ФАНЕРА Российский патент 2012 года по МПК B27D1/04 

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к производству фанеры.

Известна фанера повышенной водостойкости на основе фенолоформальдегидных смол [ГОСТ 30427-96 Фанера общего назначения. Общие правила классификации по внешнему виду].

Основным недостатком использования фенолоформальдегидных смол в производстве фанеры является их токсичность. Токсичность обусловлена содержанием в используемых клеях фенола и формальдегида. Фенол канцерогенный яд, действующий на нервную систему, вызывающий острые и хронические отравления. Фенол обладает специфическим запахом. Вдыхание паров фенола вызывает раздражение верхних дыхательных путей, а при длительном воздействии - общее отравление. ПДК фенола 0,3 мг/м³, ощущение запаха появляется при содержании свободного фенола в воздухе более 4 мг/м³. При концентрации от 8 до 12 мг/м³ возникают острые отравления с нарушением трудоспособности. В связи с этим производство фанеры на фенолоформальдегидных смолах является экологически опасным как для окружающей среды, так и для здоровья человека.

Известна фанера, склеенная фенолоформальдегидной смолой, синтезированной при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: дифенилолпропан 40-60; формальдегид 10-20; едкий натр 2-5; спирт этиловый - остальное, при кипении реакционной массы в течение 20-180 мин до достижения требуемой вязкости [Заявка на изобретение 93036898/05, 19.07.1993].

Известна клеевая композиция для использования в производстве фанеры на основе фенолоформальдегидных смол с реакционноспособными наполнителями алюмосиликатной природы [Заявка на изобретение 95104528/04, 29.03.1995].

Недостатком известных технических решений является высокая токсичность фанеры.

Наиболее близкой к изобретению является фанера, содержащая листы шпона, склеенные между собой фенолоформальдегидной смолой СФЖ-3013 [А.С. СССР №1402427, МКИ В27D 1/04, 1988]. Расход смолы составляет 140 г/м².

Недостатком использования данного клеевого состава является высокая токсичность готовой продукции.

Изобретение решает задачу снижения токсичности фанеры на основе фенолоформальдегидных смол и повышение ее физико-механических показателей.

Технический результат заключается в снижении токсичности фанеры на основе фенолоформальдегидных смол, кроме того, повышаются физико-механические свойства фанеры.

Указанный технический результат достигается тем, что в фанере, содержащей листы шпона, склеенные между собой клеевой композицией на основе фенолоформальдегидной смолы марки СФЖ-3013, новым является то, что клеевая композиция дополнительно содержит модификатор - экстракт коры хвойных пород деревьев водой, или 3-5% водным раствором гидроксида натрия, или 3-5% водным раствором изопропилового спирта и параформ при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

фенолоформальдегидная смола марки СФЖ-3013 100 модификатор - экстракт коры хвойных деревьев 10-50 параформ 2-5

Использование в качестве модификатора экстрактов коры хвойных пород деревьев, полученных с использованием неорганических и органических растворителей (воды, водных растворов гидроксида натрия и изопропилового спирта), с добавление параформа позволяет снизить токсичность фанеры на основе фенолоформальдегидных смол за счет снижения концентрации фенола и формальдегида в клеевом составе.

Глубина протекания реакции поликонденсации зависит от количества свободного реакционноспособного фенола, которое при модификации экстрактами будет зависеть от содержания полифенольных веществ.

При добавлении модификатора менее 10 мас.ч. не происходит снижение токсичности готовой фанеры, а при добавлении более 50 мас.ч. происходит снижение прочности фанеры и увеличивается количество брака по расслою.

При использовании параформа менее 2 мас.ч. не происходит снижения токсичности фанеры, а при более 5 мас.ч. токсичность фанеры увеличивается.

На фиг.1 представлена зависимость выхода полифенольных веществ из коры древесины лиственницы и пихты от концентрации растворителя (водного раствора гидроксида натрия), где 1 - экстракт коры лиственницы, 2 - экстракт коры пихты; на фиг.2 - зависимость предела прочности фанеры от количества полифенольных веществ, где 1 - экстракт коры лиственницы, 2 - экстракт коры пихты.

С увеличением концентрации растворителя наблюдается увеличение выхода полифенольных веществ из коры лиственницы и пихты (фиг.1).

Между количеством полифенольных веществ и пределом прочности фанеры при статическом изгибе наблюдается прямо пропорциональная связь с тесной корреляционной связью. С увеличением количества полифенольных веществ в экстракте, используемом для модификации смолы, увеличивается прочность фанеры при статическом изгибе. Согласно стандарту (ГОСТ 3916.2-96) предел прочности при статическом изгибе вдоль волокон наружных слоев березовой фанеры марки ФСФ составляет не менее 60 МПа. Как видно из фиг.2, фанера, изготовленная из экстракта, содержащего 8 и более процентов полифенольных веществ, удовлетворяет требованием стандарта. Это связано с тем, что для полной поликонденсации фенолоформальдегидной смолы необходимо определенное количество полифенольных веществ, которые, взаимодействуя со свободным формальдегидом, содержащимся в параформе, обеспечивают полное протекание реакции поликонденсации и высокую прочность клеевого соединения. Параформ, добавляемый в клеевую композицию, обеспечивает необходимое количество свободного формальдегида для протекания реакции. В тоже время он является источником свободного формальдегида, который оказывает вредное воздействие на человека и окружающую среду. Поэтому важным фактором, определяющим возможность использования предлагаемой клеевой композиции для прессования фанеры, является количество свободного формальдегида, выделяемого из готовой фанеры.

Фанера изготавливается следующим образом. Приготавливают клеевой состав. В фенолоформальдегидную смолу вводят параформ в сухом виде, перемешивают в течение 3-5 мин, затем вводят экстракт и снова перемешивают в течение 3-5 минут. На листы шпона с перпендикулярным расположением слоев друг к другу наносят клеевой состав, укладывают их в пакет, производят холодную подпрессовку в течение 6-8 мин с последующим горячим прессованием. Оптимальный режим прессования следующий: удельное давление прессования - 1,8 МПа; температура прессования - 120°С, удельная продолжительность выдержки - 0,8 мм/мин.

Гарантированный срок хранения модифицированного клея без изменения основных физико-химических свойств 72 ч.

Пример 1.

Приготавливают клеевую композицию. Берут фенолоформальдегидную смолу марки СФЖ-3013 в количестве 100 мас.ч. В качестве модифицирующей добавки используют 3%-ный водный раствор гидроксида натрия коры лиственницы в количестве 10 мас.ч. и параформ - 2 мас.ч. В фенолоформальдегидную смолу вводят параформ в сухом виде, перемешивают в течение 3-5 мин, затем вводят экстракт и снова перемешивают в течение 3-5 минут.

На листы березового шпона толщиной 1,75 мм с перпендикулярным расположением слоев друг к другу наносят модифицированную клеевую композицию, формируют пакет, производят холодную подпрессовку с последующим горячим прессованием. Режим прессования следующий: удельное давление прессования - 1,8 МПа; температура прессования - 115°С; удельная продолжительность выдержки - 0,85 мм/мин.

Толщина готовой фанеры составляет 9 мм. Количество выделенного формальдегида (газоаналитический метод) составило 1,5 мг/м³·ч, что соответствует классу эмиссии Е1. Предел прочности при статическом изгибе вдоль волокон наружных слоев составляет 72 МПа.

Пример 2.

Приготавливают клеевую композицию аналогично примеру 1. Берут фенолоформальдегидную смолу марки СФЖ-3013 в количестве 100 мас.ч. В качестве модифицирующей добавки используют 3%-ный водный раствор гидроксида натрия коры пихты в количестве 50 мас.ч. и параформ - 5 мас.ч.

На листы соснового шпона толщиной 2,4 мм с перпендикулярным расположением слоев друг к другу наносят модифицированную клеевую композицию, формируют пакет, производят холодную подпрессовку с последующим горячим прессованием.

Режим прессования следующий: удельное давление прессования - 1,6 МПа; температура прессования - 125°С; удельная продолжительность выдержки - 0,60 мм/мин.

Толщина готовой фанеры составляет 18 мм. Количество выделенного формальдегида (газоаналитический метод) составило 2,6 мг/м³·ч, что соответствует классу эмиссии Е1. Предел прочности при статическом изгибе вдоль волокон наружных слоев составляет 38 МПа.

Пример 3.

Приготавливают клеевую композицию аналогично примеру 1. Берут фенолоформальдегидную смолу СФЖ-3013 в количестве 100 мас.ч. В качестве модифицирующей добавки используют 3%-ный водный раствор гидроксида натрия коры ели в количестве 20 мас.ч., параформ - 4 мас.ч.

На листы березового шпона толщиной 1,5 мм с перпендикулярным расположением слоев друг к другу наносят модифицированную клеевую композицию, формируют пакет, производят холодную подпрессовку с последующим горячим прессованием.

Режим прессования следующий: удельное давление прессования - 1,85 МПа; температура прессования - 115°С; удельная продолжительность выдержки - 0,92 мм/мин.

Толщина готовой фанеры составляет 9 мм. Количество выделенного формальдегида (газоаналитический метод) составило 2,0 мг/м³·ч, что соответствует классу эмиссии Е1. Предел прочности при статическом изгибе вдоль волокон наружных слоев составляет 69 МПа.

Пример 4.

Приготавливают клеевую композицию аналогично примеру 1. Берут фенолоформальдегидную смолу марки СФЖ-3013 в количестве 100 мас.ч. В качестве модифицирующей добавки используют 3%-ный изопропанольный экстракт коры пихты в количестве 30 мас.ч и параформ - 3 мас.ч.

На листы елового шпона толщиной 1,25 мм с перпендикулярным расположением слоев друг к другу наносят модифицированную клеевую композицию, формируют пакет, производят холодную подпрессовку с последующим горячим прессованием.

Режим прессования следующий: удельное давление прессования - 1,9 МПа; температура прессования - 110°С; удельная продолжительность выдержки - 0,90 мм/мин.

Толщина готовой фанеры составляет 12 мм. Количество выделенного формальдегида (газоаналитический метод) составило 1,28 мг/м³·ч, что соответствует классу эмиссии Е1. Предел прочности при статическом изгибе вдоль волокон наружных слоев составляет 42 МПа.

Использование клеевой композиции с добавлением экстрактов коры хвойных пород деревьев, полученных с использованием неорганических и органических растворителей (воды, водных растворов гидрооксида натрия и изопропилового спирта), и параформа позволяет повысить физико-механические свойства фанеры и снизить токсичность фанеры на основе фенолоформальдегидных смол.

Фанера содержит листы шпона. Листы склеены между собой клеевой композицией на основе фенолформальдегидной смолы марки СФЖ-3013. Клеевая композиция дополнительно содержит модификатор - экстракт коры хвойных пород деревьев водой, или 3-5% водным раствором гидроксида натрия, или 3-5% водным раствором изопропилового спирта и параформ. Снижается токсичность, повышаются физико-механические показатели фанеры. 2 ил.

Фанера, содержащая листы шпона, склеенные между собой клеевой композицией на основе фенолформальдегидной смолы марки СФЖ-3013, отличающаяся тем, что клеевая композиция дополнительно содержит модификатор - экстракт коры хвойных пород деревьев водой, или 3-5%-ным водным раствором гидроксида натрия, или 3-5%-ным водным раствором изопропилового спирта и параформ при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
фенолформальдегидная смола марки СФЖ-3013 100 модификатор экстракт коры хвойных деревьев 10-50 параформ 2-5