Введение к работе
Актуальность темы. Около 80 % древесностружечных плит (ДСП), вырабатываемых отечественной промышленностью, находит применение в мебельной индустрии. За рубежом они изготавливаются с более широким диапазоном качества и более широкой областью применения. Для применения в строительстве качество ДСП должно быть адаптировано к условиям службы, в частности, необходимо повысить их водостойкость и устойчивость к биокоррозии, особенно для инициативно возводимых сооружений в садоводствах, фермерских хозяйствах, удаленных участках в районах с плохими дорогами и др. В этой связи разработка технологии биостойких ДСП (ДСП-б) для стандартного деревянного домостроения актуальна.
Применение в производстве ДСП фенолоформальдегидных смол (ФФС) или связующих на основе изоцианатов может облегчить достижение необходимых физико-механических свойств плит. Однако экологические и экономические ограничения оправдывают поиск решения в рамках традиционного для нашей страны производства ДСП с использованием амидоформальдегидных смол. Таким образом, необходимо разработать технологию изготовления ДСП, обладающих био- и водостойкостью.
В работах, посвященных биозащите ДСП, основной акцент делался на возможности максимальной совместимости с технологией ДСП, а не на придании длительной биозащиты, что обеспечивается применением антисептиков, способных к фиксации. Это оправдывает проведение исследований, направленных не только на подбор подходящего невымываемого антисептика, но и на создание термодинамически совместимой системы «связующее - антисептик -древесина» при минимальном изменении технологии производства ДСП. Изучение влияния антисептика на физико-химические закономерности образования древесных плит открывает возможность успешного решения проблемы без существенного изменения функционирующих производств.
Цель и задачи исследования. Целью данной работы является разработка технологии биостойких древесностружечных плит. Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
Провести анализ известных невымываемых антисептиков на их пригодность к использованию в изготовлении ДСП-б;
Изучить влияние антисептика на физико-химические закономерности образования плит с определением параметров, определяющих механизм их образования;
Разработать технологическую схему производства ДСП-б с определением основных параметров производства;
Провести оценку технико-экономической эффективности технологии производства ДСП-б;
Оптимизировать процесс изготовления конструкционных ДСП-б.
Научная новизна. Теоретически и экспериментально обоснован способ повышения качества биостойких ДСП на основе амидоформальдегидных олиго-меров. Для этого раскрыты причины ухудшения качества ДСП при применении
боромедных* антисептиков, связанных с выделением аммиака в результате термогидролиза препаратов. Эмиссия NH3 в условиях прессования плит является критерием выбора антисептика для придания длительной биозащиты ДСП.
Разработан научный подход, заключающийся в возможности регулирования влияния хромомедного антисептика на кислотно-основные условия отверждения связующего и на его смачивающую способность. На этой основе предложена система для отверждения КФС, обладающая повышенной эффективностью за счет каталитического, экзотермического и поверхностно-активного действий.
Установлено, что фиксация стандартного хромомедного антисептика связана с превращением дихромата калия в хромат и приводит к необходимости использования избытка хромового компонента. Поэтому был предложен механизм фиксации хромата меди, основанный на применении карбоната калия, позволяющий заменить дихромат калия дихроматом аммония и уменьшить долю хромового компонента антисептика.
Практическая значимость. Разработанная технологическая схема изготовления ДСП-б с использованием комплексного отвердителя с основными параметрами процесса максимально приближена к реализации на существующих технологических линиях и позволяет получить ДСП-б со свойствами, удовлетворяющими требованиям ГОСТ 10632-2007 и EN 312.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены: на ежегодных Международных конференциях молодых учёных СПбГЛТА (СПб., 2007 и 2008 гг.); на Международных научно-практических конференциях «Древесные плиты: теория и практика» (СПб., 2009 и 2011 гг.); на Международных научно-практических интернет-конференциях «Леса России в XXI веке» (СПб., 2009 и 2010 гг.); на Международном молодёжном форуме «Молодежная Волна» (СПб., 2009 г.); на научно-технических конференциях по результатам НИР Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии 2008-2011 гг. Получен диплом о присуждении III места в конкурсе «Лучшая научная публикация» (СПбГЛТА, 2010); а также диплом о выигрыше в конкурсе «Лучшая научная работа» (СПбГЛТА, 2010 г.).
Публикации: Опубликовано 10 статей, 3 из которых включены в перечень рекомендованных ВАК изданий для защиты кандидатских диссертаций.
Объем и структура работы: Диссертационная работа изложена на 127 страницах машинописного текста, содержит 29 таблиц, 33 рисунка и состоит из введения, 5 разделов, заключения, списка литературы 163 наименований, а также приложений: материального баланса предприятия по производству ДСП-б; расчета параметров процесса сушки; расчета параметров прессования методом нелинейной оптимизации.
