Волынский В.Н. Технология клееных материалов. Учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

223

Рис.11.8 Общий вид пресса для

сращивания заготовок марки ПССТ-6,75

-20 фирмы Горлуш (Киев)

11.1.3. Линии сращивания пиломатериалов

Операции формирования шипов, нанесения клея, запрессовки соединения и

торцовки на заданную длину объединены в линиях сращивания. Их можно разде-

лить на линии с гибкой связью (станки не связаны между) и линии с жесткой

транспортной связью. Кроме того, такие линии могут иметь в своем составе

один или два шипорезных станка..

Первыми отечественными серийными линиями склеивания по длине корот-

ких отрезков, выпускавшимися в начале 60-х годов, были линии ПЛС-25 и ОК-

502, у которых шипорез и прессующий узел не были связаны между собой. Про-

изводительность ОК-502 составляла всего 7 пог.м в минуту при массе оборудо-

вания 12 т.

В 1974 г в ЦНИМОДе впервые была разработана линия склеивания пиломате-

риалов по длине (модель 547), а затем усовершенствованный вариант ЛСкД-45.

Линия предназначена для цехов с объемом производства до 10 000 м

пиломате-

риалов в год. Она имела два шипореза специальной конструкции для зарезки го-

ризонтальных шипов и торцовый фрикционный пресс непрерывного действия

ПТ-85. В следующей модели ЦНИИМОД-69 применена опрессовка заготовок по

торцам, что позволило поднять производительность и качество склеивания

(уменьшилось растрескивание заготовок, имеющих поперечное коробление, и

деформация шипов, уменьшились энергозатраты на прессование).

Рис.11.9 Линия склеивания пиломатериалов по длине ЦНИИМОД-69: 1 -механизм

загрузки, 2 - первый шипорезный агрегат, 3 - шина продольного перемещения заго-

товки, 4 - второй шипорезный агрегат, 5 - клеенаноситель, 6 - питатель, 7 - механизм

сборки, 8 - торцовочный станок, 9 - приемный стол, 10 - пресс, 11 - механизм раскроя

и укладки заготовок, 12 - конвейер роликовый

224

Рис. 11.10. Линия сращивания СУПРА 1 (Гре-

Кон)

На рис.11.10 показана линия сращивания модели СУПРА фирмы ГреКон. За-

резка вертикальных шипов идет в пакете заготовок, поставленных на кромку.

После зарезки рабочий разворачивает пачку, выравнивает ее по второму торцу и

повторяет цикл зарезки с нанесением клея на шипы. После этого заготовки на-

живляются и продвигаются вперед до упора. Автоматическая торцовая пила от-

пиливает заготовку на нужную длину (3 – 6 м) и сдвигает ее в зону прессования,

где выполняется прессование под высоким торцовым давлением в течение не-

скольких секунд. Завершающей операцией является сталкивание клееной заго-

товки на подстопное место. Производительность пресса – 2 такта в минуту.

Для средних и крупных предприятий имеются линии сращивания с различной

степенью механизации и автоматизации работ. На рис.11.11 показана линия

ЛСП-750 компании ЭЛО с производительностью до 1500 пог.м в час.

Эта линия отличается наличием двух шипорезных агрегатов, автоматической

подачей заготовок в пресс, а также конструкцией пресса, который разделен на

две функциональные зоны. В первой зоне набираются заготовки нужной длины

(от 2-х до 6-ти метров) с предварительным поджимом, набранная доска отреза-

ется и продвигается во вторую зону, где фиксируется пневмоприжимами и под-

вергается продольному сжатию гидроцилиндром. После склеивания доска вы-

талкивается в накопитель.

Рис. 11.11. Схема линии сращивания ЛСП-

700/2М. 1- поворотный стол; 2 - I шипорезный

станок; 3 - II шипорезный станок; 4 - прием-

ный транспортер; 5 - питатель; 6 - цепной

транспортер; 7 - гидростанция; 8 - двухпози-

ционный пресс; 9 --электрошкаф с пультом

управления.

225

11.1.4. Послепрессовая обработка и контроль качества склеивания

Послепрессовая обработка клееной продукции заключается в ее выдержке

для полного отверждения клея (иногда совмещается с досушкой заготовок), в

обработке на продольно - фрезерных станках для получения готовой продукции

заданного профиля и в упаковке в транспортные пакеты. Известен опыт произ-

водства клееных досок пола из короткомерных пиломатериалов транспортной

влажности (20-22%) на смоле ФРФ-50 с параформом в качестве отвердителя.

Клееные доски длиной 6 м сразу после склеивания помещались в сушильную

камеру и досушивались до влажности 12-15%, затем после кондиционирования

обрабатывались в 4-стороннем строгальном станке до нужного профиля.

Контроль прочности зубчатых соединений выполняется двумя методами - на

изгиб и растяжение (рис.11.12). Испытание на изгиб (ГОСТ 15613.4-78) прово-

дится на образцах в виде прямоугольной призмы с соединением посередине

длины образца. Толщина и ширина образцов равны толщине склеенных элемен-

тов, а длина составляет 15 толщин (l=15h).

По результатам испытаний трех образцов определяют относительную проч-

ность клеевого соединения на изгиб, %:

100

РР

Р2

отн

=σ ,

где Р

- разрушающая нагрузка основного образца, Н; P

и Р

- разрушающие на-

грузки контрольных (цельных) образцов, Н.

Абсолютная прочность при изгибе клееного образца, МПа,

изг

Р l

;

где l - расстояние между опорами, мм; b - ширина образца, мм; h - толщина об-

разца, мм.

а)

б)

Рис. 11.12. Схемы испытания образцов с зубчатыми соединениями: а - на статический

изгиб, б - образец для испытания на растяжение вдоль волокон, в - зажим для испы-

таний на растяжение

15h

12h

1:25

300

в)

226

Прочность образца на растяжение выражается отношением разрушающей на-

грузки к площади поперечного сечения образца. Особенность этого испытания в

том, что зажимы испытательной машины имеют наклон губок не менее 1:25 с

тем, чтобы края губок не вызывали перерезание волокон древесины.

11.2. Склеивание заготовок по ширине и толщине

Путем склеивания по ширине получают универсальный полуфабрикат – рееч-

ные щиты, имеющие широкую область применения. Путем склеивания по тол-

щине производят трехслойные бруски для оконных блоков. Между склеиванием

по кромкам и склеиванием по пластям нет принципиальной разницы. При ис-

пользовании заготовок квадратного сечения понятия кромка и пласть совпадают.

Толстые щиты также можно склеивать из заготовок, ориентированных верти-

кально, то есть по толщине.

11.2.1. Характеристика реечных щитов

Клееные щиты из массивной древесины широко используются в столярно -

мебельном производстве. Наиболее распространенными изделиями являются:

а) фасадные и лицевые элементы корпусной мебели;

б) боковины кроватей, столешницы;

в) филенки дверей;

г) панели отделки интерьеров;

д) покрытия пола.

Мебель из массивной натуральной древесины является наиболее экологически

чистым изделием. Сегодня основным материалом для серийного производства

корпусной мебели остаётся древесностружечная плита - материал, в котором хо-

рошо сочетаются необходимые характеристики конструкционного материала

(большие габариты, формоустойчивость, достаточная прочность и изотропность

свойств по плоскости плиты) с широкой сырьевой базой в виде вторичного сы-

рья деревообработки и современных синтетических клеев. Однако на потреби-

тельском рынке все более четко проявляется тенденция к широкому использова-

нию мебели из массива как предпочтение естественному материалу перед искус-

ственным.

Преимущества мебельных щитов из массивной древесины перед щитами из

ДСтП заключаются в высокой их декоративности, прочности и долговечности,

экологической чистоте. В развитых промышленных странах массивная древеси-

на очень широко используется в производстве бытовой мебели, а стружечные

плиты вытесняются в сферу производства административной и иной мебели.

Часто применяется и своего рода компромиссный вариант - массивная древеси-

на применяется только для фасадных элементов корпусной мебели. Сравнение

показателей натуральной древесины (на примере хвойных пород при влажности

древесины 12%) и стружечных плит дано в таблице 11.8.

227

11.8. Сравнение физико - механических показателей ДСтП и древесины хвойных

пород

Показатель ДСтП Хвойная древесина

Плотность, кг/м

600 - 800 390 - 450

Прочность, МПа:

при изгибе

при растяжении поперек волокон (пласти)

14 - 18

0,3 - 0,5

60 - 80

4 - 5

Сопротивление выдергиванию шурупов, Н/мм 45 - 60 80 - 120

Твердость, МПа 30 18 - 25

Модуль упругости при изгибе, МПа 2000 10000

Рис.11.13. Конструкция щитов из

массивной древесины

Щиты из массивной древесины можно классифицировать по таким признакам

(рис.11.13):

• По слойности на одно- и трехслойные

• По наличию зубчатых шипов – из делянок сращенных или несращенных по

длине

• По виду зубчатых соединений – с горизонтальными или с вертикальными со-

единениями

• По расположению делянок - склеенные по кромке или по пласти.

Трехслойные щиты состоят из реек, при этом направление волокон в смежных

слоях взаимно перпендикулярное (эффект фанеры). Слои могут иметь одинако-

вую толщину (равнослойный щит) или более толстый средний слой. Равнослой-

ные щиты более просты в изготовлении, но использование более толстого сред-

него слоя позволяет лучше использовать низкокачественные пиломатериалы. С

увеличением толщины среднего слоя формоустойчивость клееного щита снижа-

ется.

К настоящему времени существует несколько нормативных документов, оп-

ределяющих требования к качеству данной продукции. В частности, техниче-

ские условия на щиты мебельные из массивной древесины (ТУ 13Р-05789617-

02-95) различают три типа щитов:

а) фасадные и рабочие. К фасадным щитам относятся дверцы, передние стен-

ки ящиков, декоративные бруски. К рабочим щитам относятся крышки столов и

т.п.;

б) прочие (нелицевые);

в) подлежащие облицовыванию.

228

Допускается использовать пиломатериалы хвойных и лиственных пород. Ши-

рина делянки для щита может быть в пределах 35 - 70 мм, влажность древесины

8 ± 2%. Качество склеивания оценивается пределом прочности при скалывании

по клеевому слою (ГОСТ 15613.1-84), который должен быть не менее 4,0 МПа.

Щиты должны поставляться в шлифованном виде, упакованные в транспортные

пакеты одного размера высотой не более 1200 мм на поддонах (табл.11.9).

11.9. Параметры мебельных щитов из массивной древесины

Параметры Значение, мм Предельное отклонение, мм

Длина 300 - 3 000

± 5,0

Ширина 200 - 1300

± 5,0

Толщина под облицов-

ку

10 - 35

± 0,3

без облицовки 10 - 18

± 0,2

18 - 35

± 0,3

Отклонение от прямолинейности кромок, мм/м;

под облицовку

без облицовки

не более 2,0

не более 1,0

Отклонение от перпендикулярности кромок, мм/м:

под облицовку

без облицовки

не более 2,0

не более 1,0

Разность длин диагоналей пластей, % от длины не более 0,2

Параметр шероховатости поверхности, Rm

max

, мкм

под облицовку

без облицовки

не более 63

не более 16

Покоробленность щитов (стрела прогиба), мм/м не более 1,0

Для контроля внешнего вида щитов на соответствие техническим условиям

отбирают 10% щитов, но не менее 20 шт., а для контроля размеров и покороб-

ленности - 5%, но не менее 5 щитов. При обнаружении несоответствия ТУ объ-

ём проверки удваивается. Если при этом более 5% щитов окажутся не соответ-

ствующими техническим условиям, партия бракуется. Щиты должны храниться

при температуре воздуха не ниже +2

С и относительной влажности воздуха 45 -

70%. В технических условиях также подробно указаны нормы допуска пороков

для щитов.

Технические условия ТУ ОП 13-0273675-220-93 на щиты деревянные клееные

общего назначения, разработанные ЦНИИМОД, предусматривают два типа щи-

тов - из цельных заготовок (тип I) и из заготовок, предварительно склеенных по

длине на зубчатый шип (тип II). По назначению предусмотрено два вида - деко-

ративные (Д) для элементов мебели, филенчатых дверей и отделки помещений и

поделочные (П) для изготовления полок в подсобных помещениях, ящиков, опа-

лубки, различных конструктивных элементов индивидуальных домов. Преду-

смотрены следующие размеры щитов (табл.11.10).

229

11.10. Размеры клееных щитов общего назначения по ТУ ЦНИИМОД

Толщина (+0,25) Ширина (+1,0) Длина (+ 2,0)

18 200, 250, 300, 400 800, 1000, 1200, 2000, 2500

500 2000, 2500

30 250, 300, 400, 500, 600, 800 1500, 2000, 2500

Ширина делянки должна быть не более 50 мм, покоробленность не более 1,5

мм на 1 м диагонали щита. Из пороков древесины в декоративных щитах допус-

каются только здоровые сросшиеся сучки диаметром до 25 мм на пласти и до 10

мм на кромке щита. Для сращивания заготовок можно использовать горизон-

тальные и вертикальные зубчатые шипы, расстояние между стыками не регла-

ментируется. Прочность зубчатых соединений на изгиб должна быть не менее 20

МПа.

Для склеивания можно использовать клеи, разрешенные Министерством

здравоохранения РФ для данной продукции и дающие бесцветный шов (поливи-

нилацетатные, карбамидные и др.). Толщина клеевого кромочного шва должна

быть не более 0,1 мм, а прочность при скалывании не менее 4,5 МПа.

При изготовлении щитов целевого назначения (например, в рамках одного

мебельного комбината) размеры клееных щитов определяются сообразно разме-

рам деталей. Опыт показал, что для мебели нерационально изготовлять щиты

длиной более 2 м, так как при больших длинах реек значительно возрастает их

покоробленность. Ширина щитов определяется характеристиками оборудова-

ния. При склеивании крупноформатных щитов возникает проблема их раскроя

на черновые заготовки на специальном оборудовании, поэтому часто щиты кле-

ятся по размерам одной черновой заготовки, требующей в дальнейшем только

форматной обрезки и обработки по пласти.

Реечные щиты для столярно-строительных изделий могут иметь более мягкий

допуск пороков, чем указанные выше. Например, ГОСТ 8242 - 88 предусматри-

вает среди прочего подоконные доски из массивной древесины (марки ПД-1)

шириной от 144 до 450 мм. При ширине более 144 мм доски должны быть

склеены по ширине делянками не уже 100 мм клеем средней или высокой водо-

стойкости. Толщина досок 34 и 42 мм, допускается сращивание по длине шипа-

ми длиной не менее 10 мм.

ГОСТ 28015 - 89 предусматривает щиты марки ОЩ-3 со склеиванием деля-

нок на гладкую фугу толщиной 17, 22 и 27 мм с допуском ±0,2 мм, шириной 300

- 600 мм и длиной 300 - 1200 мм (с шагом 100 мм). Щиты имеют по периметру

шпунт и гребень для соединения друг с другом. Рейки, кроме крайних, могут

быть сращены по длине. Тонкие щиты (17 мм) укладываются только по сплош-

ному основанию, их ширина должна быть не более 400 мм. Влажность древеси-

ны 5-11%. В зависимости от качества древесины и обработки щиты разделяются

на марки А и Б.

230

11.2.2. Характеристика трехслойных брусков

Сегодня в сфере производства деревянных окон и дверей произошел почти

повсеместный переход от использования цельной древесины к использованию

трехслойных клееных брусков. Этот переход имеет две причины. Во-первых, он

решает проблему нехватки крупномерного сырья, особенно для брусков окон-

ных и дверных коробок. Во-вторых, этим достигается повышение долговечно-

сти и формостабильности этой продукции, так как клееные детали всегда проч-

нее цельных. В клееной детали пороки древесины распределены более равно-

мерно, развитие трещин затруднено из-за наличия клеевого шва, общая дефор-

мация клееной детали меньше, чем у цельной. Кроме этого, в среднем слое бру-

сков может располагаться древесина более низкого качества, чем в наружных.

Производство трехслойных брусков в Европе стало самостоятельным производ-

ством с хорошей перспективой развития и надежными рынками сбыта.

Другим не менее важным событием стал переход от традиционных одинарных

стекол к стеклопакетам с двойным или тройным остеклением. Фактически все

современные окна стали окнами со спаренными переплетами, что позволило со-

кратить размеры поперечного сечения брусков оконной коробки.

Третий важный момент современной технологии - возможность использова-

ния зубчатых соединений для сращивания короткомерных отрезков пиломате-

риалов, что позволяет более рационально использовать древесной сырье.

Детали окон и балконных дверей подвергаются наиболее интенсивному ат-

мосферному воздействию. Несмотря на использование для склеивания надеж-

ных водостойких связующих, при конструировании нужно стремиться к тому,

чтобы клеевые швы не подвергались прямому действию дождя и солнечных лу-

чей. Поэтому оконный блок конструируют так, чтобы клеевые швы располага-

лись в нем вертикально и были по возможности защищены строительными эле-

ментами.

Опыт изготовления и эксплуатации клееных деревянных конструкций позво-

ляет считать, что толщина слоя в клееной детали не должна превышать 35 мм,

то есть для клееных брусков наиболее подходят пиломатериалы толщиной 38-40

мм. При большей толщине слоев возрастает опасность больших внутренних на-

пряжений в клеевых соединениях. При малой толщине слоев и увеличении их

числа резко возрастают расходы на сырье и материалы. Трехслойная конструк-

ция является наиболее сбалансированной и симметричной.

Размеры поперечных сечений оконных брусков находятся в пределах 55 – 80

мм, а толщина слоев составляет 19-27 мм. Уменьшение толщины слоев не ухуд-

шает качество продукции, но для наружного слоя существует одно ограничение

– толщина его не должна быть менее 15 мм. Дело в том, что толщина наружного

фальца, защищающего сопряжения створок от дождя, составляет 8-12 мм, а

клеевой шов должен быть скрыт от прямых атмосферных воздействий. При этом

строго должно соблюдаться требование симметричности клееного бруска - тол-

щина наружных слоев в нем должна быть одинакова. Средний слой может иметь

любую толщину, но не более 35 мм. В крайних случаях, когда конструкция окна

не позволяет скрыть клеевой шов трехслойного бруска, применяют двухслойный

231

брусок. Слои такого бруска должны иметь одинаковую толщину и быть подоб-

раны по структуре древесины, то есть иметь примерно одинаковую плотность

древесины и расположение годовых слоев

Трехслойные бруски как полуфабрикат для изготовления оконных брусков

обычно имеют прямоугольное сечение. Однако в связи с тем, что глубина про-

филирования в процессе превращения бруска в готовую деталь может доходить

до 30 мм и потери древесины в стружку до 30%, то имеет смысл изготовлять

профильные бруски. Склеивание позволяет без труда изготовлять бруски раз-

личного профиля, максимально приближенного к профилю готовой детали. По-

мимо явной экономии древесины имеется экономия энергозатрат, так как объём

древесины, уходящей в стружку, при таком варианте резко снижается и могут

быть использованы более легкие станки с двигателями меньшей мощности.

Рис.11.14 Профили трехслойных брусков для столярных изделий

В табл.11.11 и на рис.11.14 показаны рекомендуемые размеры и профили

трехслойных брусков, чаще всего реализуемые на европейском рынке.

Табл. 11.11. Размеры поперечного сечения клееных заготовок

Размер, мм

L Z T R Q

a (толщина бруска)

50, 60, 70, 75,

80, 85, 90

80, 83 75 75, 80, 90,

125

57, 62, 67

b (ширина бруска)

57, 61, 67, 71,

96, 115

61, 67, 71 57 47, 57, 62,

57, 62, 67

c (толщина слоя)

19, 21, 25, 32,

21, 25 19 16, 19, 21,

19, 21

d (выступ)

9, 14, 19 14, 19 14 - -

Влажность древесины брусков рекомендуется на уровне 10-14%, но с услови-

ем, что разница во влажности отдельных слоев не более 2%. Сушка по первой

категории дает градиент влажности в пиломатериалах ± 2%, который должен

уменьшиться при кондиционировании пиломатериалов после сушки в течение

не менее одной недели в помещении клеильного цеха до величины ±1%. К кон-

струкции клееных брусков предъявляются определенные требования. Главное

требование касается расположения годовых слоев – в наружных слоях оно

должно быть радиальным или полурадиальным.

L Z

T R Q

232

11.2.3. Технологический процесс производства клееных щитов и

брусков

11.2.3.1.Получение реек (слоев)

Различают поперечный раскрой пиломатериалов на заготовки, при котором

задается черновой размер заготовки по длине, и продольный раскрой для зада-

ния размера по ширине. При отсутствии склеивания наиболее распространен-

ным является поперечно - продольный раскрой досок. В этом случае первой

операцией является торцовка досок на заготовки заданной длины (длин) с вы-

резкой недопустимых дефектов. Потери древесины на этой операции в значи-

тельной мере зависят от сорта пиломатериалов, требований к качеству деталей и

кратности длин заготовок и досок.

Потери образуются не только из-за вырезки недопустимых дефектов, но и из-

за покоробленности досок, что может быть вызвано нарушениями технологии

сушки или особенностями роста дерева.

Введение в технологический процесс операции склеивания коренным образом

меняет подход к задаче раскроя пиломатериалоа на заготовки. Возможны сле-

дующие варианты организации труда:

а) использование склеивания по длине и ширине заготовок;

б) использование склеивания только по ширине, например в производстве

щитов для фасадов мебели, где стыки по длине не допускаются.

Наличие линий сращивания позволяет отказаться на участке поперечного рас-

кроя от соблюдения заданных длин заготовок, а вырезать лишь недопустимые

пороки (в том числе сильно покоробленные участки) и удалять потрескавшиеся

концы досок. При правильном выборе сечения пиломатериалов операция про-

дольного раскроя может отсутствовать либо сводится лишь к устранению раз-

ноширинности досок. В ряде случаев эту операцию можно ставить впереди по-

перечного раскроя, например при работе с короткомерными пиломатериалами

(то есть прирезной станок впереди торцовочного). Кроме основной задачи -

прирезки на постоянную ширину - здесь выполняется и задача создания одной

базовой поверхности, что облегчает последующие операции механической обра-

ботки древесины. Эффективным средством является и дополнительная операция

строгания одной пласти (на глубину до 1 мм), которая позволяет вскрыть все

дефекты доски и более тщательно выполнять поперечный раскрой.

Если технологический процесс предусматривает склеивание по длине и ши-

рине, например при производстве щитов, в которых допускаются стыки по дли-

не, то оптимальной становится такая последовательность операций:

- строжка пласти;

- поперечный раскрой (вырезка дефектов);

- сращивание и торцовка на заданную длину;

- продольный раскрой на рейки заданной ширины.

При отсутствии сращивания наиболее рациональной схемой раскроя стано-

вится поперечно - продольно - поперечная. Первая торцовка определяет черно-

вые размеры заготовок по длине. Рабочий не учитывает наличие пороков в дос-

ках и решает задачу только соблюдения заданной спецификации длин. Чем