Технология деревообработки

Вариант 6

 

1. Древесноволокнистые плиты. Получение, марки, размеры, технические требования.

 

   Древесноволокнистые плиты (ДВП) это тонколистовой строительный материал, основным компонентом, для изготовления которого являются отдельные волокна древесной целлюлозы, полученные при измельчении низкосортной древесины, отходов деревообработки, льняной костры, а иногда и бамбука. Сырье измельчается на рубильных машинах до получения древесной щепы, которая после пропаривания становится более пластичной и растирается до состояния волокон на дефибрерах и рафинерах. Затем полуфабрикат проваривается в присутствии щелочных растворов, помогающих еще больше разрушить грубые древесные волокна и сделать массу более однородной. На последнем этапе обработки из нее сначала формуется волокнистый ковер, который впоследствии уплотняется между плитами гидравлического пресса при высокой температуре и давлении около 50 кгс/см2. Данный способ производства ДВП является классическим и за обилие влаги в процессе обработки называется мокрым. В результате получаются плиты, одна сторона которых имеет абсолютно гладкую глянцевую поверхность, так как в момент прессования находилась в контакте с поверхностью металлической прокладки. Нижняя же сторона плиты формируется на сетчатое основание, для простоты удаления свободной влаги в период подпрессовывания, и для выхода пара при создании полного давления. На готовой плите остаются отпечатки сетки, и поверхность получается шероховатой, непригодной для лицевой отделки и имеющей повышенную пористость. Сухое производство ДВП основано на формировании плитного ковра из подсушенных древесных волокон. В этом случае в процессе прессования не требуется присутствие вспомогательной сетки и обе пласти имеют ровную глянцевую поверхность. Кроме того, сухой способ получил широкое распространение при производстве ДВП с тисненым рисунком, а так же, при ламинированиии поверхностей высокопрочными полимерными пленками, однотонными или с рисунком.

   Первое название волокнистых плит — тяжелые бумаги. В Англии, а затем в континентальной Европе уже в XIX в. применяли в домостроении склеенные из нескольких слоев толстые картонные плиты. Вскоре инициатива перешла к американским предприятиям: в 1906 г. в США появился термин «стеновая плита», относящийся к теплоизоляционному материалу для облицовки стен. В 1915 г. были изготовлены первые твердые плиты из древесной массы («инсулит»), а в 1922 г. подобную продукцию начали изготовлять из отходов переработки тростникового сахара («целотекс»). Опыт США нашел применение в Европе, даже в таких относительно небольших странах как Финляндия, Австрия и Швеция. Развитию производства ДВП послужила разработка и внедрение способов изготовления древесного волокна, создание и распространение оборудования («месоновская пушка», «дефибратор» и др.).

   Производство ДВП в СССР начало развиваться  в конце 1930-х гг.; первый завод был пущен в эксплуатацию в Белоруссии (1936 г.), затем в Москве (1937 г.). В настоящее время ДВП выпускаются в России  на 41 линии, из них на 31 линии — твердые плиты,  на 6 линиях — твердые плиты сухого способа производства и на 4 линиях — мягкие плиты. Мощности по выпуску твердых плит составляют 407 · 106 м2 в год. Наибольшим спросом на мировом рынке пользуются ДВП средней плотности (ДВП-СП) под аббревиатурой MDF (Medium Density Fiberboard). Это самое быстро развивающееся производство в сфере древесных плит, активно вытесняющее на рынке ДСтП. MDF имеют мелкодисперсную структуру по всему сечению плиты и являются эффективным конструкционным материалом для изготовления современной мебели. MDF изготовляют с применением в качестве связующего вещества КФС, и поэтому они имеют тот же недостаток, что  и ДСтП — выделение формальдегида. Несмотря на это с 1970 по 1993 г. объем продаж MDF ежегодно увеличивался на 15 %, объем потребления в 2000 г. составил (20–21) ×M 106 м2. Прогнозируется, что в 2005 г. спрос на ДВП-СП составит 1,2 × 106 м3 [4, 5].

 

ДВП классифицируют по следующим основным признакам:

   По плотности различают: мягкие плиты (ДВП-М) — плотностью 100–400 кг/м3; полутвердые плиты  (ДВП-ПТ) — плотностью 400–800 кг/м3; твердые плиты (ДВП-Т) — плотностью более 800 кг/м3; сверхтвердые плиты (ДВП-СТ) — плотностью более 900 кг/м3.

   По способу производства в зависимости от того, какой носитель транспортирует волокно при формировании волокнистого ковра (вода или воздух), в нашей стране выпускают ДВП мокрого и сухого способов производства. В мире существуют также полусухой и мокросухой способы.

   По внешнему виду ДВП бывают односторонней гладкости (при мокром способе производства  лицевая сторона гладкая, а обратная — сетчатая);

 двусторонней гладкости (при сухом способе производства).

   По назначению ДВП подразделяются на плиты общего назначения; плиты, используемые для изготовления деталей к автомобилям, для покрытия полов, а также как тепло-, звукоизоляционные материалы; плиты  со специальными свойствами, такими как огне-, био-, атмосферостойкость, звукопоглощением, гидрофобностью и др.

   По виду отделки ДВП бывают плиты с эмалевым покрытием и облицованные плиты (синтетическим шпоном, бумажно-смоляными и термопластичными пленками).

   Подавляющее большинство выпускаемых в нашей стране плит относится к плитам общего назначения мокрого способа производства. Их размеры определяются видом оборудования, на котором они изготовляются. Наиболее распространенные твердые плиты мокрого способа производства имеют размеры 2745х1700 (1200) мм. Показатели физико-механических свойств ДВП, приведенные в табл. 1, должны соответствовать нормам ГОСТ 4598–90.

 

 Таблица  1. Показатели физико-механических свойств ДВП

 

показатели	Марки плит
	СТ	Т	ПТ	М-1	М-2	М-3
Плотность, кг/м3	950–1000	850–1000	400–800	300–400	200–300	100–200
Предел прочности при статическом  изгибе, МПа, не менее	47	38	33	1,8	1,1	0,4
Разбухание по толщине за 24 ч, %, не более	13	20	23	Не нормируется
Влажность, %	3-7	5-10	5-10	12

 

   Стандарт EN 622-2,  определяющий европейские требования к ДВП мокрого способа получения, различает шесть марок твердых плит: SB − общего назначения, SB.H − общего назначения влагостойкие, SB.E − общего назначения атмосферостойкие, SB.LS − конструкционные, SB.HLS − конструкционные влагостойкие.

   Тенденцией последних лет является выпуск плит сухого способа формования, имеющих плотность  800–850 кг/м3, с рыночной аббревиатурой MDF (Medium Density Fiberboard), что соответствует отечественным плитам средней плотности (ДВП-СП). В нашей стране такие плиты выпускаются двумя комбинатами по ТУ этих комбинатов — Шекснинским комбинатом древесных плит, мощность которого 50–103 м3 в год,  и в ЗАО «Плитспичпром» с годовой мощностью 30 × 103 м3.

   ТУ 5536-026-00273643–98 Шекснинского КДП распространяются на шлифованные ДВП средней плотности (ПСП), предназначенные для использования в мебельных и строительных конструкциях, защищенных  от увлажнения, и в производстве тары. Размеры плит ПСП: длина — 1850, ширина — 1850, толщина 8–25 мм.

   АО «Плитспичпром» выпускает плиты клееные  и цельнопрессованные по ТУ 5536-0257438-009–99, предназначенные для использования в Лабораторная мебельных конструкциях и других изделиях, защищенных от увлажнения. Размеры таких плит: длина — 1830–5500, ширина — 1220–2440, толщина — 16,0–60,0 мм.

   Сравнение нормативных данных плит отечественного производства с показателями Европейского стандарта показывает, что по своим показателям они  не поднимаются выше марок плит MDF общего назначения и влагостойких плит.

   Качество поверхности древесноволокнистой плиты определяет ее сорт. Согласно действующему ГОСТу плиты делят на два сорта - первый и второй. Ниже приведены данные по возможным дефектам поверхности и степени сложности для каждого сорта.

   - углубления на лицевой поверхности – недопустимы для плиты первого сорта. Допускаются для плиты второго сорта в том случае, если их глубина не превышает регламентируемых отклонений по толщине плиты;

   - углубления на задней поверхности – для плиты первого сорта допускаются в пределах отклонения по толщине при условии, что их площадь не превышает 25 кв.см. на кв. м. поверхности. В плите второго сорта такие углубления не учитываются;

 царапины  на лицевой поверхности – плита  первого сорта может иметь  до двух царапин общей длиной 100 мм на квадратный метр плиты.  Для оргалита второго сорта количество царапин не нормируется;

   - разнооттеночность лицевой стороны обычно связана с некачественно окраской. Для плиты первого сорта допускается в пределах 5% от площади плиты для плиты второго сорта – без ограничений;

    - пятна от воды на лицевой стороне. Для первого сорта допускаются площадью не более 5 см. кв. на 1 кв. м. Для оргалита второго сорта не нормируются;

 пятна  от органических и неорганических  растворов парафина, масла и т.п.  Для оргалита первого сорта допускается 1пятно диаметром не больше 8мм на квадратный метр. Для плиты второго сорта допускаются общей площадью не более 10 кв.см. на 1 кв. м. поверхности;

    - сколы и другие повреждения кромок – для плиты первого сорта не допускаются (за исключение микросколов длиной менее 15 мм. и глубиной менее 2 мм.). Для плиты второго сорта допускаются глубиной не более 5 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Карбамидоформальдегидные клеи. Марки, характеристика, достоинства и недостатки.

 

Карбамидоформальдегидные  смолы и клеи на их основе впервые  были синтезированы в 1929 году. Исходными  материалами для них являются карбамид и формальдегид.

КФ-смолы представляют собой сиропообразные жидкости с концентрацией 60—65% после отгонки воды под вакуумом (вакуумированные смолы). Данные смолы являются наиболее распространенными в деревообрабатывающей промышленности. В системе Минлеспрома СССР их выпуск в 1990 году составил 365 тысяч тонн. Широкое применение таких смол и клеев на их основе обусловлено рядом преимуществ: высокая скорость отверждения, низкая стоимость клеев, высокая прочность клеевого шва, слабый запах и бесцветность клея.

   К недостаткам КФ-клеев следует отнести в первую очередь, их ограниченную водостойкость и теплостойкость в пределах температур от −40 до + 60°С, наличие токсичного компонента — свободного формальдегида, значительную усадку клея, плохое зазорозаполнение и повышенную коррозионную опасность клеев. Эти недостатки обуславливают и область применения соответствующей клееной продукции — только в комнатных или защищенных от атмосферных воздействий условиях.

 

 ГОСТ 14231—88 предусматривает 4 марки клеев:

 

КФ-О —  малотоксичный, с содержанием свободного формальдегида до 0,25%; используются в основном для производства фанеры, для склеивания бумаги, в строительной промышленности и для других целей, кроме производства древесностружечных плит;

 

КФ-Б —  быстротвердеющий; для облицовывания мебельных щитов в короткотактных однопролетных прессах, для производства фанеры, теплоизоляционных материалов;

 

КФ-Ж —  с повышенной жизнеспособностью; для  производства фанеры, деталей мебели, столярно-строительных изделий, для  изготовления литейных стержней форм, укрепления грунтов;

 

КФ-БЖ — соединяющий преимущества двух предыдущих; для производства фанеры, деталей мебели, столярно-строительных изделий.

 

Кроме марки  клея может указываться предпочтительная область применения связующих: для  производства плит (П), для фанеры (Ф), для мебельного производства (М) и  для литейного производства (Л).

   Смолы представляют собой однородные суспензии от белого до светло-коричневого цвета без посторонних включений. Они имеют полную смешиваемость с водой в соотношении по объему 1: 2. При хранении смол допускается увеличение их норм вязкости.

   Смолы должны применяться не ранее чем через 24 часа после изготовления. Все КФ-смолы могут использоваться как для холодного склеивания, так и для горячего в зависимости от вида отвердителя. При горячем склеивании должен применяться хлористый аммоний NH4Cl (нашатырь) в виде 20%-ного водного раствора. Количество его по сухому остатку составляет 0,5—1,0%, в водном растворе-до 5%. В последнее время для карбамидных клеев, особенно используемых в плитном производстве, вместо хлорида аммония стали применять сульфат аммония. В Германии, например, применение хлорида аммония запрещено из-за опасности образования диоксинов при сжигании остатков древесных плит.

   При холодном склеивании отвердителем являются слабые кислоты, обычно щавелевая кислота в количестве, зависящем от кислотности смолы, обычно 5—10 м. ч. в виде 10%-ного водного раствора.