Древеснослоистые пластики
Древеснослоистые пластики (ДСП) представляют собой плиточные или листовые материалы, полученные горячим прессованием тонких листов древесного шпона, пропитанного синтетическим полимером.
В качестве связующих применяют преимущественно резольные, фенолоформальдегидные, карбамидные или смешанные фенолокарбамидные полимеры.
Основным наполнителем в древеснослоистых 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 древеснослоистый пластик называют комбинированным. В зависимости от назначения ДСП используют шпон натуральный или выщелоченный (предварительно обработанный щелочью).
Технологический процесс производства древеснослоистых пластиков состоит из следующих операций: 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) разрезка плит и листов пластика по заданным размерам.
Подготовка шпона. Древесный шпон сортируют по толщине и качеству, высушивают, при необходимости выщелачивают и раскраивают на листы нужного размера.|
Для получения слоистого пластика с высокими физико-механическими свойствами выбирают шпон из качественной древесины, хорошо поглощающей полимер. Лучше всего использовать шпон толщиной 0,3-0,5 мм, так как с увеличением толщины его повышается водопоглощение и разбухание готового материала.
Влажность шпона должна соответствовать равновесной влажности древеснослоистого пластика, т. е. быть равной 9-12%. Если влажность шпона будет меньше или больше указанной, то при эксплуатации материал будет соответственно разбухать или усыхать (из-за гигроскопичности древесины), что вызывает внутренние напряжения, которые могут образовать в шпоне трещины.
Выщелачивают древесный шпон щелочью (3-5%-ным раствором едкого натра) при температуре до 70-80°. 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, дает усадку в тангентальном направлении 6-12%.) Благодаря такой усадке повышается прочность и твердость спрессованного шпона, причем можно уменьшать давление при горячем прессовании.
Пропитка шпона синтетическим полимером ведется в открытых ваннах или автоклавах под давлением. Более совершенным считается 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 в нем разрежение, поддерживаемое 15-20 мин. За это время из шпона отсасывается воздух и влага, что улучшает качество пропитки. После этого в автоклав подают водный или спиртовый раствор фенолоформальдегидного или иного вида 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 древеснослоистого 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 древеснослоистых пластиков на водорастворимых полимерах на 20-25% меньше по сравнению с пластиками, изготовленными на спиртовых растворах.|
Высушивают пропитанный шпон в сушилках периодического или непрерывного действия при температуре 70-90°. 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 веществ не должно превышать 6%.
Сборку шпона в пакеты ведут с учетом требуемой толщины древеснослоистого 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. 20, а), древеснослоистый 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. 20, б), то слоистый пластик будет иметь примерно одинаковые показатели прочности при сжатии или растяжении в обоих направлениях (марка ДСП-В). Еще меньшей анизотропностью обладают древеснослоистые 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. 20, в).
(рис. 20) Схема укладки шпона: а — параллельная для ДСП-А; б — перекрестная для ДСП-В; в — звездообразная для ДСП-Г|
Кроме названных выше марок конструкций древеснослоистых пластиков изготовляют пластик ДСП-Б, имеющий смешанное расположение волокон шпона (10-12 слоев вдоль и один поперек).
Прессуют пакеты шпона на многоэтажных гидравлических прессах колонного или рамного типа. Схема гидравлического пресса колонного типа приведена на рис. 21.
(рис. 21) Схема гидравлического многоэтажного пресса: 1 — рабочий цилиндр; 2 — рабочий плунжер; 3 — подвижной стол; 4 — плиты пресса; 5 — колонна; 6 — направляющие; 7 — вспомогательный цилиндр; 8 — вспомогательный плунжер; 9 — рейка
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 снижают давление. Подвижной стол начинает подниматься и, соприкасаясь с нижней плитой, поднимает ее вместе с пакетом шпона. Пакет в свою очередь, прижимаясь снизу ко второй плите, поднимает ее, и в конечном счете верхний пакет шпона смыкается с верхней плитой пресса. Для того чтобы исключить появление трещин в древесине, пакеты прессуют в три приема: 1) период подогрева, 2) период тепловой обработки и 3) охлаждение уплотненного материала.|
Период прогрева до 80° ведут при пониженном давлении (25-30 кГ/см²) в течение 20-25 мин. Период тепловой обработки осуществляют при 140-160° и предельном давлении 150-160 кГ/см². В течение этого периода нагретая древесина под влиянием упругой деформации уплотняется без разрушения структуры, объемная масса 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. Переходя в неплавкое и нерастворимое стеклообразное состояние, они прочно склеивают листы шпона в монолитный материал. При меньшем давлении или увеличении температуры свыше 160° ухудшаются физико-механические свойства древеснослоистого пластика — снижается его прочность, повышается водопоглощение и пр. Продолжительность прессования при оптимальном давлении и температуре принимают из расчета 4-6 мин на 1 мм толщины готового изделия.
Охлаждают уплотненный материал до 30-40° под давлением, что способствует стабилизации формы и размеров пластика и уменьшает внутренние напряжения в нем. После этого пресс разгружают и отпрессованные листы снимают с металлических прокладок.
Из выщелоченного шпона изготовляют древеснослоистыи пластик — балинит. Прессуют его при меньшем давлении (45 кГ/см²), что является технологическим 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 древеснослоистых пластиков.
Древеснослоистые пластики толщиной до 15 мм называют тонколистовыми, а более 15 мм — толстолистовыми. Длина их 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 гидрофобными (водоотталкивающими) материалами. Поэтому древеснослоистые пластики, состоящие из древесного шпона, пропитанного синтетическим полимером и уплотненного в процессе горячего прессования, имеют более высокие прочностные показатели, чем древесина, и к тому же обладают достаточной водостойкостью.
Основные физико-механические свойства древеснослоистых пластиков приведены в табл. 6.
Таблица 6. Физико-механические свойства древеснослоистых пластиков различных марок
Древеснослоистые пластики обладают высокой стойкостью к маслам, органическим растворителям. Они отличаются атмосферостойкостью и легко поддаются механической обработке (распиловке, строганию, фрезеровке). Их можно использовать для устройства каркасных перегородок.
6083 всего просмотров, 0 просмотров за сегодня
