Строительные материалы

Стройматериалы из отходов

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Строительные материалы на основе некоторых отходов древесины могут изготавливаться без применения специальных вяжущих или с небольшой их добавкой. В таких материалах частицы древесины связываются в результате сближения и переплетения волокон, их когезии и физико-химических связей, возникающих при пьезотермической обработке пресс-массы.

Кроме того, без применения специальных вяжущих веществ из отходов лесопиления и деревообработки изготавливают различные столярные изделия для устройства перегородок и стен в каркасных зданиях, накатов перекрытий по балкам, а также для устройства временных производственных зданий — реечные плиты, щиты и др. Из кусковых отходов от лесопиления и деревообработки изготавливают также торцовые щиты для устройства полов в сельскохозяйственных зданиях, складах, мастерских и др., кровельную и штукатурную дрань, кровельную плитку и гонт.

Древесно-волокнистые плиты — материал, формуемый из волокнистой массы с последующей тепловой обработкой. Около 90% всех древесно-волокнистых плит изготавливают из древесины, исходным сырьем служат неделовая древесина, а также отходы лесопильного и деревообрабатывающего производств. Плиты можно также получать из волокон лубяных растений или из другого волокнистого сырья, обладающего достаточной прочностью и гибкостью.

В зависимости от назначения плиты изготавливают твердые и мягкие. По прочности и виду лицевой поверхности твердые плиты подразделяются на марки: Т — твердые плиты с необработанной лицевой поверхностью; Т-С — с лицевым слоем из тонкодисперсной древесной массы; Т-П — с подкрашенным лицевым слоем; СТ — сверхтвердые (повышенной прочности); СТ-С — повышенной прочности с лицевым слоем из тонкодисперсной массы.

Мягкие плиты, в зависимости от плотности, подразделяют на марки: М-1, М-2, М-3.

Длина плит составляет 1220—3660 мм, ширина — 610—2140, толщина — 8—16 мм.

Твердые плиты предназначены для отделки внутренних поверхностей зданий. Из них изготавливают щитовые двери и другие элементы домостроения. Мягкие — для утепления ограждающих конструкций и звукоизоляции перегородок.

Древесно-волокнистые плиты легко поддаются механической обработке, им можно придавать текстуру древесины, кожи и т. п.

Отделочные плиты облицовывают синтетическими полимерами с прокладкой текстурной бумагой. Выпускают их также с матовой поверхностью или окрашенными водоэмульсионными поливинилаце-татными красками. Плиты, окрашенные эмалями, имеют глянцевую поверхность, повышенную водостойкость.

Древесно-волокнистые плиты выпускаются с гладкой лицевой поверхностью или рустованными. Русты делают в виде параллельных полос на расстоянии 150 и 100 мм друг от друга или в виде квадратов 150 х 150 и 100 х 100 мм. Ширина руст принята 3—3,5 мм, а глубина — 0,5—0,6 мм.

Недостатками древесно-волокнистых плит являются повышенное водопоглощение и гигроскопичность, особенно при увеличении пористости, легкая воспламеняемость и поражаемость грибками. Для уменьшения гигроскопичности плит и связанных с нею разбухания, коробления и загнивания волокнистую массу обрабатывают эмульсиями гидрофобизующих веществ, например канифолью, парафином или церезином. Эмульгаторами служат олеиновая кислота, синтетические жирные кислоты, талловое масло, ЛСТ и другие ПАВ.

Биостойкость плит возрастает при добавке в исходную массу антисептиков неорганического или органического происхождения (фторида натрия, хлорида цинка, фенола, крезола и др.). Огнестойкость древесно-волокнистых плит увеличивают пропиткой антипиренами (бурой, сульфатом или фосфатом аммония и др.). Для повышения температуростойкости в состав волокнистой массы добавляют минеральные вещества (асбест, гипс и др.).

Древесно-волокнистые плиты изготавливают мокрым и сухим способами.

При мокром способе древесина после разделки и получения волокна загружается в бассейны, где она перемешивается с водой до образования гидромассы, имеющей после сгущения концентрацию 2,5— 3%. Для улучшения свойств изделий гидромасса обрабатывается эмульсиями химических веществ. При получении сверхтвердых плит в массу для повышения механической прочности, термостойкости и водостойкости вводится до 5% термореактивных полимеров. После проклейки химикатами масса разбавляется водой до концентрации около 1% и направляется в отливочные машины, где вода фильтруется, а волокна образуют слой войлокообразного ковра, отжимаемого затем прессованием. Ковер разрезают на отдельные полотна, направляемые на сушку для получения мягких изоляционных плит или на горячее прессование для получения твердых и сверхтвердых плит.

Основной недостаток мокрого способа — это потребление большого количества воды для приготовления пульпы и необходимость очистки отработанной воды от токсичных веществ.

При сухом способе волокнистая масса после размола высушивается горячим воздухом, а затем из нее в воздушной среде формируется ковер. Полотна с влажностью 5—8% поступают на горячее прессование.

При сухом способе производства расход воды составляет всего 5— 6 м3 на 1 т плит. Кроме того, сбрасываемая вода не содержит токсичных веществ, следовательно, отпадает необходимость в очистных сооружениях. К недостаткам этого способа относится необходимость присадки связующего в объеме 0,5—2% массы древесных частиц.

Твердые и сверхтвердые плиты, изготавливаемые мокрым способом, имеют одну сторону гладкую, а другую — шероховатую, со следами углублений в виде сетки. Плиты, изготовленные сухим способом, имеют гладкие стороны, обладают большей формоустойчивостью, менее подвержены короблению, их легче проклеивать.

Являясь так же, как и древесно-стружечные плиты, эффективным индустриальным материалом, древесно-волокнистые плиты вместе с тем требуют при их производстве более значительного расхода электроэнергии и технологического дара.

К древесно-волокнистым плитам сухого формования близки по своим свойствам древесно-шерстные плиты, изготавливаемые из измельченных кусковых отходов лиственных и хвойных пород по полусухой технологии контактным способом ( 5.6). Отходы измельчают на рубильной машине в щепу, а затем перерабатывают на дефибраторе в древесную шерсть. Древесная масса влажностью 30— 40% подвергается гидротермальной обработке, а затем — горячему прессованию.

По средней плотности и прочности древесно-шерстные плиты подразделяют на изоляционные, изоляционно-отделочные, конструкционно-изоляционные и конструкционные.

Средняя плотность изоляционных и изоляционно-отделочных плит 250—500 кг/м3, конструкционно-изоляционных — 500—700 кг/м3, конструкционных — 700—1000 кг/м3; минимальный предел прочности их при статическом изгибе соответственно равен 5, 10 и 13 МПа.

Разработана технология волокнисто-стружечных плит, которые так же, как и древесно-волокнистые, могут быть полутвердыми, твердыми и сверхтвердыми с пределом прочности при изгибе не ниже соответственно 10, 20 и 40 МПа.

Технологический процесс их производства включает следующие операции: подготовку щепы; размол щепы и сортировку древесноволокнистой массы; подготовку стружек; приготовление смеси волокна и стружек; проклейку массы; формование плит на отливной машине; прессование; термическую обработку и обрезку.

В отличие от древесно-волокнистых плит, волокнисто-стружечные меньше подвержены короблению. Себестоимость их на 30% ниже себестоимости древесно-волокнистых.

Страмит — теплоизоляционный материал, изготавливаемый в виде плит путем прессования соломы пшеницы, риса, ячменя и ржи с одновременным электроподогревом и оклейкой спресованной массы картоном или плотной бумагой. В качестве клея используют жидкое натриевое стекло с плотностью 1,4—1,6.

Лигноуглеводные и пьезотермопластики. Эти материалы изготавливаются из древесных опилок или другого растительного сырья высокотемпературной обработкой пресс-массы без ввода специальных связующих.

Технологический процесс производства лигноуглеводных древесных пластиков состоит из следующих операций: подготовки, сушки и дозирования древесных частиц; формирования ковра, холодной его подпрессовки, горячего прессования и охлаждения без снятия давления. При подготовке пресс-массы древесные частицы сортируют, затем фракция крупностью более 0,5 мм дополнительно измельчается, кондиционные опилки поступают в сушилку, а затем в расстилочную машину. Ковер формируется на поддонах, покрытых слоем талька или антиадгезионной жидкости. Сначала готовый ковер подается в пресс для холодной подпрессовки, которая длится в течение 1,5 мин при давлении 1—1,5 МПа, после чего направляется на горячее прессование при давлении 1,5—5 МПа и температуре 160—180 °С. Прессование плит толщиной 10 мм продолжается 40 мин.

Под воздействием температуры происходят частичный гидролиз полисахаридов древесины и образование органических кислот, которые являются катализаторами, способствующими деструкции лигноугле-водного комплекса. Образовавшиеся химически активные продукты (лигнин и углеводы) взаимодействуют между собой при прессовании. В результате образуется более плотный и прочный материал, чем древесина.

Заключительной технологической операцией является обрезка кромок плит на форматно-обрезном станке.

Сырье для лигноуглеводного древесного пластика получают при обработке древесины хвойных и лиственных пород. Наряду с опилками, станочной стружкой, дробленкой, для получения пластика могут быть использованы кора в смеси с древесиной, дробленые лесосечные отходы и некоторые одревесневшие сельскохозяйственные отходы. Примеси в сырье частично сгнившей древесины улучшают физико-механические свойства лигноуглеводных пластиков.

Лигноуглеводные пластики можно получать плоским или объемным прессованием в виде плит и изделий различной конфигурации в зависимости от применяемого прессового оборудования и назначения изделия.

По сравнению с древесно-стружечными плитами, лигноуглеводные пластики обладают рядом преимуществ: они не подвержены старению из-за деструкции органического вяжущего и их прочностные показатели не снижаются со временем; при эксплуатации нет токсичных выделений в окружающую среду.

Существенными недостатками производства лигноуглеводных пластиков являются необходимость мощного прессового оборудования и длительность цикла прессования.

Пьезотермопластики могут изготавливаться из опилок двумя способами: без предварительной обработки исходного сырья или его гидротермальной обработкой.

При первом способе производства пьезотермопластиков технология близка к получению лигноуглеводных пластиков ( 5.7). Высушенные опилки поступают на подпрессовку, где выдерживаются в течение 20—30 с при удельном давлении 2—2,5 МПа, а потом в многоэтажном гидравлическом прессе в течение 4—7 мин подвергаются горячему прессованию при давлении 20—30 МПа и температуре плит пресса 140-225 °С.

По второму способу кондиционные опилки размером менее 4 мм обрабатываются в автоклавах паром в течение 2 ч при температуре 170—180 °С и давлении 0,8—1 МПа. Гидролизованная пресс-масса частично высушивается и при определенной влажности последовательно подвергается холодному и горячему прессованию. Удельное давление холодного и горячего прессования — 15 МПа, температура последнего — 160 °С.

Исходным сырьем, наряду с опилками, могут служить измельченная древесина хвойных и лиственных пород, льняная и конопляная костра, камыш, гидролизный лигнин, одубина.

Пьезотермопластики подразделяют на изоляционные, полутвердые, твердые и сверхтвердые.

При средней плотности 700—1100 кг/м3 пьезотермические пластики, изготовленные из березовых опилок, имеют предел прочности при статическом изгибе 8—11 МПа. При повышении средней плотности до 1350—1430 кг/м3 предел прочности при статическом изгибе достигает 25—40 МПа.

Высокие физико-механические свойства пьезотермопластиков позволяют применять их для изготовления полов, дверей, а также в качестве отделочного материала.

Разновидностью древесных пластиков является вибролит, технологические особенности которого заключаются в частичном измельчении опилок и мелкой стружки на вибромельнице, перемешивании тонко размолотой массы с водой и получении шлама. Из смеси шлама с частицами величиной 0,5—2 мм в отливной машине формируется ковер, обезвоживаемый вакуум-насосом. Полученная пресс-масса поступает на холодное и горячее прессование. Готовые плиты транспортируют в закалочную камеру, где в течение 3—5 ч при температуре 120—160 °С они подвергаются термической обработке, вследствие чего почти в 3 раза снижается их водопоглощение и более чем в 2 раза — разбухание.

Вибролит применяют для настила черного пола, устройства перегородок, облицовки панелей стен в общественных зданиях, изготовлении встроенной мебели и щитовых дверей.