Джанмуратова А.А., магистрантка гр.МТДО-13(2), МОК КазГАСА, г.Алматы

Еспаева А.С.,к.т.н., ассоц.проф. ФСТИМ , МОК КазГАСА, г.Алматы

Эволюция древесно-стружечных плит

           Комплексное использование древесины имеет своей целью повышение экономической эффективности лесной и деревообрабатывающей промышленности  путем сокращения лесозаготовок и одновременно полного использования  древесных отходов и низкосортной древесины в качестве технологического сырья. Эта проблема продолжает оставаться актуальной, несмотря на то, что бережное отношение к природным ресурсам и охрана окружающей среды стали естественным требованием, предъявляемым к деятельности людей. В связи с растущей из года в год потребности в деловой древесине целесообразно использовать древесные отходы на те виды продукции, которые способны ее заменить. Таким материалом являются древесностружечные плиты, необходимость интенсивного развития, производства которых диктовалась высокой эффективностью их использования. По своей сути древесно-стружечные плиты представляют собой композит из мелкой древесной стружки, смешанной со связующим и спрессованной.

Замена природных материалов рукотворным аналогом стала для человека привычной практикой. Высокая стоимость натуральной древесины и явная нехватка ее во времена массового строительства привели инженеров, технологов и химиков к созданию схожего материала - древесно-стружечной плиты. В настоящее время древесностружечные плиты являются не заменителем древесины, фанеры, столярной плиты, а признанным, самостоятельным конструкционным материалом больших размеров, изготовление которого возможно с различными заранее заданными характеристиками. На сегодняшний день различные виды древесно-стружечных плит - один из самых востребованных строительных материалов, находящий широкое применение в строительстве, и как отделочный и ремонтный материал, а также в сфере мебельного производства. Популярность плит в современном строительстве обосновано тем, что производимые сегодня древесно-плитные материалы сохраняют в себе многие положительные характеристики древесины, приобретая в процессе изготовления дополнительные параметры прочности и долговечности.

Первый материал подобного типа - эта бумага, была изобретена во 2 веке до н.э. в Китае, а спустя 20 веков появились первые древесные плиты. Считается, что прародителем ДСтП был Эрнст Хаббард, предложивший идею создания нового, ранее неизвестного науке материала из опилок и казеинового клея. В далеком 1887 году Хаббард воплотил свои мечты в реальность и представил на суд общественности первый прототип ДСтП. Разработки изобретателя пришлись по вкусу его коллегам, и уже в 1918 году была создана еще одна экспериментальная модель — плита, облицованная шпоном и рулонными пленками.

1926 году немецкий ученый Фройденберг вывел формулу «идеальной» древесно-стружечной плиты и рассчитал оптимальное соотношение между связующим веществом и древесными опилками. По его подсчетам в древесно-стружечном «полуфабрикате» должно было содержаться от 3 до 10% связующего вещества. Позднее выводы ученого были несколько откорректированы, поэтому сегодня в состав древесно-стружечных плит входит от 6 до 13% формальдегидных смол. При производстве ДСтП смолы начали использоваться только в 1933 году, спустя 7 лет после фундаментальных подсчетов Фройденберга.

Европейские инженеры лихорадочно пытались создать новый материал, и это удалось немецкому инженеру Максу Химмельхеберу — в 1932 году, после долгих экспериментов, он создал прочную древесно-стружечную плиту. Несколько лет ушло на отработку технологии, и в конце 40-х в германском Бремене было запущено первое коммерческое производство ДСтП. Химмельхебер пришел к выводу, что фенольные смолы идеально подходят для формирования прочной композитной плиты и первым применил их в создании ДСтП.

В СССР первое экспериментальное производство древесно-стружечных плит было запущено в 1957 году, в поселке Усть-Ижора (Ленинградская обл.), на мощностях фанерного завода. Спустя восемь лет в Советском Союзе создано более 50 предприятий по выпуску ДСтП.

Как было сказано ранее в 1887 году Хаббард, в качестве связующего применял казеиновый клей. Прочность клеевого соединения, сравнительная водоупорность, лёгкость приготовления характеризуют их с положительной стороны, недостатком является  — быстрая загустеваемость клеевого раствора Основным компонентом казеиновых клеев является казеин — продукт, который получают путем сквашивания обезжиренного молока. Отходы масло-молочного производства, главным образом сепарированное молоко (обрат), сквашиваются кислотами. Полученный при этом творог высушивается, размалывается и используется как казеин. Он представляет собой зернистую массу светло-желтого или белого цвета с характерным кисломолочным запахом.     Казеин сильно гигроскопичен, разбухает, но в воде не растворяется. Нормальное содержание влаги не должно превышать 12%. При большой влажности в казеине легко развивается плесень и он загнивает. Содержание жира в казеине повышает его загниваемость, снижает растворимость в щелоках, а также клеящую способность. В казеине 1-го сорта допускается жира не более 1,5%, а во 2-м сорте не более 2,5%. Минеральные примеси в казеине отрицательно сказываются на клеящей способности, а кислотность — на растворимости.

Обращая внимание на все положительные и отрицательные показатели казеинового клея можно сделать вывод, что применение этого клея в производстве древесных плитных материалов в наши дни было бы не возможно. В связи с  увеличением производства древесно-стружечных плит, увеличилось бы и потребление казеинового клея, что затруднительно, в связи с нехваткой сырья для изготовления, его  высокой стоимости и несоответствием  требованиями предъявляемым к связующим материалам.  

В наши дни наибольшее распространение в произ­водстве древесно-стружечных плит полу­чили термореактивные (необратимо пере­ходящие при нагревании в твердое нерас­творимое состояние) конденсационные синтетические смолы, образующие клеевые соединения высокой прочности и жесткос­ти. К ним относятся карбамидоформальдегидные (КФС/UF), фенолоформальдегидные (ФФС/PF), меламиноформальдегидные (МФС/MF) и карбамидомеламино(фе-нол)формальдегидные (КМ(Ф)ФС/Ми(Р)Р) смолы. Пользуясь реакцией полимериза­ции, синтезируют поливинилацетатные, полихлорвиниловые, полиуретановые смолы (изоцианаты) (pMDI) и др. Из всех типов полимеризационных смол только изоцианаты нашли свое место в плитной промышленности. Также изредка исполь­зуют совмещенные смолы на основе кон­денсационных и полимеризационных.

Данные пропиточные материалы созданы для улучшения физическо-механических свойств древесно-стружечных плит. Таким образом, ДСтП плита становится прочной, устойчивой к влаге, механическим повреждениям. Используемые смолы продлевают срок службы древесно-стружечных плит, делая их незаменимым материалом при различных строительных работах. Самым важным преимуществом ДСтП перед натуральной древесиной является то, что древесно-стружечные плиты не имеет сучков и неровностей, материал гладкий, предельно эластичный. Стоимость данного материала отличается от древесины тем, что ДСтП намного дешевле и доступнее для потребления населением, а возможность усовершенствовать отдельные качества древесно-стружечных плит еще больше расширила сферу их применения. Сегодня объем производства древесно-плитных материалов – это нескольких сотен миллионов м3 в год. Недорогой и обладающий отличными техническими характеристиками материал стал популярен во всем мире.

Литература.

     1. Еспаева А.С. Технология плитных материалов. – Алматы: ТОО РПИК «Дәуір» 2011 – 488 с.