Склеивание, облицовка и гнутьё древесины

Склеивание, облицовка и гнутьё древесины
Илья Мельников

Деревообработка
Склеиванием называют соединение древесины и древесных материалов с помощью клеев и клеевых пленок. Это основной вид соединений на деревообрабатывающих производствах. В книге подробно дана информация о том, как правильно склеивать древесину и древесные материалы, для чего применяется эта процедура и как правильно заготавливать клей.

Илья Мельников

Склеивание, облицовка и гнутье древесины

СКЛЕИВАНИЕ ДРЕВЕСИНЫ И ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Склеиванием называют соединение древесины и древесных материалов с помощью клеев и клеевых пленок. Это основной вид соединений на деревообрабатывающих производствах. Сущность склеивания состоит в следующем: нанесенный на поверхность древесины клей проникает в межклеточные и внутриклеточные пространства, застывает или затвердевает там и таким образом как бы сшивает склеиваемые поверхности. При этом между склеенными поверхностями образуется тонкий слой клея – от 0,08 до 0,15 мм.

Как при малой, так и большой толщине клеевого слоя прочность соединения ухудшается. При меньшей толщине склеивание будет "голодным", при большей – в клеевом слое в результате усадки клея при отверждении возникают внутренние напряжения.

Склеивание применяют для получения деталей больших размеров из брусков массивной древесины; для скрепления шиповых соединений; изготовления столярных плит и мебельных щитов; для облицовывания деталей и щитов.

Массивную древесину склеивают по длине, ширине и толщине. Торцы склеиваемых заготовок имеют скосы или шипы, а кромки могут быть обработаны на гладкую фугу, иметь шпунт или гребень, соединяться на вставную рейку.

Рис. Соединения брусков по длине:

а – впритык, б – в паз и гребень, в – на ус, г, д – клиновидное, е – в четверть, ж – на рейку

Рис. Способы соединения щитов:

а – на гладкую фугу, б – в четверть, в – на рейку, г – в паз и гребень, д – в паз и треугольный гребень, е – «ласточкин хвост»

Рис. Соединение досок по кромке и по длине:

а – по кромке на рейку, б – в четверть по кромке, в – в прямоугольный паз и гребень по кромке, г – в трапецпаз и гребень по кромке, д – на гладкую фугу (по кромке), е – по длине на ус, ж – по кромке в прямоугольный паз и гребень, з – на зубчатый шип

При склеивании древесных листовых материалов возможны различные варианты сочетаний материалов в склеиваемом блоке. Склеивают между собой одинаковые листовые материалы одной толщины; различные листовые материалы разной толщины (древесноволокнистая плита и шпон и т. д.); листовые и илитные материалы (столярная плита и шпон, древесностружечная плита и бумажнослоистый пластик и т. д,).

Требования к склеиваемым заготовкам и материалам. Перед склеиванием заготовки и материалы должны быть обработаны и подготовлены в соответствии с техническими требованиями и технологическими режимами. На склеиваемых поверхностях не должно быть масляных пятен, других загрязнений, стружки, пыли. Влажность древесины должна быть 8е2 %. Покоробленность заготовок не должна быть более 2 мм на 1 м длины. Подготовленные к склеиванию заготовки хранят в течение одной смены, так как при более длительном хранении они могут покоробиться, что снизит плотность прилегания склеиваемых поверхностей.

Шероховатость поверхностей, образующих наружный шов, должна быть не более 60 мкм, а поверхностей, образующих внутренний (невидимый) шов, – не более 200 мкм. Шиповые соединения деталей должны быть обработаны с соблюдением допусков и посадок, очищены от бахромы, стружки и пыли.

Способы склеивания. Практикуется два способа склеивания: холодный и горячий. Склеивание холодным способом (без нагрева склеиваемых материалов) требует длительной выдержки для схватывания клея и выравнивания влажности. Несмотря на хорошее качество склеивания, этот способ применяют редко, так как он не обеспечивает высокой производительности оборудования и требует больших производственных площадей.

При горячем способе процесс склеивания ускоряется за счет нагрева детали или клеевого шва. Теплота подводится различными способами. Кондуктивный (контактный) нагрев детали осуществляется так. Теплота подводится при нагревании склеиваемой поверхности детали контактными (электрическими или паровыми) нагревателями, имеющими постоянную температуру поверхности.

Рис. Схема подвода теплоты к клеевому шву:

а – контактный нагрев детали, б – склеивание с нагретой деталью, в – сквозной нагрев, г – прогрев в поле ТВЧ, 1 и 4 – склеиваемые детали, 2 – контактный нагреватель, 3 – клеевой шов, 5 – электрод, 6 – генератор ТВЧ

Другой способ – склеивание с нагретой деталью, т. е. с помощью аккумулированной теплоты. Нагревают одну деталь, а на другую наносят клеевой шов и подвергают детали прессованию.

Сквозной прогрев применяют при наклеивании тонкой облицовки. Теплота поступает от нагревателей во время прессования.

Подогрев в поле токов высокой частоты (ТВЧ) производят после сжатия склеиваемых поверхностей. Метод подогрева в поле ТВЧ позволяет нагревать непосредственно клеевой слой, не подвергая нагреву древесину. Для получения прочного клеевого шва необходимо настроить генератор ТВЧ на такую мощность, при которой минимальное время склеивания составляет 30-40 с.

Требования к условиям склеивания включают состояние температуры и влажности воздуха в производственном помещении, состояние склеиваемых материалов, выбор и подготовку клеев, способы нанесения клеев, способ склеивания и подвода теплоты, параметры прессования, рекомендации по выдержке склеенных деталей, применяемое оборудование, методы контроля.

Температуру и влажность воздуха в производственном помещении контролируют с целью обеспечения стабильности влажности склеиваемых материалов. Температура воздуха в помещении должна быть не ниже 18° С, а относительная влажность – не выше 65 %.

Способы нанесения клея зависят от вида склеиваемых материалов и объемов производства. На шиповые соединения клей наносят кистями, дисками или окунанием; на брусковые, плитные, листовые детали и щиты – кистями или вальцами.

Рис. Способы нанесения клея и клеящей пленки:

а – клея на одну склеиваемую поверхность, б – на обе поверхности, в – клеящей пленки, г – двустороннее механизированное, д – одностороннее механизированное, 1 и 3 – детали, 2 – клеевой слой, 4 – клеящая пленка, 5 – обрезиненные вальцы, 6 – ванна с клеем, 7 – дозирующие вальцы

При нанесении клея на одну склеиваемую поверхность клеевой слой наносится на нижнюю деталь. Клеящую пленку помещают между склеиваемыми поверхностями деталей.

Прессование осуществляется давлением на склеиваемые поверхности. Под давлением лучше соприкасаются поверхности, имеющие неровности, клей проникает в поры древесины, равномерно по всей поверхности подводится теплота.

Важное требование при прессовании – равномерность давления по всей склеиваемой поверхности. Величина давления зависит от свойств клея и склеиваемых материалов и приводится в технологической документации. Давление прессования при склеивании древесины обычно в пределах от 0,3 до 1,2 МПа. Сжатие склеиваемых поверхностей должно производиться до схватывания клея.

Прессование может быть ручным при облицовывании шпоном и сжатии шиповых соединений; с помощью простых приспособлений – клиновых и винтовых струбцин; механизированным в электромеханических, пневматических и гидравлических прессах и ваймах.

Прессы бывают много– и однопролетные. В многопролетных прессах трудно соблюдать режим облицовывания для первого и последнего щитов в комплекте загрузки, кроме того, плиты пресса прогревают щиты насквозь, поэтому после распрессовки нужна длительная выдержка щитов (до двух суток) для снятия внутренних напряжений. Эти недостатки отсутствуют у однопролетных прессов.

Выбор способа и оборудования для прессования зависит от вида и объема работ, свойств склеиваемых деталей и материалов.

Важная часть технологического процесса склеивания – выдержка деталей. Детали, поступающие на склеивание, должны пройти выдержку, для того чтобы их влажность и температура соответствовали принятым условиям склеивания. В процессе прессования выдержка под давлением необходима для схватывания клея или его полного отверждения. Продолжительность выдержки зависит от вида клея, температуры прессования, породы склеиваемой древесины.

После прессования склеенные детали выдерживают для достижения клеевым слоем достаточной прочности, охлаждения, равномерного распределения влаги в материале и стабилизации его формы. Продолжительность послепрессовой выдержки зависит от параметров прессования и температурно-влажностных условий в помещении. Методы и средства их оценки разрабатываются для каждого режима склеивания отдельно.

Основные дефекты склеивания – просачивание клея, клеевые потеки, непроклеивание, покоробленность. Они возникают при неправильной подготовке заготовок к склеиванию и нарушении режимов склеивания.

СТОЛЯРНЫЕ КЛЕИ И ИХ ПРИГОТОВЛЕНИЕ

Различают клеи животного происхождения (костный, мездровый, казеиновый, альбуминовый) и синтетические, клеящие пленки и нити.

На деревообрабатывающих предприятиях наиболее широко применяются клеи на основе мочевиноформальдегидных (карбамидных) смол, жидкие или в виде порошка, отличающиеся друг от друга содержанием свободного формальдегида, временем отверждения и жизнеспособностью. Применение конкретной марки смолы определяется условиями использования клея. (Условия приводятся в технологической документации на изготовление изделий.)

При склеивании горячим способом наибольшее применение получили карбамидные смолы, имеющие малое содержание свободного формальдегида.

Особое положение занимают смолы быстрого отверждения, применение которых позволяет реализовывать высокопроизводительные технологические процессы склеивания древесины и древесных материалов.