CC BY
35СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА INSTRUCTION А^ АRCHITECTURE
УДК 691
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ДРЕВЕСИНЫ
В.К. Баженов, М.А. Червонцева, Н.М. Файзиев
Аннотация. В статье рассмотрены вопросы технологии теплоизоляционных материалов и изделий из органического сырья.
Ключевые слова: теплоизоляционные материалы, технологическая эффективность, композиционные материалы, пористость, водопоглащение, предел прочности.
THERMAL INSULATION MATERIALS BASED ON WOOD
V.K. Bazhenov, M.A. Chervontsev, N.M. Faiziev
Abstract. The article deals with the technology of thermal insulation materials and products from organic raw materials.
Keywords: thermal insulation materials, technological efficiency, composite materials, porosity, water absorption, tensile strength.
Как известно, древесина является ценнейшим сырьем, используемым в мебельной, целлюлозно-бумажной, химической промышленности, строительстве. За последние десятилетия внимание к древесному сырью возросло, налаживается утилизация отходов древесины. Одним из путей использования неделовой древесины является производство из нее древесно-волокнистых плит различного назначения.
Древесно-волокнистыми плитами (ДВП) принято называть крупноразмерные листы, получаемые путем измельчения древесины в волокнистую массу, формирования из нее изделий и их последующей тепловой обработки.
В основу деления плит на виды и марки положены средняя плотность и прочность при изгибе. В зависимости от средней плотности ДВП разделяют на следующие виды:
- мягкие (М) со средней плотностью не более 350 кг/м3;
- полутвердые (ПТ) - не менее 400 кг/м3;
- твердые (Т) - не менее 850 кг/м3;
- сверхтвердые (СТ) - не менее 950 кг/м3.
Пористость ДВП регулируют в определенных пределах, изменяя тонкость помола древесного волокна, давления прессования и другие технологические факторы. У мягких плит пористость достигает 80 %, а теплопроводность колеблется в пределах 0,053.. .0,093 Вт/(м К).
Водостойкость всех видов ДВП невысока, но особенно она низка у мягких высокопористых плит. Водопоглащение мягких ДВП довольно значительное, за 2 часа оно достигает 12.30 %. Гигроскопичность при влажности воздуха 100 % составляет 10.12 %.
МОСКОВСКИЙ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ -МОСКОВСКИЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ
При увлажнении ДВП разбухают, особенно у кромок, прочность их падает, а теплопроводность заметно увеличивается. Для придания плитам водоотталкивающих свойств в состав формовочной массы вводят гидрофобные вещества. В связи с тем, что ДВП являются благоприятной средой для развития домовых грибков, в состав формовочных масс вводят антисептики, а для повышения огнестойкости - антипирены или покрывают поверхность плит огнезащитными составами.
Предельная температура применения ДВП - 100оС.
Основные параметры ДВП зависят от технологии изготовления и разновидности, поэтому значения могут существенно различаться. Стандартные показатели:
- Теплопроводность. От 0,046 до 0,093.
- Плотность. Для мягких изделий - от 200 до 400 кг/м3, для твердых и сверхтвердых - от 600 до 1100 кг/м3.
- Влажность. От 4 до 10 %.
- Размеры. Могут быть различными, наиболее часто встречаются варианты: 2140*1220, 2440*1220 и 2745*1700 мм, толщина - от 2 до 40 мм.
- Вес. Зависит от габаритов, минимальный - 4,5 кг, максимальный - более 100 кг у деталей самого крупного формата [1].
Таблица 1
Наименование показателя Норма для плит марок
СТ Т-В, ТС-В Т, Т-П, ТС, ТС-П НТ М-1 М-2 М-3
Группа А Группа Б
Плотность кг/м3 9501100 8501100 850-1100 800-1100 Не менее 600 200400 200350 100200
Предел прочности при изгибе, Мпа, Нижняя граница Тн 47 40 38 33 15 1,8 1,1 0,4
Разбухание по толщине за 24 часа, % Верхняя граница Тв 13 10 20 23 30 Не нормируется
Влажность, %: Нижняя граница Тн Верхняя граница не более 3 4 4 4 3 Не нормируется
10 12
Водопоглащение за 2 ч, % Верхняя граница Тв Не нормируется 34
Водопоглащение лицевой поверхности за 24 часа Верхняя граница Тв 7 7 11 13 Не нормируется
Предел прочности при растяжении перпендикулярно к пласти, Мпа Нижняя граница Тн 0,32 0,3 0,3 3/4 Не нормируется
Сырьем для ДВП могут служить любые волокнистые материалы растительного происхождения, если их волокна достаточно длинные, гибки е и прочные: все виды древесины, стебли пшеницы, кукурузы и т.п. Однако основными видами сырья, широко используемыми в производстве, являются: неделовая древесина (то есть непригодная для строительных и иных целей), отходы лесопиления, отходы спичечного и фанерного производства, бумажная макулатура.
МОСКОВСКИМ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ УНИВЕРСИТЕТ -МОСКОВСКИЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ
Целесообразность применения того или иного вида сырья зависит прежде всего от того, есть ли оно в данном районе, от стоимости, условий доставки к месту переработки.
Основное сырье - древесина - состоит из целлюлозы, лигнина и гемицеллюлозы, образующих оболочку клеток, а также смол, эфирных масел, дубильных и красящих веществ, заполняющих клетки.
Целлюлоза - химически стойкое вещество, не растворяющееся в воде и гидролизиру-ющееся при давлении 1.1,5 Мпа и температуре 180оС. Строение ее кристаллическое, состоит она из кристаллов - мицелл в виде палочек длиной 500.700 А и толщиной 50.60 А. Мицеллы и фибриллы составляют клетки удлиненной волокнистой формы. В древесине лиственных пород такие клетки, занимающие 60.65 % объема, называют волокнами ли-бриформа, их длина около 1 мм; в древесине хвойных пород содержание волокнообразных клеток - трахеид длиной 3. 10 мм достигает 90.95 % по объему. Трахеиды длиннее, толще и прочнее, чем волокна либриформа, поэтому в производстве ДВП предпочтение отдается древесине хвойных пород [3].
Лигнин - аморфное вещество, представляющее собой сложное сочетание нескольких химических соединений. Химически он менее стоек, чем целлюлоза, но не гидролизуется. В производстве ДВП лигнин повышает выход массы и в процессе прессования способствует образованию дополнительных связей между волокнами.
Гемицеллюлоза по составу близка к целлюлозе и состоит из пентозанов и гексозанов. Гексозаны при горячем прессовании гидролизуются и способствуют образованию смолоподобных продуктов.
Технология изготовления древесно-волокнистых плит довольно сложна и энергоемка. Процесс производства ДВП можно разделить на две практически самостоятельные части: получение древесных волокон путем последовательного измельчения древесины и переработка волокон в изделия.
Получение древесных волокон - процесс весьма энергоемкий, он включает следующие последовательно осуществляемые операции: снятие коры с древесины (окоривание), распиловку дровяного долготья, колку, рубку древесины в щепку, размол щепы и получение волокнистой массы путем ее сортировки, сгущения и проклейки [3].
Формирование изоляционных ДВП осуществляют мокрым способом из гидромасс, который основан на свободном их обезвоживании с последующим вакуумированием и под-пресовкой. Производственный процесс заканчивается сушкой изделий.
Принципиальная технологическая схема производства мягких ДВП приведена на рисунке 1.
Прочность мягких ДВП обеспечивается только за счет переплетения древесных волокон (свойлачиваемости), поэтому к древесному волокну для этого типа продукции предъявляют повышенные требования. Для обеспечения лучшей свойлачиваемости волокна должны иметь высокую удельную поверхность и быть достаточно длинными, поэтому в данном случае предпочтение отдается древесине хвойных пород.
Твердые ДВП в процессе изготовления подвергают горячему прессованию, при котором кроме образования плотных контактов между волокнами под действием высокой температуры образуются смолоподобные продукты, являющиеся связующими. Поэтому при получении твердых ДВП требования к древесным волокнам могут быть несколько снижены [3].
Экологичность древесноволокнистых материалов всегда вызывает множество споров. Дело в том, что при производстве (особенно «мокрым» методом) в материал добавляется формальдегидная смола. Но поскольку используется очень мелкая фракция и прессовка до-
пней
МОСКОВСКИМ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ УНИВЕРСИТЕТ -МОСКОВСКИЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ
Технологическая схема производства мягких (изоляционных) ДВП
О ~
Неделовая древесина или отходы (склад)
ZZ
Окоривание древесины (корообдирочный барабан)
iZ
Распиловка долготья (балансирные пилы)
ZZ
Раскалывание (механические колуны)
iZ
Получение волокна (дефибраторы, рафинеры)
ZZ
Получение гидромассы (массные бассейны)
5Z
Сгущение гидромассы (сгустители)
ZZ
Проклейка гидромассы (массные бассейны)
5Z
Формирование полотна (отливочные машины)
и
Проклеивающие вещества
Раскрой полотна на плиты (ножи продольной и поперечной резки)
ZZ
Сушка изделий (многоярусная сушилка)
Механическая обработка (форматные станки)
Склад готовой продукции
Рисунок 1. Технологическая схема производства мягких (изоляционных) ДВП
вольно плотная, связующего вещества требуется небольшое количество. К тому же выделение возможно только на открытых участках, которых практически нет при любых работах.
В изделиях, изготовленных «сухим» способом, вредный компонент может отсутствовать.
Библиографический список
1. ГОСТ 4598-86 Плиты древесноволокнистые. Технические условия. URL: http://docs.cntd.ru/ document/9054234 (дата обращения: 23.02.2019).
МОСКОВСКИМ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ УНИВЕРСИТЕТ -МОСКОВСКИЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫМ ИНСТИТУТ
2. URL: https://docplayer.ru/46400763-E-d-mersov-proizvodstvo-drevesnovoloknistyh-plit.html (дата обращения: 23.02.2019).
3. URL: http://dekormyhome.ru/remont-i-oformlenie/vidy-i-harakteristiki-drevesnovoloknistyh-plit.html (дата обращения: 23.02.2019).
В.К. Баженов
кандидат технических наук доцент кафедры зданий и сооружений Российский университет транспорта (МИИТ) E-mail: BazhenovVK@yandex.ru
М.А. Червонцева
заведующий кафедрой строительства и городского хозяйства Московский информационно-технологический университет - Московский архитектурно-строительный институт
Н.М. Файзиев
магистрант
Московский информационно-технологический университет - Московский архитектурно-строительный институт E-mail: 29223501@s.masi.ru
