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 ah, %, 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; qср – средняя плотность теплового потока, проходящего через образец, Вт/м2; п – число контактов; rк – термическое сопротивление контакта между образцом и теплообменником или слоями образца, м2×К/Вт, Rк = 0,005 м2×К/Вт (для теплоизоляционных материалов и изделий не учитывают).
Среднюю плотность теплового потока (qср) рассчитывают как среднее арифметическое значение плотности теплового потока, входящего в образец (q1) и выходящего из него (q2).
Плотность теплового потока (q1,2) в Вт/м2, входящего в образец и выходящего из него, вычисляют по формуле
q1,2 = К 1,2 Еq1,2,
где К 1,2– градуировочный коэффициент преобразователя теплового потока, Вт/(м2×мВ); Еq1,2 – термо-ЭДС преобразователя теплового потока, мВ.
За результат испытания образца принимают значение теплопроводности, вычисленное по формуле
l = lср ± Dl,
где lср – 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
