07 марта 2016г.
Сегодня ДСП – самый распространенный в производстве мебели материал для оформления интерьеров, строительства (крыши, перегородки). Для кухонь и ванн используется специальный вид ДСП – с повышенной влагостойкостью. Древесностружечная плита приобрела популярность благодаря ряду достоинств. По сравнению с пиломатериалами ДСП имеет равную с ними механическую прочность, а также лучше сохраняет свою форму в условиях переменной влажности. ДСП хорошо обрабатывается, хотя ее обработка требует режущего инструмента высокой твердости. ДСП – надежный и практичный материал, удовлетворяющий требованиям самого широкого круга потребителей.
Однако технологический процесс производства ДСП предусматривает использование фенолформальдегидных связующих, поэтому данный материал нельзя признать экологически чистым. Немаловажным параметром плит является предельно-допустимая концентрация вредных веществ на удельный объём, определяемый санитарными нормами. В России довольно часто производители выпускают низкосортную, дешевую плиту, выделение формальдегида из которых значительно превышает ПДК и хуже, чем у плит класса Е1. Концентрация формальдегида в жилых помещениях, оборудованных мебелью и строительными конструкциями, содержащими ДСП, может превышать ПДК в 5—10 раз. Особенно высокое превышение допустимого уровня отмечается в сборно-щитовых домах. Поэтому проблема снижения токсичности выпускаемых отечественной промышленностью древесных плит весьма актуальна. Приемлемым с точки зрения экологической безопасности является использование в цикле производства вместо фенол-формальдегидных смол экологически безопасного и дешевого биологического связующего, полученного на основе модифицированных биоорганических отходов. Отходы пивоваренной, спиртовой и микробиологической промышленности: пивные дрожжи, солодовая дробина, белковый отстой, солодовые ростки и спиртовая (зерно-картофельная) барда, биомасса, мицелий - являются сырьем для получения биоклея [1,8]. Прессованные материалы с использованием биологического связующего сохраняют не только высокие физико-механические свойства, но и соответствуют международным нормам экологичности.
В работе предлагалось снизить токсичность древесных пластиков за счет использования вместо применяемых в настоящее время синтетических смол альтернативного нетоксичного и экологически безопасного связующего биологического происхождения на основе полисахаридов с выраженными адгезивными свойствами. Перспективными являются остаточные пивные дрожжи [7], а также связующие в состав которых входят полисахариды микробного происхождения [4] и к их числу относится экзополисахаридлеван (Рисунок 1). Он обладает высокими адгезивными свойствами, чем карбоксиметилцеллюлоза и может использоваться для склеивания древесины [3]. Леван был также использован для получения экологически чистого клея [5]. Силы растяжения левана при склеивании алюминия и отличная прочность на сдвиг при связывании некоторых пластмасс могут технически конкурировать со многими синтетическими клеями [6]. Биокомпозиционные материалы (биопластики) получали путем смешивания фракции лигноцеллюлозного наполнителя и биосвязущего. В итоге нами получены биокомпозиты соответствующие высоким современным требованиям, а именно экологической безопасностью, биодеградируемостью, значительно низкой себестоимостью с физико - механическими параметрами, соответствующие стандарту (Рисунок 1). Экологически чистые биокомпозицион- ные материалы найдут широкое применение в мебельной (в частности при производстве детской мебели) и строительной промышленностях, при производстве утеплителей, биодеградируемой тары, упаковочного материала, а также выступят в виде декоративных и автомобильных панелей.
Основную сложность при производстве ДСП составляет наличие
большого количества взаимозависимых факторов,
к числу которых
относятся прочностные характеристики материалов, тепло- и звукоизоляционные свойства, экологичность, эстетические, экономические показатели и другие. На данные
показатели прессованных материалов оказывают влияние температура, время, давление
прессования и соотношение связующего и опилок. Как известно,
древесина – материал,
изменяющий свои размеры в зависимости от влажности.
Так
при контакте с водой или влажным воздухом
происходит разбухание – изменение толщины. Этот недостаток присущ не только массиву древесины, но и материалам, изготовленным на древесной основе, в том числе ДСП. Основные эксплуатационные
показатели прессованных материалов показаны
в Табл.1.
Таблица 1
Физико – механические параметры полученных биокомпозиционных материалов
|
Связу- ющее вещество
|
Условия прессова-ния (t°С; p в МПа; времяв мин.
на 1 мм толщины)
|
Плотность, кг/м3
|
Предел прочности, МПа
|
Предел прочности
при растяжении перпендику- лярно
пласти плиты
|
Водопог- лощение, %
|
Разбухание по толщине,
%
|
|
Биосвя- зующее на
|
180;
3,3 – 3,9;
0,4 – 0,5
|
~1045,5
|
не ниже 17
(~21-24)
|
0,45-0,64
|
6-15
|
8-15
|
|
Фенол- форм-аль- дегидная смола
|
180;
2,5 – 3,5;
0,3 – 0,35
|
* 550 –
820
|
* не
ниже 14
|
* не
ниже 0,40
|
*не более
15
|
*не более 15
|
* ГОСТ 10632 – 2007 «Плиты древесностружечные» [2]
По данным таблицы можно констатировать, что физико – механические показатели биокомпозиционных материалов
соответствуют требованиям стандарта. Таким образом, материалы, полученные с использованием биологических связующих, представляют потенциальный интерес для внедрения
в производство древесно- стружечных плит без эмиссии фенола в окружающую среду. В настоящее время древесные
композиционные материалы
получили огромное
распространение по всему миру и имеют большое значение
для развития той или иной страны.
В промышленности при получении древесных композиционных материалов в качестве связующего вещества используют синтетические смолы (фенолформальдегидные
и др.), которые
обладают выраженным канцерогенным эффектом
(токсичностью) и способны
наносить колоссальный вред здоровью человека,
а также нарушать экологическое равновесие на Земле в связи со своей биологической несовместимостью. Постепенно ужесточающиеся меры защиты природной среды требуют внедрения иных, соответствующих требованиям времени, технологий изготовления данного вида продукта.
Поэтому именно биоматериалы на основе экологически безопасного биологического связующего в будущем должны заменить традиционные композиты,
которые не имеют актуальности уже сегодня.
Список литературы
1. Большаков В.Н. Утилизация отходов пивоваренной промышленности путем микробиологической переработки / В.Н. Большаков, И.Н. Никонов, В.В. Солдатова, Т.Н. Грудинина, В.И. Прокопьева, Е.А. Лапицкая,
Л.А. Кряжевских, Г.Ю. Лаптев // Экология
и промышленность России.
- 2009. - №10. – С. 36-39.
2. ГОСТ 10632 – 2007. Плиты древесно-стружечные. Технические условия. – Введ. 01.01.2009. – М.: Стандартинформ. – 2007.
-15с.
3. Лияськина Е. В. Биотехнология бактериальных экзополисахаридов : учеб.пособие / Е. В. Лияськина, В. В. Ревин, В. М. Грошев [и др.]. – Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2010. – 120 с.
4. 4.Ревин В. В. Теоретические и прикладные основы получения
биокомпозиционных материалов с помощью биологических связующих / В. В. Ревин, В.
В. Шутова, Д. А. Кадималиев [и др.]. – Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2010. – 280 с.
5.
Combie, J., Steel, A. and Sweitzer,
R. (2004). Adhesive
designed by nature (and tested
at Redstone Arsenal). CleanTech. Environ. Policy
6, 258–262.
6.
Combie, J. and Yavorsky, J. (2005). Levan, a renewable raw material
for the post-petroleum era.American Chemical Society, Division
of Industrial and Engineering Chemistry (229th ACS National
Meeting, San Diego, CA).
7.
Kadimaliev, D., Telyatnik, V., Revin, V., Parshin,
A., Allahverdi,
8.
S., Gunduz, G., Kezina,
E., and Asik. Optimization of the conditions required for chemical and biological modification of the yeast waste from beer manufacturing to produce
adhesive compositions /Kadimaliev, D., Telyatnik, V., Revin, V., Parshin,
A., Allahverdi, S., Gunduz,
G., Kezina, E., and Asik //BioRes.7(2), 1984-1993.
9.
Lambuth, A.L..Protein adhesives for wood.Handbook of Adhesive
Technology (2nd ed.) // Marcel Dekker,
New York, 2003.
