Древесностружечные материалы ДВП, ДСтП

Повышенный интерес к древесным композиционным материалам композитам обусловлен рядом причин низкой стоимостью древесного сырья, малыми затратами труда и энергии при производстве древесных композиционных материалов и изделий из них, ценными, а в отдельных случаях и уникальными, свойствами этих композитов, непрерывной возобновляемостью древесных ресурсов и др. По данным Отдела леса и лесных продуктов продовольственной сельскохозяйственной комиссии

Организации Объединенных Наций ФАО ООН, производство в мире только трех древесных композиционных материалов в объемных единицах превосходит производство сталей, пластмасс и алюминия. Композиционные материалы состоят из двух или более компонентов фаз, между которыми имеется граница раздела. Понятие композиционного материала в широком смысле, безусловно, включает и природные материалы, например древесину. Таким образом, древесными композиционными материалами должны быть названы материалы,

состоящие из древесины или ее частиц и одного или нескольких других компонентов металла, полимера, минерала, между которыми имеется граница раздела. В древесном композите граница раздела между компонентами может проходить по наружной поверхности и по внутренней поверхности, т.е. по поверхности сосудов, волокон и пор древесины. Увеличение производства древесных композитов в значительной мере определяется тем, что объем потребления материалов на планете каждые 11 лет удваивается, а запасы сырья для производства

традиционных материалов ограничены и не восстанавливаются. Ученые-материаловеды единодушны в оценке время дешевого сырья прошло В этих условия особенно пристальное внимание обращено на древесные материалы. Ежегодный прирост твердой биомассы лесов мира 50 млрд. т, прирост промышленной древесины составляет 3,5 4 млрд. т в год, а добывается в мире лишь 1,1 1,3 млрд. т в год.

Из всего лесного массива используется около 7,5 древесины, причем в так называемых отходах оказывается не менее 30 промышленной древесины. Следовательно, сейчас в мире образуется 330 1200 млн. т ориентировочно 660 2400 млн. плотных кубометров отходов древесины, из которых можно изготавливать композиционные материалы в количествах, равных выпуску стали, алюминия и пластмасс, вместе взятых по массе. Эта сырьевая база не иссякнет и в дальнейшем, так как лес непрерывно возобновляется и жизнь на планете

возможна лишь при наличии леса, дающего кислород и защищающего людей экологически. Возобновляемость и высокая экономическая эффективность основные факторы, гарантирующие древесным композитам положение материалов будущего. Их дополняют невысокая плотность 50 1400 кгм3, достаточная прочность до 300 МПа, низкая трудоемкость и энергоемкость изготовления. Древесные пластики wood plastics, Holzplaste, plastiques du bois материалы на основе древесины, подвергнутой

термической обработке под давлением пластификации. Древесные пластики делятся на 1 древесину прессованную пластифицированную 2 древесно-слоистые пластики 3 древесную пресскрошку 4древесные плиты древесно- волокнистые и древесно-стружечные. Древесноволокнистыми плитами называются листовые материалы, сформированные из переплетных древесных волокон. Изготавливают их из древесных отходов или из низкокачественной древесины.

В отдельных случаях в зависимости от условий снабжения предприятия сырьем применяют одновременно как древесные отходы, так и дровяную древесину в круглом виде. Наиболее распространенные способы изготовления плит мокрый и сухой. Промежуточными между ними, причем менее распространенными, будут мокро-сухой и полусухой способы. Мокрый способ основан на формировании ковра из высушенной древесноволокнистой массы в водной среде

и горячем прессовании нарезанных из ковра отдельных полотен, находящихся во влажном состоянии при относительной влажности 70. Сухой способ основан на формировании ковра из высушенной древесноволокнистой массы в воздушной среде и горячем прессовании полотен, имеющих влажность 8. Полусухой способ основан на формировании ковра из высушенной древесноволокнистой массы в воздушной среде и горячем прессовании полотен, имеющих влажность 16 18 .

Мокро-сухой способ основан на формировании ковра из древесноволокнистой массы в водной среде, сушке полотен и горячем прессовании сухих полотен, имеющих влажность, близкую к нулю. В процессе изготовления плит любым из названных способов древесину сначала измельчают в щепу, а затем щепу превращают в волокна, из которых формируют ковер. Ковер разрезают на полотна. Сухие полотна прессуют в твердые плиты.

Влажные полотна или прессуют, получаю твердые или полутвердые плиты, или сушат, получая мягкие изоляционные плиты. Применяют 3 способа получения волокнистой массы термо-механический с использованием дефибраторов и рафинеров, механический с размолом на дефибрерах, и химико-механический, при котором размолу предшествует варка сырья в щелочных растворах. В волокнистую массу для придания водостойкости вводят различные эмульсии парафиновые, смоляные, масляные и осадители сернокислый алюминий.

Плиты формируются на отливочных машинах. Влажность плит после отливок достигают 70. По этому изоляционные плиты поступают на сушку, а твердые и полутвердые прессуют в горячих многоэтажных прессах t 135 180 . Твердые и сверх твердые плиты затем проходят закалку при t 150 170 с последующим увлажнением до 5 7 по массе. Сверхтвердые имеют объемную массу не менее 950 кгм3 твердые не менее 850 кгм3 полутвердые не менее 400 кгм3 изоляционно-отделочные 250 350 кгм3 изоляционные до 250 кгм3.

Размеры плит в мм длинна от 1200 3600, ширина 1000 1800, толщина 3 8. Важнейший показатель качества древесноволокнистых плит предел прочности при изгибе. Временное сопротивление статическому изгибу должно быть не менее в кгссм2 для сверхтвердых плит 500 для твердых плит 400 для полутвердых 150 для изоляционно-отделочных 20 для изоляционных плит 12. Существенный показатель качества сверхтвердых, твердых и полутвердых плит гигроскопичность.

Стандарт допускает величину набухания плит после суточного нахождения испытываемых образцов в воде для твердых и полутвердых не более 20, а для сверхтвердых не более 12. Водопоглощение же установлено для сверх твердых плит 15, для твердых 30, для полутвердых 40. Плиты, изготовленные сухим способом, обладают значительно меньшей гигроскопичностью 10 12 так как при их изготовлении применяют фенолформальдегидные смолы.

Показатели теплопроводности имеют решающие значение для изоляционных и изоляционно-отделочных плит, так как их основным назначением является теплоизоляция. Коэффициент теплопроводности, измеряемой ккалмчград, для изоляционных плит должен быть не более 0.06 и для изоляционо-отделочных плит 0.08. При использовании твердых древесно волокнистых плит в строительных конструкциях особое значения приобретают показатели твердости и стираемости плит.

Связующие и добавки в производстве древесно волокнистых плит. В ДВП применяют следующие полимерные связующие полимерные связующие фенолоформальдегидные и мочевино-формальдегидные, обладающие термореактивными свойствами и высокой адгезионной способностью к древесине. Термореактивные синтетические смолы твердеют под действием высокой температуру и давления. Для ускорения реакции вводят различные катализаторы.

Затвердевшая смола не растворяется, а при повторном нагревании не размягчается. Синтетические смолы получают в результате реакции поликонденсации фенола или мочевины с формальдегидом. Расход смолы составляет обычно до трех процентов от веса плит. В качестве гидрофобных веществ можно использовать различные воски парафин, церезин, озокерит. Содержание их в плитах обычно не превышает одного процента веса так как эти вещества ослабляют связь

между волокнами тем самым понижая плотность плит. Гидрофобизаторы вводят в волокнистую массу в виде водных эмульсий. Для получения тонко дисперсной эмульсии в качестве эмульгаторов применяют высокомолекулярные кислоты олеиновую, стеариновую, польметиновую. Для эмульгирования парафина достаточно олеиновой кислоты лишь два-три процента от веса парафина, однако при осаждении парафина на волокна сернокислым алюминием олеат аммиака образует олеат алюминия, обладающий водоотталкивающими свойствами, поэтому олеиновую кислоту

применяют в большем колличестве. Необходимое условия для осаждения на волокнах гидрофобных веществ создания в древесноволокнистой массе кислой среды pH 4.5 5.0. Такая среда образуется в результате введения в древесноволокнистую массу раствора сернокислого глинозема или алюмокалиевых квасцов, служащих одновременно коагуляторами, или осадителями. Значительно более эффективным гидрофобизатором в сравнении с парафином и его эмульсии является атактический

полипропилен АПП. В отличие от парафина и его эмульсий АПП действует в течение всего срока эксплуатации изделий, успешно применяется для введения в составы ДВП в количестве 0.5-5.0. При введении АПП одновременно повышается прочность, ударная вязкость и текучесть материала в процессе переработки его в изделия. Антисептики применят для защиты древесных наполнителей от древоразрушающих грибов и насекомых. Против всех биоразрашителей эффективен пентахролфенолят натрия,

вводимый в количестве 1-2 массы сухой древесины. Для снижения пожароопасности вводят антипирены. В рецептуру антипиренов входят следующие компоненты ортофосфорная кислота, мочевина, дициандиамид. Введение этой рецептуры в состав ДВП сухого способа производства приводит к получению трудногорючих материалов. Компоненты рецептуры действую совместно и каждый из них выполняет определенные функции ортофосфорная кислота подавляет горение, мочевина повышает прочность и снижает разрушающие действие кислоты на древесину

при получении и эксплуатации ДВП, дициандиамид участвует в образование огнезащитного комплекса, устойчивого при температуре прессования плит, обеспечивает их прочность и водостойкость. Для ДВП мокрого способа производства используют нефелиновый антипирен. Применение Мягкие древесноволокнистые плиты находят широкое применение в строительстве в качестве материала для термоизоляции стен, потолков и полов. Благодаря малой плотности, большим размерам, легкости обработки

мягкие плиты являются хорошей изоляцией элементов щитовых, панельных и каркасных домов. Твердые плиты применят в строительстве в качестве листового обшивочного материала для облицовывания каркасных перегородок стен и потолков. Сверхтвердые плиты применяют для покрытия полов. Изготовление ДВП один из перспективных способов использования древесных отходов и неделовой древесины. Древесностружечные плиты Древесностружечная плита

ДСтП материал, получаемый путем склеивания частиц древесины связующим веществом, нанесенным на их поверхность, при прессовании в результате создания контакта между частицами древесины и воздействия тепла. В этом искусственно созданном материале пористой структуры древесные частицы расположены параллельно плоскости плиты и дезориентированы по направлению волокон. Таким образом, анизотропия свойств плит, определяемая структурой, отсутствует в плоскости и существует

перпендикулярно плоскости материала. Объем порового пространства в плите определяется плотностью и содержанием связующего. От этих двух характеристик в основном зависят свойства материала. Содержание связующего колеблется в пределах 7 15 считая на сухие вещества от массы абсолютно сухой древесины в зависимости от конструкции, вида и назначения плит. Образование ДСтП происходит при воздействии тепла в результате перехода связующего в олигомерной форме

в неплавкое и нерастворимое состояние сетчатой структуры и возникновение адгезионных связей между компонентами древесины и связующего. На направление этих процессов большое влияние оказывают условия прессования. ДСтП изготавливаются горячим прессованием древесной стружки. Себестоимость изготовления древесной стружки ниже себестоимости древесного волокна. В качестве связующего применяют мочевино-формальдегидные, феноло-формальдегидные и другие смолы.

Древесностружечные плиты классифицируют по способу прессования, конструкции, виду измельченной древесины, применяемому связующему, облицовочному материалу. По способу прессования различают древесностружечные плиты плоского прессования и экструзионные, т. е. полученные выдавливанием. Первые изготовляют с приложением прессующего усилия перпендикулярно плоскости плиты, а вторые параллельно ей. По конструкции плиты плоского прессования выпускаются одно трех пяти-

и многослойными экструзионные однослойными сплошными и с внутренними каналами. В однослойных плитах размеры древесных частиц и содержание связующего одинаковы по всей толщине плиты. В трех- и пятислойных плитах один или оба наружных слоя с каждой стороны изготовляют из более тонких частиц и с повышенным содержанием связующего по сравнению с внутренними слоями. Такие плиты имеют гладкую поверхность и обладают высокой прочностью.

ДСтП выпускают облицованные и необлицованные одним или двумя слоями лущеного или строганого шпона, бумагой, пропитанной синтетическими смолами, синтетической пленкой. ДСтП изготовляют шлифованные и нешлифованные. По плотности в зависимости от способа прессования и марки древесностружечные плиты подразделяют на группы очень малой плотности 350 450 кгм2, малой 450 650, средней 650 800, высокой 700 800. Основные размеры ДСтП мм плоского прессования длина 2500 3500 ширина 1220 1750 толщина 10 25

экструзионные длина 2500 ширина 1250 толщина 15 52. Физико-механические свойства ДСтП в основном зависят от объемной массы, формы и размеров древесных частиц, количества и качество связующего, конструкции и др. ДСтП характеризуются следующими показателями влажность 8 водопоглощение 12 88 коэффициент теплопроводности 0.06 0.22 ккалмч удельная теплоемкость 1.7 1.9 кДжкгК разбухание за 24 часа по толщине 5 30 предел прочности при

растяжении перпендикулярно плиты 0.25 0.4 Мнм2 2.5 4 кгсм2. Связующие и добавки Наиболее распространенными связующими веществами, применяемыми для изготовления ДСтП различного назначения, являются карбамидоформальдегидные олигомеры благодаря ряду преимуществ способности к быстрому отверждению в присутствии ускорителей, сочетанию сравнительно высокой концентрации с пониженной вязкостью. Они обеспечивают высокую прочность ДСтП, используемых в производстве мебели и частично в

строительстве уступая другим смолам главным образом в стойкости к одновременному и длительному воздействию влаги и повышенной температуре более 60 . Карбамидоформальдегидные смолы примерно в два раз дешевле фенолоформальдегидных. Фенолоформальдегидные олигомеры обеспечивают образование клеевых соединений, способных хорошо сопротивляться переменным воздействиям повышенной влажности и температуры окружающей среды. Однако они требуют применение более высоких температур прессования плит или удлинения продолжительности

этого процесса. Кроме того, существенное улучшение показателей водостойкости достигается только при введении более 15 смолы. Применение фенолоформальдегидных смол для ДСтП ограниченно так же неудовлетворительными санитарно-гигиеническими свойствами, связанными с токсичностью фенола. Меламиноформальдегидные олигомеры обладают всеми преимуществами карбамидо- и фенолоформальдегидных и не имеют их недостатков. Меламиноформальдегидные смолы обладают высокой водо- и теплостойкостью.

Однако из-за ограниченного объема производства и дороговизны меламина они не нашли широкого применения для изготовления ДСтП. В состав ДСтП применяют введение 0.5 1.0 гидрофобизаторов. К числу гидрофобизаторов относят парафин, церезин, петролатум, воск и их эмульсии. Эмульгаторами этих веществ являются мыло, поверхностно-активные вещества ПАВ и др. Лучшим эмульгатором признан ПАВ марки ОП-7.

Основным недостатком перечисленных гидрофобизаторов является их временное воздействие на уменьшение водопоглощения. Самым эффективным гидрофобизатором, как и для ДВП является атактический полипропилен АПП. В состав ДСтП его вводят в количестве да 3.0. Трудновоспламеняемые ДСтП получают путем введения в их состав смеси ортофосфорной кислоты и хлористого цинка в соотношении

от 2 5 до 5 2. Трудносгораемые ДСтП получают введением гранулированной борной кислоты в количестве 5 10. Применение Древесностружечные плиты один из наиболее перспективных конструктивно-отделочных материалов для мебельной промышленности и строительства по сравнению с пиломатериалами и другими листовыми материалами. По показателям прочности и жесткости они приближаются к древесине хвойных пород. План 1. Введение. Древесные композиционные материалы.

2. Древесные плиты. ДВП. а технология, и свойства б связующие и добавки в применение 3. ДСтП а технология, и свойства б связующие и добавки в применение Список литературы 1. Вигдорович А.И Сагалаев Г.В Поздняков А.А. Древесные композиционные материалы машиностроения справочник. М Машиностроение, 1991. 2. Ковальчук Л.М. Производство деревянных клеевых конструкции.

М Лесная промышленность, 1987. 3. Поташев О.Е Лапшин Ю.Г. Механика древесных плит М Лесная промышленность, 1980. 4. Ребрин С.П Мерсов Е.Д Евдокимов Е.Г. Технология древесноволокнистых плит. М Лесная промышленность, 1982. 5. Эльберт А.А. Химическая технология древесностружечных плит М Лесная промышленность, 1984. Калининградский Государственный

Технический Университет РЕФЕРАТ Древесностружечные и древесноволокнистые материалы ДВП и ДСтП Выполнил студент гр. 01-ТС Трубин Андрей Проверил Калининград 2002