в формировании клеевых соединений из олигомерных смесей. Сущность этого метода - получение градиента свойств в заданном направлении, которое достигается в результате применения так называемых взаимопроникающих сеток, образующихся при совмещении двух олигомеров в жидком состоянии [1]. Переход в двухфазное состояние с последующим отверждением сопровождается увеличением прочности и других физико-механических характеристик. Клеевые соединения, сформированные из таких олигомерных смесей, обладают меньшими внутренними напряжениями, так как термопластичная фракция, которая обладает низким модулем упругости, способствует диссипации внутренних напряжений.

По результатам предварительных исследований в качестве модифицирующей добавки была выбрана поливинилацетатная дисперсия, пластифицированная смесью полифункциональных соединений, включающих кислородосодержащие циклы, гидроксильные и эфирные группы. Карбамид-но-поливинилацетатный клей (связующее) получали путем смешивания карбамидной смолы и водной дисперсии поливинилацетата. Этот клей обладает удовлетворительной вязкостью, достаточной жизнеспособностью и хорошими клеящими свойствами. Соединения на карбамидно-поливинилацетатном клее характеризуются высокими прочностными показателями и почти не имеют недостатков, присущих соединениям на карбамидных и поливинилацетатных клеях.

Изучались свойства композиций в соотношениях КФ олигомер к ПВА дисперсии от 100/0 до 100/50 в массовых частях.

mashula111@yandex.ru

Результаты исследований представлены на рис. 1-3.

Некоторые изменения технологических свойств модифицированных составов по сравнению с немодифицированными анализировались на возможность применения олигомерных смесей в качестве связующего для изготовления древесно-стружечных плит.

На рис. 1 приведена зависимость вязкости КФ олигомера от количества модификатора.

При увеличении содержания ПВА дисперсии в КФ смоле наблюдается небольшое снижение вязкости. Это может быть связано с большим различием молекулярных масс смешанных олигомеров. Применение таких составов в качестве связующего в производстве древесно-стружечных плит только улучшит осмоление древесных частиц.

На рис.2 представлена зависимость рН КФ связующего от количества модификатора.

Незначительное снижение рН модифицированных составов объясняется более низким значением рН ПВА дисперсии по сравнению с КФ смолой. Такое изменение может повлиять на скорость отверждения связующего в процессе горячего прессования.

На рис. 3 представлена зависимость содержания свободного формальдегида в олигомерных смесях от количества модификатора.

При разбавлении КФ смолы нетоксичным олигомером (ПВА) наблюдается снижение содержания свободного формальдегида.

При смешивании ПВА-дисперсии с карбамидными смолами происходят химические взаимодействия между отдельными реакционно-способными компонентами. Из ПВА-дисперсии в реакции вступает поливиниловый спирт, являющийся эмульгатором и содержащийся в дисперсионной среде и на поверхности глобул ПВА. Из мочевинофор-

138

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2011

ДЕРЕВООБРАБОТКА

Количество модификатора, м.ч.

Рис. 1. Влияние количества модификатора на вязкость КФ связующего

Количество модификатора, м.ч.

Рис. 2. Влияние количества модификатора на pH КФ связующего

Количество модификатора, м.ч.

Рис. 3. Влияние количества модификатора на содержание свободного формальдегида в КФ связующем

Таблица 1

Свойства полученных древесно-стружечных плит

Наименование показателей Плиты на КФ смоле Плиты на модифицированной КФ смоле

100/10 100/15 100/20

Предел прочности плит при статическом изгибе, МПа 20,7 22,4 22,1 19,2

Разбухание за 24 часа, % 22,0 19,2 19,0 21,4

Содержание свободного формальдегида,мг/100г а.с.п. 11,6 8,2 6,3 3,7

мальдегидной смолы в реакции вступают моно- и диметилолмочевины с поливиниловым спиртом, образуя пространственную молекулярную структуру. Поливиниловый спирт вступает в реакцию также со свободным формальдегидом и переходит в пространственное сшитое состояние вследствие образования межмолекулярных ацеталей.(2) Возможность применения совмещенных клеев была осуществлена на практике.

Были изготовлены древесно-стружечные плиты, в качестве связующего использовался состав 100/10; 100/15; 100/20; (КФ/ ПВА). Физико-механические свойства плит представлены в табл. 1

Аналогичные плиты были испытаны в производственной лаборатории ПК «Корпорация Электрогорскмебель». Содержание свободного формальдегида по перфораторному методу составило 1,7мг на 100г а.с.п.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2011

139

ДЕРЕВООБРАБОТКА

Таблица 2

Переменные факторы и уровни их варьирования

Переменный фактор Обозначение фактора Шаг варьирования Уровень варьирования

Натурального Кодированного Нижний Основной Верхний

Температура плит пресса Т,°С X1 30 130 160 190

Продолжительность прессования т, мин/мм X2 0,1 0,25 0,35 0,45

Содержание модификатора Q, % X3 10 10 20 30

Таблица 3

Данные результатов эксперимента

№ п/п Выходные параметры

Предел прочности плит,МПа Разбухание по толщине Ah, % Содержание свободного формальдегида мг/100г а.с.п.

при статическом изгибе а и при растяжении перпендикулярно пласти а р

1 10,0-10,2 0,23 35,5-38,2 8,3

2 9,6-9,8 0,19 39,3-42,5 4,3

3 8,7-9,1 0,17 48,7-51,3 4,1

4 15,9-19,6 0,66 21,6-21,8 6,8

5 16,2-16,9 0,46 26,0-26,5 5,1

6 13,0-14,3 0,36 35,2-38,2 3,2

7 19,4-21,7 0,56 20,2-23,3 4,2

8 19,4-20,0 0,50 26,0-26,6 3,4

9 15,7-19,2 0,46 34,0-36,9 2,8

10 18,3-21,4 0,56 22,6-26,3 6,8

11 18,3-19,1 0,44 31,9-33,2 6,1

12 14,1-15,8 0,30 42,4-45,5 4,1

13 21,1-21,3 0,72 24,7-25,0 4,8

14 20,9-21,1 0,49 24,4-34,4 5,2

15 16,2-19,0 0,37 36,1-44,6 5,1

16 17,9-21,1 0,68 25,5-28,9 5,1

17 17,2-18,4 0,60 35,3-37,2 4,8

18 16,2-17,0 0,51 46,8-48,9 3,7

19 22,8-23,2 0,63 23,0-27,3 7,5

20 17,7-18,2 0,53 28,8-39,3 5,1

21 17,0-17,5 0,28 40,0-40,6 5,1

22 18,6-21,5 0,58 26,3-28,8 6,5

23 17,4-18,1 0,54 32,8-42,3 3,3

24 14,2-14,8 0,32 48,0-53,1 3,8

25 19,0-19,9 0,40 29,0-29,8 7,4

26 18,3-19,1 0,58 41,3-42,6 3,6

27 13,5-14,8 0,39 55,2-57,1 3,1

Таким образом, карбамидоформальде-гидные олигомеры можно модифицировать поливинилацетатной дисперсией и применять полученные составы в качестве связующего для получения нетоксичных древесностружечных плит с эмиссией формальдегида в пределах 1,6-3 мг/100г плиты.

Для исследования влияния технологических факторов на свойства модифицированных древесно-стружечных плит был спланирован и реализован В-план второго порядка. Выбранные в результате анализа варьируемые факторы и диапазоны их изменения представлены в табл. 2.

140

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2011