Способ изготовления огнезащищенных древесно-стружечных плит

 

Способ относится к деревообрабатывающей промышленности и касается технологии композиционных древесных материалов. При изготовлении огнезащищенных древесностружечных плит в качестве антипирена используют амидофосфат путем нанесения его водного раствора на древесные частицы в количестве 10-30% по сухому веществу. Высушенные древесные частицы смешивают с карбамидоформальдегидной смолой, в которую для связывания выделяющегося аммиака предварительно добавляют формальдегид в виде формалина в количестве 5-15% от абсолютно сухого амидофосфата. Для ускорения отверждения в смолу среднего слоя дополнительно вводят муравьиную кислоту в количестве 0,1-0,5% по сухой смоле. Изготовленные плиты соответствуют требованиям ГОСТ 10632-89, имеют класс эмиссии по формальдегиду Е-1 и являются трудногорючим материалом с малой дымообразующей способностью. 3 табл.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и касается технологии изготовления композиционных древесных материалов.

Известен способ изготовления огнезащищенных древесностружечных плит (ОДСтП), по которому в процессе производства на поверхности плиты создается защитный слой [Леонович А.А. Теория и практика изготовления огнезащищенных древесных плит. Л. , Изд-во Ленинградского ун-та, 1978, с.157]. В качестве огнезащитного средства для создания покрытия используют вермикулит, который смешивают с карбамидоформальдегидной смолой (КФС) и послойно формируют ковер с таким расчетом, чтобы толщина покрытия составляла 2-6 мм. Отрицательными сторонами способа является укрывистость древесной поверхности вермикулитом, невозможность калибровки и шлифования плит.

По другому способу ОДСтП получают, смешивая осмоленные древесные частицы с порошкообразным антипиреном [патент РФ 2028338, кл. С 08 L 97/02, 1995]. В качестве антипирена используют модифицированный фосфогипс, который вводят в количестве 5-20% от абс. сух. древесины. Недостатком является неравномерное распределение антипирена по объему плиты, а также потери сыпучей массы при транспортировке стружечно-клеевой смеси.

Известен также способ изготовления ОДСтП, основанный на совместном введении водного раствора антипирена с карбамидоформальдегидным связующим [Йосифов Н., Вълчева Л., Танев С. Състав за получаване на огнстойчиви плочи от древна частиц// Дървообрабатваша и мебельна промышленост, 1990, 1, с. 28-30] . В качестве антипирена используют водный раствор гидроортофосфата аммония в количестве 10% от массы древесных частиц по сухому веществу. Недостатком способа является снижение физико-механическим свойств и повышение влажности стружечно-клеевой смеси, что может привести к расслоению плиты.

Известен способ получения трудногорючих ДСтП и ДВП на основе амино- или фенолоформальдегидных смол, где в качестве антипирена используются полифосфаты аммония и фосфат магния [патент РФ 2148600, кл. С 08 L 97/02, 10.05.2000] . Применение данного полифосфата аммония снижает прочность и водостойкость плит, что обусловлено выделением аммиака в процессе горячего прессования. С целью улучшения условий отверждения и повышения прочности плит по данному патенту предусматривается частичная замена полифосфата аммония на фосфат магния, что обеспечивает сокращение негативного действия выделяющегося аммиака. Однако фосфат магния практически не растворим [Горюновский И.Т., Назаренко Ю.П., Некряч Е.Ф. Краткий справочник по химии. - 5-е изд., испр. и доп. - Киев: Наукова думка, 1987, с.148-149] и по этой причине обладает низким огнезащитным действием, поскольку не является кислотообразователем в условиях возгорания древесины. Кроме того, использование суспензии фосфата магния в растворе полифосфата аммония связано с технологическими сложностями из-за неустойчивости композиции. Предлагаемая пресс-композиция требует операции сушки частиц после нанесения всех композитов, в том числе и связующего. Последнее ухудшает адгезионное взаимодействие связующего с древесными частицами и требует прессования высокоплотного материала.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ изготовления ОДСтП, по которому водный раствор антипирена наносят на сырые древесные частицы перед операцией сушки древесных частиц (прототип). В качестве антипирена используют состав ФМД, который представляет собой водный раствор фосфорной кислоты, нейтрализованный карбамидом и дициандиамидом до рН 4,0-4,5 [а. с. СССР 346145, кл. В 27 N 9/02, 1972]. Водный раствор антипирена 25%-ной концентрации наносят на измельченные древесные частицы в количестве 15% от абс. сух. вещества. Модифицированные древесные частицы направляют на сушку и термообработку, которую проводят в одной установке. Термообработка предназначена для перевода антипирена в водонерастворимое состояние. На сухие древесные частицы наносят карбамидоформальдегидное связующее. Дальнейшая технология изготовления ОДСтП не имеет каких-либо отличий от общепринятой технологии изготовления древесностружечных плит плоского прессования. Прессование проводят при температуре 180oС, давлении прессования 1,8-2,0 МПа в течение 10 мин. Плиты имеют следующие физико-механические показатели: Плотность, кг/м3 - 510 Прочность при изгибе, МПа - 8 Прочность при растяжении перпендикулярно пласти плиты, МПа - 0,23 Разбухание по толщине, % - 37,1 Используемый в данном способе антипирен ФМД разлагается с выделением аммиака в процессе прессования под действием воды и температуры. Данный огнезащитный состав имеет высокое соотношение рабочих элементов азота и фосфора (N/Р), равное 12, которое обуславливает выделение аммиака в больших количествах. Аммиак нарушает процесс отверждения КФС и, как результат, падает прочность плит и увеличивается разбухание по толщине. Плиты обладают низкой плотностью, которая не может быть увеличена, так как снижается проницаемость плиты и затрудняется выход из нее аммиака и в целом парогазовой смеси во время прессования. Большая часть аммиака остается внутри плиты и снижает прочность плит.

Антипирен ФМД обладает невысокой растворимостью, что увеличивает энергозатраты на сушку обработанных антипиреном древесных частиц. Введение антипирена в количестве 15% от абс. сух. древесины позволяет получить только трудновоспламеняющийся материал. При попытке получения трудногорючих ДСтП необходимо существенно увеличить расход антипирена, что делает невозможным обеспечение нормативных физико-механических показателей плит.

Целью настоящего изобретения является создание способа изготовления огнезащищенных древесностружечных плит с физико-механическими показателями, соответствующими требованиям ГОСТ 10632-89 и относящихся к группе трудногорючих материалов. При необходимости степень огнезащиты легко может быть понижена сокращением расхода антипирена до 10% для получения трудовоспламеняющихся плит. Согласно заявленному способу поставленная цель достигается тем, что в качестве антипирена используют амидофосфат, являющийся продуктом поликонденсации фосфорной кислоты и карбамида в расплаве и синтезируемый в соответствии с а.с. СССР 517491, кл. В 27 К 3/52, 1976. Данный амидофосфат используют в виде водного раствора с концентрацией, близкой к насыщенному (50-60%). Дальнейшее разбавление раствора нецелесообразно из-за необходимости удаления лишней воды при сушке древесных частиц и прессования плит. Раствор амидофосфата наносят на древесные частицы в количестве 10-30% по сухим веществам с последующей сушкой древесных частиц. Перед осмолением высушенных древесных частиц в КФС вводят формальдегид в виде формалина в количестве 5-15% от абс. сух. амидофосфата и дополнительно в КФС, предназначенную для среднего слоя, вводят муравьиную кислоту в количестве 0,1-0,5% от абс. сух. смолы. Дальнейшее изготовление осуществляется по технологии, принятой для изготовления древесностружечных плит общего назначения.

Эффект заключается в использовании антипирена, синтезированного для данной цели с N/Р, равным 2-3, что существенно снижает количество выделяющегося аммиака и в связывании этого количества при горячем прессовании водным раствором формальдегида в стехиометрическом соотношении с образованием гексаметилентетрамина (уротропина), устойчивого в условиях горячего прессования плит. Ускорение отверждения среднего слоя плиты в присутствии амидофосфата обеспечивается использованием муравьиной кислоты.

Преимущества предлагаемого способа по сравнению с прототипом обусловлены использованием антипирена с соотношением рабочих элементов N/P, равным 2-3, близким к синергическому, что позволяет получить трудногорючие плиты при минимальном расходе антипирена. Данное соотношение обуславливает меньшее количество выделяющегося при прессовании аммиака, которое не вызывает разрушение сплошности плиты при плотности порядка 750-800 кг/м3, соответствующей потребности мебельной и строительной отраслей. Кроме того, растворимость используемого антипирена составляет 150 г на 100 г воды, в то время как у ФМД - 33 г на 100 г воды. Большая растворимость используемого антипирена и меньший требующийся его расход снижают количество воды в древесных частицах, что позволяет снизить затраты на их сушку. Данный способ обеспечивает изготовление ОДСтП с физико-механическими показателями, соответствующими требованиям ГОСТ 10632-89. При этом плиты обладают низкой токсичностью по формальдегиду.

Нижний предел выбранного диапазона расхода амидофосфата (10% от абс. сух. древесины) обеспечивает получение трудновоспламеняющихся плит, а при расходе 20% от абс. сух. древесины и выше - трудногорючих. Расход формальдегида выбран исходя из количества образующегося в условиях горячего прессования аммиака для его связывания с образованием уротропина. Значение заявленных параметров зависит от расхода амидофосфата, а также от температуры горячего прессования. Эквимолярность формальдегида и аммиака обеспечивают минимизацию токсичности огнезащищенных плит по формальдегиду. Верхний предел интервала расхода формальдегида выбран для обеспечения класса эмиссии плит по формальдегиду не ниже класса Е-2, а нижний позволяет получить плиты, соответствующие классу Е-1. Расход муравьиной кислоты назначается в зависимости от толщины плиты, расхода амидофосфата и свойств исходной КФС. Высокая реакционноспособность КФС (низкое время желатинизации при температуре 100oС) обуславливает расход муравьиной кислоты на нижнем пределе интервала расхода, а низкая реакционноспособность КФС (высокое время желатинизации при температуре 100oС) требует расхода муравьиной кислоты на верхнем пределе интервала расхода кислоты.

Примеры конкретного исполнения способа изготовления ОДСтП приведены далее. Рецептуру назначают соответственно задаче получения ОДСтП с определенной степенью огнезащиты. В табл.1 представлены рецептуры изготовления ОДСтП в расчете на получение одного образца плиты размером 480480 мм толщиной 16 мм. Для наглядной иллюстрации формулы изобретения эта таблица дополнена выражением количествннной характеристики компонентов в массовых процентах по сухому остатку (табл. 2).

Пример 1 (запредельный). На 3200 г измельченных древесных частиц влажностью 60% с помощью пневматического распыления наносят 200 г 50%-ного раствора амидофосфата рН 5,00,5 (ТУ 23332-002-23063581-95), что соответствует расходу 5% от абс. сух. древесины. Древесные частицы подают на сушку, где они высушиваются до влажности 2% и поступают на сортировку для разделения на наружные и средний слои. Массовое соотношение наружных и среднего слоя составляет 40: 60. В качестве связующего используют КФС. В качестве КФС могут быть взяты карбамидоформальдегидные смолы промышленно вырабатываемых марок - КФЖ, КФ-МТ, КФ-МТ-02, КФ-МТ-015, КФ-МТ-15 и др. Показатели плит, изготовленных на этих смолах, обнаруживают незначительные колебания 5%. В наружные слои вводят 170 г смолы, что соответствует расходу 14% от абс. сух. древесины, а в средний слой - 181 г смолы, что соответствует 10% от абс. сух. древесины. В раствор КФС добавляют 5,4 г формалина, что соответствует расходу формальдегида 2% от абс. сух. амидофосфата. Древесные частицы смешивают со связующим и направляют на формирование пакета. Готовый стружечный пакет подпрессовывают и затем прессуют в горячем прессе при температуре 160oС, удельном времени прессования 0,5 мин/мм готовой плиты и давлении прессования 2 МПа. После прессования плиты кондиционируют при температуре 202oС и относительной влажности воздуха 655% в течение 3 сут. Готовые плиты испытывают по ГОСТ 10634-88, ГОСТ 10636-90, ГОСТ 10635-88, ГОСТ 27678-88 и ГОСТ 12.1.044-89.

Пример 2 (предельный). Плиты изготавливают по примеру 1. На древесные частицы наносят 400 г 50%-ного раствора амидофосфата, что составляет 10% от абс. сух. древесины. В раствор КФС добавляют 27 г формалина, что соответствует расходу формальдегида 5% от абс. сух. амидофосфата. В связующее среднего слоя добавляют муравьиную кислоту в количестве 0,12 г, что составляет 0,1% от абс. сух. смолы.

Пример 3 (оптимальный в отношении горючести). Плиты изготавливают по примеру 1. На древесные частицы наносят 800 г 50%-ного раствора амидофосфата, что составляет 20% от абс. сух. древесины. В раствор КФС добавляют 54 г формалина, что соответствует расходу формальдегида 5% от абс. сух. амидофосфата. В связующее среднего слоя добавляют муравьиную кислоту в количестве 0,24 г, что составляет 0,2% от абс. сух. смолы.

Пример 4 (усредненный). Плиты изготавливают по примеру 1. На древесные частицы наносят 800 г 50%-ного раствора амидофосфата, что составляет 20% от абс. сух. древесины. В раствор КФС добавляют 108 г формалина, что соответствует расходу формальдегида 10% от абс. сух. амидофосфата. В связующее среднего слоя добавляют муравьиную кислоту в количестве 0,24 г, что составляет 0,2% от абс. сух. смолы.

Пример 5 (оптимальный в отношении основных показателей). Плиты изготавливают по примеру 1. На древесные частицы наносят 800 г 50%-ного раствора амидофосфата, что составляет 20% от абс. сух. древесины. В раствор КФС добавляют 162 г формалина, что соответствует расходу формальдегида 15% от абс. сух. амидофосфата. В связующее среднего слоя добавляют муравьиную кислоту в количестве 0,24 г, что составляет 0,2% от абс. сух. смолы.

Пример 6 (предельный). Плиты изготавливают по примеру 1. На древесные частицы наносят 1200 г 50%-ного раствора амидофосфата, что составляет 30% от абс. сух. древесины. В раствор КФС добавляют 244 г формалина, что соответствует расходу формальдегида 15% от абс. сух. амидофосфата. В связующее среднего слоя добавляют муравьиную кислоту в количестве 0,6 г, что составляет 0,5% от абс. сух. смолы.

Пример 7 (запредельный). Плиты изготавливают по примеру 1. На древесные частицы наносят 1400 г 50%-ного раствора амидофосфата, что составляет 35% от абс. сух. древесины. В раствор КФС добавляют 76 г формалина, что соответствует расходу формальдегида 4% от абс. сух. амидофосфата. В связующее среднего слоя добавляют муравьиную кислоту в количестве 1,2 г, что составляет 1% от абс. сух. смолы.

Свойства огнезащищенных древесностружечных плит представлены в табл. 3.

Таким образом, при изготовлении плит по примеру 3 ОДСтП характеризуются оптимальными в отношении огнезащиты свойствами при соответствии нормативным физико-механическим показателям и низким содержанием формальдегида (класс Е-1). При изготовлении плит по примеру 5 ОДСтП характеризуются оптимальными показателями в отношении основных физико-механических свойств, однако эмиссия формальдегида, составляющая 10,9, несколько выше требований к классу Е-1, и плиты переходят в класс Е-2. При изготовлении плит по усредненному варианту примера 4 достигается низкая горючесть ОДСтП и низкое содержание свободного формальдегида при соответствии основных показателей нормативным. Огневые испытания, выполненные по ГОСТ 12.1.044-89, показали, что плиты относятся к материалам с малой дымообразующей способностью и умеренноопасным по токсичности продуктов горения.

Формула изобретения

Способ изготовления огнезащищенных древесно-стружечных плит с нанесением антипирена на древесные частицы и последующей сушкой, смешиванием их с карбамидоформальдегидным связующим, формированием и горячим прессованием, отличающийся тем, что в качестве антипирена используют амидофосфат, который в виде водного раствора наносят на древесные частицы в количестве 10-30%, считая на абсолютно сухое вещество, а для связывания выделяющегося аммиака в состав карбамидоформальдегидного связующего перед операцией осмоления вводят формальдегид в виде формалина в количестве 5-15% от абсолютно сухого амидофосфата и дополнительно в связующее среднего слоя для ускорения отверждения вводят муравьиную кислоту в количестве 0,1-0,5% от абсолютно сухого карбамидоформальдегидной смолы.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области изготовления прессованных строительных изделий из растительного сырья без добавления полимерных связующих

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к производству плитных материалов, и может быть использовано при изготовлении трудногорючих плитных материалов

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к производству плитных материалов

Изобретение относится к производству древесно-стружечных плит на основе частиц древесины, плиты отличаются пониженным выделением вредных и токсичных веществ

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к производству плитных материалов, и может быть использовано при изготовлении трудногорючих плитных материалов

Изобретение относится к химической технологии, в частности к области получения древесных пластиков

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при изготовлении малотоксичных прессованных изделий из древесных и/или растительных частиц

Изобретение относится к производству древесных прессовочных масс на основе частиц растительного происхождения, в частности к пресс-композиции, способу ее получения и способу получения композиционных материалов на ее основе

Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано в производстве стеновых профильных прессованных блоков из древесных отходов

Изобретение относится к составам для изготовления древесностружечных плит

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано в деревообрабатывающей, мебельной и строительной промышленности

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к производству плитных материалов, и может быть использовано при изготовлении трудногорючих плитных материалов

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к производству плитных материалов

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к составам для изготовления теплоизоляционных материалов

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к способу получения теплоизоляционного материала, используемого для теплоизоляции строительных конструкций и изделий, холодильных установок, кабин и кузовов автомобилей, железнодорожных вагонов и вагонов метро, судов, а также в качестве упаковочного материала промышленного и бытового оборудования

Изобретение относится к производству рулонных материалов, предварительно пропитанных связующим, применяемым в качестве армирующего материала в промышленном строительстве для армирования панелей и цементных штукатурок, а также для внешней и внутренней облицовок строительных конструкций

Изобретение относится к древесно-полимерным композиционным пресс-массам для изготовления древесно-стружечных плит, применяемым в деревообрабатывающей промышленности и строительстве

Изобретение относится к композициям для получения теплоизоляционных материалов и может быть использовано в строительстве

Изобретение относится к области получения полимерных материалов, а именно карбамидоформальдегидных пенопластов, используемых в качестве теплоизоляционных материалов в строительстве, для улучшения структуры почв и изготовления комплексных удобрений в сельском хозяйстве, а также для аранжировки цветов

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и касается технологии изготовления композиционных древесных материалов

Наверх