Содержание к диссертации
Введение 5
1. Формирование свойств КФС для производства ДСП 7
1.1. Современные КФС для производства ДСП 7
1.2. Улучшение свойств КФС добавками целевого назначения 15
1.3. Крахмал и направления его модифицирования 19
1.4. Производство окисленных крахмалов 27
1.5. Задачи исследования 33
2. Методическая часть 35
2.1. Сырье и материалы 35
2.2. Физико-химические методы анализа 35
2.3. Методика синтеза КФС с использованием различных видов формальдегидсодержащего сырья 40
2.4. Изготовление и физико-механические испытания образцов древесных плит 42
2.5. Спектроскопические методы анализа 43
2.6. Математическая обработка экспериментальных данных 44
3. Исследование свойств и структуры окисленных крахмальных реагентов 46
3.1. Исследование физико-химических свойств РКО 46
3.2. Исследование структуры молекул полисахаридов РКО 51
3.3. Исследование взаимодействия РКО с формальдегидом и карбамидом 63
4. Исследование модифицирования КФС окисленными крахмальными реагентами 73
4.1. Влияние РКО на свойства КФС 73
4.2. Модифицирование КФС окисленными крахмалами при ее синтезе 83
4.3. Исследование свойств ДСП, изготовленных с использованием модифицированных смол 100
5. Технологические схемы производства КФС и ДСП с модификатором в смоле и в связующем 117
5.1. Производство ДСП на модифицированном связующем 117
5.2. Технологическая схема синтеза модифицированной КФС и ее описание 119
6. Экономическая эффективность производства ДСП на модифицированном связующем 121
6.1. Расчет экономической эффективности от снижения брака ДСП
при применении КФС, модифицированной РКО 121
6.2. Расчет экономической эффективности от сокращения расхода связующего при применении КФС, модифицированной РКО 123
6.3. Расчет себестоимости производства смолы, синтезированной с РКО, и расчет экономической эффективности ее применения 125
Выводы 129
Список литературы 131
Приложения 141
Введение к работе
В последние годы в России объем производства древесностружечных плит стабильно растет на 8...20 % ежегодно, достигнув в 2007 году уровня 5140 тыс. м [80]. По прогнозам выпуск плит в 2015 году увеличится до 8000 тыс. м [80], преимущественно за счет строительства новых крупных предприятий [37].
Высокие темпы роста производства ДСП объясняются тем, что они являются признанным и необходимым конструкционным материалом больших размеров, изготовление которого возможно с различными заданными характеристиками. В нашей стране основным потребителем ДСП является мебельная промышленность. На ее долю приходится более 75% общего объема вырабатываемой продукции [44].
В настоящее время основная масса выпускаемых в нашей стране ДСП не является конкурентоспособной на мировом рынке по качеству и по удельным материальным затратам на их производство [81]. По данным экспертных опросов специалистов отрасли наиболее серьезными являются вопросы снижения расхода смолы и токсичности плит, повышения их водостойкости, а также уменьшения пылесмоляных пятен на поверхности ДСП [9]. Доля значимости этих проблем составляет 84 % от всех перечисленных экспертами.
В производстве плит склеивание стружки происходит при помощи синтетических смол, наносимых на поверхность частиц. Наиболее широкое применение для этой цели у нас в стране и за рубежом получили карбамидоформальдегидные смолы. Они имеют ряд достоинств перед другими клеевыми материалами: низкая цена, доступная сырьевая база, высокая скорость отверждения, бесцветность и т. д. В тоже время смолы имеют существенные недостатки, основным из которых является выделение токсичного формальдегида в процессе производства и эксплуатации древесных плит, что может затруднить применение этих смол в ближайшем будущем.
Токсичность КФС снижают путем изменения мольного соотношения между карбамидом и формальдегидом, - исходных компонентов, применяемых при синтезе смол. Однако новые смолы, которые называют малотоксичные или «маломольные», плохо смешиваются с водой, имеют непродолжительный срок хранения и перерабатываются в плиты при повышенных расходах, чтобы компенсировать ухудшение физико-механических свойств ДСП [2].
Плиты для мебельной индустрии подвергаются промышленной отделке преимущественно методом ламинирования. Качество ДСП для ламинирования зависит в основном от свойств поверхностных слоев. Одним из основных недостатков поверхности плит, недопустимым для отделки, является наличие пылесмоляных пятен, образование которых связано в первую очередь с неравномерным нанесением связующего на древесные частицы в высокооборотных смесителях и некачественным формированием древесностружечного ковра.
Направленное регулирование свойств выпускаемых промышленностью карбамидных смол может быть достигнуто путем их модифицирования. Как правило, при этом не требуется капитальных затрат, и реализация ограничивается рецептурными и режимными мероприятиями с незначительным вмешательством в оборудование технологической линии [42].
Таким образом, актуальной проблемой в производстве ДСП является улучшение качества современных КФС. Решение данной проблемы позволит увеличить выпуск конкурентоспособных плит.
В данной работе предлагается в качестве модификатора КФС использовать окисленные крахмалы, содержащие большое количество функциональных групп и обладающие рядом ценных качеств, которые могут оказаться полезными как при приготовлении связующего, так и при синтезе смолы. Кроме того, окисленные крахмальные реагенты производят из отходов сельского хозяйства, что делает их доступными.