Клеи на основе клеящих смол.
Карбамидные синтетические смолы можно применять в качестве клеящих веществ. Для ускорения процесса отверждения в них вводят отвердитель. Карбамидную смолу рабочей вязкости с введенным в нее отвердителем принято называть карба-мидным клеем. Наибольшее распространение для склеивания древесины холодным способом получили карбамидные клеи УКС, М-60, М-70.
Порядок приготовления карбамидных клеев следующий. В чистую эмалированную или стеклянную посуду заливают смолу и добавляют необходимое количество отвердителя. Раствор тщательно перемешивают в течение 1 0—15 мин. В качестве отвердителя применяют хлористый аммоний или 10%-ный раствор щавелевой кислоты в количестве 0,5— 25 весовых частей к весу смолы.
Для получения смолы нужной вязкости можно смешать смолы одной марки, но разной вязкости, добавить не более 4 частей воды на 1 00 частей смолы или ввести наполнитель (тальк, каолин, древесная мука). Прочность склеивания не снижается.
Для приготовления клея в домашних условиях количество отвердителя, необходимого для приготовления клея, подбирают опытным путем.
Например, надо определить количество 1 0%-ной щавелевой кислоты для приготовления рабочего раствора клея УКС холодного отверждения. В 5 стеклянных стаканчиков одинаковой емкости помещают по 100 г смолы с наполнителем. В каждый из стаканчиков при непрерывном помешивании добавляют следующее количество отвердителя: в стаканчик № 1 — 5 вес. ч. (к весу смолы), или 5 г; в стаканчик № 2 — 10 вес. ч., или 10 г; в стаканчик № 3 — 15 вес. ч., или 15 г, в стаканчик № 4 — 20 вес, ч., или 20 г; в стаканчик № 5—25 вес. ч., или 25 г.
Через каждые 15 мин смесь перемешивают во всех стаканчиках деревянной палочкой (для каждого стаканчика должна быть отдельная палочка) и отмечают время, когда смесь в стаканчиках потеряет текучесть (свернется). По полученным результатам подбирают требуемое количество отвердителя для приготовления клея с учетом выбранных режимов склеивания.
Жидкие карбамидные смолы имеют небольшой срок хранения. Поэтому в розничной торговле для использования смол в небольших количествах продаются порошкообразные смолы, срок хранения которых составляет не менее года.
Приготовление клеевых растворов на основе порошкообразных смол сводится к смешиванию соответствующего количества порошка и воды при комнатной температуре и интенсивного перемешивания смеси до полного растворения порошка. Затем указанным выше способом определяют потребное количество отвердителя и клеевой раствор готовят гак же, как из жидких смол.
Порошкообразные клеи поставляется также в виде готовой смеси с отвердителем. В этом случае клеи приготавливают смешиванием порошка с водой.
Недостатком карбамидных клеев является хрупкий клеевой шов, в связи с чем они мало пригодны для склеивания изделий, работающих при переменных нагрузках, например для вклеивания шипов и проушин деталей стульев. Для придания эластичности клеевому шву карбамидные клеи модифицируют поливинилацетатны-ми клеями (дисперсиями) путем введения в клей 15—25 весовых частей дисперсии к весу клея.
Поливинилацетатная дисперсия представляет собой йодный состав с равномерно распределенными в нем мелкими частицами полимера. Дисперсия — вязкая жидкость белого цвета, удобная в пользовании и практически безвредная. Недостаток поливинилацетатных дисперсий — невысокие водостойкость и теплостойкость. Во влажной среде и при температуре выше 60— 70°С прочность клеевого соединения резко падает.
Для повышения водостойкости и теплостойкости поливинилацетатных дисперсий их модифицируют карбамидными клеями, вводя 4—6 весовых частей клея_к весу дисперсии. При загустении поливинилаце-татные дисперсии разбавляют водой.
Эпоксидный клей практически пригоден для всех клеевых соединений, применяемых в мебели. Однако в связи с его высокой стоимостью рекомендуется применять только для приклеивания пластиков, металлов и конструкционных пластмасс к древесине.
Клеи, как правило, наносят на одну из склеиваемых поверхностей. Только при склеивании поверхностей, сильно впитывающих клей после нанесения (торцы, полуторцы), его наносят на обе поверхности.
При нанесении клея вручную пользуются круглыми кистями (рис. 33 а) или щетками (рис. 33 б) из щетины, кистями из луба липы.
Для изготовления кисти из луба липы вырезают полосу нужной ширины длиной 300— 400 мм. Конец ее размачивают в горячей воде и размолачивают легкими ударами киянки. По мере износа концы кисти отрезают и из той же полосы делают новую кисть. Для разравнивания на склеиваемой поверхности нанесенного клея применяют резиновые гребенки (рис. 33 в). Клей должен быть нанесен ровным тонким слоем. После нанесения клея кисти, щетки и резиновые гребенки промывают в теплой воде или растворителях.
Режимы склеивания. Качество клеевых соединений зависит не только от вида выбранного клея, но и от технологических факторов (режимов) склеивания. Основными режимами склеивания, контролируемыми в условиях домашних мастерских, являются: количество клея, наносимого на единицу склеиваемой поверхности, давление при склеивании и продолжительность склеивания (прессования), время выдержки после склеивания.
Количество клея, наносимого на склеиваемую поверхность, должно быть достаточным для получения клеевого слоя оптимальной толщины. При очень тонком клеевом слое прочность склеивания оказывается недостаточной. При толстом клеевом слое прочность соединения также снижается, так как применяемые в деревообработке клеи обладают значительной объемной усадкой, что вызывает развитие внутренних напряжений в клеевом слое после высыхания клея.
При склеивании толстый клеевой слой после наложения давления хорошо виден невооруженным глазом, образуются многочисленные потеки клея (рис. 34). Клеевой слой оптимальной толщины просматривается на склеиваемой поверхности в виде ровной, едва заметной линии, потеки клея не образуются, а выступают только отдельные капли клея. Оптимальная толщина клеевого слоя находится в пределах примерно 0,08—0,15 мм.
На получение оптимального клеевого слоя оказывает влияние время общей выдержки (пропитки) древесины с нанесенным клеем.
Различают периоды открытой и закрытой выдержки древесины с нанесенным клеем. Открытая выдержка охватывает время между нанесением клея и наложением на нее приклеиваемой заготовки. Закрытой выдержкой называется период после наложения приклеиваемой заготовки на поверхность заготовки с нанесенным клеем до момента запресовки.
Во время выдержки происходят выделение влаги из клея, впитывание и смачивание клеем древесины, в результате чего древесина увлажняется, а вязкость клея повышается до требуемой.
Правильно установленная продолжительность общей выдержки влияет на качество склеивания. Незагустевший жидкий клей может быть излишне выдавлен из клеевого слоя, а загустевший — потеряет способность смачивать древесину и впитываться в нее. В обоих случаях клеевое соединение получается непрочным. Допустимое время общей выдержки зависит от вида применяемого клея.
При использовании глютиновых клеев продолжительность периода от момента нанесения клея до запрессовки в большой степени зависит от температуры древесины и окружающей среды.
При охлаждении эти клеи застудневают и теряют способность смачивать древесину, поэтому температура древесины и помещения должна быть не ниже 25°С. При такой температуре оптимальная продолжительность выдержки (закрытой и открытой) составляет 4—5 мин. При склеивании с подогревом клеевого слоя она может быть увеличена до 20—25 мин.
При склеивании синтетическими клеями холодного отверждения время общей выдержки составляет не более 20—30 мин. Однако следует избегать увеличения продолжительности общей выдержки, так как в этом случае возможно частичное отверждение клея.
Давление при склеивании необходимо для более плотного соприкосновения склеиваемых поверхностей и лучшего смачивания их клеем. Так как склеиваемые заготовки всегда имеют некоторые неровности, то давление должно быть таким, чтобы обеспечить соприкосновение склеиваемых поверхностей по всей площади.
Давление при склеивании в условиях домашних мастерских создается механическим способом (притиркой, прикатыванием валиком, прессованием в винтовых и клиновых приспособлениях).
При употреблении жидких клеев давление не должно быть чрезмерно большим, иначе можно выдавить часть клея и получить непрочное склеивание. При использовании густых клеев необходимо более высокое давление, иначе клеевой слой будет слишком толстым. Давление выбрано правильно, если при склеивании получился клеевой слой оптимальной толщины (0,08—0,15 мм).
Продолжительность прессования при склеивании холодным способом глютиновыми, казеиновыми, карбамидными и эпоксидными клеями составляет 4—6 ч, при склеивании поливинилацетатной дисперсией — не менее 2 ч.
При склеивании впритирку, прикатыванием валиком продолжительность наложения давления зависит главным образом от вида клея и температурных условий. В процессе притирки и прикатывания валиком необходимо обеспечить достаточную прочность склеивания, чтобы исключить отставание приклеиваемого материала в период полного высыхания клеевого слоя.
За время выдержки заготовок после склеивания (свободная выдержка) перед дальнейшей обработкой увеличивается прочность клеевого соединения, равномерно распределяется влага, внесенная с клеем, и уравновешиваются напряжения в древесине, возникающие в результате ее увлажнения клеем, нагревания в процессе склеивания и последующего охлаждения до температуры помещения.
Продолжительность свободной выдержки зависит в основном от вида применяемого клея, температуры и влажности воздуха в помещении. Во всех случаях изделия перед дальнейшей обработкой следует выдерживать не менее суток.
Кроме указанных технологических факторов на качество склеивания оказывают большое влияние влажность склеиваемых материалов и качество их подготовки к склеиванию.
Влажность склеиваемых заготовок из древесины должна быть в пределах 8±2%.
Технология склеивания. При изготовлении мебели клеевые соединения применяют в основном для склеивания заготовок по толщине и ширине, приклеивания раскладок, склеивания с одновременным гнутьем, склеивания шиповых соединений, облицовывания.
Заготовки склеивают по толщине и ширине с целью получения из маломерных заготовок древесины брусков и массивных плит требуемых размеров.
Подготовка заготовок к склеиванию заключается в обработке (выравнивании) склеиваемых поверхностей на электрорубанке или стругами.
После выравнивания склеиваемые по ширине заготовки (рис. 35 а) укладывают на бруски и подбирают их таким образом, чтобы кромки плотно прилегали одна к другой. При необходимости кромки дополнительно выравнивают фуганком. Подобранные заготовки помечают, нанося карандашом по линейке две сходящиеся линии («галочку»).
Ширина склеиваемых заготовок зависит от назначения плит из массива древесины. Если плиты будут облицовываться, то отношение толщины заготовки к ее ширине не должно превышать 2:3, например, заготовки толщиной 1 6 мм должны иметь ширину не более 25 мм.
Такое соотношение толщины заготовки к ее ширине обеспечивает достаточную формоустойчивость плиты от коробления.
При склеивании плит под прозрачную отделку с сохранением текстуры древесины, например для изготовления мебели из массива древесины хвойных пород, ширина склеиваемых заготовок обычно составляет 60—100 мм. Такие заготовки следует подбирать с учетом направления годичных слоев древесины в заготовках.
Клееная плита из широких заготовок тангенциальной распиловки с расположением годичных слоев в одном направлении коробится «корытом», но имеет гладкую поверхность (рис. 35 б). Если годичные слои в заготовках тангенциальной распиловки расположены попеременно в разных направлениях, то клееная плита будет иметь волнообразную поверхность (рис. 35 в). При расположении в заготовках радиальной распиловки годичных слоев перпендикулярно плоскости заготовок поверхность плиты не будет ровной из-за неодинаковой усушки заболонной и сердцевидной частей заготовок (рис. 35 г, д), но плита будет иметь плоскую форму.
Коробление плит необходимо учитывать при определении их назначения в изделии. Если плита в изделии находится в свободном состоянии (дверь), то заготовки для склеивания плиты должны быть радиальной распиловки с расположением годичных слоев перпендикулярно плоскости заготовки. При установке плиты в изделии мебели наглухо с помощью, например, механического крепления подбор заготовок с учетом направления годичных слоев древесины можно не проводить.
После нанесения клея заготовки по толщине склеивают в винтовых (рис. 36 а) и эксцентриковых (рис. 36 б) столярных
струбцинах, по ширине в винтовых (рис. 36 в) и клиновых (рис. 36 г) цвингах и эксцентриковых столярных струбцинах.
При склеивании струбцинами для более равномерного распределения давления по поверхности склеиваемых зайотовок применяют прокладки, помещаемые под винты или эксцентрики. Расстояние между прокладками должно быть 1 5—20 h, где h — толщина склеиваемых заготовок в направлении усилия прессования.
Столярные струбцины с эксцентриковым зажимом относятся к числу быстродействующих и обеспечивают достаточное давление при склеивании заготовок небольших размеров. Струбцины могут быть изготовлены из стали или алюминиевых сплавов.
У круглого эксцентрика (см. рис. 36 б) ось располагается эксцентрично по отношению к оси вращения. Основные размеры эксцентри
ка можно примерно определить по формуле:
где I — эксцентриситет, мм;
D — диаметр эксцентрика, мм;
f — коэффициент трения скольжения, принимаемый равным 0,1 при скольжении сталь —
сталь и 0,2 при скольжении алюминиевые сплавы — алюминиевые сплавы; S — зазор, обеспечивающий свободную установку заготовки под эксцентрик, мм.
При склеивании в цвингах заготовки укладывают на две или три цвинги и прессуют. Чтобы избежать сдвигания заготовок при склеивании в клиновых цвингах, применяют парные клинья. Наиболее удобны клинья, имеющие уклон 1:10.
Качество склеивания заготовок должно отвечать требованиям прочности, а также внешнего вида клеевого слоя для брусков и плит, предназначенных под прозрачную отделку; с сохранением натурального цвета древесины.
При выравнивании склеиваемых поверхностей на электрорубанке прочность клеевого соединения достаточная, если после фугования кинематическая волнистость (см. рис. 1 9 г) находится в пределах L = 4—5 мм, h = 20—25 мк, но клеевой слой — толстый. Для получения клеевого слоя оптимальной толщины склеиваемые поверхности следует дополнительно выровнять вручную фуганком.
Приклеивание раскладок. Раскладки, как правило, приклеивают на гладкую фугу, соединяя концы раскладок на «ус» или впритык.
Для торцевания раскладки под углом 90° и на «ус» ручными пилами и для строгания «уса» ручными инструментами удобно пользоваться специальными приспособлениями — стуслами. Стусло опиловочное (рис. 37 а) представляет собой деревянный лоток с прорезями для полотна пилы, расположенными под углами 45 и 90°. Стусло для строгания «уса» (рис. 37 6) имеет стационарный и передвижной упоры, установленные на треугольном основании. Упор передвигается по основанию с помощью винта, вращаемого ручкой. При работе стусло устанавливают на верстак.
Раскладки приклеивают в винтовых, клиновых цвингах и специальных струбцинах (рис. 38 а). Для приклеивания раскладки удобно применять прижим, изготовленный из круглой стали (рис. 38 б).
Оставшийся после снятия прижима накол в плите шпатлюют при подготовке поверхности под облицовывание или непрозрачную отделку. При прозрачной отделке приклеивать раскладки такими прижимами недопустимо.
Склеивание с одновременным гнутьем. Этот способ применяют для получения криволинейных (гнутоклееных) заготовок. В условиях домашних мастерских гнутоклееные заготовки можно изготовить из тонких (толщиной 3—5 мм) планок массивной древесины, фанеры и брусков массивной древесины толщиной 19—50 мм, в которых предварительно сделаны продольные пропилы (гнутопропильные заготовки).
Гнутоклееные заготовки могут быть незамкнутого и замкнутого контура. Гнутоклееные заготовки незамкнутого контура изготавливают следующим образом.
Пласти делянок J (рис. 39 а) намазывают клеем, накладывают на жесткий шаблон незамкнутого контура 2 и запрессовывают струбцинами 3. После выдержки в запрессованном состоянии до полного схватывания клея заготовка сохраняет заданную ей форму.
Допускаемые соотношения толщины заготовки h к радиусу изгиба R при гнутье тонких планок из древесины с одновременным склеиванием в жестких шаблонах составляют (не более):
| береза | 1/50-1/60 |
| ель | 1/46-1/57 |
| бук | 1/46 |
| 1/31 |
Если при гнутье фанеры наружные слои фанеры остаются прямолинейными (изгиб поперек волокон), то гнутье фанеры возможно приблизительно до следующих радиусов кривизны:
| толщина фанеры, мм | 2,5 | 3 | 4 |
| допустимый радиус кривизны, мм | 30 | 37 | 50 |
и — гнутолролильная заготовка с пропилами, 6 — закладка шпона в пропилы, в — д — последовательность < клеивания, е — стол журнальный с гнутопропильными ножками; 1 — полосы шпона, 2 — нож, 3 — шина, 4 — отверстие, 5 — шаблон, 6, 1 1 — струбцины, 7 — заготовка, 8 — рычаг, 9 — винт, 10 — ролик.
Если при гнутье фанеры волокна наружных слоев изгибаются (изгиб вдоль волокон), то допустимые радиусы кривизны те же, что и при гнутье тонких планок из массивной древесины.
Гнутоклееные заготовки замкнутого контура склеивают с использованием жестких разъемных шаблонов, имеющих форму заготовки (круг, эллипс, овал). Шаблон 4 (рис. 39 б) изготавливают из древесно-стружечных плит или другого материала. Очертив циркулем наружный диаметр шаблона, равный внутреннему диаметру заготовки, выпиливают круг и обрабатывают кромку шаблона под углом 90° к пласти. Затем очерчивают внутренний диаметр шаблона и выкружной пилой выпиливают внутренний круг. Стальные пластины 5 толщиной 3 — 5 мм приворачивают к шаблону шурупами с внутренней стороны круга. Выпилив по диаметру шаблона секторы шириной 20—30 мм, забивают клинья 6 для придания шаблону жесткости.
Гнутоклееную заготовку склеивают путем наслоения делянок на шаблон. Сначала наслаивают внутреннюю делянку 7 из фанеры, длинна которой L = JiD. Направление волокон наружного слоя делянки — изгиб поперек волокон. Концы делянки на стыке крепят шпильками 9 (гвозди без шляпок). Затем на делянку наносят клеевой раствор, наслаивают вторую делянку 8 и прессуют струбцинами. После выдержки у в спрессованном состоянии до полного схватывания клея наслаивают третью делянку и т. д. Длина любого последующего слоя Ln = JI(D + 2tn), где tn — толщина предыдущих слоев. Места стыков делянок перекрывают соседними слоями.
Склеенную заготовку снимают с шаблона, выбив клинья и отвернув шурупы стальных пластин. Аналогичным образом изготавливают заготовки эллипсной и овальной формы.
Гнутопропильные заготовки изготавливают из брусков лиственных и хвойных пород, в которых предварительно сделаны продольные пропилы (рис. 40 а). Толщина пропила и расстояние между ними 1,5 — 3 мм.
В полученные пропилы с помощью линейки закладывают промазанные клеем полосы шпона 7 (рис. 40 б). Если толщина шпона меньше толщины пропила, то закладывают две-три полосы шпона. Затем пропиленную часть заготовки с вложенным шпоном подвергают гнутью в приспособлении.
Изгибаемую заготовку 7 (рис. 40 в) зажимают в верстаке и с помощью струбцины 6 прикрепляют к ней шаблон 5 и металлическую шину 3 толщиной 1—1,5 мм. В отверстие 4 шаблона вставляют съемный рычаг 8, снабженный обжимным роликом 10 и прижимным винтом 9. Подворачивая винт, регулируют прижатие ролика к шине. Заготовку изгибают (рис. 40 г) поворотом рычага в направлении, указанном стрелкой. Затем конец заготовки крепят к шаблону струбциной 11 (рис. 40 д), снимают рычаг и выдерживают заготовку до отверждения клея. На рисунке 40 е показан стол журнальный с гнутопропильными ножками сечением 60×20 мм.
Склеивание шиповых соединений. При склеивании шиповых соединений давление на поверхностях склеивания достигается за счет упругой деформации древесины шипа и проушины (посадка с натягом) или прессования струбцинами.
При посадке с натягом в процессе соединения древесина шипа сжимается, а гнездо или проушина несколько расширяется. Поскольку древесина обладает упругостью, возникают усилия, направленные перпендикулярно сопрягаемым поверхностям. Чтобы обеспечить оптимальное давление на поверхность склеивания за счет посадки с натягом, необходима достаточная точность запиливания шипа и проушины. Такие соединения склеивают, как правило, без прессования.
Если соединение плоским шипом получилось с зазором, то прочность клеевого соединения будет ослаблена. В том случае, когда зазор значителен и прессование не обеспечит соединения сопрягаемых поверхностей, целесообразно расчистить сопрягаемые поверхности и вставить между шипами и проушиной шпон или стружку и запрессовать соединение. В процессе сборки соединений плоским шипом с избыточным натягом клей сгоняется с поверхности склеивания, шипы распирают проушины, в результате чего контакт склеиваемых поверхностей сохраняется лишь вблизи основания шипов. В этих случаях прочность клеевого соединения обеспечивают прессованием.
Соединения «ласточкин хвост», ящичные, на шкантах, на рейку вставную склеивают без прессования. В таких соединениях необходимо обеспечить достаточную точность сопряжений.
Учитывая, что в процессе сборки большинства соединений клей сгоняется с поверхностей склеивания, рекомендуется наносить клей на обе склеиваемые поверхности.
См.также:
Склеивание
Склеивание — основной вид соединений при изготовлении мебели. С помощью клеевого соединения легко создать из обычного или маломерного материала монолитные конструкции любых форм и размеров. Клееные конструкции менее подвержены деформациям, чем конструкции, изготовленные из цельной древесины. Клеевые соединения не утяжеляют конструкцию, обладают высокой прочностью…
ОблицовываниеОблицовывание — это приклеивание на заготовки из древесины, плит и на готовые изделия (рамки, коробки) листовых материалов из шпона, пленок, пластиков, древесноволокнистых плит и фанеры. Листовые материалы, наклеиваемые на заготовки или детали готовых изделий, называются чистовой облицовкой, а заготовки или деталь готового изделия, на которую наклеивают облицовку, — основой… Главная страница сайта | Главная страница раздела