
2. Основные свойства
Древесные пластики пластифицированные древесные материалы с улучшенными физико-механическими свойствами, получаемые комбинированной механической, термической и химической обработкой сырья. Древесные пластики делят на:
1) древесину прессованную (лигностон);
2) древеснослоистые пластики (лигнофоль, дельта-древесина, балинит, арктилит и др.);
3) древеснопластичные массы.
Древесина прессованная (пластифицированная) - натуральная древесина (чаще всего берёза, реже бук, граб, клён и др.), уплотнённая при давлении 15-30 кН/м2 (150-300 кгс/см2) и температуре до 120 °С. Уплотнение проводят различными способами: вдавливанием заготовки в пресс-форму меньшего диаметра, обжатием заготовки между плитами гидравлического пресса или в съёмной пресс-форме, прессованием предварительно согнутых пластинок древесины. Для повышения влагостойкости и стабильности формы Д. п. заготовки древесины перед уплотнением пропитывают синтетических смолами. Получить влагостойкую прессованную древесину можно без пропитки синтетическими смолами, усилив тепловую обработку заготовки на стадии пластификации; при этом в древесине образуются смолообразные продукты изменения лигнина и гемицеллюлоз [2].
Прессованную древесину выпускают в виде досок, брусков, плит, втулок и др. Эта древесина обладает высокой ударной прочностью, пластичностью, малым коэффицент трения и повышенной влагостойкостью. Прессованную древесину применяют для изготовления деталей машин, работающих при ударных нагрузках, а также антифрикционных деталей[2].
Древеснослоистые пластики-материалы на основе тонкого древесного листа (шпона) лиственных пород. Для получения этих пластиков берёзовый (реже буковый или липовый) шпон пропитывают (иногда промазывают) растворами термореактивных синтетических смол, просушивают, собирают в пакеты и прессуют на этажных гидравлических прессах с обогревом при давлении 10-17,5 Мм/л2 (100-175 кгс/см2) и температуре 120-150 °С. Для повышения прочности и эластичности этих пластиков их армируют металлической сеткой, фольгой, прорезиненной тканью и др. Добавки графита и масла улучшают антифрикционные свойства пластиков. Заготовки из древеснослоистых пластиков перерабатывают в изделия механической обработкой (распиловкой, строганием и др.). Эти пластики обладают хорошими механическими, в т. ч. антифрикционными, и электроизоляционными свойствами, устойчивы к действию многих хим. реагентов [2].
Древеснослоистые пластики применяют как конструкционный материал в машино- и судостроении, как электроизоляционный и конструкционный материал для производства деталей аппаратуры высокого напряжения. Они пригодны для изготовления гибочных штампов, оправок, а при условии смазки водой и при темп-ре трения не выше 60 °С - тяжелонагруженных подшипников.
Древеснопластические массы-цельнопрессованные профильные изделия или плиточные материалы, изготовленные в пресс-формах горячим прессованием измельчённой древесины (опилок, стружек, волокон, обрезков шпона), пропитанной растворами синтетических смол и высушенной. В некоторых случаях древесину предварительно подвергают частичному гидролизу кислотой или пропаркой под давлением или же обработке щёлочью. Древесно-пластичные массы обладают высокой механической прочностью, антифрикционными и электроизоляционными свойствами. Эти материалы применяют в производстве профильных цельнопрессованных изделий (вкладышей и втулок подшипников, зубчатых колёс, кабельных муфт , электроизоляционных деталей, колпачков ректификационных колонн и др.), а также паркетных плиток и др [2].
В связи с сокращением запаса древесины и повышением ее стоимости фирмы-изготовители древесных пластиков стремятся использовать для изготовления этих плит низкокачественное древесное сырье (опилки, станочную стружку и т.п.), что отрицательно влияет на качество изделий: снижается прочность и ряд других физико-механических показателий, ухудшается внешний вид и качество их поверхности [2].
Снижение качества древесных пластиков компенсируют усовершенствованием технологии их производства.
В Болгарии в Высшем химико-технологическом институте болгарским ученым М. Натовым разработан новый строительный материал «дырволит», который называют древесиной будущего, представляющий собой полимер с древесным наполнителем, внешне похожий на древесину настолько, что легко спутать, но в то же время ощутимо прочнее, не пропускает влагу, плохо горит, легко поддается обработке. Область его применения весьма обширна: от мебели и оконных дверных рам до опалубки для бетона, дверей и др. Благодаря пористости материал, как и дерево «дышит». Материал рекомендован как перспективный для промышленного и жилищного строительства. В листах «дырволита» в качестве заполнителя использованы измельченные сухие табачные и кукурузные стебли, а не традиционная древесная мука.
Изобретением заинтересовались ученые Германии, Китая, Индии, Пакистана, Австрии, Бельгии, Греции, Англии, Аргентины и Канады. В Германии по приобретенной лицензии налажено производство «дырволита». В самой Болгарии работают две установки по производству «дырволита» (в Плевене и Попово производительностью 3,5 и 2,4 тыс. т в год), еще две установки запланировано ввести в строй. Две установки мощностью 500 т материала в год созданы специально для экспорта продукции в Бельгию и Грецию и функционируют с 1 сентября 1988 г [5].
1 м3 «дырволита». обходится в 8 раз дороже 1 м3 древесины; сравнение не в пользу новинки, но изделия из «дырволита» по сравнению с деревянными аналогичных профилей, и конструктивных форм значительно дешевле, поскольку обработка проще и не требуется специальной технологии по острожке, удалению пороков, послойному склеиванию, обработке против пожарной опасности и биологического поражения и т.д. [5].
Проведены исследования композиционных материалов на основе измельченной древесины и термопластов. В качестве объектов исследования использованы древесные пресс-композиции на основе шпона-дробленки с частицами толщиной 1... 1,5 мм, шириной 1...5 мм и длиной 5...25 мм, опилок с размером фракции 5/1, а также их смесей с содержанием опилок 10, 25, 35, 50 и 75 %. В качестве связующего использован эмульсионный (ГОСТ 14039—78) или суспензионный (ГОСТ 14332-78) поливинилхлорид или отходы эмульсионного ПВХ (ТУ 6-05-05-40-76) в количестве 30-50%.Разрушающее напряжение при изгибе составило 25,9-32МПа. Характеристики древесных пластиков приведены в табл.1[5].
Табл.1- Характеристики древесных пластиков.
Показатель |
Характеристики |
|
Толщина, мм Водопоглощение за 24 ч, % Предел прочности, МПа при растяжении: вдоль волокон поперек волокон при изгибе вдоль волокон при сжатии вдоль волокон |
Плиты |
Листы |
15-60 1-3
108-265
82-294 98-176 |
1-12 5-15
137-157 108-132
|
При изготовлении древесного пластика древесный наполнитель предварительно сушат и измельчают, затем сушат полимер, смешивают ингредиенты и получают потовое изделие методом прессования или экструзии. Новый экологически чистый композиционный материал рекомендован к применению в помещениях с повышенными санитарно-гигиеническими требованиями — в детских дошкольных учреждениях, больницах, лечебно-оздоровительных комплексах, учебных заведениях и т. п. Из него изготовляют мебельные детали, двери и погонажные изделия (плинтусы, наличники, поручни лестничных ограждений и т.д.). В будущем ОАО «Московский ИМЭТ» планирует разработать филенчатые цельные и сборные входные двери с широкой гаммой рельефно-декоративной отделки и такими важными свойствами, как негорючесть и пуленепробиваемость, оконные переплеты, подоконные доски, декоративные изделия сложной формы, детали мебели (полки, дверцы и т. д.) [6].
Проводят исследования по эффективности применения минеральных наполнителей, в частности полевого шпата и мусковита. В качестве термопласта использован полиэтилен низкого давления. Указанные наполнители отличаются высокими прочностными свойствами, а композиционные материалы, наполненные мусковитом, являются пластичными. К достоинствам таких композиционных материалов относят экологическую чистоту, высокие прочностные показатели, повышенные износо- и химическую стойкость, хорошие Электрические, магнитные, бактериостатические и антигрибковые свойства, легкую механическую обработку, меньшую по сравнению округами материалами стоимость, повышенную огнестойкость. В качестве наполнителей возможно использование отходов различных производств, например шлаков, горных пород, кварцевого песка и др. Композиционный материал имеет незначительную усадку, сохраняет формоустойчивость при температуре до +120 °С [6].
Наиболее целесообразная область применения наполненного полиэтилена: канализационные трубы, кабельные каналы, оболочки для трубопроводов теплотрасс, , сточные желоба и черепица, отделочные лививдвые материалы с хорошими антиатмосферными свойствами [5].
По сравнению с полипропиленовыми себестоимость труб из наполненного полиэтилена на 30...40 % меньше, а термостойкость недолговечность выше.
В ОАО «Московский институт материаловедения и эффективных технологий проводят исследования п разработке композиционных материалов на основе древесины и связующих термопластов (полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида и их сополимеров). Такие термопласты являются экологически истыми по сравнению с формальдегидом, являющимся связующим в древесно-стружечных плитах. Полученные новые компоционные материалы имеют более высокие физико-механические показатели, низкое водопоглащение, стойки к биоразрушению, хорошо обрабатываются обычными инструментами( табл.2).[5].
Табл 2.-Основные свойства древесных пластиков.
Параметры |
Древесные пластики |
|
Плиты |
Профили |
|
Способ получения |
Прессование |
Экструзия |
Плотность, кг/м3 |
800-1100 |
1000-1200 |
Предел прочности, МПа: при изгибе при растяжении |
15-42 7-8 |
18-44 8-10 |
Модуль упругости при статическом изгибе, МПа |
2000-4000 |
2000-4000 |
Удельное сопротивление выдергиванию шурупов, Н/мм |
150-200 |
150-250 |
Разбухание по толщине за 24 ч, % |
10-25 |
1-2 |
Водопоглащение за 24ч, % |
до 15 |
1-3 |
Биостойкость |
да |
да |