ОТХОДЫ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ В СОСТАВЕ КЛЕЕВЫХ КОМПОЗИЦИЙ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КЛЕЕНЫХ СЛОИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

WASTE OF THE WOODWORKING INDUSTRY AS A PART OF GLUE COMPOSITIONS FOR PRODUCTION OF GLUED LAYERED MATERIALS

кандидат технических наук,

доцент кафедры механической технологии древесины Лавлинская О.В. кандидат технических наук,

доцент кафедры механической технологии древесины Ищенко Т.Л.

ФГБОУ В ПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» Lavlinskaya O.V., Ischenko T.L.

FSBEIHPE «Voronezh State Academy of Forestry and Technologies» Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script , tl Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script

DOI: 10Л2737/3014

Abstract. Article is devoted to research of possibility of use of waste of the woodworking industry as urea-formaldehyde fillers in glue possessing, at the same time - function of adsorbent of free formaldehyde in production of glued layered materials.

Keywords: glue, urea-formaldehyde resin, filler, adsorbent, formaldehyde, plywood, glued layered materials, properties.

В настоящее время в России фанеру выпускают свыше 60 предприятий, общая производственная мощность которых постоянно повышается.

Экспортно-ориентированное производство фанеры является наиболее рентабельным сегментом деревообрабатывающей промышленности России. Фанера - один из наиболее конкурентоспособных российских товаров глубокой переработки древесины и мировой спрос на нее постоянно растет.

В настоящее время для склеивания фанеры наиболее широко применяются карбамидоформальдегидные смолы, позволяющие изготавливать клееную продукцию с высокими физико-механическими показателями, но не удовлетворяющие в полной мере экологическим требованиям, как в процессе производства, так и при эксплуатации.

Одним из способов снижения токсичности древесных клееных материалов является поиск новых составов клеев, содержащих в своем составе акцепторы формальдегида.

В последнее время ужесточились требования к количеству выделяемого из фанеры свободного формальдегида. Страны Евросоюза пересматривают стандарт, согласно которому количество выделяющегося формальдегида снизится с 8 до 4 мг/100 г продукции. С 1 января 2010г. вступил в силу Калифорнийский регламент, который сократил норматив эмиссии формальдегида, определяемый камерным методом в 2 раза до 0,062 мг/м3 воздуха. Эти обстоятельства могут ограничить экспорт российской фанеры на запад.

В проведенной работе оценивалась возможность использования отходов деревообрабатывающей промышленности в составе клеевых композиций для склеивания клееных слоистых материалов.

На деревообрабатывающих предприятиях в результате окорки древесины скапливается большое количество коры, которая не всегда имеет промышленное применение. Непосредственно на фанерных производствах образуется большое количество отходов, которые могут использоваться для производства ДСтП, на топливно-энергетические нужды, либо вывозиться в отвал. В связи с ожидаемым ростом объемов выпуска продукции лесопромышленного комплекса будет увеличиваться и доля неиспользованных отходов. Поэтому работы, связанные с вовлечением в переработку древесных отходов, являются актуальными и своевременными.

Для исследований были выбраны: древесная мука, мука из коры дуба, мука из березового луба и шлифовальная мука (отход фанерного производства). Возможность использования вышеприведенных древесных отходов с целью наполнения клеев (повышения вязкости, снижения внутренних напряжений в клеевом шве) оценивалась в предыдущих работах. [1-5]. В данной работе проверили их адсорбционную способность по отношению к свободному формальдегиду.

Получение наполнителей из древесных отходов производили следующим образом:

Кора дуба или березовая кора высушивались до влажности 6-8 %. После чего березовая кора хорошо разделялась на луб и бересту. Вследствие высокой пластичности береста далее не использовалась, а березовый луб, кора дуба измельчались на шаровой мельнице до фракции 0,25 мм (измельченные частицы проходят через сито с размерами ячеек в свету 0,25 мм).

Древесная мука отбиралась путем просеивания станочной стружки и опилок (отходы лесопильного и деревообрабатывающих производств) и соответствовала № 140 (фракция 0,25 мм).

Шлифовальная древесная мука являлась отходом фанерного производства с участка шлифования. Получение заключается в просеивании через сито с размером ячеек в свету 0,25 мм.

В данной работе исследовали процесс адсорбции молекул формальдегида поверхностями выбранных активных наполнителей.

Тестом для определения адсорбционных возможностей явилось определение степени снижения концентрации формальдегида в водных растворах при добавлении в них адсорбентов. Время контакта адсорбента с формальдегидео- держащим раствором определяли из кинетических кривых. Экспериментально находили соотношение масс адсорбента и раствора. После процесса адсорбции сорбат отфильтровывали через бумажный фильтр. Затем в фильтрате йодометрическим способом определяли остаточную концентрацию формальдегида и сравнивали с исходной.

Степень снижения концентрации формальдегида в растворе (ц, %) рассчитывали по формуле

где С0 - исходная концентрация формальдегида в растворе, г/л; Q - концентрация формальдегида после введения в раствор адсорбента, г/л.

Фракция адсорбента - 0,25 мм; объем раствора - 0,025 л; масса адсорбента - 1 г.

При введении растительных наполнителей степень снижения концентрации формальдегида в растворе: с измельченной корой дуба (г|=18,5%), с измельченным лубом березы (г|=18,8 %), древесной мукой (ц=15 %), шлифовальной древесной мукой (г|=16,8 %).

Для дальнейшего исследования влияния растительных наполнителей на адсорбцию формальдегида были приготовлены клеи с одинаковым количеством вводимых наполнителей-адсорбентов (таблица 1).

В качестве основного компонента клея использовалась смола марки КФЖ со следующими физико-химическими свойствами:

массовая доля сухого остатка = 65,5 %;

вязкость (по ВЗ-4) = 55 с;

pH смолы - 7,85

время желатинизации тжел (при 100 °С) = 55 с;

время желатинизации тжел (при 20°С) (жизнеспособность) - более 10 часов;

Компоненты

Рецепт 1 | Рецепт 2 | Рецепт 3 Рецепт 4

мас.ч.

Смола КФ-Ж

100

100

100

100

Древесная мука

3

Мука из коры дуба

3

Мука из березового луба

3

Шлифовальная мука

3

Хлористый аммоний

1

1

1

1

Снижение количества выделяемого свободного формальдегида при введении растительных адсорбентов оценивали на образцах отвержденного клея.

В стеклянные пробирки наливали по 2-3 г. клея каждого из вышеприведенных рецептов. Далее клей в пробирках отверждали в кипящей воде, по методике определения времени желатинизации при 100 °С, приведенной в ГОСТ 14231-88 «Смолы карбамидоформальдегидные. Технические условия». После желатинизации клея пробирки снаружи охлаждали под струей холодной воды и извлекали из них отвержденные образцы. Отвержденный клей помещали в герметичные емкости на 1 сутки. Далее образцы измельчали в керамической ступке до состояния однородного порошка и опять помещали в герметичные емкости. Для определения выделения свободного формальдегида из отвержденного клея использовали лабораторный эксикаторный метод [3].

По этому методу измельченный отвержденный клей равномерно распределяли по бумажным круглым фильтрам и помещали в эксикатор, где их выдерживали в течение 48 часов без доступа воздуха извне. Эксикатор термоста- тировали при температуре t = 20° С. После этого формальдегид, выделившийся из образцов клея, под действием воздуха пропускался через дистиллированную воду и частично растворялся в ней. Концентрация формальдегида в водном растворе определялась фотометрически (ацетилацетоновым методом) [4]. Зная оптическую плотность, по калибровочному графику находили концентрацию формальдегида в растворе.

Содержание формальдегида, определенное фотоколориметрическим способом Хф.к. в миллиграммах на 100 г абсолютно сухого образца вычисляют с точностью до 0,1 мг на 100 г материала вычисляют по формуле

где Ск- содержание формальдегида в исследуемом растворе, определенное по калибровочному графику, мкг; VK - объем пробы исследуемого раствора, полученный при испытании материалов на токсичность, мл; С0- содержание формальдегида в контрольном растворе, определенное по калибровочному графику, мкг; V0 - объем пробы контрольного раствора, полученный при испытании материалов на токсичность, мл; W - влажность испытываемых образцов, %; m - масса анализируемых материалов перед испытанием на токсичность,г.

Данные по определению выделения свободного формальдегида из отвержденного измельченного клея приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Содержание свободного формальдегида в образцах отвержденного клея

Содержание формальдегида в отвержденном клее,

Рецепт 1

Рецепт 2

Рецепт 3

Рецепт 4

Контроль

Сф-да? Мг/мл

2,13

2,38

2,2

2,32

2,54

Сф-да, мг/100г абс. сухого отв. клея

0,614

0,686

0,634

0,666

0,732

Полученные данные могут быть использованы как сравнительные (с контрольным образцом без введения наполнителя) с целью выявления наполнителя, обладающего большей адсорбционной способностью к формальдегиду.

Как видно из полученных данных, при введении всех вышеисследуемых растительных наполнителей в клей на основе смолы КФ-Ж в количестве 3 мае.

ч. наблюдается снижение выделения свободного формальдегида из образцов отвержденного клея на 6,3 - 16,2 % по сравнению с контрольным образцом, что позволяет их рекомендовать к использованию в качестве наполнителей- адсорбентов. Большей адсорбционной способностью обладает древесная и шлифовальная мука.

Библиографический список

  • 1. Влияние различных наполнителей на свойства фанеры на карбамидоформальдегид- ных клеях / О.В. Лавлинская, Л.И. Бельчинская, В.С. Мурзин, И.В. Миронов // Современные технологические процессы получения материалов и изделий из древесины: материалы Все- рос. науч.-техн. конф. с междунар. участием (17-19 сент. 2001г.) / под ред. Бельчинской Л.И. - Воронеж. - ВГЛТА, 2001. - С. 60 - 63.
  • 2. Пятков, И.А. Использование отходов деревообрабатывающих производств в качестве наполнителей карбамидоформальдегидных клеев для производства фанеры / И.А. Пятков, О.В. Лавлинская, Л.И. Бельчинская // Наука. Лес. Молодежь ВГЛТА 2002 : сб. материалов по итогам научно-исследовательской работы молодых ученых ВГЛТА за 2001-2002 годы / под ред. Акад. РАЕН, проф. Л.Т. Свиридова. - Воронеж. - ВГЛТА, 2002. - С. 319 - 323.
  • 3. Лавлинская, О.В. Разработка клеевых композиций для производства фанеры пониженной токсичности : дис. ... канд. техн. наук : 05.21.05 : защищена Воронеж, 2004-152 с.
  • 4. Роффаэль Э. Выделение формальдегида из Древесностружечных плит / Э. Роффа- эль; Пер. с нем. - М.: Экология, 1991.- 160с.
  • 5. Пат. 2504567, МПК (51) C09J 161/00. Клеевая композиция для изготовления клееных слоистых материалов [Текст] / Мурзин В.С., Лавлинская О.В., Кантиева Е.В., Пономаренко Л.В., Ищенко Т.Л.. - № 2012144864; заявл. 22.10.2012 ; опубл. 20.01.2014.

УДК 620:678

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >