Изучение свойств древесноволокнистых плит

Цель работы: изучить основные свойства древесноволокнистых плит и сравнить полученные результаты с требованиями стандарта.

Оборудование и материалы: масштабная линейка; весы электронные; сушильный шкаф; толщиномер; парафин; прибор для определения теплопроводности; бумага фильтровальная; вода дистиллированная; образцы древесноволокнистых плит.

Требования к образцам

При изучении свойств древесноволокнистых плит толщиной 12,5;16 и 25 мм изготавливают образцы следующих размеров: для определения влажности, плотности, водопоглощения и разбухания - 150 × 150 мм, взятых на расстоянии 150 мм от двух краев плиты и посередине; для определения прочности при изгибе - 200 × 400 × 100 мм; для определения теплопроводности - образцы в виде пластины размером в плане от (200±1)´(200±1) мм до (300±1)´(300±1) мм.

Перед изготовлением образцов древесноволокнистые плиты необходимо выдержать в помещении лаборатории три температуре 20±2°С и относительной влажности воздуха 65 ±5% для обеспечения равновесной влажности.

Порядок работы

Каждая бригада получает образцы древесноволокнистых плит разной плотности и толщины и проводит следующие испытания: определяет геометрические размеры плит; влажность; плотность; водопоглощение и разбухание по толщине; прочность при изгибе; водопоглощение лицевой поверхностью; теплопроводность. Полученные результаты испытаний сравнивают с требованиями ГОСТ.

задание 1

Определение геометрических размеров плит

Длину и ширину плит измеряют металлической линейкой с точностью до 1 мм, а толщину – толщиномером с точностью до 0,1 мм на расстоянии 25 мм от кромок в шести местах или в двух точках каждой длинной стороны с расстоянием между точками замера около 1/3 длины плиты и по одной точке посередине ее торцевых сторон.

Размеры плит по длине, ширине и толщине вычисляют как среднее арифметическое результатов испытаний.

задание 2

Определение влажности

Влажность плит определяют на трех образцах размером 150 × 150 мм, взятых на расстоянии 150 мм от двух краев плиты и посередине, взвешивают с точностью до 0,1 г, затем высушивают до постоянной массы при 105 – 110° С.

Содержание влаги в плите определяют как среднее арифметическое результатов испытаний трех образцов по формуле

,

где m₁ – масса образца до высушивания, г; m₀ – масса образца, высушенного до постоянной массы, г.

задание 3

Определение плотности

плотность плит определяют на таких же образцах, что ивлажность. Длину и ширину образца измеряют в двух местах параллельно его кромкам между двумя точками (рис. 4).

Рис. 4 Образец для измерения толщины плиты в 4 –х точках	Рис. 5 Образец для измерения толщины плиты в 3 –х точках

За длину и ширину образца принимают среднее арифметическое значение двух измерений.

Толщину образца измеряют: в четырех точках в соответствии с рис. 4, а в трех – с рис. 5.

Затем подсчитывают объем и массу каждого образца и вычисляют плотность, кг/м³с округлением до 10 кг/м³ по формуле

,

Плотность определяют как среднее арифметическое по результатам испытаний трех образцов.

задание 4

Определение водопоглощения

и разбухания по толщине

Водопоглощение и разбухание плит определяют на тех же трех образцах размером 150 × 150 мм, взятых на расстоянии 150 и 300 мм от краев плиты и посередине, взвешивают с точностью до 0,1 г и измеряют толщину, а затем погружают в чистую воду, температура которой должна быть 20 ± 2° С. Верхние кромки образцов должны быть ниже уровня воды на 2 см. После выдерживания в воде в течение 2 или 24 ч (соответственно для непрессованных и прессованных плит) образцы вынимают из воды и устанавливают на 10 мин на ребро для стекания воды, а затем осторожно протирают фильтровальной бумагой. Затем образцы вторично взвешивают с точностью до 0,1г и измеряют толщину не позднее чем через 10 мин после извлечения из воды.

Водопоглощение каждого образца, %, подсчитывают по формуле

 

где m – масса образца до погружения в воду, г; m₁ – масса образца после извлечения из воды, г.

Водопоглощение для всей плиты вычисляют как среднее арифметическое результатов испытаний трех образцов.

Набухание по толщине образца a_h, %, вычисляют по формуле

,

где h – толщина образца до погружения в воду, мм; h₁ – толщина образца после извлечения из воды, мм и округляют результат до 0,1 %.

задание 5

Определение предела прочности плит при изгибе

Прочность на изгиб определяют в продольном и поперечном направлениях. Для этого на расстоянии 150 мм от края каждой отобранной плиты вырезают по три продольных и поперечных образца размером 200 × 400 × 100 мм. Образцы (каждый отдельно) укладывают концами на две опоры сетчатой стороной вниз. Расстояние между опорами в зависимости от толщины плиты принимают по ГОСТ 4598–86. При стреле прогиба образцов плит толщиной 12,5;16 и 25 мм, превышающей 50 мм, расстояние между опорами устанавливают 240 мм. Каждая опора должна иметь закругление радиусом10 мм.

Предел прочности при изгибе древесноволокнистой плиты отдельно в продольном и поперечном направлениях вычисляют как среднее арифметическое результатов испытаний трех образцов, вырезанных в соответствующих направлениях, а для всей плиты в обоих направлениях – как их среднее арифметическое.

задание 6

Определение водопоглощения

лицевой поверхностью

Водопоглощение лицевой поверхностью определяют на трех образцах размером 150 × 150 мм, взятых на расстоянии 150 и 300 мм от краев плиты и посередине. Образцы взвешивают с точностью до 0,1 г, затем погружают в расплавленный парафин на глубину 3 мм при температуре (85±5)°С кромками и оборотной стороной.

После того, как парафин остынет образцы повторно взвешивают и погружают в чистую воду на глубину 2 см, температура которой 20 ± 2° С на 24 ч ±15 мин. Затем образцы вынимают из воды и устанавливают на 10 мин на ребро, чтобы вода стекла, и осторожно протирают фильтровальной бумагой. После опыта образцы взвешивают вторично с точностью 0,1г, не позднее чем через 10 мин после их извлечения из воды.

Водопоглощение лицевой поверхностью А _л.п, %, вычисляют с точностью до 0,1 % по формуле

 

где m ₁ – масса образца без гидроизоляции, г; m ₂ – масса сухого образца с гидроизоляцией, г; m ₃ – масса образца с гидроизоляцией после вымачивания, г.

задание 7

Определение теплопроводности

Для определения теплопроводности изготавливают образцы в виде пластины размером в плане от (200±1)´(200±1) мм до (300±1)´(300±1) мм и толщиной от (20±1) мм до (50±1) мм, затем их помещают в рамку из пластмассы, стеклотекстолита или керамики в зависимости от температуры испытаний, которую устанавливают между теплообменниками с заданной температурой в горизонтальное или вертикальное положение. Перед этим образцы взвешивают. Для высушенных образцов определяют изменение влажности.

Перепад температуры на поверхностях высушенного образца должен быть 10 - 30°С, допускается и выше 30ºС при средней от минус 40 до плюс 40 °С.

Если три последовательных измерения термо-ЭДС от преобразователей теплового потока, производимые через каждые 10 мин, дают отклонения не более 5% их среднего значения, тепловое состояние образца считают стационарным.

По окончании измерений образец взвешивают, после этого в течение 30 мин последовательно делают десять измерений теплового потока и температуры. При изменении массы образца результаты измерений следует отнести к результатам данного взвешивания.

Определяют плотность образца в соответствии с НТД на материал или изделие конкретного вида.

Теплопроводность (l) в Вт/(м×К) вычисляют по формуле

где d – толщина образца (высота рамки), м; Dt – перепад температур на поверхностях образца, °С; q_ср – средняя плотность теплового потока, проходящего через образец, Вт/м²; п – число контактов; r_к – термическое сопротивление контакта между образцом и теплообменником или слоями образца, м²×К/Вт, R_к = 0,005 м²×К/Вт (для теплоизоляционных материалов и изделий не учитывают).

Среднюю плотность теплового потока (q_ср) рассчитывают как среднее арифметическое значение плотности теплового потока, входящего в образец (q₁) и выходящего из него (q₂).

Плотность теплового потока (q_1,2) в Вт/м², входящего в образец и выходящего из него, вычисляют по формуле

q_1,2 = К _1,2 Е_q1,2,

где К _1,2– градуировочный коэффициент преобразователя теплового потока, Вт/(м²×мВ); Е_q1,2 – термо-ЭДС преобразователя теплового потока, мВ.

За результат испытания образца принимают значение теплопроводности, вычисленное по формуле

l = l_ср ± Dl,

где l_ср – среднее арифметическое значение теплопроводности образца по десяти измерениям, Вт/(м×К); Dl – граница погрешности результата измерений при доверительной вероятности 0,95, Вт/(м×К)

Dl = q + e,

где q – доверительная граница неисключенной погрешности, определяемая в соответствии с методикой поверки рабочих средств измерений теплопроводности, удельной теплоемкости и температуропроводности твердых тел (МИ 115-77); e – доверительная граница случайной погрешности, определяемая по ГОСТ 8.207–76.

Теплопроводность материала или изделия вычисляют как среднее арифметическое значение теплопроводности испытанных образцов.

Погрешность определения теплопроводности (Dl) данным методом составляет не более 7%.

Результаты испытаний сравнивают с техническими требованиями ГОСТ и делают выводы.

Контрольные вопросы

1. Опишите технологию изготовления древесноволокнистых плит.

2. Опишите, на основе какого сырья изготавливают ДВП.

3. Опишите, по каким признакам классифицируют ДВП.

4. Перечислите требования ГОСТа к качеству ДВП.

5. Укажите область применения ДВП.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6