Каталог

МДФ - история создания

MDF – Medium Density Fiberboard, что в переводе с английского означает «среднеплотное волокнистое покрытие». МДФ — плитный материал, изготавливаемый методом сухого прессования мелкодисперсной древесной стружки при высоком давлении и температуре.

История создания МДФ

Прототип древесноволокнистой плиты впервые был получен Уильямом Генри Мейсоном, изобретательным инженером из США. В 1924 году он упорно занимался созданием технологии производства картона или, хотя бы, фанеры из отходов лесопильных предприятий – опилок, стружки и щепы. Первая задача – разделение бросовых фрагментов древесины на волокна – более-менее успешно ему удалась. Мейсон создал «паровую пушку», позже названную его именем – труба из стального сплава, с одного торца полностью заварена, с другого имеющая сдвижную крышку, снять которую можно было удаленно. Работала пушка Уильяма Мейсона так – после закладки мелкой щепы и стружек внутрь, залива нескольких литров воды, свободное отверстие плотно затворялось крышкой. Ближе к «заваренному» концу трубы изобретатель размещал газовую горелку – пламя нагревало воду, превращая ее в пар. Выждав, пока давление не достигнет определенного значения, Мейсон тянул за ручку и сдвигал крышку – стремясь уровнять давление, пар вместе с частицами древесины мощным потоком выбрасывало из ствола «пушки» на предварительно выставленный напротив приемный бункер. В результате значительная часть стружек и пр. разделялась на волокна.

Воодушевленный успехом, Мейсон принялся работать над производством бумаги. Однако ни бумаги, ни даже картона из древесных волокон создать не удалось – даже в расслоенном состоянии древесные частицы были чрезмерно крупны. Не привыкший сдаваться просто так, Уильям Мейсон переориентировался на получение древесной плиты, которую можно было приспособить под стройматериал. Арендовав паровой пресс старой модели, американский изобретатель поместил древесные волокна на его нижнюю плиту, аккуратно распределив их в форме ковра. Поскольку эксперимент проводился из волокон, полученных при помощи «пушки» с утра, их укладку Мейсон планировал к обеду. Он рассчитывал запустить пресс на полтора-два часа, не более, но голод вынудил его оставить эксперимент и отправиться домой на обед. И если бы не две ошибки, допущенные в тот день Уильямом Мейсоном, то древесноволокнистые плиты были бы созданы значительно позже – инженер не проверил все узлы старого пресса на исправность (паровой клапан на верхней прижимной плите протекал) и позабыл отключить пресс перед тем, как направиться к обеденному столу. А путь от лесопилки, где проводились исследования, до дома инженера был не близок…

Древесноволокнистый ковер находился в прессе под воздействием давления и пара длительный срок. После плотного обеда Мейсон вернулся на лесопилку и заметил, что паровой пресс по-прежнему работает, что из щели между плитами выходит пар, но то, что он увидел после отключения прибора и подъема ползуна (верхней, подвижной плиты), привело изобретателя в восторг. Под воздействием раскаленного пара и давления древесный лигнин склеил волокна в достаточно плотную плиту, не разрушающуюся при подъеме за один из краев. Вскоре Уильям Мейсон запатентовал «масонит», как он назвал изготовленную древесноволокнистую плиту. Кстати, масонит производится по сей день – в России такие плиты, с одной стороны гладкие, а с другой шероховатые, называются оргалит (ДВП).

До середины XX века потребности в плитах из древесных волокон не существовало, хотя их технологические компоненты – тот же масонит Мейсона и первая фенолформальдегидная смола «бакелит» химика Лео Бакеланда – были уже известны промышленникам. Серийный выпуск плит MDF стартовал в США ближе к концу 60-х, причем одновременно на нескольких предприятиях, принадлежавших различным компаниям. Все производители использовали в те годы схожую технологию выпуска древесноволокнистых плит, с уверенностью назвать среди них первую компанию-изготовителя не представляется возможным.

В Советском Союзе "толстые" плиты из древесных волокон не производились – считалось, что древесно-стружечных плит (ДСП) более чем достаточно. С ориентацией на российскую мебельную промышленность первое производство отечественных древесноволокнистых плит стартовало в поселке Шексна (Волгоградская обл.) в 1997 году. С начала XXI века Китай – мировой лидер в производстве плит MDF, а также мебели и прочих изделий из этого материала.

Технология производства МДФ плит

Первый и повсеместный метод изготовления плит из древесных волокон был «мокрым» и мало чем отличался от техники выпуска картонных листов. Впоследствии была разработана технология, позволяющая обходиться без воды – именно ее используют производители MDF сегодня. Рассмотрим этапы «сухого» выпуска древесноволокнистых плит средней прочности.

Заготовка щепы. Породы древесных стволов, поступающих на производство МДФ плит, могут быть различными – в составе одной и той же плиты, как правило, волокна нескольких деревьев. Лес-кругляк помещают в станки барабанного типа, в процессе вращения которых встроенные ножи полностью срезают и удаляют кору. Далее, в дезинтеграционных машинах, оснащенных массивными рубящими ножами, окоренный кругляк становится щепой. Помимо разделки древесины на щепу, рубка снижает связи между волокнами, которые обеспечивает древесный полимер лигнин. Нарубленная щепа поступает на конвейерную ленту и следует под несколькими электромагнитами, извлекающими из нее частицы металлов. Следом щепу сортируют в виброситах – излишне крупная вновь идет на рубку, чрезмерно мелкая щепа поступает в бункер-накопитель отходов и затем будет сожжена в печах котельной. Древесные частицы необходимого диапазона размеров направляется на мойку в циклоны вертикальной установки – в них из щепы устраняется мусор и примеси минералов. Подготовленная к следующей операции – обработке паром – щепа следует в бункер, где прогревается до температуры в 100°С с доведением степени ее влажности до 80% по всему объему.

История создания МДФ

Получение древесного волокна. Горячая и влажная щепа загружается в специальную установку – дефибратор (второе название – рефинатор) - размалывающий аппарат дискового типа. Шнек питателя прогоняет частицы древесины через каскад лопаток дисковой и конической формы, разделяя их на волокна. Операция деления повторяется два-три раза, для этого необходимое число установок-дефибраторов выставляются друг за другом в единый каскад. Для более эффективной разбивки щепы на волокна в емкость дефибраторов закладываются фенолформальдегидные смолы, парафин, связующие материалы и отвердители.

Полученные в дефибраторах древесные волокна направляются в сушилку, в процессе следования они постоянно обрабатываются паром. Внутри сушилки на волокна воздействует уже не пар, а сухой воздух, имеющий температуру в диапазоне от 170 до 240°С – срок сушки короток, не превышает 5 секунд. Осушенные волокна древесины (влажность не более 9%) загружаются в циклон, задача которого – вывести из массы волокон избыточный объем воздуха. Волокна, готовые к производству древесноволокнистых плит, накапливаются в бункере.

Образование ковра и прессование плит МДФ. При движении по конвейеру древесным волокнам придается форма непрерывного ковра, для чего поток волокон прикатывается роликами (см. фото).

Первичное прессование волокнистого ковра проводится при помощи обычного пресса и преследует одну цель – полностью устранить из будущей MDF плиты воздух. По окончании этой операции выполняется основное прессование (горячее), проходящее в три этапа:

придание плите поверхностной жесткости. Под давлением около 350 МПа, развиваемым плитой-ползуном и при температуре в 200-230°С древесноволокнистый ковер приобретает первичные свойства плиты МДФ;

упрочнение внутреннего слоя плиты. Давление в прессе снижается до 50-120 МПа, температура нагрева – до 190-210°С, в результате связующие компоненты в составе уплотненного ковра из древесных волокон формируют прочные связи внутри изделия;

История создания МДФ

калибровка древесноволокнистой плиты. Сформированную плиту необходимо довести до требуемой толщины, для чего ее опрессовывают под давлением в 60-150 МПа без нагрева.

Готовая плита МДФ непрерывной полосой выходит из-под калибровочного пресса, далее ее нарезают на блоки заданных размеров циркулярными пилами. Разрезанные плиты укладываются на стеллажи для охлаждения, на эту операцию уходит порядка 25 минут. Несмотря на серию прессовочных работ плиты MDF все же имеют некоторые поверхностные изъяны и небольшой, в несколько миллиметров, перепад по толщине. Их устраняют на плоскошлифовальных станках. Готовая продукция маркируется и помещается на склад, либо следует в цех, где поверхностям плит придается декоративная отделка.

Характеристики МДФ

Госстандарта России на древесноволокнистые плиты средней плотности не существует, производители МДФ либо разрабатывают собственные технические условия, либо выпускают плиты по европейскому стандарту ANSI A208.2. Производятся плиты МДФ первого и второго сорта, толщиной от 6 до 24 мм. Cклеивание древесных волокон осуществляется при помощи карбамидоформальдегидных смол и древесного лигнина. Многими производителями в качестве связующего элемента заявляется только лигнин: мол, никаких экологически вредных компонентов не присутствует — это неправда, МДФ панелей и плит, созданных только при помощи лигнина, в действительности не существует.  Стандартные размеры панелей МДФ: 1650 на 1650 мм, 2800 на 1650 мм, 2750 на 1650 мм, 2 250 на 1650 мм и 2440 на 1650 мм. Также производятся панели «дополнительных» размеров — 3660 на 1650 мм, 3050 на 1650 мм, 2100 на 1650 мм и 1850 на 1650 мм. Поверхности панелей МДФ I сорта не имеют ровным счетом никаких дефектов — они идеально ровные, без сколов, царапин и каких-либо пятен. Плиты II сорта могут иметь царапины глубиной не более 0,3 мм и не длиннее 20 мм, небольшие сколы на кромках, небольшие по площади дефекты шлифовки. МДФ III-го сорта подходит только лишь для строительных нужд, т.к. имеет множественный сколы и дефекты поверхностей. Плотность выпускаемых плит МДФ лежит в пределах от 600 до 1200 кг/м3. Класс эмиссии (выделение свободного формальдегида со 100 г массы) для любого сорта МДФ — E1, т.е. не превышает 10 мг. Любая панель МДФ обладает высокой влагостойкостью и чем толщина панели больше, тем более высока ее влагостойкость — максимальное разбухание для плит толщиной 6-8 мм не превышает 17% от исходного объема МДФ. В процессе производства плитам МДФ могут быть приданы более высокие качественные свойства по водостойкости, огнестойкости и биостойкости, чем у серийных плит.

Применение МДФ

МДФ - очень плотный и однородный материал, что делает его устойчивым к влаге и горячему пару, грибкам и микроорганизмам. Именно поэтому плиты МДФ широко используются при изготовлении кухонной мебели, ведь они очень хорошо переносят воздействие кухонного пара, не разбухают, не коробятся. Разработанная техника гнутья конструкционных элементов из склеенного древесного волокна позволила создавать из этого материала кресла и стулья, изящные спинки кроватей. Как правило, вся мебель для помещений с высокой атмосферной влажностью (санузлов, кухонь) выполняется из шпонированного или ламинированного МДФ. Плиты из МДФ также могут применяться для устройства межкомнатных перегородок, но для настила полов они не пригодны вследствие их механической уязвимости. Панели из этого материала широко используются в декоративном оформлении интерьеров — в отделке потолков и построении воздуховодов. МДФ используют для изготовления дверных блоков вместе с коробами и наличниками из того же материала. Из МДФ изготавливают ламинированные наличники и накладки на входные двери. В строительстве популярны тавровые балки из МДФ, применяемые в качестве сердечника балок межэтажных перекрытий при монолитном строительстве. Водостойкое МДФ используется для обрешетки крыш — элементы такой обрешетки окрашиваются для более долгой службы масляной краской.

Достоинства МДФ

К достоинствам МДФ относится способность сохранять долгое время геометрические параметры, что позволяет говорить о длительном сроке службы. Изделия из МДФ допускается использовать в помещениях с высокой влажностью воздуха – пропитки сохраняют плиты от развития плесени и грибка, от деятельности насекомых. Тем не менее, панели МДФ не рекомендуются к установке в помещения с постоянно высоким уровнем влажности воздуха, за исключением их водостойких модификаций. МДФ – хороший утеплитель и звуковой изолятор. Можно усилить эти свойства, уложив под него изолирующий материал.  Самый большой плюс МДФ — благоприятное соотношение между толщиной и твердостью. Это материал имеет однородную, плотную, ровную, гладкую поверхность, что делает обработку плит быстрой и легкой. Плотность материала составляет от 600 кг/м³ до 800 кг/м³, что немало. Прочность МДФ в 1,8-2 раза выше прочности древесностружечных плит. Благодаря гладкой и твердой поверхности плиты МДФ прекрасно подходят для отделки прогрессивными методами ламинирования, каширования, для фанерования тонким шпоном, имитационной печати, покрытия лаками и эмалями. При наличии необходимых инструментов можно выпилить в панели любые узоры, украсить декоративной вырезкой. При этом исключаются известные недостатки массивной древесины: анизотропность свойств в зависимости от направления древесных волокон, склонность к растрескиванию при изменении температурно-влажностных условий эксплуатации и т. д. МДФ прекрасно раскраивается твердосплавными пилами. При сверлении МДФ используются те же инструменты, которые применяются для фанеры и ДСП. Достигаются отличные результаты при фрезеровании кромок и поверхностей. Структура МДФ гарантирует исключительно высокое качество при высоких скоростях обработки. Для склеивания МДФ подходят все имеющиеся марки клеящих веществ древесины. В процессе производства МДФ можно придавать специальные свойства: огнестойкость, биостойкость, водостойкость. Также стоит отметить относительно невысокую стоимость МДФ. Панели МДФ требуют минимального и простого ухода – достаточно изредка протирать плиты влажной салфеткой или одним из специальных средств, которые сегодня в избытке продаются в магазинах.

История создания МДФ

Недостатки МДФ

К недостаткам плит МДФ относится их легкая воспламеняемость при контакте с открытым огнем. Также стоит отметить не очень высокую устойчивость к механическим повреждениям: случайное падение тяжелого предмета на поверхность МДФ может оставить вмятину. Что касается работы с МДФ, следует заметить, что вбить гвоздь или вкрутить шуруп в МДФ будет практически невозможно, требуется предварительное высверливание отверстия под крепление.  Во время обработки и фрезеровке плит образуется много пыли — обязательно использование респиратора. МДФ плиты имеют на порядок больший вес по сравнению с деревянными плитами такого же размера. Несмотря на заявляемую некоторыми производителями экологичность, это не совсем так. Да, класс эмиссии МДФ низок и практически равен природной древесине, но выделение формальдегида все же присутствует. То есть, хотя МДФ плиты и сравниваются с деревом, но они не настолько экологичные.

МДФ в России

Сегодня на российском рынке листовых строительно-отделочных материалов представлены древесно-волокнистые плиты средней плотности как отечественных, так и зарубежных производителей. Наибольшее распространение получила продукция таких брендов, как: Kronospan (Россия, г. Егорьевск), Kronostar (Россия, г. Шарья), Шекнинский КДП (Россия, Вологодская обл.), Glunz AG (Германия), EGGER (Австрия), Коростеньский завод МДФ (Украина).