Древесные материалы это состоящие из нескольких слоев одной или разной толщины, из древесных опилок или волокон и клеящего вещества, проклеенные и или прессованные плиты или фасонные детали. В зависимости от строения древесные материалы с некоторыми исключениями можно разделить на следующие группы: слоистые древесные материалы, комбинированные, древесностружечные и древесноволокнистые древесные материалы.
Древесные материалы по своему строению более равномерны и устойчивы по размеру, чем натуральная древесина, и поэтому обеспечивают более широкое применение, чем массивная древесина.
Слоистые древесные материалы состоят минимум из трех слоев, которые проклеены между собой и спрессованы в плиту или фасонную деталь. К слоистым материалам относятся клееная фанера, клееная древесина с параллельным направлением волокон, фасонные детали из слоистой древесины, столярные плиты с цельной средней частью, а также с серединой из реек, а также многослойная массивная древесина.
Если взять в пример фанеру, что отметим, что склеивание осуществляют синтетическими термореактивными клеями, например, феноло-формальдегидными, карбамидными, или природными клеями, таким как альбуминовые или казеиновые. Толщина листов фанеры от 1 до 19 мм, причем листы толще 12 мм называются фанерными плитами.
К специальные видам фанеры относятся бакелизированная фанера, с повышенной водостойкостью, декоративная с покрытием, а также профилированная, т.е. получаемая прессованием в пресс-форме, которая характеризуется достаточно высокой механической прочностью в продольном и поперечном направлениях, малой плотностью, значительно меньшей, чем у природной древесины, анизотропностью.
Фанеру широко применяют в автомобилестроении, вагоностроении, судостроении и самолётостроении, а также в мебельном и тарном производстве и других видах промышленности.
Комбинированные древесные изделия это древопластики, полученные уплотнением дисперсных частиц древесины с добавлением связующего вещества или без него.
При модифицировании дисперсной древесины суспензиями графита фторопласта древопластики приобретают комплекс триботехнических и других ценных эксплуатационных свойств. Подшипники из антифрикционных древопластиков обеспечивают надежную эксплуатацию узлов при нагрузках в 2,5 МПа и скоростях скольжения деталей до 1 м/с. Допустимая температура эксплуатации изделий из древопластиков в узлах трения 80 - 90 °С.
При использовании пьезотермотехнологии, в изготовлении древопластиков под воздействием повышенных температур и давлений в замкнутом объеме пресс-формы происходит синтез новых лигниноуглеродных комплексов в древесине, обеспечивающий монолитизацию дисперсного древесного материала. Пьезотермопластики не требуют специального введения связующего, однако имеют достаточно высокие эксплуатационные свойства.
Лигниноуглеродные древесные пластики получают переработкой лесосечных отходов, в процессе которой происходит расщепление лигниноуглеродного комплекса древесины.
Для повышения стойкости древопластиков к воздействию ударных и изгибающих нагрузок, их прочности и твердости в состав композиций вводят армирующие компоненты, такие как армирующая сетка, стружка или волокна различного состав, минеральные дисперсные наполнители.
Наибольшее применение в машиностроении получили армированные древесные пластики марок ДИКА-1 и ДПКА-2, содержащие в качестве наполнителя стекло-и углеродное волокно. Марки ДПКА-1 и ДПКА-2 широко применяются для изготовления подшипников скольжения, опор трения и корпусных деталей.
Композиционные древесные пластики получают путем прессования с нагревом частиц древесины, пропитанных растворами полимеров и олимеров, или смешанных с порошками термопластов. При изготовлении используют отходы древесины, например, опилки, стружки, некондиционный шпон и т.д). В качестве связующего применяют водо и спирторастворимые фенолформальдегидные смолы, меламинофор мальдегидные, полиэфирные, эпоксидные смолы, смеси различных полимерных материалов.
Разновидностью композиционных древесных пластиков являются древесно-стружечные плиты, представляющие собой прессованные композиции из стружки или опилок со связующими, облицованными шпоном.
Древесно-стружечные плиты получают методом горячего прессования из смеси древесных стружек со связующим. В качестве связующего применяют карбамидные смолы, а для плит специального назначения - феноло-формальдегидные.
Древесно-стружечные плиты классифицируют по способу прессования, конструкции, виду измельчённой древесины, облицовочному материалу, по степени выделения формальдегида. Различают плиты плоского прессования, когда усилие прессования направлено перпендикулярно плоскости плиты, и экструзионные - усилие прессования направлено вдоль плоскости плиты.
Плиты плоского прессования выпускаются одно, трёх, пяти и многослойными. Экструзионные плиты бывают однослойными, сплошными и с внутренними каналами.
В однослойных плитах размеры древесных частиц и содержание связующего одинаково по всей толщине плиты; в трёх, пяти и многослойных плитах наружные слои изготовляют из более тонких частиц с повышенным содержанием связующего. Такие плиты имеют более высокие физико-механические показатели.
Древесно-стружечные плиты выпускают необлицованными и облицованными лущёным и строганым шпоном или бумагой, пропитанной синтетическими смолами. Плиты изготовляют с обычной и мелкоструктурной поверхностью, шлифованные и нешлифованные. Физико-механические показатели плит в основном зависят от плотности, толщины плиты, формы, размеров и породы древесных частиц, количества и качества связующего и др.
Толщина Древесно-стружечные плиты от 4 до 40 мм, прочность при изгибе 7-22 МПа, разбухание по толщине за 24 ч 7-33%, водопоглощение за 24 ч 12-88%, коэффициент теплопроводности 0,07-0,25 Вт/(м·°С), удельная теплоёмкость 1,7-1,9 кДж/(кг·С). Для придания плитам био, водо и огнестойкости в них вводят химические добавки.
Широкое распространение получили плиты, в структуре которых создана направленная ориентация древесных частиц, другое название ОСБ. В процессе производства путём формования и горячего прессования крупноразмерной древесной стружки с добавлением синтетических смол получают материал, обладающий однородной структурой и повышенными прочностью и влагостойкостью. Такие плиты выпускают толщиной 6-25 мм, они имеют прочность при изгибе 18-30 МПа, прочность на отрыв поперёк пластин 0,25-0,5 МПа, разбухание по толщине за 24 ч 12-25%. Плиты на основе древесной стружки применяются в строительстве, производстве мебели и др.
Древесно-волокнистые плиты изготовляют в процессе горячего прессования и сушки из древесной массы с добавлением упрочняющих веществ, например, синтетического олигомера, гидрофобизаторов, таких как парафин, антисептик и др. Перед прессованием плиты формуются; различают два способа формования древесноволокнистого ковра в водной и воздушной средах. Изготавливают плиты мягкие, плотность которой 100-400 кг/м3, полутвёрдые с плотностью от 400 до 800 кг/м3, твёрдые с плотностью более 850 кг/м3, сверхтвёрдые, когда плотность более 950 кг/м3.
Твёрдые древесно-волокнистые плиты выпускают с подкрашенным лицевым слоем или с лицевым слоем из тонкодисперсной массы. Сверхтвёрдые плиты имеют предел прочности на изгиб не менее 50 МПа, влажность 13%, водопоглощение за 24 ч не более 6%, разбухание за 24 ч не более 13%; плиты с плотностью 800-850 кг/м3 - предел прочности при изгибе 40-35 МПа, водопоглощение за 24 ч 20-23%, разбухание за 24 ч 9-11%; мягкие плиты - предел прочности при изгибе 0,5-2 МПа. Древесно-волокнистые плиты применяют в жилищном и промышленном строительстве как конструкционный материал (панели, стены, перекрытия), а также для тепло звукоизоляции в стандартном домостроении, производстве мебели и тары.
Развивается производство волокнистых плит со средней равномерной плотностью по толщине так называемые МДФ. Плиты изготавливают толщиной 1,8-45 мм, их прочность при изгибе 17-34 МПа, разбухание за 24 ч 7-15%. МДФ в основном используют в мебельном производстве.
Литература:
1) Дальский А.М. ТКМ – М: Высшая школа,1991г.
2) Материаловедение и ТКМ, под редакцией В.С. Чередниченко.
Новосибирск 2004г.
3) Материаловедение и технология металлов Г.П. Фетисов, Москва.
Высшая школа 2001г.
4) Материаловедение Мозберг Р.К., Москва 1991г.
5) Материаловедение Лахтин Ю.М. Леонтьева В.П., Москва 1990г.