Cвойства и область применения древесно-волокнистых плит
Свойства древесно-волокнистых плит
Древесно-волокнистыми плитами именуют органические материалы, изготовленные из древесины, древесных отходов и древесной щепы методом размола с сушкой продукта и последующей формовкой, приобретаемого в основном в виде плоских плит.
По объемному весу различают следующие главные типы древесно-волокнистых плит: жёсткие с объемным весом 800— 1100 кг/м3, полутвердые отделочные — 500—700 кг/м3, изоляционно-отделочные — 300—400 кг/м3, пористые— 180—300 кг/м3 и ультрапористые — 60—150 кг/м3. Между указанными типами существует пара переходных типов плит, более либо менее отличающихся от перечисленных по физическим особенностям, имеющих разные области применения. По мере развития производства древесно-волокнистых плит число их сортов растет и классификация изменяется в соответствии с запросами потребителей.
Физические особенности древесно-волокнистых плит, которыми. руководствуются при их классификации и применении: а) габариты, т. е. протяженность, толщина и ширина, б) механическая прочность на статический изгиб, растяжение и твёрдость, в) теплопроводность, г) звукопоглощающая и звукоизолирующая свойство, д) влагостойкость: гигроскопичность, водопоглощение и связанная с ними формоизменяемость, е) огнестойкость, ж) биостойкость, з) свойство к механической обработке, отделке и склеиванию.
Габариты плит должны пребывать в соответствии с ГОСТ. В большинстве случаев громаднейшая протяженность плит, изготовляемых на автомобилях, образовывает 5400 мм. Ширина плит определяется необходимостью самоё полного применения рабочей ширины существующего отливного оборудования и образовывает в большинстве случаев для жёстких и полутвердых плит 1200 мм, а для пористых 2400 мм.
Время от времени видятся автомобили с рабочей шириной 1600 и 2000 мм. Толщина жёстких плит 3—5 мм, полутвердых 6—12 мм, изоляционно-отделочных 6—12,5 мм, изоляционных 6—25 мм и ультрапористых 25—40 мм и более.
Из физико-механических особенностей древесно-волокнистых плит громаднейший интерес воображают: временное сопротивление статическому и динамическому изгибу, временное сопротивление и твёрдость растяжению.
Сопротивление статическому изгибу плит, производимых отечественной индустрией, образовывает: для изоляционных плит 8 кг/см2, для полутвердых отделочных 40 кг/м2 и для жёстких более чем 150 кг/см2. Эти показатели являются минимально допустимыми и смогут быть повышены за счет рационального выбора сырья, метода его сортирования и размола массы, и условий формирования плит.
Теплопроводность имеет значение для всех типов древесно-волокнистых плит, но особенно для изоляционных и ультрапористых, каковые имеют преимущественное использование как теплоизоляционные.
При опробовании плит нужно учитывать их влажность, поскольку вода, владея большой относительно с воздухом и’ волокном теплоемкостью, очень сильно повышает коэффициент теплопроводности плит. Равным образом отрицательно воздействуют и всякие минеральные добавки, повышающие объемный вес плит. Коэффициент теплопроводности ультрапористых плит с объемным весом 70 кг/м3 образовывает 0,035.
Коэффициент теплопроводности древесно-волокнистых плит относительно с другими стройматериалами приведен в табл. 15. Как видно из ее данных, коэффициент теплопроводно-Ст” У изоляционных и ультрапористых плит, являющихся теплоизоляционными, самый благоприятен по сравнению с другими строительными, среди них и теплоизоляционными материалами.
Пробковые плиты, имеющие более благоприятный коэффициент теплопроводности, не смогут выдержать сравнения с древесно-во-локнистыми плитами по экономическим соображениям, по причине того, что пробка есть очень дефицитным и дорогим материалом, не имеющим важного значения в строительных работах. Из таблицы кроме этого видно, что 1 см толщины древесно-волокнистой пористой плиты заменяет 15—17 см толщины кирпичной кладки при расчете на теплопроводность.
Для древесно-волокнистых плит как Для стройматериала имеет значение величина коэффициента паропроницания, показывающего количество водяных паров в граммах, проходящее методом диффузии через 1 м2 стенки толщиной 1 м при разности в упругости пара с обеих ее сторон 1 мм рт. ст. Величина коэффициента паропроницания древесно-волокнистых пористых плит относительно с другими стройматериалами приведена в табл. 16.
По ее данным, пористые древесно-волокнистые плиты владеют высоким коэффициентом паропроницания, приближающимся к пенобетону с объемным весом 400 кг/м3.
Древесно-волокнистые плиты, как и любой стройматериал, должны владеть достаточной величиной сопротивления воздухопроницанию для предупреждения чрезмерного охлаждения ограждаемого помещения. Они говорят о том, что древесно-волокнистые плиты имеют относительно навысокое сопротивление воздухопроницанию, но эта величина легко возможно повышена методом прокладки строительной бумаги между наружной обшивкой и древесно-волокнистой плитой при применении последней в наружных слоях ограждения. Очевидно, все свойства древесно-волокнистых плит как теплоизоляционного материала будут изменяться с трансформацией влажности плит и объёмного веса.
Звукопоглощающая свойство древесно-волокнистых плит есть следствием их пористой структуры. По сведеньям, которыми мы сейчас рассполагаем,, на 1 м2 пористой плиты толщиной 13 мм находится около 30 млн. микроскопических воздушных прослоек — капиллярных пор. При колебании воздуха в этих пор происходит очень
Для звука, имеющего, к примеру, 400 колебаний в секунду, величина h образовывает всего 0,64 мм. В случае если звуковые волны проходят по трубке, то испытывают большое трение, в особенности в то время, когда диаметр трубки близок к h. Исходя из этого пористые материалы прекрасно поглощают звук. При разных размерах пор каналы большего диаметра дают звуку доступ в глубокие слои, что увеличивает Действующую поверхность стенок пор и усиливает поглощение в широкой области частот.
На этом основана разработка особых типов звукопоглощающих плит — с искусственно высверленными в них отверстиями малого диаметра.
Механизм звукопоглощения пористыми материалами характеризуется схемой, приведенной на рис. 8. В соответствии с данной схеме звуковой луч падает на переднюю грань звукопоглощающей плиты
Изменяющееся иногда звуковое давление у поверхности материала приводит в колебательное перемещение заключенный в его порах воздушное пространство, и отдельные волокна либо частицы материала. Благодаря наличия вязкости появляется трение частиц воздуха в порах и происходят релаксационные утраты, обусловленные неидеальной упругостью среды, что ведет к частичному превращению звуковой энергии в тепловую.
Другая часть звука отражается от задней поверхности стенки АВ, причем часть звука проходит через толщу ограждения в соседнее помещение. Луч, отраженный от задней грани и прошедший двойной путь через материал, обозначен цифрой III. Звуковая энергия лучей II и III в сумме характеризуется коэффициентом отражения.
Рис. 1. Механизм звукопоглощения пористыми материалами
Коэффициент звукопоглощения а характеризует потерянную часть энергии. Он является отношениемпоглощенной поверхностью части звуковой энергии к падающей, причем под поглощенной частью подразумеваются часть звуковой энергии, превратившейся в тепловую, и энергия, . прошедшая через ограждение.
Так, коэффициент поглощения будет характерен в основном для тех случаев, в то время, когда звукопоглощающая плита будет установлена не для звукоизоляции, а для заглушения шума в том помещении, где она ставится (бюро машинописи, производственные шумы). На рис. 8 видно, что для повышения звукопоглощения направляться стремиться взять как возможно меньшее отражение (луч III) от лицевой грани материала CD и в один момент создать в материала утраты, снабжающие минимальную величину отражения энергии (луч III).
Рис. 2. Зависимость коэффициента звукопоглощения от частоты
Во многих случаях нужно знать коэффициент поглощения звука не только на частоте 512 гц, для которой составлена таблица звукопоглощающей свойстве разных материалов, вместе с тем и для других частот: низких и высоких.
Из имеющихся в ней данных видно, что пористые древесно-волокнистые плиты смогут использоваться как звукопоглощающий материал для разных частот, но в особенности для высоких. Зависимость коэффициента звукопоглощения от частоты колебании (выраженной в герцах) для пористых древесно-волокнистых плит объемного веса 250—300 кг/м3, толщиной 15 и б мм приводится на рис. 2.
При применении древесно-волокнистых плит в качестве звукоизолирующего материала, т. е. для защиты от шума, проникающего в данное помещение из соседнего, имеет значение степень вукоизоляции, либо звукоизолирующая свойство TZ.
В случае если разность уровней берется по отношению к порогу слышимости (минимальной величине действенного звукового давления, которая вызывает у слушателей чуть заметное чувство тона), то измеряемая величина выражается в фонах.
Полужесткие древесно-волокнистые плиты Столичного завода сухой штукатурки имеют звукоизолирующую свойство на разных частотах от 37 до 43 дб (в среднем 39 дб) при четырех сюях толщиной 10—11 мм любой, как это видно из следующих данных:
Из данных данной таблицы возможно сделать вывод, что звукоизолирующая свойство материалов растет с повышением веса и толщины 1 м2 поверхности материала либо стенки, которая из него сделана. Исходя из этого легкие (пористые) плиты менее пригодны для звукоизоляции, чем полужесткие. Это разъясняется свойством звуковых волн приводить к механическим колебаниям стен (перегородок).
Влагостойкость древесно-волокнистых плит характеризуется их гигроскопичностью, водопоглощением и линейными и объемными деформациями. От наличия жидкости в плитах зависит их свойство к заражению грибными спорами, для прорастания которых нужно наличие в материале около 25% воды. От гигроскопичности плит, а частично от свойства к водопоглощению зависит их склонность к линейным деформациям — очень неприятному свойству, проявляющемуся при их эксплуатации.
В помещениях, где быстро изменяется влажность воздуха, плиты иногда деформируются — выпучиваются со стенку и потолков, а после этого коробятся. При сильном увлажнении плиты существенно теряют в механической прочности и смогут кроме того отпадать от стенку. Изменение размеров плит в длину в связи с их гигроскопичностью может составлять для плит длиной 3,5 м около 1,2 мм при поглощении плитой из воздуха всего лишь 1 % жидкости.
В ширину эта величина может составить около 0,4 мм в тех же условиях. Из этого ясно, что плиты, установленные в пересушенном либо недосушенном виде, будут причинять определенные неудобства при их эксплуатации, а при установке на место потребуют дополнительной ручной надставки и обрезки. Воздушно-сухие плиты содержат 6—8% жидкости, в зависимости от равновесной относительной влажности воздуха.
Гигроскопичность и водопоглощение плит повышает коэффициент их теплопроводности.
Изотермы адсорбции жидкости древесно-волокнистыми плитами, изготовленными из сосновой и еловой древесины, приведены на рис. 3. Изотермы взяты при 20° и имеют и в том и другом случае S-образную форму для десорбции и кривых адсорбции. Эти сведенья смогут быть приняты только с известной степенью приближенности, поскольку гигроскопичность древесно-волокнистых плит изменяется в ходе их изготовления в зависимости от условий сушки и градуса размола (температуры и длительности).
Это возможно видеть на примере изотермы адсорбции водяных паров при t = 20° пористой, древесно-волокнистой плитой из еловой древесины, взятой нами для разных градусов размола и приведенной на рис. 4. Как видно из диаграммы, с увеличением градуса размола гигроскопичность плит растет, в особенности при высокой относительной влажности воздуха; последнее событие показывает на то, что градус размола древесной массы мало воздействует на адсорбционную часть гигроскопической жидкости. Намного большее влияние градуса размола отражается в области капиллярноконденсированной жидкости, т. е. в области более чем 50%-ной относительной влажности воздуха.
Рис. 3. Изотермы адсорбции жидкости: а — еловой древесиной; б — сосновой древесиной
Рис. 4. Зависимость поглощения водяных паров от градуса размола: 1 — размол до 75° ШР; 2 — то же до 55° ШР; 3 — то же до 35° ШР; 4 — то же до 13° ШР
Эти результаты в 6—7 раз отличаются от данных Мэрата. Согласно нашей точке зрения, отличие разъясняется разными методами обезвоживания плит. При обезвоживании по типовой схеме, т. е. с применением прессов, деформации волокнистой плиты являются частично высокоэластическими, что и проявляется при последующем увлажнении плит в виде повышенного их разбухания в толщину.
В нашем случае обезвоживание производилось свободным отеканием, исходя из этого указанные деформации при обезвоживании отсутствовали. Строительная индустрия предъявляет требования и к гигроскопичности плит и к их водопоглощению.
С целью достижения этих особенностей требуется особое облагораживание плит, о чем будет детально сообщено ниже.
Огнестойкость есть простым требованием, предъявляемым к строительным материалам, среди них и к древесно-волокнистым плитам. Но все материалы разделяются по огнестойкости на пара категорий: а) огнестойкие (цемент, щебень, гравий), б) полуогнестойкие (железо, гранит), в) полусгораемые (войлок в глине, камышит с минеральным наполнителем), г) сгораемые (войлок, лесоматериалы). Древесно-олокнистые плиты относятся к категории сгораемых материалов. гнестойкость определяется методом действия на материал пламенем (метод ЦНИИПО) по методу «огневой трубы» в течение мин. с последующим определением степени прогорания материала по времени (воспламенение, угасание пламени, прогорание полностью, обугливание), или по утрата в весе, или по температуре воспламенения.
К древесно-волокнистым плитам предъявляется требование стойкости в отношении дереворазрушающих грибов (к примеру, к домовому грибу merulius lakrymans и др.), так как плиты обычно помогают для изоляции сырых стен; наряду с этим создаются условия, содействующие формированию грибных спор, для которых древесно-волокнистые плиты являются красивым питательным субстратом. Самый легко грибные гифы прорастают на пористых и ультрапористых плитах. Полужесткие и особенно твёрдые
ты в силу их плотной структуры оказывают большое со-пЛ“тпвление прорастающим грибным гифам. “^Твердые древесно-волокнистые плиты твёрдого типа владеют оиблизительно однообразной с натуральной древесиной метод-стью к0 всем видам механической обработки и к отделке: к распиловке, строганию, сверлению, шлифованию; свойством склеиваться, обрабатываться протравами, красителями, лаками и политурами.
Пористые узкие плиты легко режутся ножом. Более толстые плиты распиливают круглыми пилами с небольшими зубьями.
Упругие особенности плит характеризуются статическими и динамическим модулями упругости, и «коэффициентом добротности», отражающим внутренние утраты при упругих деформациях материала под влиянием переменной нагрузки.
Учитывая, что две последние таблицы взяты совсем разными принципиально способами, возможно признать, что величины статического и динамического модулей достаточно близки между собой.
Из приведенных разрешённых можно сделать определенные выводы при выборе исходного полуфабриката, степени его необходимой плотности и размола формования для случаев применения древесно-картонов и волокнистых плит, в то время, когда требуются высокие упругие особенности.
Добавка в древесно-волокнистую суспензию 10% синтетической смолы С-1 от веса волокна повышает статический и динамический модули упругости плит.
Совершённые нами изучения зависимости между узкой упругими свойствами и структурой волокон, характеризуемыми показателем Q, разрешают сделать вывод, что данный показатель зависит от степени полимеризации целлюлозы. Исходя из этого природ, ные волокна самый упруги; техническая целлюлоза в ходе ее выделения теряет упругость тем больше, чем более твёрдые условия используются для ее выделения.
Из таблицы видно, что максимально резонируют плиты с объемным весом около 1; плиты с объемным весом 0,375 (изоляционные), и с объемным весом 1,117 резонируют хуже; первые, разумеется, из-за повышенного звукопоглощения, а вторые из-за высокого объемного веса (тяжелее раскачиваются). Указанные особенности имеют значение при применении плит для звуковой изоляции.
Использование древесно-волокнистых плит
Главная область применения плит — жилищное и промышленное строительство; они употребляются как тепло-звукоизоляционные материалы (изоляционные, полутвердые плиты), для изоляции кровли, междуэтажных перекрытий, стен. Помимо этого, изоляционные плиты используются в вагоно-, судо- и автостроении для пассажирских-вагонов и вагонов холодильников.
Твёрдые и полужесткие плиты используются в основном для внутренней отделки стен, полов и потолков в каменных и древесных строениях, для устройства перегородок, опалубки и изготовления мебели для цементных работ. Особенно активно применяются дре” весно-волокнистые плиты в малоэтажном, поселковом, сельском и дачном постройке, в стандартном домостроении, и для легких, складских помещений и временных построек.
К древесным стенкам плиты смогут крепиться или непосред-енно гвоздями, или по рейкам-маякам (с воздушными пробойками между плитами и стеной), как это иллюстрируется рис. 5 и 6. На средней части рис. 12 продемонстрирован метод крепления
Рис. 5. заделки крепления швов и Методы плит между ними
Рис. 6. Перегородка легкого типа: 1 — древесно-волокнистые плиты; 2 — стойки каркаса; 3 — засыпка
Древесно-волокнистых плит к каменным стенкам при помощи гипсовой штукатурки. Вместо этого вероятна приклейка плит к казенным стенкам при помощи битума горячим и холодным спосо-ами, и по древесному реечному каркасу, что сам прикрепляется наряду с этим к каменной стенке гвоздями, вколачи-аемыми в заблаговременно заделанные в стенке древесные пробки. Данный метод изображен на правой части рисунка.
Крепление древесноволокнистых плит к кирпичным стенкам возможно предусмотрено заблаговременно. В этом случае при кладке наружных стен закладываются последовательности гвоздимого кирпича либо древесных планок к каким и пришиваются плиты.
При креплении плит гвоздями оставляются швы между плитами в 2—3 мм. Между гвоздями (оцинкованными) устанавливаются промежутки в 125 мм; гвозди вбиваются на расстоянии 15 мм от кромок плит. Размеры гвоздей для полужестких плит: толщина 2—3 мм и протяженность 25—30 мм. С повышением толщины плит возрастает и протяженность гвоздей.
Наклеивание плит на стены может производиться при помощи гипса, жидкого стекла, магнезита, нефтяного битума, генераторного и торфяного пека. Прочность склеивания твёрдых плит с разными поверхностями приводится в табл. 32. отличных показателей, как видно из данных таблицы, получаются при склеивании жидким стеклом.
Приклейка плит позволяет избежать неприятного явления: конденсации жидкости, появляющейся на гвоздях при отделке внутренней поверхности наружных стен.
Швы между плитами смогут быть намерено заделаны, дабы стали незаметными, или покрыты профилированными накладками. В первом случае кромки плит покрывают олифой, а швы между плитами заполняют шпаклевкой с уплотнением. В некоторых случаях плиты производят с косыми кромками (срезанными «на ус»).
По окончании шпаклевки швы шлифуют пемзой или заклеивают полосами ткани либо бумаги и зашлифовывают.
При заделке швов посредством накладок используются древесные, пластмассовые либо железные раскладки, каковые прибиваются гвоздями либо крепятся винтами.
На рис. 7 продемонстрировано использование изоляционных плит в капитальном междуэтажном перекрытии.
При производстве мебели жёсткие плиты применяются для того чтобы шкафов, доньев коробок, столов, крышек столов, спинок и сидений стульев и т. д. При отделке этих поверхностей сухим способом, обрисованным ниже, возможно взять каждые текстуры и цвета, среди них и имитации текстуры полезных древесных пород.
Рис. 7. Изоляция междуэтажных перекрытий: 1 — слои руберойда на клебемассе; 2 — древес-но-волокнистая плита, под нею слой пергамина на клебемассе
Удачно используются древесно-волокнистые плиты при постройке стационарных холодильников, термостатов, оранжерей, складов для хранения фруктов, рыбы и мяса.
Активно используются древесно-волокнистые плиты и в других областях: для звукоизоляции телефонных будок, экранов в кино и оборудования кинофабрик, для изоляции и стен гаражей, для звуковой изоляции аудиторий, концертных помещений, для тепловой изоляции воздушных трубопроводов, в качестве тары для пищевых продуктов (коробки с ячейками для бутылок с молоком, яич и т. п.), для сооружения витрин в магазинах, в качестве ширм, для тепловой изоляции баков, для театрального реквизита, для производства дверей и многих вторых целей. Широкая область Рименения древесно-волокнистых плит разъясняется их дешевизи и возможностью изготовления из дешёвого, малоценного растительного сырья, включая древесные отходы разных производств.
Неудивительно исходя из этого, что последовательность государств за последние годы очень сильно расширяет производство древесно-волокнистых плит, использование которых в перечисленных областях выясняется технически и экономически более обоснованным если сравнивать с массивной древесиной и фанерой.
Использование древесно-волокнистых плит в малоэтажном и сборном домостроении
Закон о четвертом пятилетнем замысле предусматривал создание новой отрасли — заводского домостроения. Преимущества его перед простым постройкой содержится в более экономном расходе древесины: 0,4—0,5 м3 древесины на 1 м2 площади (каркасные дома) вместо 0,9—1 для рубленых домов; в резком сокращении расхода рабочей силы на сооружение домов: затраты рабочей силы на возведение и изготовление 1 м2 жилой площади рубленого дома составляют 8 чел.-дней, а для мелкопанельного стандартного дома — 2,5 чел.-дня.
Наконец, при стандартном домостроении существенно уменьшаются сроки строительства. Древесно-волокнистые плиты в стандартном каркасном и щитовом домостроении употребляются в качестве теплоизоля-тора, отделочного материала для внутренних стен, потолков и полов. В последнии месяцы в Советском Альянсе начаты испытания по применению плит в качестве наружной отделки.
Активно применяются древесно-волокнистые плиты при постройке сборных домов зарубежом. Так, в Финляндии, производившей в 1945 г. более чем 600 000 м2 площади сборных домов, на 1 м2 площади расходовалось 5 м2 «инсулита» (16,6 кг); ультрапористые плиты (плиты «Раума») используются кроме этого для тепловой изоляции (дома «ТАЛ» щитовой конструкции).
В Швеции дре-весно-волокнистые плиты употребляются в качестве отеплителей в типовых конструкциях щитов «шведского дома», а также в зданиях совокупности «Гаребода». В Германии, производящей древесные Сборные жилые дома каркасного и щитового типов, и в Англии, производящей сборные дома из алюминия и бетона, древесноволокнистые плиты используются для внутренней обшивки стен.
В Соединенных Штатах выпуском стандартных древесных домов занимаются 75 компаний, производственная мощность которых колеблется от 1,5 до 30 тыс. домов в год; в 62% всех производимых сборных домов имеется внутренняя обшивка из древесно-волокнистых плит и в 7% домов двусторонняя обшивка из этих плит; в остальных 31% домов имеется двусторонняя обшивка из фанеры. Изюминкой США есть производство сборных домов каркасно-плитных конструкций, где в качестве стенообразующего материала используются облицованные теплоизоляционные плиты толщиной 45 мм, размером 1,2X3,6 м, весом 100 кг.
