Связующие и добавки в производстве древесно-волокнистых плит.

В ДВП применяют следующие полимерные связующие: фенолоформальдегидные и мочевино - формальдегидные, обладающие термореактивными свойствами и высокой адгезионной способностью к древесине. Термореактивные синтетические смолы твердеют под действием высокой температуры и давлением. Для ускорения реакции вводят различные катализаторы. Затвердевшая смола не растворяется, а при повторном нагревании не размягчается. Синтетические смолы получают в результате реакции поликонденсации фенола или мочевины с формальдегидом. Расход смолы составляет обычно до 3х% от веса плит.

В качестве гидрофобных веществ можно использовать различные воски: парафин, церезин, озокерит. Содержание их в плитах обычно не превышает 1%и веса, т.к. эти вещества ослабляют связь между волокнами, тем самым, понижая плотность плит. Гидрофобизаторы вводят в волокнистую массу в виде водных эмульсий. Для получения тонкой дисперсной эмульсии в качестве эмульгаторов применяют высокомолекулярные кислоты (алеиновую, стеариновую, польметиновую). Для эмульгирования парафином достаточно алеиновой кислоты лишь 2-3% от веса парафина, однако при осаждении парафина на волокна сернокислым алюминием олеат аммиака образует олеат алюминия, обладающий водоотталкивающими свойствами, поэтому алеиновую кислоту применят в большем количестве. Необходимые условия для осаждения на волокнах гидрофобных веществ - создание в древесно-волокнистой массе кислой среды pH 4.5 - 5.0. Такая среда образуется в результате введения в древесно-волокнистую массу растворов сернокислого глинозема или алюмокалиевых квасцов, служащих одновременно коагуляторами, или осадителями.

Значительно более эффективным гидрофобизатором (в сравнении с парафином и его эмульсии) является атактический полипропилен (АПП). В отличие от парафина и его эмульсии АПП действует в течение всего срока эксплуатации изделия, успешно применяется для введения в составы ДВП в количестве от 0,5 - 5,0%. При введении АПП одновременно повышается прочность, ударная вязкость и текучесть материала в процессе переработки его в изделия.

Антисептики применяют для защиты древесных наполнителей от древоразрушающих грибов и насекомых. Против всех биоразрушителей эффективен пентахролфенолят натрия, вводимый в количестве 1-2% массы сухой древесины.

Для снижения пожароопасности вводят антипирены. В рецептуру антипиренов входят следующие компоненты: ортофосфорная кислота, мочевина, дициандиамид. Введение этой рецептуры в состав ДВП сухого способа производства приводит к получению трудногорючих материалов. Компоненты рецептуры действуют совместно и каждый из них выполняет определенные функции: ортофосфорная кислота подавляет горение, мочевина повышает прочность и снижает разрушающее действие кислоты на древесину при получении и эксплуатации ДВП, дициандиамид участвует в образовании огнезащитного комплекса, устойчивого при температуре прессования плит, обеспечивает их прочность и водостойкость. Для ДВП мокрого способа производства используют нефелиновый антипирен.

Применение. Мягкие древесноволокнистые плиты находят широкое применение в строительстве в качестве материала для термоизоляции стен, потолков и полов. Благодаря малой плотности, большим размерам, легкости обработки мягкие плиты являются хорошей изоляцией элементов щитовых, панельных и каркасных домов. Твердые плиты применяют в строительстве в качестве листового обшивочного материала для облицовывания каркасных перегородок стен и потолков. Сверхтвердые плиты применяют для покрытия полов.

Изготовление ДВП - один из перспективных способов использования древесных отходов и неделовой древесины.

Древесностружечные плиты

Наиболее часто в мебельном производстве используются древесностружечные плиты (ДСП или ДСтП).

Древесностружечная плита (ДСтП) - материал, получаемый путем склеивания частиц древесины связующим веществом, нанесенным на их поверхность, при прессовании в результате создания контакта между частицами древесины и воздействия тепла. В этом искусственно созданном материале пористой структуры древесные частицы расположены параллельно плоскости плиты и дезориентированы по направлению волокон. Таким образом, анизотропия свойств плит, определяемая структурой, отсутствует в плоскости и существует перпендикулярно плоскости материала. Объем порового пространства в плите определяется плотностью и содержанием связующего. От этих двух характеристик в основном зависят свойства материала. Содержание связующего колеблется в пределах 7-15% (считая на сухие вещества от массы абсолютно сухой древесины) в зависимости от конструкции, вида и назначения плит. Образование ДСтП происходит при воздействии тепла в результате перехода связующего в олигомерной форме в неплавкое и нерастворимое состояние сетчатой структуры и возникновение адгезионных связей между компонентами древесины и связующего. На направление этих процессов большое влияние оказывают условия прессования. Себестоимость изготовления древесной стружки ниже себестоимости древесного волокна. В качестве связующего применяют мочевино-формальдегидые, феноло-формальдегидные и другие смолы.

Древесностружечные плиты классифицируют по способу прессования, конструкции, виду измельченной древесины, применяемому связующему, облицовочному материалу. По способу прессования различают древесностружечные плиты плоского прессования и экструзионные, т.е. полученные выдавливанием. Первые изготавливают с приложением прессующего усилия перпендикулярно плоскости плиты, а вторые параллельно ей. По конструкции плиты плоского прессования выпускаются одно-, трех-, пяти- и многослойными; экструзионные - однослойными сплошными и с внутренними каналами. В однослойных плитах размеры древесных частиц и содержание связующего одинаковы по всей толщине плиты. В трех- и пятислойных плитах один или оба наружных слоя (с каждой стороны) изготавливают из более тонких частиц и с повышенным содержанием связующего по сравнению с внутренними слоями. Такие плиты имеют гладкую поверхность и обладают высокой прочностью. ДСтП выпускают облицованные и необлицованные (одним или двумя слоями лущеного или строганного шпона, бумагой, пропитанной синтетическими смолами, синтетической пленкой). ДСтП изготавливают шлифованные и нешлифованные. По плотности (в зависимости от способа прессования и марки древесностружечные плиты подразделяют на группы: очень малой плотности (300 - 450 кг/м²), малой (450-650), средней (650-800), высокой (700-800). Основные размеры ДСтП (мм): плоского прессования - длина 2500 - 3500; ширина 1220 - 1750; толщина 10-25; экструзионные - длина 2500; ширина 1250; толщина 15-52.

Физико-механические свойства ДСтП в основном зависят от объемной массы, формы и размеров древесных частиц, количества и качество связующего, конструкции и др. ДСтП характеризуются следующими показателями: влажность 8%, водопоглощение 12 - 88%; коэффициент теплопроводности 0,06 - 0, 22 ккал/(м×ч׺С); удельная теплоемкость 1,7 - 1,9 кДж/(кт×К); разбухание (за 24 часа) по толщине 5-30%; предел прочности при растяжении перпендикулярно плиты 0,25 - 0,4 Мн/м² (2,5 - 4 кг/см²).

Связующие и добавки.

Наиболее распространенными связующими веществами, применяемыми для изготовления ДСтП различного назначения, являются карбамидоформальдегидные олигомеры благодаря ряду преимуществ: способности к быстрому отверждению в присутствии ускорителей, сочетанию сравнительно высокой концентрации с пониженной вязкостью. Они обеспечивают высокую прочность ДСтП, используемых в производстве мебели и частично в строительстве уступая другим смолам главным образом в стойкости и одновременному и длительному воздействию влаги и повышенной температуре (более 60ºС). Карбамидоформальдегидные смолы примерно в два раза дешевле фенолоформальдегидных.

Фенолоформальдегидные олигомеры обеспечивают образование клеевых соединений, способных хорошо сопротивляться переменным воздействиям повышенной влажности и температуры окружающей среды. Однако они требуют применение более высоких температур прессования плит или удлинения продолжительности этого процесса. Кроме того, существенное улучшение показателей водостойкости достигается только при введении более 15% смолы. Применение фенолоформальдегидных смол для ДСтП ограничено так же неудовлетворительными санитарно-гигиеническими свойствами, связанными с токсичностью фенола.

Меламиноформальдегидные олигомеры обладают всеми преимуществами карбамидо- и фенолоформальдегидных и не имеют их недостатков. Меламиноформальдегидные смолы обладают высокой водо- и теплостойкостью. Однако из-за ограниченного объема производства и дороговизны меламина они не нашли широкого применения для изготовления ДСтП.

В состав ДСтП применяют введение 0,5 - 1, 0 % гидрофобизаторов. К числу гидрофобизаторов относят парафин, церезин, петролатум, воск и их эмульсии. Эмульгаторами этих веществ являются мыло, поверхностно-активные вещества (ПАВ) и др. Лучшим эмульгатором признан ПАВ марки ОП-7. Основным недостатком перечисленных гидрофобизаторов является их временное воздействие на уменьшение водопоглощения. Самым эффективным гидрофобизатором, как и для ДВП является атактический полипропилен (АПП). В состав ДСтП его вводят в количестве до 3%

Трудновоспламеняемые ДСтП получают путем введения в их состав смеси ортофосфорной кислоты и хлористого цинка в соотношении от 2:5 до 5:2. Трудносгораемые ДСтП получают введением гранулированной борной кислоты в количестве 5 - 10%.

Применение. Древесностружечные плиты - один из наиболее перспективных конструктивно-отделочных материалов для мебельной промышленности и строительства по сравнению с пиломатериалами и другими листовыми материалами. По показателям прочности и жесткости они приближаются к древесине хвойных пород.

Плиты изготавливают толщиной около 10-26 мм. Они прочны, почти не коробятся, хорошо обрабатываются режущими инструментами. Из них изготавливают мебель, двери, перегородки, стены, полы.