Склеивание фанеры

Оборудование для склеивания. Для склеивания фанеры применяются однопролетные или многопролетные прессы. В первых из них фанеру склеивают холодным, а во вторых - горячим способом.

Основными частями клеильного пресса, изображенного на этом рисунке, предназначенного для горячего склеивания, являются:

• основание с вмонтированными в него одним или несколькими гидравлическими цилиндрами;
• головка, соединенная с основанием с помощью колонн, рам или сплошных стальных листов;
• подъемный стол, жестко соединенный с поршнем (одним или несколькими), входящим в цилиндр пресса и перемещающимся вверх при нагнетании под поршень жидкости (воды или масла);
• обогревательные стальные плиты, размещенные в промежутке между головкой и столом пресса.

Плиты нагревают пропусканием по имеющимся внутри них каналам пара, горячей воды или масла, а также с помощью электричества.

Одним из ответственных узлов пресса является цилиндр и входящий в него поршень. Количество и размеры цилиндров зависят от размеров плит и максимально развиваемого усилия. В прессах для склеивания фанеры бывает от одного до трех цилиндров диаметром от 250 до 650 мм. Плотность соединения цилиндра с подвижным поршнем, обеспечивающая внутри цилиндра необходимое давление, достигается за счет специального кольцеобразного уплотнителя (манжеты), охватывающего поршень по периметру. Благодаря подковообразному сечению манжеты нагнетаемая под поршень жидкость распирает манжету и, прижимая ее к поверхности поршня и цилиндра, преграждает сама себе выход наружу.

Обогревательные плиты представляют собой стальные листы толщиной 40-50 мм, внутри которых сделаны каналы диаметром 15-20 мм. Размер плит по длине и ширине согласуется с размерами изготовляемой продукции и может находиться в пределах от 840x840 до 4500x1650 мм. Наиболее ходовыми являются прессы с размерами плит 1650X1650 мм. Количество обогревательных плит бывает от 11 до 31.

Наибольшее развиваемое прессом усилие может быть 150-3000 т. Оно позволяет обеспечить удельное давление склеивания 12-50 кг/см2 в зависимости от формата плит.

Загрузка пакетов в пресс, как указывалось выше, может выполняться ручным и механизированным способами. В первом случае клеильные прессы целесообразно оборудовать специальными подъемными платформами, позволяющими располагать предназначенные к загрузке пакеты на одном уровне с любым промежутком пресса. Для механизированной загрузки пакетов пресс целесообразно оборудовать подъемными этажерками, предварительная загрузка промежутков которых пакетами, подготовленными к склеиванию, позволяет легко перегрузить их с помощью специальных толкателей в пресс.

Для горячего склеивания фанеры и некоторых других видов слоистой древесины можно использовать однопролетные прессы, оборудованные высокочастотными генераторами.

Для приведения в действие пресса, т. е. подъема плит, сжатия между ними пакетов и создания необходимого удельного давления на склеиваемый материал, пресс оборудуется специальным гидроприводом. Его устройство должно быть таким, чтобы па разных этапах склеивания в цилиндры пресса подавалось требуемое количество жидкости под определенным давлением.

Известны три типа приводов:

• грузовой,
• пневмогидравлический и
• в виде индивидуальной насосной установки.

Наиболее совершенным является пневмогидравлический привод, отличающийся сравнительной простотой конструкции, достаточно высокой скоростью действия и компактностью. Хорошо работают также индивидуальные насосные установки, обеспечивающие независимую работу отдельных клеильных прессов.

Клеильный пресс для холодного склеивания фанеры имеет только один рабочий промежуток (смотрите этот рисунок).

В последние годы проведен ряд исследовательских работ для интенсификации склеивания фанеры горячим способом. Одновременно с этим разработана конструкция агрегата для непрерывного склеивания фанеры (в виде гусеничного пресса), применение которого должно позволить повысить производительность труда на участке склеивания в 1,5 раза и снизить упрессовку не менее чем в 2 раза. Этим создаются предпосылки для конвейеризации работ на участке склеивания и обработки фанеры.

Была предложена новая схема холодного пресса, обеспечивающая определенную ритмичность работ по набору пакетов и их склеиванию. Этот пресс имеет более высокий коэффициент производительности.

Режим склеивания. Под режимом понимается определенное сочетание ряда факторов, обеспечивающее необходимую прочность склеивания слоев древесины. К числу таких факторов относятся:

• температура плит пресса,
• удельное давление плит на фанеру,
• время прессования (склеивания),
• содержание влаги в шпоне,
• качество и вид применяемого клея и т. п.

Сухой шпон, покрытый жидким белковым клеем, интенсивно адсорбирует содержащуюся в клее воду, благодаря чему заметно повышается вязкость клея, что препятствует излишнему проникновению его в древесину. По мере сжатия и нагрева пакета, собранного из шпона, содержащаяся в древесине влага постепенно переходит в парообразное состояние и через поры, межклеточные ходы и мелкие трещины частично выходит из нее. Древесина при этом под воздействием тепла и давления несколько упрессовывается. Параллельно протекает процесс денатурации белка, т. е. превращения его в нерастворимое состояние (кальциевые соли), что в конечном итоге обеспечивает создание необходимой связи между склеиваемыми поверхностями. При дальнейшем выдерживании фанеры, когда клеевой слой подсыхает и влажность его приближается к влажности древесины, прочность склеивания повышается.

Несколько иначе протекает процесс при склеивании фанеры смоляным фенолформальдегидным клеем. Смола, нанесенная на поверхность шпона и предварительно подсушенная (например, фенолформальдегидная), по мере сжатия и прогрева пакетов начинает плавиться и смачивать соприкасающиеся поверхности листов. Этот процесс протекает в интервале температур 60-90° С. Одновременно происходит конденсация смолы, после чего в ней образуются нерастворимые продукты отверждения. От их количества зависит прочность сухой фанеры и фанеры после кипячения в течение часа. Максимальная прочность достигается при отверждении смолы до 65-70%. Но для получения водостойкой фанеры степень отверждения должна быть доведена до 85-90% (при использовании фенолформальдегидпых клеев).

Рассмотрим влияние отдельных факторов на процесс склеивания.

Как было указано выше, нагрев склеиваемой древесины до определенной температуры обеспечивает плавление, последующее отверждение смоляного клея и превращение белкового клея в нерастворимое состояние. Нижний предел температур, при котором может происходить склеивание древесины, равен 75-90° С. Для ускорения процесса склеивание нужно проводить при более высоких температурах (°С):

• альбуминовым и альбумино-казеиновым клеем при 115-145
• казеиновым и казеино-альбуминовым клеем при 115-135
• мочевинным клеем при 115-130
• фенолформальдегидным клеем (типа С-35) при 140-145
• бакелитовой пленкой при 150-155

Примечание. Нижний предел температур применяется при склеивании многослойной, а верхний - при склеивании трехслойной фанеры.

Создание необходимого удельного давления плит пресса на склеиваемую фанеру обеспечивает требуемую плотность контакта между соединяемыми поверхностями, что особенно важно в период отверждения (денатурации) клеев. Величина удельного давления зависит от породы древесины, качества и количества наносимого на шпон клея и чистоты поверхности. Как показывают исследования, удельное давление при склеивании фанеры горячим способом белковыми клеями должно быть 18-22 кг/см2, смоляными клеями 20-25 кг/см2, при склеивании холодным способом 7-14 кг/см2.

Остановимся еще на двух факторах, от которых зависит качество склеивания: операции загрузки пакетов в пресс и операции снижения давления после окончания прессования.

При горячем способе склеивания фанеры загрузка пакетов в промежутки пресса и подъема плит до полного сжатия пакетов должен протекать с максимальной скоростью для предотвращения преждевременного отверждения клея в слоях, ближе всего расположенных к горячим плитам. Преждевременное отверждение приводит не только к потере клеящих свойств, но и ухудшает адгезию остальной части клея, отрицательно сказываясь в конечном итоге на прочности фанеры.

Если скорость снижения давления в первый период не оказывает заметного влияния на качество фанеры, во втором периоде она должна быть строго ограничена. Значение ее зависит от породы склеиваемой древесины, применяемого клея, влажности шпона и слойности фанеры. Продолжительность снижения давления в первый период ограничивается 10-15 сек, а во второй период при смоляных клеях - 30-150 сек, при белковых клеях - 50-180 сек.