ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА СКЛЕИВАНИЯ ФАНЕРЫ С РЕЛЬЕФНОЙ ЛИЦЕВОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ И ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СКЛЕИВАНИЯ

Лукаш А.А., Евстратов Д.В., Самойлова С.И. (БГИТА, г.Брянск, РФ)

Given motivation of temperature, length of pressing and ways of checking a quality of splicing a raised veneer.

При склеивании фанеры применяются многоэтажные гидравлические пресса. Склеиваемый материал помещается между двумя обогреваемыми плитами пресса. Пакет шпона одновременно нагревается с двух сторон. Поверхностные слои пакета после смыкания плит пресса мгновенно нагреваются до их температуры. Градиент температуры направлен от поверхности к середине пакета. Середина пакета нагревается с меньшей скоростью, чем наружные слои. Условия склеивания в середине пакета будет несколько хуже, чем в слоях расположенных ближе к поверхности плит пресса. Поэтому качество склеивания оценивают по прочности при скалывании по клеевому слою наиболее удаленного от поверхности листа фанеры клеевого слоя.

Продолжительность нагрева среднего слоя зависит от коэффициента температуропроводности – способности материала увеличивать температуру под воздействием источника тепла. Продолжительность нагрева плоскости t₁, ч, находящейся на расстоянии Х_, определяется по методике [1]

(1)

где S_р – толщина пакета, м;

F₀ – критерий Фурье;

а – коэффициент температуропроводности, м²/ч.

Критерий Фурье определяется по номограмме в зависимости от значения безразмерной температуры и отношения Х/Sр . Безразмерная температура , определяется по формуле

(2)

где t_н, t_3, t_пл., - начальная, заданная и температура плит пресса соответственно, °С.

На участках выступов (рис. ) пакет получает нагрев с двух сторон. Продолжительность склеивания зависит от расстояния до наиболее удаленного от плит клеевого слоя т.е. . На участках впадин нагрев получается односторонним т.к. между плитой и шпоном находятся воздушная прослойка, а теплопроводность воздуха намного меньше теплопроводности металла. Следовательно общая продолжительность нагрева будет определяться по наибольшей – продолжительности нагрева пакета на участках впадин.

В связи с постоянно возрастающими экологическими требованиями к выпускаемой продукции производители все чаще используют при изготовлении фанеры карбамидоформальдегидные смолы с меньшим содержанием массовой доли свободного формальдегида (КФ-МТ-15).

Рисунок 1- Схема прессования рельефной фанеры:

1 –участок выступов; 2 – участок впадин; 3 – плита пресса; 4 – пресс-форма; 5 – пакет шпона

Продолжительность склеивания шпона зависит от толщины пакета, марки клея и температуры плит пресса. При склеивании пятислойной фанеры рекомендуется применять температуру плит пресса 115…120 °С, а для семи- и более слойной фанеры - 110…115°С [2]. Например, для пакета березового шпона толщиной 9 мм, при использовании клея марки КФ-МТ-15 общая продолжительность склеивания составит 4,8 мин. При расчете продолжительности склеивания профильной фанеры расчетная толщина пакета должна быть удвоена. Продолжительность склеивания составляет 8,1 мин для двойной толщины пакета 18 мм. Это на 70 % больше чем при склеивании фанеры такой же толщины и марки.

Прессование ДСтП производят при температуре 160 … 180 °С в течении 6 … 7 минут. Поэтому для снижения продолжительности склеивания можно повысить температуру плит пресса до 150 … 160 °С не опасаясь значительного снижения прочности склеивания опасности из-за термо-диструкции клея. Возможность применения при склеивания фанеры температуры плит пресса 150 °С обоснована в исследованиях [1].

Повышение температуры также положительно скажется на повышении декоративных свойств рельефной фанеры.

Общая продолжительность склеивания, t₀, мм, складывается из суммы продолжительности нагрева до температуры 100 °С наиболее удаленного от плит пресса клеевого слоя - t₁ и времени желатинизации клея при 100°С - t₂. Расстояние наиболее удаленного клеевого слоя от поверхности плит Х_р, м, определяется по формуле

Х_р = S - S_ш_n_,

где S и S_ш_n – соответственно суммарная толщина пакета и толщина наружного листа шпона, м.

Поясним расчет продолжительности склеивания на конкретном примере. Склеивается пятислойный пакет толщиной 9 мм и при толщине наружного слоя 1,8 мм с начальной температурой 20⁰С в промежутке плит пресса, имеющих температуру 150⁰С. Расстояние от плит до наиболее удаленного клеевого слоя S_p = 0,009 – 0,00018 = 0,0072 м. Безразмерная температура q, определенная по уравнению (2) при заданной температуре t₃ = 100⁰C, составит 0,33. По значению безразмерной температуры и отношению Х/S = 0,5 по монограмме находим значение критерия Фурье F₀ = 0,57. Продолжительность нагрева наиболее удаленного от плит пресса клеевого слоя до 100 ⁰С при коэффициенте температуропроводности а = 0,000403 м²/ч по уравнению (1) t₁ = 0,018 ч = 1,1 мин. Время желатинизации при температуре 100 °С карбамидоформальдегидной смолы марки КФ-МТ-15 - t₁ = 35…55 с. Общее время склеивания составит t₀ = t₁ + t₂ = 1,1 + 0,9 = 2 мин.

Для получения прочного клеевого соединения необходимо создать полный контакт между склеиваемыми поверхностями. высокое качество склеивания можно получить при давлении 0,05 … 0,07 МПа, если будет обеспечено равномерное его распределение по всей поверхности шпона и неплоскостности плит пресса применяется значительно большее давление 1,8 … 2 МПа. Величина давления Р, МПа, при склеивании фанеры в плоских плитах пресса определяется отношением силы F действующей со стороны плит к площади пакета. Общая площадь пресс-формы переменного сечения складывается из суммы площадей участков выступов и участков впадин.

Рисунок на лицевой поверхности рельефной фанеры образуется из-за различия в толщине фанеры по сечению. Декоративные свойства будут лучше, чем больше разница в толщине фанеры, склеенной на участках впадин и толщины фанеры на участке выступов.

Разница в толщине рельефной фанеры по сечению получатся из-за различной степени упрессовки на участках выступов и впадин. Наибольшая разница будет в том случае, если упрессовка фанеры с участков выступов будет максимальной, а упрессовка участков впадин будет минимальной или близкой к 0.

При увеличении давления возрастает прочность склеивания, но при этом возрастает и упрессовка. Прочность фанеры марки ФСФ при скалывании по клеевому слою 1,2 МПа при упрессовке 12 %. Прочность при скалывании по клеевому слою бакелизированной фанеры 1,5 … 1,8 МПа при упрессовке 25 %. Прочность склеивания фанеры из-за применения меньшего давления на участках впадин будет несколько ниже, чем на участках выступов. Условия нагрева наиболее удаленного от плиты пресса клеевого слоя пакета с участков впадин также будут хуже, чем в других клеевых соединениях. Поэтому и качество склеивания должно определяться именно в этом слое.

Сорт фанеры определяется по сорту наружных листов. Фанеру с рельефной поверхностью предлагается использовать в качестве обшивочного материала. Оборотная сторона прилегает к отделываемой поверхности и будет невидима при эксплуатации. Следовательно сорт рельефной фанеры можно определять по сорту лицевого слоя шпона согласно действующего стандарта. Возникнут определенные трудности и при определении объема произведенной продукции т.к. рельефная фанера неодинакова по толщине. Фанера и ДСтП учитывается кубометрах. Но после облицовывания ДСтП учитывается в квадратных метрах. Поэтому и учет рельефной фанеры, как обшивочного материала, следует производить в квадратных метрах.

При исследовании свойств конструкционных материалов определяют не только прочность клеевого соединения, но и другие прочностные показатели – прочность и модуль упругости при растяжении и изгибе. Фанеру с рельефной лицевой поверхностью предполагается использовать в качестве обшивочного материала. Качество склеивания можно оценивать по прочности при скалывании по клеевому слою согласно действующему стандарту. Анализ условий склеивания показал, что прочность склеивания должна определяться по ближайшему к лицевой поверхности клеевому слою.

Литература

1. Севастьянов К.Ф. Интенсификация процесса склеивания фанеры. М.: Лесн. пром-сть, 1976.-144 с.

2. Куликов В.А., Чубов А.Б. Технология клееных материалов и плит. Учебник для вузов. М.: Лесн. пром-сть, 1984.-344 с.