Лако-красочные материалы — производство

Для термообработки клеевых швов применяют различные установки, передающие тепло клеевому шву по принципу контактного, конвенкционно — го, лучевого, электрического и диэлектрического нагре­вания.

Способ контактного нагревания применяют при склеивании листовых, плитных изделий, панельных и дру. гих конструкций, когда площадь передачи тепла большая, а толщина и, соответственно, термическое сопротивление элементов, проводящих тепло к клеевому слою, сравни­тельно невелики, а также при склеивании трехслойных панелей с алюминиевыми или стальными обшивками, быстро передающими тепло. Применяют его также в про­изводстве фанеры, столярных и древесностружечных плит и других древесных изделий небольшой толщины.

Для контактного нагревания используют гидравличе­ский многоэтажный пресс (см. рис. 35), металлические плиты в котором обогреваются паром или электрическим током. Пар подают при помощи системы раздвижных труб и каналов, вырезанных в плитах. Для обогрева электрическим током в каналы плит укладывают прово­лочные спирали, изолированные фарфоровыми бусами.

Следует отличать обогрев контактными электронагре­вателями, при котором полосы металла шириной 10— .30Мм прикладывают к поверхности склеиваемой детали и пропускают по ним электрический ток. Контактные электронагреватели используют при склеивании токоне — проводящих материалов, причем накладывают полосы так, чтобы они не соприкасались с токопроводящими по­теками клея,- способными замкнуть электронагреватели.

Для контактного обогрева толстых клеевых швов, на­пример в бетонных и железобетонных сооружениях, при­меняют стальные трубы, по которым пропускают пар нор­мального или повышенного давления. Трубы укладывают по периметру клеевого шва, предохраняя их поверхность от сцепления с клеем. Иногда паровые трубы оставляют в слое бетона, прилегающего к клеевой прослойке в ка­честве арматуры. Тонкие трубы закладывают непосред­ственно в клеевой слой, который таким образом тоже ар­мируется.

Применяя конвекционный способ, склеиваемые детали прогревают, погружая их в горячую воду, масло или глицерин. При этом обеспечивают защиту клеевых прослоек от растворения или от проникания в них частиц жидкостей, препятствующих прочному сцеплению.

Интересен способ обогревания при помощи маслянис­тых жидкостей, циркулирующих внутри склеиваемого из­делия. Так склеивают деревянные конструкции с одновре­
менной их антисептической пропиткой. В деревянных де­талях прорезают канавки сечением 5×5 мм, наносят на детали клей, собирают п^акет, а затем прогоняют по ка­навкам нагретый маслянистый антисептик, после чего погружают в пропиточную ванну целиком весь пакет. При этом антисептик, продолжая циркулировать по канавкам, впитывается в древесину и увеличивает теплоотдачу.

К конвекционному обогреву относится воздушный обо­грев в сушильных камерах, термошкафах или просто об­дувание изделия горячим воздухом под брезентом или в специальном помещении.

Изделия небольшого размера прогревают в сушиль­ных шкафах с терморегуляторами. Крупные изделия обо­гревают в больших сушильных ка­мерах, оборудованных рельсовы­ми путями, по которым изделие закатывают в камеру вместе сза — прессовочным устройством.

В некоторых случаях собира­ют и запрессовывают изделия на установках, смонтированных в сушильных камерах. При склеи­вании длинномерных деревянных изделий (балок, свай и т. п.) за — прессовочное устройство совме­щают с камерой воздушного обо­грева (рис. 37). Для более удоб­ной загрузки и выгрузки, а также для наблюдения за правильностью запрессовки фасадную стенку пресскамеры делают откидной.

При воздушном нагревании имеет значение влажность возду­ха, особенно при склеивании де­ревянных изделий. Если — влаж­ность воздуха невысокая, склеи­ваемые детали чрезмерно высы­хают и вследствие этого коробят­ся. Прочность клеевого шва при этом снижается. Во избежание

Пересушивания деревянных деталей при воздушном обо­греве влажность воздуха при 80—90° С должна быть 74—78%, что обеспечивает влажность древесины 10%.

При ремонте металлических деталей для нагревания клеевых швов используют паяльные лампы, нефтяные форсунки, газовые и автогенные горелки. При этом не­обходимо следить, чтобы на склеиваемой поверхности не осаждалась копоть. Нагрев производят вокруг ремонти­руемого места, используя теплопроводность склеи­ваемого материала.

Для лучевого обо­грева применяют рефлек­торы и нагреватели или лампы инфракрасного из­лучения. Рефлектор пред­ставляет собой керамиче­скую или асбестоцемент — ную трубку с намотанной на нее спиралью, поме­щенной в фокусе парабо­лического отражателя. При нагревании рефлек­тором температура дости­гает 70—75° С. Применя­ют рефлекторы при ре­монтных работах, наложе­нии заплат и т. п.

Более эффективен обо­грев лампами или нагре­вателями инфракрасного излучения. В спектре из­лучения ламп содержит­ся 86% инфракрасных лу­чей, которые мало погло­щаются воздухом и по­этому почти полностью расходуются на нагревание склеиваемых деталей. По­мещают лампы внутри зеркальных рефлекторов или зер­кальных колб, равномерно отражающих лучи. При на­гревании большой поверхности лампы располагают на определенном расстоянии, подбираемом опытным путем, или поочередно переставляют. Мощность излучения со­ставляет 0,16—0,65 вт на 1 см2 площади изделия.

Наибольший эффект нагревания получен при ис­пользовании ламп инфракрасного излучения мощностью
500 вт (напряжение 220 в). Одна такая лампа обогрева­ет участок от 400 до 2500 см2 (в зависимости от расстоя­ния до нагреваемого объекта).

На больших объектах применяют установки с двумя и более лампами. Применение меньшего числа более Мощных ламп нецелесообразно, так как поверхность при этом нагревается неравномерно. На строительных объек­тах применяют трубчатые нагреватели инфракрасного из­лучения мощностью до 3,5 вт/см2 и металлические нагре­ватели сопротивления. Излучающим элементом в метал­лическом нагревателе является прямоугольный экран из листовой нержавеющей стали, нагреваемый электриче­ским током напряжением 24—30 в. Рабочая температура экрана 400° С. В спектре излучения при такой температу­ре преобладает инфракрасная область. Установка с таким нагревателем может быть стационарной и переносной. Температура нагрева зависит от листового материала экрана и изменения напряжения. Установка снабжена предохранителем от перегрева (биметаллический темпе­ратурный размыкатель).

Обогревающее устройство (рис. 38) монтируют на стойке с шаровыми шарнирами, которую крепят электро­магнитом или струбциной (в зависимости от вида и материала обогреваемой конструкции). Расстояние между экраном и обогреваемой поверхностью, а так­же местоположение экрана меняют при помощи руко­ятки.

Инфракрасное излучение применяют при склеивании металлов и неметаллических материалов, например при наложении заплат на тонкостенные емкости (баки, цис­терны), при фанеровании мебели, при стыковании листо­вых деталей. Кроме высокой скорости нагревания, инфра­красное излучение характеризуется малой инерционно­стью, легкостью регулирования температуры нагревания, простотой эксплуатации, небольшими габаритами и тран­спортабельностью установок.

Солнечное облучение используют для нагревания кле­евых швов больших конструкций, сооруженных на откры­том воздухе. Для этого на клеевой шов укладывают чер­ные ленты фольги или пленки, аккумулирующие солнеч­ное тепло.

Сущность электрического прогрева заключается в том, что клеевые прослойки, будучи проводниками, при пропускании через них электрического тока нагреваются и быстро отверждаются. Однако резкое изменение элект­ропроводности в процессе отверждения и неравномерное сопротивление в разных участках клеевого шва практиче­ски исключает применение этого способа без дополни­тельных токопроводящих элементов.

Чтобы улучшить электропроводность клеев, в них до­бавляют графит, сажу, металлический порошок или вво­дят в клеевой шов тонкую проволоку, сетки или ткань с металлическими нитками. Чаще применяют проволочные электропроводники, так как порошкообразные не устра­няют полностью отмеченных недостатков. При использо­вании, например, медной проволоки диаметром 0,12—- 0,2 мм, уложенной рядами через 12—15 мм, время прогре­ва феноло-формальдегидного клея в соединении деревян­ных деталей составляет 10 мин. Проволочные электрона­греватели применяют и в эпоксидных клеях для омоноли — чивания железобетонных конструкций. На стройку клей поставляют в виде плиток, в которые заложены спирали, оканчивающиеся небольшими проволочными усиками. После того как плитки уложат между склеиваемыми по­верхностями, к усикам подключают электрический ток. При температуре 100—150° С клей плавится, заполняет зазор и прочно склеивает детали.

Для термообработки клеевых швов неметаллических деталей (в производстве мебели, одежды и тары из пле­нок, клееных строительных изделий из древесины и плас­тических масс) применяют диэлектрический на­грев при помощи токов высокой частоты. Диэлектрический нагрев значительно сокращает время отверждения синте­тических клеев в соединениях благодаря быстрому гене­рированию тепла непосредственно внутри клеевых про­слоек; избирательно (преимущественно) нагревает клее­вые прослойки по сравнению, например, с древесиной или пластмассами за счет больших диэлектрических потерь в растворах смол; резко повышает производительность прессового оборудования и улучшает использование про­изводственных площадей, а также позволяет механизи­ровать и автоматизировать производственные процессы склеивания.

Сущность диэлектрического способа нагревания со­стоит в том, что металлические электроды, соединенные с высокочастотным генератором, и склеиваемое изделие, помещенное между электродами, представляют собой электрический конденсатор с неоднородным диэлектри­ком. В обычных конденсаторах между металлическими об­кладками находятся слои диэлектрика, обладающего вы­сокими изоляционными свойствами, поэтому потери тепла в них невелики. При использовании же в качестве ди­электрика древесины и клеевых прослоек, обладающих некоторой проводимостью, выделяется значительное ко­личество тепла, способствующее ускорению процесса от­верждения.

Под действием переменного электрического поля вы­сокой частоты элементарные частицы диэлектриков и по­лупроводников, имеющие электрические заряды, прихо­дят в движение, сопровождаемое выделением тепла. Име­ющиеся в диэлектриках и полупроводниках свободные ионы образуют ток проводимости, также являющийся ис­точником выделения тепла. Работа, затрачиваемая на смещение и перемещение заряженных частиц, превраща­ется в тепло благодаря возникновению между частицами «молекулярного трения».

Скорость нагрева в поле токов высокой частоты не за­висит от расстояния между электродами, т. е. от толщи­ны изделия. Чтобы, например, плиту из древесных стру­жек толщиной 2 см нагреть контактным способом до 100° С, необходимо 7 мин (металлические плиты пресса должны иметь температуру 140°С). При использовании высокочастотного прогрева та же плита прогревается за 1—1,5 мин. Вследствие малой теплопроводности древеси­ны разница между продолжительностью контактного и высокочастотного нагревания при увеличении толщины изделия увеличивается. Так, для нагревания в поле токов высокой частоты слоя древесины толщиной 150 мм до температуры 80° С требуется 2 мин, а при контактном нагреве плитами, имеющими температуру 150° С, — около 3 ч.

Эффективность применения токов высокой частоты возрастает при сочетании диэлектрического и контактного нагревания, когда электроды, между которыми возникает электрическое поле, имеют начальную температуру около 140—160° С.

Древесина и клей являются неоднородным диэлектриком, потеря тепла в котором зависит от направления слоев клея и силовых линий электрического поля. Если клеевые прослойки располагаются парал-
лелыю силовым линиям электрического поля, в клее и древесине устанавливается одинаковое напряжение, однако вследствие боль­шей диэлектрической проницаемости клей нагревается быстрее, чем древесина. При перпендикулярном расположении напряженность электрического поля в клее и древесине устанавливается в обратной пропорциональности их диэлектрической проницаемости, поэтому древесина, находящаяся под большим напряжением, нагревается сильнее. Отсюда следует, что выгоднее склеивать многослойные изде лия, располагая электроды перпендикулярно плоскости клеевых швов.

Если склеивается изделие из тонкослойных большераз- мерных листов, например фанера, электроды лучше расположить параллельно клеевым швам.

Интенсивность нагрева­ния регулируют, создавая воздушный зазор (не менее 1 см) между электродом и изделием.

Для создания высокого напряжения и поддержания незатухающих колебаний тока в установках диэлект рического нагрева применя­ют силовые высокочастотные ламповые генераторы, имею­щие один или два колеба­тельных контура в схеме. Двухконтурные генераторы более удобны для использо вания.

Основными узлами ге­нераторов являются выпря­мители с анодными тран­сформаторами, лампы с анодной и сеточной аппара­турой, приборы регулирова­ния. Средняя колебательная мощность генераторов 1; 2; 8; 30 кет.

Некоторые высокочастотные двухконтурные ламповые генерато­ры специально предназначены для диэлектрического нагрева и поэто­му имеют выносные электроды. Колебательная мощность их 6—10 кет При частоте 10—20 мгц. Рабочее напряжение 7000 в.

Чтобы полностью использовать мощность лампового генератора, необходимо точно согласовывать его электрические параметры с объемом склеиваемого материала, учитывая его влажность, тип клея, требуемую температуру и скорость нагревания, способ размещения склеиваемых заготовок.

Таким образом определяют емкость рабочего конденсатора, ко­торую рассчитывают по формулам параллельного или последователь­ного соединения конденсаторов в зависимости от расположения клее­
вых прослоек или при помощи специального прибора в виде колеба­тельного контура, настраиваемого в резонанс с генератором.

Емкость рабочего конденсатора изменяют при различной укладке склеиваемых заготовок, выборе числа пластин и способа их распо­ложения, а также при подключении контурного конденсатора. Во вре­мя работы генератор настраивают в зависимости от полезной мощно­сти, передаваемой склеиваемому пакету и определяемой по показа­нию приборов на пульте управления. Температуру в склеиваемом из­делии измеряют термопарами или спиртовыми термометрами при выключенном высоком напряжении.

Для запрессовки склеиваемых изделий при диэлектрическом обо­греве используют обычные гидравлические, пневматические и винто­вые прессы. Однако необходимость защиты обслуживающего персона­ла от действия токов высокой частоты исключает использование от­крытых установок. Поэтому прессы экранируют.

Сравнительно простое устройство для запрессовки при высоко­частотном нагреве — это пневматическая вайма (рис. 39). Она состоит из металлического сварного корпуса / с крышкой 2, которая крепит­ся шарнирами. Для облегчения подъема крышки к ней присоединен противовес 3. Внутри корпуса укладывают пакет склеиваемых брус­ков или реек 4, причем клеевые швы располагают перпендикулярно плоскости дна корпуса. Для обеспечения хорошего качества склеива­ния рейки прижимают друг к другу, передавая давление на пакет через прорезиненный шланг 5, в который через патрубок 6 поступает сжатый воздух от компрессора. Шланг и противоположная сторона пакета упираются в цулаги 7, размеры которых можно менять в за­висимости от величины склеиваемого пакета. На пакет по всей его длине укладывают дюралюминиевый электрод 8, соединенный коакси­альным кабелем с колебательным контуром высокочастотного гене­ратора. Чтобы электрод можно было брать руками (при продолжи­тельной работе он нагревается), а также для предотвращения элект­рического пробоя от случайного вмятия крышки, к электроду крепят высокие электроизоляторы из фторопласта-4. Корпус ваймы заземлен В закрытом положении он (вместе с крышкой) является экранирую­щим кожухом.

Склеиваемый пакет помещают на дно ваймы и сверху наклады­вают дюралюминиевый электрод, соединенный с колебательным кон­туром генератора. Закрыв крышку, включают высокое напряжение, в результате чего между электродом и дном ваймы возникает элект­рическое поле высокой частоты. Склеиваемый пакет служит диэлект­риком. При размерах пакета 5x30x80 см он нагревается от 20 до 120° С за 5—8 мин.