Композиционные материалы этой подгруппы изготовляют в основном из низкокачественной древесины и отходов производства.
Ниже кратко рассмотрены материалы, на которые имеются государственные стандарты, а также некоторые другие материалы, выпускаемые промышленностью в крупных масштабах.
Древесно-стружечные плиты (ДСтП). Этот композиционный материал получают путем горячего прессования древесных частиц, смешанных со связующим. Древесно-стружечные плиты широко используются в производстве мебели, применяются также в строительстве и других областях.
Древесные частицы получают главным образом при переработке технологического сырья (низкокачественной древесины), технологической щепы, а также кусковых отходов деревообрабатывающих производств и опилок. В качестве связующего для производства древесно-стружечных плит применяют чаще всего карбамидоформальдегидные и фенолформальдегидные смолы. В соответствии с ГОСТ 10632 — 89 плиты изготовляют путем плоского прессования толщиной (после шлифования) от 8 до 28 мм с градацией 1 мм. Длина плит от 1830 до 5680 мм (18 размеров), а ширина — от 1220 до 2500 мм (9 размеров). Для нешлифованных плит предусматривается припуск по толщине не более 1,5 мм. Плотность плит 550-820 кг/м3, влажность — 5-12%.
Установлены две марки плит — П-А и П-Б, у которых нормы других физико-механических показателей различны. Так, например, предел прочности при изгибе у плит марки П-А толщиной от 8 до 12, от 13 до 19 и от 20 до 30 мм соответственно равен 18, 16 и 14 МПа, а у марки П-Б — 16, 14 и 12 МПа. Предел прочности при растяжении перпендикулярно пласти плиты толщиной 8-12 мм у П-А равен 0,35 МПа, у П-Б — 0,3 МПа; при толщинах 13-19 и 20-30 мм этот показатель соответственно равен 0,3 и 0,25 МПа для обеих марок. Как видим, прочность у более тонких плит выше.
Покоробленность у плит марки П-А должна быть не более 1,2 мм, а у марки П-Б — 1,6 мм, шероховатость поверхности сухой шлифованной плиты Rm для марки П-А равна 50 мкм, для марки П-Б — 63 мкм. Дифференцированы нормы требований к разбуханию плит по толщине, к удельному сопротивлению выдергиванию шурупов, нормальному отрыву наружного слоя и некоторые другие. Для плит обеих марок модуль упругости при изгибе равен 1,4-4 ГПа, ударная вязкость — 0,4-0,8 Дж/см2, твердость — 20-40 Н/мм2.
Различают плиты I и II сортов по наличию и размерам дефектов на их поверхности. Изготовляют плиты с обычной или мелкоструктурной (М) поверхностью, шлифованные (Ш) или нешлифованные, обычной или повышенной (В) водостойкости. Имеются два класса плит в зависимости от содержания в них формальдегида — Е1 и Е2. Наименьшее содержание этого токсичного вещества у плит класса Е1. Все указанные характеристики, а также размеры плит и номер стандарта находят отражение в условном обозначении, например, «П-А, I, М, В, Ш, Е1, 3500x1750x15, ГОСТ 10632 — 89». Плиты учитывают в квадратных или кубических метрах.
Для придания древесно-стружечным плитам био-, водо — и огнестойкости в них вводят химические добавки. В мировой практике для строительства широко применяются плиты с ориентированными частицам ОСБ (Oriented Strand Board).
Древесно-волокнистые плиты (ДВП). Это листовой материал, изготовленный в процессе горячего прессования и сушки, сформированный в виде ковра из древесно-волокнистой массы. Древесными волокнами условно названы клетки, их обрывки и группы, получающиеся при размоле древесины (щепы).
Различают мокрый и сухой способы производства ДВП, в зависимости от того, в водной или воздушной среде находится масса при формировании ковра и прессовании. Наиболее распространен мокрый способ, близкий к способу производства картона, однако в последнее время получает развитие сухой способ производства ДВП. При мокром способе прочность плиты обеспечивается межволоконными связями, а вводимые добавки предназначены для улучшения других свойств, например водостойкости. При сухом способе вводят упрочняющее плиту связующее — синтетическую смолу, поэтому ДВП сухого способа производства с еще большим основанием можно отнести к композиционным древесным материалам.
Древесно-волокнистые плиты применяют в строительстве, при изготовлении деревянных домов, в производстве мебели, автомобиле-, вагоно-, судостроении и других отраслях промышленности в качестве конструкционного, изоляционного и отделочного материала.
Если твердые плиты имеют лицевой слой из тонкодисперсной древесной массы, в обозначение марки добавляется буква С, если лицевой слой подкрашен — буква П; на повышенную водостойкость указывает буква В. Твердые плиты марок Т, Т-С, Т-П, Т-СП в зависимости от уровня физико-механических показателей подразделяют на группы А и Б, а по числу и размерам дефектов на поверхности относят к I и II сорту. Сверхтвердые, твердые и полутвердые плиты выпускают толщиной от 2,5 до 6 мм (5 размеров), длиной от 1220 до 3660 мм (10 основных размеров), шириной от 610 до 2140 мм (6 размеров), а мягкие — толщиной 8, 12, 16 мм; длиной от 1220 до 3000 мм и шириной 1220 мм. Пример условного обозначения плиты: «Т-СП, гр. Б, II с., 3050x2140x3,2, ГОСТ 4598-86».
Мягкие плиты, предназначенные для теплоизоляции, имеют малую прочность (у марок Ml, М2, М3 соответственно 1,8; 1,1 и 0,4 МПа) и низкий коэффициент теплопроводности (0,05; 0,07; 0,09 Вт/м ∙ °С).
Для разных марок ДВП установлены дифференцированные нормы разбухания, влажности (3-12 %), водопоглощения и прочности при растяжении перпендикулярно волокнам (для твердых и сверхтвердых плит).
ДВП, изготовляемые сухим способом согласно ТУ 13-444 — 83, бывают следующих марок: полутвердые — ПТс-220; твердые — Тс-300, Тс-350, Тс-400, Тс-450; сверхтвердые — СТс-500.
Плиты выпускают шлифованными (с одной или двух сторон) и нешлифованными. В зависимости от наличия и размеров дефектов на поверхности нешлифованные плиты подразделяют на группы А и Б. Длина плит 1200-5500 мм, ширина 1000-1830 мм, толщина 5-12 мм. Влажность плит составляет (5 ± 3) %. Параметр шероховатости у шлифованных плит не более 100 мкм. Установлены дифференцированные по маркам нормы в отношении показателей плотности, прочности, водопоглощения и разбухания, а также другие требования.
Древесно-волокнистые плиты обоих способов производства учитывают в квадратных метрах с указанием толщины плиты. Твердые плиты износостойки, легко подвергаются склеиванию и отделке. Согласно ГОСТ 8904 — 81 выпускают плиты с лакокрасочным покрытием на лицевой поверхности. Созданы технологии изготовления специальных видов плит: биостойких, огнестойких, битумированных, профилированных и т. д. В МГУЛ разработаны технологии производства малотоксичных плит. Выпускаются плиты, облицованные шпоном, пластиком, пленками. В последнее время, особенно за рубежом, быстро развивается производство плит с равномерной по толщине плотностью. Эти плиты получили обозначение МДФ (Medium Density Fiberboards).
Массы древесные прессовочные (МДП). Это смеси, точнее, готовые композиции, полученные в результате совместной обработки частиц древесины и синтетических смол. МДП предназначаются для изготовления методом горячего прессования деталей машин, строительных деталей и товаров народного потребления. Таким способом изготовляют втулки, блоки, шкивы, подоконные доски и т. п.
Согласно ГОСТ 11368 — 79 массы древесные прессовочные подразделяются на три типа: МДПК — из частиц шпона (крошки), МДПС — из стружки, МДПО — из опилок. В стандарте приведены основные компоненты смеси каждой марки, технические требования к ним и методы испытаний. Для контрольной проверки качества массы из нее по указанным в стандарте режимам изготовляют (прессованием) образцы. По этим образцам определяют ряд физико-механических свойств: плотность, прочность, твердость, влагопоглощение, теплостойкость, масло-, бензино — и кислотопоглощение и др. Масса транспортируется в ящиках или мешках, учитывается в килограммах.
Композиции древесно-клеевые. Эти смеси состоят из измельченной древесины и связующего, предназначены для изготовления формованной тары. Для приготовления смеси используют стружку длиной от 10 до 20 мм, шириной от 1 до 3.5 мм и толщиной от 0,1 до 0,4 мм из древесины хвойных и мягких лиственных пород, а также связующее на основе карбамидоформальдегидных смол. В качестве гидрофобной добавки применяют парафин. По формованным образцам определяют плотность, твердость, ударную вязкость и разбухание. Транспортируют смесь в мешках, учитывают в килограммах.
Арболит. Это строительный материал, относящийся к категории легких бетонов. В состав арболитовой смеси входят органический заполнитель, цементное вяжущее, химические добавки и вода. В качестве органического заполнителя используют дробленые отходы лесозаготовительной, лесопильной и деревообрабатывающей промышленности. Ветви, сучья, вершинки, горбыли, рейки, срезки из сосны, ели, пихты, березы, бука, осины, тополя сначала перерабатывают в щепу, затем щепу на молотковых мельницах превращают в дробленку. Длина частиц не более 40 мм, толщина — 5 мм, ширина — 10 мм. Сырье не должно содержать примеси коры, хвои, листьев более 5 %. Вместо древесного заполнителя можно использовать измельченные стебли хлопчатника, рисовую соломку, костру льна и конопли.
В качестве вяжущего применяют портландцемент. Для нейтрализации действия водорастворимых веществ, замедляющих процессы схватывания и твердения цемента, а также снижающих прочность материала, в арболитовую массу вводят минерализаторы: хлористый кальций, жидкое стекло и сернокислый глинозем совместно с известью. Вводятся и другие химические добавки. Из арболита получают элементы строительных конструкций, стеновые панели, несущие блоки и др.
Арболитовые изделия разделяются на теплоизоляционные и конструкционно-теплоизоляционные, они могут изготавливаться с металлической арматурой. Согласно ГОСТ 19222 —84 теплоизоляционный арболит имеет плотность от 400 до 500 кг/м3, а конструкционный — от 500 до 850 кг/м3. По прочности теплоизоляционный арболит делится на классы В 0,35; В 0,75; В 1 (предел прочности на сжатие от 0,5 до 1,5 МПа), а конструкционный — на классы В 1,5; В 2; В 2,5; В 3,5 (предел прочности от 2,5 до 5 МПа). Коэффициент теплопроводности у теплоизоляционного арболита 0,08-0,095, а у конструкционного 0,105-0,17 Вт/м∙°С.
Арболит био-, морозо — и огнестоек, обладает хорошими звуко — и теплоизоляционными свойствами, удерживает гвозди. Особенно экономически эффективно использование арболита для строительства малоэтажных зданий в сельской местности.
Фибролит. Это строительный материал, изготовленный из смеси древесной стружки, портландцемента и химических добавок. Для фибролита из древесины преимущественно хвойных пород изготовляют стружку толщиной от 0,25 до 0,5 мм, шириной от 2 до 6 мм. Стружку смешивают с вяжущим и добавками (хлористым кальцием, жидким стеклом и др.), затем смесь формуют и прессуют. Согласно ранее действовавшему ГОСТ 8928 — 81 фибролитовые плиты выпускали трех марок: Ф-300 — теплоизоляционные; Ф-400 — теплоизоляционно-конструкционные и звукоизоляционные; Ф-500 — конструкционно-теплоизоляционные и звукоизоляционные (цифры в марке указывают плотность плит, кг/м3). Плиты изготовляли длиной 2400 и 3000 мм, шириной 600 и 1200 мм и толщиной от 30 до 150 мм. Предел прочности плит при изгибе составляет 0,35-1,3 МПа. В стандарте были указаны нормы для модуля упругости, теплопроводности, водо — и звукопоглощения. Фибролитовые плиты легко обрабатываются, био — и огнестойки, удерживают гвозди и имеют ряд других достоинств. Применяются они для строительства каркасных домов.
Плиты цементно-стружечные (ЦСП). Это сравнительно новый строительный материал, который изготовляют прессованием древесных частиц (таких же, как для ДСтП) с портландцементом и химическими добавками. Плиты предназначаются для ограждающих конструкций деревянных домов, элементов полов и других строительных деталей.
В соответствии с ГОСТ 26816 — 86 выпускают плиты двух марок: ЦСП-1 и ЦСП-2 — в зависимости от уровня физико-механических показателей. Толщина плит 8-40 мм, длина 3200 и 3600 мм, ширина 1200 и 1250 мм. Плотность плит от 1100 до 1400 кг/м3, предел прочности при изгибе для ЦСП-1 составляет 9-12 МПа, а для ЦСП-2 — 7-9 МПа. С увеличением толщины плиты прочность снижается. Регламентированы показатели и других физико-механических свойств. Учитывают плиты в квадратных метрах. Цементно-стружечные плиты водо-, морозо-, био-, огнестойки, нетоксичны, хорошо обрабатываются.
Ксилолит. Это строительный материал, состоящий из смеси опилок или древесной муки с магнезиальным вяжущим. Используется в виде плиток для покрытия полов, отделки стен и других целей. Ксилолит — износостойкий, негорючий, водоупорный материал высокой прочности.