Контрольная работа - Технология деревообрабатывающих производств

Подождите немного. Документ загружается.

минимизировать трещины в древесине. Кроме того, в области сердцевины,

которая является лицевой стороной склеенной двухслойной балки, меньше

всего дефектов, что отражается на эстетическом виде. Трехслойные балки

отличаются лишь тем, что склеиваются не две, а три доски.

Литература:

1. Синицын А.П., Клесов А.А., Рабинович М.Л. и др. Итоги науки и

техники. Сер. Биотехнология. Т. 12. - М., 1988.

2. РадчукDЛ.И. Основы конструирования изделий из древесины.

Приложения: Учебное пособие. - М.: МГУЛ, 2006.

3. Классификация клееных материалов.

Основные компоненты клея. Требования к клеям

В последнее время все большую популярность на рынке строительных

материалов приобретают изделия из клееной древесины. Рассмотрим их

более подробно.

1. Двухслойные и трехслойные клееные балки.

Название данного продукта помогает представить их способ

производства, а именно: две доски склеиваются друг с другом. При этом

необходимо, чтобы одна из досок была приклеена сердцевиной наружу. И это

не случайно, так как именно такая технология склеивания позволяет

существенно минимизировать трещины в древесине. Кроме того, в области

сердцевины, которая является лицевой стороной склеенной двухслойной

балки, меньше всего дефектов, что дает неоспоримое преимущество для

продукции в эстетическом смысле. Процесс изготовления трехслойных балок

повторяет процесс изготовления двухслойных балок, различие лишь в том,

что в этом случае склеиваются не две, а три доски. Процесс изготовления

проистекает так же, как и в случае с производством конструкционной

древесины, при этом добавляется операция склейки ламелей по пласти и

строгание балок. Область применения: рамочные конструкции, каркасные

сооружения, стропила, опоры.

2. Многослойная клееная древесина

Многослойная клееная древесина одним своим названием определяет

способ производства. Отдельные заготовки (доски) склеиваются по длине и

толщине друг с другом.D Область применения: навесы, зимние сады,

стропила, балочные конструкции, мосты, складские, спортивные и

производственные сооружения, опоры, стойки, перила, беседки и галереи.

Производство клееных и несущих деревянных элементов требует не

только специальных технических знаний, но и специально оборудованных

производственных площадей, специализированных станков и установок, а

также мероприятий по контролю за качеством продукции, т.е.

экспортироваться и использоваться в строительстве может только

исключительно качественно изготовленная продукция.

Способы приготовления разных клеев и правила пользования клеями

различны. В 1994 году половина всего мирового производства

термореакгивных смол приходилась наDформальдегидные смолы. Основными

производителямиDих были США, Япония, Германия, Россия. ВDРоссии

вDдеревообработке используется примерно 85% выпуска карбамидных смол и

только 15% фенолоформальдегидных. Клеи для склеивания древесины

подразделяются на три группы: клеи животного происхождения, клеи

растительные и клеи из синтетических смол. Животные клеи (коллагеновые)

наиболее давно используются для склеивания древесины. Казеиновые и

растительные белковые клеи, среди которых основное место занимают клеи

из соевых бобов, начали широко применяться в промышленности во время

первой мировой войны для склеивания пиломатериалов и шпона в изделиях,

к которым не предъявлялись жесткие требования к водостойкости. Клеи

природного происхождения продолжают сохранять важное место среди

клеев для склеивания древесины. Клеи на основе кровяных белков

применяются самостоятельно в сочетании с соевым белком или с небольшой

добавкой фенольных смол для производства хвойной фанеры, используемой

в нормальных температурно-влажностных условиях. Для бытовых целей и в

небольших производственных мастерских используют готовые к

употреблению жидкие животные или рыбные клеи. В промышленности

применяют также казеиновые клеи, поставляемые в виде порошка.

Синтетические клеи начали применять перед второй мировой войной,

но по своему значению они превзошли все прежние виды клеев для

склеивания древесины. Фенольные клеи широко применяют в производстве

фанеры хвойных пород, предназначаемой для эксплуатации в жестких

условиях. Мочевинные клеи широко используют в производстве фанеры

лиственных пород для мебели и внутренней отделки помещений.

Резорциновые и фенолрезорциновые клеи применяют главным образом для

склеивания пиломатериалов в изделиях, которые предназначаются для

эксплуатации на открытом воздухе. По дивинил ацетатные эмульсионные

клеи используют при изготовлении мебели.

1. Карбамидоформальдегидные смолы и&клеи на&их основе

Данные смолы впервые были синтезированы вD1929Dгоду. Исходными

материалами для них являются карбамид иDформальдегид.

2. Меламиновые смолы и&клеи на&их основе

Меламин (C

) при реакции сDформальдегидом дает более развитую

трехмерную структуру, чем сDкарбамидом. Это обуславливает более высокую

прочность и долговечность клеевого соединения. Ввиду дороговизны

меламина его используют как добавку кDкарбамидным смолам. Достаточная

водостойкость клеевого соединения достигается при содержании меламина

неDменее 15-20% отDобщей массы клея. ОтвердительD- хлористый аммоний

(0,5-1,0%) или фосфорная кислота. ВDРоссии промышленное производство

меламина отсутствует иDпредприятия, выпускающие соответствующие смолы

(вDосновном пропиточные), работают наDимпортном сырье. Мировые цены

наDмеламиноформальдегидные смолы находятся вDпределах 1500-1800 $/т.

3. Фенолоформальдегидные смолы и&клеи на&их основе

Фенолами называют соединения бензольного ряда, вDкоторых один или

несколько атомов водорода замещены гидроксильными группами.

ВDзависимости отDколичества гидроксилов фенолы подразделяются наDодно-

иDмногоатомные. КDодноатомным относятся фенол, крезол, ксиленол.

КDдвухатомнымD- резорцин. ВDнашей стране фенолы вDосновном получают

изDнефтепродуктов. Возможно также использование сланцев, каменного угля

иDдревесных отходов.

4. Резорциновые и&фенолорезорциновые смолы

Резорцин является двухатомным фенолом C

(ОН)

. Это бесцветное

или слабо окрашенное кристаллическое вещество соDслабым запахом.

Температура плавления составляет 118°С, легко растворим вDводе иDспирте.

Наличие двух функциональных групп ОНDделает резорцин более

высокореакционным веществом, чем обычный одноатомный фенол, что

позволяет получать в результате реакции поликонденсации

сDформальдегидом клеевой шов более плотной объемной структуры сDболее

высокими физико-механическими показателями.

5. Другие термореактивные клеи

КDфенольным смолам относятся клеи типа БФ. Это совмещенные

бутвар-фенольные клеи. Бутвар (поливинилбутираль) получают

конденсацией поливинилового спирта сDмасляным альдегидом, а затем

смешивают спиртовые растворы бутвара иDфенолоформальдегидной смолы.

Выпускают три марки клея:

Процесс приготовления клея включает перемешивание компонентов

непосредственно перед его применением. Клей готовится в заранее опреде-

ленном количестве, зависящем от его расхода и времени жизнеспособности.

Необходимое количество компонентов клея указывается в паспорте клея.

Дозирование компонентов выполняется весовым методом, но может

использовать и объемный при условии его соответствия весовому. Нужно

учитывать, что плотность синтетических смол обычно выше (примерно 1,25

г/см

), чем плотность водного раствора отвердителя (примерно 1,0 г/см

В зависимости от объема порции клея, приготовление ее проводится в

специальных клеемешалках или в небольших емкостях при помощи ручных

устройств на базе электро- и пневмодрелей и гайговертов. Наиболее

эффективно использование автоматических смесителей-дозаторов, которые

устанавливаются непосредственно у клеенаносящих устройств и готовят

небольшие порции клея по мере его расходования.

Перемешивание компонентов клея должно производиться в течение 3-5

минут при скорости вращения устройств 40-60 мин. Температура клея при

перемешивании не должна превышать 20°С. Клееприготовительные

механизмы должны тщательно очищаться от остатков клея. Очистка может

выполняться путем промывки теплой водой. Для термореактивных клеев

возможна очистка путем прогрева загрязненных механизмов и емкостей и

последующего удаления с них сухих остатков клея. Для прогрева

используется специальные камеры, в которых поддерживается температура

не ниже 40 °С. Отвердевший термореактивный клей легко отделяется от

металлических, стеклянных и пластмассовых поверхностей.

Процесс приготовления клея определяет качество клеевых соединений

и должен постоянно находиться под контролем производственной лаборато-

рии контроля качества.

Литература:

1. Кондратьев В.П., Доронин Ю.Г. Водостойкие клеи в

деревообработке. - М., 1988.

4. Фенолоформальдегидные смолы и клеи на их основе.

Процесс конденсации смол. Процесс отверждения смол

Формула фенола (второе названиеD- карболовая кислота) С

ОН.

Чистый фенол представляет собой бесцветное кристаллическое вещество

сDтемпературой плавления 43°С. Крезол дополнительно кDгидроксилу (ОН)

имеет метальную группу СН

. ОнDможет существовать вDформе орто-, пара

или метакрезола.DИхDсмесь называется трикрезолом иDпредставляет собой

прозрачную маслянистую жидкость темно-коричневого цвета сDсильным

запахом. Температура кипения 187-203°С, плотность 1,03-1,06 г/см

При реакции фенола сDформальдегидом могут быть получены как

термопластичные (новолачные), так иDтермореактивные смолы вDзависимости

отDсоотношения исходных компонентов. При соотношении фенол:

формальдегид вDпределах 1:1-1:2 получают термореактивные смолы, при

избытке фенолаD- термопластичные.

Фенолоформальдегидная смола – термореактивный полимер,

который получают по реакции поликонденсации фенола с формальдегидом в

присутствии кислот. Начало процесса поликонденсации можно представить

следующим образом:

Образующаяся молекула может через молекулу формальдегида

соединяться с другими молекулами фенола. Если процесс соединения

происходит только в орото-положениях к ОН-группе, то образуется

линейный термопластичный полимер. При нагревании этого полимера

возможно соединение различных линейных цепей через пара-положение с

образованием пространственных структур типа:

Фенолоформальдегидные смолы являются основой многочисленных

клеевых композиций для склеивания металлов, древесины, пластических

масс и ряда других материалов. Обладая хорошими адгезионными

свойствами, фенолоформальдегидные смолы в твердом состоянии

представляют собой весьма хрупкие продукты и поэтому в большинстве

случаев используются в модифицированном виде.

Немодифицированные фенолоформальдегидные смолы применяются

преимущественно при склеивании древесины и некоторых других пористых

материалов. Клеи на основе немодифицированных фенолоформальдегидных

смол изготавливаются преимущественно на основе фенолоформальдегидных

смол резольного типа, отверждаемых при комнатных температурах с

помощью кислых катализаторов. Для ускорения отверждения температуру

можно повысить до 50-60 °С. В качестве кислых отвердителей чаще всего

используют сульфонафтеновые кислоты (контакт Петрова). Скорость

полимеризации при 150 °С не более 250 с. Срок хранения 6 месяцев.

Для модификации фенолоформальдегидных смол с целью получения

клеев, пригодных для склеивания металлов и неметаллических материалов в

силовых конструкциях, применяют различные синтетические каучуки и

поливинилацетали. Разрушающее напряжение клеевых соединений при

сдвиге при 20 °С - не менее 130 кгс/см

, при 200 °С - не менее 40 кгс/см

Клеи на основе фенолоформальдегидных смол, модифицированных

различными ацеталями поливинилового спирта, представляют собой

высокопрочные клеящие композиции, которые в основном предназначены

для склеивания металлов и неметаллических материалов.

Реакция поликонденсации проходит три стадии:

1) Резол - начальная стадия. Строение молекул линейное.

Молекулярная масса 700-1000. Продукт хорошо растворим, при нагревании

плавится.

2) Резитол - промежуточная стадия. Молекулы имеют

пространственную структуру. Продукт неDрастворяется, аDтолько набухает

вDорганических растворителях. При нагревании только размягчается.

3) Резит - заключительная стадия. Продукт представляет собой твердое

тело высокой прочности иDтвердости.

Литература:

1. Медведева Е.Н., Бабкин В.А., Попова Н.Н., Синицын А.П. Способ

получения жидких резольных фенолоформальдегидных смол. - Пат. РФ №

2123503, 1998. - Бюл. №35.

5. Физико-химические свойства фенолоформальдегидных клеев.

Фенолоформальдегидные клеи холодного и горячего отверждения.

Преимущества и недостатки фенолоформальдегидных клеев.

Фенолоформальдегидные клеи получают на основеD резольных

фенолоформальдегидных смол. Хорошими клеящими свойствами обладаютD

клеиD с молекулярной массой 300-500. Клеями служат ацетоновые, спиртовые

или водные растворы немодифицированных смол и пленки, изготовленные

пропиткой волокнистых материалов (например, бумаги из сульфатной

целлюлозы) спиртовым раствором смолы. Отверждаются при комнатной

температуре под действием сульфокислот или в горячих прессах при 140-

150°С. Клеевая прослойка работоспособна до 70-150°С (обычно до 100°С).

Применяют для склеивания древесины, фанеры, пенопластов и др.

материалов, при изготовлении слоистых конструкций, тары.

К группе фенолоформальдегидных клеевDD относятсяD также

резорциновые иD алкилрезорциновые клеи.

Фенолоацетальные клеи выпускают в виде растворовD в спиртах,

кетонах, смесях спиртов с ароматическимиD углеводородами или в виде

пленок. Применяют для сборки силовых конструкций из металлов,

стеклопластиков, керамики и др. материалов в промышленности и быту.

Эпоксидные& клеиD получают на основе эпоксидных смол и продуктов

их модификации. Могут содержать отвердитель, наполнитель (порошки

металлов, SiO

, Al

и др., волокна, ткани, сетки), эластификаторы (каучуки,

термопласты, олигоэфиракрилаты), пластификаторы (фталаты, себацинаты),

растворители (спирты, кетоны) реакционноспособныеDDрастворители

(глицидиловые эфиры).

Полиуретановые клеи получают на основе изоцинатовD и

гидроксилсодержаших соединений, реагирующих с образованием

полиуретанов. Могут содержать инициаторы отверждения (вода, спирты,

водные растворыD солей щелочных металлов и карбоновых кислот),

порошкообразные наполнители (ТiO

, ZnO, цемент), растворители (ацетон,

спирты, хлорзамещснные углеводороды), добавки полимеров.

Карбамидные клеи получают на основе мочевино- и (или) меламино-

формальдегидных смол. Могут содержать отвердители (карбоновые или

минеральные кислоты), наполнители (активные – мука злаков, крахмал,

производные целлюлозы; инертные-древесная мука, гипс), пластификаторы

(диэтиленгликоль, резорцин), хлоропреновые латексы, термопласты. Готовят

клеи растворением порошкообразных смол в воде с последующимD

смешением их водных растворов с др. ингредиентами. Отверждаются при

комнатной температуреD или в горячих прессах при 100-120°С.D

Кремнийорганические клеи получают на основе кремнийорганических

полимеров. Могут содержать: отвердитель (обычно органические пероксиды,

амины, щелочи, силазаны), эпоксидные олигомеры, каучуки и др. орг.

полимеры, повышающие эластичность и прочность клеевой прослойки,

полиорганометаллосилоксаны, улучшающие термостойкость, эластичность и

адгезию, наполнитель (асбест, BN, Cr

, ZnO и др.), растворитель

(этилацетат, спирт, толуол и др.). Отверждаются в течение 2-3 ч при 150-270

С, с помощью силазанов – при комнатной температуре. Применяют для

склеивания металлов, теплостойких неметаллических изделий.

Полиэфирные клеи получают на основе ненасыщенных сложных

полиэфиров –D олигоэфиракрилатов и (или) полиэтиленгликольмалеинатов,

олигокарбонатакрилатов. Могут содержать наполнитель (стекловолокно,

SiO2, тальк, цемент) – мономеры (стирол, винилацетат, метилметакрилат,

акриловая кислота, амиды ненасыщенныхD карбоновых кислот), поли-

функциональные соединения (аллиловые эфиры дикарбоновых кислот,

триаллилцианурат), эпоксидные смолы, полиизоцианаты, загуститель

(насыщенные полиэфиры). Их отверждают в присутствии инициатора, а в

некоторых случаях и ускорителя (нафтената Со, третичных аминов).

Применяют для склеивания полиэфирных стеклопластиков, термопластов,

металлов, древесины, в производстве оптических изделий, мебели,

машиностроении.