Склейка древесины технология и виды

Склейка двересины, пропитанной водными и маслянистыми антисептиками

Долговечность шпал, мостовых брусьев, а также деревянных деталей вагонов и других конструкций, применяемых на железно­дорожном транспорте, в значительной степени зависит от того, насколько хорошо они будут защищены от загнивания. Применя­емые в настоящее время способы предохранения древесины от за­гнивания (пропитка под давлением, но способу горяче-холодных ванн, диффузионным способом и т. д.) не достигают полностью этой цели. Антисептик очень плохо проникает в древесину ели и ядро­вую часть древесины сосны, пропитывая их лишь на глубину 3 — 5 мм. При нарушении этого тонкого, пропитанного антисептиком слоя (например, при строжке, забивании костылей или при обра­зовании трещин) обнажаются незащищенные от гниения слои дре­весины, в которых при соответствующих условиях может образо­ваться очаг загнивания древесины.

Решение вопроса о склейке предварительно антисептированных элементов создаст предпосылки к получению деревянных кон­струкций, надёжно защищённых от гниения, что позволит значи­тельно повысить их долговечность. Однако при этом необходимо преодолеть затруднения, связанные со сложностью пропитки ядро­вой древесины сосны и древесины ели. Установлено, что глубокого проникновения антисептика в древесину ели и ядровую часть дре­весины сосны можно достигнуть, применяя предварительный накол древесины.

Как известно, водные антисептики хорошо защищают деревян­ные конструкции, не подвергающиеся длительному увлажнению (например, детали вагонов, строительные детали и т. д.). Но для шпал и мостовых брусьев, работающих на открытом воздухе, обыч­но применяют маслянистый антисептик, так как водный антисеп­тик может со временем «вымываться» из древесины. Кроме того, из-за повышенной электропроводности древесины, пропитанной вод­ными антисептиками, исключается возможность использования де­талей, склеенных из элементов, пропитанных таким антисептиком, на участках, которые оборудованы автоблокировкой.

При изучении вопроса о склейке древесины, пропитанной вод­ными антисептиками, применялся наиболее распро­странённый антисептик — фтористый натрий.

Данная статья служит для ознакомления с видами склейки древесины, поэтому весь процесс исследований не будет описан. Лишь подведем важные итоги:

1. Склейку деталей из элементов, глубоко пропитанных фтори­стым натрием (с применением накола), можно производить по обыч­ной технологии, если содержание антисептика в древесине не пре­вышает 0,7%.
2. Если содержание фтористого натрия в древесине составляет от 0,7 до 3%, то прочное клеевое сопряжение при склейке по обычной

технологии может быть получено лишь при условии предваритель­ной обработки склеиваемой поверхности (нагревание и нанесение керосинового контакта).

3. При склейке деталей из элементов, глубоко пропитанных ан­траценовым маслом, необходимо наносить клей различной вязкости (жидкий и обычный) в два приёма. Дальнейшие операции по склейке производятся обычным способом.

Полученные результаты должны быть проверены при выпуске опытных партий деталей, склеенных из пропитанных элементов.

Склейка металла с древесиной, пропитанной маслянистым антисептиком

Исследования по склейке металла с древесиной, пропитанной мас­лянистыми антисептиками, были проведены впервые и имели целью разработать технологию склейки металлических подкладок с дре­весиной шпал для создания их монолитного соединения, сни­жения износа шпалы под подкладкой и увеличения их долго­вечности. Необходимость этих исследований обусловливалась тем, что приклейка металлических подкладок к непропитанным шпалам осложняет технологию пропитки последних.

Перед склейкой поверхность металлической пластинки обрабаты­валась по специально разработанной технологии. На очищенную пескоструйным аппаратом металлическую поверхность наносился клей БФ в один слой (при использовании клея горячего схватыва­ния) или в два слоя (при использовании клея холодного схватыва­ния). Каждый слой подвергался термической обработке.

Металлические пластинки приклеивали к образцам, вырезанным из шпал, которые были пропитаны на заводе антрацено­вым маслом. Частично пропитка образцов древесины антраценовым маслом производилась в лаборатории по методу горяче-холодных ванн с предварительным наколом древесины.

Склейка металла с древесиной осложнялась наличием на по­верхности шпал слоя антисептика, смешанного с пылью и грязью. Протирка поверхности древесины перед склейкой ацетоном, дихлор­этаном и другими растворителями, предпринятая в целях обезжи­ривания, не дала должного эффекта. При склейке плёночным клеем БФ-2 по технологии, применяемой для приклейки металла к не­пропитанной древесине без её прострожки, клеевой шов между металлом и деревом получался непрочным.

4. Разработана технология склейки металлических элементов с древесиной, пропитанной маслянистыми антисептиками. Произ­ведёнными исследованиями установлена высокая прочность клее­вых швов при испытании на скалывание, а также устойчивость при испытании на ускоренное старение.

Установлено, что наиболее прочное и устойчивое во времени клеевое сопряжение получается при применении плёнок клея БФ-2 и бакелитовой, и несколько менее прочное — при применении жид­кого фенолформальдегидного клея КБ-3.

Склейка влажной древесины

При организации массового изготовления клеёных шпал и брусьев могут возникнуть затруднения, связанные с сушкой боль­шого количества пиломатериалов до влажности 15—18%, необхо­димой для получения прочного клеевого шва при обычной техноло­гии склейки древесины фенолформальдегидным клеем КБ-3. По­этому была изучена возможность склейки древесины, имеющей повышенную влажность.

Известно, что применяя казеино-цементный клей (КЦ), удаётся склеивать элементы, имеющие влажность до 25%, что было под­тверждено и нашим исследованием. Однако склеенные этим клеем элементы оказываются недолговечными в эксплуатационных усло­виях. Так, опытные клеёные шпалы расклеились через полгода эксплуатации в пути. Поэтому клей КЦ не может быть рекомендо­ван для склейки влажной древесины при изготовлении шпал и брусьев.

Проводились работы по изучению способов склейки влажной древесины фенолформальдегидными клеями.
Данная статья служит для ознакомления с видами склейки древесины, поэтому весь процесс исследований не будет описан. Лишь подведем важные итоги:
Выводы:

1. Установлена возможность склейки древесины, имеющей влажность до 35—40%, клеем КБ-3 при условии прогрева склеивае­мых поверхностей контактным способом при температуре 160— 170° в течение 10—20 мин.
2. Склейка древесины, имеющей влажность до 40% возможна в случае нанесения на склеиваемые поверхности гипсовой мастики.
3. Установлена возможность высушивания в расплавленной сере древесины любой влажности. После склейки клеем КБ-3 высушенной древесины получается прочное клеевое сопряжение.
4. После соответствующей проверки и выяснения технико-эко­номической эффективности разработанные способы склейки влаж­ной древесины смогут быть рекомендованы для применения.

 Горячая склейка древесины

Длительный срок выдержки деталей в запрессованном состоя­нии при постоянном давлении и одинаковых температурно-влажностных условиях является в технологии изготовления клеёных де­ревянных конструкций одним из основных моментов, ограничива­ющих производительность цехов и влияющих на качество клеевых соединений. Обычно это время для склейки клеем КБ-3 составляет 8—12 час, при температуре окружающего воздуха 18—20°.

При серийном изготовлении клеёных деталей такая продолжи­тельность выдержки изделий в прессах требует большой отапливае­мой производственной площади и большого количества прессов. Кроме того, нарушение температурного режима в помещении может вызывать деформацию склеиваемых элементов, что отрицательно скажется на прочности клеевых швов.

Процесс полимеризации клеев можно ускорить прогревом за­прессованных склеиваемых конструкций. Разработка способов такого прогрева, кроме того, позволит расширить ассортимент клеев, применяемых для склейки древесины, за счёт использования клеев горячего схватывания.
По опыту отечественной промышленности прогрев склеиваемой детали можно осуществить одним из следующих способов:

1. горячим воздухом в сушильной камере;
2. обдуванием тёплым воздухом из калориферно-вентиляционных установок;
3. контактными электронагревателями;
4. рефлекторными нагревателями;
5. пропусканием через клеевой шов переменного тока;
6. токами высокой частоты.

Способ нагрева в сушильной камере очень громоздок и требует больших помещений, в которых необходимо строго регулировать температуру и влажность воздуха. Транспортировка в камеру склеи­ваемых деталей с прессовыми приспособлениями (металлическими струбцинами) очень трудоёмка. Достаточно равномерно и быстро прогреть таким способом клеевые швы в изделиях крупного сече­ния невозможно.

Обдувка по поверхности тёплым воздухом из калориферно-вентиляционных установок применялась в промышленности только при выклейках изделий из шпона и мало эффективна при прогреве деталей больших сечений.

Контактный нагрев осуществляется с помощью пластинчатых электронагревателей, представляющих собой металлический про­водник, заключённый между двумя фанерными или металлическими листами. Конструкция и расчёт электронагревателей приведены в специальной инструкции. Этот способ нагрева неприменим при изготовлении деталей крупного сечения. При одностороннем электронагреве толщина прогреваемого слоя материала ограничи­вается 10—12 мм; с увеличением толщины пакета время нагрева возрастает пропорционально квадрату толщины.

Выводы:

1. При склейке плёночными клеями (бакелитовой плёнкой и Плёнкой ЛС-4), а также жидкими смолами (марок Б и лигиосульфит) оптимальными являются: температура клеевого шва 125—145° и выдержка при дайной температуре 5—10 мин. Следует отметить гиб­кость режима, выражающуюся в том, что сравнительно широкий Диапазон температур (125—145°) даёт возможность получить проч­ную склейку, а также и в том, что увеличение времени выдержки от 5 до 20 мин. не снижает прочности склейки.
2. Для фенолформальдегидного клея КБ-3 оптимальная темпера­тура склейки составляет 50—60°. Следовательно, в отдельных случаях склеиваемые детали можно помещать в камеру с температурой 60° для ускорения полимеризации клея.
3. Давление при склейке плёночными клеями должно быть око­ло 8 кг/см² при одном слое плёнки и 3—5 кг/см² при использовании плёнки в два или три слоя.

Приведённые выводы могут быть использованы при других способах прогрева клеевого шва, однако требуют проверки для каж­дого способа в отдельности.

Склейка древесины, пропитанной солевым раствором

Как известно, в большинстве изотермических вагонов охлажда­ющим источником является смесь раствора поваренной соли и льда, находящаяся в специальных карманах. Несмотря на ряд предупре­дительных мероприятий (покрытие пола вагона оцинкованным же­лезом с пропайкой швов и предварительным промазыванием пола горячим гудроном, устройство специального порога, предупреж­дающего затекание воды из кармана в грузовое помещение и т. д.) солевой раствор проникает к деревянным частям вагона, к деталям рамы и пола вагона и пропитывает их.

При ремонте деревянных деталей изотермических вагонов в не­которых случаях требуется склеивать древесину, пропитанную рас­твором поваренной соли. Для решения вопроса о возможности склейки древесины, пропитанной солевым раствором, а также для установления влияния содержания соли в древесине на прочность склейки была проведена следующая работа.

Стандартные сосновые бруски после накола пропитывались в растворе поваренной соли различной кон­центрации 2; 5; 7; 10; 15 и 20%. После пропитки (путём пересчёта по привесу брусков) было установлено, что среднее содержание со­ли в брусках составляло соответственно 0,45; 1,8; 3,3; 4,1; 7,5; 15 % к весу сухой древесины.

Кроме того, содержание соли определялось в высушенных брус­ках аналитическим путём (методом экстракции тонких срезов дре­весины водой при кипячении). Количество соли определялось по потере веса анализируемого образца с учётом его влажности. Полученное процентное содержание соли в образце было на 5—10% меньше рассчитанного по поглощению раствора.

После просушки до влажности 10% бруски были попарно склее­ны фенолформальдегидным клеем КБ-3 (применение казеинового клея КЦ в условиях транспорта исключается из-за недостаточной водостойкости). Часть брусков склеивалась точно по инструкции ИСП-101-51. При склеивании остальных брусков применялся спо­соб двукратного нанесения клея (первоначально жидкого вязко­стью 10 — 20° по В-36, а затем после выдержки в течение 20 — 40 мин. — клея нормальной вязкости).

Образцы, вырезанные из склеенных брусков, были испытаны на предел прочности при скалывании. Результаты этих испыта­ний изображены на графике, приведённом на фигуре.

Склейка древесины клеем КБ-3 по обычной технологии воз­можна при содержании соли в древесине до 1,5%, хотя прочность концентрации несколько снижается. При со­держании соли в древесине от 1,5 до 7% необходимо производить двукратное нанесение клея КБ-3 на склеиваемые поверхности. Образцы древесины, содержавшие более 7% соли, показали при испытании значительно меньшую прочность, а содержавшие 15% соли — совершенно не склеивались.

Выводы:

1. При склейке деревянных деталей, снятых с изотермических вагонов, необходимо аналитическим путём определять количество соли в верхних слоях склеиваемой древесины.
2. При содержании соли в древесине до 1,5% склейку дета­лей клеем КБ-3 следует производить по технологии, принятой в инструкции ИСП-101-51.
3. При содержании соли в древесине от 1,5 до 7% склей­ку деталей следует производить при двукратном нанесении клея КБ-3 с открытой выдержкой первого слоя 20 — 40 мин.
4. При содержании соли в древесине свыше 7% склейку деталей клеем КБ-3 производить нельзя.