Методы контроля режимов и качества склеивания

Качество склеивания оценивается по внешнему виду и прочности изделия. Нормативно-техническая документация на изделия из древесины устанавливает нормативную прочность склеивания. Для клееных строительных конструкций из древесины предельные значения напряжений установлены СНиП ПА-10.

Прочность склеивания в настоящее время оценивается по результатам испытаний механическим разрушением стандартных образцов. При качественном склеивании нормативные со противления при разрушении образцов должны быть выше или равны нормативным сопротивлениям такому же виду нагрузок склеиваемых материалов. Имеются стандарты, предусматривающие различные методы разрушения образцов для оценки прочности склеивания.

Получаемые при этом результаты в количественной оценке прочности склеивания могут быть только относительно сопоставимыми. В зависимости от вида изделия и условий эксплуатации клеевого соединения устанавливается вид испытания и соответствующий стандарт, по которому оценивают прочность склеивания. При определении прочности склеивания образцы разрушают различными методами. Методы механических испытаний прочности склеивания могут быть сведены в три группы: эксплуатационные испытания изделий; статические и динамические испытания отдельных соединений, сборочных единиц на лабораторных и стендовых устройствах, воспроизводящих полностью или частично эксплуатационные нагрузки и условия эксплуатации; лабораторные испытания прочности клеевых соединений на специальных образцах относительно малых размеров.

В настоящее время наиболее широкое применение получили лабораторные испытания прочности склеивания на специальных образцах. На эти методы имеются стандарты. Эти методы имеют экономические и технические преимущества по сравнению с другими, поэтому получили широкое распространение. Низкая стоимость изготовления образцов и простота проведения лабораторных испытаний являются преимуществом этих методов.

Существенным недостатком их является то, что они не гарантируют вероятность полученных данных для реальных условий эксплуатации клееных конструкций. Прочность склеивания оценивается максимальным усилием или предельным напряжением в образце, которые он выдерживает до разрушения. Для каждого образца получают свои значения прочности. Достоверность результатов испытаний оценивается статистической обработкой.

Для получения стабильных результатов и возможности сопоставления их испытуемые образцы должны быть одинаковыми по форме и размерам. Для сравнимости данных механических испытаний необходимо соблюдение трех видов подобия: геометрического (форма и размеры), механического (условия нагружения) и физического (внешние условия). Условия механического подобия в общем виде должны приводить к тождеству напряженных состояний и относительных деформаций в сходственных сечениях рабочей части образцов. Из закона подобия вытекают следующие общие положения.

1. Чтобы обеспечить получение сравнимых результатов при испытании, необходимо применять образцы геометрически подобной формы.
2. При испытании геометрически подобных образцов из одинакового материала при равной величине и скорости относительной деформации действующие усилия будут относиться как квадраты сходственных размеров. При тех же условиях величины работы деформации будут относиться как кубы сходственных размеров.
3. Соблюдая закон подобия оценивают свойства материалов вне зависимости от абсолютных размеров образцов.

По характеру действия разрушающего усилия определение прочности склеивания испытанием образцов можно разбить на испытание сдвигом, равномерным и неравномерным отрывом, изгибом и кручением.

Испытать прочность клеевого соединения на неравномерный отрыв можно односторонним и двухсторонним раскалыванием. При этом проявляется действие сложной системы сил, но разрушение происходит от растяжения в зоне клеевого слоя равнодействующей этой системы. Применяемые при этом оценки прочности склеивания делением усилия на площадь или ширину образца не соответствуют характеру действия разрушающего усилия. Оценка качества склеивания путем разрушения стандартных образцов имеет существенный недостаток в том, что результаты испытания относятся только к конкретному, разрушенному образцу.

Прочность склеивания в изделии, которое не разрушается при таком методе испытаний, может быть иной. Суждение о ней мы строим по предположениям и многим допущениям. Этого недостатка лишены неразрушающие методы контроля качества склеивания. При неразрушающих методах оценка качества склеивания дается однозначно в готовом изделии без особых условностей. Неразрушающие методы контроля качества склеивания в изделиях из древесины являются более совершенными и перспективными. В настоящее время проводят работы по совершенствованию этих методов.

Применяемые методы испытания образцов являются фиксирующими и оценивающими результаты склеивания, они пассивны и ограничены возможностью влиять на обеспечение высокой прочности склеивания. Производственный контроль процесса склеивания является более действенным в обеспечении высокого качества и стабильной прочности склеивания. Производственный контроль включает входной контроль продукции поставщиков, операционный контроль продукции и процессов во время выполнения технологических операций и приемочный, по результатам которого принимается решение о годности изготовленной продукции. Надежный входной контроль, всеохватывающий операционный и эффективный приемочный контроль обеспечивают в совокупности стабильность процесса склеивания и гарантируют высокое качество.

При облицовывании могут быть следующие дефекты: просачивание клея на лицевую поверхность, неровности на облицованной поверхности, появление трещин в облицовке, местное или полное отставание облицовки от основы, покоробленность облицованных деталей. Каждый из дефектов может обусловливаться одной или несколькими причинами. Просачивание клея наблюдается при облицовывании тонким строганым шпоном с использованием клея малой вязкости и значительным расходом. При облицовывании фанеры и плотных пород древесины расход клея должен быть меньше, чем при облицовывании пористых материалов. Для облицовывания массивной древесины хвойных пород оптимальный расход клея до 120 г/м2, для древесностружечных плит - 175 г/м2. Чем более шероховатая поверхность облицовывается, тем больший расход клея необходим. Давление, температура и время открытой выдержки могут влиять на появление дефекта - просачивание клея. Высокое давление и низкая температура при короткой открытой выдержке также могут быть причиной просачивания клея. Варьируя этими параметрами, можно устранить его первопричину. Просачивание особенно четко выделяется после окрашивания облицованных поверхностей. Предварительная подкраска клеевого раствора в тон окрашивания облицованных поверхностей смягчает это различие. При облицовывании хвойных пород, имеющих резкое различие в плотности ранней и поздней частей годичного слоя, на поверхности, облицованной тонким слоем, могут быть видны эти текстурные рисунки. Для предупреждения этого следует применять двухслойное облицовывание.

Трещины в облицовочном слое появляются при усадке его или разбухании основы. Регулирование влажности перед облицовыванием и акклиматизация (выдержка) облицовочного материала и основы в одинаковых условиях до облицовывания устранит причины появления этого дефекта. Местное или полное отставание облицовочного слоя может быть вызвано несколькими причинами: плохим клеем, плохим нанесением клея, загрязнением склеиваемых поверхностей, высоким или низким давлением, преждевременным отверждением клея при высокой температуре в цехе, применением неохлажденных прокладок, длительным нахождением пакета на горячей плите пресса.

Тщательный анализ перечисленных причин позволяет устранить их. Очень часто встречается дефект коробления щитовых заготовок после их облицовывания. Первопричины коробления -неуравновешенность внутренних напряжений в клееной конструкции из-за неравномерного и несимметричного снятия слоев при калибровании древесностружечных плит; несимметричность жесткости облицовок, и клеевых прослоек на противоположных сторонах; различие температуры в плитах пресса; неодинаковая толщина клеевого слоя. Искривление облицованных щитов может быть вызвано небрежной укладкой щитов .после облицовывания. Стопа должна быть выровнена по кромкам щитов. Применение деревянных прокладок в таких стопах может быть причиной коробления щитов. Сокращение времени прогрева щитов при облицовывании снижает вероятность их коробления. При облицовывании в одноэтажных прессах коробление встречается реже, чем в многоэтажных. В одноэтажных прессах не происходит так глубоко прогрев основы щита.

При склеивании и облицовывании используются синтетические клеи, которые содержат вещества, оказывающие вредное воздействие на человека. По степени воздействия на организм человека токсичные вещества разделяют на четыре класса опасности. К первому классу относят чрезвычайно опасные - яды. Фенол и формальдегид относятся ко второму классу высокоопасных веществ. Предельно допустимая концентрация устанавливается санитарными нормами и указывается в соответствующих стандартах. Содержание высокоопасных токсичных веществ в синтетических смолах может доходить до 10%.

Для поддержания безопасных условий работы используется общая приточно-вытяжная вентиляция с местными отсосами, расположенными внизу мест выделения токсичных веществ. Такое решение не является окончательным, поскольку удаление токсичных веществ с рабочего места в атмосферу загрязняет ее. В настоящее время ведутся работы, чтобы сократить вообще объемы вредных выделений при склеивании. Это достигается технологическими приемами, специальными добавками, связывающими токсичные вещества при нагреве, и т. п.

В местах возможного образования значительных количеств вредных выбросов необходимо установить газоанализаторы, сигнализирующие при достижении токсичными веществами предельно допустимых норм концентрации. Местная вентиляция должна быть сблокирована с включением устройств, которые обусловливают выделение этих веществ.

Для работы на участках склеивания и облицовывания синтетическими клеями допускаются лица, имеющие разрешение медкомиссии. Особую опасность для человека представляют высокочастотные установки, применяемые для интенсификации склеивания. В зоне, где происходит склеивание, создается высокочастотное поле, которое вредно действует на человека. Предельно допустимая напряженность поля может быть равна 10 В/м. Установки для склеивания в поле ТВЧ должны быть экранированы и заземлены; пусковые устройства блокированы с ограждающими экранами.

Для работы на участках склеивания и облицовывания допускаются лица, ознакомленные с устройством, работой и управлением оборудования. Для работы на установках ТВЧ необходимо иметь специальное разрешение. К рабочим местам для склеивания токсичные и огнеопасные материалы необходимо доставлять в закрытой, небьющейся таре в минимальных количествах. Рабочие места и оборудование должны содержаться в чистоте. Все работающие с токсичными материалами обеспечиваются спецодеждой, резиновыми перчатками и очками. Стирка одежды производится не реже одного раза в неделю силами предприятия. Храпение повседневной одежды и прием пищи в помещениях, где имеются выделения токсичных веществ, не допускается. Подводящие ток части установок окрашиваются в соответствующий предостерегающий цвет.

На рабочих местах вывешиваются инструкции и плакаты по безопасным методам работы и мерам предосторожности. Для предохранения окружающей среды от технологических выбросов токсичных веществ применяют специальные улавливающие фильтры или установки, сжигающие токсичные вещества. Проблема улавливания формальдегида и фенола, выделяемых при склеивании, пока не нашла окончательного решения.