Лако-красочные материалы — производство

Для склеивания различных пород дерева и древесных пласти­ков используются главным образом синтетические клеи, которые выгодно отличаются от столярных и казеиновых клеев стойкостью к действию воды, микроорганизмов и старению. Применение син­тетических клеев позволяет ускорить процесс склеивания и улуч­шить качество соединений [66]. Склеивание древесины синтетиче­скими клеями получило наиболее широкое распространение в про­изводстве мебели, фанеры, древесных пластиков, при изготовлении клеевых деревянных конструкций для различных отраслей строи­тельной техники, а также в быту.

Для склеивания древесины и приклеивания ее к другим неме­таллическим материалам применяют главным образом феноло­формальдегидные, карбамидные и карбамидомеламиноформаль- дегидные клеи, а также клеящие композиции из резорциновых и фенолорезорциновых смол. Значительно реже, главным образом для соединения древесных материалов с металлами, используют полиуретановые, эпоксидные и другие клеи. Фенолоформальдегид­ные и резорциновые клеи, являющиеся наиболее прочными и водо­стойкими, применяют в основном для изготовления изделий ответ­ственного назначения в различных областях народного хозяйства и в производстве слоистых древесных пластиков. Основная область применения карбамидных клеев — мебельная промышленность, фанерное производство, изготовление оснастки.

Технологический процесс склеивания древесных материалов складывается из следующих основных операций: подготовка материалов к склеиванию; нанесение клея; сборка и запрессовка деталей.

Подготовка древесных материалов к склеиванию. Большое влияние на прочность клеевых соединений оказывает влажность древесины. Это влияние обусловливается двумя факторами: де­формацией древесины при изменении ее влажности и ослаблением клеящей способности синтетических смол при нанесении их на влажную древесину. Во всех случаях влажность склеиваемых ма­териалов не должна быть более 18%. Отечественными нормами строительной техники допускается изготовление клееных конструк­ций из древесины с влажностью не более 15%, влажность деталей оконных переплетов и дверей, подоконников и наличников должна быть не более 12—15%, оконных дверных коробок—18%, досок пола —15%. При склеивании авиационных деталей влажность мессивной древесины, должна составлять 7-—10%, строганой фане­ры и шпона — 7—11%), дельта-древесины — 4—6%.

В помещениях, где производятся работы по склеиванию дета­лей из древесины, необходимо поддерживать влажность воздуха в пределах 50—65%, что обеспечивает содержание влаги в древеси­не 7—10% в течение всего производственного цикла. Температура воздуха и заготовок древесных материалов при склеивании син­тетическими клеями без нагревания должна быть не ниже 16 °С; при склеивании с подогревом температура в помещении не должна быть ниже 8°С.

Поверхность древесины, предназначенной для склеивания, дол­жна быть обработана так, чтобы склеиваемые детали плотно при­легали друг к другу и обеспечивалось получение равномерной по толщине клеевой пленки. С поверхности древесных пластиков и фанеры рекомендуется удалять глянцевую смоляную пленку. В большинстве случаев склеиваемые поверхности древесины про­стругивают на рейсмусовом станке или прифуговывают вручную. В строительстве допускается отклонение от параллельности склеи­ваемых поверхностей не более 0,5 мм. Длина волны не. должна превышать 5 мм, а срывы на концах — 30 мм. В производстве мебели длина волны допускается не более 3—5 мм при глубине 0,02 мм. При распиловке древесины так называемыми «шелковы­ми» пилами с мелким зубом получается достаточно гладкий про­пил, и строгать ее в этом случае перед склеиванием не надо.

Склеиваемые поверхности деталей из древесных слоистых пла­стиков необходимо дополнительно обработать на пескоструйном аппарате или прошлифовать наждачной бумагой. Глянцевую бле­стящую поверхность фанеры, изготовленной с применением метал­лических прокладок, а также участки фанеры, в которых клей выступил на поверхность, зачищают циклей или шлифуют наждач­ной бумагой. После такой обработки со склеиваемых поверхностей удаляют пыль волосяными щетками или обдувают их очищенным сжатым воздухом. Поверхность слоистых древесных пластиков при наличии на ней масляных и других пятен протирают ацетоном или бензином. Подготовленные для склеивания заготовки нужно хра­нить в помещении с определенной температурой и влажностью воздуха.

Нанесение клея. В зависимости от типа клея и условий склеи­вания клей наносят на одну или на обе склеиваемые поверхности. Так, фенолоформальдегидные клеи, легко впитывающиеся в древе­сину, обычно наносят на обе поверхности (исключение составляют ясень и дуб). Клей наносят с помощью щетинных и лубяных кис­тей с длиной ворса 1,5—2,5 см или с роликовых клеен амазывате — лей. Ширина кистей должна соответствовать ширине склеиваемых деталей. Кисть или ролик должны двигаться только в одну сто­рону. Расход клея при нанесении на одну сторону должен состав­лять 180—250 г/м2, а при нанесении на две стороны — 250— 340 г/м2. После нанесения клея дается открытая выдержка, про­должительность которой, например для фенольных клеев типа ВИАМ Б-3, составляет 4—15 мин. Продолжительность открытой выдержки зависит от температуры воздуха в помещении: чем вы­ше температура, тем выдержка должна быть короче.

Сборка и запрессовка деталей. По окончании открытой вы­держки детали собирают и выдерживают под давлением в течение определенного времени при нормальной или повышенной темпера­туре — в зависимости от типа клея. Продолжительность выдерж­ки под давлением устанавливается для каждого отдельного слу­чая опытным путем; для фенольных клеев она обычно колеблется от 5 до 25 мин. По окончании нагревания склеиваемые детали вы­держивают под прессом в течение 10—15 мин.

После окончания склеивания производится так называемая сво­бодная выдержка в помещениях с температурой не ниже 16 °С.

Способы создания давления. При склеивании фенольными клея­ми деталей из древесины хвойных пород и липы давление должно составлять 2—3 кгс/см2, из древесины лиственных пород (ясень, дуб и др.) — 3—4 кгс/см2, при склеивании березовой фанеры с де­талями из древесины рекомендуется применять давление 2— 3 кгс/см2, с деталями из древесных слоистых пластиков — 4—

5 кгс/см2, при склеивании древесных пластиков, например дельта — древесины, давление должно составлять 4—5 кгс/см2, а при склеивании с одновременным гнутьем оно должно быть 5—

6 кгс/см2.

В условиях массового выпуска изделий наиболее рентабельны­ми в большинстве случаев являются стационарные механизирован­ные прессовые установки, снабженные нагревательными устройст­вами и, в случае необходимости, вентиляционным оборудованием. На опытных предприятиях и в условиях кустарного производства наиболее широкое распространение получили хорошо известные при склеивании древесины животными и растительными клеями способы создания давления с помощью различных переносных за­жимных приспособлений и прессов с винтовыми или клиньевыми зажимами.

К числу стационарных относятся пневматические и гидравличе­ские прессы, которые в зависимости от способа передачи давления бывают шланговые, подушечные, со сплошной пресс-камерой в виде мешка и цилиндровые. Гидравлические прессы обычно ис­пользуются при прессовании изделий относительно небольших размеров при давлении 8 кгс/см2 и больше.

Большую производительность обеспечивают винтовые прессы с конвейерным расположением прессовых секций, которые могут перемещаться при помощи бесконечной цепи. Для склеивания и фанерования криволинейных изделий при давлениях до I кгс/см2 может применяться вакуумный метод, позволяющий быстро соз­давать и точно регулировать давление. Весьма широко распрост­ранены различные типы струбцин. Применяя струбцины, необходи­мо во избежание порчи склеиваемых изделий использовать про­кладки.

Продолжительность выдержки склеиваемых деталей под давле­нием зависит от скорости отверждения клея, температуры воздуха и склеиваемых деталей, а также от природы соединяемых мате­риалов. Ниже приведены данные о минимальной продолжительно­сти выдержки деталей из древесных материалов под давлением при склеивании фенолоформальдегидными клеями типа ВИАМ Б-3 без нагревания:

Минимальная продолжительность выдержки под давлением, ч

При при при

16—20 °С 21—25 °С 26—30 °С

Плоские детали из древе­сины и фанеры…. 5 4 3 Детали из древесины и фа­неры (с одновременным

Холодным гнутьем) … 10 8 6

Детали из дельта-древесины 12 10 8

Детали из дельта-древесины в сочетании с фадерой

Или древесиной…. 10 8 6

Способы нагревания при склеивании. Для ускорения процесса склеивания древесины обычно применяют нагревание. При исполь­зовании фенолоформальдегидных клеев температура склеивания должна находиться в пределах 50—60 °С. Повышение температуры должно происходить постепенно.

Нагревание деталей при склеивании производится с помощью контактных или рефлекторных электронагревателей; в сушильных камерах; обдувкой теплым воздухом; в поле токов высокой часто­ты; при помощи инфракрасных лучей.

Контактный электронагреватель представляет собой нагревае­мую током металлическую ленту, помещенную между двумя фа­нерными обкладками или вблизи сулаги пресса, на котором произ-

Рис. 111.29. Стационарный сплошной закрытый электронагреватель на пуансоне: 1 — предохранительный слой; 2 — нагревательная лента; 3 — контакт нагревателя.

Водится склеивание. Контактные нагреватели могут быть съемны­ми и стационарными. Первые накладывают на склеиваемое изде­лие перед прессованием и помещают вместе с ним в пресс (рис. 111.28); нагревателя второго типа устанавливают в прессах на шаблон (рис. 29).

Электронагреватели контактного типа могут быть плоскими или рельефными, сплошными (лента намотана зигзагообразно на всю площадь нагревателя) или контурными (рис. 111.28)—лента расположена по контуру соответственно с контуром склеиваемого изделия [67].

Электронагреватели изготовляют применительно к конструкции каждой склеиваемой детали. Нагреватели съемного типа исполь­зуют обычно для склеивания небольших деталей в многоэтажных прессах и при соединении обшивок с каркасами. Стационарные электронагреватели используют при выклейке обшивок из шпона на болванках, при фанеровании деталей в сборочных приспособ­лениях и при других работах. Толщина прогреваемых деталей не должна быть больше 15 мм; при толщине до 10 мм применяется односторонний нагрев, при склеивании деталей толщиной больше
10 мм целесообразно применять двухстороннее нагревание. Про­должительность нагревания контактными нагревателями и вы­держки под давлением устанавливаются экспериментально.

Рефлекторные электронагреватели применяются главным об­разом при сборочных работах и при ремонте, например при нало­жении заплат из шпона или тонкой фанеры. Нагреватель этого типа представляет собой деревянный короб, внутри которого на­ходится труба из асбоцемента; на нее наматывается стальная про­волока диаметром 0,6—1,0 мм. Температура воздуха у сетки нагре­вателя не должна быть выше 70—75 °С. Продолжительность нагревания устанавливается опытным путем; обычно она колеблет­ся от 30 до 90 мин. Рефлекторные нагреватели могут быть выпол­нены в виде ламп (мощностью 0,2—0,5 кВт).

Нагревание в сушильных камерах производится при склеива­нии деталей сложной конфигурации или толщиной более 15 мм. В камеры подается воздух, имеющий температуру 50—60 °С и относительную влажность 55—60%. Продолжительность нагрева­ния для каждого отдельного случая устанавливается опытным путем.

Нагревание теплым воздухом, который подается калориферно — вентиляционными устройствами (стационарными или переносны­ми) по трубам или шлангам, используется преимущественно при склеивании крупногабаритных агрегатов, собираемых на стапелях или на стендах. Скорость горячего воздуха 7—10 м/с, температура 50—60 °С при относительной влажности 55—60%. Продолжитель­ность нагревания определяется опытным путем. После прогрева склеенные детали выдерживают в запрессованном состоянии до охлаждения.

Нагревание в поле токов высокой частоты дает возможность очень быстро нагревать клеевые швы по всей толщине склеивае­мого пакета. Продолжительность нагревания 5—10 мин независи­мо от толщины склеиваемых деталей. Кроме того, при нагревании таким способом пакета, состоящего из нескольких слоев склеивае­мых материалов, благодаря одновременному нагреванию клея в каждом слое уменьшается возможность возникновения внутренних напряжений в склеенных изделиях. Нагревание в поле токов высо­кой частоты создает предпосылки для организации поточного про­изводства клееных деревянных деталей [68, 69].

Нагревание инфракрасными лучами является весьма эффектив­ным не только при склеивании металлов друг с другом или с не­металлическими материалами, но и при склеивании древесины. Основными преимуществами этого способа нагревания являются: экономичность; высокая скорость; малая инерционность — при включении установки прогрев начинается практически мгновенно; простота регулирования температуры нагревания, в частности, пу­тем регулирования напряжения в электросети; простота и невысо­кая стоимость оборудования; малая площадь для размещения нагревательных установок; простота эксплуатации и невысокие
эксплуатационные расходы. Недостатком нагревания с помощью инфракрасных лучей является чувствительность метода к колеба­ниям напряжений и частоты тока в сети, а также некоторая не­равномерность прогрева.

. Инфракрасные нагреватели бывают двух типов — пустотные лампы накаливания и линейные, или трубчатые, нагревательные элементы (кварцевые лампы, кварцевые трубки, металлические нагреватели сопротивления). Лампы накаливания дают излучение, содержащее 86% инфракрасных лучей и мало поглощаемое воз­духом. Их помещают обычно внутри зеркальных рефлекторов, обеспечивающих равномерное отражение лучей. В случае приме­нения ламп с зеркальными колбами надобность в рефлекторах от­падает. Линейные нагреватели с цилиндрическими рефлекторами обеспечивают большую равномерность нагрева при склеивании, чем лампы накаливания.

Нагревание с помощью инфракрасных лучей применяется, на­пример, в конвейерном производстве клееных фанерных щитов. Продолжительность нагревания в этом случае составляет несколь­ко минут. Инфракрасная ламповая печь применена при склеива­нии рам теннисных ракеток. Заготовки из восьми слоев древесины, покрытые синтетическим клеем, помещают в металлические формы для склеивания, движущиеся через трехметровую ламповую печь на бесконечной ленте. Выдержка деталей в формах при этом со­кращается с 8 ч до 8 мин [124].

Инфракрасный нагрев применяется также при склеивании с древесиной слоистых меламиновых пластиков в производстве ме­бели. Продолжительность нагревания в печах с инфракрасными лампами, установленных на конвейерных или автоматических ли­ниях, изменяется в зависимости от скорости движения конвейер­ной ленты.

Известен способ склеивания с применением обычного электро­обогрева и электропроводящих клеев, заключающийся в том, что клей, являясь проводником тока, прогревается в результате сопро­тивления, возникающего при пропускании через него низковольт­ного тока обычной частоты. Для придания клеям электропровод­ности в клеевые швы помещают тонкую металлическую сетку или вводят в клей специальные наполнители, например ацетиленовую сажу.