6.2. Liimimise viisid puitesemete tootmisel

Liimimiseks kasutatav liim on aine, mis on võimeline tugevalt kinni hoidma liimitud pindu teatud tingimustel vedelast olekust tahkeks muutumisel. Liimimise tugevus väljendub vastupanus kahesuunaliste jõudude tegevusele, tõmbele või nihkele. Vastupanu käigus võivad liimühendis esile kerkida normaal- ja tangentsiaal(puute-)pinged, mis jaotuvad liimitud pinnale sõltuvalt liimühendi kogu süsteemi iseloomustavate mehaaniliste näitajatega. Piirpingete ületamisel algab liimühendi purunemine. Purunemise algus on kohas, kus tugevus on madalamal tekkinud pingetest. Kui oletada, et liimitakse ühesugused materjalid, siis purunemise koht võib olla liimühendi viies tasapinnas. Need on tähistatud joonisel 51 tähtedega A₁, A₂, B, B₁ ja B₂.

Tugevust tasapindades B, B₁ ja B₂ iseloomustatakse vastavalt omadustega, mis on materjalil, peamiselt kohesioonist. Tugevust tasapindades A₁ ja A₂ iseloomustatakse liimi nakkumistugevusega vastavalt esimese ja teise liimitava materjaliga - liimi adhesioon nende materjalidega. Liimühendi konstrueerimisel esemele koos materjali valikuga suurused B₁ ja B₂ valitakse sõltuvalt eseme otstarbest. Purunemise tingimused nendes tasapindades

arvutatakse ja määratakse tugevusarvutustega. Liimi valikul juhindutakse karakteristikutest A₁, B ja A₂ nii, et jälgitakse tingimusi:

A₁  B  B₁ ja A₂  B  B₂,

kus: A₁ ja A₂ - adhesiooniline tugevus liimi ja liimitava materjali vahel;

B, B₁ , B₂ - liimi ja materjali kohesioonitugevus. Tavaliselt üheliigilise puidu liimimisel võib arvestada, et B₁ = B₂ ja A₁ = A₂ = B

Siin optimaalse tugevuse tingimus määratakse nagu B_1,2  A_1,2 või A_1,2 / B_1,2  1

Liimühendi tugevus peab olema suurem materjalide tugevusest. Seda tingimust praktikas kasutatakse liimimise kvaliteedi alternatiivseks hindamiseks. Liimühendi kvaliteedi hindamiseks on standardid, milles liimimise kvaliteet hinnatakse tugevusega, mis on määratav standardnäidiste purustamisega ja keskmise purunemise piirpingete väljaarvutamisega. Tugevuse hindamise meetodid omavad mõningaid puudusi: pärast purunemist hinnatakse faktiline tugevus ainult purunenud näidistel; registreeritud purunemistugevus sõltub katsetingimustest ja näidise mõõtudest. Liimühendid kujutavad endast heterogeenset mitmemõõtelist süsteemi, milles puidu ja liimi vaheline adhesiooni mõju on määrav selle süsteemi iseloomustamiseks. Adhesiooni nähud on kesksed, need on looduslikud ja ka nende lahendust tuleb leida loodusest. Adhesiooni loetakse faktoriks, mis kindlustab bioloogilise süsteemi terviklikkuse ja selle funktsioneerimise. Oletatakse, et rakkude porsumine on tingitud adhesiooni ilmnemisest, rakuvaheliste kontaktide vähenemisest ja vastavalt nende sidemete tugevusest. Uute kombineeritud materjalide ilmumine on tihedalt seotud adhesiooni nähuga. Lisakoormused sellistes süsteemides jaotuvad sõltuvalt süsteemi komponentide omadustest. Sellises süsteemis efektiivselt ilmneb vahelduva koormuse toime, mis süsteemi sees moodustavad märgatava pingete kontsentratsiooni, mis on võimelised viima ühenduse purunemisele. Purunemise piirjoon liimitud detailide vahel on keerulise pinnaga, mille pindala on suurem liimitud pinna nominaalmõõtmetega pindalast. Liimitavate kontaktpindade pindala nominaalpinna ühikule määratakse aga:

S = 1 - exp[ - (P / E)^2/3 ] ,

kus: P - surve, MPa; E - elastsusmoodul kokkusurumisel, MPa; pinna iseloomustaja, siledatele tasapindadele 1,3.

Seepärast purustamisega määratud tugevusnäitajad saadakse tunduvalt kõrgemad.

Liimidele esitatavad põhinõuded võivad olla üldistatud kahte gruppi: tehnoloogilised, mis lubavad liimi kasutada tootmise reaalsetes tingimustes ja ekspluatatsioonilised, mis kindlustavad eseme kvaliteedi vastavuses nende otstarbele ekspluatatsioonis. Tehnoloogilised nõuded liimile määratakse tehnoloogiliste režiimidega liimimisel ja pealistamisel. Ekspluatatsioonilised määratakse eseme tehniliste tingimustega. Tehnoloogilistest näitajatest märgitakse tavaliselt liimile piirangud kuivaine jäägi massile, liimi siduvusele erineval ajal (pärast valmimist ja hoidmist teatud kindlal perioodil), kallerdumise aeg, vesinikioonide kontsentratsioon, mürgiste ainete osakaal, tugevuspiir teatud kindlate tingimuste järgi valmistatud katsekehadel (leotamine, keetmine jne), komponentide kulu, temperatuur ja tehnoloogiliste ooteaegade kestvus liimitavatel pindadel (kuni nende kokkupanekuni, surveseadmes, kuni töötlemiseni). Ekspluatatsioonilised nõuded piirduvad eseme kasutamistingimustega: liimühendi tugevus, vee- ja niiskusekindlus, soojakindlus, biokindlus ja liimi maksumus.

Puidu liimühendid jaotatakse ots- ja külgpinnalisteks. Otspinnalised võivad olla otsakuti tasaste otspindadega, tappidega profileeritud pinnad, valtsid, ühepoolse kaldega pikitelje suhtes, astmeline valts, hambuline liimühendus, astmeline liimühendus. Külgmised liimühendused on servseotised siledate pindadega, sisseasetatavate tappidega (tüübelseotis), punni ja nuudiga, liistseotis, kihiline liimseotis jms.

Kõik liimühendid peavad kindlustama maksimaalse lubatud tugevuse. Otsmised seotised on umbes 80% terve puidu tugevusest. Servseotised sileda vuugiga peavad omama tugevuse, mis on võrdne liimitava puidu tugevusega. Peenendatud puidu liimimine on ühendus ots ja servseotiste osakestest. Ühe või teise liimimisviisi kasutamine sõltub peenendatud puiduosakeste suurusest ja kujust.

Enamkasutatavad liimid on: karbamiid-, polüvinüülatsetaat-, karbamiid-melamiin- (universaalne), resorptsioon-, fenool-resorptsioon-, epoksiid(metalli- ja puidu liimimiseks)liimid.

Tehnilised näitajad liimidele on tabelis 13.

Tabel 13. Liimide tehnilised näitajad

Liimid	Elujõu-	Liimimise režiim			Atmos-	Toksilisus
	lisus, h	Surve, MPa	Tempera-tuur, 0C	Surveall hoidmise	fääri- kindlus
				aeg
Epoksiid	1,0-2,5	0,01-0,1	16-20	24-30 h	hea	üle keskm.
			60-90	20-30 min
Fenool-formalde-	1,5-2,5	0,05-0,2	16-20	20-25 h	väga hea	suur
hüüd	2-3,5		60-90	20-30 min
	üle 24		130-150	8-12 min
Resortsiin-	3,0-3,5	0,05-0,5	16-20	20-25 h	väga hea	suur
formaldehüüd			60-80	15-25 min
Karbamiid	2-3	0,05-1,2	16-20	16-24 h	keskmine	keskmine
	3-4		80-90	20-35 min
	üle 24		120-130	7-10 min
Polüvinüül	pole	0,05-0,5	18-20	2-4 h	alla	väike
atsetaat	piiratud		80	15 min	keskmise
Perkloorvinüül	üle 24	0,05	15-20	1-2 h	keskmine	üle
			60	10-15 min		keskmise
Kautšuki	kuni 6 k.	0,05-0,1	15-20	kontakt	keskmine	keskmine
			90-95	<10 min

Liimimise tehnoloogiline protsess toimub alati kindlas järjekorras: pindade ettevalmistamine, liimi ettevalmistamine, liimi kandmine pindadele, liimitavate toorikute kokkusurumine ja hoidmine koostetugevuseni, liimitud toorikute järelhoidmine kuni liimi täieliku kivistumiseni.

Pindade ettevalmistus oleneb liimitava materjali liigist, mõõtudest, tooriku kujust, kasutatavast liimist, tehnilistest võimalustest. Liimi ettevalmistus seisneb liimi töökõlbuliku lahuse valmistamises, mida tehakse normatiivdokumentides märgitu järele. Tehnoloogilises režiimis kajastuvad:

1. Tehnilised tingimused materjalidele, kasutatavatele seadmetele, liimi valmistamisele (näidatakse komponentide koostis, säilivusaeg), komponentide ettevalmistamisele.

2. Tehnoloogilise režiimi sisuks on ruumi temperatuur ja hoidmise aeg, õhu suhteline niiskus, liimikomponentide temperatuur, pH tase, siduvus.

3. Režiimi parameetrite ja töölahuse kontrollimeetodid - näidatakse ära standardid.

4. Ohutustehnika ja tootmise sanitaarsuse nõuded: näidatakse ära lubatud piirid gaasproduktide kontsentratsioonile õhus liimi segamisel ja kasutamisel, eriti termoreaktiivsetel liimidel toimub komponentide vaheline reaktsioon. Selle tagajärjel suureneb siduvus ja saabub kile moodustumise moment ning edasine muundumine vedelast olekust tahkesse. Liim muutub kõlbmatuks. Perioodi tugevdaja sisseviimise momendist kuni kile moodustumiseni nimetatakse liimi eluvõimelisuseks. Aega liimi pealekandmise momendist kuni tema liimimisvõime kadumiseni nimetatakse töövõimelisuseks. See sõltub liimi omadustest ja liimitavast materjalist aga samuti tingimustest, mille juures toimub liimimine. Temperatuuri tõustes lüheneb liimi töövõimelisus. Liimi tuleb ette valmistada sellises koguses, et ta oleks ära kasutatud täieliku kõlblikkuse aja jooksul. Selleks tuleb liimi pidevalt automaatseadmetes juurde segada. Liimi pealekandmiseks kasutatakse vastavaid liimimisseadmeid. Põhimõttelised skeemid on joonisel 52. Liimi võib kuluda nendes 150-350 g/m².

Liimimisel on tähtis, et lahtine ja kinnine ooteaeg ei ületaks liimi töövõimelisuse aega. Selleks, et kindlustada liimitavatel pindadel liimikihi adhesioon kogu pinna ulatuses on vajalik nende surumine ja paketi hoidmine surve all - pressimine. Pressimise jõud puidu liimimisel on piirides 0,1-1,2 MPa. Surve peab olema ühtlane kogu liimitava pinna ulatuses. Pressimiseks kasutatakse mitmesuguse ehitusega presse, mis kasutavad pneumaatilisi, mehaanilisi ja hüdraulilisi süsteeme. Pressidel peavad olema jõumõõtmise mõõteriistad ja automaatregulaatorid. Pressimise surve peab olema optimaalne, mis kindlustab kvaliteetse liimimise. Üleliigne surve põhjustab õhukese liimikihi ja liigsed sisepinged liimitud toorikutes, mis omakorda vähendavad liimimise tugevust. Liimitud puitkonstruktsioonide valmistamisel võib surumiseks kasutada teatud jämedusega naelu (läbimõõt 2-2,5 mm, pikkus 40-50 mm) sammuga 100-1200 mm. Naelte sisselöömist tehakse spetsiaalsete pneumopüstolitega.

Liimitavad pinnad peavad olema surutud olekus teatud perioodi, mille järel ei toimu purunemist ega tugevuse vähenemist sisepingete tõttu pärast surve mahavõtmist. Sellisele olukorrale vastavat liimühendi tugevust nimetatakse liidendtugevuseks. Liimitud puitkonstruktsiooni liidendtugevus peab olema võrdne 50% normeeritud lõppsuurusest, st. umbes 3 MPa sirgetele ja kuni 70% kõveratele detailidele st. 4-5 MPa. Pärast surve mahavõtmist peab liimitud toorikutele olema ette nähtud tehnoloogiline ooteaeg kuni ühendus saab ettenähtud tugevuse. Liimimisprotsessi kiirendamiseks kasutatakse mitmeid meetodeid, mis kiirendavad liimi kivistumist ja tehnoloogilise ooteaja lühenemist.