Работа содержит весь технологический процесс скоеивания деревянных заготовок.
Вложение | Размер |
---|---|
![]() | 669.5 КБ |
Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования
Республики Хакасия
«Техникум коммунального хозяйства и сервиса»
Тема: «Склеивание древесины»
Реферат
Выполнил: студент гр. СД-21
Агалаков Д.
Проверил: мастер п/о Иванов С. Н.
Абакан-2012
Введение
Склеивание заготовок и деталей посредством клея — основной вид соединений в производстве столярно-мебельных изделий. Клеевые соединения имеют ряд преимуществ перед механическим креплением. С помощью клеевого соединения легко создать из обычного или маломерного материала монолитные конструкции любых форм и размеров. Клееные конструкции менее подвержены деформациям, чем конструкции, изготовленные из цельной древесины.
Клеевые соединения не утяжеляют конструкцию, обладают высокой прочностью. Изготовление клеевых соединений может быть
максимально механизировано, так как процесс склеивания отвечает требованиям современного производства. Наконец, соединение посредством клея во многих случаях представляет собой единI ственно возможный вид соединения материалов в процессе изготовления столярно-мебелъных изделий (облицовывание шпоном).
Технологический процесс склеивания состоит из следующих операций: подготовки склеиваемых материалов, нанесения клея, прессования и выдержки под давлением, выдержки после склеивания. После выдержки склеенные заготовки поступают на механи ческую обработку.
Подготовка склеиваемых материалов, прессование и время выдержки под давлением, выдержка после склеивания зависят от вида склеивания, технической оснащенности производства.
Выбор, приготовление и нанесение клея
Для склеивания применяют синтетические клеи и клеи животного происхождения.
Синтетические клеи обеспечивают высокую механическую прочность соединения, водостойкость и биологическую стойкость клееной древесины, а также быстро затвердевают при нагревании.
Синтетические клеи горячего отверждения применяют в помещениях, оборудованных приточно-вытяжной вентиляцией.
Клеи животного происхождения — глютиновые (коллагеновые) и казеиновые — не обладают технологическими свойствами, присущими синтетическим клеям, поэтому их применяют в учебных мастерских не оборудованных приточно-вытяжной вентиляцией.
Синтетические клеи. Из синтетических клеев наибольшее приме-; некие находят мочевино-формальдегидные (карбамидные) клеи : ЖС, М-60, М-70 горячего и холодного отверждения, клей-расплавы и поливинилацетатные дисперсии. Кроме того, для склеивания древесины, а также для приклеивания к древесине пластмасс, [резины, тканей, металла применяют специальные синтетические клеи. Среди них модифицированные поливинилацетатной диспер-I сией или латексом карбамидные, полиуретановые, полиэфирны эпоксидные, резиновые, пленочные клеи и клеевая нить. На пред- I приятия специальные клеи поступают, как правило, в готовом виде. I В некоторых случаях для придания рабочей вязкости клеи разводят 1 растворителями или водой.
Карбамидные клеи. Карбамидные синтетические смолы можно I применять в качестве клеящих веществ. Для ускорения процесса I отверждения в них вводят отвердитель. Карбамидную смолу рабочей вязкости с введением в нее отвердителя принято называть кар-бамидным клеем. Карбамидные клеи горячего отверждения посту- I пают в готовом виде или их приготавливают по рецепту лабораторий предприятий введением в них наполнителей (мука древесная, тальк, каолин) и отвердителей (хлористый амоний, 10%-ная щавелевая кислота).
Для получения смолы нужной вязкости можно смешать смолы одной марки, но разной вязкости, добавить не более 4 частей воды на 100 частей смолы или ввести наполнитель. Прочность склеивания не снижается.
Для приготовления клея в учебных мастерских количество отвердителя, необходимого для приготовления клея, подбирают опытным путем.
Например, надо определить количество 10%-ной щавелевой кислоты для приготовления рабочего раствора клея УКС холодного отверждения. В 5 стеклянных стаканчиков одинаковой емкости помещают по 100 г смолы с наполнителем. В каждый из стаканчиков при непрерывном помешивании добавляют следующее количество отвердителя: в стаканчик № 1 — 5 весовых частей (к весу смолы), или 5 г; в стаканчик № 2 — 10 весовых частей, или 10 г; в стаканчик № 3 — 15 весовых частей, или 15 г; в стаканчик № 4 — 20 весовых частей, или 20 г; в стаканчик № 5 — 25 весовых частей, или 25 г.
Через каждые 15 мин смесь перемешивают во всех стаканчиках деревянной палочкой (для каждого стаканчика должна быть отдельная палочка) и отмечают время, когда смесь в стаканчиках потеряет текучесть (свернется). По полученным результатам подбирают требуемое количество отвердителя для приготовления клея с учетом выбранных режимов склеивания.
Жидкие карбамидные смолы имеют небольшой срок хранения, поэтому в розничной торговле для использования смол в небольших количествах продаются порошкообразные смолы, срок хранения которых составляет не менее года.
Приготовление клеевых растворов на основе порошкообразных смол сводится к смешиванию соответствующего количества порошка и воды при комнатной температуре и интенсивного перемешивания смеси до полного растворения порошка. Затем указанным выше способом определяют потребное количество отвердителя и клеевой раствор готовят так же, как из жидких смол.
Порошкообразные клеи поставляются также в виде готовой смеси с отвердителем. В этом случае клеи приготавливают смешиванием порошка с водой.
Недостатком карбамидных клеев является хрупкий клеевой шов, в связи с чем они мало пригодны для склеивания изделий, работающих при переменных нагрузках, например для склеивания шипов и проушин деталей стульев. Для придания эластичности клеевому шву карбамидные клеи модифицируют поливинилацетатными клеями (дисперсиями) путем введения в клей 15—25 весовых частей дисперсии к весу клея.
Для приготовления и использования клея пригодна только эмалированная или металлическая, луженая, фарфоровая, стеклянная посуда. Нельзя пользоваться клеянками и кистями, загрязненными другими клеями. Хранить клеи надо при температуре 18—20 °С.
Клеи-расплавы — это термопластичные клеи, которые становятся текучими при повышенной температуре и твердыми при комнатной. Их применяют для облицовывания кромок в агрегатных станках.
Клеи-расплавы не содержат растворителей. Их наносят на склеиваемые поверхности в горячем состоянии при температуре клея 170— 190°С. Благодаря этому поверхности интенсивно смачиваются, создается хорошая адгезия к пористым и гладким поверхностям.
Клеи-расплавы отверждаются в тонком слое, остывая до комнатной температуры. Компонентами клея-расплава являются сополимер этилена с винилацетатом, кумароновая смола, канифоль сосновая, наполнители (тальк или каолин), стабилизатор (антиокси-дант) и красители (двуокись титана или битум).
Сополимер этилена и винилацетата служит основой клея-расплава, придает ему адгезионные свойства, высокую текучесть при нагревании и прочность при охлаждении. Кумароновая смола и канифоль улучшают смачивающую способность клея-расплава, усиливая его адгезию, снижают вязкость клея-расплава до требуемой. Наполнители придают клеевому шву твердость, улучшают теплостойкость клея-расплава, снижают его стоимость. Стабилизатор замедляет процесс окисления клея-расплава в процессе склеивания, когда клей продолжительное время находится под воздействием высокой температуры. Клей-расплав после приготовления гранулируется. Готовый клей в виде гранул хранится при температуре не выше 25 "С. Срок хранения не менее 12 мес.
Поливинилацетатная дисперсия представляет собой вязкую жидкость белого цвета, обладает высокой адгезией к различным мате-;. риалам, удобна в использовании и практически безвредна. Ее применяют для склеивания древесины, приклеивания к древесине пластиков, тканей холодным способом и с нагревом клеевого слоя.
Поливинилацетатные дисперсии термопластичны, отличаются | низкой теплостойкостью. При температуре 60—70 °С прочность склеивания резко падает. Недостаток поливинилацетатных дисперсий -низкая водостойкость.
Для повышения водостойкости и теплостойкости поливинилацетатных дисперсий их модифицируют смоляными клеями, вводя 4-6 весовых частей клея к весу дисперсии. Поливинилацетатную дисперсию с введенным в нее смоляным клеем принято называть клеем ПВА.
Клеи животного происхождения
Глютиновые (коллагеновые) клеи в зависимости от исходного сырья разделяют на мездровые, костные и рыбьи. Клеящим веществом в глютиновых клеях является коллаген. Коллаген при нагревании гидролизуется и переходит в глютин.
Глютин набухает в холодной воде, при нагревании в ней растворяется и после охлаждения образует желатинообразую массу. При продолжительном нагревании под действием высокой температуры (свыше 100 °С) глютин распадается на более простые углеводы, которые не обладают клеящими свойствами.
Для приготовления рабочего раствора сухой клей укладывают в ] чистую посуду и заливают холодной водой для набухания. Если клей поступает в виде галерты (студнеобразного клея), то предварительного замачивания не требуется и клеевой раствор приготавливают сразу. Залитый водой клей набухает в течение 6—12ч. Набухание считается законченным, когда в плитках не будет твердого остатка.
Затем студень помещают в варочный котел с водяным обогревом и варят при температуре 60—70 °С не более 2 ч, периодически помешивая мешалкой. Поднимать температуру выше 80 °С нельзя, так как при высоких температурах качество клея быстро снижается.
Клей считается готовым, когда в нем отсутствуют клеевые сгустки. Готовый раствор фильтруют через сито с 16—20 отверстиями на 1 см2, предварительно сняв с раствора пену.
Приготавливать клей нужно в количестве, рассчитанном не более чем на одну-две смены. Оставшийся после работы клей сливают в чистую посуду, где он застудневает. Для работы берут нужное количество студня, разогревают его и, если необходимо, разбавляют кипяченой водой.
Нанесение клея
Клеи, ,как правило, наносятся на одну из поверхностей. Только при склеивании поверхностей, сильно впитывающих клей после нанесения (торцы), его наносят на обе поверхности.
При нанесении клея вручную пользуются кистями или щётками из щетины. Кистями из луба и специальными приспособлениями.
Клей также можно наносить на станках. Клеенаносящие станки бывают трёх видов: с нижним и верхним питанием, с нижним питанием без дозирующих устройств, используемые в основном для нанесения глютиновых и казеиновых клеев, с дозирующими вальцами, обеспечивающими равномерное нанесение синтетических клеёв.
Режимы склеивания
Основными факторами, обусловливающими режимы склеивания, являются: количество клея, наносимого на единицу склеиваемой поверхности, давление при склеивании и продолжительность склеивания, время выдержки деталей после склеивания, влажность древесины и воздуха в помещении.
Количество клея, наносимого на единицу площади склеиваемых поверхностей, зависит от его концентрации и вязкости, толщины клеевого слоя, температуры древесины и окружающей среды, качества подготовки склеиваемых поверхностей.
Концентрация и вязкость клея влияют на его способность наноситься на поверхность древесины и смачивать ее, определяют расход клея и прочность склеивания.
Если клей отличается высокой концентрацией и большой вязкостью, то при склеивании требуется применять высокое давление и повышенную. Кроме того, значительно увеличивается расход клея. Однако при облицовывании во избежание просачивания жидкого клея сквозь шпон на лицевую сторону применяют более концентрированные растворы, чем при склеивании заготовок из массива. Для синтетических клеев содержание сухих веществ в зависимости от марки клея составляет 57—63%; концентрация глю-тиновых клеев, применяемых для склеивания, — 33—60%.
Количество клея, наносимого на склеиваемую поверхность, должно быть достаточным для получения клеевого слоя оптимальной толщины. При очень тонком клеевом слое прочность склеивания оказывается недостаточной («голодное» склеивание). При толстом клеевом слое прочность соединения также снижается, так как применяемые в деревообработке клеи обладают значительной объемной усадкой, что вызывает развитие внутренних напряжений в клеевом шве после высыхания клея. Оптимальная толщина клеевого слоя должна находиться в пределах 0,08—0,15 мм. Толстый клеевой слой образуется при применении клеев высоких концентрации и вязкости.
На получение оптимального клеевого слоя оказывают влияние время общей выдержки (пропитки) древесины с нанесенным клеем и качество подготовки поверхности, на которую нанесен клей. Различают периоды открытой и закрытой выдержки древесины с нанесенным клеем. Открытая выдержка охватывает время между нанесением клея и наложением на нее приклеиваемой заготовки. Закрытой выдержкой называется период после наложения приклеиваемой заготовки на поверхность заготовки с нанесенным клеем до момента запрессовки.
Во время выдержки происходит выделение влаги из клея, впитывание и смачивание клеем древесины, в результате чего древесина увлажняется, вязкость и концентрация клея повышаются до требуемых.
Правильно установленная продолжительность закрытой и открытой выдержки влияет на качество склеивания. Незагустевший I жидкий клей может быть излишне выдавлен из клеевого слоя, а I загустевший потеряет способность смачивать древесину и впиты-I ваться в нее. В обоих случаях клеевое соединение получается непрочным. Допускаемое время общей выдержки зависит от марки I клея и указывается в режимах склеивания. При работе с синтетическими клеями следует избегать увеличения продолжительности К общей выдержки, так как в этом случае возможно частичное отверждение клея.
Когда используют глютиновые клеи, продолжительность I периода от момента нанесения клея до запрессовки в большой I степени зависит от температуры древесины и окружающей среды. При охлаждении эти клеи застудневают и теряют способность смачивать древесину, поэтому температура древесины и помещения должна быть не ниже 25 "С. При такой температуре оптимальная продолжительность выдержки (закрытой и открытой) составляет 4—5 мин. При облицовывании в прессах с обогреваемыми плитами температурные требования к древесине и окружающей среде резко меняются. Для глютиновых клеев период открытой выдержки может быть продлен до 2 ч и более, т. е. до полного высыхания клеевого слоя. Подсушка клеевого слоя способствует хорошему смачиванию склеиваемых поверхностей и уменьшает возможность прохождения клея через шпон.
Расход клея зависит и от шероховатости подготовленных под склеивание поверхностей. Неровности в результате обработки увеличивают среднюю толщину клеевого слоя и вызывают ослабление склеивания тем больше, чем больше размеры неровностей. Неровности на поверхности, подлежащие облицовыванию, недопустимы и по той причине, что скапливающийся в них клей при высыхании втягивает шпон.
При склеивании шиповых соединений расход клея в связи с большими потерями возрастает в 2-3 раза.
При склеивании расход клея в среднем составляет, г/м2:
Карбамидных клеев, клей ПВА 100-180
Клея-расплава 140-260
Глютиновых клеев 300-400
Казеиновых клеев 250-350
При склеивании шиповых соединений расход клея в связи с большими потерями возрастает в 2—3 раза.
Величина давления при склеивании в основном зависит от площади склеиваемых поверхностей и качества их подготовки, от концентрации и вязкости клея.
Давление при склеивании необходимо для более плотного соприкосновения склеиваемых поверхностей и лучшего смачивания их клеем. Небольшим поверхностям требуется меньшее давление. Так как склеиваемые заготовки всегда имеют некоторые неровности, то величина давления должна быть такой, чтобы обеспечить соприкосновение поверхностей по всей площади склеивания.
При склеивании под давлением клей лучше проникает в поры древесины, увеличивая площадь склеивания. При употреблении жидких клеев давление не должно быть чрезмерно большим, иначе можно выдавить часть клея и получить «голодное» склеивание. При использовании густых клеев необходимо более высокое давление, иначе клеевой слой будет слишком толстым. Практически для склеивания с прессованием применяют давление от 0,2 до 1,5 МПа.
Величина давления при склеивании без прессования обеспечивается правильным выбором соответствующих посадок шиповых соединений.
Склеиваемые заготовки выдерживают под давлением до отверждения клея.
Продолжительность склеивания зависит главным образом от температурных условий и вида клея. При склеивании без подогрева клеевых слоев время выдержки под давлением при склеивании кар-бамидными, глютиновыми и казеиновым клеями составляет от 4 до 6 ч, при склеивании клеев ПВА — не менее 2 ч. Отверждение клеев можно значительно ускорить, нагревая их до определенной температуры. В этом случае время выдержки заготовок под давлением будет слагаться из времени, необходимого на подвод теплоты к клеевому слою, и времени, затраченного на отверждение клея при данной температуре.
Подогрев клея до температуры, при которой его отверждение происходит во много раз быстрее, чем при холодном склеивании, — основной способ ускорения процесса склеивания синтетическими клеями горячего отверждения.
При склеивании глютиновыми клеями клеевые слои нагревают для того, чтобы снизить вязкость клея и предотвратить его преждевременное застудневание. Кроме того, нагрев глютиновых клеев способствует более быстрому удалению влаги из клея, что также ускоряет его отверждение.
В зависимости от размера и формы склеиваемых заготовок, оборудования, применяемого для их запрессовки, и вида клеев способы подвода теплоты к клеевым слоям могут быть различны (рис. 98). В настоящее время при склеивании в основном применяют кондук-тивный способ нагрева клеевых слоев путем подвода теплоты в процессе склеивания за счет теплопроводности склеиваемых материалов. Кондуктивный нагрев осуществляют от плит или других прессующих приспособлений, обогреваемых паром или электричеством (рис. 98, а, б). Применение такого способа позволяет вести, например, процесс облицовывания при любой заданной температуре.
При облицовывании глютиновыми клеями в прессах, не имеющих обогреваемых плит, применяют подогретые до 60—80°С металлические цинковые или оцинкованные прокладки 4. Клей отверж-дается за счет теплоты, предварительно накопленной (аккумулированной) в прокладках (рис. 1 в). При склеивании заготовок из массива древесины предварительно нагревают одну или обе склейваемые заготовки 5. Клей отверждается быстрее за счёт теплоты, аккумулированной в заготовках (рис. 1, г)
Рис 1. Схемы основных способов нагрева клеевых слоев при склеивании:
а - кондуктивный нагрев от обогреваемых плит; б — то же, от электронагревателя; в — за счет теплоты, аккумулированной в прокладках; г — за счет теплоты, аккумулированной в заготовках; д — конвективный нагрев клеевого слоя; е — радиационный нагрев клеевого слоя; ж — нагрев токами высокой частоты; 1 — горячая плита пресса; 2 — электронагреватель; 3 — понижающий трансформатор; 4 — нагретая прокладка; 5 — нагретые стороны заготовок; 6 - отражательный кожух; 7 — генератор ТВЧ
При облицовывании криволинейных поверхностей деталей используют также конвективный (рис. 98, д) или радиационный (рис. 98, е) нагрев. Теплота клеевому слою в первом случае передается путем конвекции (передача теплоты перемещением слоев жидкого или газообразного вещества) за счет принудительной циркуляции горячего воздуха или пара, во втором случае клеевой слой нагревается с помощью инфракрасных лучей. Источником инфракрасных лучей служат электронагреватели 2.
Самый эффективный способ нагрева клеевых слоев — нагрев токами высокой частоты (рис. 98, ж). Для нагрева заготовки помещают между двумя металлическими электродами, на которые подают переменный ток высокой частоты от лампового генератора 7. Ориентировочно время приклеивания в установке ТВЧ при параллельном расположении электродов можно подсчитать по формуле
15
1 ~ (200-600№ '
где / — время приклеивания, мин; Е5 — сумма площадей клеевых слоев, см2; М- мощность генератора, кВт; 200—600 — площадь клеевого шва (см2), которую может склеивать генератор мощностью 1 кВт за минуту.
Чтобы склеивание было прочным, нужно настраивать генератор на такую мощность, при которой минимальное время склеивания составляло бы 30-40 с.
За время выдержки заготовок после склеивания (свободная выдержка) перед дальнейшей обработкой увеличивается прочность клеевого соединения, равномерно распределяется влага, внесенная с клеем, и уравновешиваются напряжения в древесине, возникающие в результате ее увлажнения клеем, нагревания в процессе и последующего охлаждения до температуры помещения.
Продолжительность свободной выдержки зависит в основном от вида применяемого клея, температуры и влажности воздуха в помещении.
При температуре воздуха в помещении не ниже 18°С и относительной влажности не выше 65% продолжительность выдержки при склеивании в зависимости от применяемых клеев составит при холодном и горячем способах склеивания карбамидными клеями не менее суток, карбамидным быстроотверждающимся клеем СФК-70 — не менее 2 ч. После склеивания клеем-расплавом выдержки не требуется,; заготовки сразу могут поступать на дальнейшую обработку.
При склеивании глютиновыми клеями изделия выдерживают 1—3 сут, казеиновым — 1—2 сут.
Срок свободной выдержки может быть сокращен при кондиционировании воздуха. Для предохранения облицованных шпоном заготовок от коробления и лучшей циркуляции воздуха между ними | их выдерживают под грузом в стопах с прокладками из древесины. Влажность склеиваемых материалов и воздуха в помещении ока-| зывает большое влияние на качество склеивания. Чем выше влажность применяемых материалов и воздуха, тем ниже прочность склеивания. Влажность склеиваемых заготовок должна быть в пределах (8+2)%, относительная влажность воздуха в помещении не выше 65%. При облицовывании шпоном влажность наклеиваемого шпона должна быть на 2—3% ниже влажности заготовки, так как при ражнении заготовки и шпона клеем последний увлажняется и разбухает в большей степени.
Прочность склеивания при скалывании по клеевому слою массивной древесины деталей мебели должна быть не менее 2 МПа.
Технология склеивания
При изготовлении столярно-мебельных изделий основными видами склеивания являются: склеивание заготовок по ширине и толщине, склеивание пустотелых щитов, приклеивание раскладок, склеивание гнутоклееных заготовок в шаблонах (см. главу И) и пресс-формах, склеивание гнутопильных заготовок, склеивание шиповых соединений.
Склеивание заготовок по толщине и ширине. Технологический процесс склеивания заготовок по толщине и ширине (щиты) состоит из подготовки заготовок, склеивания их пластями или кромками.
Подготовка заготовок к склеиванию по толщине заключается в выравнивании пластей. При склеивании заготовок по ширине выравнивают кромки заготовок или кромки и одну пласть. Выравнив-|ание наряду с кромками одной пласти позволяет более точно базировать заготовки при склеивании. При обработке на станках пласти [я кромки выравнивают фрезерованием, при обработке ручными инструментами — фуганком или полуфуганком.
После выоавнивания склеиваемые по ширине заготовки подбирают. Для этого | заготовки 1 (рис2.) укладывают на бруски 2 и подбирают их таким образом, что бы кромки плотно прилегали одна к другой. При необходимости кромки дополнительно выравнивают строганием или фрезерованием. Подобранные заготовки отмечают, нанося карандашом по линейке две сходящиеся линии 3 («галочку»),
При подборе широких делянок для склеивания по ширине необходимо учитывать последующее коробление щитов взависимости от расположения волокон и направления годовых слоев древесины а делянках, из которых будет склеен щит.
При склеевании заготовок по толщине применяют хомутовые винтовые струбцины и столярные струбцины. Пресс (рис.3, а) предназначен для сжатия склееваемых заготовок при помощи винтов, расположенных в стойках пресса.
рис. 2. Подбор и разметка заготовок приклеивании по ширине:
I 1 - заготовки; 2 — бруски; 3 — «галочка»
гис. 3.. Склеивание заготовок по толщине:
а - в хомутовых струбцинах; б - в столярных струбцинах
Склеивание пустотелых щитов
Схема формирования щитов зависит от способа их склеивания. При холодном способе склеивания двусторонние щиты формируют следующим образом.. На рабочий стол помещают облицовку, на неё укладывают рамку с нанесённым на неё клеем. Затем кладут в промежуток между брусками рамки-заполнители и сверху вторую облицовку. При склеивании односторонних щитов клей наносят на одну сторону предварительно склеенной рамки. Таким образом формируют несколько щитов и укладывают их в стопу, которую подают на пресс.
При склеивании горячим способом пакет формируют на металлической прокладке, предварительно положенной на рабочий стол. Сформированный пакет накрывают второй металлической прокладкой и подают на прессование.
Список литературы
Волшебные звуки ноктюрна
А. Усачев. Что значит выражение "Белые мухи"?
Загадка Бабы-Яги
Прекрасная химия
Как Снегурочке раскатать тесто?