81.Классификация клееных древесных материалов. Основные сведения о технологии, свойствах, областях применения

Клееные древесные материалы можно классифицировать с учетом использованного сырья.

1. Клееная массивная древесина. Сюда относятся материалы и изде­лия, изготовленные из пиломатериалов и заготовок. Это клееные по­гонажные изделия, где использовано склеивание только по длине ма­ломерных пиломатериалов, например клееные доски пола, доски об­шивки, плинтусы и т.п. (рис. 1.1,а). К более сложным материалам из массивной древесины относятся клееные ре­ечные щиты, где применено склеивание по ширине реек, предваритель­но склеенных или не склеенных по длине (рис. 1.1,6). В случае склеи­вания пиломатериалов по длине, ширине и толщине получают детали клееных строительных элементов весьма больших размеров .

Р ис.1.1. Образцы клееной массивной древесины: а- погонажные изделия, б-реечные щиты, в-детали клееных деревянных кон­струкций

а б в

Конструкции деревянные клееные (КДК):

Балки. Ими перекрывают про­леты от 6 до 35 м. Высота сечения балок должна быть не менее 1/15 пролета. Балки сплошного сечения состоят из слоев массивной древесины, склеенных по пласти. Балки двутаврового и коробчатого сечений изготовляют с плоскими и волнистыми стенками, чаще всего из фанеры.

Арки. Арочные конструкции обладают значительными преимуществами по сравнению с другими видами конструкций: возможность перекрытия пролетов до 100 м и более, технологичность, высокие эстетические и архитектурные качества.

Рамы состоят из стойки и ригеля, жестко соединенных между собой. Рамы могут быть гнутоклееными либо из прямолинейных элементов, соединенных между собой посредством зубчатого соединения, накладки из бакелизированной фанеры, специальной вставки.

Фермы Элементы ферм соединяются между собой накладками, болтами, стяжками или посредством металлических зубчатых пластин. Клееные фермы можно использовать для перекрытия зданий пролетом 50 м и более.

Строительные конструкции, особенно несущие, изготавли­вают преимущественно из древесины хвойных пород — сосны и лиственницы, обладающих высокой биологической стойкостью.

Прочность склеивания массивной древесины зависит от ее породы и вида применяемых клеев. Она оценивается пределом прочности при скалывании по клеевому слою и для сухих образцов равна 6,5—13 МПа.

Для изготовления конструкций из клееной массивной древесины можно употреблять пиломатериалы различного качества одновременно из древесины разных пород, располагая их в сечении конструкции наиболее рациональным образом с точки зрения использования прочностных и упругих показателей при­меняемых материалов. Благодаря слоистости конструкции, можно свести до минимума влияние пороков и дефектов древесины на физико-механические свойства клееной древесины, более эффективно защитить конструкцию от биологических повреждений и возгорания путем защиты отдельных ее слоев до склеивания.

2. Клееная слоистая древесина. В основе этого материала лежит лущеный шпон толщиной обычно от 0,6 до 2-3 мм. Из него изготовляют фанеру и фанерные плиты, древеснослоистые пластики, гнуто- и плоскоклееные детали из шпона.

Фанера представляет собой слоистый материал, состоящий из склеенных между собой листов лущеного шпона, нередко в композиции с другими материалами. В листе фанеры разли­чают наружные (лицевой и оборотный) и внутренние слои шпона, отличающиеся качеством и иногда породой древесины.

Фанера общего назначения. Фанеру общего назначения из­готовляют из трех и более слоев шпона и используют в производстве мебели, тары, в строительстве, а также в ряде других отраслей.

В зависимости от вида применяемого клея фанера выпуска­ется следующих марок: ФСФ —фанера повышенной водостойкости, с применением фенолоформальдегидных клеев; ФК —фанера средней водостойкости, с применением карбамидоформаль-дегидных клеев; ФБА —фанера средней водостойкости, с применением альбуминоказеиновых клеев.

Обычно фанеру выпускают с нечетным числом слоев шпона, причем направление волокон древесины в смежных слоях вза­имно перпендикулярно. При четном количестве слоев шпона два средних слоя должны иметь одинаковое направление волокон. Шпон наружных (лицевого и оборотного) и внутренних слоев фанеры изготавливают из древесины различных пород в соответствии с ГОСТ 99—75. Фанера считается изготовленной из древесины той породы, из которой изготовлены наружные ее слои. Симметрично расположенные относительно продольной оси сечения фанеры слои шпона должны быть одной породы и одинаковой толщины.

Влажность фанеры марок ФСФ и ФК должна быть 5—10%, марки ФБА 6—15 %. Фанера для производства мебели должна иметь влажность 6—10 %.

Фанеру выпускают длиной 2440—1220 мм, шириной 1525— 725 мм и толщиной 1,5—18 мм. При длине одной из сторон более 1800 мм фанеру называют большеформатной. Фанеру, у которой больший размер совпадает с продольным направлением волокон шпона наружных слоев, называют продольной, в про­тивном случае — поперечной.

2. Клееные материалы из измельченной древесины. Сюда относятся древесностружечные и древесноволокнистые плиты, изделия из пресс-масс.

Древесностружечные плиты (ДСтП) изготавливают прессованием древесных частиц, сме­шанных со связующим веществом. В зависимости от направле­ния приложения давления на пакет плиты выпускают плоского и экструзионного прессования, с применением карбамидоформальдегидного, реже фенолоформальдегидного связующего, а также на минеральных вяжущих — каустическом магнезите, цементах.

В однослойных плитах размерный состав древесных частиц однообразен по сечению. При относительной простоте изготовления недостаток таких плит — невысокое качество поверхности. В трехслойных плитах размеры древесных частиц наружных слоев меньше, чем внутренних. Такая конструкция обеспечивает хорошее качество поверхности, повышает прочность при изгибе, однако наличие резкой границы между слоями приводит к расслоению плит в этой зоне.

Плиты экструзионного прессования выпускают сплошные марки ЭС и многопустотные марки ЭМ. Многопустотные плиты изготавливают с каналами круглой формы, расположенными в один ряд в центре поперечного сечения плиты. Древесные час­тицы в таких плитах пластью располагаются преимущественно перпендикулярно плоскости плиты. Поэтому они обладают низкой прочностью при изгибе перпендикулярно пласти и сразу после изготовления их обычно облицовывают бумагой или другими материалами, например шпоном.

Введением различных добавок можно добиться повышения огне-, био-, водо- и влагостойкости, уменьшения разбухаемости плит. Они хорошо обрабатываются, склеиваются и в ряде случаев являются перспективными заменителями фанеры,, фанер­ных и столярных плит, массивной древесины.

Плиты марок П-1 и П-2 применяют для изготовления мебели, строительных панелей и других щитовых элементов. Плиты П-1 обладают более высокими указанными выше качествами. Их облицовывают обычно пленками на основе терморе­активных и термопластичных полимеров. Плиты П-2 облицовывают шпоном, бумажным слоистым пластиком и другими листовыми материалами. Плиты П-3, обладающие высокими

конструкционными свойствами, применяют в несущих строительных конструкциях, авто- и вагоностроении. Их облицовывают шпоном, бумажным слоистым пластиком, металлом и т. п. Экструзионные плиты применяют в строительстве в качестве ограждающих, тепло- и звукоизоляционных элементов конструкций для изготовления основы паркетных досок и т. п.

4) Клееная комбинированная древесина. Это материалы, где могут объединяться, например, массивная и слоистая древесина, образуя столярную плиту, или измельченная и слоистая древесина, образуя обычный мебельный шит.

ДРЕВЕСНЫЕ ПЛАСТИКИ

Пластики из древесной прессовочной массы. Пластики из древесной пресс-массы (МДП) представляют собой спрессованную композицию из древесных частиц, пропитанных раство­рами резольных фенолоформальдегидных смол, фенолоспиртами. Их изготавливают в виде готовых деталей машин — втулок, вкладышей, подшипников, шкивов, фланцев, рукояток, деталей электроприборостроения, строительных и др.

В зависимости от вида применяемого сырья МДП классифи­цируются следующим образом: МДПК — из частиц шпона (крошки); МДПС — из стружки, получаемой при обработке древесины на деревообрабатывающих станках; МДПО — из опилок, получаемых при обработке древесины.

Свойства изделий из древесных пресс-масс зависят от их конструкции, вида, породного состава и размеров древесных частиц, способа их обработки, вида и количества связующего и модификаторов. В этой связи МДП для изготовления изделий классифицируются на ряд марок [3]. Например, древесная пресс-масса марки МДПК-Б состоит из частиц березового шпо­на толщиной не более 1,8 мм, шириной не более 15 мм и длиной до 80 мм, а в качестве связующего используются бакелитовые лаки СБС-1 или ЛБС-1. Древесная пресс-масса МДПО-В состоит из опилок древесины лиственных или смеси лиственных и хвойных пород, а в качестве связующего применяется смола СФЖ-3011. Связующие модифицируют олеиновой кислотой, гра­фитом, алюминиевой пудрой или медным порошком. Олеиновая кислота повышает текучесть пресс-массы, уменьшает прилипаемость ее к пресс-форме. Добавка графита улучшает антифрикционные свойства детали, а металлические порошки повышают ее теплопроводность. Введение термопластичных полимеров (по­лиамидной смолы, поливинилхлорида, синтетического каучука) позволяет повысить прочность изделий при статическом изгибе, растяжении, ударную вязкость. На свойства изделий из пресс-Масс влияют также параметры режима их изготовления, особенно давление прессования.

Сравнительные физико-механические свойства материала оценивают на основании испытания образцов, изготовленных us МДП. Например, образцы из МДП при плотности 1300— I 100 кг/м³ и влажности 6—10 % в зависимости от марки имеют предел прочности при сжатии 80—ПО МПа, при статическом Изгибе 50—120 МПа, ударную вязкость 4—13 кДж/м², твер­дость по Бринеллю 100—215 МПа, водопоглощение за 24 ч — 130 480 мг на образец. Оценивают и ряд специфических свойств, таких, как тепло-, масло-, бензино- и кислотостойкость, тепло- и температуропроводность, диэлектрические свойства и др.

Разнообразие свойств определяет направления использования пресс-масс тех или иных марок. Изделия из них — высококачественные и эффективные заменители цветных, черных металлов и других материалов, применяемых в машиностроении, строительстве, иных областях производства.

5. ГНУТОКЛЕЕНЫЕ ЗАГОТОВКИ ИЗ ШПОНА

Гнутоклееные заготовки из шпона представляют собой сло­истый материал, которому в процессе склеивания придают требуемую форму. Для повышения эстетических качеств изделий заготовки в процессе изготовления облицовываются строганым шпоном, облицовочными пленками на основе декоративной бумаги или другими листовыми материалами. Наиболее существенное положительное качество деталей из гнутоклееных заготовок— возможность формирования их с весьма разнообразными профилями при сравнительно небольшом расходе дре­весины.

Гнутоклееные заготовки можно условно классифицировать по профилям преимущественно с прямолинейными поверхностями (а—к) и с криволинейными (л—н), замкнутым (к, л) и незамкнутым (а—и, м, н), симметричным (а—е, к—м) и несимметричным (ж—и), а также по видам — круглые, трапециевидные, уголковые, Г-образные, П-образные, Л-образные, дугообразные и другие, более сложные по конфигурации. Заго­товки производят и с одновременным изгибом пакета в двух направлениях — двояковыпуклыми.

Детали изделий из гнутоклееных заготовок выполняют чаще всего несущие функции, поэтому форма их профиля и расположение слоев шпона в пакете должны быть такими, чтобы обеспечить наиболее рациональное использование древесины в конструкции.

Из гнутоклееных заготовок выпускают детали мебели: спинки, сиденья, ножки, подлокотники стульев и кресел, ящики, полки корпусной мебели и др. В строительстве гнутоклееные профили из шпона применяют в качестве погонажных изделий, из которых изготавливают несущие конструкции — балки, фермы, а также обрамления ограждающих конструкций. Их применяют и для изготовления пространственных конструкций перекрытий зданий и сооружений (рис. 6).

Гнутоклееные заготовки производят из древесины различных пород, предпочтительно однородной, хорошо поддающейся гнутью. Для строительных профилей рекомендуется применять хвойную древесину, меньше подверженную биологическим воздействиям. При изготовлении мебельных гнутоклееных заготовок шпон склеивают карбамидоформальдегидными клеями, а строительных профилей — фенолоформальдегидными.

Гнутоклееные заготовки с учетом их назначения должны обладать высокими прочностными показателями. Предел прочности при скалывании по клеевому слою в зависимости от породы древесины 1,5—2 МПа, а предел прочности при чистом изгибе (разгиб, сгиб) в зависимости от конфигурации профиля и породы древесины 13—57 МПа.