ДСП: технологии, новое в исследованиях и разработках древесностружечных плит.

Леонович А. ДСП: технологии, новое в исследованиях и разработках древесностружечных плит. . 6 августа 2002

Рынок ДСтП в основном насыщен Экологические ограничения и поиск новых областей использования плитных материалов в строительстве, транспортных средствах, упаковке обусловили такие требования к ним как долговечность, био и огнезащищенность, высокие санитарно-гигиенические показатели, возможность утилизации Совершенствование технологии и качества ДСтП происходит на фоне конкуренции с интенсивно развивающимся производством ДВП средней плотности (MDF).

К слагаемым повышения физико-механических характеристик ДСтП следует отнести сохранение качества древесины в частицах при их получении, геометрию частиц, создание механизма перераспределения напряжений при деформации, направленное изменение свойств отверждающегося связующего в тонких слоях, граничащих с древесной частицей Исследованиями, выполненными с использованием электронной микроскопии, установили, что степень разрушения древесинного вещества зависит от вида и режима работы стружечных станков способа получения стружки Прочность частиц значительно ниже прочности исходной древесины Отсутствие сплошности в клеевых швах и дефектность полимерной структуры дополнительно предопределяют заниженную прочность ДСтП по сравнению с древесиной и модельными образцами. Для улучшения качества предлагают использовать безножевые методы получения древесных частиц, изготовлять частицы из шпона, специально получаемого на лущильных станках для последующего дробления Структура ДСтП из таких частиц в большей мере отвечает условию снижения внутренних напряжений при рациональном распределении связующего по пласти частиц В ряде работ предлагается химически модифицировать поверхность древесных частиц использованием так называемых аппретов, обрабатывать уксусным ангидридом, наносить лигносульфонаты и другие вещества Разрабатываются различные приемы создания ориентированной структуры плит из крупноразмерных частиц (OSB).

В США и Японии доля КФС в общем объеме связующих существенно сокращается Это связано с низкой гидролитической устойчивостью смолы и высокой эмиссией формальдегида из ДСтП Использование "маломольных" карбамидоформальдегидных смол (КФС) (низкая доля СН2О) уменьшает токсичность ДСтП, но малоперспективно для усиления прочностных свойств Вопросы снижения токсичности ДСтП на основе КФС являются предметом особого внимания исследователей Рассматриваются пути снижения токсичности ДСтП строительного назначения за счет специальных отвердителей - кислых фосфорнокислых солей металлов (Аl, Сr, Zn, В). В частности, использование алюмохромофосфата в количестве 2% обеспечивает снижение свободного формальдегида в ДСтП в 2 раза Гигиенические характеристики ДСтП рассматриваются с точки зрения здоровья населения и среды обитания В КНР разработан способ снижения токсичности ДСтП с использованием натриевой соли кислого лигнина в качестве поглотителя СН2О Добавку смешивают с эмульгированным парафином и вводят в стружечную массу в количестве 6%, Этим достигают снижения эмиссии формальдегида с 28,5 до 15,6 мг/100г плиты. Токсичность КФС снижают в процессе синтеза модифицированием неорганическими электролитами. На структуру и свойства смолы оказывает влияние природа ионов Лучшие результаты получены в присутствии NaCI и KCI В процессе выдержки смол увеличивается радиус глобулярных частиц и, следовательно, вязкость, незначительно растет время желатинизации. Предметом многих патентов и заявок являются режимы синтеза КФС и добавка различных модификаторов при синтезе лигносульфонатов, отходов производства ПЭПА, ацетатов меламина, алюмосиликатов, протеинов и крахмала Среди модификаторов готовой КОС перспективно использование кремнезоля, который переходит в гель в режиме отверждения КФС и при этом сорбирует СН2О Взаимопроникающие полимерные сетки повышают прочность клеевых швов и получаемых ДСтП.

Водостойкость ДСтП улучшают использованием меламино или фенолоформальдегидных смол Предлагаются новые решения по синтезу меламинокар-бамидоформальдегидных смол с кислым сульфитом щелочных металлов, обеспечивающие содержание свободного СН2О менее 0,1% , а также по минимизации в рецептуре меламина как более дорогого компонента Для синтеза фе-нолоформальдегидной смолы (ФФС) используют отходы производства фенола кумольным методом с ГМТА, смесь фенола и n-третбутилфенола, дифенилолпропан Синтезированный олигомер модифицируют тунговым маслом или карбамидом, полученное связующее используют исключительно для внутренних слоев ДСтП Сравнительно редко в качестве связующего используются водные дисперсии акрилобутадиенстирольные, полиуретановые, поливинилацетатные, винилэфирполимеризатов алкилкарбоксильных кислот с виниловым спиртом Однако благодаря нетоксичности это направление можно считать перспективным, также как использование связующих на основе изоцианатов На 11-м международном симпозиуме по клеям в Швейцарии (май 1997 г ) сообщалось о новом поколении полиуретановых дисперсий, разработанных в США Был представлен форполимер с NCO-группами для сшивки ФФС При использовании такого совмещенного связующего в ДСтП получен сенсационный результат его расход был снижен до 3% против 12% в случае использования ФФС. Развивается направление моделирования процессов разрушения структуры ДСтП Предпринимаются попытки заимствовать из бурно развивающейся механики композиционных материалов подходы к оценке напряженно-деформационного состояния, чтобы в конечном счете подобрать состав макроструктуры композиционного материала с требуемыми свойствами Предлагается армировать ДСтП волокнами различной природы, измельченным ПВХ, ПММА в виде гранул, а также изменять параметры связующих веществ Так, для мебели общественного назначения (например школьных парт, лабораторных столов) требуются "антивандальные" ДСтП - ударопрочные, с высокой динамической вязкостью, хорошо удерживающие шурупы Достигается это использованием бифункциональных олигомеров (например диизоцианатов) определенной молекулярной массы и гибкости, чтобы в готовой плите в молекулах сохранялась некоторая сегментальная подвижность в режиме вынужденной эластичности для диссипации механической энергии.

Вспенивающиеся полиизоцианаты при расходе от 10% и выше используются для получения сэндвич-панелей с центральным слоем из ДСтП для замены традиционного конструкционного материала - многослойной фанеры. В качестве наружных слоев используют древесные волокна с повышенным содержанием полиизоцианатов При расходе 30% плотность панелей может быть снижена до 350 кг/мЗ, тогда панели одновременно служат тепло- и звукоизоляционным материалом.

На Западе уделяется возрастающее внимание вторичной переработке материалов. Технологии утилизации называют "рециклами' Активно действует Европейская Ассоциация конвертирования пластмасс (ЕиРС) Предложено изготовлять ДСтП из железнодорожных шпал 20-летней эксплуатации, из использованной деревянной тары Сообщается о переработке старых ДСтП и ДВП, плиты измельчают, обрабатывают дереворазрушающими грибами, горячей щелочью и вновь прессуют с добавкой связующего Очевидно, что в производстве ДСтП использование вторичного сырья должно занять соответствующее место в сырьевой базе предприятий, расположенных в зоне крупных городов.