Сокращение условное обозначение клеев

Карбамидоформальдегидные…Мн Полиакрилатные………………….Па

Меламиноформальдегидные……Мл Эфироцеллюлозные……………….Эц

Фенольно-формальдегидные..….Фн Клеи-расплавы………….…………Кр

Эпоксидные…………………….Эп На основе синтетического каучука..Ск

Поливинилацетатные……………Пва Глютиновые (коллагеновые)………Гл

Полируетановые………………….Пу На основе натурального каучука….Нк

Перхлорвиниловые……………….Пхв Казеиновые………………………….Кз

 

Основные свойства применяемых в производстве изделий из древесины клеев приведены в табл. 15. Рекомендации по применению клеев для склеивания различных материалов, используемых в производстве изделий из древесины приведины в табл. 16. Технологический процесс склеивания всегда складывается из операций, осуществляемых в определенной последовательности: подготовка поверхностей к склеиванию, подготовка клея; нанесение клея на склеиваемые поверхности; запрессовка склеиваемых заготовок и выдержка до разборной прочности; выдержка склеенных заготовок до полного отверждения клея.

Подготовка поверхности к склеиванию зависит от вида склеиваемых материалов, размеров, формы заготовок, применяемых клеев, технических возможностей. Вопросы подготовки поверхности должны рассматриваться при изучении характер-

 

 

15. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПРИМЕНЯЕМЫХ В ПРОИЗВОДСТВЕ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ КЛЕЕВ

Клеи	Режим склеивания	Время Выдержк под дав-лениием
Жизнеспособ-ность, ч	Давление, МПа	Температура, С
Эпоксидные   Фенольно формаль-дегидные   Резорцинформальдегидные Карбамидные   Поливинилацетатные Перхлорвиниловые   Каучуковые	1,0-2,5   1,5-2,5 2-3,5 Болбше 24 3,0-3,5   2-3 3-4 Более 24 Не ограничена   Более 24 До 6 мес	0,01-0,1   0,05-0,2     0,05-0,5   0,05-1,2     0,05-0,5   0,05 0,05-0,1	16-20 60-90 16-20 60-90 130-150 16-20 60-80 16-20 80-90 120-130 18-20   15-20 15-20 90-95	24-30 ч 20-30 мин 20-25 ч 20-30 мин 8-12 мин 20-25 ч 15-25 мин 16-24 ч 20-35 мин 7-10 мин 2-4 ч 15 мин   1-2 ч 10-15 мин Контакт до 10 мин

 

Продложение

Клеи	Режим склеивания	Время Выдержк под дав-лениием
Жизнеспособ-ность, ч	Давление, МПа	Температура, С
Эпоксидные   Фенольно формаль-дегидные   Резорцинформальдегидные Карбамидные     Поливинилацетатные   Перхлорвиниловые   Каучуковые	1,0-2,5   1,5-2,5 2-3,5 Болбше 24 3,0-3,5 2-3 3-4 Более 24 Не ограничена   Более 24   до 6 мес	До 80-100   До 100-120     До 100-120 До 80-100     До 60   60-80   До 80	Хорошая   Отличная     То же Средняя     Ниже средней Средняя   Средняя	Выше средней Бльшая     То же Средняя     Малая   Выше средней Средняя

 

 

ных видов склеивания. Подготовка клея заключается в приготовлении рабочего раствора. Нормативным документом для этого является технологический режим приготовления соответствующего клея. В технологическом режиме излагаются:

 

16. КЛЕИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ СКЛЕИВАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ И ДРУГИХ МАТЕРИАЛОВ

Материалы, склеиваемые с древесиной	Применяемые клея
Древесина и древесные материалы (фанера, ДВП, ДСтП) Пленки на основе пропитанных бумаг   Декоративные бумажно-слоистые пластики Кромочный пластик Полимерные пленки и искусственные кожи Детали из поливинилхлорида (ПХВ) Полиэтилен Полистирол Полиэфиры Стекло и керамика Металлы   Ткани Кожа Резина	Мн, Мл, Фн, Пва, Гл, Кз, их модификации Мн, Пва, Мл, модифицированные наполнителями Мл, Пва, Мл, модифицированные Пва и Ск Кр Пхв, Ск; Пхв, модифицированный СК   Пхв, Ск; Пхв, модифицированный Фн и Эп Ск, Пу Эц, Пхв, модифицированный Эп Пу, Ск, Пхв, модифицированный Ск Ск, Эп, Па, Пва Эп, Ск, Пва, Фн, модифицированный Ск и Пва Эц, Пва, Пхв, Ск, Кз, Гл Эц, Пва, Ск, Ск, Нк

1. Технические требования:к материалам;применяемому оборудованию (указываются марки оборудования); приготовлению клея (указывается состав компанентов, время хранения); приготовлению компонентов.

2. Содержание технологического режима: температура помещения и время хранения; относительная влажность воздуха; температура компонентов клея; покозатель рН; вязкость (при склнивании древесины вязкость клеевых растворов обычно в пределе 60-200 с по ВЗ-4).

3. Методы контроля параметров режима и рабочего раствора: указываются стандарты.

4. Требования безопасности и производственной санитарии: указываются предельно допустимые концентрации газообразных продуктов в воздухе, меры предосторожности и т.п. В процессе приготовления клея и дальнейшем его использовании в термореактивных клеях происходит нарастание вязкости и наступает момент образования геля и превращения его из жидкого состояния геля и превращения его из жидкого состояния в твердое. Клея становится непригодным. Период с момента введения отвердителя до начала гелеобразования в рабочем растворе клея называбт жизнеспособностью клея.

Время от момента нанесения клея на поверхность до потери:им клеющей способности называют рабочей жизнеспособностью клея. Рабочая жизнеспособность клея, зависит от свойств клея и склеиваемы материалов, а также от условий, при которых происходит склеивание. Повышение температуры сокращает рабочую жизнеспособность. Клей нужно приготовлять в таком объеме, чтобы он был израсходован за период его полной жиз­неспособности. Если жизнеспособность клея сравнительно ко­роткая, то целесообразно использовать метод непрерывного его приготовления в специальных устройствах, обеспечивающих ав­томатическое дозирование компонентов и их перемешивание. Такие смесители настраиваются на объемы, соответствующие расходу клея для конкретных условий производства.

Для нанесения клея используются соответствующие клеена-носящие устройства. Принципиальные схемы таких устройств показаны на рис. 98. При ручном нанесении клея на одну по­верхность склеиваемых брусков используют устройства с по­груженными в клей валиком а или поднимающейся перфориро­ванной плитой б. Для механизированного нанесения клея од­новременно на две поверхности применяют двухвальцовые устройства в, г. При механизированном нанесении клея на одну поверхность сплошным слоем используют устройство с донной щелью д, а для распределения клея на поверхности в форме жгутов — устройство с шаровыми дозаторами ж. При необхо­димости нанесения клея на сложные профили применяют уст­ройства с соплами, расположенными по контрпрофилю е, з. Нанесение клея путем распыления является универсальным.

Клеенаносящие устройства должны обеспечить дозирование и равномерное распределение клея на поверхности. При склеи­вании древесины расходуется клея от 150 до 350 г/м², в зави­симости от конкретных условий. Период между нанесением клея на поверхность и контактированием склеиваемых поверх­ностей называют открытой выдержкой. Период времени с мо­мента контактирования склеиваемых поверхностей до сжатия их определенным давлением (прессования) называют закрытой выдержкой. Для склеивания необходимо, чтобы длительность открытой и закрытой выдержек была менее времени рабочей жизнеспособности клея. Для обеспечения адгезии клеевого слоя с обеими склеиваемыми поверхностями по всей площади необ­ходимо их сжатие и выдержка пакета под давлением — прес­сование. Усилие прессования при склеивании древесины обычно находится в пределах от 0,1 до 1,2 МПа. Прессование должно быть равномерным по всей площади склеивания. Для прессо­вания используют различные устройства силового воздействия •с применением пневматических, механических и гидравлических систем. Устройства для прессования должны иметь силоизмери-тельные приборы или автоматические регуляторы. Давление

 

 

Рис. 98 Схемы устройств для нанесения клея:

а-одновальцовое; б-с перфорированной плитой; в-двухвальцовое

г-двухвальцовое с дозирующими валиками; д-с данной щелью; е, з – с соплами; ж-с шароцовое с дозирующими валиками; д-с данной щелью; е, з –с соплами; ж –с шаровами дозаторами

 

прессования должна быть оптимальным, обеспечивающим качественное склеивание. Избыток давления создает тонкий клеевой слой и избыточные внутренние напряжения в склеенных заготовках, которые снижают прочность склевания. Недостаточное давление не обеспечивает сплошного клеевого слоя и высокой прочности склеивания. При изготовлении клееных деревянных конструкций в качестве средств запрессовки могут использоваться гвозди определенных размеров (диаметром 2-2,5 мм, длиной 40-50 мм) с шагом 100-1200 мм, забивку гвоздей производят специальными пневматическами гвоздезабивными пистолетами. В запрессованном состоянии склеиваемые поверхности должны находиться определенный период времени, при котором степень отверждения клеевого слоя будет такой, при которой не произойдет нарушения прорчности соединения из-за появляющихся в нем внутренних напряжений после

 

17. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ И ТАНГЕНС УГЛА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ ДЛЯ НЕКОТОРЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

 

Диэлектрик	Тангенс угла потерь tgσ	Относительная диэлектрическая проницаемость ε
Древесина влажностью 8-10% Клей синтетический (жидкий) Клеевой слой отвержденный: Воздух вода	0,05 0,07 0,1 - -	4-6

 

снятия давления. Соответствующая такому состоянию прочность склеивания называется разборной. Разборная прочность зависит от размеров склеиваемых заготовок. При изготовлении клееных деревянных конструкций разборная прочность должна быть равна например 50% нормируемой ее конечной величины, т.е. примерно 3 МПа. После снятия давления склеенные заготовки должны иметь технологическую выдержку для достижения прочности склеивания до установленных норм. Для интенсификации процессов склеивания применяют различные методы, ускоряющие процесс отверждения клея и сокращающие сроки технологических выдержек. Классификация методов интенсификации процессов склеивания показана на рис. 99.

 

Интенсификация склеивания с помощью ТВЧ. Интенсив­ность нагрева диэлектриков в электрическом поле токов высо­кой частоты зависит от двух характеристик: диэлектрической проницаемости е и тангенса угла диэлектрических потерь tg;б.

Относительная диэлектрическая проницаемость материала показывает, насколько увеличится количество энергии погло­щаемой конденсатором, если вместо воздуха между его пласти­нами поместить этот материал. Угол диэлектрических потерь характеризует необходимое количество энергии для переориен­тации диполей. Он зависит от свойств материала и частоты поля. Для материалов, участвующих в процессе склеивания древесины, эти характеристики приведены в табл. 17.

Количество выделяемого в диэлектрике тепла зависит от произведения εtgδ (фактор потерь). Мощность, теряемая электрическим полем высокой частоты в 1 см³ материала, оп­ределяется по формуле

 

N=0,5εtg δfE² [Вт/см³], (111)

 

где ε — относительная диэлектрическая проницаемость; tgδ — тангенс угла потерь; f — частота поля, МГц; Е— напряжен­ность поля, кВ/см.

 

 

Скорость нагрева (приращение температуры за 1 с) опре­деляется в зависимости от теряемой мощности по формуле

 

∆T/t=[0,134εtg δfE²] η/pC, (112)

 

где ∆Т— приращение температуры, °С; t — текущее время на­грева, с; р — плотность материала, г/см³; С— удельная тепло­емкость, кал/(г-°С) [1 кал/(г-°С)=4,1868-10³ Дж(кг-К)]; т) — потери тепла (0,5—0,7). Значение остальных символов указывалось выше. Скорость нагрева обычно принимается в пределах 0,5—1 °С/с.

Из формулы следует, что скорость нагрева зависит от ос­новных характеристик материала (ε tgδ) и поля (fЕ²).По дан­ным табл. 17 видно, что скорость нагрева клеевого слоя будет во много раз выше скорости нагрева древесины. Для жидкого клея в 60 раз, для отвердевшего только в 2 раза. Задавшись необходимым приращением температуры ∆T, можно опреде­лить требуемое для этого время t.Скорость нагрева можно ре­гулировать изменением параметров поля fЕ². Величина напря­женности поля ограничивается пробивным напряжением мате­риала и устанавливается практически в следующих значениях, В/см.

Древесина влажностью свыше 15 %............... 100

То же до 10 %................................................. 3000

Клей карбамидный.............................................. 1200

Клей на древесине влажностью 8'%................... 1200

То же 10 %........................................................... 1100

То же 14 %.............................................................700

Интенсивность нагрева склеиваемых заготовок зависит от положения клеевого слоя относительно силовых линий электри­ческого поля. Возможны три характерных варианта положения клеевых слоев в поле ТВЧ, как показано на рис. 100. Парал­лельное расположение клеевых слоев приводит к избиратель­ному их нагреву и быстрому повышению температуры. При­мерно через 60 с из-за значительного перепада температуры между клеевым слоем и смежной с ним древесиной происходит быстрая утечка тепла из клеевого слоя в древесину. Клей от-верждается, и избирательный эффект его к нагреву ослабевает.

При перпендикулярном положении клеевых слоев относи­тельно силовых линий электрического поля напряженность поля распределяется обратно пропорционально диэлектрической про­ницаемости. При этом нагрев клеевого слоя будет происходить значительно медленнее. Увеличится время склеивания и расход энергии. Такое положение поля применяют при склеивании тон­ких заготовок. Иногда используют нагрев склеиваемых мате­риалов в рассеянном поле токов высокой частоты. В таком слу­чае получают промежуточный эффект. Такой нагрев исполь­зуют при склеивании тонких и толстых заготовок. На рис. 101

 

 

 

Рис. 100. Положение клеевого слоя относительно силовых линий ТВЧ:

а — параллельное; б — перпендикулярное; в — в рассеянном поле

 

показаны положения электродов для различных случаев склеи­вания в поле ТВЧ. Склеивание в поле ТВЧ может быть кон­тактным и бесконтактным, когда между электродами и склеи­ваемыми заготовками имеется воздушный зазор. Воздушный зазор приводит к перераспределению напряжения поля обратно пропорционально отношению диэлектрических проницаемостей. Напряженность поля в древесине будет в 4 раза меньше, чем в воздушном зазоре. Воздушный зазор не должен быть более 10 мм. Влияние воздушного зазора на распределение напряже­ния показано на рис. 102. Частота электрического поля также оказывает свое влияние на интенсивность нагрева. Увеличение частоты приводит к росту потерь энергии в преобразователях

11 Заказ № 2177

 

 

 

 

 

 

и в устройствах для склеивания. Равномерность нагрева в поле ТВЧ зависит от соотношения размера склеиваемых заготовок и длины стоячей волны, зависящей от частоты. Это соотношение лежит в пределах 0,1 — 0,05. Предельная частота при склеива­нии заготовок с длиной клеевого слоя / определится из соотно­шения

fпред = 30/(l√ε), (113)

 

где f пред — предельная частота, МГц; l— длина клеевого слоя, ε -диэлектрическая проницаемость.

Необходимая мощность генератора в зависимости от объема склеиваемых заготовок и потребной мощности на нагрев 1 см³ с учетом коэффициента потерь определяется по формуле

 

Nген=(Nυ) /К 10³[кВт], (114)

 

где Nген — мощность генератора, кВт; N— потребная мощность в наружном контуре, Вт/см³; v — объем склеиваемых заготовок, см³; К — КПД контура (0,5—0,8).

Потребная мощность потерь определяется в зависимости от потерь в клеевом слое N_к и древесине N_д по формуле

 

Nп=[(Nк-Nд) hn]/b+Nд,

(115)

где h— толщина клеевого слоя, см; п — число клеевых слоев, находящихся в поле; Ь — ширина склеиваемого изделия между электродами, см; величины N_к и N_д определяются по формуле (111).

При нанесении на поверхность водорастворимых клеев плот­ность в слое контакта древесины с клеем возрастает и нахо­дится в пределах, г/см³: для сосны, липы 0,58 — 0,7; бука, бе­резы 0,68—0,8; дуба, ясеня 0,75—0,9.

Средняя удельная теплоемкость древесины при темпера­туре 130 — 140 °С и влажности 10 — 15 % примерно равна 2,73 кДж/(кг-К). Удельная теплоемкость древесины в зависи­мости от температуры Т и влажности Ц7 может быть вычислена по формуле

 

С =1,176 [W (T/100 + 1,73)]⁰'² [кДж/(кг-К)]. (116)

 

Если имеется генератор ТВЧ определенной мощности Л^_ген, то время необходимого нагрева при склеивании с использова­нием этого генератора определится из выражения

t= 0,017 [GC(Tк-Тн)],

Nгенη (117)

где t время нагрева, с; N_ген — мощность генератора, кВт; G масса склеиваемых заготовок, кг; С — теплоемкость удельная средняя (1,9—2,73); T_н и T_к —начальная и конечная

 

температуры; η= 0,4...0,8—КПД установки. Или упрощенно по формуле

 

t= ∑S,

(200 ÷600)Nгенη (118)

где ∑S — суммарная площадь клеевых швов (200...600), см² клеевого шва склеиваемого генератором мощностью 1 кВт за 1 с.

Для интенсификации процесса склеивания используют также токи промышленной частоты. Количество выделяемого тепла током промышленной частоты определяется по закону Джоуля — Ленца.

 

Q = 0,24 I ²Rt[Дж], (119)

 

где Q— количество выделяемого тепла, Дж; I— сила тока, А; R — сопротивление электрическому току, Ом; t— время, с.

Выделяемое при этом тепло может подводиться к клеевому слою различными способами: предварительным нагревом склеи­ваемых поверхностей путем аккумулирования тепла, выделе­нием тепла проводником, помещенным в клеевой слой, прогре­вом клеевого слоя кондуктивным методом от прогреваемого током проводника или пропусканием через клеевой слой тока, прогревом лучистой энергией от теплоэлектронагревателей (ТЭНов). Очевидно, эффективность этих методов будет раз­лична из-за различных потерь тепловой энергии при передаче ее к клеевому слою. При использовании метода аккумулиро­ванного тепла предварительный нагрев склеиваемых поверхно­стей осуществляют контактом с электронагревателем. Время контакта древесины с нагревателем определяется в зависимо­сти от его температуры. Оптимальная температура нагревателя 200 °С. Время прогрева 6 мин. При более высоких температу­рах происходит пиролиз древесины. Она темнеет. При кондук-тивном нагреве происходит передача тепла от нагревателя к клеевому слою через промежуточные слои древесины. Такой способ эффективен при облицовывании или приклеивании тон­ких слоев к массивным заготовкам. Опытом установлено, что при кондуктивном нагреве нагревателем мощностью 4 кВт/м² в месте контакта древесина через 6 мин нагревается до 160 °С. Эта мощность является предельной к исходной для расчета электронагревателей по силе тока и их сопротивлению. Сила тока ограничивается пределом используемых трансформаторов и допустимым безопасным напряжением до 12 В. Исходя из общеизвестных соотношений силы тока, напряжения, сопро­тивления и мощности, можно определить требуемые параметры электронагревателя. Задавшись величиной тока I и требуемой мощностью N, находят сопротивление R = N/I²(Ом). Выбрав

 

 

 

материал для электронагревателя и его стандартную толщину, находят соотношение

L/b = Rh/p=Rh/рт[1+ а (t-tн)], (120)

где L — длина; b — ширина; h — толщина электронагревателя; р_т — удельное сопротивление (по справочнику); а — темпера­турный коэффициент изменения сопротивления при нагреве; t — температура нагрева; t_н — начальная температура.

Учитывая, что ширина лент нагревателя b≤20 мм, при на­греве широких поверхностей нагреватель следует делать из не­скольких равных по ширине полос. Ширину нагревателя под­бирают таким образом, чтобы его расчетная длина при этом была немного больше длины заготовки или кратна ей. При склеивании строительных конструкций используют конвекцион­ный нагрев воздухом при температуре 160 — 190 °С при скоро­сти 2 м/с. Потери электроэнергии при преобразовании ее в тепло, воздействующее непосредственно на клеевой слой, со­ставляют, %: при использовании ТВЧ — 40; конвекцией от ка­лориферов — 30; радиацией ТЭН — 25, сопротивлением в клее­вом слое — 10; кондуктивным методом — 20; ультразвуком — 62. Краткая характеристика преобразования электрической энер­гии в тепло при интенсификации склеивания приведена в табл. 18. Из этих данных видно, что наиболее экономичным является метод прогрева клеевых слоев, при котором пропус­кают сквозь него ток промышленной частоты. Такой способ не нашел применения из-за технических трудностей осуществле­ния. Обеспечить равномерность электропроводности клеевого слоя практически трудно, а неравномерность электропроводно­сти вызывает электрические пробои.

⇐ Предыдущая25262728293031323334Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: