Состав для изготовления огнезащищенных древесностружечных плит

Состав для изготовления огнезащищенных древесностружечных плит

Реферат

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, касается технологии изготовления композиционных древесных материалов и может быть использовано при изготовлении огнезащищенных древесностружечных плит.

Известны составы для изготовления огнезащищенных древесностружечных плит (ОДСП) с нанесением на их поверхность или введением в структуру минеральных добавок, затрудняющих прогрев древесных частиц до температуры пиролиза (Леонович А.А. Новые древесноплитные материалы. - СПб.: Химиздат, 2008. - 160 с., гл.2 «Огнезащита древесноплитных материалов»).

Недостатками известных технических решений являются потеря декоративного вида древесной поверхности, невозможность шлифования плит в технологическом процессе, повышение массы 1 кв. м.

Составы с использованием водных растворов фосфатов и сульфатов аммония, фосфата магния из-за их низкой растворимости увеличивают влажность стружечно-клеевой смеси, что может привести к расслоению плиты во время прессования и замедляет отверждение амидных связующих нейтрализацией латентных катализаторов.

Известен состав антипирена из фосфорной кислоты, карбамида и дициандиамида (а.с. СССР №346145, опубл. 1972).

Недостатком известного технического решения является то, что состав имеет высокое соотношение рабочих элементов азота и фосфора (N/P), равное 12, которое обуславливает при горячем прессовании выделение аммиака в больших количествах, что делает неполным отверждение карбамидоформальдегидных связующих.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является состав для изготовления ОДСП (патент RU №2181663, опубл. 27.04.2002, - прототип). Согласно патенту плиты на основе карбамидоформальдегидной смолы (КФС) содержат в качестве антипирена амидофосфат, синтезируемый из фосфорной кислоты и карбамида по катализируемой реакции поликонденсации (патент RU №517491, опуб. 05.03.93). Для связывания выделяющегося аммиака в состав карбамидоформальдегидного связующего входит формальдегид в виде формалина, и дополнительно в связующее внутреннего (среднего) слоя для ускорения отверждения вводят прямой катализатор - муравьиную кислоту, поскольку в этих условиях латентный катализатор не работает.

Формальдегид входит строго в стехиометрическом соотношении с расчетным количеством выделяющегося из амидофосфата аммиака. В результате их взаимодействия с образованием гексаметилентетрамина (уротропина) эмиссия формальдегида практически не происходит, и плиты по токсичности относятся к классу эмиссии Е1 по ГОСТ 10632-2007.

Известное техническое решение имеет следующие недостатки. Использование прямого катализатора делает обязательной низкую температуру прессования, составляющую 160°С, что негативно сказывается на производительности технологической линии. Кроме того, при аварийной остановке главного конвейера прямой катализатор начинает срабатывать досрочно, в результате КФС частично теряет способность склеивать древесные частицы, падает качество ОДСП. Производственная реализация изобретения по патенту RU №2181663 показала, что низкая температура прессования приводит к накоплению смоляных продуктов на глянцевых листах греющих плит пресса и ОДСП начинают через некоторое время прилипать к листам.

Техническая задача изобретения состоит в повышении эффективности состава для изготовления огнезащищенных древесностружечных плит за счет обеспечения возможности получения ОДСП, соответствующих по своим физико-механическим показателям требованиям ГОСТ 10632-2007, по горючести классифицирующихся по СНиП 21-01-97 как входящие в группу слабогорючих (Г1) или в группу умеренно-горючих (Г2) в зависимости от требований заказчика, при условии обеспечения температуры прессования 180-200°С, как это предусмотрено на современных автоматических линиях, и исключения прилипания прессуемых ОДСП к глянцевым листам греющих плит позиционных прессов или к стальной ленте в прессах непрерывного действия.

Поставленная цель достигается тем, что в составе для изготовления огнезащищенных древесностружечных плит, включающем древесные частицы, антипирен-амидофосфат, связующее, содержащее смолу и добавку - формальдегид в виде формалина, в качестве смолы связующее для внутреннего слоя содержит меламинокарбамидоформальдегидную смолу и дополнительно латентный катализатор, а в качестве смолы связующее для наружных слоев содержит меламинокарбамидоформальдегидную смолу и дополнительно латентный катализатор и поверхностно-активное вещество. Состав может быть изготовлен, например, при следующем соотношении компонентов, мас.ч. (по абс. сух. вещ.):

Древесные частицы (абс. сух.)	100
Амидофосфат от массы абс. сух. древесины	15-25
Меламинокарбамидоформальдегидная смола
(МКФС) от массы абс. сух. древесины:
для наружного слоя	12-16
для внутреннего слоя	6-10
Формальдегид от массы абс. сух. амидофосфата	5-15
Латентный катализатор от массы
абс. сух. смолы:
для наружного слоя	0,6-1
для внутреннего слоя	3-4
Поверхностно-активное вещество от массы
смолы наружного слоя	0,5-1,5

Изобретение имеет следующие отличия от прототипа:

- в качестве смолы связующее для внутреннего слоя содержит меламинокарбамидоформальдегидную смолу и дополнительно латентный катализатор;

- в качестве смолы связующее для наружных слоев содержит меламинокарбамидоформальдегидную смолу и дополнительно латентный катализатор и поверхностно-активное вещество.

Состав может быть изготовлен при следующем соотношении компонентов, мас.ч. (по абс. сух. вещ.):

Древесные частицы (абс. сух.)	100
Амидофосфат от массы абс. сух. древесины	15-25
Меламинокарбамидоформальдегидная смола
(МКФС) от массы абс. сух. древесины:
для наружного слоя	12-16
для внутреннего слоя	6-10
Формальдегид от массы абс. сух. амидофосфата	5-15
Латентный катализатор от массы абс. сух. смолы:
для наружного слоя	0,6-1
для внутреннего слоя	3-4
Поверхностно-активное вещество от массы
смолы наружного слоя	0,5-1,5

Это позволит повысить эффективность состава для изготовления огнезащищенных древесностружечных плит за счет обеспечения возможности получения ОДСП, соответствующих по своим физико-механическим показателям требованиям ГОСТ 10632-2007, по горючести классифицирующихся по СНиП 21-01-97 как входящие в группу слабогорючих (Г1) или в группу умеренно-горючих (Г2) в зависимости от требований заказчика, при условии обеспечения температуры прессования 180-200°С, как это предусмотрено на современных автоматических линиях, и исключения прилипания прессуемых ОДСП к глянцевым листам греющих плит позиционных прессов или к стальной ленте в прессах непрерывного действия.

В просмотренном нами патентно-информационном фонде не обнаружено аналогичных технических решений, а также технических решений, содержащих указанные признаки.

Изобретение применимо и будет использоваться в отрасли в 2011 г.

Заявители отмечают, что заявляемый ими состав для изготовления огнезащищенных древесностружечных плит находится в стадии исследования и апробации, т.е. количественный состав композиции является пока примерным, подтверждает реальность получения состава при указанном качественном его составе, поэтому он указан во втором пункте формулы изобретения.

Для изготовления состава использовали следующие материалы:

древесные частицы влажностью 60%;

амидофосфат 50%-ный раствор (ТУ 23332-002-23063581-95);

меламинокарбамидоформальдегидная смола, например промышленно вырабатываемая марки Терамин (Б) 66%-ный раствор (ТУ 2223-002-96446663-09);

формальдегид в виде 37%-ного раствора формалина (ГОСТ 1625-75);

латентный катализатор, например хлорид аммония 25%-ный раствор (ГОСТ 3773-72);

поверхностно-активное вещество, например промышленно вырабатываемое марки «Ангара» (ТУ 2219-006-15027294-2004).

Состав для изготовления огнезащищенных древесностружечных плит готовили следующим образом.

ПРИМЕР 1

Состав готовили при пересчете всех компонентов на абс. сухие вещества. На древесные частицы в количестве 100 мас.ч. абс. сухой древесины наносили пневматическим распылением 20 мас.% от массы абс. сух. древесины амидофосфат. Древесные частицы подавали на сушку, где они высушивались до влажности 2% и поступали на сортировку для разделения на наружные и внутренний слои. Массовое соотношение наружных и внутреннего слоя составляло 40:60. В раствор меламинокарбамидоформальдегидной смолы (МКФС), предназначенной для приготовления связующего для 100 мас.ч. абс. сух. древесины, добавляли формальдегид в виде формалина в количестве 10 мас.% от абс. сух. амидофосфата и готовили связующее для наружных и внутреннего слоев, при этом связующее для внутреннего слоя включало смолу в количестве 6 мас.% от абс. сух. древесины внутреннего слоя и латентный катализатор в количестве 3,0 мас.% от абс. сух. МКФС внутреннего слоя, а связующее для наружных слоев древесностружечной плиты включало смолу в количестве 12 мас.% от абс. сух. древесины наружного слоя, латентный катализатор в количестве 0,6 мас.% от абс. сух. МКФС наружного слоя и поверхностно-активное вещество в количестве 0,5 мас.% от массы МКФС наружного слоя.

Древесные частицы смешивали со связующим в соответствии со слоями и направляли на формирование пакета. Готовый стружечный ковер подпрессовывали и затем прессовали в горячем прессе при температуре 180°С, удельном времени прессования 0,40 мин/мм толщины готовой плиты и давлении прессования 3,0 МПа. После прессования плиты кондиционировали при температуре 20±2°С и относительной влажности воздуха 65±5% в течение 3 суток. Готовые плиты испытывали по ГОСТ 10634-88, ГОСТ 10635-88, ГОСТ 10636-90, ГОСТ 27678-88 и ГОСТ 30244-94.

В таблице 1 представлены композиции составов, приготовленных по примерам.

В таблице 2 представлены физико-механические показатели ОДСП.

В таблице 3 представлены показатели горючести древесностружечных плит в «шахтной печи».

Таблица 1
Состав композиции по примерам (по абс. сух. веществам)
Компоненты	Содержание компонентов по примерам, мас.ч.
1	2	3	4	5
Древесные частицы, абс. сух.	100	100	100	100	100
Амидофосфат от массы абс. сух. древесины	20	20	15	25	25
МКФС от массы абс. сух. древесины:
- наружный слой	12	13	14	15	16
- внутренний слой	6	7	8	9	10
Формальдегид от массы абс. сух. амидофосфата	10	7	5	7	15
Латентный катализатор от массы абс. сух. смолы:
- наружный слой	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
- внутренний слой	3,0	3,2	3,5	3,8	4,0
Поверхностно-активное вещество от массы смолы наружного слоя	0,5	0,8	1,0	1,2	1,5

Таблица 2
Физико-механические показатели ОДСП
Показатели	Примеры
	1	2	3	4	5
Плотность, кг/м3	750	760	750	780	800
Прочность при статическом изгибе, МПа	17,6	19,3	22,8	20,4	22,1
Прочность при растяжении перпендикулярно пласти плиты, МПа	0,26	0,30	0,37	0,27	0,28
Разбухание по толщине за 2 ч, %	17,3	14,8	7,5	10,9	10,4
Разбухание по толщине за 24 ч, %	28,4	20,3	14,0	19,3	18,2
Потеря массы при горении, %	9,6	6,1	3,7	3,8	3,2
Время самостоятельного горения, с	0	0	3	0	0

Таблица 3
Показатели горючести древесностружечных плит в «шахтной печи» (ГОСТ 30244-94)
Группа горючести материала	Температура отходящих дымовых газов, °С	Степень повреждения, %	Продолжительность самостоятельного горения, с
по длине образца	по массе образца
ОДСП Г2 (пример 1)	175	34	6,9	0
ОДСП Г2 (пример 3)	206	57	8,4	5
Требования к группе Г2	≤235	≤85	≤50	≤30
ОДСП Г1 (пример 5)	123	29	5,8	0
Требования к группе Г1	≤135	≤65	≤20	0

Испытания готовых плит показали, что изобретение позволяет получить древесностружечные плиты с группой горючести Г2 и Г1 с физико-механическими свойствами плит, отвечающих требованиям к ДСП повышенной водостойкости по ГОСТ 10632-2007. ОДСП заявляемых составов по токсичности относятся к классу эмиссии формальдегида Е1 по ГОСТ 10632-2007, так как имеют содержание формальдегида менее 8 мг/100 плиты.

Таким образом, использование изобретения позволит повысить эффективность состава для изготовления огнезащищенных древесностружечных плит за счет обеспечения возможности получения ОДСП, соответствующих по своим физико-механическим показателям требованиям ГОСТ 10632-2007, по горючести классифицирующихся по СНиП 21-01-97 как входящие в группу слабогорючих (Г1) или в группу умеренно-горючих (Г2) в зависимости от требований заказчика, при условии обеспечения температуры прессования 180-200°С, как это предусмотрено на современных автоматических линиях, и исключения прилипания прессуемых ОДСП к глянцевым листам греющих плит позиционных прессов или к стальной ленте в прессах непрерывного действия.

1. Состав для изготовления огнезащищенных древесностружечных плит, включающий древесные частицы, антипирен-амидофосфат, связующее, содержащее смолу и добавку - формальдегид в виде формалина, отличающийся тем, что в качестве смолы связующее для внутреннего слоя содержит меламинокарбамидоформальдегидную смолу (МКФС) и дополнительно - латентный катализатор, а связующее для наружных слоев в качестве смолы содержит МКФС и дополнительно - латентный катализатор и поверхностно-активное вещество.

2. Состав по п.1, отличающийся тем, что он может быть изготовлен, например, при следующем соотношении компонентов, мас.ч. (по абс. сух. вещ.):

Древесные частицы	100
Амидофосфат от массы абс. сух. древесины	15-25

МКФС от массы абс. сух. древесины:

для наружного слоя	12-16
для внутреннего слоя	6-10
Формальдегид от массы абс. сух. амидофосфата	5-15

Латентный катализатор от массы абс. сух. смолы:

для наружного слоя	0,6-1
для внутреннего слоя	3-4
Поверхностно-активное вещество от массы смолы
наружного слоя	0,5-1,5