Волынский В.Н. Технология клееных материалов. Учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

149

прессования и после прогрева заготовки. Диаграмма прессования задается с по-

мощью микропроцессорной системы управления и позволяет получить продукт

точной заданной толщины.

В линии с однопролетным прессом используется подвижный подпрессовоч-

ный пресс, который выполняет также загрузку горячего пресса. Если длина заго-

товки превышает длину пресса, прессование происходит в две стадии.

После прессования заготовка полной ширины сначала остывает, а затем рас-

краивается по длине и ширине на требуемые размеры. Поперечная распиловка

осуществляется автоматически по заданной раскройной карте. Продольная рас-

пиловка выполняется на многопильном станке. Наружные кромки измельчаются

для использования в качестве топлива. Готовая продукция укладывается в стопы

размером по ширине в 1200 мм и высотой обычно 900 мм. Перед отгрузкой по-

требителю они обертываются пленкой и обвязываются стальной лентой.

150

Глава 7. Контроль качества фанерной продукции

В система контроля качества продукции различают три ступени - входной контроль

сырья и материалов, текущий контроль параметров технологического процесса и

выходной контроль качества готовой продукции.

Входной контроль древесного сырья заключается в визуальной оценке соот-

ветствия качества фанерных кряжей сортам, заявленным поставщиком. Как

правило, эта работа совмещается с сортировкой сырья по породам и диаметрам.

Контроль качества поступающих смол выполнятся по показателям, регламенти-

руемым соответствующими стандартами или техническими условиями (см. гл.

1).

Текущий (технологический) контроль проводится на рабочих местах сами-

ми рабочими или с участием отдела технического контроля (ОТК). Все большее

применение находит постоянный автоматический контроль важнейших пара-

метров с сигнализацией об отклонениях от нормы. К таким параметрам можно

отнести: температуру воды в бассейнах ГТО; фактическую толщину шпона, вы-

ходящего из лущильного станка; температуру и влажность агента сушки в ро-

ликовых сушилках; начальную и конечную влажность шпона; давление и тем-

пературу пара в горячем многоэтажном прессе; фактическую полную упрессовку

пакетов фанеры в ходе прессования.

Выходной контроль фанерной продукции касается проверки соответствия

фактических показателей продукции нормативным, регламентированным в со-

ответствующем ГОСТе или технических условиях. В данной главе по возмож-

ности полно представлены все стандартизованные методы испытаний фанерной

продукции (кроме методов определения показателей электрических свойств).

Обязательность испытаний определяется техническими условиями на продук-

цию, а также соглашениями между потребителями и изготовителями продукции.

Особенно актуально проблема определения различных показателей клееной

слоистой древесины стоит при выпуске новой продукции, введении новых клеев,

новой технологии производства и облагораживания продукции. Описанные ме-

тоды испытаний широко используются и в научно - исследовательской работе.

7.1. Испытания лущеного шпона

Для лущеного шпона согласно ГОСТ 20800 - 75 требуется определение его

плотности, влажности и предела прочности при растяжении. Плотность и влаж-

ность шпона определяют на образцах размером 100 х 100 х S

ш,

мм, где S

- тол-

щина шпона. Допускается определять влажность на образцах любой формы, но

массой не менее 3 г. Размеры образцов для определения прочности составляют

200 х 20 х S

при растяжении вдоль волокон, 240 х 20 х S

при растяжении по-

перек волокон и 240 х 140 х S

при растяжении под углом 45

Плотность при данной влажности ρ

(кг/м

) и влажность шпона W (%) мож-

но определять на одних и тех же образцах. Расчетные формулы имеют вид

151

lbS

=ρ ; 100

−

= ,

где m

- масса образца до высушивания, m

- то же после высушивания, г, до аб-

солютно сухого состояния при температуре 103±2

С; l, b и S

- размеры образ-

ца, мм.

Массу образца определяют с точностью 0,01 г, длину и ширину образцов с

точностью 0,1 мм, а толщину образцов с точностью 0,01 мм, то есть с использо-

ванием микрометра.

При определении предела прочности при растяжении (табл.7.1) на концы об-

разцов приклеивают шпон или тонкую фанеру длиной, равной ширине образца,

и шириной 30 мм. Образец устанавливают в захваты испытательной машины

строго по оси захватов и нагружают со скоростью, обеспечивающей время ис-

пытания 60±30 с при испытании образцов вдоль волокон и 30±15 с при испыта-

нии образцов поперек волокон или под углом 45

. Образцы, разрушившиеся не

в рабочей части, в расчет не принимают, и они должны быть заменены.

Предел прочности определяют по формуле, МПа

max

=σ

где Р

max

- разрушающая нагрузка, Н ; b и S

- ширина и толщина образца, мм

7.1. Нормативные показатели прочности лущеного шпона, МПа, не менее

Показатель Береза Осина Сосна

Прочность при растяжении:

вдоль волокон

поперек волокон 2,5 1,5 1,0

7.2. Общие требования к испытаниям клееной слоистой древесины

В стандартах и технических требованиях на конкретную продукцию указыва-

ется количество листов и порядок их отбора, причем это количество продукции

засчитывается в объем поставок. У отобранных листов проверяют соответст-

вие размеров нормативным, прямолинейность углов, шероховатость поверхно-

сти. Для оценки физико-механических показателей из листов фанеры выпили-

вают образцы для соответствующих испытаний. Фанера общего назначения ис-

пытывается только на скалывание по клеевому шву, авиационная - также на

растяжение вдоль волокон, бакелизированная - на скалывание, растяжение и

изгиб в двух направлениях, древеснослоистые пластики - дополнительно на сжа-

тие вдоль волокон, плиты фанерные - на скалывание и изгиб. Существует специ-

альный ГОСТ 9620 - 94, в котором регламентированы правила выпиливания об-

разцов для продукции различных марок.

Объём материала для испытаний указывается в стандартах на продукцию. От

каждого листа (плиты) вдоль волокон наружного слоя отрезают полосы, из ко-

торых выпиливают образцы для физико - механических испытаний согласно

рис.7.1. (При меньшем количестве видов испытаний допускается иное располо-

жение образцов в полосе).

152

Рис.7.1. Схема выпиливания образцов из клееной слоистой древесины: 1 - для определе-

ния плотности; 2 - влажности; 3 - предела прочности при скалывании по клеевому

слою; 4 - предела прочности при статическом изгибе (вдоль волокон, поперек и под уг-

лом 45

); 5 - предела прочности при растяжении (вдоль волокон, поперек и под углом

45)

; 6 и 7 - водопоглощения, влагопоглощения и объёмного разбухания; 8 - предела

прочности при скалывании по древесине; 9 - изменения размеров в зависимости от

относительной влажности воздуха; 10 - модуля упругости при сжатии;11 - модуля

упругости при статическом изгибе; 12 - модуля упругости при растяжении, 13 -

ударной вязкости; 14 - маслостойкости; 15 - предела прочности при сжатии.

7.3. Определение физических свойств клееной слоистой древесины

ГОСТ 9621-72 устанавливает методы определения влажности, плотности, во-

допоглощения, влагопоглощения и объёмного разбухания клееной продукции.

Влажность готовой продукции может определяться на образцах любой фор-

мы площадью не менее 25 мм

. С момента изготовления до взвешивания образ-

цы должны храниться в полиэтиленовом пакете для обеспечения сохранения

влажности. Затем, как и при определении влажности шпона, образцы взвешива-

ют с точностью до 0,01 г, высушивают до постоянной массы при температуре

103±2

С и рассчитывают влажность по формуле, указанной на с.160.

7.2. Нормативные значения влажности клееной продукции, %:

Фанера ФСФ и ФК 5-10

Фанера ФБА 6-15

Фанера бакелизированная толщиной, мм:

5-7

6±2

10 - 18

8±2

Пластики древесные слоистые толщиной, мм

1- 12

3-8

15-60 не более 6 - 7

Пластик ДСП-Б-т не более 10

Плиты фанерные 5-10

4 3

9 7

153

При определении плотности (табл.7.3) образцы имеют размеры 100х100хS

мм, где S

-толщина продукции. Длину и ширину образцов измеряют с точно-

стью 0,1 мм, а толщину S

измеряют в пяти точках с точностью 0,01 мм и в рас-

чет берут среднее значение. Образцы взвешивают с точностью 0,01 г и рассчи-

тывают плотность по формуле на с.161.

7.3. Нормативная плотность клееной слоистой древесины

Материал Плотность, кг/м

Фанера бакелизированная не более 1200

Пластики древесные слоистые толщиной 1 - 12 мм ,

составные не менее 1280

цельные не менее 1250

Пластики древесные слоистые толщиной 15 - 60 мм не менее 1300

в том числе: с индексом "м" не менее 1280

с индексом "т" не менее 1230

Плиты фанерные марок :

ПФ-А, ПФ-Б, ПФ-В

550-850

ПФ-Л 700-850

ПФ-Х, ПФД-Х 670-850

ПФО-Х 600-670

Следующие три показателя (водо-, влагопоглощение и объёмное разбухание)

определяются на образцах размером 80 х 4 х S мм, где 80 - длина образца вдоль

волокон наружного слоя, а толщина S равна толщине продукции, но не более 20

мм. Для древеснослоистых пластиков определение водопоглощения производит-

ся на образцах размером 50х50хS, мм. Образцы измеряют и взвешивают с ука-

занной выше точностью. Влагопоглощением называют увеличение массы образ-

ца в атмосфере влажного воздуха, водопоглощением - увеличение массы образ-

ца после его выдерживания в воде, а объёмным разбуханием - увеличение его

объёма в результате водо- или влагопоглощения.

Для определения влагопоглощения и объёмного разбухания образцы выдержи-

вают в эксикаторе над пересыщенным раствором соды при температуре 20±2

С. Образцы располагают на решетке в один ряд с расстоянием между ними 10 -

15 мм и выдерживают до 50 суток, периодически взвешивая через 1, 2, 3, 5 и 10

суток, с тем чтобы проследить динамику набухания образцов.

При определении водопоглощения и объёмного разбухания образцы погружа-

ют в эксикатор с дистиллированной водой с температурой 20±2

С и периодиче-

ски взвешивают и измеряют через 1, 2, 3, и 5 суток. Образцы при этом предвари-

тельно следует осушить фильтровальной бумагой

Влаго- и водопоглощение (∆W) и объёмное разбухание Р

вычисляют по

формулам, %

100

−

=∆ ; 100

Sbl

SbllbS

111

−

= ,

где m

- масса образца после увлажнения, г; m - масса образца до увлажнения, г;

, b

, l

- размеры образца после увлажнения, мм; S, b, l -размеры образца до

увлажнения, мм.

154

Согласно ГОСТ 13913 - 78 водопоглощение древесных слоистых пластиков

зависит от толщины (табл.7.4).

7.4. Водопоглощение древесных слоистых пластиков

Толщина пластиков, мм 1-2,5 3-5 6-7 8-12 15-20 25-50 55-60

Водопоглощение за 24 ч, %, не более 15 10 7 5 3 2 1

Предельное водопоглощение должно быть не более 18% для пластика марки

ДСП-А и не более 20% для пластика марки ДСП-Б, а предельное объёмное раз-

бухание соответственно не более 20 и 22%.

В связи с тем, что в ряде случаев требуется знать не объёмное, а линейное из-

менение размеров фанерной продукции, разработан специальный метод опреде-

ления изменения линейных размеров в зависимости от относительной влажно-

сти воздуха (ГОСТ 18068 - 72). Образцы размером 100 х 100 х S

, мм, высуши-

вают в сушильном шкафу до постоянной массы при температуре 103±2

С, затем

выдерживают в эксикаторе с безводным хлористым кальцием при температуре

20±2

С и относительной влажности воздуха 5% в течение 1 ч. После измерения

размеров образцы помещают в установку, где поддерживают температуру 20±2

С и относительную влажность воздуха 65±2 % (что соответствует равновесной

влажности древесины примерно 12%). Образцы должны располагаться верти-

кально на расстоянии не менее 20 мм друг от друга. Выдерживание ведут при

периодическом ежесуточном взвешивании образцов и заканчивают, когда раз-

ность между двумя последовательными взвешиваниями не превысит 0,5%. По-

сле этого снова измеряют длину, ширину и толщину образцов и помещают об-

разцы в другую установку, где поддерживается температура 20±2

С и относи-

тельная влажность воздуха 97±2% . (Это соответствует равновесной влажности

древесины около 30 %.) После аналогичного взвешивания и выдерживания до

постоянной массы у образцов измеряют толщину, длину и ширину.

Относительное изменение линейных размеров рассчитывают отдельно для

двух диапазонов изменения влажности древесины - от 0 до 12% и от 0 до 30 %

по формулам:

100

−

=∆ ; 100

−

=∆ ; 100

−

=∆ ,

где l

, b

, S

- начальные размеры образца (в абсолютно сухом состоянии), l

, b

- размеры образца после выдерживания в среде с относительной влажностью

воздуха 65 или 97%.

К физическим свойствам следует отнести также тепло- и маслостойкость

клееной слоистой древесины. Эти показатели нормированы для пластиков марок

ДСП-Б-э и ДСП-В-э (как цельных, так и составных). Согласно ГОСТ 9627.2-75

и ГОСТ 9627.3-75 тепло- и маслостойкость определяются на образцах размером

300 х 300 х S

мм, при этом кромки должны быть защищены водостойким кле-

ем, например фенолоформальдегидным или бутварфенольным. При определении

теплостойкости образцы помещают в сушильный шкаф, температуру в котором

поднимают с 20 до 103±2

С в течение 4 часов. При данной температуре образ-

цы выдерживают 24 часа, затем извлекают из сушильного шкафа и осматривают

с целью обнаружения возможных дефектов. При оценке маслостойкости такие

155

же образцы в металлической сетчатой емкости помещают в сосуд с трансфор-

маторным маслом. Масло в течение 30 минут подогревают до 55±2

С, выдержи-

вают эту температуру в течение 30 минут, затем за 30-60 минут поднимают тем-

пературу до 103±2

С. В этих условиях образцы выдерживают 6 часов, после че-

го извлекают из сосуда, осушают и осматривают для обнаружения дефектов. На

образцах не должно быть пузырей, на кромках образцов трещин толщиной бо-

лее 0,08 мм глубиной более 5 мм (контролируется щупом).

7.4. Определение предела прочности при скалывании

Новый межгосударственный стандарт ГОСТ 9624 - 93 устанавливает метод

определения предела прочности фанеры, фанерных и столярных плит, древес-

ных слоистых пластиков при скалывании по клеевому слою и по древесине (см.

рис.7.2, 7.3 и табл.7.5)

7.5. Размеры образца для испытаний на скалывание.

Наименование Размеры, мм, согласно рис.7.2

продукции

l b S h b

ДСП толщиной до 2,5 мм 70

5 5

ДСП и фанерные плиты:

толщиной 2,5 ... 15 мм

12,5

толщиной более 15 мм 85

/2+5

5 12

12,5

Фанера толщиной до 15 мм 95

12,5

Фанера толщиной более 15 мм

/2+5

5 12

12,5

Примечания: 1- для 4-х слойной фанеры h = 3S

; 2- допускается другая ширина про-

пила b

при изменении конструкции захватывающего приспособления; 3 - для фанеры

толщиной более 15 мм образцы опиливаются (срезаются) до толщины h = S

/2 + 5 мм,

где S

- толщина продукции.

Стандарт допускает и другую форму образца, который может быть испытан не

в специальном приспособлении, а в обычных захватах испытательной машины

(рис.7.3, табл.7.6).

Рис 7.2. Образец для испытания фане-

ры на скалывание по клеевому слою .

156

Рис.7.3. Форма образцов для испытаний на скалывание: а) - для трехслойной авиаци-

онной фанеры толщиной до 2,5 мм; б) - для пятислойной авиационной фанеры толщи-

ной до 2,5 мм; в) для фанеры любой слойности, кроме 4-слойной; г) для 4-слойной

фанеры.

7.6. Размеры образцов, показанных на рис. 7.3

Наименование Размеры, мм

продукции

l l

b b

Авиационная 3-слойная фанера толщиной до 2,5 мм 130 15 55 25 3

Авиационная 5-слойная фанера толщиной , мм

2,0 мм

130

2,5 мм 130 15 55 25 3

Фанера любой слойности, кроме 4-слойной, с тол-

щиной наружных слоев, мм

1,5 и более

135

менее 1,5 мм 135 10 62,5 25 3

Фанера 4-слойная 135 25 55 25 3

При испытании фанеры любой слойности (кроме 4-слойной) образец должен

быть 3-слойным, для чего лишние слои шпона срезают, оставляя средний слой,

прочность склеивания которого определяют. Таким образом может быть прове-

рена прочность склеивания в различных слоях фанеры по сечению. Образец

должен иметь симметричную конструкцию. Глубина пропила должна быть та-

кой, чтобы было пропилено 2/3 толщины среднего листа шпона..

Форма и размеры образцов для испытания на скалывание по древесине пока-

заны на рис.7.4.

Размеры, мм

b(S) l

15 23

20 17

25 14

30 11,5

35 10

40 8,5

b(S)

б)

г)

в)

Рис.7.4.Форма и размеры об-

разцов для испытания фане-

ры на скалывание по древе-

сине

157

Особенность этого испытания заключается в том, что толщина образца долж-

на быть равна толщине продукции, но не менее 15 мм. Поэтому для материала

толщиной менее 15 мм проводят склеивание холодным способом нескольких

листов фанеры до получения толщины 15 мм и более.

Испытания проводят на сухих или влажных образцах согласно требованиям

стандартов на конкретную продукцию. Увлажнение может быть путем выдер-

живания в воде с температурой 20±5

С в течение 24 часов или кипячения в воде

(100

С ) в течение 1 или 3 часов. После увлажнения образцы выдерживают 10

минут при комнатной температуре и подвергают испытанию в специальном при-

способлении или в захватах испытательной машины, работающих на растяже-

ние.

Скорость испытания образца должна быть такой, чтобы время до разрушения

составляло 60±30 с. Предел прочности рассчитывается по формуле, МПа

max

ск

=τ ,

где Р

мах

- максимальная нагрузка, Н; l

, b - размеры площади скалывания, мм.

Нормативы прочности продукции на скалывание указаны в табл. 7.7 -7.12.

7.7. Показатели прочности фанеры общего назначения при скалывании по клее-

вому слою

Порода

Предел прочности для фанеры для марок и пород

шпона наружных слоев, МПа, не менее,

древесины лиственных пород хвойных пород

внутренних слоев

шпона

ФСФ

(после ки-

пячения)

ФК

(после вы-

мачивания)

ФСФ

(после ки-

пячения)

ФК

(после вы-

мачивания)

Ель, сосна, пихта, кедр, лист-

венница

1,0

0,9

Береза 1,5*

)

1,5*

)

- -

Липа, осина, тополь 0,6 0,6 1,0 0,9

Ольха, бук, клен, ильм 1,2 1,0 - -

)

По условиям договора допускается фанера с пределом прочности до 1,2 МПа

7.8. Показатели прочности авиационной фанеры при скалывании вдоль воло-

кон, МПа, не менее

Толщина фанеры, мм В сухом виде После кипячения

1 - 2,0

1,5 - 4,0 2,4 1,0

5 - 6 2,5 1,7

8 - 12 2,7 1,6

7.9. Показатели прочности фанерных плит при скалывании после вымачивания

образцов, МПа, не менее

Марка Толщина Внутренние слои

продукции

продукции, мм

березовые

Березовые, сосново

березовые, осиновые

Липовые, сосново -

липовые

ПФ - А 15 - 45 1,4 1,2 1,0

ПФ -Б 20 - 45

53 - 78

1,6

1,2

1,0

158

ПФ - В 8

12 - 30

1,6

1,2

1,0

ПФ -Х 13 - 33 2,4 - -

ПФД-Х 16 1,6

ПФО - Х 33 - 1,9 -

ПФО - Л 14 - 22 2,9 - -

7.10. Показатели прочности фанеры, облицованной строганым шпоном, при ска-

лывании в сухом виде, МПа, не менее

Порода подслоя Порода облицовки

береза другие породы

Береза 1,2 1,0

Липа, осина 0,6 0,6

Другие породы 1,0 1,0

7.11. Показатели прочности бакелизированной фанеры на скалывание после ки-

пячения, МПа, не менее

Толщина Марки продукции

фанеры, мм

ФБС

ФБВ, ФБС-А ФБС

, ФБВ

, ФБС

- А

5 - 18 1,76

1,47 1,47

7.12. Показатели прочности древесных слоистых пластиков толщиной 15-60 мм на

скалывание по клеевому слою, МПа, не менее

Наименование марок Предел

прочности

Цельные ДСП-Б-о 8,8

Цельные ДСП-А, ДСП-Б, ДСП-Б-э 7,8

Цельные ДСП-В и ДСП-В-э, составные ДСП-Б, ДСП-Б-э и ДСП-Г 6,9

Составные ДСП-В и ДСП-В-э 5,9

Цельные ДСП-Б-м, ДСП-В-м, составные ДСП-Г-м 4,9

Составные ДСП-В-т 3,9

7.5. Определение предела прочности и модуля упругости при

растяжении

Согласно ГОСТ 9622 - 87 образцы для испытаний на растяжение выпилива-

ются вдоль волокон наружного слоя, поперек волокон и под углом 45

по форме

и размерам, указанным на рис .7.5.

Размеры образцов, мм

тип I тип II

225 400

60 70

15 50

4 20

60 350

Рис. 7.5. Образцы для испытаний фанерной продукции

на растяжение