ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА СТРОИТЕЛЬНОЙ ОГНЕЗАЩИТНОЙ ФАНЕРЫ НА ОСНОВЕ ОСИНОВОГО И БЕРЕЗОВОГО ШПОНА

Левинский Ю.Б, Савина В.В. (УГЛТУ, г. Екатеринбург, РФ) levinskyi@bk.ru

Increase constructive protection of fire plywood quality on a basis aspen and birch veneer

Фанера является одним из лучших материалов, применяемых в производстве каркасных и панельных домов. Она используется для наружных обшивок стен и деталей каркасных балок, обеспечивая высокую прочность, стабильность размеров и эксплуатационную надежность ограждающих конструкций. Эффективность применения клееных слоистых материалов из шпона в домостроении может значительно возрасти, если удастся решить следующие задачи:

- повысить огнестойкость строительных конструкций;

- уменьшить массу строительных изделий и компонентов;

- обеспечить стабильность физико-механических показателей строительных конструкций на длительный срок их эксплуатации.

Традиционно строительная фанера изготавливается из древесины сосны и лиственницы. Ее качество не отвечает в полной мере современным требованиям, но умеренное потребление дорогостоящих водостойких клеев и применение толстого шпона (2,8…4,2мм) поддерживают оптимальный уровень соотношения «цены и качества».

Поисковые исследования, проведенные в лабораторных условиях УГЛТУ, показали, что одним из перспективных направлений в решении имеющихся проблем является разработка комбинированной строительной фанеры на основе осинового и березового шпона.

Цель исследований: - повышение эффективности производства и качества изготовления огнезащищенной фанеры на основе новых приемов защитной обработки.

Общая проблема проводимых исследований - ограничение способов и средств подготовки шпона к производству огнезащищенной фанеры . Это означает, что для заводских условий нет возможности рекомендовать эффективный способ автоклавной пропитки (метод избыточного давления), средства контактной (прессовой) сушки пропитанного антипиреном шпона и т.д.

В фанерном производстве имеется опыт применения весьма специфического антипирена - водного раствора ЖКУ ( жидкое комплексное удобрение), технология обработки шпона которым не вызывает больших затруднений. Пропитка, как правило, осуществляется в теплых ваннах с температурой раствора 60-75⁰С. Насыщение в заводских условиях, например, березового шпона антипиреном за 20-25 минут составляет около 20%, что оказывается достаточным по показателю горючести получаемой ОЗФ.

Рисунок 1– Поглощение антипирена шпоном при температуре 60-70 ^оС

Продолжительность пропитки и насыщение материала огнезащитным препаратом зависит от способов и средств обработки, но для уровня 20 – 25% разница в получаемом эффекте оказывается незначительной (рисунок 2).

Рисунок 2 – Зависимость насыщения древесины раствором ЖКУ от способа обработки

Одной из наиболее важных проблем в данном вопросе является задача повышения качества склеивания пропитанных антипиренами деталей, заготовок, материалов. Она возникает как при склеивании конструкций, так и при последующем облагораживании (облицовке, ламинировании, отделке). Возможно, склеиванию мешают кристаллизованные соли, обычно выходящие на поверхность, а также изменение структуры и даже состава древесины. По данным исследований, выполненных в Московском государственном университете леса, огнезащищенная фанера по всем параметрам находится на уровне значений водостойкой фанеры марки ФСФ, а по параметру горючести оказывается в 13 раз эффективнее клееного материала из «чистого» шпона. Однако, несколько снижается фактическая прочность склеивания. В этой связи необходимо создать более благоприятные условия для получения качественных клеевых соединений повышенной прочности.

Чтобы получить прочную фанеру, причем, обладающую повышенной огнестойкостью, предложено проводить физико-механическую модификацию осинового шпона. Для этого листы шпона насыщаются водным раствором антипирена и уплотняются в обжимной установке. Пропитка древесины огнезащитным составом происходит в 5-7 раз быстрее, чем диффузионным способом, так как шпон после пяти - десятиминутного пребывания в ванне сразу же поступает в прокатный стан. Солевой раствор почти «вгоняется» в древесину. Данная операция может быть неоднократно продублирована с целью получения наибольшего эффекта уплотнения древесины и ее насыщения антипиреном. Давление при прокатке шпона в обжимной установке может устанавливаться с учетом состояния древесины, допустимого ее уплотнения и желаемой скорости насыщения материала антипиреном. Характер изменения интересующих нас выходных параметров наглядно иллюстрируется на рис. 3 и 4. Сушка шпона после такой процедуры не представляет какой-либо сложности, но требуется исключить факторы, которые приводят к химическому разложению огнезащитного состава.

Проводимые исследования по использованию прокатанного в валковой установке осинового лущеного шпона могут стать определенной основой для совершенствования производства огнезащищенной фанеры. Цель этих исследований - уменьшение потребления клеевых материалов, калибрование толщины шпона и повышение гладкости его поверхности.

Отрицательным моментом в данном случае является высокая совокупная степень уплотнения древесины (совокупная упрессовка), приводящая к избыточному потреблению сырья. Минимальный расход клеевых материалов и достижение значительных по величине физико-механических показателей продукции гарантируют определенный экономический эффект от внедрения разработки. Для условий производства ОЗФ данное предложение может стать еще более выгодным, если прокатку шпона использовать еще и как средство интенсивного наполнения его антипиреном.

Рисунок 3 – Зависимость скорости пропитки от давления на материал

Рисунок 4 – Зависимость прочности клеевых соединений от

величины предварительного уплотнения осинового шпона

На образцах пятислойной фанеры получены следующие показатели:

- прочность при скалывании по клеевому слою не менее 1,6 МПа

- расчетный расход древесины на 1м³ продукции около 3,6м³, а клея на 1м² склеиваемой поверхности – в пределах 75-100г (на 25-30% меньше, чем в условиях склеивания необработанного шпона);

- средняя плотность материала составляет 600-650 кг/м³ при содержании антипирена в нем в количестве 15 – 17%.

З А К Л Ю Ч Е Н И Е

Проведенные научно-экспериментальные исследования и теоретические изыскания являются первым этапом большой НИР, включающей в себя разработку более совершенной технологии ОЗФ. Предложенное направление является достаточно новым и в определенной степени оригинальным, так как в процесс изготовления клееного слоистого материала из шпона вводится ранее не используемый в практике предприятий способ обжимной прокатки заготовок (листов шпона). Обеспечивается при этом двойной положительный эффект – повышение прочности склеивания и интенсификация насыщения древесины специальным огнезащитным продуктом (раствор ЖКУ).

Опыты, выполненные в лаборатории Уральского государственного лесотехнического университета, подтверждают, что в 2,5 – 3 раза сокращается время пропитки (обработки) шпона и на 20-30% возрастает прочность склеивания.

Вполне эффективным и предельно простым является устройство для обжима листов – одно– или двухрядные гладкие металлические вальцы. Они могут быть легко встроены в типовой технологический поток фанерного предприятия.