CC BY
54
ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
разбухании и минимальном содержании свободного формальдегида. То есть, чтобы найти оптимальные значения технологических факторов, необходимо решить экспериментальную многокритериальную задачу для отыскания максимума и минимума [5].
Задачу оптимизации можно сформулировать следующим образом. Фиксированные параметры: плотность плиты - р = 700 кг/м3; влажность стружки - W = 2 %; параметры проектирования: температура прессования - X = T; расход связующего - Х2 = у; время прессования - Х3 = т; параметрические ограничения: 150 < Хх < 190, °С; 10 < Х2 < 14, %; 0,3 < Х3 < 0,5, мин/мм плиты; критерии качества: полученные уравнения регрессии.
Ограничения критериев качества первоначально выберем в достаточно широком диапазоне: Фаи > 16,0; МПа; Фа1 > 0,3; МПа; Фдь < 22,0 %; ФСН20 < 8,0 мг/100 г а. с. плиты.
Дальнейший расчет был выполнен с использованием пакета программ многокритериальной оптимизации «Оптимум» [6] при числе расчетных точек 100. В результате расчета были найдены следующие технологические параметры прессования ДСтП: Х1 = 171,9 °С; Х2 = 13,3 %; Х3 = 0,48 мин/мм. При этих параметрах были получены наилучшие значения показателей качества, представленные в табл. 11.
Принятые параметры прессования: плотность однослойной плиты рпл = 700 кг/м3, влажность стружки W=2 %, толщина плиты h = 16 мм, давление прессования - 2,0 МПа, температура прессования T = 170 °С, расход связующего у = 13 %, время прессования т = 0,48 мин/мм.
Библиографический список
1. Цветков, В.Е. Синтез и свойства карбамидофор-мальдегидных олигомеров, модифицированных параформом / В.Е. Цветков, О.П. Мачнева // Тезисы докладов конференции «Состояние и перспективы развития производства древесных плит», 24-25 марта 2004 г. - Балабаново, 2004. - С. 105-107.
2. Мачнева, О.П. Свойства древесностружечных плит на основе карбамидоформальдегидных смол, модифицированных раствором параформа /
O. П. Мачнева: сб. науч. тр. - Вып. 329 (6). - М.: МГУЛ, 2004. - 352 с.
3. Цветков, В.Е. Синтез и свойства карбамидофор-мальдегидных олигомеров, модифицированных раствором параформа. / В.Е. Цветков, О.П. Мачнева: сб. науч. тр. МГУЛ, 2005. - № 331.
4. Ениколопян, Н.С. Химия и технология полиформальдегида / Н.С. Ениколопян, С.А. Вольфсон. - М.: Химия, 1968. - 280 с.
5. Соболь, И.М. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями / И.М. Соболь,
P. Б. Статников. - М.: Наука, 1981. - 110 с.
6. Шымкович, Д.Г. Пакет программ многокритериального оптимального проектирования лесозаготовительных машин и механизмов / Д.Г. Шымкович: сб. науч. тр. МГУЛ. - 1994. - Вып. 271. - 224 с.
СОЛИ ОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ - ЭФФЕКТИВНЫЙ
модификатор, используемый для производства
ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ
В.Е. ЦВЕТКОВ, проф. каф. технологии древесных плит и пластиков МГУЛ, д-р. техн. наук,
А.А. ЯКУНЬКИН, асп. каф. технологии древесных плит и пластиков МГУЛ
Производство древесностружечных плит (ДСтП) является одной из наиболее динамично развивающихся отраслей деревообрабатывающей промышленности.
Для изготовления ДСтП применяются карбамидоформальдегидные (КФС), феноло-формальдегидные, меламинокарбамидофор-мальдегидные смолы.
Все применяемые КФС для производства ДСтП включают такую технологическую ступень, как вакуум-сушка, при которой
отгоняется лишняя вода с многократным превышением ПДК по формальдегиду. Во избежание этой операции в настоящее время применяется карбамидоформальдегидный концентрат (КФК), содержащий 60 % формальдегида, 20-25 % карбамида и 15-20 % воды.
Для улучшения свойств смол и изделий на их основе в настоящей работе в качестве модифицирующего компонента был выбран модификатор-катализатор ЦН.
ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 6/2007
113
ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
Таблица 1
Сравнительные свойства смол
Показатель Название смолы
КФ-О КФ-ЦН КФК КФК-ЦН
Концентрация, % 66 68 66 67
Вязкость ВЗ-4,с 80 85 85 85
Содержание свободного формальдегида, % 0,27 <0,1 0,15 0,06
рН 7,6 7,6 7,6 7,6
Время желатиниза-ции при 100 °С с 1 % NH4CI, с 60 90 65 85
Таблица 2
Молекулярно-массовое распределение олигомеров
Наименование Mn Mw Mz D N
Kaurit 345 108 248 714 2,37 6,6
КФ-ЦН 114 356 1150 2,86 10
Примечание: Mn - среднечисловая молекулярная масса, Mw - среднемассовая молекулярная массы, Mz - среднестатистическая молекулярная масса, D = Mw/Mn - коэффициент полидисперсии, N - степень поликонденсации.
Таблица 3
Сравнительные свойства плит на основе различных смол
Показатель Марка смолы
КФО КФ-ЦН КФК КФК-ЦН
Предел прочности при изгибе, МПа 18,5 24,5 20,5 21,2
Предел прочности при растяжении перпендикулярно к пласти, МПа 0,65 0,655 0,36 0,64
Плотность, кг/м3 710 715 714 710
Разбухание по толщине, % 28 21 45,6 30
Содержание свободного формальдегида,мг/ 100г а.с.п 18,5 7,3 15,5 7,8
Модификатор-катализатор ЦН представляет собой соли органических кислот, образованных катионом сильного основания и анионом слабой кислоты. В результате гидролиза этих солей происходит образование гидроксид-ионов, то есть происходит повышение pH.
Смолы были синтезированы как на основе формалина, так и карбамидоформальде-гидного концентрата (КФК). Свойства смол представлены в табл. 1.
Как видно из табл. 1, применение модификатора ЦН приводит к значительному снижению свободного формальдегида как на формалине, так и с применением КФК.
Далее проводились исследования свойств КФО-олигомеров методом гель-про-никающей хромотографии и спектроскопии на основе ядерно-магнитного резонанса.
Для исследования взяты смолы КФ-ЦН (карбамидоформальдегидная смола, синтезированная в присутствии катализатора - модификатора ЦН) и Kaurit 345 (фирма BASF AG):
Свойства смол КФ-ЦН Kaurit 345
Содержание твердых веществ, % 64,45 69,3
Молярное соотношение
Карбамида и формальдегида 1 : 1,21 1 : 1,04
Время желатинизации,с 80-100 60-80
Результаты молекулярно-массового распределения олигомеров представлены в табл. 2
Анализ табл. 2 позволяет заключить, что КФО марки КФ-ЦН имеет большую имеет большую молекулярную массу и степень поликонденсации по сравнению с маркой Kaurit 345, что должно привести к повышению эластичности и уменьшению реактивной способности смолы КФ-ЦН.
Были проведены исследования влияния температурных режимов, содержания связующего, а также времени прессования.
Оптимальные условия прессования для смол на основе формалина: температура плит пресса Т = 150 °С; расход связующего Р = 10 % и продолжительность прессования т = 0,5 мин/мм; для КФК: Т = 190 °С; Р = 10 %; т = 0,3мин/мм. Сравнительные данные представлены в табл. 3.
Применение модификатора приводит к улучшению физико-механических свойств и снижению токсичности, что позволяет получать плиты класса эмиссии Е-1 (табл. 3).
114
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2007
