RU2666759C1 - Состав для изготовления низкотоксичных древесноволокнистых плит на основе аминоформальдегидного связующего, включающий сульфат гуанилмочевины как акцептор формальдегида - Google Patents

Состав для изготовления низкотоксичных древесноволокнистых плит на основе аминоформальдегидного связующего, включающий сульфат гуанилмочевины как акцептор формальдегида Download PDF

Info

Publication number
RU2666759C1
RU2666759C1 RU2017143314A RU2017143314A RU2666759C1 RU 2666759 C1 RU2666759 C1 RU 2666759C1 RU 2017143314 A RU2017143314 A RU 2017143314A RU 2017143314 A RU2017143314 A RU 2017143314A RU 2666759 C1 RU2666759 C1 RU 2666759C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
composition
fiberboards
aminoformaldehyde
formaldehyde
manufacture
Prior art date
Application number
RU2017143314A
Other languages
English (en)
Inventor
Адольф Ануфриевич Леонович
Даниил Валерьевич Иванов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова"
Priority to RU2017143314A priority Critical patent/RU2666759C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2666759C1 publication Critical patent/RU2666759C1/ru

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27NMANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
  • Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)

Abstract

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к изготовлению древесноволокнистых плит. Состав для изготовления древесноволокнистых плит на основе аминоформальдегидных смол включает акцептор формальдегида - сульфат гуанилмочевины с массовой долей 2-4% по абсолютно сухим веществам. Акцептор представляет собой продукт синтеза дициандиамида и серной кислоты при мольном соотношении реагентов 1:0,2-1:0,6 с величиной рН=3,5-5,5. Снижается выделение формальдегида из древесноволокнистых плит. 2 табл.

Description

Изобретение относится к технологии древесных плит и подобных им древесных композиционных материалов.
Древесно-волокнистые плиты средней (MDF или МДФ) и высокой плотности (HDF), а также древесно-стружечные плиты (ДСП) изготавливают, в основном, на основе аминоформальдегидных смол, таких как карбамидоформальдегидные смолы (КФС), и меламинокарбамидоформальдегидные смолы (МКФС). Недостатком плит, приобретающим критериальное значение, является эмиссия формальдегида (СН2O) из готовой продукции (из самих плит, из мебели, из «ламинатных» полов, из различных элементов интерьера).
СН2O выделяется в процессе изготовления древесных плит, в ходе отверждения аминоформальдегидных связующих веществ, при этом попадает в окружающую среду или улавливается специальными приспособлениями, а также проникает в капиллярно-пористую структуры древесного наполнителя. В последнем случае выделение СН2O происходит в процессе эксплуатации строительных конструкций и изделий, изготовленных с использованием древесных плит (в том числе из мебели). В случае выделения формальдегида в производственных условиях полного удержания его не достигается и в атмосферу попадает некоторое количество СН2O, загрязняя окружающую среду.
Нормы содержания формальдегида в древесных плитах зависят от конкретного вида плиты. Например, в ГОСТ 32274-2013 для MDF и HDF допускается не более 8 мг/100 г абс. сух плиты (класс эмиссии Е1), в ГОСТ 32567-2013 для OSB и в ГОСТ 10632-2014 для ДСП есть класс эмиссии Е0,5 (по международной классификации E1Plus), согласно которому содержание СН2O в плите не должно превышать 4 мг/100 г, а выделение СН2O из плиты должно быть не больше 0,08 мг/м воздуха.
Проблема снижения токсичности древесных плит возникла более четверти века тому назад - для снижения токсичности ДСП используют золь кремнезема [Пат. 2132272 Российская Федерация, МКИ6 В27N 3/00, С08L 97/02, С08K 3/36; Опубл. 27.06.99, Бюл. №18; Леонович А.А., Коврижных Л.П. Использование золя кремнезема в качестве адгезива в производстве низкотоксичных древесно-стружечных плит // Деревообр. пром-сть. - 1997. - №4. - С. 314]; карбамид, модифицированный парафиновой эмульсией [А.с. 1698334 СССР, МКИ5 D21J 3/12; Опубл. 15.12.91, Бюл. №46]; модифицированные лигносульфонаты [А.с. 1237433 СССР, МКИ5 В27N 3/02; Опубл. 15.06.86, Бюл. №22]; продукт конденсации карбамида и фосфорной кислоты - летавин [Пат. 2535737 Российская Федерация, МПК В27N 3/00; Опубл. 20.12.2014, Бюл. №35]. Многочисленные добавки для снижения токсичности ДСП приведены в Роффаэль Э. Выделение формальдегида из древесно-стружечных плит.- М.: Экология, 1991. - С. 90-95. Подробный обзор существующих акцепторов имеется в монографии: Романов Н.М. Химия карбамидо- и меламиноформальдегидных смол. - М.: ООО Адвансед Солюшнз, 2016. - 528 с.
Самым распространенным техническим решением является использование карбамида как акцептора СН2O. В основе решений лежит выделение аммиака (NH3) при термопревращениях карбамида и последующая известная реакция (1) между NH3 и СН2O с образованием ГМТА - гексаметилентетрамина (уротропина) и выделением воды:
Figure 00000001
Образующийся при термопревращении карбамида NH3 создает щелочную реакцию, которая препятствует отверждению связующего и способствует ухудшению эксплуатационных свойств плит. Падение базовых свойств пытаются компенсировать повышенным расходом связующего, что, в свою очередь, увеличивает образование СН2O.
Источником СН2O в прессуемых плитах является не только свободный СН2O в КФС (например, в КФ-МТ-15 его не более 0,15%), а, в основном, тот, который образуется из гидроксиметильных групп в слабокислой среде при отверждении аминоформальдегидных связующих.
В некоторых технических решениях снижать эмиссию или выделение СН2O пытаются сокращением массовой доли свободного СН2O в используемых аминоформальдегидных смолах, однако свободный формальдегид в смоле не определяет общий уровень эмиссии СН2O из готовой продукции. При реакции взаимодействия гидроксиметильных групп при отверждении связующего образуются диметиленэфирные связи и метиленовые мостики с обязательным выделением продуктов конденсации - воды и СН2O. Диметиленэфирные связи неустойчивы и по уравнению (2) переходят в метиленовые также с выделением СН2O.
Возможно образование метиленовых связей по уравнению (3), минуя реакцию (2). В любом случае в качестве побочного продукта реакции образуется СН2O.
Figure 00000002
Figure 00000003
Образующийся в ходе реакции СН2O является неизбежным для получения качественных плит, поскольку связующее определяет прочность прессуемых плит. Отметим, что в ходе отверждения при температуре горячего прессования плит, СН2O находится в газообразном состоянии, и, расширяясь, заполняет капиллярно-пористый объем плиты, удерживаясь в готовом продукте.
При эксплуатации изделий из древесных плит, СН2O постепенно выделяется из них и негативно воздействует на человека и животных. Минздравом России СН2O отнесен ко второму классу опасности; он оказывает сильное раздражающее действие на слизистые оболочки глаз, носа, верхних дыхательных путей и может вызывать соответствующие заболевания. По характеру общего действия на организм СН2O является протоплазматическим ядом с выраженным раздражающим свойством, оказывающим сильное токсическое влияние на центральную нервную систему. СН2O может быть причиной острых кровотечений; при остром отравлении формальдегидом наблюдается бронхит, конъюнктивит, воспаление кожи. СН2O, при ингаляционном проникновении в организм обладает аллергенной активностью, степень которой зависит от дозы вещества. Кроме того, СН2O обладает канцерогенной активностью.
Исследователи и потребители остро ставят вопрос об ограничении содержания СН2O в древесных плитах и необходимости сертификации продукции на международном уровне. Предприятия России, Белоруссии и Украины заинтересованы в работе на российском и европейском рынках и стремятся привести свою продукцию к требованиям стандартов.
Для достижения экологической безопасности древесных плит без потери эксплуатационных параметров требуется, чтобы NH3, образующийся в результате действия акцептора, не создавал слабощелочную среду рН>8 (т.е. не образовывал NH4OH) и в силу этого не мешал отверждению КФС, а расходовался на реакцию с СН2O с образованием ГМТА, поскольку для отвержения КФС требуется среда с величиной рН порядка 4.
Таким образом, следует решить техническое противоречие, которое состоит в необходимости обеспечить в капиллярно-пористой структуре плиты присутствие NH3 для реакции с СН2O и создать кислую среду для отверждения связующего.
Решение противоречия достигается включением в состав композиции продукта синтеза дициандиамида и серной кислоты - сульфатом гуанилмочеви-ны (СГМ). Благодаря присутствию СГМ создается кислая среда, благоприятно влияющая на отверждение связующего (проявляется кислотное свойство продукта). Кроме того, при температуре наружных слоев древесной плиты (от 180°С) он выделяет NH3, который связывает СН2O по реакции (1). Кинетика процесса подразумевает образование NH3 на той стадии, когда связующее по большей части перешло в твердое неплавкое состояние, потому щелочная реакция уже не может отрицательно повлиять на прочность плит.
СГМ синтезировали по реакции 4 при мольном соотношении дициандиамид: серная кислота (Д: СК) 1:0,2; 1:0,3; 1:0,4; 1:0,5; 1:0,6 (табл.1).
Figure 00000004
Полученные продукты характеризовались разной величиной рН и разной растворимостью в воде, как характеристикой технологической пригодности. Низкая растворимость потребует повышенного расхода воды и, соответственно, продолжительной сушки при выдержке плит в прессе.
Figure 00000005
Алгоритм действия продукта распространяется на все виды древесных плит, изготовляемых на аминоформальдегидных смолах, в частности на MDF и HDF. Включением в состав композиции СГМ достигается снижение эмиссии СН2O до требований класса Е1 по ГОСТ 32274-2013 при массовой доле 2% или при соответствующем повышении массовой доли до 4% - до требований Е0,5 по ГОСТ 32567-2013 и ГОСТ 10632-2014.
Пример применения продукта в изготовлении MDF на КФС по формуле изобретения иллюстрируется следующим. Древесное волокно лиственных пород древесины с преимущественным содержанием осины подсушивали до влажности 2…3%, обрабатывали КФС марки КФ-МТ-15 по ТУ 6-05-12-88 (массовая доля сухих веществ 55%) с расходом при массовой доле 13%, отвердитель сульфат аммония (NH4)2SO4, смешивали с СГМ с расходом при массовой доле 1…5%, все по абс. сух. веществам. Формировали ковер и прессовали MDF толщиной 10 мм при температуре 220°С на дистанционных планках в течение 0,25 мин/мм.
Прочность при статическом изгибе (σизг) определяли по ГОСТ 19592-80, прочность при растяжении перпендикулярно пласти плиты (σ) - по ГОСТ 26988-86. Содержание СН2O определяли методом WKI с использованием ацетилацетона. Показатели плит с продуктом СГМ с массовыми долями в композиции, лежащем в заявляемом интервале, приведены в таблице 2.
Figure 00000006
Массовая доля СГМ 1% недостаточна, так как не обеспечивает требуемое содержание СН2O в MDF. Расход при массовой доле 5% чрезмерен, поскольку получаемый результат экономически не оправдан; к тому же повышенный расход СГМ ведет к излишнему образованию NH3 и ухудшению эксплуатационных свойств плит.
MDF, изготовленные с применением СГМ при массовых долях продукта в составе композиции 2…4% по основным показателям удовлетворяют требованиям стандарта, при этом обеспечивается соответствие плит классу эмиссии Е1 и Е0,5. Обработка данных с вероятностью 0,95 обеспечивает надежность вывода о соответствии продукции требованиям к MDF по ГОСТ 32274-2013.

Claims (1)

  1. Состав для изготовления низкотоксичных древесноволокнистых плит на основе аминоформальдегидных смол, отличающийся тем, что включен в композицию акцептор формальдегида - сульфат гуанилмочевины с массовой долей 2-4% по абсолютно сухим веществам, синтезированный из дициандиамида и серной кислоты при мольном соотношении реагентов 1:0,2-1:0,6 и имеющий величину рН 3,5-5,5.
RU2017143314A 2017-12-11 2017-12-11 Состав для изготовления низкотоксичных древесноволокнистых плит на основе аминоформальдегидного связующего, включающий сульфат гуанилмочевины как акцептор формальдегида RU2666759C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017143314A RU2666759C1 (ru) 2017-12-11 2017-12-11 Состав для изготовления низкотоксичных древесноволокнистых плит на основе аминоформальдегидного связующего, включающий сульфат гуанилмочевины как акцептор формальдегида

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017143314A RU2666759C1 (ru) 2017-12-11 2017-12-11 Состав для изготовления низкотоксичных древесноволокнистых плит на основе аминоформальдегидного связующего, включающий сульфат гуанилмочевины как акцептор формальдегида

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2666759C1 true RU2666759C1 (ru) 2018-09-12

Family

ID=63580479

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017143314A RU2666759C1 (ru) 2017-12-11 2017-12-11 Состав для изготовления низкотоксичных древесноволокнистых плит на основе аминоформальдегидного связующего, включающий сульфат гуанилмочевины как акцептор формальдегида

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2666759C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1237433A1 (ru) * 1984-06-26 1986-06-15 Ленинградская Ордена Ленина Лесотехническая Академия Им.С.М.Кирова Способ получени древесностружечных плит
RU2068427C1 (ru) * 1992-12-08 1996-10-27 Акционерное общество закрытого типа "Научно-исследовательский институт деревообрабатывающей промышленности" Композиция для изготовления плитных материалов
US20070210473A1 (en) * 2006-03-13 2007-09-13 Sunguo Wang Using oil-based additives to improve lignocellulosic fibre bonding and dimensional performance
RU2434907C2 (ru) * 2008-08-07 2011-11-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-техническое внедренческое предприятие "Гироконт" (ООО НТВП "Гироконт") Пресс-композиция для плитных материалов защитного и конструкционного назначения и способ ее изготовления
WO2014159711A1 (en) * 2013-03-14 2014-10-02 Georgia-Pacific Chemicals Llc Hydrophobizing agents for use in making composite lignocellulose products

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1237433A1 (ru) * 1984-06-26 1986-06-15 Ленинградская Ордена Ленина Лесотехническая Академия Им.С.М.Кирова Способ получени древесностружечных плит
RU2068427C1 (ru) * 1992-12-08 1996-10-27 Акционерное общество закрытого типа "Научно-исследовательский институт деревообрабатывающей промышленности" Композиция для изготовления плитных материалов
US20070210473A1 (en) * 2006-03-13 2007-09-13 Sunguo Wang Using oil-based additives to improve lignocellulosic fibre bonding and dimensional performance
RU2434907C2 (ru) * 2008-08-07 2011-11-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-техническое внедренческое предприятие "Гироконт" (ООО НТВП "Гироконт") Пресс-композиция для плитных материалов защитного и конструкционного назначения и способ ее изготовления
WO2014159711A1 (en) * 2013-03-14 2014-10-02 Georgia-Pacific Chemicals Llc Hydrophobizing agents for use in making composite lignocellulose products

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sarı et al. Effects of chemical composition of wood and resin type on properties of particleboard
Wang et al. Fire-retardant-treated low-formaldehyde-emission particleboard made from recycled wood-waste
EP2049598B1 (de) Verwendung von holzwerkstoffen enthaltend polyamin zur senkung des formaldehydgehalts in der umgebungsluft
US20180243939A1 (en) Method for the Production of Wood Material Articles with Low Emissions of Chemical Compounds
EP2614117B1 (de) Mehrschichtige lignocellulosehaltige formkörper mit geringer formaldehydemission
EP1368169B1 (en) Method of reducing the emission of formaldehyde from formaldehyde laden layered products
RU1829995C (ru) Состав дл обработки древесины дл придани ей огнестойкости
CA2440349C (en) Method of reducing the emission of formaldehyde from formaldehyde laden layered products
EP1808278A1 (de) Verfahren zur Reduktion der Formaldehydemission bei Holzwerkstoffen
RU2666759C1 (ru) Состав для изготовления низкотоксичных древесноволокнистых плит на основе аминоформальдегидного связующего, включающий сульфат гуанилмочевины как акцептор формальдегида
US6749949B2 (en) Method of producing formaldehyde laden layered products having reduced emission of formaldehyde
Neimsuwan et al. Effect of tannin addition as a bio-scavenger on formaldehyde content in particleboard
ES2718057T3 (es) Procedimiento para la fabricación de un material de virutas de madera y endurecedores para aminoplásticos empleados
Demir et al. Formaldehyde release from plywood manufactured with two types of urea formaldehyde resins after fire retardant treatment of veneers
Akyildiz et al. The impact of density and mixture ratio of melamine on some properties of oriented strand board
RU2743171C1 (ru) Система пористого носителя для уменьшения выделения формальдегида в материале на древесной основе
RU2209819C2 (ru) Пресс-масса для изготовления древесно-стружечных плит
RU2535737C2 (ru) Применение летавина в качестве компонента древесных плит на основе амидоформальдегидного связующего
Aydin Demir et al. Oslobađanje formaldehida iz uslojene drvene ploče proizvedene od furnira obrađenih usporivačima gorenja i lijepljenih dvama tipovima urea-formaldehidnih ljepila
WO2015032458A1 (de) Holzwerkstoffprodukt oder naturfaser-verbundwerkstoffprodukt und verwendung eines formaldehydfreien aminoplastharzes zu deren herstellung
EP1430101A1 (de) Verfahren zur herstellung lignocellulosehaltiger formkörper
JP2005271439A (ja) 木質ボード及びその製造方法
DK160412B (da) Fremgangsmaade til formindskelse af formaldehydafgivelsen fra spaan- og fiberplader, der er finerede med et lag af aedlere kvalitet
CS276346B6 (en) Process for manufacturing water-resistant chipboard

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191212