Сотрудники Института химии твёрдого тела и механохимии СО РАН предложили новый состав
древесно-стружечных плит из рисовой шелухи, древесных опилок, отходов металлургических производств и
жидкого натриевого стекла. Такие ДСП отличаются повышенными характеристиками прочности, водо- и
огнестойкости. Технология была отработана совместно с Далянским ООО по химическому материалу твёрдого
тела «Кэсытэ» (Далянь, КНР).
Древесно-стружечные плиты очень популярны в России: они применяются для изготовления мебели, строительных
элементов и в производстве тары. Обычно древесный наполнитель ДСП состоит из калиброванной стружки, а в
качестве связующего вещества чаще всего используется фенолформальдегидная смола. Такой материал имеет ряд
недостатков. Во-первых, он менее прочный, чем цельная или клеёная древесина, во-вторых, имеет ограниченную
влагостойкость. ДСП класса эмиссии Е2, Е3, Е4 не подходят для производства мебели, поскольку выделяют
вредный для человека формальдегид.
В Институте химии твёрдого тела и механохимии СО РАН предложили использовать для создания ДСП отходы
сельскохозяйственного (рисовая шелуха), деревообрабатывающего (древесные опилки, стружка) и
металлургического производств (кремнезёмные пылевидные отходы, например, производства ферросилиция).
Связующим звеном такого ДСП выступает жидкое натриевое стекло — водный раствор силиката натрия определённого
модуля.
Основной задачей учёных было получить экологически чистый ДСП за счёт полной замены токсичной
фенолформальдегидной смолы, а также расширить диапазон утилизируемых отходов. Кроме того, необходимо было
сделать так, чтобы новые составы обладали достаточной прочностью, водостойкостью, повышенной огнестойкостью,
и при горении не выделяли вредные для человека вещества.
Для обеспечения экологической безопасности в качестве связующего звена ДСП учёные применили водный
раствор жидкого натриевого стекла с силикатным модулем 2,5—3,6 и плотностью 1,3—1,5 г/см³. Жидкие стёкла с
такими характеристиками стандартно используются для получения различных строительных материалов.
Пылевидные отходы кремнезема и измельченная рисовая шелуха не только выступают наполнителем для ДСП, но
также выполняют функцию модифицирующей добавки к жидкому стеклу, увеличивая водостойкость и огнестойкость
конечного изделия. В состав кремнезёма могут входить хром, алюминий, цирконий и многие другие компоненты —
они ускоряют отвердевание и делают материал прочнее.
Полученные образцы ДСП были испытаны с помощью стандартных методик по ГОСТ. Опыты показали, что эти
образцы обладают достаточной водостойкостью (разбухание по толщине за 24 часа менее 3 %) и высокими
прочностными характеристиками (предел прочности при статическом изгибе может достигать 50 МПа, удельное
сопротивление выдергиванию шурупа 55—60 Н/мм). Также изделия прошли успешное тестирование на пожарную
безопасность.
«Главное свойство нашей ДСП — это огнестойкость, которая достигается за счёт применения силикатного
водного связующего. Однако из-за высокой стоимости силикатного клея и особенностей технологии такие ДСП
получаются дороже традиционных аналогов», — рассказала старший научный сотрудник ИХТТМ
СО РАН кандидат химических наук Зоя Коротаева.
Исследователь подчеркнула большую роль китайских коллег в реализации этой работы. «Всё,
что было сделано необходимо для масштабирования наших лабораторных разработок, сделано в Китае.
Экспериментальную часть по получению ДСП мы с руководителем группы доктором химических наук Владимиром
Александровичем Полубояровым делали в Институте железнодорожного транспорта в лаборатории профессора Гао
Хун. Отдельные испытания (по прочности, пожаробезопасности) проводило Далянское ООО по химическому
материалу твёрдого тела „Кэсытэ“, организованное китайской стороной для совместного освоения технологий
и доведения лабораторных разработок до промышленных испытаний. У нас были очень комфортные условия
работы: наличие необходимого оборудования, методов исследования, сырья и реактивов, на любой наш запрос
давали ответ на следующий день», — отметила Зоя Коротаева.
Материал подготовлен при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и
технологий.
Текст: Диана Хомякова. Источник: «Наука
в Сибири».