Технология склеивания древесины

Лекция 11

Клеевые и клеемеханические соединения деревянных конструкций:

Виды и свойства клеев. Технология склеивания. Конструирование клеевых соединений при сращивании и сплачивании изделий. Соединения на вклеенных стержнях и клеестальных шайбах. Особенности соединений конструкций из пластмасс.

 

11.1. Клеевые и клеемеханические соединения деревянных конструкций. Общие сведения.

Клеевые соединения деревянных конструкций являются наиболее индустриальным и надежным средством как при сплачивании, так и при сращивании изделий, а также при устройстве узлов. Появление сравнительно недорогих водостойких синтетических клеев привело к образованию фактически нового материала - клееной или ламинированной древесины, обладающей более стабильными характеристиками по сравнению с натуральной древесиной и превосходящей ее по возможностям образования практически любой формы и длины конструкции и формы поперечного сечения.

Как показывают исследования клеенных изгибаемых элементов, сдвиги происходят не в швах, а в толще склеиваемых слоев. Величина сдвигов незначительна, и в обычных расчетах слоистость клееных конструкций не учитывается, т.е они рассчитываются как изделия «монолитные» и сплошные. Прочность клеевого соединения на сдвиг превосходит прочность древесины, т.е. возможное разрушение должно происходить по древесине.

 

11.2. Виды и свойства клеев. Клей должен обеспечивать достаточную прочность, долговечность, быть водостойким и грибоустойчивым, непожароопасным, безвредным, а также удобным в употреблении.

До появления синтетических клеев в столярном производстве использовались водорастворимые клеи растительного и животного происхождения. Порошок клея смешивался с водой и наносился на поверхность детали. При испарении воды образуется достаточно прочная клеевая прослойка. Из этой группы клеев наибольший интерес представляют казеиновые клеи. Их основа - технический казеин, - обезжиренный, размельченный и высушенный творог, обработанный щелочью. Для повышения водостойкости и грибоустойчивости в водный раствор клея добавляют немного цемента. Такой клей можно использовать в конструкциях, не подвергающихся систематическому и длительному увлажнению.

Основными клеями для промышленного производства деревянных конструкций являются водостойкие клеи на синтетической основе. В основе большинства клеев лежат термореактивные фенолоформальдегидные или резорцинформальдегидные смолы. Затвердевание клея происходит или при нагревании до температуры t = 140 ^oC или в поле токов высокой частоты (3-5 мин.), или при добавлении специальных отвердителей, что обычно и практикуется (холодное отверждение).

Клеи КБ-3 и СФХ. Одна из первых отечественных марок водостойких клеев. Основа - фенолоформальдегидная смола марки Б, получаемая при кипячении фенола и формалина. Отвердитель - невоспламеняющийся, вопреки своему названию, керосиновый контакт Петрова (смесь сульфокислот). Смола желто-коричневого цвета с характерным запахом. Водостоек. Склонен к растрескиванию и старению, особенно при избытке отвердителя. Выделения свободного фенола и формальдегида представляют опасность для экологии. В настоящее время не используется.

Клей ФР-12 - резорцинформальдегидный клей. Образуется заменой фенола на безвредный резорцин. Отвердитель - параформальдегид (белый порошок). Клеевой шов более эластичен и долговечен. Сравнительно дорогой. Применяется для наиболее ответственных конструкций.

Клей ФРФ-50 - фенольно-резорцинформальдегидный. Имеет небольшое содержание свободного фенола, но при этом клей значительно дешевле, чем ФР-12. Клей высокого качества и рекомендуется для большинства КДК.

Другие более дешевые виды водостойких клеев: алкилрезорциновые клеи ФР-100, ДФК-1-АМ, «Декон» (современная разработка).

Клеи ограниченной водостойкости: карбамидно-меламиновый КС-В-СК и карбамидные марки КФ (отвердитель -10% раствор щавелевой кислоты - при холодном склеивании или 1% раствор хлористого аммония - при горячем склеивании).

Эпоксидные клеи, например, клей ЭПЦ-1, используются для склеивания древесины с металлом. Для склеивания древесины используются редко вследствие повышенной вязкости и дороговизны. Их отличительная особенность - малая усадка.

 

Технология склеивания древесины.

Основные процедуры при получении конструкций из клеенной древесины следующие:

· Получение пиломатериала

· Сушка пиломатериала до влажности W = 12-15%. Рекомендуется сочетание естественной и камерной сушки при умеренном режиме.

· Строгание пиломатериала до получения ровной чистой и гладкой поверхности (класс чистоты обработки поверхности Ñ 6 с учетом припусков на усушку и действующего сортамента; качество шва во многом определяется качеством обработки поверхности; плохо обработанная поверхность приводит к появлению утолщенной клеевой прослойки, склонной к усадке и растрескиванию.

· Сортировка и вырезка дефектных мест.

· Сращивание заготовок по длине при помощи соединений «на зубчатый шип».

· Приготовление и нанесение клея. После замеса время «жизнеспособности» клея 30 - 60 мин. Расход клея 0.3-0.6 кг / м² шва.

· Открытая выдержка после нанесения клея, 10-15 минут

· Запрессовка в прессах разной конструкции. Среднее значение давления прессования 0.3-0.6 кг/м ² (в винтовых прессах давление неравномерное). Толщина клеевого шва должна быть 0,1-0,3 мм, а фактически допускается до 1 мм. Известно, что чем тоньше клеевой шов (в интервале 0,2-1 мм), тем лучше. Нанесение клея и запрессовка являются контролируемой операцией. В ряде случаев допускается гвоздевая запрессовка, а также склеивание в поле токов высокой частоты.

· Выдержка в прессе (при холодном отверждении) до 24 час.

· Распрессовка и окончательная обработка конструкций: фрезерование боковых поверхностей, обрезка опорных участков и нанесение защитных составов.