Древеснополимерная композиция для изготовления древесностружечных плит
Владельцы патента RU 2641827:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф.Решетнева" (СибГУ им. М.Ф.Решетнева) (RU)
Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к производству древесностружечных плит и предназначено для утилизации отходов производства. Древеснополимерная композиция для изготовления древесностружечных плит включает древесное сырье, связующее и отвердитель, в качестве древесного сырья она содержит древесную стружку и возвратные отходы от калибровки древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности с размером частиц от 0,25 мм до 5,0 мм, измельченный облой, в качестве связующего содержит водный раствор карбамидоформальдегидного олигомера марки КФ-МТ и отвердителя - хлористый аммоний. Технический результат заключается в создании безотходной технологии, утилизации отходов, которые получаются от поверхностной обработки древесностружечных плит путем калибрования плитных материалов винтовой фрезой с двумя степенями подвижности, и повышении экологичности производства посредством полной утилизации отходов. Экономия древесного сырья до 15% и проблема утилизации сырья достигается за счет частичной замены древесного сырья, доля которого составляла 68%-84,5%, наполнителем - возвратными отходами от калибровки древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности с размером частиц от 0,25 мм до 5,0 мм, доля которых составляет 10-15% от общей массы плиты. 9 ил., 2 табл.
Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к производству древесностружечных плит (ДСтП), поверхностную обработку которых осуществляют путем калибровки плиты винтовой фрезой с двумя степенями подвижности и предназначено для утилизации отходов этого процесса. При калибровке плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности получается стружка с размером частиц 0,25-5,00 мм, размеры и чистота которой позволяют использовать ее повторно для изготовления ДСтП.
Известны композиции для изготовления плитных древесных материалов (SU №1357413, МКИ C08L 97/02, опубл 07.12.1987), (SU №1388407, МКИ C08L 97/02, опубл 15.04.1988), (RU №2015888 С1, МКИ B27N 3/08, опубл 15.07.1994), (RU №2049662 С1, МКИ B27N 3/00, опубл 10.12.1995), имеющих в своем составе древесные частицы, связующий полимер и добавку к основному составу.
Недостатком известных композиций является нерешенность проблемы полной утилизации отходов от собственного производства.
Известна композиция для изготовления плитных древесных материалов (SU №1388407, МКИ C08L 97/02, опубл 15.04.1988), имеющая в своем составе древесные частицы, связующий полимер и добавку измельченный облой, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| Древесные опилки | 36,00-36,50 |
| Измельченный облой | 18,80-19,00 |
| Нити и волокна стеклянные однонаправленные | 4,20-4,50 |
| Натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы | 14,00-18,00 |
| Парафиностеариновый аэросил | 0,15-0,20 |
| Вода | 22,30-26,35 |
Недостатком известной композиции является частичное использование отходов производства плит, которыми является только измельченный облой. Отходы от поверхностной обработки не используются из-за наличия в них абразивного материала и их мелкодисперсности.
Изобретение решает задачу утилизации отходов от обработки древесностружечных плит, поверхностную обработку которых осуществляют путем калибрования поверхности винтовой фрезой с двумя степенями подвижности, и экономии древесного сырья в основном производстве древесностружечных плит.
Технический результат заключается в создании безотходной технологии, утилизации отходов, которые получаются от поверхностной обработки древесностружечных плит путем калибрования плитных материалов винтовой фрезой с двумя степенями подвижности, и повышении экологичности производства, путем полной утилизации отходов.
Указанный технический результат достигается тем, что в древеснополимерной композиции для изготовления древесностружечных плит, включающей древесное сырье, связующее и отвердитель, в качестве древесного сырья она содержит древесную стружку, отходы от калибровки древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности с размером частиц 0,25-5,00 мм и измельченный облой, в качестве связующего содержит водный раствор карбамидоформальдегидного олигомера марки КФ-МТ и в качестве отвердителя хлористый аммоний, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| древесная стружка | 40,00-50,50 |
| измельченный облой | 18,00-19,00 |
| отходы от калибровки древесностружечных плит | |
| винтовой фрезой с двумя степенями подвижности | |
| с размером частиц от 0,25 мм до 5,0 мм | 10,00-15,00 |
| водный раствор карбамидоформальдегидного олигомера | |
| марки КФ-МТ | 20,00-25,00 |
| хлористый аммоний | 0,50-2,00 |
В качестве древесного сырья используют древесную стружку, отходы от калибровки древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности с размером частиц от 0,25 мм до 5,0 мм и измельченный облой.
Использование в качестве возвратных отходов от калибровки древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности с размерами частиц 0,25-5,0 мм, которые являются чистыми, не засоренными пылью от абразивного материала, как при калибровке шлифовальной лентой, позволяет использовать их повторно, создать безотходную технологию и добиться полной утилизации отходов.
В качестве связующего используют водный раствор карбамидоформальдегидного олигомера марки КФ-МТ малой токсичности (Отлев, И.А. Интенсификация производства древесностружечных плит [Текст] / И.А. Отлев - М.: Лесн. пром-сть, 1989), химические свойства которого приведены в таблице 1.
Хлористый аммоний используется в качестве отвердителя.
В композиции впервые использовались возвратные отходы от калибровки древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности. Отходы представляют собой древесные частицы размером от 0,25 до 5,0 мм, которые могут использоваться как во внутренних, так и во внешних слоях древесностружечных плит.
Частицы делятся на два вида:
- Простые моночастицы, являющиеся древесной стружкой, на поверхности которой присутствует полимеризованное связующее;
- Поличастицы, представляющие из себя моночастицы, связанные между собой полимеризованным связующим.
На фиг 1 представлено фото древесностружечных плит образец №4 и №5; на фиг 2 - фото возвратных отходов от калибровки древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности с размерами частиц 5 мм; на фиг 3 - фото возвратных отходов от калибровки древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности с размерами частиц 3 мм; на фиг 4 - фото возвратных отходов от калибровки древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности с размерами частиц 2 мм; на фиг 5 - фото возвратных отходов от калибровки древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности с размерами частиц 1,25 мм; на фиг 6 - фото возвратных отходов от калибровки древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности с размерами частиц 0,25 мм; на фиг 7 - фото возвратных отходов от калибровки древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности с размерами частиц 0,85 мм; на фиг 8 - место соединения двух частиц полимеризованным связующим; на фиг 9 - плита ДСтП с использованием возвратных отходов от калибровки древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности.
Применение возвратных отходов от калибровки древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности не ухудшает прочностных характеристик таких как предел прочности при растяжении и предел прочности при изгибе, кроме того, содержание формальдегида находится в пределах допустимых норм. Однако присутствие в плитах ДСтП, возвратных отходов от калибровки древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности, изменяет цвет плиты на более темный (фиг 1) - образец №4 содержит 80%, а образец №5 содержит 40% возвратных отходов от калибровки древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности, от массы плиты.
Древеснополимерная композиция для изготовления древесностружечных плит с включением возвратных отходов от калибровки древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности получается за счет частичной замены древесного сырья, доля которого составляет 68-84,5%, наполнителем, из возвратных отходов от калибровки древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности, доля которого составляет - 10-15% от общей массы плиты. Полученные плиты по содержанию формальдегида находятся в пределах ГОСТа, а прочностные характеристики полученных плит имеют двукратный запас относительно значений ГОСТ.
Поскольку, при калибровании поверхности винтовой фрезой с двумя степенями подвижности, количество отходов колеблется в пределах 10-15% от общей массы плиты, таким образом, можно получить безотходное производство ДСтП.
Древеснополимерную композицию для изготовления древесностружечных плит приготавливают путем смешивания при комнатной температуре связующего с древесным сырьем, которое состоит из древесной стружки, измельченного облоя и возвратных отходов от калибровки древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности с размерами частиц 0,25-5,0 мм.
Для внутреннего слоя плит используют фракционированные частицы возвратных отходов от калибровки древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности с размерами частиц 2-5 мм. Частицы с размером 0,25-1,25 используют для наружных слоев плит.
Пример 1. Приготавливают древеснополимерную композицию путем смешивания при комнатной температуре 270 г связующего и 730 г древесного сырья. Для получения 730 г древесного сырья смешивают 440 г древесной стружки, 190 г измельченного облоя и 100 г возвратных отходов от калибровки древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности. Для приготовления 270 г связующего смешивают 250 г водного раствора карбамидоформальдегидного олигомера марки КФ-МТ с 20 г отвердителя - хлористого аммония.
Полученная древеснополимерная композиция имеет следующий состав компонентов, мас. %:
| древесная стружка | 44,00 |
| измельченный облой | 19,00 |
| возвратные отходы от калибровки древесностружечных плит | |
| винтовой фрезой с двумя степенями подвижности | 10,00 |
| водный раствор карбамидоформальдегидного олигомера | |
| марки КФ-МТ | 25,00 |
| хлористый аммоний | 2,00 |
Пример 2. Способ приготовления как в примере 1. Приготавливают 640 г древесного сырья путем смешивания 452 г древесной стружки, 188 г измельченного облоя и 150 г возвратных отходов от калибровки древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности. Для приготовления 210 г связующего смешивают 200 г водного раствора карбамидоформальдегидного олигомера марки КФ-МТ с 10 г отвердителя - хлористого аммония. Полученная композиция имеет следующий состав компонентов, мас. %:
| древесная стружка | 45,00 |
| измельченный облой | 18,40 |
| возвратные отходы от калибровки древесностружечных плит | |
| винтовой фрезой с двумя степенями подвижности | 15,00 |
| водный раствор карбамидоформальдегидного олигомера | |
| марки КФ-МТ | 20,00 |
| хлористый аммоний | 1,60 |
Пример 3. Способ приготовления как в примере 1. Образец, содержащий 10% возвратных отходов от калибровки древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности, имеет следующее содержание компонентов, мас. %:
| древесная стружка | 48,24 |
| измельченный облой | 18,00 |
| возвратные отходы от калибровки древесностружечных плит | |
| винтовой фрезой с двумя степенями подвижности | 10,00 |
| водный раствор карбамидоформальдегидного олигомера | |
| марки КФ-МТ | 22,00 |
| хлористый аммоний | 1,76 |
Предел прочности при изгибе составляет 26,2 МПа.
Предел прочности при растяжении составляет 0,63 МПа.
Пример 4. Способ приготовления как в примере 1. Образец, содержащий 50% возвратных отходов от калибровки древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности, во внутреннем слое, а от общей массы составляет 35%, имеет следующее содержание компонентов, мас. %:
| древесная стружка | 31,24 |
| измельченный облой | 10,00 |
| возвратные отходы от калибровки древесностружечных плит | |
| винтовой фрезой с двумя степенями подвижности | 35,00 |
| водный раствор карбамидоформальдегидного олигомера | |
| марки КФ-МТ | 22,00 |
| хлористый аммоний | 1,76 |
Изготовленные плиты были проверены на содержание формальдегида.
Для них были определены предел прочности при изгибе и при растяжении перпендикулярно пласти плиты. Данные приведены в таблице 2
Исследования, проводимые на содержание фенолформальдегида, показали содержание 24,0 мг/100 г абсолютно сухой плиты.
Как видно из приведенных данных, результаты испытаний образцов, полученных с включением возвратных отходов от калибровки древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности, не превышают показания ГОСТа по содержанию фенолформальдегида на 100 г абсолютно сухой плиты, а также в пределах ГОСТа находятся предел прочности при изгибе и предел прочности при растяжении.
За счет частичной замены древесного сырья, доля которого составляла 68-84,5%, с размерами частиц 0,25-5,0 мм, решается проблема безотходного производства. Экономия древесного сырья достигает 15%, и решается проблема утилизации сырья за счет частичной замены древесного сырья.
Древеснополимерная композиция для изготовления древесностружечных плит, включающая древесное сырье, связующее и отвердитель, отличающаяся тем, что в качестве древесного сырья она содержит древесную стружку и возвратные отходы от калибровки древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности с размером частиц от 0,25 мм до 5,0 мм, измельченный облой, в качестве связующего содержит водный раствор карбамидоформальдегидного олигомера марки КФ-МТ и отвердитель - хлористый аммоний, при следующем соотношении, мас. %:
| древесная стружка | 40,00-50,50 |
| измельченный облой | 18,00-19,00 |
| возвратные отходы от калибровки древесностружечных плит | |
| винтовой фрезой с двумя степенями подвижности | 10,00-15,00 |
| водный раствор карбамидоформальдегидного олигомера | |
| марки КФ-МТ | 20,00-25,00 |
| хлористый аммоний | 0,50-2,00 |
