Курсовая работа: Технология проектирования и изготовления учительского стола
4) древесные 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, при чем менее распространенными, мокро-сухой и полусухой способы. Мокрый способ основан на формировании ковра из высушенной древесно-волокнистой массы в водной среде и горячем прессовании нарезанных из ковра отдельных полотен, находящихся во влажном состоянии (при относительной влажности 60-70%).
Сухой способ основан на формировании ковра из высушенной древесно-волокнистой массы в воздушной среде и горячем прессовании полотен, имеющих влажность 5-8%.
Полусухой способ основан на формировании ковра из высушенной древесно-волокнистой массы в воздушной среде и горячем прессовании полотен, имеющих влажность 16-18%.
Мокро-сухой способ основан на формировании ковра из древесно-волокнистой массы в водной среде, сушки 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 прессую в твердые плиты. Влажные полотна или прессуют, получают твердые или полутвердые плиты, или сушат, получая мягкие (изоляционные) плиты.
Примеряют 3 способа получение волокнистой массы: термо-механический – с использованием дефибраторов и рафинеров, механический – с разломом 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 80%. Поэтому изоляционные плиты поступают на сушку, а твердые и полутвердые прессую в горячих многоэтажных прессах (t 135-180ºС). Твердые и сверхтвердые плиты затем проходят закалку при t 150-170ºС с последующим увлажнением до 5-7 % (по массе). Сверхтвердые имеют объемную массу не менее 950 кг/м³; твердые – не менее 850 кг/м³; полутвердые – не менее 400 кг/м³; изоляционно-отделочные – 250-350 кг/м³; изоляционные – до 250 кг/м³. Размеры плит (в мм): длина от 1200-3600, ширина 1000-1800, толщина 3-8.
Важнейший показатель качества древесно-волокнистых плит – предел прочности при изгибе. Временное сопротивление статическому изгибу должно быть не менее (в кгс/см²): для сверхтвердых плит – 500; для твердых плит – 400; для полутвердых – 150; для изоляционно-отделочных – 20; для изоляционных плит – 12.
Существенные показатель качества сверхтвердых, твердых и полутвердых плит – гигроскопичность. Стандарт допускает величину набухание плит после суточного нахождения испытываемых образцов в воде: для твердых и полутвердых – не более 20%, а для сверхтвердых не более 12%. Водопоглощение уже установлено: для сверхтвердых плит – 12%, для твердых – 30%, для полутвердых – 40%. Плиты, изготовленные сухим способом, обладают значительно меньшей гигроскопичностью – 10-12%, т.к. при их изготовлении применяют фенолформальдегидные смолы.
Показатели теплопроводности имеют решающее значение для изоляционных и изоляционно-отделочных плит, т.к. их основным назначением является теплоизоляция. Коэффициент теплопроводности измеряемой ккал/м*ч*град, для изоляционных плит должен быть не более 0,06 и для изоляционно-отделочных плит 0,08.
При использовании твердых древесно-волокнистых плит в строительных конструкциях особое значение приобретает показатели твердости истераемости плит.
Связующие и добавки в производстве древесно-волокнистых плит.
В ДВП применяют следующие полимерные связующие: фенолоформальдегидные и мочевино – формальдегидные, обладающие термореактивными свойствами и высокой адгезионной способностью к древесине. Термореактивные синтетические смолы твердеют под действием высокой температуры и давлением. 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 3х% от веса плит.
В качестве гидрофобных веществ можно использовать различные воски: парафин, церезин, озокерит. Содержание их в плитах обычно не превышает 1%и веса, т.к. эти вещества ослабляют связь между волокнами, тем самым, понижая плотность плит. Гидрофобизаторы вводят в волокнистую массу в виде водных эмульсий. Для получения тонкой дисперсной эмульсии в качестве эмульгаторов применяют высокомолекулярные кислоты (алеиновую, стеариновую, польметиновую). Для эмульгирования парафином достаточно алеиновой кислоты лишь 2-3% от веса парафина, однако при осаждении парафина на волокна сернокислым алюминием олеат аммиака образует олеат алюминия, обладающий водоотталкивающими свойствами, поэтому алеиновую кислоту применят в большем количестве. Необходимые условия для осаждения на волокнах гидрофобных веществ – создание в древесно-волокнистой массе кислой среды pH 4.5 – 5.0. Такая среда образуется в результате введения в древесно-волокнистую массу растворов 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 эмульсии АПП действует в течение всего срока эксплуатации изделия, успешно применяется для введения в составы ДВП в количестве от 0,5 – 5,0%. При введении АПП одновременно повышается прочность, ударная вязкость и текучесть материала в процессе переработки его в изделия.
Антисептики применяют для защиты древесных наполнителей от древоразрушающих грибов и насекомых. Против всех биоразрушителей 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 действуют совместно и каждый из них выполняет определенные функции: ортофосфорная кислота подавляет горение, мочевина повышает прочность и снижает разрушающее действие кислоты на древесину при получении и эксплуатации ДВП, дициандиамид участвует в образовании 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 применяют 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
Наиболее часто в мебельном производстве используются древесностружечные плиты (ДСП или ДСтП).
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. Себестоимость изготовления древесной стружки ниже себестоимости древесного волокна. В качестве связующего применяют мочевино-формальдегидые, 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 изготавливают 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) изготавливают 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 строганного шпона, бумагой, пропитанной синтетическими смолами, синтетической пленкой). ДСтП изготавливают шлифованные и нешлифованные. По плотности (в зависимости от способа прессования и марки древесностружечные плиты подразделяют на группы: очень малой плотности (300 – 450 кг/м²), 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 ккал/(м×ч׺С); удельная теплоемкость 1,7 – 1,9 кДж/(кт×К); разбухание (за 24 часа) по толщине 5-30%; предел прочности при растяжении перпендикулярно плиты 0,25 – 0,4 Мн/м² (2,5 – 4 кг/см²).
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 и одновременному и длительному воздействию влаги и повышенной температуре (более 60ºС). Карбамидоформальдегидные смолы примерно в два раза 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 ограничено 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 до 3%