Способ изготовления плит из подсолнечной лузги
Изобретение относится к производству плитных материалов типа древесностружечных и может быть использовано в деревообрабатывающей и строительной промышленности. Способ включает обработку частиц лузги связующим, содержащим карбамидоформальдегидную смолу, хлористый аммоний, аэросил, бутадиенстирольный метакрилатный латекс, формирование ковра, холодную подпрессовку и горячее прессование. Связующее вместо хлорида аммония содержит кремнефтористый аммоний при следующем соотношении компонентов, % мас.: карбамидоформальдегидная смола - 82,8-93,4, кремнефтористый аммоний - 0,6-1,2, бутадиенстирольный метакрилатный латекс (БСМК) - 4,0-12,0, аэросил - 2,0-4,0. Предлагаемое техническое решение позволяет повысить физико-механические показатели плит. 2 табл.
Изобретение относится к утилизации отходов масложировой промышленности, производству на их основе плитных материалов и может быть использовано в деревообрабатывающей и строительной промышленности.
Известен способ получения прессованных плит из лузги подсолнечника, включающий смешение измельченной лузги со связующим, формирование ковра и прессование (SU, авторское свидетельство, 414097, кл. В 27 К 9/00, 1963 г.).
В этом способе два негативных момента. Используется токсичная карбамидоформальдегидная смола. Способ энергоемок, т.к. в нем требуется измельченная лузга. Также известен способ получения прессованных плит из лузги подсолнечника, включающий обработку частиц лузги связующим на основе карбамидоформальдегидной смолы, модифицированной латексной композицией, содержащей бутадиенстирольный метакрилатный латекс, формирование ковра, холодную подпрессовку и последующее горячее прессование (RU, патент 2014216, кл. В 27 N 1/02, C 08 L 97 / 02, 1994).
Недостатком данного способа является использование в качестве модификатора низкофункционального бутадиенстирольного карбоксилатного латекса (БС-70/2) с содержанием карбоксильных групп 2-4%. Данный латекс отличается низкой агрегативной устойчивостью и требует введения в связующее дополнительных стабилизирующих добавок: раствора эмульгатора (ОП-10), буферного раствора тринатрийфосфата (ТНФ) и загущающего высокофункционального латекса типа БСМК (ТУ 38.40390.87). Присутствие в связующем дополнительных веществ с гидрофильными свойствами отрицательно влияет на физико-механические показатели плит, в частности на прочность и водостойкость.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ изготовления плит из подсолнечной лузги, включающий обработку частиц лузги связующим на основе карбамидоформальдегидной смолы, модифицированной латексной композицией, содержащей бутадиенстирольный метакрилатный латекс, формирование ковра, холодную подпрессовку и последующее горячее прессование (RU, патент 2196045, кл. В 27 N 3/02, С 08 L 97/02, 2003).
Существенным недостатком данного отвердителя является следующее: при гидролизе хлорида аммония образуется гидроксид аммония и хлористый водород, который в настоящее время признан канцерогенным для человека. Образующиеся при гидролизе гидроксид аммония и хлористый водород в условиях высокотемпературного (140-170°С) отверждения переходят в парогазовые фазы в виде аммиака и хлористого водорода, концентрация которых снижается в результате удаления вместе с парогазовой средой через кромки прессуемого плитного материала. Последнее обстоятельство отрицательно влияет на равномерность отверждаемой смолы и тем самым снижает прочностные свойства конечного плитного материала.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение физико-механических показателей прессованных плит, а также улучшение их экологических свойств.
Для решения этой задачи в способе изготовления плит из подсолнечной лузги, включающем обработку частиц лузги связующим, содержащим карбамидоформальдегидную смолу, аэросил и бутадиенстирольный метакрилатный латекс, формирование ковра и горячее прессование, согласно изобретению связующее в качестве отвердителя содержит кремнефтористый аммоний при следующем соотношении компонентов, % мас.:
карбамидоформальдегидная смола - 82,8-93,4
кремнефтористый аммоний - 0,6-1,2
бутадиенстирольный метакрилатный латекс (БСМК) - 4,0-12,0
аэросил - 2,0-4,0
Получаемый эффект от использования в качестве отвердителя кремнефтористого аммония можно пояснить следующим. Кремнефтористый аммоний [(NН4)2SiF6] является аммониевой солью кремнефтористой кислоты, которая хорошо растворима в воде и подобно хлористому аммонию подвергается гидролизу с образованием кислой среды, необходимой для отверждения карбамидоформальдегидной смолы. При этом предлагаемый в данной композиции отвердитель обладает комплексным действием. Кремнефтористая кислота, по силе приближаясь к серной, способна при меньших концентрациях отвердителя давать необходимую для отверждения смолы кислую среду, а также, обладая инсектицидными свойствами, обеспечивает ими и плитные материалы из подсолнечной лузги, которые привлекают грызунов в силу специфического характера подсолнечной лузги, как наполнителя для данных плитных материалов. Катион аммония содержится в данном соединении вдвое большем количестве, чем в хлориде аммония, который является отвердителем для смолы в прототипе. Данная особенность кремнефтористого аммония является преимуществом, так как при гидролизе образуется большее количество слабого основания - гидроксида аммония, легко разлагающегося с образованием аммиака, который является активным акцептором свободного формальдегида, и повышает экологические показатели плитных материалов и расширяет области их применения.
Согласно ТУ 38.40380-87 в состав сополимера БСМК входят звенья, мас.%: бутадиена - 25, стирола - 20, метилметакрилата - 20, метакриловой кислоты - 35 (по сухому остатку). С одной стороны, присутствие алифатических звеньев бутадиена повышает адгезию связующего к восковой поверхности частиц лузги, в состав которой входят жирные кислоты с алифатической цепочкой. С другой стороны, высокое содержание звеньев метакриловой кислоты обеспечивает совмещение латекса со смолой на химическом уровне посредством взаимодействия карбоксильных групп латекса с метилольными, аминными и иминными группами смолы с образованием трехмерной "сшитой" структуры. Равномерное распределение латексных мицелл по всему объему смолы обеспечивает более упорядоченную структуру сшитого полимера за счет выравнивания Мс (молекулярной массы цепи между узлами "сшивки") и снижения числа структурных дефектов сетки. Причем отмеченный эффект проявляется при содержании данного латекса в смоле от 5 до 10 мас.%.
Важную роль в данной композиции играет активный наполнитель - аэросил, который представляет собой специальным образом приготовленный мелкодисперсный оксид кремния с развитой гидроксилированной поверхностью. Заполняя микронеровности склеиваемых частиц, он тем самым увеличивает полезную поверхность склеивания и адгезию композиции в целом. Обладая развитой гидроксилированной поверхностью и контактными микропорами, аэросил способен к хемосорбции остаточного формальдегида, снижая тем самым токсичность изготавливаемых плит. Однако использование нового отвердителя - кремнефтористого аммония снижает интервал необходимого количества аэросила в силу указанных причин.
Способ осуществляется следующим образом. Для получения связующего используют готовый бутадиенстирольный метакрилатный латекс - БСМК по ТУ 38.40380-87. В латекс при непрерывном перемешивании добавляют расчетные количества аэросила (ТУ 14-922-77), карбамидоформальдегидной смолы и отвердителя (20%-ного раствора кремнефтористого аммония). При постоянном перемешивании лузгу подсушивают в сушилке до влажности 2-4% и смешивают в смесителе со связующим. Расход связующего 12% по сухому остатку от массы абсолютно сухой лузги.
Из смеси формируют ковер с помощью деревянной рамки. После подпрессовки в холодном прессе прессуют в горячем прессе при температуре 150°С, давлении 17,5 МПа, продолжительностью 0,6 мин/мм. В соответствии с этой технологией были изготовлены плиты толщиной 12 мм с различным составом связующего. Составы связующего приведены в таблице 1.
| Таблица 1 | ||||||
| Содержание компонентов, мас.% по примеру | ||||||
| Компоненты | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| (прототип) | ||||||
| Карбамидоформальдегидная смола | 86,8 | 96,6 | 93,4 | 87,2 | 82,8 | 77,6 |
| Хлористый аммоний | 1,2 | - | - | - | - | - |
| Кремнефтористый аммоний | - | 0,4 | 0,6 | 0,8 | 1,2 | 1,4 |
| Бутадиенстирольный метакрилатный латекс (БСМК) | 8,0 | 2,0 | 4,0 | 8,0 | 12,0 | 16,0 |
| Аэросил | 4,0 | 1,0 | 2,0 | 3,0 | 4,0 | 5,0 |
Свойства полученных плит представлены в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||||
| Показатели | Примеры | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| (прототип) | ||||||
| Предел прочности при статическом изгибе, МПа | 9,2 | 8,7 | 9,8 | 10,9 | 10,2 | 7,6 |
| Разбухание по толщине, % | ||||||
| за 2 часа | 14,3 | 16,5 | 12,0 | 10,3 | 11,8 | 15,9 |
| за 24 часа | 23,2 | 25,6 | 21,4 | 19,2 | 20,9 | 24,9 |
| Плотность, кг/м | 732 | 729 | 726 | 732 | 735 | 717 |
| Содержание свободного формальдегида, мг/100 г плиты | 9,2 | 11,8 | 8,7 | 8,2 | 8,5 | 10,7 |
Как следует из представленных в таблице 2 данных, свойства плит, изготовленных по предлагаемому способу, превосходят свойства контрольных образцов.
Способ изготовления плит из подсолнечной лузги, включающий обработку частиц лузги связующим, содержащим карбамидоформальдегидную смолу, бутадиен-стирольный метакрилатный латекс и аэросил, формирование ковра, холодную подпрессовку и горячее прессование, отличающийся тем, что связующее в качестве отвердителя содержит кремнефтористый аммоний при следующем соотношении компонентов, мас.%:
карбамидоформальдегидная смола 82,8-93,4
кремнефтористый аммоний 0,6-1,2
бутадиен-стирольный метакрилатный
латекс (БСМК) 4,0-12,0
аэросил 2,0-4,0
