Связующее для древесных плит
СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ ДРЕВЕСНЫХ ПЛИТ, включающее карбамид, этиленгликоль и воду, отличающе вся тем, что, с целью повышения прочности и снижения набухания плит, оно дополнительно содержит силикат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%: 8-10 Карбамид 4-5 Этиленгликоль Силикат натрия (по сухому остатку ) 40-50 Вода Остальное сл
СОЮЗ СОВЕТСНИХ .ИЧ»
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГТ1Ф
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 3482093/29-33 (22) 02.08.82 (46) 23.07.84 ° Бюл. Р 27 (72) В.П.Панов, Т.В.Мальцева, В.П .Стрелков,Г.Н.Вахтеров и Н.Н.Елхова (7 1) Всесоюзный научно-исследовательский институт деревообрабатывающей промышленности (53) 666.968 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
11 734173, кл ° С 04 В 43/00. . 2. Конейнин В.А. Фосфатные материалы в строительстве (обзор) .
ЦИНИС Госстроя СССР. M., 1978, с. 29.
3, Мальцева Т.В. и др. Модификация свойств древесно-волокнистых плит продуктами взаимодействия карбами" да со спиртами. — Лесной журнал, 1981, 11 6, с. 86-90.
o SUe 1 24 А Гд) С 04 В 4 3/12 С 04 В 19/04 (54).(57) СВЯЗУ10ЩЕК дЛя дркВКСНЫХ
ПЛИТ, включающее карбамид, этиленгликольиводу, отличающе е с я тем, что, с целью повышения прочности и снижения набухания плит, оно дополнительно содержит силикат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.7:
Карбамид 8-10
Этиленгликоль 4-5
Силикат натрия (по сухому остатку) 40-50
Вода Остальное
1104 !24 1 соотношением групп NH u OH и соответственно .карбамида и этиленгликоля 1:1-3:1 33.
Однако плиты, изготовленные с известным связующим, характеризуются недостаточно высокими прочностными свойствами, сравнительно большим водопоглощением и набуханием.
Целью изобретения является повышение прочности и снижение набухания
Изобретение относится к производ ству строительных материалов и может быть использовано в технологических линиях производства древесно-волокнистых и древесно-стружечных плит.
Известен состав связующего для теплоизоляционных изделий, включающий лигносульфонат, водорастворимую соль алюминия, щелочной реагент и воду j1 J.
Недостаток этого связующего заключается в том, что оно не обеспечивает плитам водостойких свойств, а введение специальных гидрофобизирующих добавок снижает прочностные свойства плит.
Известен также состав для приготовления связующего, используемый в производстве теплоизоляционных из- 2О делнй и включающий жидкое стекло, минеральные вещества и ортофосфорную кислоту $2 1.
Однако это связующее также имеет низкие водостойкие и прочностные 2 свойства, которые ограничивают область применения плитных материалов на основе известного связующего в народном хозяйстве. Например, такие плиты не могут быть рекомендо- Зо ваны для внешней обшивки панелей в стандартном деревянном домостроении а для внутренней обшивки они
9 могут быть использованы только в местах где исключается контакт влаги
Э
ЗS с плитой.
Кроме того, использование ортофосфорной кислоты в качестве отвердителя усложняет технологию введения связующего в процессе производства 4О плит.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является связующее для
I древесных плит, являющееся продуктом 4> конденсации карбамида и этиленгликоля плит .
Поставленная цель достигается тем, что связующее для древесных плит, включающее карбамид, этиленгликоль и воду, дополнительно содержит силикат натрия при следующем соотношении компонентов, мас .7.:
Кар бамид 8-10
Этиленгликоль 4-5
Силикат натрия (по сухому остатку 40-50
Вода Остальное
При нагревании карбамида с этиленгликолем первичным продуктом реакции я вля ется ур ета н
НО-СН
H2N CO NH + — Н М СО.ОК+ НК 4
2 2 3
НО-СН2
В условиях воздушного формования древесно-волокнистые ковры, поступая в пресс, сохраняют на волокнах продукты гидролиза, образованные в процессе пропарки, в основном ксилозу, т.е. на древесных волокнах находятся реакционноспособные функциональные группы: альдегидные, карбоксильные, гидроксильные. Все функциональные группы, находящиеся на поверхности волокон, будут принимать участие в образовании межволоконных связей в процессе прессования древесных плит
NH2 И 0 М= CHR1
СО + C — з СО Е2
0 Е я=с щ, 3 СО НОСН, НС
0R. о-eo ° м, СН2
Нгс СН2
I ос о сн, сн он
1104124
Однако данный продукт содержит свободные гидроксильные группы, которые способны вступать во взаимодействие с силикатом. натрия (жидкое стекло) при нагревании
CHg
OHM — СН .О.СО Н М СО.О.СН CH OM+Na
3 2
I с..о
Я СО.О СН ОБ
С Н2
- МаОСН О. СО M M CO О.СН СН2 ° ОИа+ 4Н ЙО
Н2С . 2
Я.СО О СН Ока
Введение карбамида, этиленгликоля в жидкое стекло вызывает коагу35 ляцию последнего только при взаимодействии с компонентами древесного комплекса в период горячего прессования древесных плит, что не вызы40 вает технологических трудностей при введении связующего в древесную массу, и скорость отверждения связующего на основе жидкого стекла, карбамида, этиленгликоля такова, 4$ что образование клеевых связей завершается в течение цикла горячего прессования древесно-волокнистых плит, уретановые смолы обладают пленкообразующими свойствами, эластичностью, высокой прочностью, что приводит к повышению показателей физико-механических свойств плит.
Технология получения связующего и древесных плит с его применением следующая. Силикат натрия, этилен- 55 гликоль, карбамид, вода дозируется в бак с мешалкой и перемешивается
10-20 мин.
Смола, образующаяся в результате поликонденсации, характеризуется наличием большого числа метиленовых связей и концевых метилольных групп.
Испытания на водостойкость показали, что продукт, полученный при совместной конденсации карбамида, этиленгликоля, компонента древесины (ксилоза) в условиях изготовления древесно-волокнистых плит, не
Выделяющаяся при данном взаимодействии кремневая кислота углубляет конденсационные превращения уретаноподобного соединения и переходит в водонерастворимый гель.
Испытания на водостойкость продукта, полученного при конденсации карбамида, этиленгликоля, силиката натрия, компонента древесины (ксилозы) показали, что он является водостойкнм. является водостойким, что не позволяет использовать его в качестве свя зующего для древес но-волокнистых плит.
Шепа хвойных или лиственных пород древесины пропаривается в дефибраторе при давлении 0,6-1,0 ИПа в течение 1 мин и размалывается на волокно, которое высушивается в пневматической сушилке до влажности 10-12Х и далее поступает в смеситель, где через форсунку обрабатывается предварительно приготовленной смесью силиката натрия, этиленгликоля, карбамида и воды в количестве 8-10Х от массы абсолютного сухого волокна.
Приготовленная композиция формируется в ковры на вакуум-формирующей машине .
Древесно-волокнистые плиты прессуются при 180-200 С, с продолжительностью прессования О, 5-1, 0 мин/мм.
Плиты получали толщиной 10 мм с плот ност ью 700 кг /мз
П и и м е р 1. Из 1007.-ной древесной массы, полученной на промышленном дефибраторе Ng-13 при давлении пара 1,0 ИПа и времени пропаривания 1 мин получены древесно-волокнистые плиты средней плотности.
Состав связующего для изготовления древесно-волокнистых плит средней плотности следующий, мас.X:
Силикат натрия (по сухому остатку) 40
Зтиленгликоль 4
Кар бамид 8
Вода 48
I 104124
50
Таблица 1
Г
Показатели физико-механических свойств плит
Соотношение компонентов связующего, мас.Х
Набухание, 7.
ВодопоглоПредел прочностии при статиКар бамид Вода
Плотность кг/мЗ
Этилен гликоль
Силикат натрия щение, 7 чес ком изгибе, МПа
Древесно-волокнистые плиты, средней плотности из осинового волокна
40 40 8 480 700 350 389 49
П р и и е р 2. Технология изготовления древесно-волокнистых плит, что в примере t, но при следующем соотношении компонентов связующего, мас.Х:
Силикат натрия (по сухому остатку) 45,0
Этиленгликоль 4,5
Карбамид 9,0
Вода 41 ° 5
П р и и е р 3. Технология изго" товления древесно-волокнистых плит, что и в примере 1 и 2, при следующем соотношении компонентов связующего, мас.7:
Силикат натрия (по сухому остатку)
Этиленгликоль
Кар бамид
Вода 35
В примерах при приготовлении вяжущего быпи использованы карбаиидпорошкообразный, этиленгликольжидкость, силикат натрия — жидкость.
При смешивании этих компонентов s течение 10-20 мин при 20+2 С в соотношении, указанных в примерах, образуется жидкий водорастворимый продукт, которым и обрабатывается древесное волокно.
Дпя изготовления плит были использованы осиновые, березовые, еловые волокна и их смесь.
Результаты испытаний, характеризующие свойства полученных плит средней плотности, приведены в табл . 1.
Свойства твердых древесно-волок40 нистых плит с плотностью890 кг/и приведены в табл. 2.
Пределы содержания компонентов в данном вяжущем установлены опытным путем. Введение в силикат натрия (40-50Х по сухоиу веществу) более 5Х этиленгликоля и 10Х карбамида вызывает мгновенную коагуляцию жидкого стекла (образование геля кремневой кислоты), что обуславливает необходимость раздельной обработки древесных частиц химическими добавками: силикатом натрия, карбамидом, этиленгликолеи, а это затруднительно, так как требуется дополнительное технологическое оборудование (меринки, насосы и т.д .). .В коагулированном состоянии затруднительно распыление состава, а кроме того гелеобраэование жидкого стекла на стадии обработки древесных частиц редко снижает когезионные, адгезионные свойства вяжущего, что приводит к снижению физико-механических показателей плит .
Содержание в составе менее 4Х этиленгликоля, 87 карбаиида, 40Х силиката натрия не обеспечивает плитаи улучшенные показатели. .При увеличении силиката натрия свыше 50Х не приводит к увеличению показателей физико-механических свойств плит.
Использование изобретения позволяет получить древесные плиты как одного вида (средней плотности), так и другого (твердые), в сочетании с волокнами из различных пород древесины с более высокими физико-механическими своиствами.
1104124
Продолжение табл, Показатели физико-механических свойств плит
Карбамид
Силикат натрия
Вода
Этилен гликоль
Плотность кг/и
Водопоглощение, 7 при стати4,5
30,0 4,0
41,0
700
41,5
50
36,0 3 5
40,0
700
35 0
5 0
Известный
49,9 23,3
30,0
Та бли ца 2
Показатели физико-механических свойств древесно-волокнистых плит
Этиленгликоль
Водопогло
ПлотКар бамид
Вода
Силикат ность, кг/м щение, 7.
Твердые древесно-волокнистые плиты из березового волокна
890 45,0
48,0
27,1
16,9
4,0
8,0
41, 5 890 53,0
35,0 890 54,6
16;4
9,0
21,9
4,5
10,0
22,0
15,9
5,0
Известный 890 43,0 28,5
Твердые древесно-волокнистые плиты из елового волокна
20,0
40 80 480 890 470
25, 1
15,3
4,5
9,0
41,5 890
55,0
20,9
15,0
5 0
10,0
35 0 890 55,5
20,1
14,7
Известный
890 44,0
27,9 19, Ь
Соотношение компонентов связующего, мас .7.
Соотношение компонентов связующего, мас .7.
Предел прочности ческом изгибе, ИПа
Предел прочности при статичес.ком изгибе, ИПа
Набухание, 7
Набухание, 7.
Продолжение табл. 2
1104124
Карбамид
Плотность кг/
Вода
Силикат Этиленгликоль
Набухание, Х
Водопоглощение, Х
Твердые древесно-волокнистые плиты из смеси березовых и хвойных волокон (1: 1) 27,0 17,1
48, 0 890 45,9
8,0
4,0
41, 5 890 55, 2.
15,3
21,0
9,0
4,5
15,0
21,0
35,0 890 55,0
10,0
5,0
19,5
28,9
890 42,9
Известный
Твердые древесно-волокнистые плиты из осинового волокна
26, 0 17,8
48,0 890 45,9
4,0
16,3
22,9
50,1
41,5 890
4,5
35,0 890 50,0
17, 1
23,4
5,0
19,1
29,0
890 42, 7
26,2
37,9
890 30,5
Составитель Н. Багатурьянц
Редактор Г. Волкова Техред М.Надь Корректор А. Ференц
Заказ 5156/16 Тираж 606 Подписное., ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
° Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Соотношение компонентов связующего, мас.Ж
Древесно-волокнистые плиты с использованием продукта конденсации карбамида с этиленгликолем
Древесно-волокнистые плиты с использованием силиката щелочного металла в смеси с карбамидом
Показатели физико-механических свойств древесно-волокнистых плит
Предел прочности при статическом изгибе, MIIa
