ТЕХНОЛОГИИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫЕ ПЛИТЫ

Древесноволокнистыми плитами называют большую группу крупноразмерных плит и листов, получаемых из древесины путем последовательного ее измельчения в волокнистую массу, формования из нее изделий и теп­ловой их обработки.

Древесноволокнистые плиты в зависимости от сред­ней плотности подразделяют на следующие виды, мяг­кие, полутвердые, твердые и сверхтвердые.

В зависимости от предела прочности при изгибе плиты изготовляются следующих марок: М-4, М-12 и М-20 —мягкие; ПТ-100 —полутвердые; Т-350 и Т-400— твердые; СТ-500 — сверхтвердые.

Основные требования, предъявляемые стандартом (ГОСТ 4598—74) к древесноволокнистым плитам, при­ведены в табл. 28.

Таблица 28

Наименование показате­лей

Нормы для плит марок

Т

S

М-12

О С4*)

Ё

ПТ-100

Т-350

О о чг

О

■9

И

Средняя плотность,

Не более

От 400

Не

Не

Кг/м3

150

350

До 800

Менее

Менее

850

950

Влажность, %, не

12

12

12

8±2

8±2

Более

Водопоглощение, %,

Не более:

За 2 ч

30

30

Не

У

За 24 ч

Нормируется

Нормируется

15

Не

40

30

Набухание по тол­

Нормируется

Не

20

20

12

Щине за 24 ч, %, не

Нормируется

Более

Прочность при из­

0,4

1,2

2,0

10,0

35,0

40,0

50,0

Гибе, МПа, не менее

Теплопроводность,

0,055

0,07

0,093

Не

Нормируется

Вт/(м-° С), не более

Как видно из таблицы, к теплоизоляционным отно­сят плиты марок: М-4, М-12 и М-20.

Качество древесноволокнистых плит в значительной степени зависит от вида и тонкости помола древесного волокна.

По тонкости помола древесноволокнистая масса под­разделяется на «жирную» (тонкую) и «садкую» (то­щую). Жирной массой называют такую, которая содер­жит преимущественно тонкие длинные и гибкие волок­на. Такая масса харак­теризуется большой удельной поверхностью и высокой водоудержи - вающей способностью.

Тощая масса со­стоит, главным обра­зом, из сравнительно коротких и толстых во­локон. Она легко отда­ет воду на сетке фор­мовочной машины.

Прочность высоко­пористых изоляцион­ных плит обеспечивает­ся за счет переплете­ния волокон между со­бой, поэтому для изго­товления изоляцион­ных плит предпочти­тельнее применять жир­ные древесноволокни­стые массы, так как при использовании ко­ротких толстых воло­кон значительно умень­шается степень их пе­реплетения и, следова­тельно, снижается прочность изделий.

Прочность других видов плит достигается путем при­менения горячего прессования, при котором древесные волокна склеиваются между собой выделяющимися из древесины клеющими веществами. Поэтому при изго­товлении таких изделий тонкость помола волокна имеет значительно меньшее значение, чем при производстве изоляционных плит.

ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫЕ ПЛИТЫ

Рис. 58. Прибор Шоппера-Риглера лля определения тонкости помола древесного волокна

Ж

Ж.

Для улучшения качества древесноволокнистых плит, повышения их водостойкости, долговечности и прочно­
сти в формовочную массу вводят проклеивающие до­бавки, например парафин, который осаждают на во­локна древесины сернокислым глиноземом. Обычно ко­личество проклеивающей добавки не превышает 2—3% от количества сухого древесного волокна.

Тонкость помола древесноволокнистой массы опреде­ляют по скорости обезвоживания на специальном при­боре Шоппер-Риглера и выражают в градусах Шоппер - Риглера (сокращенное обозначение °Ш-Р).

Прибор (рис. 58) состоит из металлического цилин­дра 8 с медным сетчатым дном 5 (сетка № 100). В ци­линдр вставляется конус 7 с резиновым уплотнитель - ным КОЛЬЦОМ 6. Конус плотно отделяет цилиндр 8 о. т разделительной воронки 4, которая оканчивается пря­мой трубкой 18 с отверстием 19, диаметр которого со­ставляет 3,2 мм.

На некотором расстоянии от нижнего отверстия в боковой стенке воронки 4 врезана изогнутая трубка 3 С внутренним диаметром 12,7 мм. Конус 7 соединен с гребенкой 9, которая имеет зубчатое сцепление с ше­стеренкой 10, сидящей на одном валу с диском 12. Диск поворачивается с помощью перекинутого через него шнура 14, на котором подвешен груз 15, выполненный в виде цельного металлического цилиндра, который перемещается в полом направляющем цилиндре 16. Ход груза регулируется гайкой 17. Пуск и остановка диска осуществляется с помощью специальных устройств 13 и 11. Для установки прибора в строго вертикальном положении используются регулировочные винты 21.

При нажатии на рычаг И грузы опускаются и тем самым приподнимают конус 7 в цилиндре 8. Вода по стенкам воронки 4 стекает в ее нижнюю часть и выте­кает из прибора через отверстия 19 и 2, попадая в мер­ные цилиндры 1 и 20.

Определение градуса помола древесноволокнистой массы производят следующим образом.

Отвешивают с точностью до 0,1 г навеску волокни­стой массы данной влажности из расчета 20 г абсолют­но сухого волокна. Эту навеску тщательно размешивают віл воды (1 л минус влага, содержащаяся в волокне) с температурой 40—45° С. Подготовленную таким обра­зом пульпу (концентрации 2%) выливают в цилиндр прибора 8 при плотно закрытом конусе 7. После под­нятия конуса пульпа попадает на сетчатое дно цилин­дра. При этом вода протекает через сетку и попадает в делительную воронку 4, а волокно остается на сетке.

Вначале происходит интенсивное водоотделение, а затем, по мере обезвоживания массы, вода отделяется все медленнее. При интенсивном водоотделении уро­вень воды в делительной воронке поднимается выше изогнутой трубки, так как через отверстие 19, имеющее малый диаметр, вода не успевает вытекать. Вследствие этого большая часть воды вытекает из воронки 4 через изогнутую трубку 3 и попадает в мерный цилиндр 1, а меньшая часть воды попадает в цилиндр 20 через от­верстие 19.

Если масса жирная, то водоотделение идет медлен­нее и в цилиндр 19 попадает больше воды, чем при испытании тощей массы, которая отдает воду значи­тельно легче.

Градус помола (°Ш-Р) определяют по количеству воды, попавшей в цилиндр 19. Чем больше будет воды в этом цилиндре, тем выше градус помола массы.

Например, если в цилиндре 19 собрано 180 см3 воды, то это означает, что масса имеет тонкость помола, рав­ную

180-100/1000= 18% = 18° Ш-Р.

Работа 1. Исследование влияния тонкости помола древесного волокна на прочность мягких древесноволокнистых плит

Данная работа выполняется шестью бригадами сту­дентов, объединенными в виде подгруппы. Для полу­чения наглядных результатов в лаборатории необходимо иметь по крайней мере три вида древесного волокна, отличающихся друг от друга тонкостью помола.

Студенты побригадно выполняют задание, исходные данные для которого содержатся в табл. 29. В учебных целях можно разнообразить задания, получая большее число вариантов, путем изменения средней плотности плит вплоть до 800—900 кг/м3 и изменения их тол­щины.

Каждая бригада выполняет следующие определения: 1) устанавливает тонкость помола выданной ей волок­нистой массы в °Ш-Р; 2) изготовляет образцы изоля­ционных или изоляционно-отделочных плит в количе-

Таблица 29

Заданные характерис­

Тики

Номер

Номер

Вид плит

Примерная

Подгруппы

Бригады

Средняя

Толщина

Величина °Ш-Р волокна

Плотность,

Образцов,

Кг/м3

Ми

I

Мягкие

200

25

20—21

(М-12)

1

2

То же

200

25

16-17

3

»

200

25

12—13

4

Мягкие

350

20

20—21

О

(М-20)

350

20

Л

5

То же

16—17

6

»

350

20

12—13

Стве трех штук для заданного вида древесноволокнистой массы; 3) испытывает образцы на среднюю плотность и предел прочности при изгибе.

Полученные результаты вся подгруппа (три бригады) использует для построения графика зависимости: «тон­кость помола волокнистой массы — прочность образцов при изгибе».

Исследованиями и производственным опытом уста­новлено, что древесноволокнистая масса должна иметь определенную тонкость помола для производства раз­личных видов плит (табл. 30). Данные этой таблицы используют для сравнения при выполнении работы.

Таблица 30

Необходимая тонкость помола древесноволокнистой массы

Вид плит

Средняя плотность, кг/м3

"Ш-Р

Мягкие (М-4; М-12; М-20)

150—250

19-21

250—350

16—19

Полутвердые (ПТ-100)

400—800

13-16

Твердые (Т-350, Т-400), сверхтвердые

850—950

12—13

СТ-500

Выполнение данной работы рекомендуется произво­дить в следующем порядке.

1. Расчет расхода сырьевых материалов. Определив по методике, приведенной выше, градус помола древес­новолокнистой массы и записав результат в журнал, приступают к изготовлению образцов, для чего вначале производят расчет расхода сырьевых материалов, кото­рый выполняют следующим образом.

А. Определяют массу сухого образца: m0eр = ^обррср» где Уобр'—объем образца, см3; рСр — заданная средняя плотность образца, кг/м3.

Б. Определяют массу абсолютно сухого волокна, не­обходимую для изготовления одного образца при задан­ном составе формовочной массы (кг):

_ В Тс m°6P Too'

Где В — содержание волокна в образце, %.

В. Вычисляют необходимое количество волокна при данной его влажности (кг)

Где W — абсолютная влажность волокна, %•

Г. Находят количество парафина, необходимое для улучшения качества изделий (кг)

П

П обр 100>

Где Я—заданное содержание парафина в массе, %.

Д. Определяют количество сернокислого глинозема, необходимое для осаждения заданного количества пара­фина (кг)

. Г тг = т0 бр —,

Где Г — количество сернокислого глинозема в массе, %.

Таким образом, исходными данными для расчета расхода материалов на один образец (или на одну плиту) являются: заданная средняя плотность образца; размеры образца; процентное соотношение компонентов в данной массе; влажность древесного волокна.

Пример расчета расхода материалов для изготовле­ния 1 образца.

Требуется изготовить образец изоляционно-отделоч­ной плиты со средней плотностью в высушенном со­стоянии 300 кг/м3 и размером 140 X 140 X 12,5 мм.

Применяющиеся сырьевые материалы: древесное во­локно хвойных пород с влажностью 4%; имеющиеся добавки — парафиновая эмульсия концентрации 25% и раствор сернокислого глинозема концентрации 20%.

Заданный состав в % по массе: 95% волокна (абсо­лютно сухого); 2% парафина и 3% сернокислого гли­нозема.

А. Определяем массу изготавливаемого образца в высушенном состоянии да'обр = 14 X 14 X 1,25 X 0,3 =

0,0735 кг.

Б. Находим массу абсолютно сухого волокна, необ­ходимую для изготовления образца при заданном со­ставе массы:

Те=0,0735-0,95 = 0,0698 кг.

В. Вычисляем необходимое количество волокна при данной его влажности

Та=0,0698-1,04=0,0726 кг.

Г. Определяем количество парафина

Та=0,0735-0,02 = 0,00147 кг.

Так как в парафиновой эмульсии собственно пара­фина содержится 25%, то ее количество составит

.0,00147-4= 0,0059 кг.

Д. Определяем количество сернокислого глинозема

Тг=0,0735-0,03=0,0022 кг.

Учитывая концентрацию раствора сернокислого гли­нозема, имеющегося в наличии, определяем необходи­мое количество 0,0022 X 5 = 0,011 кг.

2. Приготовление формовочной массы. Для получе­ния гомогенной массы и улучшения условий ее про­клейки, т. е. наилучшего распределения добавок, при­нято приготавливать формовочную массу 2%-ной кон­центрации.

Отвешенное количество волокна, необходимое для изготовления одного образца, заливают теплой водой (40—45° С) с таким расчетом, чтобы концентрация волок­на в пульпе была равна 2%. Влажностью волокна, если она не превышает 5%, можно пренебречь.

Например, в рассмотренном нами случае для полу­чения пульпы 2%-ной концентрации надо взять 0,0726-100/2 = 3,63 л воды.

3. Формование образцов. Для этого используют ла­бораторную отливочную установку, схема которой пока­зана на рис. 59.

Установка состоит из металлического короба 7, четырехгранной воронки 10, верхняя часть которой (крышка) выполнена в виде перфорированной металлической пластинки 8 с круглыми отверстия­ми диаметром 4—5 мм, расположенными в шах­матном порядке. Короб в плане имеет размеры 140X140 мм.

Короб 7 и воронка 10 Крепятся между собой прижимными винтами 1. Для создания герметич­ности между коробом и перфорированной пластинкой 8 имеется резиновая про­кладка 9, которая укладывается по контуру пластинки. Нижняя часть воронки заканчивается трубкой 11, слу­жащей для стока воды и подсоединения вакуум-насоса.

Короб сверху плотно закрывается крышкой 5 с рези­новой прокладкой 6 с помощью прижимных винтов 3.

Перед заливкой пульпы на перфорированную пла­стинку укладывают металлическую сетку 2 с ячейками в 2—3 мм, а затем при непрерывном перемешивании выливают приготовленную пульпу в короб отливочной установки.

После прекращения свободного вытекания воды на короб одевают крышку и подключают отливочную уста­новку к вакуум-насосу.

ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫЕ ПЛИТЫ

Рис. 59. Лабораторная отливочная установка для изготовления образ­цов древесноволокнистых плит

Образцы выдерживают под вакуумом в течение. 6—■ 8 мин, после чего, сняв крышку и освободив прижим­ные винты 1, придерживая массу деревянным шабло­ном 4 (рис. 59), снимают верхний ««роб, а затем вме­сте с сеткой снимают об^азеи-

4. Тепловая обработка образцов. Образцы изоляци­онных плит перед тепловой обработкой предварительно подпрессовывают на холодном прессе. Для этой цели можно применять любой лабораторный гидравлический пресс, используемый для определения прочности образ­цов при сжатии. Образцы на сетке устанавливают на нижнюю плиту пресса, с двух сторон образца ставят металлические ограничители (два четырехгранных стержня) нужной толщины, равной заданной толщине образца, сверху на образец кладут металлическую пла­стинку и производят нагружение. Образец выдержи­вают под нагрузкой в течение 10—15 мин, а затем на той же сетке или на специальном поддоне его помещают в сушильный шкаф, где сушат при температуре 130— 140° С до постоянной массы.

Образцы изоляционно-отделочных, полутвердых и твердых плит из отливочной установки устанавливают на горячий пресс, где они подвергаются термомехани­ческой обработке при температуре 170—180° С в тече­ние 20—25 мин. Так же, как при формовании изоляци­онных плит, заданная толщина изоляционно-отделоч - ных, жестких и полужестких плит достигается приме­нением металлических ограничителей.

5. Испытание образцов и обработка полученных ре­зультатов. Изготовленные образцы высушивают до по­стоянной массы, определяют их среднюю плотность, а затем из каждого образца вырезают плиту размером 140 X 100 мм и испытывают на прочность при изгибе, пользуясь методикой, изложенной в I части практикума. Расстояние между опорами принимают равным 120 мм.

Согласно ГОСТ 17177—71, расстояние между опора­ми при испытании изделий на изгиб измеряют при рас­стоянии между опорами 200 мм. Для этого надо иметь большие образцы, что в лабораторных условиях затруд­нительно. С другой стороны, изложенная в настоящей главе методика изготовления и испытания образцов дре­весноволокнистых плит вполне удовлетворяет учебным целям и позволяет выявить заданную зависимость (за­висимость прочности образцов от тонкости помола дре­весного волокна).

Полученные результаты рекомендуется записывать по следующей форме:

Я

Пока-затели свойств образцов

2

5 ДІ

«5

X О.

Вид плит

С о

Средняя плотность, кг/м9

Прочность при изги­бе, МПа

О-

£ £

© й

£ © Г" ю

I

2

3

Сред­ине

1

2

3

Сред­ине

І

Мягкие

2 3

(М-12)

4

Мягкие

5

6

(М-20)

По полученным результатам каждая подгруппа (1, 2, 3 и 4, 5, 6-й бригад) строит график зависимости: «°Ш-Р — прочность образцов при изгибе». Анализируя данные таблицы и график, делают общие выводы о влиянии тонкости помола древесного волокна на проч­ность изоляционных и изоляционно-отделочных плит.

Лабораторное оборудование и приборы: 1. Отливоч­ная установка лабораторная. 2. Пресс гидравлический холодного прессования 10-тонный. 3. Пресс гидравличе­ский горячего прессования 10-тонный. 4. Прибор Шоп - пера-Риглера. 5. Комплект сетчатых поддонов размером 140 х 140 мм. 6. Весы технические Т-200. 7. Ртутный термометр. 8. Мерная посуда. 9. Сушильный шкаф или лабораторная сушилка с принудительной подачей тепло­носителя.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Соотношение некоторых величин систем МКСГС и СИ

Наименование величин

Соотношение между единицами

Система МКСГС

Система Си 4

Длина

Мк (микрон)

Мкм (микрометр)

Ммк (миллимикрон)

Нм (нанометр)

О

А (ангстрем)

0,1 Н-м

Сила

Кгс (килограмм-сила)

9,80665 Н (ньютонов)

Удельная сила тя­

Кгс/м3

9,80665 Н/м3

Жести

Давление, напря­

Кгс/см2

9,80665-104 Па

Жение

(точно) 0,1 МПа

То же

Атм (физ.)

101325 Па

Плотность (объем­

Г/см3, кг/м3

Г/см3, кг/м3

Ная масса)

Работа и энергия

Кгс - м

9,80665 Дж

Вт-ч

(джоулей)

То же

3,6-103 Дж

Мощность

■ кгс-м/с

9,80665 Вт

Вязкость

П (пуазы)

0,1 Н-с/м2 .

То же

Кгс-с /м2

9,80665 Н-с/м2

Количество теплоты

Ккал

4,1868-Юз Дж

Удельная теплоем­

Ккал/(кг-град)

4,1868-103 Дж/(кг-К)

Кость

Теплопроводность

Ккал/(м-ч-град)

1,163 Вт/(м-К)

Тепловой поток

Ккал/ч

1,163 Вт

Теплопередача

Ккал/(м2-ч-град)

1,163 Вт/(м2- К)

[1] Прибор К - Э. Горяйнова, В. А. Прибылова, С. Т. Рохленко.

[2] Прибор К - Э. Горяйнова и В. А. Прибылова.

[3] Реология — наука о деформациях и течении реальных тел.

[4] Предложен К. Э. Горяйновым и сотрудниками.

[5] І

[6] У образцов из газобетона через 3—4 ч выдерживания необхо­димо срезать горбушку.

[7] Шилл Ф. Пеностекло. Пер. с чешек. М., 1965.

ТЕХНОЛОГИИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Термопанели — качественный материал для отделки и утепления дома

Современные термопанели выделяются отменными эксплуатационными качествами, что делает их идеальным материалом для отделки зданий. Вопрос с утеплением дома всегда стоял остро. Производители предлагают множество строительных материалов, но большинство людей предпочитают …

Негорючая изоляция и базальтовая вата

При возведении зданий любого предназначения необходимо уделять внимание пожарной безопасности. Для решения этой проблемы подойдет негорючая изоляция, базальтовая вата.
Негорючие теплоизоляционные материалы стали неотъемлемой частью профильного рынка.

Средства теплоизоляции: зачем они нужны

Для обеспечения эффективного энергосбережения необходимо использовать качественные средства теплоизоляции. При выборе современных материалов реально снизить тепловые потери до 70%! Соответственно – уменьшить затраты на отопление дома/квартиры.

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.