THE GluedSoftwood veneer blanks-construction material formanufacturing FURNITURE elements
Бахар Л.М. (БГТУ, г. Минск, Республика Беларусь)
Bakhar L. M. (BGTU, Minsk, Belarus)
Представлены результаты исследований по возможности получения фанерных плит из толстого лущеного шпона хвойных пород и использования таких плит, как конструкционного материала в производстве мебели для замены утолщенных элементов мебели из цельной древесины.
The author presentresults of studies onthe possibility ofgettingout of thickplywoodveneer sheetssoftwoodand use of suchboardsas a structural materialin the manufactureof furnitureto replacethe thickenedelements of furnituremade of solidwood.
Ключевые слова: клееная слоистая древесина, шпон лущеный,фанерные плиты, математическая модель, прессование, технологические режимы.
Key words: Gluedlaminated wood, Veneer, plywood boards, a mathematical model, compression, processing methods.
Клееная слоистая древесина имеет ряд преимуществ по сравнению с натуральной древесиной. К несомненным достоинствам "клееных материалов из шпона следует отнести возможность получения деталей любых размеров с заданными свойствами и с равномерно распределенными пороками по площади и сечению материала. Известны технологии по изготовлению фанерных плит из хвойного шпона толщиной 2.8-5,6 мм с использованием фенолформальдегидных клеев. Доказана перспективность использования таких плит в деревянном малоэтажном домостроении заводского изготовления.По прогнозам специалистов эффективность замены цельной древесины возрастает из года в год по мере повышения цен на древесину и появления качественных дешевых синтетических смол. Поэтому в настоящее время ведутся научные исследования по замене массивной древесины на более экономичные материалы и не уступающие ей по физико-механическим показателям в строительстве, мебельном производстве[1,2,3,4].
Представляет интерес изучить возможность использования фанерных плит, как конструкционный материал в производстве мебели с целью замены утолщенных элементов мебели из цельной древесины.
Были проведены исследования по получению фанерных плит из хвойного шпона толщиной 2.5; 3.5; 4.6 мм. В проводимых исследованиях использовали карбамидоформальдегидную смолу КФ-Ж. На ее основе готовили клеевую композицию по известной рецептуре. Расход клея изменяли в пределах от 120 до 160 г/м2[1-2].Учитывая, что утолщенные конструкционные элементы мебели работают в основном на изгиб, принята следующая структура фанерного щита: направление волокон в смежных листах шпона параллельное; долевое направление волокон совпадает с наибольшим размером заготовки, т. е. с длинной заготовки. В качестве облицовочного материала использован шпон строганый древесины березы, толщиной 0.6 мм. Толщина фанерного щита принята равной толщине пиломатериалов -40 мм. Начальное давление прессования составляло 1.7 МПа. Температура плит пресса 120 °С. Продолжительность выдержки шпона под давлением - 30 мин. Снижение давления ступенчатое, позволяющее отказаться от охлаждения плит [3]. Для проведения эксперимента использовали В-план второго порядка [5,6].В качестве исследуемых факторов, которые влияют на параметр оптимизации, выбрали:х1 (h) толщину хвойного шпона, мм; х2 (G) - расход карбамидоформальдегидного клея, г/м2.
Постоянными факторами в проводимых исследованиях были:температура плит пресса – 120 °С ;начальное давление плит пресса – 1.7 МПа; продолжительность выдержки пакета шпона под давлением - 9 минут; Снижение давления ступенчатое, позволяющее отказаться от охлаждения плит;общее время нахождения пакета в прессе – 30 минут;направление волокон в смежных листах шпона параллельное.Пределы варьирования параметров были установлены с учетом имеющихся априорных данных, полученных при проведении поисковых исследований, а также с учетом производственного опыта:толщина хвойного лущеного шпона – 2.5 мм, 3.55 мм, 4.6 мм(х1);расход карбамидоформальдегидного клея КФ-Ж – 120-160 г/м2(х2).
В ходе проведенного эксперимента установлено, что на прочность фанерного щита оказывает влияние расход клея и толщина шпона,Наибольшей прочностью на статический изгиб обладают фанерные плиты, изготовленные из соснового шпона толщиной 3.5 мм при расходе клея 140 г/м2. Прочность таких плит аналогична прочности массивной древесины сосны. Таким образом, утолщенные щитовые элементы мебели целесообразно изготавливать из фанерных плит.В результате реализации В-плана второго порядкаполучено уравнение регрессии в нормализованных обозначениях факторов, описывающее объект исследований в заданном диапазоне варьированных факторов:
ŷ=86.975+1.1356x1+7.3981x2-6.325x12-2.875x22+7.025x1x2
Зависимость справедлива при толщине шпона (h) – 2.5-4.6 мм и расходе клеевой композиции – 120-160 г/м2. Линейные коэффициенты регрессии имеют положительные знаки. Это значит, что выходная величина (предел прочности при изгибе) увеличивается с увеличением соответствующего фактора. Используя значения t отношений, вычисленных для каждого коэффициента регрессии, свидетельствуют, что наиболее сильную степень влияния на изменение выходной величины оказывает взаимодействие расхода клеевой композиции и толщины шпона.Расход карбамидоформальдегидного клея определяли весовым методом по среднему значению из четырех параллельных повторений.
Определение предела прочности на статический изгиб исследуемых фанерных плит проводили по ГОСТ 9625-87 «Древесина слоистая клееная. Методы определения предела прочности и модуля упругости при статическом изгибе».
Используя уравнение регрессии, были построены графические зависимости, которые представлены на рис. 1-2.
·
1 2 3
1-при расходе клея 120 г/м2; 2-при расходе клея 140 г/м2; 3-при расходе клея 160 г/м2.
Рисунок 1- Влияние расхода клея на прочность плит при изгибе вдоль волокон наружного шпона фанерных плит
 |
|||||
 |
|||||
 |
|||||
1-при толщине шпона 2.5мм; 2-при толщине шпона 3.55мм;3-при толщине шпона 4.6мм.
Рисунок 2- Влияние толщины шпона на прочность плит при изгибе вдоль волокон наружного шпона фанерных плит
Таким образом, в ходе исследований установлено:
1. При использовании хвойного лущеного шпона толщиной 2.5 мм, расход карбамидоформальдегидного клея более 120 г/м2 практически не оказывает влияние на прочность фанерных плит.
2. При использовании хвойного лущеного шпона толщиной 3.5 мм и 4.6 мм и расходе карбамидоформальдегидного клея более 160 г/м2 предел прочности на изгиб фанерных плит составляет соответственно 91.8 и 93.7 МПа. Однако, такой расход клея является не экономным.
3. Оптимальным для изготовления фанерных плит является использование хвойного лущеного шпона толщиной 3.5 ммпри расходе карбамидоформальдегидного клея 140 г/м2. Такие плиты имеют высокий показатель предела прочности на изгиб 87.22 МПа, что соответствует пределу прочности на изгиб деталей из массивной древесины сосны – 86 МПа при влажности 12 %[7]. .Такие плиты имеют красивый, эстетичный вид кромки за счет параллельных слоев шпона и толщины шпона. Применение таких плит является выгодным при изготовлении элементов мебели.
4. Экономический расчет подтвердил целесообразность замены утолщенных элементов мебели из массивной древесины фанерными плитами.
Список использованных источников
1. Куликов В.А., Чубов А.Б.. Технология клееных материалов и плит. -М.: Лесная промышленность, 1984. -342 с.
2. Справочник по производству фанеры. Под редакцией к. т. н. Н.В. Качалина. -М.: Лесная промышленность, 1984. -430 с.
3. Экспресс-информация “Плиты и фанера”. Зарубежный опыт. Вып. 4. -М., 1987. -22с.
4. Экспресс-информация “Плиты и фанера”. Отечественный производственный опыт. Вып. 8. -М., 1987. – 33 с.
5. Пижурин А.А., Розенболит М.С. Исследования процессов деревообработки. -М.: Лесная промышленность, 1984. - 231 с.
6. Анназарова С.Л., Кафаров В.В. Оптимизация эксперимента в Химии и химической технологии. -М.: Высшая школа, 1978. - 318 с.
7. Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения. -М.: Лесная промышленность, 1986. – 366 с.