Отверждение связующего.

Этот процесс более продолжительный, чем установление адгезионного взаимодействия, τ_от > τ_а. Для его завершения во внутреннем слое времени оказывается недостаточно, тогда как в наружном слое полимер начинает подвергаться термоокислительной деструкции. Регулирование скорости отверждения связующего (ускорение во внутренних слоях, замедление в наружных слоях) рецептурой и дозированием отвердителя лишь частично нивелирует условия отверждения.

Отверждение КФС протекает в присутствии, по преимуществу, латентных катализаторов, способных создавать кислую среду при горячем прессовании. Наиболее распространен хлорид аммония. Роль свободного формальдегида заключается во взаимодействии с хлоридом аммония, в результате чего выделяется кислота и резко снижается величина рН среды. Частично формальдегид образуется при расщеплении гидроксиметильных групп. Благодаря этому в начальный период отверждения общее содержание СН₂О удваивается с последующим монотонным снижением до значений, соответствующих содержанию в готовой плите.

В кислой среде начинается поликонденсация. Сетчатый полимер, сохраняющий сегментальную подвижность при небольшом числе сшивок, в условиях постоянного подвода энергии при горячем прессовании продолжает от-верждаться. Количество гидроксиметильных групп уменьшается, плотность полимерной сетки возрастает, ДСтП приобретают прочность.

Процесс отверждения за период времени, предусмотренный графиком прессования, во всем объеме ДСтП не успевает завершиться. Предпринимались попытки проводить послепрессовую термообработку плит, заимствуя технологическую операцию из производства ДВП по мокрому способу. Несмотря на достигнутое возрастание прочности, термообработка ДСтП не была реализована в промышленности. Анализ механизма отверждения связующего выявил ряд ограничений в связи с условиями тепло- и массопереноса в процессе прессования ДСтП.

Степень незавершенности процесса отверждения карбамидного полимера определяют по растворимости его в горячей воде и органических растворителях. Низкомолекулярная фракция продукта отверждения представляет собой либо не вступившие в условиях горячего прессования в реакцию поликонденсации олигомеры, либо вступившие в нее лишь частично. Не исключена и реакция гидролитической деструкции. В любом случае именно степень отверждения связующего обеспечивает прочность соединения древесных частиц в композите, способном противостоять механическому разрушению.

Полнота отверждения связующего во внутреннем слое косвенно оценивается показателем прочности при растяжении перпендикулярно пласти плиты, в наружном — прочностью при изгибе. Степень отверждения связующего в готовом материале оценивается разбуханием образцов ДСтП, находящихся в воде. Стандартом предусматривается выдержка в течение 24 часов. Более обоснованным и информативным является показатель равновесного разбухания, позволяющий оценить степень и скорость разбухания дифференциальным или интегральным уравнениями.

В соответствии с теорией Флори — Хаггинса, устанавливающей взаимосвязь между степенью набухания в конкретном растворителе и степенью сшивок в полимере, можно оценить косвенно глубину отверждения связующего и модуль упругости для среднего слоя. Стандартный модуль упругости, определяемый при изгибе образца, обусловлен степенью сшивок в связующем только наружного слоя и не отражает состояние внутреннего. Корреляция между степенью разбухания и степенью водопоглощения согласуется с качеством межчастичных связей. В плохой ДСтП кривые разбухания и водопоглощения различаются мало.

Сушка.

Испарение и удаление парогазовой смеси в процессе прессования ДСтП необходимо для выхода на конечную влажность готовой продукции, которая должна находиться в пределах 5... 12 %. Процесс поликонденсации связующего является, в принципе, обратимым. Выделяющаяся вода может взаимодействовать с образующимся полимером. Степень полимеризации продукта поликонденсации прямо пропорциональна корню квадратному из константы равновесия и обратно пропорциональна корню квадратному из молярной доли низкомолекулярного вещества, выделяющегося при реакции. Для повышения степени завершенности процесса воду следует удалять из сферы реакции, насколько это позволяют условия прессования.

С понижением влажности древесины на завершающей стадии прессования повышается температура стеклования Т_с, и компоненты древесного комплекса застекловываются. Совместно с отверждением связующего, склеивающего древесные частицы, это способствует стабилизации толщины и придает необходимую прочность плитам. Обеспечить сушку в горячем прессе возможно выдержкой брикета в течение определенного времени, варьируя при этом удельное давление. Процессы переноса тепла теплопроводностью и конвекцией и переноса вещества (воды и летучих продуктов) в прессуемой плите определяют необходимый режим горячего прессования.