Особое место в области химической технологии плит занимает проблема исследования общих закономерностей образования их свойств, составляющая теоретическую основу химической технологии древесностружечных плит. Анализ физико-химических основ процессов образования древесностружечных плит имеет не только научное, но и большое практическое значение. Резкое увеличе-ние мощности установок по производству плит, повышение их качества, ор-ганизация производства плит с различными специальными свойствами могут быть эффективно реализованы лишь на базе анализа происходящих физико-химических процессов, изучения их кинетики, создания математических моде-лей.
Пути придания и регулирования специальных свойств, связанных с воздействием на компоненты материала, определяются основными закономер-ностями химической технологии. Гидрофобность, прочность, нетоксичность древесностружечных плит в качестве композиционного материала определя-ются прочностью склеивания древесных частиц, адгезионно-когезионным взаимо-действием в древесно-полимерном комплексе, т. е. химической технологией дре-весностружечных плит.
1 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ
1.1 Общие сведения о производстве древесностружечных плит
1.1.1 Классификация и виды древесностружечных плит
Древесностружечные плиты изготовляют из древесины (иногда недревес-ных частиц) различными методами и для различных целей (потребителей). Этим объясняется большое разнообразие плит. Чаще всего их классифицируют по следующим основным признакам.
По способу прессования: плиты плоского и экструзионного прессования. В плитах плоского прессования древесные частицы расположены парал-лельно плоскости. Такие плиты имеют одинаковую прочность во всех на-правлениях плоскости. В плитах экструзионного прессования (полученных методом выдавливания) древесные частицы расположены перпендикулярно плоскости. Эти плиты имеют очень низкую прочность при изгибе вдоль плоскости и несколько более высокую поперек плиты. Поэтому для увеличения прочности при изгибе такие плиты подлежат обязательной облицовке с обеих сторон лущеным шпоном.
По конструкции: однослойные, трехслойные, пятислойные и многослойные.
Однослойные плиты имеют одинаковые размеры древесных частиц и одинаковое количество связующего по всей толщине. Они могут быть сплошными и с внутренними каналами вдоль плиты (многопустотные древесностружечные).
В трехслойных плитах оба наружных слоя изготовляют из более тонких (или мельчайших) древесных частиц и с большим количеством связующего по сравнению с внутренним слоем. В настоящее время в Республике Беларусь и за рубежом трехслойные плиты занимают наибольший удельный вес.
Пятислойная плита состоит из одного внутреннего и двух одинаковых симметрично расположенных промежуточных и наружных слоев, отличающихся друг от друга размерами древесных частиц и содержанием связующего. В наруж-ных слоях используют мельчайшие древесные частицы и пыль, в промежуточ-ных— мелкие древесные частицы небольших размеров и во внутреннем — древесные частицы с наибольшими допускаемыми размерами, т. е. наиболее гру-бую стружку.
В многослойных плитах размер древесных частиц постепенно воз-растает от поверхности к середине, а содержание связующего соответственно уменьшается. Однако в отличие от трехслойных или пятислойных, в которых имеется ярко выраженная граница между слоями, в многослойных плитах такой границы нет.
По плотности: плиты малой плотности (до 500 кг/м3), средней плотности (500—650 кг/м3), высокой плотности (650—850 кг/м3).
Большинство плит изготовляют плотностью 650—750 кг/м3.
По виду древесных частиц для формирования наружных слоев: плиты с наружными слоями из специальной тонкой резаной стружки и плиты с мелкоструктурной поверхностью. Первые имеют более высокую прочность на статический изгиб и низкий класс (5—6-й) шероховатости. Такие плиты применяют без облицовки или облицовывают шпоном, например в мебельном производстве. Во вторых для формирования наружных слоев исполь-зуют мельчайшие, древесные частицы и пыль. Такие плиты характеризуются более низкой прочностью на статический изгиб (примерно на 10—20%), но зато высоким качеством поверхности (шероховатость не ниже 7-го класса); они пригодны для облицовки современными прогрессивными полимерными мате-, риалами.
По гидрофобности (водоустойчивости): плиты повышенной и средней (обычной) водостойкости. Плиты повышенной водостойкости изготовляют с применением фенолоформальдегидных или меламиноформальдегидных смол, а также мочевиноформальдегидных смол с добавлением гидрофобных веществ. Плиты средней (обычной) водостойкости изготовляют с применением мочевиноформальдегидных смол. Прочность таких плит снижается в 3—4 раза под действием холодной воды, а под действием горячей (60° С и выше) прочность плит резко снижается, а затем они разрушаются. В связи со значительными техно-логическими преимуществами мочевиноформальдегидных смол и их широким распространением абсолютное большинство плит изготовляют на их основе.
По виду обработки поверхности: шлифованные и нешлифованные.
По виду отделки поверхности: необлицованные и облицованные. Плиты облицовывают шпоном, декоративным бумажно-слоистым пластиком, бумажно-смоляной пленкой на основе термореактивных и термопластичных смол, укрывистыми лакокрасочными материалами (имитационная печать), иногда ме-таллом и др.
В соответствии с ГОСТ 10632—77 древесностружечные плиты изго-товляют трех марок: П-1, П-2 и П-3 /2/. Плиты П-1 и П-3 изготовляют одной груп-пы, П-2 — двух групп А и Б.
По виду (природе) используемого связующего. Поэтому признаку различают плиты на органических и неорганических связующих. При изготовлении плит на органических связующих используют карбамидофенолоформаль-дегидные, меламиноформальдегидные и изоционатные смолы, которые вводят в стружечную массу в виде водных растворов, реже — в порошкообразном («су-хом») виде. При изготовлении плит на неорганических связующих исполь-зуют цемент, каустический магнезит и др. На основе неорганических связующих изготовляют в основном плиты строительного назначения, отличающиеся высокой водо-, био- и огнестойкостью. Производство таких плит широко развивается во многих странах.
1.1.2 Назначение плит
Выпускают плиты общего назначения, для строительства, специального назначения. К плитам общего назначения не предъявляют высоких требо-ваний в отношении водо- и биостойкости. Особенностями плит общего наз-начения (в том числе для производства мебели) являются средний уровень проч-ности и водостойкости, низкая токсичность и в большинстве случаев высокое качество поверхностей. Такие плиты предназначены для эксплуатации в условиях, исключающих воздействие воды, влаги, высокой температуры и пр., например внутри отапливаемых помещений. Плиты общего назначения, как правило, используют для изготовления штучной и встроенной мебели, для отделки интерьера, внутри здания и т. д. Такие плиты преимущественно изготовляют на ос-нове карбамидоформальдегидных смол без введения в стружечную массу специ-альных добавок.
Плиты для строительства должны обладать повышенной проч-ностью, водо- и биостойкостью, а в отдельных случаях и огнестойкостью, хороши-ми тепло- и звукоизоляционными свойствами и др. Такие плиты в основном изготовляют на основе фенолоформальдегидных смол и неорганических связу-ющих (портландцемента, каустического магнезита и др.); а в отдельных случаях на основе карбамидоформальдегидных смол с введением в стружечную масссу спе-циальных добавок (гидрофобизаторов и антисептиков).
Плиты специального назначения должны обладать специальными свойствами, например, в отношении размеров, плотности, прочности в опре-деленном направлении, водо-, био-, огнестойкости и др. Такие плиты изготовляют по специальным заказам.
В соответствии с ГОСТ 10632—89 плиты общего назначения, используемые для производства мебели, в строительстве (кроме жилищного, строительства зданий для детских, школьных и лечебных учреждений), в машино-строении, радиоприборостроении и в производстве тары подразделяются; по физико-механическим показателям на марки П-А и П-Б; по качеству поверхности на I и II сорта; по виду поверхности — с обычной и мелкоструктурной (М) поверхностью, по степени обработки поверхности на шлифованные (Ш) и не шли-фованные; по гидрофобным свойствам — с обычной и повышенной (В) водо-стойкостью; по содержанию формальдегида на классы эмиссии Е1, Е2, ЕЗ.
Пример условного обозначения плит марки П-А сорта I с мелкоструктурной поверхностью, шлифованных, класса эмиссии Е1, с размерами 3500Ч1750Ч15 мм: П-А, I, М, Ш, Е1, 3500Ч1750Ч15, ГОСТ 10632—89.
То же плит марки П-Б сорта II с обычной поверхностью, нешлифованных, класса эмиссии Е2, с размерами 3500Ч1750Ч16: П-Б, II, Е2 3500Ч1750Ч16, ГОСТ 10632—89.
По содержанию формальдегида в плитах в соответствии с европейской классификацией стандартом предусматривается три класса эмиссии. Допускаемое содержание формальдегида, в миллиграммах на 100 г абсолютно сухой плиты для классов эмиссии составляет: Е-1—до 10; Е-2—10…30; Е-3—30…60. Причем эти нормы относятся к необлицованным плитам. Для изготовления мебели приме-няют, как правило, плиты классов Е-1 и Е-2. Допускалось изготовлять плиты класса эмиссии формальдегида ЕЗ до 1 января 1991 г /3/.
1.1.3 Размеры плит
Плиты изготавливают толщиной 8...28 мм, с градацией через 1 мм. Такая градация позволяет сочетать в рамках стандарта толщины одновременно выпус-каемых шлифовальных и нешлифовальных плит.