СПб

Древесно-слоистые пластики ДСП

Древесно-слоистые пластики ДСП

Древесно-слоистые пластики представляют собой плиточные или листовые материалы, полученные горячим прессованием тонких листов древесного шпона, пропитанного синтетическим полимером.

В качестве связующих применяют преимущественно резольные феноло-формальдегидные, карбамидные или смешанные феноло-карбамидные полимеры.

Основным наполнителем в древесно-слоистых пластиках является древесный шпон - тонкие листы (толщиной 0,3-1,5 мм), получаемые лущением распаренных кряжей березы, ольхи, бука на специальных лущильных станках.

Иногда для увеличения прочности между слоями шпона делают прослойки из ткани, бумаги и др. Такой древесно-слоистый пластик называют комбинированным. В зависимости от назначения ДСП используют шпон натуральный или выщелоченный (предварительно обработанный щелочью).

Технологический процесс производства древесно-слоистых пластиков проводится в следующей последовательности:

  1. подготовка древесного шпона;
  2. пропитка шпона синтетическим полимером;
  3. высушивание пропитанного шпона;
  4. сборка шпона в пакеты;
  5. прессование пакетов на многоэтажном гидравлическом прессе;
  6. обрезка плит и листов пластика по заданным размерам.

При подготовке древесного шпона его сортируют по толщине и качеству, высушивают, при необходимости выщелачивают и раскраивают на листы нужного размера.

Для получения слоистого пластика с высокими физико-механическими свойствами необходимо выбирать шпон из качественной древесины, хорошо поглощающей полимер. Лучше всего использовать шпон толщиной 0,3-0,5 мм, так как с увеличением толщины шпона повышается водопоглощение и разбухание готового материала.

Влажность шпона должна соответствовать равновесной влажности древесно-слоистого пластика, т. е. должна быть равной 9-12%. Если влажность шпона будет меньшая или большая, то в процессе хранения и эксплуатации материал будет соответственно разбухать или усыхать (из-за гигроскопичности древесины), что приводит к появлению внутренних напряжений, которые могут образовать трещины.

Выщелачивание древесного шпона производят щелочью (3 - 5 процентным раствором едкого натра) при температуре до 70 - 80°С. При такой обработке в древесине уменьшается содержание лигнина и гемицеллюлозы, в результате чего она дает значительную усадку (до 30% в тангентальном направлении (древесина, не обработанная щелочью, имеет усадку в тангентальном направлении 6-12%). Благодаря такой усадке повышается прочность и твердость спрессованного шпона или возможно уменьшить давление при горячем прессовании.

Пропитку шпона синтетическим полимером производят в открытых ваннах или в автоклавах под давлением. Наиболее совершенным является метод автоклавной пропитки.

По этому способу подготовленный древесный шпон укладывают в специальные кассеты, которые загружают в автоклав. Автоклав закрывают герметическими крышками и вакуум насосом создают разряжение, поддерживаемое 15 - 20 мин. За это время из шпона отсасывается воздух и влага, что улучшает качество пропитки. После этого в автоклав подают водный или спиртовой раствор полимера и доводят давление до 5 ат. Продолжительность выдержки под давлением обычно не превышает 30 мин.

Пропитывают шпон с таким расчетом, чтобы содержание связующего в нем составляло 16 - 24% от веса сухой древесины. Меньшее количество полимера не обеспечивает прочной связи между отдельными листами шпона, а повышенное его содержание снижает предел прочности при изгибе и растяжении древесно-слоистого пластика.

Чтобы хорошо пропитать шпон, необходимо учитывать дисперсность частиц полимера в растворе, его концентрацию и вид растворителя. С повышением концентрации раствора увеличивается его вязкость и уменьшается пропитываемость шпона. При одной и той же концентрации спиртовых и водных растворов синтетических полимеров последние обладают меньшей вязкостью, однако предел прочности при сжатии древесно-слоистых пластиков на водорастворимых полимерах на 20 - 25% меньше по сравнению с пластиками, изготовленными на спиртовых растворах.

Высушивание пропитанного шпона осуществляют в сушилках периодического или непрерывного действия при температуре 70 - 90°С. Эта технологическая операция необходима для того, чтобы удалить из шпона различные летучие вещества, которые при быстром повышении температуры в процессе горячего прессования вызывают коробление материала и в нем появляются трещины. В высушенном шпоне содержание летучих не должно превышать 6%.

Сборку шпона в пакеты производят с учетом требуемой толщины древесно-слоистого пластика (20 - 25 листов шпона на 1 см толщины готового изделия), а также его механических свойств, которые зависят главным образом от направления волокон в листах древесного шпона.

Когда волокна древесины у всех листов шпона направлены одинаково (рис. 2, а), древесно-слоистый пластик имеет максимальный предел прочности при сжатии и растяжении вдоль волокон древесины (марка ДСП-А).

Если пакеты собирают с таким расчетом, чтобы смежные листы шпона имели перекрестное направление волокон древесины (рис. 2, б), то слоистый пластик будет иметь примерно одинаковые показатели прочности при сжатии или растяжении в обоих направлениях (марка ДСП-В). Еще меньшей анизотропностью обладают древесно-слоистые пластики марки ДСП-Г, у которых направление волокон каждого из последующих листов шпона смещено на угол 15-30-45° по отношению к направлению волокон предыдущего слоя (рис. 2, в). Кроме названных выше конструкций древесно-слоистых пластиков, изготовляют пластик ДСП-Б, имеющий смешанное расположение волокон шпона (10 - 12 слоев вдоль и 1 поперек).

Схема укладки шпона

Рис. 2. Схема укладки шпона:
а - параллельная для ДСП-А; б - перекрестная для ДСП-B; в - звездообразная для ДСП-Г

Прессование пакетов шпона производят на многоэтажных гидравлических прессах колонного или рамного типа. Схема гидравлического пресса колонного типа приведена на рис. 3.

Пакеты на металлических отшлифованных прокладках укладывают между плитами пресса, которые обогреваются перегретым паром, проходящим через проделанные в них каналы, или электричеством.

Сразу после укладки пакетов в плиты пресса подают теплоноситель и включают низкое давление. Подвижный стол начинает подниматься и, соприкасаясь с нижней плитой, поднимает ее вместе с пакетом шпона, который в свою очередь, прижимаясь ко второй плите, поднимает ее, и т. д., до смыкания верхнего пакета шпона с верхней плитой пресса. Для того чтобы исключить появление трещин в древесине, прессование пакетов ведут в три этапа: 1) период прогрева; 2) период тепловой обработки и 3) охлаждение уплотненного материала.

Многоэтажный гидравлический пресс колонного типа

Рис. 3. Многоэтажный гидравлический пресс колонного типа:
1 - рабочий цилиндр; 2 - рабочий плунжер; 3 - подвижной стол; 4 - плиты пресса; 5 - колонна; 6 - направляющий; 7 - вспомогательный цилиндр; 8 - вспомогательный плунжер; 9 - рейка

Период прогрева до температуры 80° ведут при пониженном давлении (25-30 кг/см2) в течение 20-25 мин. Период тепловой обработки осуществляют при температуре 140-160° и предельном давлении 150-160 кг/см2. В течение этого периода нагретая древесина под влиянием упругой деформации уплотняется без разрушения структуры, объемный вес ее увеличивается примерно в 2 раза и пластическая деформация стабилизируется (древесина, спрессованная без нагрева, способна под воздействием влаги разбухать и переходить в первоначальное состояние).

В период тепловой обработки резольные полимеры сначала размягчаются, а затем отверждаются и, переходя в неплавкое и нерастворимое стеклообразное состояние, прочно склеивают листы шпона в монолитный материал. При меньшем давлении или увеличении температуры свыше 160° ухудшаются физико-механические свойства древесно-слоистого пластика (снижается прочность, повышается водопоглощение и пр.).

Продолжительность прессования при оптимальном давлении и температуре принимают из расчета 4-6 мин на 1 мм толщины готового изделия.

Охлаждение уплотненного материала производят под давлением до температуры 30-40°, что способствует стабилизации формы и размеров пластика и уменьшению внутренних напряжений в нем. После этого пресс разгружают и отпрессованные листы снимают с металлических прокладок.

Из выщелоченного шпона изготовляют древесно-слоистый пластик-балинит. Прессование его ведется при меньшем давлении (45 кг/см2), что является преимуществом, однако в различных направлениях шпона имеются значительные колебания прочности ввиду неравномерного выщелачивания его. Листовой балинит выпускают под маркой ДСП-20.

Обрезка плит и листов является заключительной операцией в производстве древесно-слоистых пластиков. Древесно-слоистые пластики толщиной до 15 мм называют тонколистовыми, а более 15 мм - толстолистовыми. Размеры их следующие: длина 70-560 см, ширина 80-120 см.

Физико-механические свойства ДСП зависят от качества шпона, его толщины, состава и количества полимера, качества пропитки и способа укладки шпона в пакеты.

В отличие от древесины, синтетические полимеры хорошо работают как на растяжение, так и на сжатие и являются гидрофобным (водоотталкивающим) материалом. Поэтому древесно-слоистые пластики, состоящие из древесного шпона, пропитанного синтетическим полимером и уплотненного в процессе горячего прессования, имеют значительно более высокие прочностные показатели, чем древесина, и к тому же обладают достаточной водостойкостью.

Основные физико-механические свойства древесно-слоистых пластиков приведены в табл. 1.

Физико-механические свойства древесно-слоистых пластиков различных марок

Таблица 1

Свойства ДСП-А ДСП-Б ДСП-В ДСП-Г ДСП-20
Объемный вес, г/см3, не менее 1,33 1,3 1,3 1,3 1,45
Предел прочности, кг/см2:
при растяжении вдоль волокон, не менее
3000 2600 1400 1400 1850
при сжатии вдоль волокон, не менее 1800 1600 1250 1250 -
при статическом изгибе, не менее 2500 2800 1800 1500 -
Водопоглощение  на 24
часа; %, не более
5 5 5 5 5
Влажность, %, не более 7 7 7 7 7

Древесно-слоистые пластики обладают высокой стойкостью к маслам, органическим растворителям, отличаются атмосферостойкостью и легко поддаются механической обработке (распиловке, строганию, фрезеровке). Их можно использовать для устройства каркасных перегородок и при изготовлении стеновых трехслойных панелей в качестве несущего материала.

0 Комментарии к "Древесно-слоистые пластики ДСП"

Написать комментарий

Ваше имя:
 
Ваш комментарий:
Примечание: HTML не переводится!