ВЛИЯНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА НА СВОЙСТВА ДСтП
Анохин А.Е., Матюшин И.Т. (ОАО «МЭЗ ДСП и Д», г. Москва, РФ)
Установлено [1], что при температурно-влажностных воздействиях скорость и величина набухания плит повышается с подъемом температуры, причем для плит менее токсичных этот процесс более интенсивен. Повышение разбухания объясняется ослаблением адгезионных связей связующего и древесных частиц при снижении содержания свободного формальдегида в смоле или его блокировки посредством акцепторов. Изменение содержания формальдегида после температурно-влажностных воздействий на ДСтП имеет циклический характер при общей тенденции к снижению. Повышение температуры ускоряет снижение содержания формальдегида, хотя циклический характер в первые часы обработки сохраняется. Выделение формальдегида при старении ДСтП проходит в два этапа: на первом под действием температуры и влаги из плит удаляется свободный формальдегид и разрушаются наиболее слабые связи в плите, что приводит к снижению его содержания; на второй стадии разрушаются адгезионные связи, начинается гидролиз связующего, что увеличивает содержание формальдегида, который затем удаляется. Поэтому наряду со снижением прочности плит уменьшается уровень эмиссии формальдегида.
С другой стороны [2], изучение эмиссии формальдегида из древесины и плит методом ВКИ при 40 °С и относительной влажности воздуха 100% в течение 7 суток показывает наличие деструкции древесины (увеличение содержания формальдегида от 0,5-0,6 до 1,2-1,6 мг/100 г) и разрушение даже водостойких экологически чистых плит на основе диизоцианата (повышение эмиссии формальдегида от 1,7 до 5,3 мг/100г). Поэтому при эксплуатации изделий на основе древесины ограничивают допустимую относительную влажность воздуха (Wотн. в.) в зависимости от влажности древесины [3]. Так, при средней влажности материала 7, 9,11, 13% допустимые колебания Wотн. в. при эксплуатации составляют соответственно 30-50%; 50-60%; 60-70%; 70-80% при соблюдении правила соотношения влажностей:
Wк.с.£ Wпр. £ Wэкспл.,
где Wк. с; Wпр.; Wэкспл - соответственно конечная влажность после сушки, в производстве мебели и при эксплуатации.
Низкое значение Wк.с обеспечивают подбором состава связующего, режима прессования брикета, введением гидрофобных добавок, покрытием плит шпоном и пленками, лаками, эмалями. Величины влажного и соответствующего размерного линейного гистерезиса зависят от пород используемой древесины. Гистерезис сорбции характеризует те пределы влажности древесины, при которых в условиях производства и эксплуатации влажность и линейные размеры её не изменяются. Гистерезис сорбции для образцов древесины толщиной более 15 мм и длиной более 100 мм достигает максимума (около 2,5% влажности) и дальнейшее увеличение образца на его показатель не влияют. Отделка плит и фанеры резко уменьшают размероизменяемость деталей. Так при покрытии шпоном деталей линейные размеры при изменении влажности на 1% изменяются на 0,86 мм при размере детали поперек волокон 330 мм, а при двухслойном покрытии шпоном - 0,317 мм или имеет сокращение в 2,5 раза. Изучение образцов древесины без и с обмазкой водостойкими клеями торцов показали, что пары воды проникают на глубину до 40 мм. Покрытие образцов перхлорвиниловой эмалью, нитроэмалью, масляной краской по сравнению с непокрытым образцом задержало поглощение образцами влаги воздуха (Wотн.в.=80%, Т=20±1°С) и привело к увеличению влажности материала через 80 суток от 7-8% до 9-11,5%. Учитывая, что ДСтП в чистом виде не используются, для исследования часть поверхности плит закрывали ламинатом. Влияние Wотн.в. на десорбцию формальдегида из плит изучали в камере объемом 24 м3 с циркуляцией воздуха со скоростью 0,1м/с и насыщенностью 1,6 м2/м3. Варьировали следующие факторы: кратность воздухообмена (х1) в пределах 0,2-0,5 об/ч, Wотн.в в пределах 30-60% (х2), температура в камере (х3) 22-28 °С, концентрацию формальдегида возле поверхности плиты (х4) в начале исследования в пределах 0,1 мг/м3 (плита Е-2 с отделкой) - 1,26 мг/м3 (плита Е-2 без отделки). Выходной параметр - содержание формальдегида в воздухе камеры (УCH2О) был связан с изменением изучаемых факторов уравнением:
УCH2О = 1,15 + 0,45х2 + 0,3х3 + 0,2х4 + 0,1х1х4 + 0,1х2х4.
Анализ результатов исследований показал, что повышение Wотн.в на 15% вызывает в 2,5 раза большее выделение формальдегида, чем рост начальной концентрации формальдегида у поверхности плиты от 0,1 до 0,68 мг/м3. Совместное повышение Wотн.в на 15% и температуры в камере на 3 °С увеличивают десорбцию формальдегида в 3,75 раза.
Таким образом, в реальных условиях эксплуатации плит при высокой Wотн.в и температуре воздуха начальное содержание формальдегида в плите не всегда является определяющим фактором, влияющим на десорбцию формальдегида из плит. Для снижения влияния Wотн.в на эмиссию формальдегида из плит необходимо не допускать влагу в плиту, повышать термостойкость связующих и степень их отверждения, закрывать открытую пористость торцевых поверхностей.
Литература.
1. Дорноступ С.Б. Повышение стойкости и улучшение санитарно- гигиенических свойств древесностружечных плит для деревянного домостроения. Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук, Новосибирск, 1992, 22 с.
2. Раффаэль Э. Выделение формальдегида из древесностружечных плит. М., Экология, 1991, 160 с.
3. Куликов И.В. Новое в технологии сборки изделий из древесины. М., Лесная промышленность, 1968, 432 с.