Способ снижения выделения летучих органических соединений из древесных материалов и древесные материалы
Группа изобретений относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к изготовлению ОСБ-плит из лигноцеллюлозы. Подготавливают содержащие лигноцеллюлозу продукты измельчения. Вводят добавку в содержащие лигноцеллюлозу продукты измельчения, которая представляет собой активированный уголь. Прессуют смешанные с добавкой содержащие лигноцеллюлозу продукты измельчения совместно с не содержащим формальдегид клеем при тепловой обработке с получением ОСБ-плит. Добавку вводят или наносят в процессе изготовления ОСБ-плит. Снижается выделение летучих органических соединений. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 табл.
Изобретение относится к способу изготовления древесных материалов из содержащих лигноцеллюлозу продуктов измельчения, прежде всего изготовления (древесно-)волокнистых плит или ОСБ-плит (древесностружечных плит с упорядоченным расположением стружки), при этом такие древесные материалы для снижения или уменьшения выделения из них летучих органических соединений (ЛОС) и при определенных условиях высоколетучих органических соединений (ВЛОС), прежде всего терпенов и кислот, при их изготовлении обрабатывают по меньшей мере одной добавкой. Согласно изобретению для такой обработки при этом используют добавку, которая представляет собой пористый углерод, такой как активированный уголь. Настоящее изобретение согласно еще одному его объекту относится к применению пористого углерода, прежде всего активированного угля, для снижения, соответственно уменьшения выделения ЛОС и при определенных условиях ВЛОС, прежде всего для снижения выделения терпенов и кислот, а также альдегидов. Изобретение относится далее к изготавливаемым предлагаемым в нем способом древесным материалам, соответственно к изготовленным с применением указанных добавок древесным материалам со сниженным выделением из них летучих органических соединений, прежде всего терпенов и кислот, а также альдегидов.
Уровень техники
Лигноцеллюлоза или содержащие ее материалы, такие как древесина и продукты ее измельчения, и изготовленные из них древесные материалы, такие как древесные плиты, содержат помимо прочего летучие органические соединения (ЛОС) и высоколетучие органические соединения (ВЛОС). Выделение таких ЛОС и ВЛОС, совместно называемых также общими летучими органическими соединениями (ОЛОС), из древесных материалов является с учетом возрастающего использования древесных продуктов во внутренних помещениях серьезной проблемой. К летучим органическим соединениям наряду с насыщенными и ненасыщенными альдегидами относятся также все летучие органические вещества, время удерживания которых в газовом хроматографе лежит в пределах между временем удерживания углеводорода C6 (гексан) и временем удерживания углеводорода C16 (гексадекан). ЛОС образуют не однородный класс веществ, а группу самых разнообразных по своей природе и структуре соединений. К ним помимо прочего относятся органические кислоты, насыщенные и ненасыщенные альдегиды, спирты, терпены, алифатические соединения, ароматические углеводороды и многие другие. Наряду с такими соединениями особо выделяют группу высоколетучих органических соединений (ВЛОС), к которым относятся, например, формальдегид или муравьиная кислота. Такие ВЛОС также встречаются при изготовлении, а также при применении древесных материалов. Подобные соединения могут выделяться, с одной стороны, при отверждении клеев (связующих), а с другой стороны, в результате превращения присутствующих в древесном материале соединений. Выделение главным образом ЛОС основано по существу на высвобождении соединений, источником которых является древесный материал.
Выделение таких летучих и высоколетучих присутствующих в древесине веществ или компонентов клеев из древесных продуктов одной из подобных древесных плит является постоянно усугубляющейся проблемой из-за ужесточения норм на предельно допустимые концентрации летучих органических соединений, соответственно из-за повышенной чувствительности к ним конечных потребителей.
Выделение, соответственно высвобождение летучих органических соединений и высоколетучих органических соединений зависит помимо прочего от типа и состояния лигноцеллюлоз, как то тип древесины, а также продолжительность и условия хранения древесины, соответственно продуктов ее измельчения, и поэтому химический состав выделяющихся ЛОС и ВЛОС и их количества могут варьироваться в самых широких пределах. Источником ЛОС являются при этом в основном экстрактивные вещества лигноцеллюлоз, например древесины или продуктов превращения. Их широко известными представителями являются такие вещества, как α-пинен, β-пинен, δ-3-карен. Подобные вещества встречается в первую очередь в хвойных деревьях, которые используются в качестве исходной древесины при изготовлении древесных плит. К продуктам превращения, которые появляются, например, при хранении и обработке древесины и продуктов ее измельчения, относятся альдегиды, такие как пентаналь и гексаналь. Главным образом древесина хвойных пород, из которой изготавливают преимущественно стружечные плиты, волокнистые плиты средней плотности (МДФ-плиты) или ОСБ-плиты, содержит в значительных количествах смолы и жиры, которые способствуют образованию летучих органических терпеновых соединений и альдегидов. Такие вещества при этом образуются помимо прочего в результате разложения основных компонентов древесины, таких как лигнин, целлюлоза и гемицеллюлоза. Однако летучие органические соединения и высоколетучие органические соединения могут образовываться и при применении определенных клеев для изготовления древесных материалов. При этом обычно происходит процесс окисления содержащихся в древесине веществ, таких как жирные кислоты, что в последующем приводит к вторичному, соответственно третичному выделению альдегидов, таких как пентаналь, или высших карбоновых кислот, а также терпенов.
Сказанное означает, что выделение ЛОС из древесных материалов основано по существу на их высвобождении, обусловленном самой древесиной, а не применяемым клеем. Постоянное вторичное, соответственно третичное выделение указанных соединений происходит прежде всего в результате продолжающегося в изготовленных древесных материалах превращения их компонентов, например в результате фрагментации смол и жиров. В настоящее время ОСБ-плиты используются также в конструктивной области. Поскольку ОСБ-плиты обычно не имеют уменьшающего выделение ЛОС покрытия и используются при строительстве в больших, выражаемых прежде всего в виде площади плиты объемах в пересчете на общую кубатуру помещения или здания, возможно высвобождение ЛОС в больших количествах.
Аналогичные проблемы с выделением ЛОС и при определенных условиях ВЛОС могут наблюдаться и при применении легких и сверхлегких МДФ-плит, например, для теплоизоляции. В данном случае также происходит вторичное, соответственно третичное выделение ЛОС.
Ранее уже предпринимались многочисленные попытки ограничить проблемы выделения летучих органических соединений и высоколетучих органических соединений. С этой целью предлагается использовать самые разнообразные добавки. Применение различных добавок предлагается, в частности, в ЕР 1852231. В данной публикации описано, например, применение малеинового ангидрида или аналогичных соединений для снижения выделения формальдегида. Из WO 2006/032267 известны способы снижения содержания ненасыщенных альдегидов в содержащих жирные кислоты лесоматериалах. При этом содержащийся в древесине эфир жирной кислоты расщепляют, ингибируют или окисляют. В данной публикации предлагается использовать в качестве добавки антиокислители, щелочные соединения или окислители. Однако недостаток описанных ранее добавок состоит в том, что при их применении часто снижается выделение веществ только одного определенного класса, таких, например, как альдегиды. Добавки же, которые уменьшают общее выделение летучих органических соединений и при определенных условиях высоколетучих органических соединений, малоизвестны.
Еще одна проблема, присущая описанным ранее добавкам, состоит в необходимости их применения в виде водного раствора, из-за чего повышается влажность в производственном процессе. Дополнительную же влагу необходимо в последующем вновь удалять путем связанной с высокими расходами сушки. Помимо этого дозирование дополнительных растворов добавок перед процессом сушки часто приводит к повышенному загрязнению сушильного оборудования. С этим в свою очередь связаны повышенные затраты на техническое обслуживание. Кроме того, многие из описанных добавок оказывают коррозионное воздействие на машины и части установок, поскольку такие добавки часто представляют собой неорганические или органические соединения, которые добавляют в виде солей в растворах и которые соответственно могут оказывать коррозионное воздействие на машины и другие части установок.
К другим недостаткам известных химических добавок относится высокая стоимость большинства из них. Помимо этого в результате выделения таких добавок, соответственно выделения продуктов их реакции с веществами, содержащимися в других компонентах древесных плит, в производственном процессе, прежде всего в процессе прессования в условиях тепловой обработки, либо при последующем применении могут проявиться вредные для здоровья эффекты.
Особый недостаток применявшихся до настоящего времени добавок состоит в том, что они могут отчасти снижать реакционную способность клеев. Снижение реакционной способности клеев влияет на механические параметры изготавливаемых древесных плит и обычно ухудшает эти параметры. Для компенсации таких отрицательных эффектов, связанных с применением добавок, увеличивают добавляемое количество клея в целях достижения заданных и/или необходимых механических параметров.
С другой стороны, однако, по требованиям потребителей постоянно снижается устанавливаемое соответствующими нормативами и соответствующим законодательством предельно допустимое выделение ЛОС. Потребность в экологически чистых древесных материалах с низким выделением ЛОС постоянно возрастает, и соответственно существует необходимость в поиске добавок, которые снижают выделение ЛОС и при определенных условиях ВЛОС, т.е. снижают общее их выделение (ОЛОС), из древесных материалов.
При этом особо важное значение имеет обеспечение возможности требуемого снижения выделения ОЛОС, таких как ЛОС и при определенных условиях ВЛОС, из древесных материалов и при их более продолжительном использовании. Поэтому новые добавки должны не только снижать выделение ЛОС непосредственно в процессе изготовления, но и прежде всего снижать в последующем выделение ЛОС, а также ВЛОС, в первую очередь терпенов и кислот, а также соединений, которые в качестве продуктов разложения жирных кислот высвобождаются из древесных материалов в виде вторичного или третичного выделения.
Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача разработать способ изготовления древесных материалов из лигноцеллюлозных частиц, прежде всего способ изготовления стружечных плит, волокнистых плит или ОСБ-плит, а также фанерных плит, снизив, соответственно уменьшив выделение из них летучих органических соединений (ЛОС) и высоколетучих органических соединений (ВЛОС) и на более продолжительное время. Сказанное означает, что должно обеспечиваться явное снижение выделения ЛОС, а также ВЛОС не только при изготовлении древесных материалов, но и при их последующем применении. Сами используемые при этом добавки не должны проявлять никакие токсические свойства и не должны оказывать никакого отрицательного влияния на сам процесс изготовления древесных материалов, прежде всего не должны снижать реакционную способность применяемых клеев. С другой стороны, такие добавки должны максимально полно снижать выделение гетерогенного класса летучих органических соединений, равно как и высоколетучих органических соединений, соответственно их образование из компонентов древесных материалов.
Описание изобретения
Положенная в основу настоящего изобретения задача решается с помощью способа, заявленного в п. 1 формулы изобретения, с помощью древесного материала, заявленного в п. 15 формулы изобретения, а также соответственно с помощью применения добавок, заявленного в п. 12 формулы изобретения. Различные предпочтительные варианты осуществления изобретения представлены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.
Важным аспектом настоящего изобретения является применение пористого углерода, прежде всего активированного угля, в качестве добавки.
Иными словами, первым объектом настоящего изобретения является способ изготовления древесных материалов из лигноцеллюлозы, прежде всего изготовления волокнистых плит или ОСБ-плит, путем
а) подготовки содержащих лигноцеллюлозу продуктов измельчения,
б) введения добавки в содержащие лигноцеллюлозу продукты измельчения, которая представляет собой пористый углерод,
в) прессования смешанных с добавкой содержащих лигноцеллюлозу продуктов измельчения совместно с клеем при тепловой обработке с получением древесного материала,
отличающийся тем, что путем введения добавок сокращают по меньшей мере выделение летучих органических соединений (ЛОС), прежде всего терпенов и кислот.
Такой способ пригоден для снижения выделения ОЛОС.
При создании изобретения неожиданно было установлено, что применение пористого углерода, прежде всего применение активированного угля, позволяет снизить общее количество ЛОС и ВЛОС, выделяемых древесными материалами. Такое снижение достигается не только в отношении одного из альдегидов, но и прежде всего в отношении терпенов и кислот. Подобного снижения удавалось достичь не только на короткий период времени, а вместо этого прежде всего было установлено, что оно сохраняется и в течение более продолжительного периода времени.
Выражение "снижение выделения" или выражение "уменьшение выделения", которые используются как синонимы, преимущественно означает, что в сравнении с древесным материалом без предлагаемой в изобретении добавки выделение общих летучих органических соединений (ОЛОС) ниже. Иными словами, выделение общего количества ЛОС или ОЛОС при изготовлении соответствующих древесных материалов или при обработке соответствующих древесных материалов добавкой, как это указано в настоящих материалах, меньше, соответственно ниже, чем у сравнительного древесного материала, изготавливаемого без применения такой добавки.
Выражение "предотвращение выделения" означает выраженное в процентах по отношению к контролю снижение или уменьшение выделения ЛОС вплоть до величины ниже предела измерений.
Выражения "содержащие лигноцеллюлозу продукты измельчения" и "лигноцеллюлозные частицы" используются в настоящих материалах как синонимы.
Еще одно преимущество, связанное со снижением, соответственно уменьшением выделения ОЛОС, состоит в снижении выделения, например, и тех веществ, которые помимо прочего являются также причиной неприятного запаха, источаемого древесными материалами, таких, например, как уксусная кислота, которая обладает крайне неприятным запахом, а также в уменьшении типичного для таких плит альдегидного, прежде всего формальдегидного, запаха.
В предпочтительном варианте пористый углерод представляет собой активированный уголь. Под активированным углем подразумеваются углеродные структуры из мельчайших графитовых кристаллов и аморфного углерода с пористой структурой и внутренней удельной поверхностью (удельной поверхностью, определяемой методом Брунауэра-Эммета-Теллера по адсорбции азота (БЭТ-поверхностью)), которая обычно лежит в пределах от 300 до 2000 м2/г. Активированный уголь может быть представлен в порошкообразном виде, зернистом виде или же ином виде. В предпочтительном варианте активированный уголь, соответственно пористый углерод представляет собой таковой с плотностью от 0,2 до 0,6 г/см3, при этом предпочтительный размер пор пористого углерода, прежде всего активированного угля, составляет от менее 1 до 50 нм.
Активированный уголь можно получать из растительного, животного или минерального сырья. Соответственно исходным материалом для получения активированного угля могут служить каменный, древесный, бурый уголь, а также растительные компоненты, такие как скорлупа кокосового ореха, косточки плодов фруктовых деревьев и иное аналогичное растительное сырье, равно как и уголь животного происхождения.
Активированный уголь давно известен как эффективный адсорбент, например используется для удаления нежелательных или вредных красящих и пахучих веществ из газов, паров, жидкостей и иных сред. Помимо этого активированный уголь известен по его применению в химических процессах очистки, а также для адсорбции, например, ядовитых веществ (токсинов) в фармацевтической области.
Активированный уголь известен при этом в качестве средства для сорбции, в частности адсорбции жидкостей или газов, проявляющего свое действие в течение короткого периода времени, но не в качестве средства для постоянного применения.
Пористый углерод, например в виде активированного угля, можно добавлять к содержащим лигноцеллюлозу продуктам измельчения в твердой форме в виде порошка, предпочтительно с диаметром зерен, или частиц, менее 1 мм, и/или в виде гранулята с размером зерен, или гранул, менее 4 мм.
Добавку при этом используют, например, в количестве в пределах от 0,1 до 20 мас. % в пересчете на абсолютно сухую лигноцеллюлозу. Приемлемые количества составляют, например, от 0,1 до 1,5 мас. %, в частности от 0,1 до 5 мас. %, в пересчете на абсолютно сухую лигноцеллюлозу.
Применение пористого углерода, например в виде активированного угля, обладает самыми разнообразными преимуществами. С экономической точки зрения активированный уголь широко доступен и имеет невысокую стоимость. Его применение в самом процессе изготовления древесных материалов позволяет устранить недостатки прежних добавок. Так, в частности, активированный уголь можно дозировать в виде твердого вещества, благодаря чему не повышается влажность исходных материалов и/или древесных плит. Поэтому отсутствует необходимость в проведении дополнительной сушки, связанной с соответствующими дополнительными затратами. Помимо этого пористый углерод, например в виде активированного угля, не проявляет никакой химической активности в отношении применяемого клея, у которого благодаря этому не ухудшаются его реакционная способность и перерабатываемость, например скорость его отверждения. Тем самым клей не требуется добавлять в больших количествах с целью компенсировать ухудшения в его реакционной способности, обусловленные введением добавок.
Благодаря предлагаемому в изобретении решению снижается общее выделение ЛОС, включая при определенных условиях ВЛОС, из древесных материалов, при этом такое уменьшение не ограничено одним классом веществ, а вместо этого снижается выделение альдегидов, а также терпенов и кислот. Тем самым у изготовленных древесных материалов, прежде всего в виде древесных плит, таких как ОСБ-плиты, значительно снижается выделение ОЛОС и R-показатель. R-показатель согласно AgBB-стандарту [разработанному Комиссией ФРГ по оценке влияния строительных материалов и изделий на здоровье человека ("AgBB" сокращение от нем. "Ausschuss zur gesundheitliche Bewertung von Bauprodukten")] определяется при этом следующим образом: R представляет собой сумму всех значений R для отдельных соединений (Ri). Ri представляет собой при этом частное от деления концентрации соединения ci в воздушной атмосфере в испытательной камере на НКНВ-значение (наименьшая концентрация, при которой наблюдается воздействие) соответствующего соединения, т.е. Ri=ci/HKHBi. Согласно AgBB-стандарту R-показатель должен составлять 1 или менее.
Добавку можно при этом вводить в различные моменты времени в ходе производственного процесса. Добавку можно при этом применять в твердом виде, а при определенных условиях - и в виде суспензии или дисперсии. В предпочтительном варианте пористый углерод, например в виде активированного угля, добавляют в виде порошкового гранулята в твердой форме.
Добавку можно при этом вводить в любые места изготавливаемых древесных материалов. В древесных плитах, таких как ОСБ-плиты или волокнистые плиты, добавка может присутствовать, например, только в отдельных их местах. Добавку можно при этом вводить в наружный слой и/или средний слой, например исключительно в средний слой.
Добавка может при этом согласно изобретению присутствовать в различных массовых количествах в наружном или среднем слое. Так, например, относительное содержание добавки в одном из слоев может составлять до 5 мас. %, в частности 5 мас. %, а в другом слое может составлять 7,5 или 10 мас. %. Очевидно, что относительное содержание добавки в обоих слоях может быть также одинаковым.
Пористый углерод, например в виде активированного угля, можно добавлять прежде всего в порошкообразном виде к содержащим лигноцеллюлозу продуктам измельчения перед сушилкой и/или после нее в вертикальной шахте в целях регулирования и/или до и/или после нанесения и/или при нанесении на них соответствующего клея, такого как карбамидо-формальдегидный, меламино-карбамидо-формальдегидный, полиметилендифенилдиизоцианатный (ПМДИ) клей.
Введение добавки осуществляется в зависимости от ее применения - в наружном слое и/или среднем слое. Как указывалось выше, добавку дозируют при этом, например, в количестве от 0,1 до 20 мас. % в пересчете на абсолютно сухую лигноцеллюлозу, а также в количестве от 0,1 до 7,5 мас. %, например от 0,1 до 5 мас. %, в пересчете на абсолютно сухую лигноцеллюлозу.
В качестве клеев (связующих) можно использовать обычно применяемые в этих целях клеи. К таким клеям относятся феноло-формальдегидные клеи, клеи на основе изоцианатов, карбамидо-формальдегидные клеи, меламино-карбамидо-формальдегидные клеи, меламино-карбамидо-феноло-формальдегидные клеи, танин-формальдегидные клеи, полиуретановые клеи или их смеси.
В одном из предпочтительных вариантов клей представляет собой не содержащий формальдегид клей, такой как клей на основе изоцианатов, в частности ПМДИ.
Под лигноцеллюлозами в настоящем описании подразумеваются содержащие лигноцеллюлозу материалы, такие как древесина. К получаемым из них продуктам измельчения лигноцеллюлоз относятся прежде всего щепа, древесная стружка, древесные опилки, древесные волокна, а также шпон.
Под лигноцеллюлозами, такими как древесные материалы и продукты их измельчения, могут подразумеваться древесина хвойных пород, равно как и древесина лиственных пород. Возможно также использование смесей обеих этих древесных пород. В предпочтительном варианте древесная стружка, щепа или древесные волокна получены из древесины хвойных пород. Изготавливаемые предлагаемым в изобретении способом древесные материалы, прежде всего древесные плиты, можно производить по одной из известных технологий. При необходимости предлагаемый в изобретении способ дополнительно можно также дополнить другими известными способами уменьшения выделения летучих органических соединений и высоколетучих органических соединений.
Еще одним объектом настоящего изобретения является применение пористого углерода, прежде всего активированного угля, в качестве добавки при изготовлении древесных материалов из лигноцеллюлозы, такой как измельченная лигноцеллюлоза, прежде всего для снижения, соответственно уменьшения выделения ЛОС, ОЛОС и/или ВЛОС. Согласно изобретению добавку при этом вводят, соответственно наносят в процессе изготовления древесных материалов из лигноцеллюлозы, которая представлена, например, в виде содержащих ее продуктов измельчения (содержащих ее частиц).
Соответствующее применение добавки может при этом заключаться в ее использовании по меньшей мере в наружном или среднем слое либо в обоих этих слоях, например, ОСБ-плит. Согласно изобретению добавку можно при этом вводить, соответственно наносить в количестве, которое из расчета на твердое вещество составляет от 0,1 до 20 мас. %, в частности от 0,1 до 7,5 мас. %, например от 0,1 до 5 мас. %, в пересчете на абсолютно сухую лигноцеллюлозу.
Объектом настоящего изобретения являются, кроме того, древесные материалы, изготавливаемые предлагаемым в изобретении способом. Под такими древесными материалами подразумеваются преимущественно (древесно-)волокнистые плиты, прежде все легкие и сверхлегкие МДФ-плиты, ОСБ-плиты.
Предлагаемые в изобретении древесные материалы отличаются тем, что они на протяжении длительного времени проявляют пониженное или уменьшенное выделение из них ОЛОС, включая прежде всего и снижение, соответственно уменьшение выделения терпенов и кислот. Помимо этого было установлено, что механические свойства изготовленных предлагаемым в изобретении способом древесных материалов не ухудшаются вовсе или ухудшаются лишь в незначительной степени, как это следует, например, из приведенной ниже таблицы 3.
Ниже изобретение более подробно поясняется на примерах, которые, однако, не ограничивают его объем.
Пример 1: Изготовление ОСБ-плит с низким выделением ЛОС
Результаты испытаний ОСБ-плит
Сначала на лабораторном прессе изготавливали сравнительную плиту (плиту 1) с 100% ПМДИ в качестве наносимого клея и с толщиной 12 мм. Затем с применением активированного угля (АУ) изготавливали три экспериментальных плиты. При этом плита 2 содержала порошкообразный активированный уголь в наружном слое в количестве 5% в пересчете на абсолютно сухую древесину. Плита 3 содержала порошкообразный активированный уголь в среднем слое в количестве 5% в пересчете на абсолютно сухую древесину, а у плиты 4 в ее средний слой добавляли порошкообразный активированный уголь в количестве 10% в пересчете на абсолютно сухую древесину.
В приведенной ниже таблице 1 приведена сводная информация об изготовленных плитах. Плиты затем исследовали в испытательной камере на уровень выделения ими ЛОС и оценивали по AgBB-схеме в течение 28 дней.
Проведение измерений по определению выделения ЛОС
Измерения по определению выделения ЛОС проводили в испытательных камерах в виде стеклянных эксикаторов объемом 23,5 л. Испытания проводили на основании рекомендаций стандарта ISO 16000, часть 9 (2008). В соответствии с этим к стандартным условиям испытания относятся температура 23°C, относительная влажность воздуха 50% и скорость воздушного потока над поверхностью образца от 0,1 до 0,3 м/с. Стандартная загрузка составляла приблизительно 720 см2 площади поверхности, выделяющей ЛОС, т.е. коэффициент загрузки испытательной камеры материалом составлял 3,1 м2/м3, а кратность воздухообмена с заменой на высокочистый искусственный воздух в испытательной камере составляла 3,1 раза в час. В соответствии с этим стандартный удельный расход воздуха на единицу площади составлял 1 м3/(м2⋅ч). Минимальная продолжительность испытания составляла 28 дней, при этом пробы воздуха отбирали через один день и через три дня после помещения образца в испытательную камеру, а затем еженедельно. Пробы отбирали в соответствии со стандартом ISO 16000, часть 6 (2004), используя для этого насос и заполненные адсорбентом Tenax ТА® трубки. Соответствующий отбираемый объем проб составлял от 0,5 до максимум 4 л воздуха в испытательной камере. Заполненные адсорбентом Tenax ТА® трубки термически очищали перед каждым отбором пробы воздуха и добавляли в них 200 нг дейтерированного толуола в качестве внутреннего стандарта. Для идентификации и количественного определения содержащихся в пробе воздуха ЛОС пробу, сорбированную на адсорбенте Tenax ТА®, термически десорбировали из него и определяемые вещества посредством охлаждаемой/сорбционной ловушки переносили в газовый хроматограф, связанный с масс-спектрометром.
Результаты, полученные при определении выделения ЛОС через 1, 3, 7, 14, 21 и 28 дней, представлены в таблице 2.
Механические параметры ОСБ-плиты с толщиной 12 мм и с 5%-ным содержанием активированного угля в ее среднем слое в сопоставлении со сравнительной плитой, изготовленной без добавления активированного угля, представлены в таблице 3.
Из приведенных данных следует, что механические параметры плиты при добавлении активированного угля остаются практически неизменными.
Пример 2
В еще одной серии экспериментов сравнительную плиту и плиту с 5%-ным содержанием активированного угля в ее среднем слое исследовали в соответствии с рекомендациями AgBB-стандарта. При этом были подтверждены полученные ранее результаты, как это следует из таблицы 4.
Обсуждение результатов
Результаты измерений по определению выделения ЛОС свидетельствуют об усилении эффекта снижения выделения ЛОС при добавлении порошкообразного активированного угля в средний слой. К значительному уменьшению выделения ЛОС приводит прежде всего добавление активированного угля в количестве 5% в пересчете на абсолютно сухую древесину. В сопоставлении со сравнительной плитой (плита 1) выделение ОЛОС уменьшается с 999,1 мкг/м3 до 265,6 мкг/м3 (плита 3). У экспериментальной плиты 3 в сопоставлении со сравнительной плитой 1 значительно снижается и R-показатель с 3,3 до 1.
Пример 3: Уменьшение выделения ЛОС путем добавления активированного угля
Образцы плит: 12×400×400 мм
Образец 0: стандартная плита, "нулевой" образец без добавления активированного угля
Образец 1: плита с 5%-ным содержанием активированного угля производства компании Donau Carbon (Германия) в среднем слое
Образец 2: плита с 5%-ным содержанием активированного угля на основе древесного угля (компания Poch, Польша) в среднем слое
В испытаниях использовали два разных типа активированного угля на основе древесного угля. Активированный уголь первого типа (образец 2) соответствует таковому из предыдущих примеров.
Активированный уголь второго типа представляет собой продукт компании Donau Carbon (продукт Desorex K47 F). Такой материал спрессован и не столь же мягок, что и первый продукт от компании Poch.
Результаты испытаний по определению выделения ЛОС после 28 дней согласно AgBB-стандарту
Испытания по определению выделения ЛОС проводили при удельном расходе воздуха на единицу площади 1 м3/(м2⋅ч). Все плиты удовлетворяют требованиям AGBB-стандарта.
В сравнении с "нулевым" образцом наибольшее уменьшение выделения ЛОС наблюдалось у образца 2, в котором использовали активированный уголь от компании Poch. Выделение ОЛОС уменьшается более чем вдвое, а также снижается выделение формальдегида (ФА) до 0,008 част./млн через 28 дней. У образца 2 наблюдается также наибольшее уменьшение R-показателя до 0,170. У образца 1, изготовленного с применением активированного угля от компании Donau Carbon, также наблюдается значительное уменьшение выделения ЛОС.
Активированный уголь благодаря своей большой внутренней удельной поверхности обладает высокой адсорбционной способностью. Благодаря своей высоко- и открытопористой структуре активированный уголь обладает способностью удерживать и накапливать в больших количествах молекулы газов. Активированный уголь относится к гидрофобным адсорбентам и пригоден прежде всего для адсорбции менее полярных ЛОС, таких как терпены. Наряду с физической сорбцией значительную роль в данном случае играет также химическая сорбция, при которой молекулы ЛОС способны вступать в химические взаимодействия с поверхностными молекулами активированного угля, что приводит к фактическому образованию поверхностного соединения.
1. Способ изготовления ОСБ-плит из лигноцеллюлозы путем а) подготовки содержащих лигноцеллюлозу продуктов измельчения, б) введения добавки в содержащие лигноцеллюлозу продукты измельчения, которая представляет собой активированный уголь, в) прессования смешанных с добавкой содержащих лигноцеллюлозу продуктов измельчения совместно с не содержащим формальдегид клеем при тепловой обработке с получением ОСБ-плит, отличающийся тем, что путем введения добавок снижают выделение летучих органических соединений (ЛОС), прежде всего терпенов и кислот.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что активированный уголь добавляют к содержащим лигноцеллюлозу продуктам измельчения в твердой форме в виде порошка, предпочтительно с диаметром частиц менее 1 мм, и/или в виде гранулята с размером гранул менее 4 мм.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что активированный уголь имеет внутреннюю удельную поверхность в пределах от 300 до 2000 м2/г и/или плотность в пределах от 0,2 до 0,6 г/см3 и размер пор в среднем от 1 до 50 нм.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что добавку вводят в количестве от 0,1 до 20 мас. %, в частности от 0,1 до 5 мас. %, в пересчете на абсолютно сухую лигноцеллюлозу.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве клея используют не содержащий формальдегид клей на основе изоцианатов.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что содержащие лигноцеллюлозу продукты измельчения представляют собой древесную стружку.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что активированный уголь вводят по меньшей мере в качестве добавки в образующие наружный слой содержащие лигноцеллюлозу продукты измельчения.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что активированный уголь вводят по меньшей мере в качестве добавки в образующие средний слой содержащие лигноцеллюлозу продукты измельчения.
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что добавку вводят перед сушилкой, и/или после нее, и/или при нанесении клея, и/или до или после нанесения клея.
10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что активированный уголь добавляют в виде порошка, гранулята, суспензии и/или дисперсии, предпочтительно в виде порошкового гранулята в твердой форме.
11. Применение активированного угля в качестве добавки при изготовлении ОСБ-плит из лигноцеллюлозы для снижения выделения ЛОС, отличающееся тем, что добавку вводят или наносят в процессе изготовления ОСБ-плит.
12. Применение по п. 11, отличающееся тем, что добавку используют по меньшей мере в наружном слое или среднем слое ОСБ-плит.
13. Применение по п. 11, отличающееся тем, что добавку вводят или наносят в количестве, которое из расчета на твердое вещество составляет от 0,1 до 20 мас. % в пересчете на абсолютно сухую лигноцеллюлозу.
14. Применение по п. 12, отличающееся тем, что добавку вводят или наносят в количестве, которое из расчета на твердое вещество составляет от 0,1 до 20 мас. % в пересчете на абсолютно сухую лигноцеллюлозу.
15. ОСБ-плита, изготавливаемая способом по одному из пп. 1-10.
