Древесные слоистые композиты: способ получения, свойства, применение

Древесно-слоистый пластик (ДСП) — материал, представляющий собой древесно-полимерный композит, изготавливаемый из листов лущеного шпона (берёзы и других пород, толщиной 0,35-0,65 мм, влажностью 6-10 %), склеенных синтетическими смолами резольного типа под давлением и температурой [13].

Получение древесных слоистых композитов

Технологический процесс изготовления древесных слоистых композитов состоит из последовательной пропитки шпона толщиной 0,3—0,8 мм лиственных пород древесины (обычно березы) фенолоформальдегидной смолой или крезолоформальдегидной смолой в открытых ваннах или автоклавах (0,4-0,8 МПа), сушки при ступенчатом нагревании до 90 °С, сборки полученных препрегов в пакеты и прессовании их на этажных прессах (до 20 МПа, 150 °С). Далее следует обрезка размер. Древесные слоистые пластики изготовляют прямоугольной формы в виде листов толщиной менее 15 мм и плит толщиной от 15 до 60 мм. Длиной от 700 до 5600 мм, шириной от 950 до 1500 мм.

В зависимости от расположения волокон древесины шпона в смежных слоях и назначения древесные слоистые пластики изготовляют следующих марок [13]:

- ДСП-А;

- ДСП-Б; ДСП-Б-э; ДСП-Б-м; ДСП-Б-т; ДСП-Б-о;

- ДСП-В; ДСП-В-э; ДСП-В-м;

- ДСП-Г; ДСП-Г-м.

Буквы А, Б, В, Г указывают порядок укладки шпона в пластике.

А — волокна древесины шпона во всех слоях имеют параллельное направление или каждые 4 слоя с параллельным направлением волокон древесины шпона чередуются с одним слоем, имеющим направление волокон под углом 20-25° к смежным слоям.

Б — каждые 8-12 слоев шпона с параллельным направлением волокон древесины шпона чередуются с одним слоем, имеющим перпендикулярное направление волокон древесины к смежным слоям.

В — волокна древесины шпона в смежных слоях взаимно перпендикулярны.

Г — волокна древесины шпона в смежных слоях последовательно смещены на угол 45°.

Буквы э, м, т, о определяют назначение материала.

э — для изготовления конструкционных и электроизоляционных деталей аппаратуры высокого напряжения, электрических машин, трансформаторов, ртутных выпрямителей и т. п.

м — как самосмазывающий антифрикционный материал, материал в качестве ползунов лесопильных рам и других аналогичных деталей

т — для изготовления деталей машин текстильной промышленности

о — как конструкционный и антифрикционный материал.

Свойства древесных слоистых пластиков

Внешне древесный слоистый пластик напоминает очень плотную ламинированную фанеру с характерным маслянистым блеском на срезе.

Древесные слоистые пластики обладают совокупностью уникальных свойств, позволяющим им в конструкциях машин успешно конкурировать с нержавеющими сталями, алюминиевыми сплавами и цветными металлами.

Древесные слоистые пластики имеют высокую прочность, износостойкость и малый коэффициент трения.

Они не поддаются действию влаги, масел, растворителей, не подвержены коррозии. Древесно-слоистые пластики стойки в трансформаторном масле, уксусном альдегиде, моторном топливе, бутаноле, стироле; нестойки в окислителях, сильных кислотах и щелочах. Перерабатывают в изделия механической обработкой на обычных станках со специальными инструментами.

Свойства древесных слоистых пластиков представлены в таблице 12.1.

Нормативные документы на древесные слоистые пластики:

1) ГОСТ 13913-78 Пластики древесные слоистые. Технические условия

2) ГОСТ 20966-75 Пластик древесный слоистый марки ДСП-Б-а. Технические условия

Таблица 12.1 – Свойства древесных слоистых пластиков [13]

Применение древесных слоистых композитов

ДСП хорошо зарекомендовали себя в качестве материалов для изготовления зубчатых колес, закрытых и открытых металло-полимерных зубчатых передач, вкладышей подшипников скольжения в приводных механизмах текстильного, металлургического, горнодобывающего оборудования, сельскохозяйственной и военной технике.

Стойкость пластика к воздействию воды позволяет применять его в судостроительной промышленности в качестве материала для изготовления дейдвудных подшипников гребных валов. ДСП используется в затворах гидротехнических сооружений (Братская ГЭС и ряд других плотин в России и за рубежом).

Высокие физико-механические и прочностные показатели ДСП дают возможность применять его в качестве конструкционного материала в авиационной технике (лопасти, винты вертолетов), транспортном машиностроении (настил полов в автобусах, троллейбусах, направляющие эскалаторов метрополитена); строительстве.

Диэлектрические свойства ДСП обусловили использование его в электротехнической промышленности для изготовления изоляторов, деталей трансформаторов высокого напряжения, выпрямителей. В этой области ДСП успешно конкурирует с более дорогостоящими композиционными материалами, такими как стеклопластик, текстолит и гетинакс.

Древесные слоистые пластики могут быть использованы для изготовления пуленепробиваемых дверей, банковского оборудования и т.п.

Древеснослоистые пластики сохранят прочность при самых низких температурах, вплоть до мину 270 °С, что позволяет их использовать в качестве конструкционных материалах в изделиях криогенной техники, космических аппаратах, в технике для полярных условий и т.п.

Древесные слоистые пластики достаточно легко обрабатываются резанием. Их можно пилить, строгать, фрезеровать, сверлить, точить, шлифовать и полировать. Однако, по обрабатываемости эти пластики ближе к цветным металлам, чем к древесине [13].

Антифрикционные свойства, стойкость к воздействию агрессивных сред, абразивов; стабильность при сверхнизких температурах (-270 С°), механическая прочность, водостойкость, диэлектрические свойства позволяют применять ДСП в различных областях техники, таких как:

- узлы трения;

- в авиационной технике (лопасти, винты вертолетов);

- в транспортном машиностроении (настил полов в автобусах, троллейбусах, трамваях; направляющие эскалаторов метрополитена);

- в строительстве;

- в электротехнической промышленности для изготовления изоляторов, деталей трансформаторов высокого напряжения, выпрямителей (заменяет стеклопластик, текстолит и гетинакс);

- для изготовления деталей машин текстильной промышленности;

- как самосмазывающий антифрикционный материал, материал в качестве ползунов лесопильных рам и других аналогичных деталей;

- криогенная и космическая техника;

- в судостроительной промышленности для изготовления дейдвудных подшипников гребных валов, для изготовления затворов гидротехнических сооружений;

- в металлургическом оборудовании;

- в горнодобывающем оборудовании;

- при изготовлении зубчатых колес, закрытых и открытых металлополимерных зубчатых передач;

- вкладыши подшипников скольжения;

- для изготовления пуленепробиваемых дверей, банковского оборудования.