9 .2. Проклейка древесноволокнистой массы

9.2.1. Назначение, сущность и виды проклейки. Проклейка древесноволокнистой массы способствует снижению водопоглощения и набухания, а также повышению механической прочности плит. Чтобы придать плитам водостойкость, в древесноволокнистую массу вводят гидрофобное вещество. Распределяясь на древесных волокнах и заполняя собой поры в готовой плите, гидрофобное вещество препятствует проникновению в нее влаги. Однако ус­тановлено, что это временная водостойкость, которая при воздействии воды значительно снижается. Тем не менее гидрофобизирующую проклейку применяют при производстве твердых плит, так как, кроме повышения водостойкости, парафин, ис­пользуемый в качестве проклеивающего материала, предотвра­щает налипание пучков волокон к глянцевым листам плит пресса транспортным сеткам, а также придает блеск лицевой поверхности плиты.

Гидрофобные вещества для проклейки следующие: парафин, гач, церезиновая композициями др. Содержание их в плитах не превышает 1,0% по массе, так как эти вещества ослабляют связь между волокнами, тем самым понижая прочность плит. Гидрофобизирующие добавки вводят в волокнистую массу в виде водных эмульсий. Для получения тонкодисперсной эмуль­сии в качестве эмульгаторов применяют высокомолекулярные кислоты (олеиновую, стеариновую, пальмитиновую и др.). Луч­ший результат получают при использовании олеиновой кислоты, которая после воздействия на нее концентрированного аммиака образует олеат аммиака, являющийся сильным эмульгатором для парафина и его заменителей. Вместо аммиака можно при­менять кальцинированную или каустическую соду, но аммиак дает лучшие результаты.

Для эмульгирования парафина достаточно олеиновой кис­лоты лишь 2–3% от массы парафина, однако при осаждении парафина на волокнах сернокислым алюминием олеат аммиака образует олеат алюминия, обладающий водоотталкивающими свойствами, поэтому олеиновую кислоту применяют в большем количестве.

Для снижения себестоимости готовых плит на предприятиях в качестве эмульгатора используют концентрат сульфитно-бар­дяной бражки, кубовые остатки от перегонки синтетических жирных кислот, а также сульфатное мыло. Необходимое усло­вие для осаждения на волокнах гидрофобных веществ – созда­ние в древесноволокнистой массе кислой среды – рН 4,5–5,0.

Такая среда образуется в результате введения в древесноволок­нистую массу раствора сернокислого глинозема или алюмокалиевых квасцов, служащих коагуляторами или осадителями. В последнее время широко стали применять серную кислоту.

Введение коагуляторов в волокнистую массу способствует также осаждению на волокнах смоляных кислот, содержащихся в древесине хвойных пород. Поэтому в отдельных случаях в массу вводят только один коагулятор, не вводя проклеиваю­щего состава.

Химизм процесса коагуляции при использовании сернокис­лого глинозема объясняется следующим образом. В водном рас­творе сульфата алюминия молекулы A1₂(SО₄)₃ диссоциируют на положительно заряженные трехвалентные ионы алюминия и отрицательно заряженные ионы SO₄. Недиссоциированная часть молекул расщепляется на окись алюминия и серную кислоту: Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O = Al₂O₃ + 3H₂SO₄. Серная кислота создает кис­лую среду. Окись алюминия, в свою очередь, образует гидро­окись алюминия А1(ОН)₃, которая адсорбирует из раствора ионы алюминия, приобретая сильный положительный заряд. Обладая большой поверхностью и зарядом, она коагулирует коллоидные частицы проклеивающего вещества, которые вместе с хлопьями гидроокиси алюминия оседают на волокнах.

При осаждении проклеивающее вещество не обволакивает волокно, как пленка, а присоединяется к волокну в виде малень­ких частичек – капелек, диаметром 0,1–5 мкм, сосредоточи­ваясь на фибриллах и мельчайших обрывках волокон. Гладкие участки волокон остаются практически не покрытыми капель­ками проклеивающего вещества. Этим объясняется тот факт, что на качество проклейки оказывает влияние фракционный со­став волокна и степень размола массы. Масса тонкого размола проклеивается легче, чем грубая. Однако значительное повы­шение степени размола массы нецелесообразно, так как оно от­рицательно влияет на ведение технологического процесса. По­этому степень размола устанавливают с учетом требований всех стадий процесса.

Для повышения механической прочности древесноволокни­стых плит в массу вводят клеевые добавки. Введение альбумина значительно улучшает прочностные показатели изготовляемых плит. Например, добавка альбумина, которая составляет около 1% массы абсолютно сухого волокна, ведет к повышению проч­ности плит на 20–30%. Для обеспечения требуемых показате­лей водостойкости альбуминовую проклейку применяют в комбинации с парафиновой. Приготовляя альбуминовый клей, добавляют формалин или известь, которые препятствуют набуханию альбумина во влажной среде и придают ему фунгицидные свойства.

Установлено, что водопоглощение плит, проклеенных альбуминовым клеем с добавкой извести, ниже на 25–40%, чем плит, проклеенных клеем с добавкой формалина. В качестве клеевой добавки применяют также ма­лотоксичную водорастворимую фенолформальдегидную смолу марок СФЖ-3024Б и смолу СФЖ-3014 и др.

Показатели водостойкости и прочности плит зависят не только от проклейки, но и от термовлагообработки. Между процессами проклейки и термовлагообработки установлена тесная связь, поэтому подбору химикатов и режимам термовлагообработки уделяют много внимания.

9.2.2. Приготовление составов для проклейки. Для приготовления проклеивающих составов используют различного типа оборудо­вание. Наиболее распространенные аппараты для приготовле­ния эмульсий – цилиндрические баки, снабженные быстроходными мешалками. Они установлены на многих действующих предприятиях.

Бак для приготовления проклеивающей эмульсии (эмульгатор) представляет собой цилиндрическую емкость с плоским дном. Ко дну бака приварены опоры для поддержания змеевика. Сверху бака к фланцу прикреплена крышка, в которой нахо­дится закрывающийся люк (700×650мм) для загрузки хими­катов. На крышке размещен привод мешалки. Вертикально рас­положенный приводной вал с пропеллером находится внутри бака.

Бак изготовлен из листовой стали и оснащен пятью патруб­ками: тремя диаметром 200 мм для подачи пара, отвода конден­сата и пара, вынужденного слива эмульсии; диаметром 40 мм для отвода готовой эмульсии и диаметром 20 мм для термо­метра.

Для приготовления проклеивающей эмульсии используют также ультразвуковые установки.

Парафиновую эмульсию готовят следующим образом. Бак наполняют водой (около 700 л), которую подогревают до темпе­ратуры 60–65°С, после чего включают привод мешалки. В по­догретую воду при перемешивании добавляют 8 л олеиновой кислоты и 8 л 25%-ного раствора аммиака. Через несколько минут в полученную смесь загружают порциями 80 кг парафина. Крышку бака закрывают и в течение 2,5 ч производят эмульги­рование. Чем больше время эмульгирования, тем выше качество эмульсии. С самого начала процесса приготовления эмульсии необходим строгий контроль за температурой, которую поддерживают в пределах 60–65°С, так как при меньшей темпера­туре парафин может не расплавиться, а при большей может произойти высаживание парафина из эмульсии. Явление выса­живания парафина из эмульсии необратимо даже при повтор­ном подогревании. В этом случае парафин необходимо удалить, а бак промыть. В процессе приготовления эмульсии следует соблюдать мак­симальную чистоту. В эмульсию не должны попадать посторон­ние примеси. Особенно опасна примесь глинозема, который ве­дет к высаживанию парафина. Причиной этого явления может быть и недостаточно чистое сырье.

Готовую эмульсию перекачивают в специальную емкость (бак) для хранения. Рекомендуется продолжать перемешивание эмульсии в баке для хранения, пока температура не снизится до 30°. Парафиновая эмульсия может храниться в виде стабиль­ного раствора. В случае расслоения необходимо включить ме­шалку, которая нормализует эмульсию. Методы приготовления эмульсии из других восковых продуктов, рекомендуемых к ис­пользованию в производстве древесноволокнистых плит, анало­гичны описанным. В табл. 9.1 приведены некоторые рекомендуемые рецептуры.

При большем или меньшем содержании твердых углеводо­родов в гаче рекомендуют пропорционально увеличить или уменьшить количество эмульгирующих веществ. Приготовлен­ные эмульсии при перекачке в бак для хранения разбавляют водой до концентрации 6–10%.

Таблица 9.1