Композиционные материалы на основе древесины: фанера, стружечные и волокнистые плиты, древесно-слоистые пластики: основные свойства, область применения

Фанера.Клееная фанера - листовой строительный материал, получающийся при склеивании под давлением слоев лущеного шпона (давление 2-2,5 МПа, температура - 140 ^оС, выдержка в прессе 10-20 мин.), ориентированного во взаимно перпендикулярных направлениях. Ленты лущеного шпона срезают при вращении распаренных чураков длиной до 2 м (рис.4.2). Основным сырьем для производства фанеры в России является береза, лиственница (в США - сосна). В строительных конструкциях допускается использовать водостойкую фанеру марки ФСФ (склеена фенолоформальдегидными клеями) и фанеру ограниченной водостойкости марки ФК (на карбамидных клеях). Толщина фанерных листов принимается не менее 6 мм. Чаще других используются размеры фанерных листов 1525х1525 и 1220х2450. Расчетные характеристики фанеры достаточно велики при сжатии-растяжении (R = 12-14 МПа) и очень низки при скалывании в плоскости листа между слоями шпонов (R_ск = 0,8 МПа). При расчетах фанерных конструкций слоистостью материала пренебрегают и рассматривают фанерный лист как однородный ортотропный материал.

Рис. 4.2. Получение фанеры

Из всех листовых древесных материалов фанера обладает наибольшей прочностью. Поэтому использование фанеры имеет наибольшую эффективность по сравнению с другими листовыми материалами, особенно при наличии жестких клеевых связей.

Высокая прочность фанеры на срез в плоскости листа (R _ср= 6 МПа) по сравнению с древесиной (R _ск= 2,4 МПа) предполагает ее использование в качестве вертикальных стенок балок, арок и рам (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Примеры использования фанерных конструкций. Фанерная балка (а); фанерная плита (б);

Другая сторона использования фанеры в строительных конструкциях - обшивки ограждающих ребристых панелей.

Кроме этого, фанеру часто используют в качестве многооборачиваемой опалубки.

Нетрадиционные виды использования фанеры - это конструкции из формованной фанеры, фанерных труб и швеллеров (рис. 4.4). В Финляндии производят узкие фанерные плиты в качестве стропильных балок.

Рис. 4.4. Фанерные профили. Ферма из швеллеров (а). Ферма из труб (б).

Перспективы имеет использование комбинированной (шпоны из разных пород древесины) и большеформатной фанеры (длиной до 7.7 м).

Бакелизированная фанера (ФБС) в отличие от обычной фанеры обладает повышенными механическими характеристиками, поскольку формуется при большем давлении (давление 4 МПа, температура - 150 ^оС); и большей стоимостью, что сдерживает ее применение.

Древесно-слоистые пластики (ДСП) получают при прессовании (давление 15 МПа, температура - 140 ^оС) пропитанных смолами тонких древесных шпонов. Этот чрезвычайно прочный и износостойкий материал используется в качестве отдельных наиболее ответственных деталей.

Древесно-стружечные плиты (ПС) получают горячим прессованием специально изготовленной стружки (90%) с добавлением фенолоформальдегидной или мочевинформальдегидной (карбамидной) смолы. Преимущество стружечных плит - возможность получения большеформатных листов и низкая стоимость. Недостатки - токсичность (в ряде случаев), невысокие механические показатели, большое водопоглощение.

Цементно-стружечные плиты (ЦСП) не относятся к полимерсодержащим веществам. По своим свойствам и выпускаемым форматам близки к плитам древесностружечным, но обладают меньшей токсичностью и водопоглощением, что допускает их использование даже в качестве наружных слоев ограждающих конструкций стен.

Древесноволокнистые плиты (ДВП) и плиты МДФ получают горячим прессованием волокнистой массы, состоящей из измельченных отходов деревообрабатывающих предприятий с добавлением парафиновой эмульсии, смол и других веществ.

Ориентированно-стружечные плиты (ОСП) - сравнительно новая модификация древесностружечных плит, особенно популярные в США, и отличающиеся повышенной прочностью и стойкостью вследствие использования более крупной (длинной) специально ориентированной стружки и прессовании при большем давлении. Используются как листовой ограждающий материал (обшивки панелей, полы).