Древесноволокнистая плита средней плотности ( МДФ ) — это конструкционный древесный продукт, изготавливаемый путем расщепления остатков твердой или мягкой древесины на древесные волокна, часто в дефибраторе , объединения его с воском и связующим веществом из смолы , и формирования его в панели путем применения высокой температуры и давления . [1] МДФ, как правило, плотнее фанеры . Он состоит из разделенных волокон, но может использоваться в качестве строительного материала, аналогичного по применению фанере. Он прочнее и плотнее, чем ДСП . [2]
Название происходит от различия в плотности древесноволокнистых плит . Крупномасштабное производство МДФ началось в 1980-х годах как в Северной Америке, так и в Европе. [3]
Со временем термин «МДФ» стал общим названием для любой древесноволокнистой плиты, изготовленной методом сухого способа .
МДФ обычно состоит из 82% древесного волокна , 9% карбамидоформальдегидного смоляного клея, 8% воды и 1% парафинового воска . [4] Плотность обычно составляет от 500 до 1000 кг/м 3 (от 31 до 62 фунтов/куб. фут). [5] Диапазон плотности и классификация как легкая, стандартная или высокоплотная плита являются неправильным и запутанным названием. Плотность плиты, если оценивать ее по отношению к плотности волокна, которое идет на изготовление панели, важна. Толстая панель МДФ с плотностью 700–720 кг/м 3 (44–45 фунтов/куб. фут) может считаться высокоплотной в случае панелей из хвойных волокон, тогда как панель той же плотности, изготовленная из лиственных волокон, таковой не считается. Эволюция различных типов МДФ была обусловлена различной потребностью в конкретных областях применения.
Различные виды МДФ (иногда маркируются по цвету):
Хотя при изготовлении всех типов древесноволокнистых плит используются схожие производственные процессы, МДФ имеет типичную плотность 600–800 кг/м 3 или 0,022–0,029 фунта/дюйм 3 , в отличие от ДСП (500–800 кг/м 3 ) и древесноволокнистых плит высокой плотности (600–1450 кг/м 3 ).
В Австралии и Новой Зеландии основным видом дерева, используемым для МДФ, является выращенная на плантациях сосна лучистая , но также использовались и другие виды древесины, макулатура и волокна. Если требуется влагостойкость, можно использовать часть видов эвкалипта , используя эндемичное содержание масла в таких деревьях. [7]
После рубки деревья окориваются. Кору можно продать для использования в ландшафтном дизайне или использовать в качестве биотоплива в печах на месте . Окоренные бревна отправляются на завод МДФ, где они проходят процесс измельчения . Типичная дисковая рубильная машина содержит от четырех до 16 лезвий. Любая полученная щепа, которая слишком велика, может быть повторно измельчена; щепа меньшего размера может использоваться в качестве топлива. Затем щепа промывается и проверяется на наличие дефектов. Щепа может храниться навалом в качестве резерва для производства. [7]
По сравнению с другими древесноволокнистыми плитами, такими как Masonite , MDF характеризуется следующей частью процесса и тем, как волокна обрабатываются как отдельные, но целые волокна и сосуды, изготовленные посредством сухого процесса. [7] Затем щепа уплотняется в небольшие пробки с помощью шнекового питателя, нагревается в течение 30–120 секунд для размягчения лигнина в древесине, затем подается в дефибратор . [7] Типичный дефибратор состоит из двух вращающихся в противоположных направлениях дисков с канавками на их поверхностях. Щепа подается в центр и выводится наружу между дисками под действием центробежной силы. Уменьшение размера канавок постепенно разделяет волокна, чему способствует размягченный лигнин между ними. [7]
Из дефибратора пульпа поступает в выдувную линию, отличительную часть процесса MDF. Это расширяющийся кольцевой трубопровод, изначально диаметром 40 мм, увеличивающийся до 1500 мм. На первом этапе впрыскивается воск, который покрывает волокна и равномерно распределяется турбулентным движением волокон. Затем впрыскивается мочевиноформальдегидная смола в качестве основного связующего вещества. Воск улучшает влагостойкость, а смола изначально помогает уменьшить комкование. Материал быстро высыхает в конечной нагреваемой камере расширения выдувной линии и расширяется в тонкое, пушистое и легкое волокно. Клей и другие компоненты (отвердитель, краситель, мочевина и т. д.) можно впрыскивать в выдувную линию даже при высоком давлении (100 бар, 10 МПа, 1500 фунтов на кв. дюйм), а процесс сушки продолжается внутри длинной трубы к выходным циклонам, которая соединена с нагревательной камерой. Это волокно можно использовать немедленно или хранить. [7]
Сухое волокно всасывается в верхнюю часть «пендистора», который равномерно распределяет волокно в однородный мат под ним, обычно толщиной 230–610 мм. Мат предварительно сжимается и либо отправляется прямо в непрерывный горячий пресс, либо разрезается на большие листы для многократного горячего пресса. Горячий пресс активирует связующую смолу и устанавливает профиль прочности и плотности. Цикл прессования работает поэтапно, при этом толщина мата сначала сжимается примерно до 1,5 раз больше толщины готовой плиты, затем сжимается далее поэтапно и удерживается в течение короткого периода. Это дает профиль плиты с зонами повышенной плотности, а значит, механической прочности, около двух сторон плиты и менее плотной сердцевиной. [7]
После прессования МДФ охлаждается в звездообразной сушилке или охлаждающей карусели, обрезается и шлифуется. В некоторых случаях плиты также ламинируются для дополнительной прочности.
Влияние МДФ на окружающую среду значительно улучшилось за последние годы. [ требуется цитата ] Сегодня многие плиты МДФ изготавливаются из различных материалов. К ним относятся другие виды древесины, отходы, переработанная бумага, бамбук, углеродные волокна и полимеры, лесоматериалы и обрезки лесопилок.
Поскольку производители подвергаются давлению с целью создания более экологичных продуктов, они начали тестировать и использовать нетоксичные связующие вещества. Вводятся новые виды сырья. Солома и бамбук становятся популярными волокнами, поскольку они являются быстрорастущим возобновляемым ресурсом.
МДФ не содержит сучков или колец, что делает его более однородным, чем натуральная древесина во время резки и эксплуатации. [8] Однако МДФ не является полностью изотропным , поскольку волокна плотно прижаты друг к другу через лист. Типичный МДФ имеет твердую, ровную, гладкую поверхность, что делает его идеальным для шпонирования, поскольку ни одно нижележащее волокно не может быть передано через тонкий шпон, как в случае с фанерой. Доступен так называемый «премиум» МДФ, который отличается более равномерной плотностью по всей толщине панели.
МДФ можно склеивать, прикреплять штифтами или ламинировать. Типичными крепежными элементами являются Т-образные гайки и винты с плоской головкой . [9] Гладкие гвозди не держат хорошо, как и винты с мелким шагом, особенно по краю. Существуют специальные винты с крупным шагом резьбы, но винты для листового металла также хорошо подходят. МДФ не подвержен раскалыванию, когда винты устанавливаются в лицевую сторону материала, но из-за выравнивания древесных волокон может расколоться, когда винты устанавливаются в край доски без направляющих отверстий .
МДФ часто используется в школьных проектах из-за своей гибкости. Панели Slatwall из МДФ используются в индустрии торгового оборудования . МДФ в основном используется для внутренних работ из-за своей плохой влагостойкости. Он доступен в необработанном виде, или с мелко отшлифованной поверхностью, или с декоративным покрытием.
МДФ также можно использовать для изготовления мебели, например, шкафов, благодаря его прочной поверхности. [12]
Плотность МДФ делает его полезным материалом для стен залов для органов, позволяя звуку, особенно басовому, отражаться из зала в зал.
При резке МДФ в воздух выбрасывается большое количество пылевых частиц.
Формальдегидные смолы обычно используются для связывания волокон в МДФ, и испытания неизменно показывают, что продукты МДФ выделяют свободный формальдегид и другие летучие органические соединения , которые представляют опасность для здоровья в концентрациях, считающихся небезопасными, в течение как минимум нескольких месяцев после изготовления. [13] [14] [15] Мочевина-формальдегид всегда медленно выделяется с краев и поверхности МДФ. При покраске покрытие всех сторон готового изделия является хорошей практикой для герметизации свободного формальдегида. В качестве отделки можно использовать восковые и масляные покрытия, но они менее эффективны для герметизации свободного формальдегида. [8]
Достигают ли эти постоянные выбросы формальдегида вредных уровней в реальных условиях, до конца не определено. Основная проблема касается отраслей, использующих формальдегид. Еще в 1987 году Агентство по охране окружающей среды США классифицировало его как «вероятный канцероген для человека», а после дополнительных исследований Международное агентство по изучению рака (МАИР) Всемирной организации здравоохранения в 1995 году также классифицировало его как «вероятный канцероген для человека». Дальнейшая информация и оценка всех известных данных привели к тому, что МАИР переклассифицировало формальдегид как «известный канцероген для человека» [10], связанный с раком носовых пазух и раком носоглотки , а также, возможно, с лейкемией в июне 2004 года. [16]
Согласно Международным стандартам выбросов композитных плит, используются три европейских класса формальдегида: E0, E1 и E2, основанные на измерении уровней выбросов формальдегида. Например, E0 классифицируется как содержащий менее 3 мг формальдегида на каждые 100 г клея, используемого при изготовлении ДСП и фанеры. E1 и E2 классифицируются как содержащие 9 и 30 г формальдегида на 100 г клея соответственно. Во всем мире существуют различные схемы сертификации и маркировки для таких продуктов, которые могут быть явно выделены по формальдегиду, например, схема Калифорнийского совета по воздушным ресурсам. [17]
Шпонированный МДФ обеспечивает многие из преимуществ МДФ с декоративным поверхностным слоем из шпона древесины . В современном строительстве, подстегиваемом высокой стоимостью твердых пород древесины, производители применяют этот подход для достижения высококачественного отделочного покрытия поверх стандартной плиты МДФ. Один из распространенных типов использует дубовый шпон. [18] Изготовление шпонированного МДФ представляет собой сложную процедуру, которая включает в себя взятие куска твердой древесины толщиной около 1–2 мм , а затем, с помощью методов высокого давления и растяжения, обертывание его вокруг профилированных плит МДФ. Это возможно только с простыми профилями; в противном случае, когда тонкий слой древесины высыхает, он ломается на изгибах и углах.