|
Древесноволокнистые плиты
изготовляют из неделовой, в основном низкокачественной древесины и древесных
отходов. Хотя эти плиты представляют собой анизотропный материал, который
имеет неодинаковые свойства в различных направлениях, они обладают более
высокими показателями физико-механических свойств по сравнению с материалами,
из которых изготовляют плиты.
Различают общие, физические, механические, технологические,
биохимические и временные свойства древесноволокнистых плит.
Общие свойства. К общим свойствам относятся: размеры, цвет
и характеристика поверхности древесноволокнистых плит.
Размеры плит определяются видом оборудования, на котором
их изготовляют. Наиболее распространены твердые плиты мокрого способа
производства размерами 2745X1700 (1220) мм.
Цвет плит коричневый: от светлого до темного тона. При
поверхностной окраске плит в процессе мокрого способа производства могут быть
получены и другие цвета.
Шероховатость лицевой поверхности твердых плит находится в
диапазоне 15 ... 31 мкм. Средние размеры макронеровностей на поверхности плит
составляют, мм: длина—15 ...50, ширина 12... 15, глубина 0,15 ... 0,25.
Физические свойства. К этим свойствам относятся:
плотность, влажность, водопоглощение, разбухание, усадка, линейное удлинение,
теплопроводность, звукопоглощение и др.
Плотность — это масса плиты в единице объема. Плотность
древесноволокнистых плит составляет 100 ... 1100 кг/м3. Плотность твердых
плит (800 ... 1100 кг/м3) несколько выше, чем плотность сухого дерева. Поглощение
воды за счет адсорбции составляет 5 ... 6% от абсолютно сухой
древесноволокнистой массы. При влажности воздуха около 100% и комнатной
температуре (18... 20°С) твердая древесноволокнистая плита поглощает
капиллярно-конденсированной влаги до 25%, а в целом плита достигает влажности
около 30%. Этот показатель, который называют точкой насыщения волокон у сверхтвердых
плит, пропитанных смесью таллового и льняного масел, вдвое ниже, чем у
твердых. Анализ характера изменений поглощения влаги во времени показывает,
что наиболее интенсивное влагопоглощение из воздуха происходит в первые 40
... 45 сут. При разной влажности воздуха у древесноволокнистых плит разная
равновесная влажность, %: при влажности воздуха 20% — 2 ... 3, при 50 ...
60%—7 ... 10, при 80% —11 ... 13, при 97% — около 27.
Гигроскопичность плит зависит от технологического режима
их изготовления (степени помола массы, температуры и продолжительности
прессования, режима термообработки). С повышением, например, степени помола
гигроскопичность плит увеличивается.
Водопоглощение — способность плит поглощать воду при
погружении в нее при температуре (20±2)°С; определяется отношением (в %)
массы поглощенной воды к первоначальной массе плиты. Водопоглощение
сопровождается разбуханием по толщине.
Разбухание — свойство плит увеличивать свои размеры при
нахождении в воде или влажной среде. Эта величина определяется отношением (в
%) прироста толщины к первоначальной толщине образца.
При водопоглощении и разбухании влага проникает главным
образом через пласти плиты; через кромки увлажнение осуществляется лишь на
очень малой зоне по периметру образца плиты шириной до 10 мм. Интенсивное водопоглощение твердых плит при погружении в воду наблюдается в первые 6 ... 10
сут; по истечении 14 сут этот процесс значительно замедляется, а к 40 сут
практически прекращается.
Плиты, как и древесина, представляют собой пористую систему.
В плите содержится огромное количество микрокапилляров диаметром Ю-3... Ю-5 см. С увеличением плотности плиты уменьшается количество микрокапилляров и их размеры. Плотность
также влияет и на другие свойства плит. Например, с повышением плотности плит
увеличивается их прочность и уменьшается водопогло- щение, что повышает их
эксплуатационную способность как конструкционного материала.
Плиты с малой плотностью (мягкие плиты) имеют наибольшее
количество микрокапилляров, поэтому у них слабые прочностные показатели, но
зато высокие показатели теплоизоляционных свойств, так как воздушные
прослойки обладают низкой теплопроводностью.
Рассматривая плотность плиты по разным направлениям
материала, нужно отметить, что наблюдается нестабильность показателей по площади.
У твердых плит плотность поверхностного слоя лицевой стороны несколько выше
средней плотности данного отдельного участка плиты.
Влажность — это содержание влаги в плите, которое
определяется отношением массы влаги к абсолютно сухой массе древесины в
плите, выраженное в процентах. При длительном нахождении древесноволокнистой
плиты в определенных атмосферных условиях, т. е. при определенной влажности
воздуха, плита имеет соответствующую влажность.
Гигроскопичность — способность поглощать влагу из воздуха,
что происходит в результате процессов адсорбции и капиллярной конденсации.
Адсорбция — это свойство поверхностного слоя вещества или материала к
поглощению. Капиллярная конденсация — образование жидкости в капиллярах,
порах, микротрещинах пористых тел за счет разности давлений. Этот процесс —
следующая стадия после адсорбции.
Если водопоглощение и разбухание после первых суток
вымачивания плиты составляет соответственно около 30 и 20%, то после 40 сут —
около 70 и 45 % •
Интенсивность водопоглощения плит зависит как от
физико-механических свойств плиты, так и от температуры воды. Водопоглощение
плит марки Т группы А при разных температурах воды и их разбухание в
зависимости от продолжительности погружения в воду
Линейное удлинение — изменение длины плиты по ее пласти;
это свойство зависит от гигроскопичности плит. Изменение размеров плит по
длине в зависимости от их гигроскопичности может составлять: для плит длиной 3 м — около 1 мм при поглощении плитой из воздуха 1% влаги. Изменение размеров плит зависит от
влажности воздуха, при которой происходит изменение влажности плиты.
Теплопроводность — способность плит проводить теплоту от
более нагретых поверхностей к менее нагретым. Коэффициент теплопроводности
характеризуется количеством теплоты (Дж), проходящей в течение 1 ч через
образец материала толщиной 1 м, площадью 1 м2, при разности температур между наружной и внутренней поверхностями в один градус; выражается коэффициент в
Вт/(м-К).
Значения коэффициента теплопроводности древесноволокнистых
плит в зависимости от их плотности приведены ниже.
Теплопроводность — важная характеристика
древесноволокнистых плит как материала, используемого в строительных
конструкциях.
Мягкие древесноволокнистые плиты обладают высокими
теплоизоляционными свойствами. Даже коэффициент теплопроводности твердых плит
несколько ниже, чем древесины сосны.
Звукопоглощение — степень поглощения звука
древесноволокнистой плитой; звукоизоляция — ослабление звука при его
проникновении через ограждающие конструкции. Плотность плиты, кг/м3,
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К)
Для снижения уровня различных видов шума применяют
акустические материалы, которые подразделяются на звукопоглощающие и
звукоизоляционные. Звукопоглощающие материалы предназначены для снижения
уровня шума в помещении за счет поглощения падающей на них звуковой энергии,
звукоизоляционные — для ослабления шума, передающегося через ограждающие конструкции
зданий из одного помещения
в другое. Чем больше пористость материала, тем больше его
звукопоглощение. Для звукопоглощения используют перфорированные материалы.
В качестве звукопоглощающих материалов применяют панели из
древесноволокнистых плит, конструкция которых состоит из твердой
перфорированной (акустической) плиты, установленной на лицевой стороне, и
мягкой плиты.
Древесноволокнистые плиты обладают и хорошей
звукоизоляцией в конструкциях междуэтажных перекрытий, во внутренних стенах и
перегородках.
Механические свойства. К механическим свойствам
древесноволокнистых плит относятся: прочность на изгиб, на растяжение
параллельно и перпендикулярно пласти, модуль упругости, твердость и др.
Прочность древесноволокнистых плит на изгиб — один из
основных нормируемых показателей, зависящий при обычной технологии
изготовления от плотности материала. Предел прочности при изгибе (Тиэ (МПа)
находят по формуле oH, = 3/y/(26s2),
где Рр — разрушающая нагрузка, Н (кгс); /— расстояние
между центрами опор, мм (см); Ь — ширина образца, мм (см); s — толщина
образца, мм (см).
Приспособление для испытания образцов плит на изгиб
состоит из двух параллельных опор 1 с цилиндрической поверхностью, на которых
лежит испытуемый образец 2. На образец сверху давит нож 3 с цилиндрической
поверхностью, который расположен параллельно опорам в вертикальной плоскости
и посередине между опорами. В результате вертикального перемещения ножа,
производимого с регулируемой скоростью, создается нагрузка Р, которая
достигает разрушающей Рр. Для мягких плит предел прочности при изгибе 0,4...2
МПа, для полутвердых 10...22 МПа, для твердых 33 ... 50 МПа. При увеличенном
расходе связующего или специальной пропитке плит этот показатель может быть
увеличен.
Прочность на растяжение параллельно и перпендикулярно
пласти плит, модуль упругости и твердость — для большинства выпускаемых
древесноволокнистых плит не нормируемые показатели, однако их часто
используют для дополнительной характеристики твердых и сверхтвердых плит.
Предел прочности при растяжении перпендикулярно пласти
определяют путем приклейки с двух сторон поверхности образца металлических
захватных приспособлений, с помощью которых на испытательной машине осуществляется
разрыв образца по сечению, параллельному пласти. Предел прочности при
растяжении вычисляют по формуле
ap = Pp/(We). /б — длина образца, мм (см).
Прочность на растяжение перпендикулярно пласти
древесноволокнистых плит зависит от плотности, а также от степени помола
волокон, условий формирования ковра, прессования плит и других
технологических факторов и составляет 0,07... 0,8 МПа.
Модуль упругости при изгибе определяют по схеме,
приведенной на 4, следующим образом. Образец подвергают шестикратной
равномерной нагрузке-разгрузке, равной 5 ... 25% разрушающей нагрузки Рр,
которую определяют по результатам испытаний образцов на прочность на изгиб.
Прогибы в середине пролета f измеряют устройством 4 каждый раз при достижении
5 и 25% нагрузки. После каждого снижения нагрузки до 5% нагрузку продолжают
снижать до 1 ... 2%, затем цикл нагружения повторяют. Время нагружения от
нижнего (5%) до верхнего (25%) пределов (один цикл) нагружения принимают
(90±30) с. Модуль упругости древесноволокнистых плит вычисляют по формуле
где Р — сила нагружения, равная разности между верхним и
нижним пределами нагрузки, Я (кгс); f — значение прогиба, равное разности
прогибов при верхнем и нижнем пределах нагружений, мм (см).
Модуль упругости при изгибе плит, МПа: мягких— 170 ...
880, твердых 280о ... 5600, сверхтвердых —5600... 7000 МПа.
Твердость — это способность материалов сопротивляться
вдавливанию или царапанию. Твердость плит испытывают методом вдавливания
шарика; при этом их влажность должна быть в пределах 8 ... 12%. Твердость
древесноволокнистых плит плотностью свыше твердых 2800 ...5600, сверхтвердых—
5600... 7000 МПа.
Для плит специального назначения номенклатура показателей
механических свойств может быть значительно расширена (модуль упругости при
растяжении, ударная вязкость, коэффициент поперечной деформации и модуль
сдвига, влияние длительной нагрузки и т. п.).
Технологические свойства. Эти свойства характеризуются
податливостью при обработке резанием, способностью к пробиванию гвоздями,
склеиваемостью, возможностью обработки поверхности с применением различных
видов отделки.
Податливость при обработке резанием зависит от следующих
факторов: физико-механических свойств материала и резца, геометрических
параметров резца, режимов и размеров обработки. Плотность твердых и
сверхтвердых древесноволокнистых плит выше плотности древесины, поэтому при
пилении плит сила резания больше, чем при пилении древесины. Кроме того, в
плитах содержатся химические добавки, поэтому дереворежущий инструмент
испытывает условия совместного механического, химического и абразивного
изнашивания. Учитывая эти условия, для обработки древесноволокнистых плит
резанием применяют пилы с вставным зубом из быстрорежущей стали или твердого
сплава, например вольфрамокобальтовые металлокерамические твердые сплавы
марки ВК-10.
Способностью к пробиванию гвоздями обладает большинство
древесноволокнистых плит. Однако сверхтвердые плиты трудно пробиваются,
поэтому предварительно в них сверлят отверстия или применяют гвоздезабивной
инструмент.
Склеиваемость древесноволокнистых плит хорошая. Они могут
склеиваться между собой, с древесиной, линолеумом и даже с листовыми
металлами (алюминиевой фольгой, оцинкованным железом). Для холодного
склеивания используют карбамидный, сили- катно-битумный, цементно-казеиновый
клеи, поливинилацетатную эмульсию, холодные битумные мастики. При склеивании
мягких плит, обладающих большой пористостью, в клеющие материалы добавляют
наполнитель, например древесную муку. При горячем склеивании плит применяют
карбамидные и фенолоформальдегид- ные связующие. Твердые плиты перед
склеиванием прошлифовы- вают.
Поверхность древесноволокнистых плит легко подвергается
различным видам отделки. Плиты можно оклеивать бумажными и синтетическими
обоями, пленками, линкрустом, тканями. Твердые и мягкие плиты хорошо
окрашиваются масляными, водоэмульсионными и различными синтетическими эмалями.
Отделку твердых плит можно осуществлять декоративным бумажно-слоистым
пластиком, строганым или лущеным шпоном.
Биохимические свойства. К ним относятся: биостойкость,
огнестойкость, стойкость к различным химикатам и т. п.
Биостойкость характеризует способность древесноволокнистых
плит противостоять разрушающему действию микроорганизмов (грибов). Во время
эксплуатации плит в замкнутом пространстве особенно при неблагоприятном
термовлажностном режиме, при непосредственном контакте с кирпичными стенами, железобетонными
изделиями, цементной штукатуркой, под влиянием появляющегося конденсата на
них развивается грибная флора. Мягкие древесноволокнИстые плиты разрушаются
быстрее вследствие большой порис- тосЫ Около 10% мягких плит, используемых в
строительстве, поражается грибами через 3 ... 4 года. Плиты, изготовленные по
мокрому способу производства, меньше обрастают плесневыми грибами, че^ плиты,
полученные сухим способом. Твердые и сверхтвердые древесноволокнистые плиты
мокрого способа производства поражаются дереворазрушающими грибами идентично
натуральной древесине.
Древесноволокнистые плиты, предназначенные для
строительных конструкций, работающих в условиях увлажнения, требуют
специальной биохимической защиты.
Степень биостойкости древесноволокнистых плит оценивают
лабораторными испытаниями, затем полигонными.
Огнестойкость характеризует способность
древесноволокнистых плит выдерживать без разрушения воздействия высоких
температур. По степени огнестойкости материалы подразделяют на группы:
негорючие (несгораемые), не способные к горению в воздухе; трудногорючие
(трудносгораемые), способные возгораться на воздухе от источника зажигания,
но не способные самостоятельно гореть после его удаления; горючие
(сгораемые), способные самовозгораться, а также возгораться от источников
зажигания и самостоятельно гореть после его удаления.
Древесноволокнистые плиты горючи так же, как и все
древесные материалы. Для придания плитам огнестойкости в древесноволокнистую
массу вводят антипирены или осуществляют поверхностную защиту плит.
Горючесть материалов определяют различными методами. Для
первоначального определения горючести материала используют метод «огневой
трубы» (ГОСТ 12.1.044—84), с помощью которого устанавливают продолжительность
самостоятельного пламенного горения и потерю массы образца при воздействии
теплоты пламени горелки в течение 2 мин. Материал (плиты) относится к
горючим, если потеря массы превысила 20%. В том случае, если потеря массы
менее 20%, образцы дополнительно проверяют методом КТ. При этом методе
испытание ведется в керамической огневой камере прямоугольной или
цилиндрической формы высотой 300 мм. Образец размером 160x160 мм, толщиной до
10 мм подвергают тепловому воздействию в течение 5 мин. Показатель горючести
определяют расчетным путем при обработке данных температурной кривой,
записанной на диаграммной ленте потенциометра. По показателю горючести
материалы классифицируют на трудногорючие при горючие при /С>1, горючие
трудновоспламеняющиеся при /Сер =^2,5.
Для окончательной оценки горючести строительных материалов
(СТ СЭВ 2437—80) определяют степень повреждения образца по длине и по массе.
Для этого образец размером 1000X190 мм и толщиной до 50 мм подвергают тепловому воздействию в течение 10 мин. Материал относится к трудногорючим, если при
заданных условиях испытания степень повреждения по длине неупре- вышает 85%,
а по массе — 80%.
Стойкость древесноволокнистых плит к воздействию различных
химикатов не одинакова. Твердые плиты обладают высокой стойкостью по
отношению к слабым кислотам и щелочам, концентрированным органическим
кислотам, спиртам, растительному ц минеральному маслам, углеводородам, но они
не стойки по отношению к концентрированным неорганическим кислотам,
концентрированным щелочам. При воздействии последних происходит набухание
плит. Сверхтвердые плиты более стойкие к воздействию химикатов.
Временные свойства. К временным свойствам, т. е.
способности изменять свойства во времени, относят, например, атмосферостой-
кость плит и влияние длительной нагрузки на плиты. Эти свойства характеризуются
изменением прочности при изгибе перпендикулярно пласти и при растяжении
параллельно пласти.
Атмосферостойкость плит определяют, помещая образцы плит
на стенды, устанавливаемые на испытательных площадках, которые размещают на
открытом воздухе вблизи от метеорологических станций. Сроки начала и конца
испытаний образцов задаются программой испытаний (обычно не менее трех лет).
Атмосферостойкость, т. е. стойкость плит к циклическим температурно-влажност-
ным воздействиям, иногда определяют ускоренным методом испытаний (ускоренное
старение). Для этого образцы, например, выдерживают в воде при температуре
(20±2)°С в течение 18 ч, затем высушивают при температуре (60±5)°С и
относительной влажности воздуха 60 ... 75% в течение 6 ч. Число циклов, зависящее
от программы испытаний и принятого метода, достигает 40.
Влияние длительной нагрузки определяют по изменению
прочности образца и его прогибу (деформативности) путем нагру- жения образцов
при различных нагрузках, равных 0,9 0,3 первоначальной прочности сто, при
этом фиксируют продолжительность от начала воздействия данной нагрузки до
разрушения образца. Обработка данных позволяет определить коэффициент
длительной прочности при заданном температурно-влажностном режиме. Фиксируя
во время испытаний величину прогиба образцов, можно определить коэффициент
длительной деформативности.
|