Композиция древесно-стружечной плиты

.5 О,/02 Р 21 3 3/00,. Е ИЗОБРЕТЕНИ ПИСА ВТОР вают при их с следующим фо - Сс, где Сс добавкой, отве вычисляется и+ рв д (Ов рВнвр + Евнн к Ввн) + 0 26 О ВвнЕвн 1 0 е рс - плотность связующего, кг/м;д3средняя арифметическая толщина связующего с добавкой, модификатором и отвердителем на наружной и внутренней капиллярной поверхностях древесных .час- тИЦ; ИнвРв (:Ън.к - ДОЛИ НаРУжНОй И ВНУТРЕН- ней капиллярной поверхности древесных частиц, покрытые связующими, % Оьн.м - доля внутренней межфибриллярной поверхности древесных частиц, заполненная свя- ЗуЮщИМИ, %; Янвр, Явн.к, Звн.м - удЕЛЬНЫЕ наружные, внутренние капиллярные и межфибриллярные поверхности древесных частиц, м /кг; бм - диаметр межфибриллярныхгпромежутков древесных ястиц, нм; модификатор Смод=(0,1 2 6),10 .(Сс+Сн): доСмодбавка Сдоб= 11,5 - 12,5отвердитель Сотв=(0,5 - 1,0),10 .Ссввв, связующее-гСсввз=100-Сн"Смод-Сдоб-Сотв. 3 табл. гд Изобдревесн быть исп щей про строител ужкиплотвной445 ления ст сосны с остью, р И С /71 г ружки ее ,%, при з =-480 . При их П р и м е р 1. Для изготовиспользуют 57% древесиныностью р 1 г =500 кг/м влажн12%, и 43% древесины еслкг/м, После изготовления стшивают до влажности 3 абсплотность сосны составляетплотность ели - рз =427 кг/мшивании в соотношении 57% ится к композиции литы (ДСП) и может еревообрабатываюи промышленности ов. ретение атноо-стружечной ользовано в д мышленности ьных материал ыэт 43 со ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР У СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относится к строительным материалам и позволяет повысить качество плиты при одновременном снижении ее себестоимости. Смешивают наполнитель - ча-, стицы древесины, полимерное связующее на основе карбамидной смолы с отвердителем, добавку - поливиниловый спирт и модификатор. В качестве последнего используют 1 -40%-ную водную дисперсию атактического полипропилена, а древесные частицы со следующей характеристикой: удельная наружная поверхность (Знвр=2,300 - 20,000 м /мг, удельная внутренняя капиллярная поверхность (Звн.к.=57 - 385 м /мг и доля наружнойгповерхности с перерезанными волокнами Кп,в )=0,11 -33,333%. Компоненты смешиЦель изобретения - повышение качестплиты при одновременном снижении сестоимости,держании, рассчитанном по мулам: наполнитель Сн=100 содержание связующего сдителем и модификатором и формуле(7)Кп.в Янар РнХ =- (1 - Р)- пргде Свн.м - содержание связующего во внутренних межфибриллярных промежутках древесных частиц, мас;Ивн.м - коэффициент, характеризующий долю объема межфибриллярных промежутков, заполненных связующим, ,;Ввн,к - коэффициент, характеризующий долю капиллярной поверхности древесных наполнителей, полностью и частично покрытых связующим, ;Жн.к, бн,м - коэффициенты, характеризующие долю кзпиллярной и межфибриллярной поверхности древесных наполнителей, частично покрытую (заполненную связующим), ф,Снпк, Снпм - содержание в полидисперсном древесном наполнителе частиц, внутренняя поверхность капилляров и межфибриллярных промежутков которых полностью покрыты (заполнены) связующим; );Снкк, Снкм - содержание в полидисперсном древесном наполнителе частиц, у которых связующим покрыты (заполнены) лишь концы, ь;Хф, Хфм - глубина проникновения связующего в капилляры и глубина заполнения межфибриллярных промежутков связующим, мм;Хж - расчетная глубина проникновения жидкости в капилляры, определенная с учетом коэффициента Жамена, мм; ели плотность рн древесного наполнителя, диаметры капилляров б и межфибриллярных промежутков бм составляют: р, -457 кг/м; бк,4 мкм; дм,6 нм. з, Параметры древесных частиц приведены в табл,1.Содержание связующего рассчитывают по формуле (14), а входящие в зту формулу величины имеют следующие значения: 100 Снпк +6 Мн,к Сник 1001 н.к -- 1 - ф - " 100; 2 Хк(3)пр10 ОСнм + Йн.м Сцм . (4) Овн.м 1001 8 н м: 2 Хфк )прк пр.со, (6) Кк2 3 с Кк- коэффициент капиллярной пропитки,Хф - фактическая глубина пропитки древесного наполнителя связующим, измерен 5 ная с помощью рентгеноструктурногомикроаналиэатора (РМА);тпр - продолжительность пропитки древесного наполнителя связующим, с;ос - поверхностное натяжение связую 10 щего, нм;с - вязкость связующего, Па с;9 - краевой угол, образующийся присмачиваниидревесных наполнителей связующим, град;1 пр - приведенная длина древесных частиц, мм;Рк, Р - капиллярное и атмосферное давление соответственно, Па.Известно, что Р=101323 Па.20 4 о.сов 6 Ъ(9)г 4Для изготовления ДСП используют карбамидоформальдегилную смолу маркиКФ - 1 ЛТ (ГОСТ 14231-78), в которую введеныхлористый аммоний и аммиак, Это связующее имеет следующие характеристики;плотность рс -1270 кг/м, вязкостьс =0,205 Па с, поверхностное натяжение30ос =43 10 н /м, краевой угол Оь .=68 О.Расчеты по уравнениям (7 - 9) дают следующие результаты:Рк =2351 Па;1 пр =6,48 мм - для, наружного слоя ДСПпри значениях Кп.в. и Янар иэ табл,1;Хк=0,073 мм.В современных скоростных смесителяхдлительность соприкосновения древесныхчастиц и связующего порядка 10 - 65 с,Примем пр =52 с, Кк=0,76. Подставив значения в формулу(6), при Хф=Хфк=Хфм получаХф= 0,2 ммПо формулам (3 и 5) определяем45 Ивн,м =ен,к =6,17По координатам кривых распределениячастиц по длине и по минимальным значениям длины частиц видно, что в стружкахнаружного слоя не содержится частиц, име 50 ющих длину менее 2 Хф, т,е. менее 0,4 мм.Следовательно, в ДСП не содержится частиц древесины, полностью пропитанныхсвязующим, и Снп=О.ПримемС.;С.п,-С=О, тогда по формулам (2 и а)55 найдем:Ън.к =8 н.м = 6,17Так как в формуле (1) имеется неизвестное Сн - содержание нзполнителя, заменимего выражениемСн"100 - Св.Подставим значения иэ уравнения (10) в формулы (1) и (11) д Сс Свн,м 10 (1 ) Сн% ар Инар + Ювн.к вн.к) После подстановки получаем(13) 10 Решив совместно уравнения (12) и (13)относительно Сс, будем иметьв ,1, БД 025,5, Ь 1с. - =-1 + д Ф (Ор5 нр + езвен ) + 0 25 дя ею р О, (14)П рин я в, что Явн.м=148 10 м /к г иЬ-.3,46 мкм, по формуле (14) для наружногослоя ДСП получаем 20Сс" 10,81%,где Сс - содержание связующего с добав-кой, отвердителем и модификатором.Количество древесного наполнителя(стружки) в соответствии с формулой (10) 25равноСн=89,19%,Количество и содержание компонентов,входящих в состав композиции, можно рассчитать с помощью уравнений; 30Ссвяз Скар Сс-Схл-Сам-Сап-Спас (15)СотвСхл Сам=(0,5)-1,0)10 фСкар 1 (16)Сдпп=(0,1 - 2,6) 10 (Сс+Сн); (17)СдппСпяс= , 5 2 5, (18)где Скар, Схл, Сам, Сдпп, Спвс - содержаниекарбамидоформальдегидной смолы, отвердителя - хлористого аммония и аммиака,модификатора - водной дисперсии АПП. идобавки - ПВС в процентах от абсолютно 40сухой массы всех компонентов соответственно. %,Подставив значения в формулы (15 - 18),для рассматриваемого примера 1 приСдпп=Спвс"0 и содержании отвердителей 45(Схл и Сам) 0,515% от сухой массы карбамидной смолы получимСкар=10 81 0 51510 Скар,515 фх 1 0 Скар 1Скар 10,7%,50Схл Сам=0,515 10 ф 10,7 = 0,055 %,Таким образом, состав ДСП в примере1 включает следующие компоненты (по сухой массе)Древесная стружка Сн 89,19 (100) 55Связующее Сс 10,81 (12,12)Карбамидоформальдегидная смола Скар 10,70 (12,00)Хлористый аммоний Схл 0,055 (0,06)Аммиак Сам 0,055 (0,06) В скобках указаны содержания компонентов в массовых частях, когда массу древесной стружки принимают равной 100 м.ч.Древесно-стружечную плиту малой плотности изготавливают по следующей технологии. Древесную стружку влажностью 3% смешивают со связующим в скоростном смесителе. Связующее получают путем предварительного смешивания 60%- ной карбамидоформальдегидной смолы, 10%-ного раствора хлористого аммония и 20%-ного раствора аммиака.Из полученной массы формуют ковер ДСП, который уплотняют в холодном прессе при давлении 2,5 МПа и прессуют при температуре 17010 С под давлением 2,5 МПа в течение 6 - 10 мин, Затем плиты охлаждают и обрезают по формату.Физико-механические свойства плит определяют в соответствии с ГОСТ 10633 - 78, 10634 - 78, 10635 - 78, 10636 - 78. Толщина плит составляет 20 ммПри изготовлении составов, содержащих стружки для внутреннего слоя, используют результаты расчета параметров частиц. При изготовлении составов, содержащих водную дисперсию атактического полипропилена, эмульгированную и стабилизированную поливиниловым спиртом, подготавливают связующее по следующей технологии.Водную дисперсию АПП, содержащую 18% сухого вещества, смешивают с ПВС в соотношении 12:1, затем вводят карбамидоформальдегидную смолу, содержащую 60% сухого вещества, 10%-ный хпористый аммоний и 20%-ный раствор аммиака. Все компоненты связующего перемешивают и подают в скоростной смеситель. Остальнь 1 е операции выполняют ана-.огично примеру Примеры 1 - 12 составов ДСП приведены в табл.2, свойства ДСП - в табл.3,Как видно из табл.2 и 3, составы наружного слоя ДСП по примерам 2 и 3 обеспечивают получение высокой прочности и повышенной водостойкости. Состав наружного слоя ДСП по примеру 4 обеспечивают. получение максимальной (из составов 1 - 12) водостойкости. Состав внутреннего слоя ДСП по примеру 5 невысокий предел прочности перпендикулярно пластин (гг)и невысокую водостойкость при уменьшенной себестоимости. Состав внутреннего слоя ДСП по примеру 6 дает повышенную (гг 1) и повышенную водостойкость, Состав внутреннего слоя ДСП по примеру 7 дает высокую (д) и высокую водостойкость. Состав внутреннего слоя ДСП по примеру 8 дает1710628 2,300 - 20,000 м /кг, удельной внутренней2капиллярной поверхностью Явн,к 57 - 385 м /кг и долей наружной поверхности с пе 2ререзанными волокнами (Кп.в,) 0,011 5 33,333, при следующем содержании компонентов, мас.7 б, рассчитанных по формулам: наполнитель С=100 - Сс, где Сс - содержание связующего с добавкой, отвердителем и модификатором и вычислено по 10 формуле где рс - плотность связующего, кг/м;з,15 д - средняя арифметическая толщинасвязующего с добавкой, модификатором иотвердителем на наружной и внутренней капиллярной поверхности древесных частиц;Жар, евн.к - доли наружной и внутрен 20 ней капиллярной поверхности древесныхчастиц, покрытые связующим, б(,;Эн.м - доля внутренней межфибриллярной поверхности древесных частиц, заполненная связующим, ;Янар., Явн,к, Явн,м удельные наружные,внутренние капиллярные и межфибриллярные поверхности древесных частиц, м /кг;бм - диаметр межфибриллярных промежутков древесных частиц, нм;модификаторСмод=(0,1-2,6).10 Сс+Сн+Таблица 1 Части ы слоя вн еннего на жного 9,93 Удельная наружная поверхность Янвр, м /кг Удельная внутренняя капиллярная поверхность Я м /кг 2 Доля наружной поверхности с перерезанными волокнами Кп.в, 12,85 230,2 230,2 6,27 5,26 максимальную (из составов 1 - 12) водостойкость.Примеры 11 и 12 - составы ДСП, содержащие плоские частицы размерами 76,2 х 25,4 х 0,46 мм и частицы кубической формы с размерами стороны 1,6 мм, В этих составах использовано фенолоформальдегидное связующее, его содержание 4 от массы древесного наполнителя и параметры древесных частиц при рн =550 кг/м приведены в табл,2, свойства зплит - в табл,3, Плотность плит 800 кг/м .Использование древесных частиц, имеющих оптимальные параметры, позволяет увеличить прочность ДСП в 26 раз при том же содержании связующего.Применение древесных частиц с известными параметрами, использование водной. дисперсии АПП, эмульгированной и стабилизированной ПВС, позволяет при одних и тех же свойствах ДСП снизить содержание связующего на 0,5 - 1,0 от массы всех компонентов, т.е, сэкономить не менее 0,4 кг карбамидоформальдегидной смолы на 1 м ДСП.Ф о р мул а и з обре те н ия Композиция древесно-стружечной плиты, содержащая наполнитель - частицы древесины, полимерное связующее на основе карбамидной смолы с отвердителем, добавку - поливиниловый спирт и модификатор, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества плиты при одновременном снижении ее себестоимости, в качестве модификатора она содержит 1 - 40-ную водную дисперсию атактического полипропилена, а древесные частицы - с удельной наружной поверхностью Знвр Параметры древесных частиц Со кана З +Юнк зонд +0.25 дн Звн.н %н.н йИ(Ово Знар+Йа.к Звн,к)+0,250 Звн.н Еантв1 1 О 33 Сов О Л 4 Сесчв 33 Оч че ов 1 1 1 11в 13 1 131 1 1 а а 3 ч сн.з м 1 Се г 4 о г 4 1 (О 3 л11 ООвчюог-; 3еС юво ов чо О( . егм ф.О М С М.О. аЧв М Мв1 ОчоОвеОчщ 1В 3ео ео ЮГ ОГеоюг цчо (О а в 3 -3 О ово оечо оеОа В О 3 Оа ом а ос сЧсч с ф. д.лвавьовчоос 1ФеочоО 1Оввс 1веоог 313 Оог цч с 403 а. Ф ф м ааао й с, сч г а 3 Оог вм 1 г 4 оем феко а цЧО сч 3 1 чс ог ва цЪЬ,О сч а чо ос 3 ео оео сн чо ое 1 .Ф ещл чво с цце Глее СОе М Ла (3 О М фл еаа СС Оесчч 1еоОвчоспфеО -Фечл аог М еоъ ф 1(л 3 о а чм СЧ е. 1 ОВ л ОЕО чо О 1Ог 13:-аоеоаечлОГ е 1 с 4 3(О Гчоаа Гл( ОцчоОечооь ва Мвй М а чо ос 3 О цчо сн ео оееф Зм ,О-ф ОВ 3 вл меочо Га 4 вф Ч 4 О оео СН а чо Овл. 1 Оч- о чо ОГ-ф цчл еово о чо ог цчл оео С 3чо ое(сеЧ)3 ачг;ЧГ счсчочоГ а( Мм феаМ еС л (ч Ю 3 аС Свв 3 л вл снм Га" 4 а ц 1 М 4 ал 3 О цчю Овчо Юе 1 фе овО чо ОеСО м а а ф ф Оеооеоа чм С 3-Г ечв цчо юечю Юел ва (чем Сч а чо Ю Ч 4 Г ф М а . мл . (ч а а счч це Свфе О 3 О ч 1 с ем Ме 3(О 3 Л ю со се чмГаа"СО О 3 а3(ч. Ое Вел 3(О еа цчо ов чо ЮГ-л а (Оео сча. Го цчо о чо ЮВл"Ьг ое чю оговщеючюСоафЛе(Ч 11 л ще лчс ОГ М СО1сооОе4(ЧЮве еа 3 Лес Ов ае Сча е 14 М Ме а чо юг.щ ва 1 М МЗО оечо ог елл вч цчо Оечо ЮГ е ф а ОВ ОО аО(ч а о -в еаоа 1 соеЮюс(чео(Ос 4 оЮ ЛСЧ МО а М 3 О а (Ч Гел ОЧЮ 4 Ю ффее"е ММ (Оа .тм 1 оео ал 4 а сеч Юе3 е- е-ЕО О 3 О ое.чо сн 1(Ч С 43 фв а сч Оеа ао со(Ол вюсо ОЧ- О Ле Ц 333 О цчо Ое чо ое 3ео Юв а чо юлсЧ -Ф Оао Л аСЧ М СЧ ао а М ао сч М соч а ф3Свсвфа юе1аасЮ еЮ Х ехх ЧЧГ ал Х хвэ43 С ач СЭ С ъс.в 1 с(Р Ох (ахф зсВ Рк о е1.1 РРХв 3-дх вРОЮ1 ЯС% Ееф ве сд х31 ФОе (Ч ЛОа о со м м о мОВ .с а а ааао аД М О О 4 Г,С 1, -сч(ч м лсч " ое м а о СЧОО ОеО СЧ ОО Л О ОеЛ,- М.О М 3(О М 1 Ц 1 М О О Г СЧ(ч м3 са Г М Св ММ а О О М Оееой М с Леа Ма ,О ао. (ча сч св сге т сч аГ СЧСеМ СЗ О СЧ й 3 О М СОс а М аю ч чв сч л а гсе о 11710628 гг Твблицв Э Т уввличвнив нвчвльной СП восле в ири относитвльноа влвжнооти Составитель В. Шиманская ор Н, Тупица Техред М.Моргентал Корректор Л. Палийизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 з 314ВНИИПИ Го Тираж Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб 4/5