CC BY
58
Химия растительного сырья. 2011. №4. С. 311-313.
УДК 674.817.41
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВТОРИЧНОГО ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА В ПРОИЗВОДСТВЕ ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫХ ПЛИТ
© Л.И. Лазарева , Н.Г. Чистова, М.А. Зырянов, Н.А. Петрушева
Лесосибирский филиал Сибирского государственного технологического университета, ул. Победы, 29, Лесосибирск, 662543 (Россия), e-mail: lazarewa.lyuba @yandex.ru
Исследования в области использования новых видов термопластичных связующих в производстве плитных материалов направлены на уменьшение себестоимости и снижение эмиссии вредных веществ, выделяемых в процессе производства и эксплуатации плит,
Ключевые слова: древесноволокнистая плита; древесно-полимерный композит; полиэтилентерефталат; плотность; предел прочности при статическом изгибе; набухание,
Введение
За первые десять лет XXI столетия фабриками изготовлено больше пластиковых изделий, чем за XX в. в целом. Каждый год производится 300 миллионов тонн пластмассы, при этом большая ее часть уходит на изготовление изделий одноразового использования. Почти весь пластик, который был изготовлен и сейчас не нашел применения - а это сотни миллионов тонн - не разлагается, загрязняя почву и водные ресурсы. Традиционными методами утилизации бытовых отходов являлись их захоронение на полигонах и сжигание. Однако эти способы имеют естественные пределы, и все острее встает вопрос об утилизации пластика в форме их переработки и повторного использования.
На Западе уделяется большое внимание вторичной переработке материалов. Технологии утилизации называют «рециклами», активно действует Европейская ассоциация конвертирования пластмасс (ЕиРС). Очевидно, что использование вторичного сырья должно занять соответствующее место в сырьевой базе предприятий, расположенных в зоне крупных городов [1].
Плиты и детали на термопластичных связующих появились сравнительно недавно и известны на рынке как древесно-полимерные композиты (ДПК, или WPC - wood plastic composite) [2]. Этот материал еще называют «жидким деревом», древесно-полимерным композитом, деревопластиком. Древеснополимерный композит - это состав, содержащий полимер (химического или натурального происхождения) и органический наполнитель. Наиболее распространенными при производстве древесно-полимерного композита полимерами являются полиэтилен, полипропилен и поливинилхлорид. В России древеснополимерные композиты в промышленных условиях не производятся. Это объясняется тем, что, с одной стороны, технологический процесс производства ДПК существенно отличается от производства древесных плит производимых в стране (ДВП, ДСтП, МДФ), с другой стороны, не отлажен процесс подготовки к использованию (сбор, сортировка, очистка, измельчение) вторичных полимерных материалов, а использование исходных полимеров в композиции значительно повышает себестоимость продукции.
Экспериментальная часть
В Лесосибирском филиале Сибирского государственного технологического университета проводил -ся эксперимент, целью которого являлось определение влияния вторичного полиэтилентерефталата на фи-
* Автор, с которым следует вести переписку,
зико-механические характеристики древесноволокнистых плит. В качестве выходных параметров эксперимента, определяющих качество плит согласно ГОСТа 4598-86 «Плиты древесноволокнистые мокрого способа производства», были приняты предел прочности при статическом изгибе, плотность, набухание и водопоглощение за 24 ч.
Согласно принятому технологическому режиму производства древесноволокнистых плит получали древесноволокнистую массу путем размола в две ступени (дефибратор, рафинатор). Степень помола массы на первой ступени 11-12 ДС, на второй - 22-24 ДС или 11,5 ШР, показатель фракционного состава - 33 г. Отлив ковра и прессование плит производились на лабораторном оборудовании.
В полученную древесноволокнистую массу добавляли фенолоформальдегидную смолу в количестве 1% от массы абсолютно сухого волокна, парафиновую эмульсию в количестве 1% парафина к массе абсолютно сухого волокна, в качестве осадителя использовали серную кислоту.
Вторичный полиэтилентерефталат (пластиковые бутылки) перед введением в древесноволокнистую массу измельчался до размеров фракции 50-800 микрон. Для измельчения использовали мельницу, работающую по сухому способу размола. Рабочим органом размольной установки является ротор с закреплен -ными на нем ножами и установленный в закрытом корпусе. В боковой стенке корпуса установлена специальная сетка, которая контролирует время измельчения и фракционный состав полиэтилентерефталата. Количество полиэтилентерефталата, вводимое в древесноволокнистую массу в процессе эксперимента, являлось входным параметром и варьировалось в интервале от 0 до 16% от массы абсолютно сухого древесного волокна. Интервал варьирования содержания полиэтилентерефталата в плите определялся возможностью проведения установленного режима прессования для получения твердых древесноволокнистых плит мокрым способом.
Физико-механические характеристики плит, выбранные в качестве выходных параметров эксперимента, определялись по ГОСТу 19592-80 «Плиты древесноволокнистые. Методы испытаний». Согласно плану эксперимента по результатам исследований было получено статистическо-математическое описание, отражающее влияние процентного содержания полиэтилентерефталата на предел прочности плит при ста -тическом изгибе, набухании и водопоглощении.
Рг = 20,71 + 0,35С + 0,07С2 Я = 29,8 - 1,23С + 0,03С2 8 = 38,2 - 1,21С + 0,03С2
где Рг - предел прочности при статическом изгибе, МПа; Я - набухание за 24 ч, %; £ - водопоглощение за 24 ч, %; С - содержание полиэтилентерефталата, %.
Обсуждениерезультатов
Результаты исследований позволяют говорить о том, что увеличение содержания полиэтилентерефталата способствует повышению предела прочности древесноволокнистой плиты при статическом изгибе и снижению набухания и водопоглощения. Экстраполяция результатов исследований на область с содержанием полиэтилентерефталата более 16% показывает, что закономерность влияния входного фактора на предел прочности не изменяется. Однако условия проведения эксперимента и установленный технологический режим прессования не позволяют увеличить интервал варьирования полиэтилентерефталата в связи с возможным прилипанием ДВП к плитам пресса.
Графическая зависимость предела прочности при статическом изгибе от процентного содержания полиэтилентерефталата изображена на рисунке.
Зависимость предела прочности при статическом изгибе, набухании и водопоглощении древесноволокнистой плиты от содержания полиэтилентерефталата " + - предел
прочности, -А -набухание, ~-водопоглощение
При содержании полиэтилентерефталата в плите 6% и выше древесноволокнистая плита соответствует нормативным показателям по прочности при статическом изгибе, а при содержании полиэтилентерефталата 11% и выше древесноволокнистая плита соответствует нормативным показателям по набуханию плиты по толщине за 24 ч. При проведении эксперимента плотность полученных образцов изменялась в интервале от 950 до 1011 кг/м3, закономерности влияния полиэтилентерефталата на плотность не было установлено.
Выводы
Использование полученных результатов и дальнейшие исследования в этой области направлены на решение технологических, экономических и экологических задач в производстве древесноволокнистых плит. Частичная или полная замена фенолоформальдегидных связующих вторичным полиэтилентерефта-латом способствует не только снижению себестоимости плит, но и уменьшает эмиссию формальдегида как в процессе производства ДВП, так и при дальнейшей эксплуатации. Использование вторичного полиэтилентерефталата позволяет экономить исходное древесное сырье на величину введения этой добавки по отношению к массе абсолютно сухого волокна в древесноволокнистом полуфабрикате. Исследования открывают дополнительную возможность использования вторичного полиэтилентерефталата, способствуя решению проблемы утилизации твердых бытовых отходов, улучшая экологическое состояние земельных и водных ресурсов.
Список литературы
1. Леонович А.А. Новые древесноплитные материалы. СПб., 2008.160 с.
2. Волынский В.Н. Технология древесных плит и композиционных материалов : учебно-справочное пособие.
СПб., 2010. 336 с.
Поступило в редакцию 20 апреля 2011 г.
