Модифицирование древесных плит

 

 
 
 
А. А. Леонович 
 
 
 
МОДИФИЦИРОВАНИЕ ДРЕВЕСНЫХ ПЛИТ 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2023 

 

УДК 674.5 
ББК 37.13 
Л47 
 
Рецензенты: 
заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, 
профессор Санкт-Петербургского государственного лесотехнического 
университета им. С. М. Кирова В. И. Онегин; 
доктор технических наук, профессор Санкт-Петербургского государственного 
университета промышленных технологий и дизайна В. К. Дубовый 

 
Леонович, А. А. 
Л47  
Модифицирование древесных плит : учебное пособие / 
А. А. Леонович. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. – 
116 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1127-1 
 
Представлены основные направления и конкретные технические 
решения модифицирования древесных плит. Выделены 
отдельные типичные принципы модифицирования, их обоснование 
и сущность, рассмотрение сопровождается конкретными 
примерами. 
Для студентов бакалавриата и магистратуры направлений 
подготовки: «Химическая технология», «Технология лесозаготовительных 
и деревоперерабатывающих производств». Может 
быть полезно инженерно-техническим и научным работникам 
древесноплитной и мебельной подотраслей и строительства. 
 
УДК 674.5 
ББК 37.13 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1127-1 
Леонович А. А., 2023 
 
СПбГЛТУ имени С. М. Кирова, 2023 
 
Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 
 
Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 

 

Оглавление 

Перечень условных сокращений и символов  ................................................ 4 
Предисловие ...................................................................................................... 5 
Введение ............................................................................................................ 7 
О терминах ...................................................................................................... 11 
1. Модифицирование ...................................................................................... 14 
1.1. Цели модифицирования ....................................................................... 16 
1.2. Подходы к проблеме ............................................................................. 17 
1.3. Композиционные материалы ............................................................... 19 
1.4. Актуальность принципов ..................................................................... 20 
2. О принципах модифицирования ................................................................ 23 
2.1. Создание новых видов .......................................................................... 23 
2.2. Повышение уровня качества ................................................................ 44 
2.3. Энерго- и ресурсосбережение .............................................................. 63 
3. Техническое творчество ............................................................................. 90 
3.1. Изобретательство .................................................................................. 90 
3.2. Авторское право .................................................................................... 92 
3.3. Приемы решения изобретательских задач .......................................... 94 
3.4. Качество творческих сотрудников ...................................................... 98 
Заключение .................................................................................................... 103 
Список использованной литературы ........................................................... 105 
Предметный указатель.................................................................................. 112 

Перечень условных сокращений и символов 

Г – группа горючести 
ДВП – древесноволокнистая плита 
ДСП – древесностружечная плита 
КМ – антипирен амидофосфат марки КМ 
КФС – карбамидоформальдегидная смола 
МКФС – меламинокарбамидоформальдегидная смола 
НПБ – нормы пожарной безопасности 
СНиП – строительные нормы и правила 
ФКМ – антипирен фосфорамид марки ФКМ 
ФФС – фенолоформальдегидная смола 
Dm – коэффициент дымообразования  
Е – класс эмиссии формальдегида 
Еупр – модуль упругости 
НCL50 – показатель токсичности 
J – индекс распределения пламени 
∆m – потеря массы при огневом испытании 
MDF – древесноволокнистая плита средней плотности 
N – набухание по толщине для ДВП 
OSB – плиты древесные с ориентированной стружкой 
∆S – разбухание по толщине для ДСП 
α – ударная вязкость 
εр – предельная деформация при ударе 
ρ – плотность 
τс.г. – время самостоятельного горения 
σизг – прочность при изгибе 
σ– прочность при растяжении перпендикулярно пласти плиты 

Предисловие 

Основные направления и конкретные технические решения модифи- 
цирования древесных плит рассматриваются в данном издании с позиции ос- 
новных принципов, выявленных и примененных автором за долгий период 
работы в этой интересной области. Надо отметить, что разработок и публика- 
ций улучшения потребительских свойств и усовершенствования способов 
изготовления конкретных видов древесных плит существует довольно много. 
Большое число из них так и не нашло реализацию в промышленности. 
Имеющаяся информация по разным видам древесных плит в отноше- 
нии составов и способов их модифицирования в известных публикациях не 
структурировалась, несмотря на настоятельную в том необходимость. В яв- 
ном виде сами принципы не формулировались и не использовались как инст- 
румент в решении технических задач. В большинстве случаев исследователи 
и разработчики не задерживались на исходных методологических положе- 
ниях, а сразу искали сильные изобретательские решения с последующим 
закреплением найденного результата публикацией или заявкой на патент. 
Автор сделал попытку в отношении древесных плит выделить отдель- 
ные типичные принципы модифицирования, их обоснование и сущность, 
сопровождая рассмотрение конкретными примерами. Разумеется, он далек от 
мысли охватить в какой-либо мере соответствующий теме опубликованный 
научный и практический материал (патенты, авторские свидетельства, 
статьи, обзоры и пр.), используя избирательно только то, что наиболее нагля- 
дно иллюстрирует конкретный принцип. 
Реализация принципов сопровождается соответствующими примера- 
ми. Сделано это без строгого хронологического порядка. Но приоритет тех- 
нических решений отражен преимущественными ссылками на изобретения с 
указанием даты подачи заявки. Научная новизна подтверждается датой 
публикации. В некоторых случаях, чтобы не перегружать учебное пособие 
библиографическим списком, указан только обзор или монография, в ко- 
торых содержатся соответствующие ссылки. Иногда автор ограничивается 
даже простым упоминанием хорошо известных в отрасли технических 
решений, иллюстрирующих конкретно разбираемый принцип. 
Приведенные приемы имеют различный творческий вес и сопрово- 
ждаются пояснениями, существенно различающимися по уровню научного 
сопровождения. В отдельных статьях (если так помечать пронумерованные 
принципы) потребовалось привести краткую научную сторону вопроса с 
включением поясняющих таблиц и графиков. В других, менее значимых и 
более очевидных – достаточно упоминания и примера. С этим связана неко- 
торая неоднородность подачи материала и компоновка изложения.  

Отдельные принципы модифицирования по мере их освоения и фор- 
мулировки публиковались автором [27, 36]. Творческие решения в этом нап- 
равлении приводят к новым принципам и экспериментальному развитию и 
подтверждению ранее сформулированных. Это побудило автора к изданию 
данной расширенной работы, в которую включена информация не только по 
принципам модифицирования в связи с оформлением патентов на новые 
технические решения, но и краткие сведения о качествах научного сотру- 
дника, которые необходимы для успешной работы в этом направлении или 
которые надо направленно развивать начинающему работнику в этой увлека- 
тельной области совершенствования качества древесных плит путем модифи- 
цирования. 
Предлагаемое издание рассчитано на студентов и аспирантов, выпол- 
няющих исследования в области создания новых видов древесных плит или 
повышения их качества, преследуя цель энерго- и ресурсосбережения. Оно 
окажется полезным инженерному корпусу в решении практических задач 
повышения производительности труда и уровня потребительских свойств 
древесноплитной продукции на реально действующих технологических 
линиях при их модернизации. 
 
 

Введение 

В тридцатых годах по мокрому способу стали изготовлять древесно- 
волокнистые плиты (ДВП), заимствуя идеи из технологии производства 
бумаги и картона. Измеряя выпуск в условных квадратных метрах всей 
древесноволокнистой продукции Росстат РФ общий объем выпуска в 2021 г. 
оценивал в 710 млн м2, он увеличился на 14,1 % по сравнению с предыдущим 
годом. 
Кроме одного небольшого предприятия с неудовлетворительными 
параметрами продукции, промышленное производство древесностружечных 
плит (ДСП) началось в 1957 г. на двух импортных линиях фирмы «Бартрев» 
в Ленинградской области. К началу XXI века производство ДСП функциони- 
ровало как на закупленных импортных, так и на созданных отечественных 
технологических линиях примерно в равных объемах. В 2021 г. всех видов 
стружечных плит в нашей стране выпущено 11400 тыс. м3 с приростом 
объема на 14,8 % по сравнению с предыдущим годом. Резкое падение объе- 
мов производства в 1992–1996 годах сменилось устойчивым ростом выпуска 
стружечной продукции с новыми видами плит, с широким использованием 
импортного оборудования, с приходом новых игроков – крупных зарубеж- 
ных предприятий. 
Среди новых видов плит наибольшим спросом пользуются древесно- 
волокнистые плиты средней плотности – Medium Density Fibefboard (MDF) и 
древесные плиты с ориентированной стружкой – Orient Strand Board (OSB). 
Область использования этих плит довольно широка и разнообразна. 
Основная доля ДСП применяется в мебельной промышленности. 
Тенденция к их замене на MDF привела к замедлению роста выпуска ДСП и 
перемещению спроса в сферу строительства. Особенно востребованы OSB в 
деревянном домостроении. Расширяются области использования древесно-
плитных материалов, в частности в таре, в обшивке стен грузовых контей- 
неров, в авто-, вагоно- и судостроении, в возведении зрелищных сооружений 
и др. Это требует в свою очередь придания таким материалам ряда новых 
свойств путем внесения изменений в их рецептуру и технологию, то есть 
возникает настоятельная и объективная необходимость подвергнуть их 
модифицированию, изучить технико-эксплуатационные параметры, разрабо- 
тать технологию продвижения плит на новые рынки. 
Американская поговорка гласит: «Кто придумал – тому доллар, кто 
сделал – тому десять, кто продал – тому сто», но без первого невозможно ни 
второе, ни третье. Несмотря на скудность научного финансирования, именно 
придумать креативное совершенствование технологии или придать плитам 
новое свойство оказывается сложнее всего. Требуется научная подготовка, 

определенный талант, а также условия для эксперимента, поскольку мы 
говорим о приемах и способах модифицирования древесных плит. 
В реальных условия сегодняшнего дня «продать» хорошее решение 
действующим предприятиям почти нельзя: у них всё функционирует по 
исходному проекту на хорошо апробированных сырье и материалах. Зачем 
же нести дополнительные затраты на какие-то изменения, если они не 
диктуются острой необходимостью? Поэтому из многих технологических 
предложений, выработанных вне «своей» фирмы, приняты могут быть 
единицы креативных решений с хорошо просматриваемой экономический 
перспективой или всего лишь послужат прототипом для создания «своего» 
решения с особенностями и спецификой, так сказать, под себя, под своё 
авторство. Тем не менее исследователи продолжают искать пути соверше- 
нствования технологии и качества древесноплитной продукции. 
Результат модифицирования может быть описан с позиции качества, 
которое выступает как комбинация оценок свойств древесных плит. Фор- 
мальные определения, которые приняты нами для рассматриваемой области 
знания, включают следующие позиции: 
а) базовая древесная плита (БП) – это плита, все параметры которой 
лежат в регламентируемых пределах. Она вырабатывается на действующих 
предприятиях и в нашем случае служит контролем для оценки эффекти- 
вности используемого принципа; 
б) модифицированная плита (МП) – это материал, показатели 
которого включают качественно новый целевой параметр (МП-ц); показатели 
которого лежат в рамках регламентируемых пределов, но хотя бы один 
параметр оказывается выше верхнего предела за счет рецептурного или 
технологического приема (МП-к); показатели которого соответствуют базо- 
вой плите, но изменениями состава достигается существенное энерго- и 
ресурсосбережение производства (МП-э); 
в) целевой параметр – это параметр, который необходимо привести в 
соответствие с требованиями для возможности использования плиты в новой 
области, где предусматриваются ограничения по данному параметру; целе- 
вым является также параметр, по которому оценивают улучшение качества 
или энерго- и ресурсосбережения. 
 
 

Схема модифицирования базовой плиты в координатах целевых 
задач: 

  придание целевого нового свойства (МП-ц) 

БП                         МП               повышение уровня качества (МП-к) 

достижение энерго- и ресурсосбережения (МП-э)  
 
 
Необходимые пояснения приведены также в разделе используемой 
терминологии. Что же касается модифицирующих средств, то многокомпоне- 
нтность и многообразие сказывается не только на достигаемом параметре, но 
и самым непосредственным образом связано с условиями изготовления дре- 
весных плит, особенно на стадии горячего прессования. Невыполнение этого 
соответствия приводит к тому, что плиты по основным показателям не 
отвечают запросам потребителей и оказываются ненужными. 
При разработке рецептуры и технологии модифицирования конкрет- 
ного вида плит приходится опираться на знания в широком диапазоне. В час- 
тности, используются знания фактического характера (например: известно, 
что мягкие древесные плиты более пожароопасны, чем сверхтвердые ДВП), 
знания процедурного характера (например: известно, что продолжительное 
тепловое воздействие в присутствии кислотообразующего антипирена приве- 
дет к развитию деструкции и падению собственной прочности древесного 
компонента), знания функционального характера (например: знания уравне- 
ния регрессии, связывающее прочность с основными параметрами прессова- 
ния плит), знания об аналогиях (например: огнезащитные средства для тка- 
ней могут оказаться пригодными для MDF) и др. 
Во всех случаях в основе принципов модифицирования лежат: теория 
образования древесных плит, химия и физика древесины и синтетических 
полимеров, физическая и коллоидная химия, многие смежные науки, а также 
накопленный практический опыт. Комплексный подход не только открывает 
возможности создать материал, отвечающий требованиям потребителя при 
оценке продукции ОТК или другими специализируемыми лабораториями, но 
также позволяет достоверно оценить его долговечность, поскольку модифи- 
цирующее средство может оказывать на тот или иной параметр медленно 
протекающее отрицательное влияние из-за гидролитических или окислитель- 
ных процессов. 
Самостоятельное значение имеет модифицирование связующего в 
виде олигомера или полимера при введении в состав молекул малого коли- 

чества фрагментов иной природы. Введение их может осуществляться на 
стадии синтеза или уже в синтезированные макромолекулы. Такое модифи- 
цирование называют химическим. 
Если преобразуется надмолекулярная структура без изменения хими- 
ческого строения связующего, то говорят о физическом модифицировании. В 
науке о полимерах изменение свойств введением значительных количеств 
модификатора (наполнителя, пластификатора и др.) не считают модифици- 
рованием полимера, поскольку изменяются не свойства самого полимера, а 
свойства всей системы в целом. Вместе с тем, однако, система кооперативно 
изменяется при горячем прессовании древесных плит, в которую с целью 
направленного изменения и была введена такая система, то в принципах 
модифицирования древесных плит подобное рассмотрение можно считать 
правомерным. 
Во многих основополагающих монографиях по полимерам верхняя 
граница для расхода модификаторов с определенной степенью условности 
принимается до 5…10 мас. %. Что же касается древесных плит, то граница 
эта иногда достигает и 30 мас. %. Граница определяется не условно приня- 
тым числом, а достигаемым при модифицировании плит эффектом. 
Среди приемов, принципиально изменяющих параметры плитного 
материала, следует назвать изменение их структуры на макроуровне. Сюда 
относятся технические решения, не затрагивающие химический состав 
компонентов, но сам набор этих компонентов (или структурных элементов) 
подбирается с целью улучшить выполнение тех или иных функций. Так 
получают панели, состоящие из наружных слоев шпона или древесной 
плиты, а внутренний слой назначается для уменьшения массы изделия 
(облегчения) с одновременным повышением тепло- и звукоизоляции. 
Элементы соединяются в целое путем склеивания. 
Рассмотренные принципы и иллюстрирующие их примеры в 
определенной степени раскрывают общий уровень, на котором находится и 
развивается практика создания древесноплитных материалов. Творческое 
осмысление принципов открывает возможность дальнейшего их развития и 
создания прогрессивных методов модифицирования и новых изобретений. 
В последние два десятилетия прогрессивные технологические 
решения и их реализация в оборудовании получили широкое развитие. Это 
привело к созданию новых высокопроизводительных поточных линий 
преимущественно с прессами непрерывного действия. Отметим, что совер- 
шенствование производственного процесса основывается преимущественно 
на современных инженерных решениях, тогда как химическая составляющая 
развития несколько отстает. Связующие на основе изоцианатов могли занять 
свое место в технологии древесных плит еще полвека тому назад. 

О терминах 

Термины используются в тех значениях, которые отвечают теме или 
распространены в научной литературе по химии и технологии древесно-
плитных материалов. Приведены в порядке приоритетности. Некоторые 
термины из-за узкого отношения только к конкретному принципу разъясня- 
ются в тексте. Другие, и их большинство, не требуют пояснений. Часть 
терминов относится к научным исследованиям и техническому творчеству. 
Модифицирование – мероприятие (процесс, процедура) видоизмене- 
ния объекта для достижения целевых свойств, структуры, технологии 
древесноплитных материалов. Не следует в этом смысле употреблять 
существительное модификация, как относящееся к уже достигнутым 
качественно различным разновидностям базового вида. 
Принцип – основное исходное положение, основное правило деятель- 
ности, руководящий посыл для достижения конкретного результата модифи- 
цирования; указывает в общем виде на достигаемый результат. 
Древесноплитный материал – подразделяется на конкретные виды 
древесных плит: ДСП, OSB, ДВП, MDF (распространена аббревиатура в ки- 
риллице – ОСП и МДФ). «Материал» – введен, чтобы подчеркнуть в после- 
дующем его обязательное использование для получения изделий или конст- 
рукций. Для краткости используется термин плита, когда из контекста одно- 
значно ясно, какой вид имеется в виду. 
Алгоритм – относится к изобретательству и обозначает порядок пла- 
номерно направленных действий для достижения заданного результата (нес- 
колько отличается от принятого в математике строгого порядка операций). 
Древесный композиционный материал (композит) – аналог древес- 
ноплитного материала. К нему прибегают при изучении механизма образо- 
вания и поведения при эксплуатации (так называемой службе) древесных 
плит. Понятие «композит» значительно шире, но методологически пользо- 
вание соответствующим научным аппаратом продуктивно. 
Древесное волокно – полуфабрикат, получаемый разделением древе- 
сины на частицы, приближающиеся к её анатомическим элементам, путём 
размола нагретого волокнистого сырья преимущественно по межклеточному 
веществу, реализуемого в производстве ДВП с использованием типового 
оборудования – рафинеров или дефибраторов. 
Связующее – в технологии древесных плит употребляется без второй 
половины термина «вещество», представляет собой в подавляющем больши- 
нстве термореактивный олигомер с введенным непосредственно перед 
использованием катализатором поликонденсации (отвердителем) и в вариа- 
нтах с другими добавками. Термин возник как обозначение вещества, обеспе-