Способ изготовления древесностружечных плит

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Шишаков Евгений Павлович Шевчук Михаил Олегович Корнейчик Анатолий Константинович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Способ изготовления древесностружечной плиты, включающий смешение стружки со связующим и катализатором отверждения связующего, формирование древесностружечного ковра с последующим прессованием плиты, отличающийся тем, что в качестве связующего используют продукт совместной конденсации карбамида, формальдегида,фурфурилового и/или тетрагидрофурфурилового спирта при мольном соотношении 1,0(1,5-2,5)(0,1-1,5), а в качестве катализатора используют 10-50 -ный водный раствор органической или минеральной кислоты сраствора, равным 1,0-4,0, в количестве 520 от массы связующего. Изобретение относится к способу изготовления древесностружечной плиты, используемой при производстве мебели, в вагоностроении, строительстве и других отраслях. Известно получение связующего для изготовления фанеры и древесных плит путем совместной конденсации карбамида, формальдегида и фурфурола при мольном соотношении 1(1,5-2,5)(0,05-0,4), при температуре 50-90 С сначала в щелочной, а затем в кислой средах 1. Недостатками способа являются высокое остаточное содержание формальдегида (1,55,0 ) и фурфурола в смоле и низкое качество полученных изделий. Наиболее близким по технологической сущности и достигаемым результатам является способ изготовления древесностружечной плиты, включающий смешение стружки со связующим и катализатором отверждения связующего, формирование древесностружечного 14235 1 2011.04.30 ковра с последующим прессованием плиты. В качестве связующего используют продукт совместной конденсации карбамида, формальдегида и одно- и/или многоатомного спирта при мольном соотношении 1,0(0,8-1,15)(0,015-0,500). В качестве спирта используют бутанол-1 или этиленгликоль 2. В качестве катализатора отверждения связующего используются аммонийные соли минеральных кислот (хлористый аммоний) 3. Недостатками способа являются недостаточная механическая прочность полученной плиты и ее низкая водостойкость. Задача изобретения - повышение прочности и водостойкости плиты. Для достижения технического результата в способе получения древесностружечной плиты, включающем смешение стружки со связующим и катализатором, в качестве связующего используют продукт совместной конденсации карбамида, формальдегида, фурфурилового и/или тетрагидрофурфурилового спирта при мольном соотношении 1(1,52,5)(0,1-1,5), а в качестве катализатора используют 10-50 -ный водный раствор органической или минеральной кислоты сраствора, равным 1,0-4,0, в количестве 5-20 от массы связующего. Использование в качестве связующего продукта совместной конденсации карбамида,формальдегида, фурфурилового и/или тетрагидрофурфурилового спирта позволяет получить древесностружечные плиты повышенной механической прочности и водостойкости. Основой связующего служат карбамидформальдегидные олигомеры, имеющие высокие адгезионные свойства. Введение в состав продукта конденсации фурфурилового или тетрагидрофурфурилового спирта обеспечивает получение продукта, обладающего повышенной устойчивостью к действию воды. Одновременно повышается гибкость макромолекул связующего, что позволяет улучшить релаксационные свойства плит при действии воды и их прочность. Снижение количества фурфурилового и/или тетрагидрофурфурилового спирта менее 0,1 моля на 1 моль карбамида приводит к утрате связующим водозащитного действия, а при увеличении более 1,5 моля на 1 моль карбамида значительно возрастает время отверждения связующего. Количество формальдегида в связующем (1,5-2,5 моля) выбрано из условий получения наилучшего качества связующего. При количестве формальдегида менее 1,5 моля часть реакционноспособных групп карбамида и фурфурилового и/или тетрагидрофурфурилового спирта остаются свободными, что снижает реакционную активность и водостойкость связующего. При увеличении количества формальдегида более 2,5 моля часть его остается свободной, что приводит к повышению токсичности связующего и плит, полученных с его использованием. Для отверждения комплексного связующего необходимы более активные катализаторы. При использовании латентных катализаторов (хлористый аммоний, сернокислый аммоний, сернокислый алюминий и др.) отверждения связующего в условиях прессования плиты не происходит и плита не образуется. При использовании в качестве катализатора сильных минеральных кислот, имеющихводного раствора меньше 1,0 (серная, соляная, азотная кислоты), происходит быстрая коагуляция связующего, вследствие чего равномерное осмоление стружки и получение плит невозможно. При использовании в качестве катализатора слабых органических кислот, имеющихраствора более 4,0 (уксусная, фталевая, адипиновая кислоты и др.), активность катализатора недостаточна для полного отверждения связующего в условиях прессования. Это приводит к получению плит с низкой прочностью и водостойкостью. Концентрация катализатора выбрана из условий наилучшего отверждения связующего. При концентрации катализатора менее 10 в древесно-смоляную композицию вводится дополнительное количество воды, что приводит к снижению вязкости связующего,глубокому проникновению связующего в структуру стружки и дополнительному расходу тепла на удаление введенной влаги. При концентрации катализатора более 50 трудно обеспечить быстрое и равномерное распределение катализатора в связующем, что приво 2 14235 1 2011.04.30 дит к частичной коагуляции связующего, забиванию форсунок и трубопроводов подачи связующего, неравномерному распределению связующего в стружке и получению плит низкого качества. Количество раствора катализатора выбрано из условий оптимального отверждения связующего. При снижении количества раствора катализатора менее 5 от массы связующего значительно увеличивается время отверждения связующего, что приводит к дополнительному расходу тепла при прессовании плит. При увеличении количества раствора катализатора более 20 от массы связующего время отверждения связующего составляет менее 5 мин, что усложняет технологический процесс формирования древесностружечного ковра и прессования плиты. Изобретение поясняется следующими примерами. Пример 1. В реакционную колбу объемом 0,5 дм 3 заливают 162 г 37 -ного раствора формалина(60 г безводного формальдегида, или 2 моля) и добавляют 60 г (1 моль) карбамида. Смесь нагревают до температуры 80-85 С и выдерживают при этой температуре в течение 30 мин. Затем в колбу добавляют 98 г (1 моль) фурфурилового спирта и 1 г кислого катализатора (малеиновой кислоты). Реакционную смесь повторно нагревают до 90-95 С и выдерживают при этой температуре в течение 60-100 мин до достижения условной вязкости 30-50 с по вискозиметру ВЗ-246. Полученную смолу охлаждают до температуры 25-35 С. В результате реакции получают 310 г смолы с содержанием сухих веществ 62 . Содержание свободного формальдегида в смоле составляет 0,1 , фурфурилового спирта - 0,8 . Для получения древесностружечной плиты смешивают 750 г еловой стружки с относительной влажностью 4 с 72 г смолы (10 от массы абсолютно сухой стружки) и 10,8 г (15 от массы смолы) 30 -ного раствора молочной кислоты (1,5). Из полученной композиции формируют ковер и прессуют его при температуре 160 С в течение 9 мин. После снятия давления пресса и охлаждения получена древесностружечная плита толщиной 18,5 мм и плотностью 705 кг/м 3. Проведенные испытания показали,что предел прочности плиты при статическом изгибе равен 22,4 МПа, предел прочности при растяжении перпендикулярно плоскости - 0,48 МПа, водопоглощение за 24 ч - 36,4 ,набухание по толщине - 16,4 . Пример 2 Выполнен аналогично условиям примера 1. Отличие состоит в том, что используют тетрагидрофурфуриловый спирт в количестве 102 г (1 моль). Получают плиту толщиной 18,3 мм, плотностью 712 кг/м 3. Полученная плита имеет прочность при статическом изгибе 21,7 МПа, при растяжении перпендикулярно плоскости - 0,46 МПа, водопоглощение за 24 ч - 42,4 , набухание по толщине - 18,6 . Пример 3 Выполнен аналогично условиям примера 1. Отличие состоит в том, что используют смесь фурфурилового и тетрагидрофурфурилового спиртов в количестве 49 и 51 г(0,5 моль) соответственно. Примеры 4-7 Выполнены аналогично условиям примера 1. Отличие состоит в ином соотношении компонентов при синтезе связующего. Примеры 8-11 Выполнены аналогично условиям примера 1. Отличие состоит в ином виде, расходе и концентрации катализатора. Пример 12 Выполнен по условиям прототипа. Полученные результаты приведены в таблице. Мольное соотношение компонентов в связующем Предел Разбухапрочности Водопоние по при растя- глощетолщине,жении,ние,0,51 34,4 0,38 48,1 0,39 44,1 0,36 43,1 0,36 49,1 0,40 38,4 0,42 37,4 плита не склеилась плита не склеилась ПриТетрагидПредел ФорФурфуРасход,мер КаррофурфуКонценпрочности мальде- риловый Вид катализатораот связубамид риловый трация,при изгибе,гид спирт ющего спирт МПа 14235 1 2011.04.30 Из таблицы видно, что разработанный способ получения древесностружечных плит позволяет повысить прочность плит при изгибе на 7-44 , при растяжении - на 6-50 ,снизить водопоглощение на 10-36 и разбухание плит по толщине на 4-23 . Предлагаемое изобретение может быть использовано на Витебском деревообрабатывающем комбинате, ОАО Пинскдрев и других предприятиях деревообрабатывающей промышленности. Источники информации 1. Темкина Р.З. Синтетические клеи в деревообработке. - М. Лесная промышленность,1971. - С. 234-237. 2. Патент РФ 2068856, МПК 608 12/40, 1996 (прототип). 3. Доронин Ю.Г. и др. Синтетические смолы в деревообработке. - М. Лесная промышленность, 1987. - С. 158-160, 190-193. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.