Склеивание древесины
Теоретическая схема. Поверхность механически обработанной древесины можно представить как совокупность разрезанных клеток сосудов и волокон, с которыми клей вступает в контакт.
При этом возможны три схемы этого контакта:
1) клей заполняет промежутки только между стенками клеток, оставляя свободными полости и сосуды;
2) клей смачивает всю свободную поверхность сопрягаемых деталей, но не заполняет целиком полости клеток и сосудов;
3) клей заполняет все свободное пространство между поверхностями, проникая на некоторую глубину в древесину по обе стороны клеевого шва.
Практическая реализация этих схем зависит от количества клея, наносимого на поверхность. Склеивание по первой схеме возможно при расходе клея 20—30 г/ м2, по второй — 70— 80 г/м2, по третьей 100—150 г/м2. В производственных условиях иа склеивание 1 м2 древесины расходуется 200—300 г клея с учетом не только проникания его в древесину, но и неровностей клеевого шва, вытекания клея из зазора и т.п.
Глубина проникания клея в древесину зависит от прилагаемого давления, длины и направления волокон относительно плоскости склеивания. Если угол наклона волокон меняется от 0° до 90° (торцовый разрез), глубина проникания клея увеличивается в 15—150 раз, что требует повышенного расхода клея.
Прочность склеивания. Для прочного склеивания древесину обрабатывают веществами, укрепляющими стенки клеток или закупоривающими сосуды. Такое же действие оказывает клей. Наибольшую прочность клеевого шва обеспечивает взаимодействие клея с разрезами клеточных стенок, которые состоят из нескольких слоев, содержащих различные количества целлюлозы, гемицеллюлоз и лигнина — веществ, обладающих полярностью и поэтому хорошо сцепляющихся с клеем. Наиболее адгезионноактивна целлюлоза; поэтому на тех участках, где она преобладает, прочность склеивания выше. Чем толще стенки клеток, тем больше адгезионное взаимодействие клея с древесиной и тем больше прочность склеивания. Поэтому участки поздней древесины, имеющие более толстые клетки, склеиваются прочнее. Они имеют менее резкий рельеф в разрезе, что также способствует лучшему склеиванию.
Размеры и характер неровности поверхности древесины, зависящие от способа ее обработки, по-разному влияют на прочность склеивания.
образуемой ручным строганием, прочность склеивания наибольшая; при шероховатой поверхности, созданной пилой с разведенными зубьями, — наименьшая. На прочность склеивания древесины значительно влияет ее плотность (или пористость), что также связано с толщиной клеточных стенок. Чем выше плотность, тем более прочно склеивается древесина. Если допустить, что пористость отсутствует на всей площади клеевого шва и сцепление происходит только с веществом древесины, то прочность склеивания могла бы достигнуть 30—33 МПа. Фактически для наиболее распространенных пород — сосны, ели, березы, лиственницы, дуба она составляет 8—12 МПа.
Древесина хвойных и лиственных пород, отличающихся анатомическим строением, склеивается по-разному. При склеивании древесины сосны клей заполняет преимущественно клетки, а при склеивании березы — клетки и сосуды. На прочность склеивания значительно влияет влажность древесины. При повышенной влажности клей хуже взаимодействует с древесиной, так как ее адгезионно-активные радикалы блокируются молекулами воды. Для различных клеев существуют пределы влажности склеиваемой древесины: для резорцинофор-мальдегидных 20—22%, фенолформальдегидных 15—18%, карбамидных и поливинилацетатных 8—10%. При повышенной влажности склеиваемая древесина менее прочная, что также отражается на прочности клеевого шва.
Толщина клеевого шва зависит от вязкости клея, содержания в нем неполнителей, прилагаемого давления при запрессовке и других факторов. Чем толще клеевой шов, тем больше в нем напряжения от усадки клея, от усушки древесины и тем ниже прочность соединений. На толщину клеевой прослойки влияет способ обработки древесины. При станочном фрезеровании поверхностей толщина клеевой прослойки находится в пределах 0,1—0,5 мм, при ручном строгании — 0,02— 0,1 мм. От способа обработки зависит также равномерность толщины клеевой прослойки и распределение в ней усадочных, влажностных и иных напряжений. Местное утолщение прослойки может оказаться слабым местом клеевого соединения. Дефекты фрезерования (заколы, задиры, трещины, риски от зазубренных ножей и пр.), а также загрязнения станочной смазкой снижают прочность склеивания. Загрязненные места поверхности (в том числе выступающую смолу) очищают тампоном, смоченным в ацетоне или бензине.
Склеивание древесины, обработанной антисептиками и антипиренами. Адгезионные свойства поверхности антисептированной и антипирированной древесины значительно изменяются, контакт с клеем нарушается. Неполярные и маслянистые антисептики снижают адгезионную способность древесины, водорастворимые соли увеличивают ее гигроскопичность, влияют на реакцию отверждения клея, способствуют старению клеевого шва. При антисептировании солями древесину склеивают с отвердителем, количество которого корректируют с учетом добавочной кислотности антисептика. При склеивании древесины, пропитанной маслянистыми антисептиками, используют клеи, содержащие органические соединения и растворяющие антисептики. Рекомендуется также протирать поверхность ацетоном или дихлорэтаном. Для прочного склеивания пропитанной древесины увеличивают продолжительность открытой выдержки, применяют более длительную запрессовку и повышенное давление.
Склеивание древесины с металлами и пластмассами затруднено из-за различия физических и химических свойств соединяемых материалов (плотности, теплопроводности, температурного расширения, стойкости к влаге, кислотным и щелочным компонентам клея). Рекомендуется применять эпоксидные клеи, модифицированные каучуками, полиэфирами, содержащие наполнители (портландцемент, маршалит, стекловолокно). Хороший результат дает применение менее прочных, но более эластичных каучуковых клеев. Слой клея наносят на поверхность, высушивают, а затем поверхности склеивают с реактивацией, т.е. с нагреванием для размягчения клея.
При склеивании фенолформальдегидными клеями используют эластичный подслой из клея БФ-2, который наносят на поверхность металла, подсушивают, а затем склеивают металл с древесиной клеем ВИАМ-Б-3 холодным способом. В качестве подслоя используют также порошкообразный фенолполивинилбутиральный клей, который наносят на поверхность металла методом газопламенного напыления.
Для склеивания стеклопластиков с древесиной рекомендуется полиэфирный клей, наполненный стекловолокном. Толщина клеевого слоя 0,1—0,5 мм. Поверхность стеклопластика перед склеиванием очищают от технологических смазок бензином или ацетоном и обрабатывают наждачной бумагой. Склеивание пенопластов не требует обработки поверхности, но применяемые клеи не должны содержать компонентов, растворяющих ячейки пенопласта (ароматических и хлорированных углеводородов, кето-нов, эфиров и др.).
Деревянные конструкции - Склеивание древесины
Остались вопросы по теме - "Склеивание древесины", задайте их на