Прочность дсп на растяжение

В этой статье: история создания; технология производства ДСП; технология производства ЛДСП; другие способы облицовки; характеристики, сорта и маркировка древесно-стружечных плит; критерии выбора ДСП.

Своим появлением и широкой популярностью древесно-стружечные плиты обязаны Второй мировой войне — острая нехватка древесины для корпусной мебели заставила производителей искать иные, достаточно дешевые пиломатериалы. Сегодня, по прошествии более чем полувека с тех самых пор, значение буквенной комбинации «ДСП» известно каждому домовладельцу, ведь недорогие панели из этого материала присутствуют в каждом доме. Но все ли вам известно об этом материале?

История ДСП

По своей сути древесно-стружечные плиты представляют собой композит из мелкой древесной стружки, смешанной со связующим и спрессованной. В 40-е годы в Европе остро возникла потребность в новом конструкционном материале для внутренней отделки зданий и производства мебели, уже существующая на тот момент фанера резко подорожала и, несмотря на высокую цену, стала дефицитной.

Европейские инженеры лихорадочно пытались создать новый материал и это удалось немецкому инженеру Максу Химмельхеберу — в 1932 году, после долгих экспериментов, ему удалось создать прочную древесно-стружечную плиту. Несколько лет ушло на отработку технологии и в конце 40-х в германском Бремене было запущено первое коммерческое производство ДСП.

Изобретатель древесно-стружечной плиты Макс Химмельхебер

Химмельхебер первым применил в создании ДСП фенольные смолы, что касается древесной стружки, то ее было более чем достаточно — годились любые отходы предприятий, перерабатывающих древесину. Через несколько лет после начала производства ДСП ее плиты стали выпускать трехслойными — по внешним сторонам измельченные опилки ольхи, бука, сосны, березы и ели, а внутренний слой содержал опилки более грубых пород древесины.

В СССР первое экспериментальное производство древесно-стружечных плит было запущено в 1957 году, в поселке Усть-Ижора (Ленинградская обл.), на мощностях фанерного завода. Спустя восемь лет в Советском Союзе создано более 50 предприятий по выпуску ДСП.

Технология производства ДСП

Производство древесно-стружечных плит состоит из нескольких этапов: получение стружки; ее просушка и сортировка; соединение и перемешивание древесной стружки с клеем; получение ковра, горячее прессование с последующим охлаждением плит; шлифовка, крой и упаковка.

Получение стружки. Для этого годится любое неделовое древесное сырье, практически любые отходы пиломатериалов. Перед переработкой на стружку стволы неделовой древесины очищаются от коры и разрезаются на метровые отрезки, помещаемые для гидротермической обработки в особый бассейн с теплой водой. Затем древесные чурки нарезаются на полуметровые отрезки и поступают в станки, нарезающие стружку параллельно древесным волокнам. Чаще всего производятся трехслойные ДСП, средний слой которых образован более крупной стружкой, составляющей до 66% от общего количества наполнителя древесно-стружечной плиты, два наружных слоя образуются стружкой более мелкого размера. После нарезки стружка поступает в молотковые мельницы, в которых производится ее размельчение по ширине и сглаживание. Обработанная таким образом стружка собирается в бункеры, в них так же собирается стружка, полученная от деревообрабатывающих предприятий.

Сушка и сортировка. Из бункера стружка поступает на пневматический транспортер, доставляющий ее в сушильную установку. Выполняется промешивание влажной стружки лопатками, с равномерным распределением ее по дну из сетки — производится так называемая «вихревая сушка» горячим воздухом, поступающим через сетчатое дно. В результате влажность стружки понижается до 5%. Высушенные частицы стружки горячий воздух поднимает и перемещает в циклонную установку, где происходит отделение крупной стружки от частиц оптимального размера — излишне крупная стружка возвращается обратно в молотковые мельницы, где ее повторно измельчают.

Смешивание стружки с клеем и формирование ковра. Связующим в составе ДСП выступает синтетическая мочевиноформальдегидная смола, растворимая в воде — ее сухой остаток по соотношению к весу стружки в сухом виде составляет от 6 до 12%. Сухая стружка подается из бункера через дозатор в камеру смесителя, туда же подается раствор связующего. Для более качественного и равномерного нанесения клея на стружку, его распыление производится с использованием сжатого воздуха.

Получение ковра, прессование и охлаждение. Стружка с нанесенным на нее клеем поступает на вибрирующий холодный пресс, на выходе из которого стальная лента конвейера выносит уже сформированный ковер. Таких холодных прессов четыре — первый формирует нижний слой ковра, образованный мелкой стружкой, два последующих создают средний (промежуточный) слой из более крупной стружки, четвертый вибрирующий пресс создает верхний, последний слой древесно-стружечной плиты. Затем композитный ковер поступает на первый уплотняющий пресс — в результате толщина композита сокращается в два-три раза. Прежде, чем пройти через горячий пресс, ковер ДСП предварительно увлажняется водой (около 140 г/м2) и нагревается до 75 °C в камере высокочастотного нагревателя — на последнем этапе, в гидравлическом прессе, композитный ковер подвергается нагреву до 150 °C и давлению около 20 кг/см2. В результате комбинации высокой температуры и давления распыленная на поверхности ковра вода тут же превращается в пар — происходит так называемый «паровой удар», в ходе которого пар проникает во внутренние слои ДСП и нагревает их, сокращая тем самым время нахождения ковра под прессом.

После выхода из горячего пресса ковер ДСП охлаждается обдувом потоками холодного воздуха, его поверхности и грани шлифуются, выполняется резка на плиты заданных размеров с последующей их маркировкой и упаковкой.

Ламинированное ДСП — технология производства

По своей сути ламинированная древесно-стружечная плита — это ДСП с приклеенной на нее бумагой. Главное преимущество ламинирования ДСП заключается в получении окончательной облицовки, не нуждающейся в какой-то дополнительной отделке. Однако сам процесс ламинирования далеко не прост и состоит из нескольких этапов: подготовка поверхностей ДСП; подготовка бумаги; создание пакетов; ламинирование ДСП под прессом.

Подготовка поверхностей древесно-стружечных плит. Выравнивание выполняется нанесением слоя шпаклевки, до фактического нанесения и после него поверхности ДСП шлифуются. Плотность плит, подходящих для ламинирования, должна быть от 0,65 до 0,7 г/см3 — древесно-стружечные плиты меньшей плотности после ламинации будут чрезмерно спрессованы, что нарушит прочность связей между наполнителей и, соответственно, прочность плит. Для достижения нужной шероховатости — а она должна быть от 16 до 63 мкм — поверхности плит шлифуются на станках. Если же имеется большая шероховатость, чем это необходимо, наружные (внешние) слои плит формируются с добавлением мельчайших частиц стружки и пыли.

Бумага для ламинации и ее подготовка. Ламинирование ДСП производится следующими типами бумаги: сульфатной (плотность от 80 до 150 г/м2) используется для основы, в качестве внутреннего слоя для лицевой стороны и основного для не лицевой; сульфитной (плотность от 126 до 170 г/м2), применяемой для декоративного покрытия в качестве внешнего слоя, окрашенной однотонно или под текстуру древесины; отделочную (плотность от 20 до 40 г/м2), прозрачную и сохраняющую прочность в увлаженном состоянии, выполняющую роль защитной пленки для декоративного покрытия.

На бумагу декоративного слоя наносится трехцветный рисунок методом глубокой печати. Перед ламинацией ДСП бумагу для каждого слоя пропитывают меламиноформальдегидными, карбамидоформальдегидными и карбамидомеламиноформальдегидными смолами на особых пропиточно-сушильных станках. Главное при пропитке бумаги смолами — полностью устранить воздух с ее поверхности и заменить его смолой, которая должна не просто покрыть поверхность бумаги, но и впитаться в нее. Чаще всего используется такой способ нанесения — бумага прежде покрывается смолой лишь с одной стороны, при этом воздух, по мере впитывания смолы, выходит с той стороны бумаги, на которую смола не наносилась. И лишь после удаления воздуха полотно бумаги полностью погружается в смолу. Нанесение смолы на одну сторону бумаги выполняется путем настила бумажного полотна в емкость со смолой без ее полного погружения или посредством нанесением смоляного слоя при помощи валика. По окончании пропитки бумагу сушат в конвекционной камере, при этом летучая часть смоляного покрытия улетучивается, а сама смола проходит частичную поликонденсацию.

Создание пакетов. Их формирование производится перед загрузкой в пресс, принцип следующий: по обеим сторонам листа ДСП послойно размещаются бумажные листы основы, затем декоративной и отделочной — последние два слоя укладываются только на лицевую сторону древесно-стружечной плиты. Сформированный таким образом пакет с обеих сторон закрывается листами металла, если требуется глянцевая поверхность, то применяются полированные листы из латуни или стали. В пресс укладываются сразу несколько пакетов, между его плитами и листами металла верхнего и нижнего пакетов размещаются компенсирующие прокладки из асбеста, устойчивой к высокой температуре резины или же сульфатная бумага кипой в 25-30 листов. Данная операция позволит получить одинаковую температуру по всем склеиваемым поверхностям, достичь равномерного нажима плит пресса по все площади пакетов.

Ламинирование ДСП под прессом. В гидравлические прессы пакеты ДСП для ламинирования укладываются на 15 минут, на них воздействует температура от 135 до 210 °C и давление от 25 до 28 мПа. В завершающей стадии горячего прессования на плиты пресса подается холодная вода, образуется пар. Чтобы минимизировать угрозу деформации бумажной облицовки прессование проходит под ступенчатым или плавным уменьшением давления — давление начинают понижать на 8-й минуте нахождения пакетов под прессом. Помимо обработки пакетов водяным паром и охлаждения во время прессования, существует технология ламинирования ДСП, не включающая в себя обработку паром. Отсутствие охлаждения паром с одной стороны повышает производительность, с другой — понижает качество глянца лицевых поверхностей ламинированных по такой технологии ДСП. Поэтому на предприятиях, производящих ламинированные древесно-стружечные плиты без охлаждения во время прессования пакеты формируются с металлическими листами, поверхность которых шлифована — результатом будет матированная лицевая поверхность у ДСП. Финальной стадией ламинирования ДСП по любой из описанных технологий будет охлаждение готовой продукции, ее упаковка, маркировка и складирование.

Ламинированное ДСП или же облицованное по любому из описанных ниже способов должно соответствовать условиям ГОСТ Р 52078-2003.

Каширование и другие способы облицовки ДСП

Процесс каширования древесно-стружечных плит проходит практически так же, как и ламинирование, только по более упрощенной схеме. Клеевой состав наносится на поверхность плит ДСП, поверх укладывается бумажная облицовка, заранее пропитанная смолами и акриловыми эмульсиями для пластификации. Бумажное полотно прижимается к плитам вальцами, затем ДСП направляется в холодный пресс, либо в пресс с нагревом или их укладывают в кипы и размещают сверху груз. Если для отверждения применяется горячий пресс, то температура нагрева и развиваемое им давление ниже, чем при ламинировании древесно-стружечных плит — порядка 120-150 °C и не более 7 мПа.

Для облицовки ДСП применяются полимерные термопластичные пленки — их напрессовывают на листы древесно-стружечных плит после нанесения на них клеевого слоя. Чаще всего используются пвх-пленки, реже полистироловые или акриловые. Облицовка ДСП полимерными пленками допускает нанесение на профилированные изделия, что является ее несомненным преимуществом, но качество такой облицовки невысоко — ее теплостойкость низка, она слабо устойчива к механическим воздействиям.

Также для облицовки древесно-стружечных плит применяется натуральный шпон, полученный из древесины березы, клена, ольхи, груши, ясеня, вишни, бука, ореха, лиственницы, вяза и экзотических деревьев, как-то махагони, анингре, дао и др. Процесс облицовки ДСП шпоном аналогичен кашированию — после нанесения клеевого слоя и наклеивания листа шпона, панели ДСП помещаются под пресс.

Характеристики ДСП

Полностью технические условия, которыми должны обладать древесно-стружечные плиты любого производителя, как отечественного, так и зарубежного, можно изучить в ГОСТ 10632-2007.

Древесно-стружечные плиты внешне схожи между собой, но первое впечатление обманчиво — они подразделяются на классы по качеству, содержанию формальдегидных смол (классы эмиссии), могут быть водостойкими и огнестойкими, имеют маркировку по физико-химическим параметрам.

Существует три сорта ДСП:

• сорт первый. Поверхности и грани у таких плит идеально ровны, полностью отсутствуют даже мельчайшие сколы. Как правило, весь производимый объем ДСП первого сорта подвергается нанесению облицовки (ламинации, кашированию и т.д.);
• сорт второй. К нему относятся плиты с мельчайшими отклонениями от идеала — наличие небольшого скола на одной грани, незначительное расслоение композита, царапины. Под облицовку такое ДСП не подходит, стоит дешевле — приобретается мебельными и строительными компаниями;
• сорт третий или не сортовые древесно-стружечные плиты. Выбраковка из сортового ДСП, может содержать такие дефекты, как перепады толщины, глубокие расслоения, серьезные царапины и трещины. На строительных рынках не сортовые древесно-стружечные плиты часто выдаются за второй сорт. Такие плиты низкого качества приобретаются строительными компаниями и используются для одноразовой опалубки.

Вне зависимости от сорта ДСП подразделяются на классы эмиссии по выделению свободного формальдегида из 100 г композита плиты:

• класс Е1, по его условиям содержание формальдегида в 100 г композита ДСП не может превышать 10 мг. Древесно-стружечные плиты, соответствующие этому классу эмиссии, безвредны для человека и используются в создании корпусной мебели, в т.ч. детской;
• класс Е2, допускающий содержание 30 мг свободного формальдегида в 100 г композита плиты, но не более этого значения. Как правило, ДСП такого класса не производится, но некоторые производители небольших объемов плит, выпускают их в силу тех или иных причин, причем стараются намеренно исказить маркировку или не наносят ее вообще. Определить класс эмиссии ДСП возможно только лишь в лабораторных условиях.

Помимо стандартных плит производители древесно-стружечных плит выпускают малые партии ДСП с особыми характеристиками — повышенной влаго- и огнестойкостью. В первом случае перед стадией прессования ковер стружки обрабатывается расплавленным парафином или особой парафиновой эмульсией. Водостойкое ДСП маркируется литерой «В», такие плиты используются в производстве корпусной мебели для ванн, санузлов и кухонь, реже в строительстве. Если водостойкость обычного ДСП составит от 22 до 33%, то у плит марки «В» она не выше 15%. Для повышения огнестойкости в состав композита древесно-стружечных плит вводятся антипирены, препятствующие возгоранию.

По физико-механическим характеристикам ДСП присваивают одну из двух марок:

• «П-А», означает высокие качественные показатели, в том числе по прочности на изгиб-растяжение, по влагостойкости (разбухание не выше 22%), по шероховатости поверхностей. Плиты такой марки наиболее распространены, именно их подвергают облицовке (ламинации и т.д.);
• «П-Б», такие древесно-стружечные плиты имеют более низкие показатели по качеству — менее прочны, менее влагостойки, соответственно, более дешевы. ДСП с такой маркировкой не облицовывают.

Сейчас рассмотрим потребительские характеристики ДСП, начиная с положительных:

• низкая стоимость. ДСП толщиной 16 мм стоит порядка 130 руб./м2, аналогичной толщины ЛДПС — 190 руб./м2;
• ровные и гладкие поверхности, отсутствует потребность в дополнительной обработке и шлифовке;
• при соответствии условиям ГОСТа древесно-стружечные плиты прочны и не подвержены расслоению, скручиванию, разбуханию и усыханию;
• широкая область применения, как в мебельной промышленности, так и в строительстве.

Отрицательные характеристики:

• содержит формальдегидные смолы, большая концентрация выделений которых вредна для человека. Для производства мебели допускаются ДСП только имеющие класс Е1, но многие мелкие мебельщики используют древесно-стружечные плиты более низкого класса из-за их дешевизны;
• композит плохо держит шурупы и гвозди, тем более при попытке закрутить их повторно;
• в торцевых и кромочных участках ДСП особенно уязвимы, при обработке и эксплуатации в этих участках сложно избежать сколов и истирания.

Как выбрать ДСП

Предлагаемые критерии выбора древесно-стружечных плит подойдут вам, если требуется приобрести не облицованные плиты — качество облицованных плит или ЛДСП, что называется, скрыто под облицовкой. На что нужно будет обратить внимание:

• наличие маркировки на торце ДСП позволит убедиться, что вам предлагают то качество, которое вы ищете. Если маркировка отсутствует, то продукция данного производителя могла быть промаркирована поверх упаковки пачки из 100 листов или же маркировки не было изначально и производитель неизвестен. Решение в данной ситуации принимать вам, но я бы направился к другому продавцу;
• оценить класс эмиссии формальдегида на вскидку невозможно, но стоит довериться своему обонянию. Если на расстоянии одного метра от ДСП вы ощутили устойчивый запах химического происхождения, то ее эмиссия значительна вне зависимости от класса, указанного в маркировке на торце;
• оцените плиту визуально — фактура стружки, пористость, шелушение верхних слоев, чрезмерная сухость. В трехслойной древесно-стружечной плите внутренний слой образован крупной стружкой, ее будет видно в торцах плиты — она лучше всего подойдет для завинчивания шурупов, т.к. крупная стружка лучше будет держать их. Никакого шелушения быть не должно — если оно имеется, то произведено данное ДСП с нарушениями технологии. Поверхность плиты выглядит пересушенной — это некачественное ДСП, с низкими прочностными характеристиками. Проверку на пористость проведите с помощью любого относительно острого предмета из своих карманов — ручки, ключа — попробуйте с небольшим усилием воткнуть их в каждую из кромок ДСП. Если эта операция удается легко, то данная плита низкого качества;
• по цвету. В идеале каждая из древесно-стружечных плит в пачке должна быть однотонной, иметь светлый оттенок. Если плита красноватого оттенка — она выполнена из сопревшей щепы, ее нельзя облицовывать, но она достаточно качественна. Композит плиты темного цвета содержит значительное количество коры или слишком подгорела при прессовании — ее прочность невысока, годится такое ДСП только лишь для строительных нужд. Обратите внимание на всю пачку — если цвета каждой из образующих ее плит разнятся, то они имеют разное физико-механическое качество;
• различная толщина. Оценить перепады толщины можно лишь в пачке древесно-стружечных плит — если внешне упаковка ровная, но выглядит кривой, то часть образующих ее плит имеют перепады толщины.