113 СОЛИ ОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ – ЭФФЕКТИВНЫй

ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
разбухании и минимальном содержании свободного формальдегида. То есть, чтобы найти
оптимальные значения технологических факторов, необходимо решить экспериментальную многокритериальную задачу для отыскания максимума и минимума [5].
Задачу оптимизации можно сформулировать следующим образом. Фиксированные
параметры: плотность плиты – ρпл = 700 кг/м3;
влажность стружки – Wстр = 2 %; параметры
проектирования: температура прессования
– X1 = T; расход связующего – X2 = γ; время
прессования – X3 = τ; параметрические ограничения: 150 ≤ Х1 ≤ 190, °С; 10 ≤ Х2 ≤ 14, %;
0,3 ≤ Х3 ≤ 0,5, мин/мм плиты; критерии качества: полученные уравнения регрессии.
Ограничения критериев качества первоначально выберем в достаточно широком
диапазоне: Фσи ≥ 16,0; МПа; Фσ⊥ ≥ 0,3; МПа;
Ф∆h ≤ 22,0 %; ФCH2O ≤ 8,0 мг/100 г а. с. плиты.
Дальнейший расчет был выполнен
с использованием пакета программ многокритериальной оптимизации «Оптимум» [6]
при числе расчетных точек 100. В результате расчета были найдены следующие технологические параметры прессования ДСтП:
Х1 = 171,9 °С; Х2 = 13,3 %; Х3 = 0,48 мин/мм.
При этих параметрах были получены наилучшие значения показателей качества, представленные в табл. 11.
Принятые параметры прессования:
плотность однослойной плиты ρпл = 700 кг/м3,
влажность стружки Wстр = 2 %, толщина плиты
h = 16 мм, давление прессования – 2,0 МПа,
температура прессования T = 170 °С, расход
связующего γ = 13 %, время прессования
τ = 0,48 мин/мм.
Библиографический список
1. Цветков, В.Е. Синтез и свойства карбамидоформальдегидных олигомеров, модифицированных
параформом / В.Е. Цветков, О.П. Мачнева // Тезисы
докладов конференции «Состояние и перспективы развития производства древесных плит», 24-25
марта 2004 г. – Балабаново, 2004. – С. 105–107.
2. Мачнева, О.П. Свойства древесностружечных
плит на основе карбамидоформальдегидных
смол, модифицированных раствором параформа /
О.П. Мачнева: сб. науч. тр. – Вып. 329 (6). – М.:
МГУЛ, 2004. – 352 с.
3. Цветков, В.Е. Синтез и свойства карбамидоформальдегидных олигомеров, модифицированных
раствором параформа. / В.Е. Цветков, О.П. Мачнева: сб. науч. тр. МГУЛ, 2005. – № 331.
4. Ениколопян, Н.С. Химия и технология полиформальдегида / Н.С. Ениколопян, С.А. Вольфсон.
– М.: Химия, 1968. – 280 с.
5. Соболь, И.М. Выбор оптимальных параметров в
задачах со многими критериями / И.М. Соболь,
Р.Б. Статников. – М.: Наука, 1981. – 110 с.
6. Шымкович, Д.Г. Пакет программ многокритериального оптимального проектирования лесозаготовительных машин и механизмов / Д.Г. Шымкович: сб.
науч. тр. МГУЛ. – 1994. – Вып. 271. – 224 с.
СОЛИ ОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ – ЭФФЕКТИВНЫЙ
МОДИФИКАТОР, ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ
В.Е. ЦВЕТКОВ, проф. каф. технологии древесных плит и пластиков МГУЛ, д-р. техн. наук,
А.А. ЯКУНЬКИН, асп. каф. технологии древесных плит и пластиков МГУЛ
П
роизводство древесностружечных плит
(ДСтП) является одной из наиболее динамично развивающихся отраслей деревообрабатывающей промышленности.
Для изготовления ДСтП применяются
карбамидоформальдегидные (КФС), фенолоформальдегидные, меламинокарбамидоформальдегидные смолы.
Все применяемые КФС для производства ДСтП включают такую технологическую ступень, как вакуум-сушка, при которой
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2007
отгоняется лишняя вода с многократным превышением ПДК по формальдегиду. Во избежание этой операции в настоящее время
применяется
карбамидоформальдегидный
концентрат (КФК), содержащий 60 % формальдегида, 20–25 % карбамида и 15–20 %
воды.
Для улучшения свойств смол и изделий на их основе в настоящей работе в качестве модифицирующего компонента был выбран модификатор-катализатор ЦН.
113
ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
Таблица 1
Сравнительные свойства смол
Показатель
Название смолы
КФ-О КФ-ЦН КФК КФК-ЦН
66
68
66
67
80
85
85
85
Концентрация, %
Вязкость ВЗ-4,с
Содержание свободно0,27
го формальдегида, %
рН
7,6
Время желатинизации при 100 °С с 1 % 60
NH4Cl, с
<0,1
0,15
0,06
7,6
7,6
7,6
90
65
85
Таблица 2
Молекулярно-массовое распределение
олигомеров
Наименование
Mn Mw Mz
D
N
Kaurit 345
108 248 714 2,37 6,6
КФ-ЦН
114 356 1150 2,86 10
Примечание: Mn – среднечисловая молекулярная масса, Mw – среднемассовая молекулярная массы, Mz – среднестатистическая молекулярная масса,
D = Mw/Mn – коэффициент полидисперсии, N – степень поликонденсации.
Таблица 3
Сравнительные свойства плит
на основе различных смол
Показатель
Предел прочности при
изгибе, МПа
Предел прочности при
растяжении перпендикулярно к пласти, МПа
Плотность, кг/м3
Разбухание по толщине, %
Содержание свободного формальдегида,мг/
100г а.с.п
Марка смолы
КФО КФ-ЦН КФК КФК-ЦН
18,5
24,5
20,5
21,2
0,65
0,655 0,36
0,64
710
715
714
710
28
21
45,6
30
18,5
7,3
15,5
7,8
Модификатор-катализатор ЦН представляет собой соли органических кислот,
образованных катионом сильного основания
и анионом слабой кислоты. В результате гидролиза этих солей происходит образование
гидроксид-ионов, то есть происходит повышение pH.
114
Смолы были синтезированы как на основе формалина, так и карбамидоформальдегидного концентрата (КФК). Свойства смол
представлены в табл. 1.
Как видно из табл. 1, применение модификатора ЦН приводит к значительному
снижению свободного формальдегида как на
формалине, так и с применением КФК.
Далее проводились исследования
свойств КФО-олигомеров методом гель-проникающей хромотографии и спектроскопии
на основе ядерно-магнитного резонанса.
Для исследования взяты смолы
КФ-ЦН (карбамидоформальдегидная смола,
синтезированная в присутствии катализатора – модификатора ЦН) и Kaurit 345 (фирма
BASF AG):
Свойства смол
КФ-ЦН Kaurit 345
Содержание твердых веществ, % 64,45
69,3
Молярное соотношение
Карбамида и формальдегида
1 : 1,21 1 : 1,04
Время желатинизации,с
80–100
60–80
Результаты
молекулярно-массового
распределения олигомеров представлены в
табл. 2
Анализ табл. 2 позволяет заключить,
что КФО марки КФ-ЦН имеет большую имеет большую молекулярную массу и степень
поликонденсации по сравнению с маркой
Kaurit 345, что должно привести к повышению эластичности и уменьшению реактивной
способности смолы КФ-ЦН.
Были
проведены
исследования
влияния температурных режимов, содержания связующего, а также времени прессования.
Оптимальные условия прессования
для смол на основе формалина: температура
плит пресса Т = 150 °С; расход связующего
Р = 10 % и продолжительность прессования
τ = 0,5 мин/мм; для КФК: Т = 190 °С; Р = 10 %;
τ = 0,3мин/мм. Сравнительные данные представлены в табл. 3.
Применение модификатора приводит
к улучшению физико-механических свойств
и снижению токсичности, что позволяет получать плиты класса эмиссии Е-1 (табл. 3).
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2007