Содержание к диссертации
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ СНИЖЕНИЯ ГОРЮЧЕСТИ
ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЕЕ
РЕШЕНИЯ 12
1.1. Оценка горючести древесных материалов 14
1.2. Теоретические условия получения огнезащйщенных древесных материалов 1.
2.1. Огнезащита. Общие положения 24
1.2.2. Учет влияния защитных средств на процесс изготовления и свойства древесных материалов 30
1.2.3. Условия образования огнезащйщенных древесноволокнистых плит 32
1.3. Защитные средства и современные способы изготовления огнезащйщенных древесных
материалов 36
1.3.1. Средства и способы снижения горючести 36
1.3.2. Огнезащита древесных материалов в процессе изготовления 40
1.4. Методология исследования огне защищенности древесных материалов 44
І.4. Методы оценки пожарной опасности .47
1.5. Анализ эффективности различных огнезащитных составов. Разработка оптимальных рецептур 49
1.6. Основные результаты 81
2. ХШИЧЕСІИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОБРАЗОВАНИЯ
ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫХ ПЛИТ В СВЯЗИ С ПРИДАНИЕМ ИМ ОГНЕЗАЩЩЕННОСГИ 84
2.1. Межволоконное взаимодействие и сопутствующие ему явления 85
2.2. Исследование вязкоупругих свойств древесноволокнистых плит на стадиях изготовления 88
2.2.1. Термомеханический анализ 89
2.2.2. Переходы и релаксационные явления при образовании древесноволокнистых плит 97
2.2.3. Исследование влияния огнезащитных
составов на вязкоупругие свойства плит 108
2.3. Превращения компонентов при образовании древесноволокнистых плит 120
2.4. Основные результаты і38
3. РАЗВИТИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О МЕХАНИЗМЕ ОГНЕЗАЩИТЫ ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ 143
3.1. Калориметрические исследования 148
3.2. Основные закономерности превращений в твердой фазе, обусловленные огнезащитной обработкой 157
3.3. Хроматографическое исследование влияния огнезащитной обработки на состав летучих продуктов пиролиза и горения древесноволокнистых плит , 180
3.4. Механизм огнезащитного действия фосфорсодержащих составов 194
3.5. Основные результаты 208
4. НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ МОДИФИКАЦИЙ
ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫХ ПЛИТ 214
4.1. Технико-эксплуатационные характеристики ОДШ 214
4.2. Использование фурановых связующих для получения утолщенных сверхтвердых ОДШ 223
4.3. Изготовление утолщенных ОДШ дифференцированной плотности 235
4.3.1. Определение общих условий получения ОДШ с использованием вспенивающихся композиций 236
4.3.2. Древесноволокнистые плиты на основе огнезащищенных древесных волокон и термореактивных вспенивающихся композиций , 242
4.3.3. Технико-эксплуатационные характеристики
2 4.4. О применимости огнезащитных составов для новы безопасности процесса производства древесноволокнистых плит и повышения их качества 259
4.5. Основные результаты 270
5. ХИМЩО«ТЕХНОЛОГЙЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕ ЗАЩИЩЕННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 275
5.1. Изготовление ОДШ по мокрому и мокро-сухому способам производства , 279
5.2. Изготовление древесностружечных плит 291
5.3. Огнезащита бумаги для декоративных бумажно-слоистых пластиков
2 5.3.1. Обработка готовой бумаги , 301
5.3.2. Пути комплексной огнезащиты ДБСП , 308
5.4. Об универсальности научно-техничееких решений по снижению горючести древесных материалов 316
5.5. Основные результаты 323
6. ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ, ПРАКТИЧЕСКОЕ ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ В ПРОИЗВОДСТВО И ТЕХНИКО ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОГНЕЗАЩИЩЕННЫХ ДРЕВЕСНЫХ ЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 327
6.1. Изготовление ОДШ по сухому способу 327
6.1.1. Технологическая схема и ее обоснование 327
6.1.2. Промышленная технология и основные
параметры изготовления ОДВП 333
6.2. Опытно »промышленное изготовление ОДШ по мокро-сухому способу 336
6.3. Изготовление огне защищенного древееноволок нистого материала на порошковой вспениваю щейся композиции ФФ 339
6.4. Изготовление ОДБСП 345
6.5. Экономическая эффективность производства и применения огнезащищенных древесных и
целлюлозных композиционных материалов 349
б 6. Основные результаты 353
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 356
ПЕРЕЧЕНЬ ЛИТЕРАТУРЫ 360
ПРИЛОЖЕНИЯ 403
Введение к работе
Рациональное использование лесных ресурсов на базе более глубокой и комплексной переработки является актуальной задачей /I/. Она охватывает ряд направлений, одно из которых заключается в создании высокопроизводительных безотходных технологических процессов химической переработки древесины с целью получения целлюлозы, бумаги, картона, древесноволокнистых плит.
Объем и области применения конструкционно-отделочных древесных материалов для промышленного и гражданского строительства, мебельного производства постоянно расширяются. Это обеспечивает существенную экономию деловой древесины, значительно повышает производительность труда. При росте вывозки древесины всего на 2% производство древесностружечных и древесноволокнистых плит за Ю-е пятилетие возрастет на 60-85$ /2/. Увеличивается выпуск специальных видов древесноволокнистых плит с повышенными прочностью и водостойкостью, облицованных бумажно-смоляной пленкой, а также плит с наклеенным на поверхность декоративным бумажно» слоистым пластиком.
Широкое применение в народном хозяйстве древесных плит и слоистых пластиков обусловлено научно-техническим прогрессом, но вместе с тем обнаруживаются негативные аспекты, связанные с повышенной пожарной опасностью этих материалов. Известно, что скорость разложения древесины, или скорость выхода горючих ле - тучих продуктов, зависит от геометрических размеров материала и величины теплового потока, поглощаемого им. Тонкие листовые и плитные материалы характеризуются повышенной горючестью»
Анализ социальных и экономических последствий пожаров указывает на то, что снижение горючести древесных материалов становится важной научной и социальной проблемой. Установлено, что подавляющее большинство пожаров происходит от малокалорийных источников зажигания /164/. В таких условиях огне защищенные материалы могли бы успешно противостоять возгоранию или локализовать возникший пожар. Это обстоятельство определило идею снижения пожарной опасности сооружений, заключающуюся в том, чтобы применением огнезащищенных материалов исключить возможность распространения пламени.
Постановление Совета Министров СССР "О мерах по повышению пожарной безопасности в населенных пунктах и на объектах народного хозяйства" наметило комплекс государственных мер борьбы с огнем в условиях научно-технической революции. Остро ставится вопрос об улучшении защиты зданий повышенной этажности, гостиниц, театров, детских учреждений /335/. Определенная роль в решении вопроса принадлежит разработке и реализации мероприятий по снижению горючести древесных и целлюлозных композиционных материалов. Успешное решение этой проблемы имеет большое народнохозяйственное значение. Массовое применение модифицированных древесных плит, пластиков, фанеры существенно сократит наносимый пожарами ущерб и, что особенно важно, уменьшит число погибших или получивших ожоги и травмы. На судах морского флота, самолетах, в железнодорожных поездах и общественных зданиях» где возникновение пожаров особенно опасно, установлены жесткие ограничения в применении горючих материалов и используются достаточно дорогие композиции из металлов и неорганических материалов. Создание высококачественных огнезащищенных древесных плит и пластиков позволяет расширить сферу их применения, открывает возможность экономии ряда дефицитных материалов.
Актуальность проблемы подчеркивается интенсивным развитием производства антипиренов По прогнозам /378/ их мировой расход в 1980 г. только для огнезащиты текстильных материалов достигнет 100 тыс.т, а капитальные вложения в производство антипире нов для этих целей составят 2 млр.долл. в год. Ежегодный при» рост производства антипиренов для пластмасс и волокон за рубе і жом составляет 7 20$. В разработке занятных средств для древесвнх материалов определилось отставание. Существует даже мнение, что для них вообще не следует проводить специальных исследований, а целесообразнее использовать рецептуры, созданные для тканей, по мере снижения стоимости реагентов и увеличения объема их производства /420/..
Ограниченность концепции "подходящего" антипирена, не учи тывающей специфику конкретного материала, сдерживает создание прогрессивных технологических процессов изготовления огнезащищенных древесных материалов различного назначения. Методы их модификации в большинстве случаев основаны на принципах обработки готового изделия или заготовки. Они включают пропитку астворами антипире нов или навесение их на поверхность. Приня то считать, что защитные средства отрицательно влияют на основные свойства материалов, что также сдерживает их широкое применение. В результате наметилась серьезная диспропорция между вполне обоснованной потребностью в огнезащищенных древесноволокнистых и древесностружечных плитах, фанере, целлвлозных композиционных материалах, с одной стороны, и разработкой, организацией промышленного выпуска и правильным использованием их, с другой. Для успешного ее разрешения потребовался новый подход к проблеме огнезащиты древесных материалов, изготовляемых путем горячего прессования Этот специальный подход, который развивается в настоящей работе, основан на изучении и направленном использовании превращений высокомолекулярных компонентов древесного комплекса в присутствия огнезащитных составов в образовании структуры материалов в процессе изготовления.
Назрела необходимость в разработке научно обоснованных способов изготовления огнезащищенных древесноволокнистых плит, являющихся по существу новым видом продукции, в организации их промышленного производства, а также в определении основных направлений модификации в соответствии с тенденциями развития потребляющих отраслей. Решение этих вопросов является основной целью данной работы. В задачу ее входило изучение основных химических и физико-химических закономерностей образования древесноволокнистых плит в связи с их модификацией, установление применительно к изучаемым объектам механизма огнезащитного действия и создание на этой основе многофункциональных защитных составов (не касаясь при этом вопросов огнестойкости конструкций), разработка методов получения огнезащищениых древесноволокнистых плит, создание композиционных материалов рациональной структуры, разработка технологических схем процессов изготовления этих материалов. Требовалось проверить пригодность основных теоретических положений для разработки огнезащищениых материалов, изготовляемых путем горячего прессования (древесностружечных плит, декоративного бумажнослоистог© пластика, фанеры и др.).
В результате выполненного комплекса научно-исследовательских работ выдвинуты и разработаны положения о температурном интервале активации огнезащитных систем, о переменной активной кислотности, о многофункциональности модифицирующих составов, о роли температурных переходов высокомолекулярных компонентов древесного комплекса в развитии межволоконного (межчастичного) взаимодействия, о химических и физико-химических превращениях при горячем прессовании модифицированных материалов. Дано дальней шее развитие представлений о механизме огнезащитного действия, о подавлении образования окиси углерода и дыма. Установлены закономерности получения плит на вспенивающихся композициях.
Совокупность настоящих положений легла в основу теории изготовления древесных и целлюлозных композиционных материалов путем горячего прессования или термической обработки с использованием огнезащитных систем, активно участвующих в процессах образования структуры, в направленном изменении основных свойств материала. На этой основе разработаны методы изготовления огне защищенных материалов с широким диапазоном характеристик, включая твердые древесноволокнистые плиты, декоративные бумажио слоистые пластики, композиционные материалы, приближающиеся к иеноилаетаи, а также разработаны эффективные огнезащитные составы, выполняющие функции технологических пластификаторов, по-лифункциональных реагентов, катализаторов. Разработана принципиальная технологическая схема и обоснованы основные параметры изготовления твердых огнезащищенных древесноволокнистых плит, фосфорсодержащих плит средней плотности, огнезащищенной бумаги и слоистых пластиков на ее основе, изучены технико-эксплуатационные свойства созданных материалов, составлены технические условия на них. Результаты исследований и разработок переданы BHIG Союзнаучилитпрому, использованы Гипролеспромом в рабочем проекте цеха спдцдобавок для Селецкого ДОКа, практически реализованы на Балабановской экспериментальной фабрике и Селецком ДОКе, использованы Вильнюсский опытным заводом волокнистых изделие, а также переданы ряду предприятий.
В диссертации обобщены результаты работ, проведенных в период 1964-1978 гг. при непосредственном участии и под руководством автора. Тематика включена в координационные планы научно-исследовательских работ АН GQGP, ГКНТ Of СОСР, Минлеспрома» Ма териалы диссертации докладывались на всесоюзных и отраслевых конференциях и семинарах, на предприятиях,ежегодных научно-технических конференциях Лесотехнической академии имени С.М.Кирова. Они опубликованы в более чем 50 научных статьях» трех брожюрах, в книге /158/. 15 технических решений признаны изобретениями. Значительная часть исследований обобщена диссертантом в монографии /129/.
