§ 1. Класифікація плит

Деревноволокнисті плити - листовий матеріал, виготовлений у процесі гарячого пресування або сушки маси з деревного волокна, сформованого у вигляді килима. Деревні волокна- це дрібні деревні частинки, що представляють собою окремі клітини, їх обривки або групи клітин деревини. Залежно від прийнятої технологічної схеми виробництва отримують різні види деревоволокнистих плит. Деревноволокнисті плити класифікують за наступним основним ознаками:

з необлагороженной лицьовою поверхнею; з лицьовим шаром з тонкодисперсної деревної маси; з підфарбовані лицьовим шаром;

з підфарбовані лицьовим шаром з тонкодисперсної деревної маси;

з рельєфним малюнком (фактурна поверхня); з профільованою поверхнею;

механічній обробці рустованими з поздовжніми і поперечними канавками;

перфоровані з круглими або щілиноподібними отворами; рустованими і перфоровані плити отримують в результаті механічної оброблення твердих або надтвердих плит; шліфовані і нешліфовані;

призначенням загального призначення; для виготовлення деталей до автомобілям; для покриття підлог; для облаштування санітарно-технічних кабін і ін.;

Деревноволокнисті плити виготовляють з неділової, в основному низькоякісної деревини і деревних відходів. Хоча ці плити являють собою анізотропний матеріал, який має неоднакові властивості в різних напрямках, вони мають більш високими показниками фізико-механічних властивостей у порівнянні з матеріалами, з яких виготовляють плити.

Розрізняють загальні, фізичні, механічні, технологічні, біохімічні та часові властивості деревоволокнистих плит.

Загальні властивості. До загальних властивостей належать: розміри, колір і характеристика поверхні деревоволокнистих плит.

Розміри плит визначаються видом обладнання, на якому їх виготовляють. Найбільш поширені тверді плити мокрого способу виробництва розмірами 2745X1700 (1220) мм.

Колір плити коричневий: від світлого до темного тону. При поверхневої фарбуванні плит в процесі мокрого способу виробництва можуть бути отримані й інші кольори.

Шорсткість лицьовій поверхні твердих плит знаходиться в діапазоні 15 ... 31 мкм. Середні розміри макронеровностей на поверхні плит складають, мм: довжина-15 ...50, ширина 12... 15, глибина 0,15 ... 0,25.

Фізичні властивості. До цих властивостей відносяться: щільність, вологість, водопоглинання, розбухання, усадка, лінійне подовження, теплопровідність, звукопоглинання та ін.

Щільність - це маса плити в одиниці об'єму. Щільність деревоволокнистих плит становить 100 ... 1100 кг/м3. Щільність твердих плит (800 ... 1100 кг/м3) дещо вища, ніж щільність сухого дерева. Поглинання води за рахунок адсорбції становить 5 ... 6% від абсолютно сухої деревоволокнистої маси. При вологості повітря близько 100% і кімнатної температурі (18... 20°С) тверда древесноволокнистая плита поглинає капілярно-конденсованої вологи до 25%, а в цілому плита досягає вологості близько 30%. Цей показник, який називають точкою насичення волокон у надтвердих плит, просоченої сумішшю талової і лляної олії, вдвічі нижче, ніж у твердих. Аналіз характеру змін поглинання вологи в часі показує, що найбільш інтенсивне вологопоглинання з повітря відбувається в перші 40 ... 45 діб. При різній вологості повітря у деревоволокнистих плит різна рівноважна вологість, %: при вологості повітря 20% - 2 ... 3, при 50 ... 60%-7 ... 10, при 80% -11 ... 13, при 97% - близько 27.

Гігроскопічність плит залежить від технологічного режиму їх виготовлення (ступеня помелу маси, температури і тривалості пресування, режиму термообробки). З підвищенням, наприклад, ступеня помелу гігроскопічність плит збільшується.

Водопоглинання - здатність плит поглинати воду при зануренні в неї при температурі (20±2)°С; визначається відношенням (у %) маси поглинутої води до первісної маси плити. Водопоглинання супроводжується розбуханням по товщині.

Розбухання - властивість плит збільшувати свої розміри при перебування у воді або вологому середовищі. Ця величина визначається відношенням (у %) приросту товщини до первісної товщині зразка.

При водопоглинанні і розбуханні волога проникає головним через пласти плити; через кромки зволоження здійснюється лише на дуже малій зоні по периметру зразка плити шириною до 10 мм. Інтенсивне водопоглинання твердих плит при зануренні у воду спостерігається в перші 6 ... 10 добу; через 14 діб цей процес значно уповільнюється, а до 40 діб практично припиняється.

Плити, як і деревина, являють собою пористу систему. В плиті міститься величезна кількість микрокапилляров діаметром Ю-3... Ю-5 див. Зі збільшенням щільності плити зменшується кількість микрокапилляров і їх розміри. Щільність також впливає і на інші властивості плит. Наприклад, з підвищенням щільності плит збільшується їх міцність і зменшується водопогло - щення, що підвищує їх експлуатаційну здатність як конструкційного матеріалу.

Плити з малою щільністю (м'які плити) мають найбільше кількість микрокапилляров, тому у них слабкі міцнісні показники, але зате високі показники теплоізоляційних властивостей, так як повітряні прошарку володіють низькою теплопровідністю.

Розглядаючи щільність плити по різних напрямках матеріалу, потрібно відзначити, що спостерігається нестабільність показників по площі. У твердих плит щільність поверхневого шару лицьової сторони дещо вище середньої щільності даного окремого ділянки плити.

Вологість - вміст вологи в плиті, яке визначається відношенням маси вологи до абсолютно сухої маси деревини у плиті, виражене у відсотках. При тривалому знаходженні древесноволокнистой плити в певних атмосферних умовах, тобто при певній вологості повітря, плита має відповідну вологість.

Гігроскопічність - здатність поглинати вологу з повітря, що відбувається в результаті процесів адсорбції і капілярної конденсації. Адсорбція - це властивість поверхневого шару речовини або матеріалу до поглинання. Капілярна конденсація - освіта рідини в капілярах, спочатку, мікротріщинах пористих тіл за рахунок різниці тисків. Цей процес - наступна стадія після адсорбції.

Якщо водопоглинання і розбухання після перших діб вимочування плити становить відповідно близько 30 і 20%, то після 40 діб - близько 70 і 45 % •

Інтенсивність водопоглинання плит залежить як від фізико-механічних властивостей плити, так і від температури води. Водопоглинання плит марки Т групи А при різних температурах води та їх розбухання в залежно від тривалості занурення у воду

Лінійне подовження - зміна довжини плити по її пласти; ця властивість залежить від гігроскопічності плит. Зміна розмірів плит по довжині в залежності від їх гігроскопічності може складати: для плит довжиною 3 м - близько 1 мм при поглинанні плитою з повітря 1% вологи. Зміна розмірів плит залежить від вологості повітря, при якій відбувається зміна вологості плити.

Теплопровідність - здатність плит проводити теплоту від більш нагрітих до менш нагрітих поверхонь. Коефіцієнт теплопровідності характеризується кількістю теплоти (Дж), що проходить протягом 1 год через зразок матеріалу товщиною 1 м, площею 1 м2 при різниці температур між зовнішньою і внутрішньою поверхнями в один градус; коефіцієнт виражається в Вт/(м-К).

Значення коефіцієнта теплопровідності деревоволокнистих плит в залежності від їх щільності наведені нижче.

Теплопровідність - важлива характеристика деревоволокнистих плит як матеріалу, що використовується в будівельних конструкціях.

М'які деревноволокнисті плити володіють високими теплоізоляційними властивостями. Навіть коефіцієнт теплопровідності твердих плит трохи нижче, ніж деревини сосни.

Звукопоглинання - ступінь поглинання звуку древесноволокнистой плитою; звукоізоляція - ослаблення звуку при його проникнення через огороджувальні конструкції. Щільність плити, кг/м3, Коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м-К)

Для зниження рівня різних видів шуму застосовують акустичні матеріали, які поділяються на звукопоглинальні і звукоізоляційні. Звукопоглинальні матеріали призначені для зниження рівня шуму в приміщенні за рахунок поглинання падаючого на них звукової енергії, звукоізоляційні - для ослаблення шуму, що передається через огороджувальні конструкції будівель з одного приміщення

в інше. Чим більше пористість матеріалу, тим більше його звукопоглинання. Для звукопоглинання використовують перфоровані матеріали.

Як звукопоглинальних матеріалів застосовують панелі з деревоволокнистих плит, конструкція яких складається з твердої перфорованої (акустичної) плити, встановленої на лицьовій стороні, і м'якою плити.

Деревноволокнисті плити володіють і хорошою звукоізоляцією в конструкціях міжповерхових перекриттів, у внутрішніх стінах і перегородках.

Механічні властивості. До механічних властивостей деревоволокнистих плит належать: міцність на вигин, на розтяг паралельно і перпендикулярно пласти, модуль пружності, твердість і ін

Міцність деревоволокнистих плит на вигин - один з основних нормованих показників, залежний при звичайній технології виготовлення від щільності матеріалу. Межа міцності при вигині (Тиэ (МПа) знаходять за формулою oH, = 3, y(26s2),

де Рр - руйнівне навантаження, Н (кгс); /- відстань між центрами опор, мм (см); Ь - ширина зразка, мм (см); s - товщина зразка, мм (см).

Пристосування для випробування зразків плит на вигин складається з двох паралельних опор 1 з циліндричною поверхнею, на яких лежить випробуваний зразок 2. На зразок зверху тисне ніж 3 з циліндричною поверхнею, який розташований паралельно опор в вертикальної площині і посередині між опорами. В результаті вертикального переміщення ножа, виробленого з регульованою швидкістю, створюється навантаження Р, яка досягає руйнує Рр. Для м'яких плит межа міцності при вигині 0,4...2 МПа, для напівтвердих 10...22 МПа, для твердих 33 ... 50 МПа. При збільшеному витраті сполучного або спеціальному просоченню плит цей показник може бути збільшений.

Міцність на розтяг паралельно і перпендикулярно пласти плит, модуль пружності і твердість - для більшості випускаються деревоволокнистих плит не нормовані показники, проте їх часто використовують для додаткової характеристики твердих і надтвердих плит.

Межа міцності при розтягуванні перпендикулярно пласти визначають шляхом приклеювання з двох сторін поверхні зразка металевих захватных пристосувань, за допомогою яких на випробувальній машині здійснюється розрив зразка в перерізі, паралельному пласти. Межа міцності при розтягуванні обчислюють за формулою

ap = Pp/(We). /б - довжина зразка, мм (см).

Міцність на розтяг перпендикулярно пласти деревоволокнистих плит залежить від щільності, а також від ступеня помелу волокон, умов формування килима, пресування плит і інших технологічних факторів і становить 0,07... 0,8 МПа.

Модуль пружності при згині визначають за схемою, наведеної на 4, наступним чином. Зразок піддають шестиразовій рівномірному навантаженню-розвантаженню, що дорівнює 5 ... 25% руйнівного навантаження Рр, яку визначають за результатами випробувань зразків на міцність на вигин. Прогини в середині прольоту f вимірюють пристроєм 4 щоразу при досягненні 5 і 25% навантаження. Після кожного зниження навантаження до 5% навантаження продовжують знижувати до 1 ... 2%, потім цикл навантаження повторюють. Час навантаження від нижнього (5%) до верхнього (25%) меж (один цикл навантаження приймають (90±30) с. Модуль пружності деревоволокнистих плит обчислюють за формулою

де Р - сила навантаження, дорівнює різниці між верхнім і нижньою межами навантаження, Я (кгс); f - значення прогину, що дорівнює різниці прогинів при верхньому і нижньому межах навантаг, мм (см).

Модуль пружності при вигині плит, МПа: м'яких - 170 ... 880, твердих 280о ... 5600, надтвердих -5600... 7000 МПа.

Твердість - це здатність матеріалів чинити опір втискування або дряпання. Твердість плит зазнають методом вдавлювання кульки; при цьому їх вологість повинна бути в межах 8 ... 12%. Твердість деревоволокнистих плит щільністю понад твердих 2800 ...5600, надтвердих- 5600... 7000 МПа.

Для плит спеціального призначення номенклатура показників механічних властивостей може бути значно розширена (модуль пружності при розтягуванні, ударна в'язкість, коефіцієнт поперечної деформації і модуль зсуву, вплив тривалого навантаження тощо).

Технологічні властивості. Ці властивості характеризуються піддатливістю при обробці різанням, здатністю до пробивання цвяхами, склеиваемостью, можливістю обробки поверхні із застосуванням різних видів обробки.

Податливість при обробці різанням залежить від наступних чинників: фізико-механічних властивостей матеріалу і різця, геометричних параметрів різця, режимів і розмірів обробки. Щільність твердих і надтвердих деревоволокнистих плит вище щільності деревини, тому при пилянні плит сила різання більше, ніж при пилянні дере2вини. Крім того, в плитах містяться хімічні добавки, тому дереворіжучий інструмент відчуває умови спільного механічного, хімічного і абразивного зношування. Враховуючи ці умови, для обробки деревоволокнистих плит різанням застосовують пилки з вставним зубом з швидкорізальної сталі або твердого сплаву, наприклад вольфрамокобальтовые металокерамічні тверді сплави марки ВК-10.

Здатністю до пробивання цвяхами володіє більшість деревоволокнистих плит. Однак надтверді плити важко пробиваються, тому попередньо в них свердлять отвори або застосовують цвяхозабивний інструмент.

Склеюваність деревоволокнистих плит хороша. Вони можуть склеюватися між собою, з деревиною, лінолеумом і навіть з листовими металами (алюмінієвою фольгою, оцинкованим залізом). Для холодного склеювання використовують карбаміду, сили - катно-бітумний, цементно-казеїновий клеї, поливинилацетатную емульсію, холодні бітумні мастики. При склеюванні м'яких плит, володіють великою пористістю, клеющие матеріали додають наповнювач, наприклад деревну муку. При гарячому склеюванні плит застосовують карбамідні і фенолоформальдегид - ві сполучні. Тверді плити перед склеюванням прошлифовы - вають.

Поверхню деревностружкових плит легко піддається різним видам обробки. Плити можна обклеювати паперовими і синтетичними шпалерами, плівками, лінкрустом, тканинами. Тверді і м'які плити добре фарбують олійними, водоемульсійними і різними синтетичними емалями. Обробку твердих плит можна здійснювати декоративним паперово-шаруватим пластиком, струганим або лущеним шпоном.

Біохімічні властивості. До них відносяться: біостійкість, вогнестійкість, стійкість до різних хімікатів тощо

Біостійкість характеризує здатність деревоволокнистих плит протистояти руйнуючій дії мікроорганізмів (грибів). Під час експлуатації плит в замкнутому просторі особливо при несприятливому термовлажностном режимі, при безпосередньому контакті з цегляними стінами, залізобетонними виробами, цементною штукатуркою, під впливом з'являється конденсату на них розвивається грибна флора. М'які деревноволокнисті плити руйнуються швидше внаслідок великої поріс - тосЫ Близько 10% м'яких плит, використовуваних в будівництві, уражається грибами через 3 ... 4 роки. Плити, виготовлені з мокрому способі виробництва, менше обростають пліснявими грибами, че^ плити, отримані сухим способом. Тверді і надтверді деревноволокнисті плити мокрого способу виробництва уражені дереворуйнівними грибами ідентично натуральній деревині.

Деревоволокнисті плити, призначені для будівельних конструкцій, що працюють в умовах зволоження, вимагають спеціальної біохімічної захисту.

Ступінь біостійкості деревоволокнистих плит оцінюють лабораторними випробуваннями, потім полигонными.

Вогнестійкість характеризує здатність деревоволокнистих плит витримувати без руйнування впливу високих температур. За ступенем вогнестійкості матеріали поділяють на групи: негорючі (неспалимі), які не здатні до горіння у повітрі; важкогорючі (вогнестійкими), здатні загорятися на повітрі від джерела запалювання, але не здатні самостійно горіти після його видалення; горючі (спалимі), здатні самозайматися, а також займатися від джерел запалювання і самостійно горіти після його видалення.

Деревноволокнисті плити горючі так само, як і всі деревні матеріали. Для додання плитах вогнестійкості в древесноволокнистую масу вводять антипірени або здійснюють поверхневий захист плит.

Горючість матеріалів визначають різними методами. Для первісного визначення горючості матеріалу використовують метод «вогневий труби» (ГОСТ 12.1.044-84), за допомогою якого встановлюють тривалість самостійного полум'яного горіння і втрату маси зразка при впливі теплоти полум'я пальника протягом 2 хв. Матеріал (плити) відноситься до пальним, якщо втрата маси перевищила 20%. У тому випадку, якщо втрата маси менше 20%, зразки додатково перевіряють методом КТ. При цьому методі випробування ведеться в керамічній вогневій камері прямокутної або циліндричної форми висотою 300 мм Зразок розміром 160x160 мм, товщиною до 10 мм піддають тепловому впливу протягом 5 хв. Показник горючості визначають розрахунковим шляхом при обробці даних температурної кривої, записаної на діаграмної стрічки потенціометра. За показником горючості матеріали класифікують на важкогорючі при горючі при /З>1, горючі важкозаймисті при /Сер =^2,5.

Для остаточної оцінки горючості будівельних матеріалів (СТ СЭВ 2437-80) визначають ступінь пошкодження зразка по довжині і масі. Для цього зразок розміром 1000X190 мм і товщиною до 50 мм піддають тепловому впливу протягом 10 хв. Матеріал відноситься до важкогорючих, якщо при заданих умовах випробування ступінь пошкодження за довжиною неупре - вышает 85%, а по масі - 80%.

Стійкість деревоволокнистих плит до впливу різних хімікатів не однакова. Тверді плити володіють високою стійкістю по відношенню до слабких кислот і лугів, концентрованим органічним кислот, спиртів, рослинному ц мінеральним маслам, вуглеводнів, але вони не стійки по відношенню до концентрованих неорганічних кислот, концентрованим лугів. При впливі останніх відбувається набухання плит. Надтверді плити більш стійкі до впливу хімікатів.

Часові властивості. До тимчасовим властивостями, тобто здатності змінювати властивості в часі, відносять, наприклад, атмосферостой- кость плит і вплив тривалого навантаження на плити. Ці властивості характеризуються зміною міцності при вигині перпендикулярно пласти і при розтягуванні паралельно пласти.

Атмосферостійкість плит визначають, поміщаючи зразки плит на стенди, що встановлюються на випробувальних майданчиках, які розміщують на відкритому повітрі поблизу від метеорологічних станцій. Терміни початку і кінця випробувань зразків задаються програмою випробувань (зазвичай не менше трьох років). Атмосферостійкість, тобто стійкість плит до циклічних температурно-влажност- вим впливів, іноді визначають прискореним методом випробувань (прискорене старіння). Для цього зразки, наприклад, витримують у воді при температурі (20±2)°С протягом 18 год, потім висушують при температурі (60±5)°С і відносній вологості повітря 60 ... 75% протягом 6 год. Число циклів, залежне від програми випробувань і прийнятого методу, досягає 40.

Вплив тривалого навантаження визначають по зміні міцності зразка і його прогину (деформативності) шляхом нагру - вання зразків при різних навантаженнях, рівних 0,9 0,3 початкової міцності сто, при це фіксують тривалість від початку впливу даного навантаження до руйнування зразка. Обробка даних дозволяє визначити коефіцієнт тривалої міцності при визначеному температурно-влажностном режимі. Фіксуючи під час випробувань величину прогину зразків, можна визначити коефіцієнт тривалої деформативності.