Лако-красочные материалы — производство

Склеивание, как уже отмечалось, наиболее совершенный способ соединения деревянных элементов. По сравнению с гвоздевыми, шпоночными, болтовыми клеевые соединения позволяют наиболее пол­но использовать несущую способность соединяемых час­тей, не вызывая механических повреждений древесины и не требуя в связи с этим сильного развития сечения в месте соединения. Благодаря склеиванию, можно исполь­зовать для конструкций короткомерные пиломатериалы и низкосортную древесину, а также изготовлять конст­рукции сложной формы с большими размерами попереч­ного сечения.

Склеивание снижает влияние природных дефектов древесины, способствует повышению огнестойкости, огра­ничивает загнивание. Производство клееных конструкций может быть механизировано и автоматизировано. ; ■ Среди клееных деревянных конструкций наибольшее распространение получили балки прямоугольного двутав­рового и коробчатого сечения, шпалы, брусья, стойки, сваи, арки и рамы, щитовые двери, кровельные, стеновые, паркетные щиты, опалубка и элементы сборных мало­этажных домов. Балки прямоугольного сечения наиболее просты в изготовлении. Производство их требует повы­шенного расхода пиломатериалов и клея по сравнению с балками и арками более сложных профилей — двутавро­вого, коробчатого и др. Ширина балок прямоугольного сечения обычно составляет 15—20 см, однако, в ряде случаев достигает 30 см.

Доски в балках располагают горизонтально или вер­тикально в зависимости от условий работы конструкцИи Чаще балки делают с горизонтальным расположением слоев. Предел прочности таких балок при изгибе на 7— 8% выше, чем балок с вертикально расположенными дос­ками.

Толщину досок для изготовления балок прямоуголь­ного сечения выбирают в зависимости от прочности и уп­ругости древесины, мощности запрессовочных устройств вида клея и пр.

Концы досок в балках прямоугольного сечения соеди­няют в основном на ус (см. рис. 67) с уклоном скоса от 1 : 8 до 1 :12.

При склеивании досок на ус иногда наблюдается скольжение по плоскости скоса. Для устранения его на плоскостях делают уступы или вставляют деревянные нагели в предварительно высверленные отверстия. Рас­стояние между концами усов в смежных стыкованных досках должно быть не менее 24 толщин доски. Кроме того, не допускается двух стыков в одном сечении по крайней мере для трех любых слоев подряд.

Лабораторные испытания усовых соединений показывают, что соединение на ус с уклоном скоса 1 : 8—1 : 12 обладает прочностью не меньшей, чем прочность элемента целого сечения. Однако в много­слойных балках из досок, стыкованных на ус, влияние уклона скоса на прочность ощущается довольно отчетливо.

При изгибе многослойных клееных балок сечением 15X30 см и пролетом 4,25 м наблюдается снижение прочности по сравнению с балками без стыков в следующих размерах: при уклоне скоса уса 1 : 12 —на 3—4%, 1 :8 — на 6—9%, 1 :5 —на 10—13%. (Количество слоев досок в балках от 8 до 17.)

Влияние усовых соединений на прочность балок учи­тывают при установлении расчетных нагрузок. Исполь­зуя соединения с уступом, его величиной пренебрегают: в расчет берут полное сечение элемента.

В сжатой зоне сечения балок доски соединяют встык (см. рис. 67). Для этого сопрягаемые поверхности надо плотно приторцовывать. В зависимости от усилий, возни­кающих в разных зонах поперечного сечения конструк­ций, подбирают различные сорта пиломатериалов, рас­полагая лучшие сорта в крайних по высоте слоях пакета. Перед склеиванием доски высушивают до влажности 12 15% и строгают на рейсмусных станках. После нане­сения клея (обычно резиновыми вальцами) доски выдер­гивают перед сборкой около 30 мин. Собранный пакет намазанных клеем досок запрессовывают на 18—24 ч в пресс, обеспечивающий удельное давление на клеевой шов до Ю кГ/см2. Если для отверждения клея нужен по­догрев, запрессованный пакет накрывают легким кожу­хом и пропускают внутри него горячий воздух.

После склеивания конструкции строгают до про­ектного сечения и некоторое время выдерживают в отап­ливаемом помещении для завершения процесса поликон­денсации в клеевой прослойке и релаксации внутренних напряжений.

Балки прямоугольного сечения используют преимуще­ственно в промышленном строительстве для перекрытия — холодных или нормально отапливаемых цехов.

Клееные балки двутаврового и коробчатого сечения часто изготовляют с применением фанеры или твердых древесноволокнистых плит. Несколько большая трудоем­кость изготовления по сравнению с балками прямоуголь­ного сечения покрывается экономией пиломатериалов и клея при одинаковых габаритах и несущей способности. Несмотря на сложность профиля, в клееных балках дву­таврового и коробчатого сечения широко используют на­ращивание по длине короткомерных досок и склеивание — по кромке (преимущественно стенок). Выбор формы се­чения балок зависит от требований, предъявляемых к конструкции.

Балки коробчатого сечения длиной 12—18 м применя­ют для перекрытий общественных зданий. Пролеты ба­лок сплошного сечения в промышленном строительстве — достигают 46 м при высоте сечения 1,22 м.

Исследования показывают, что разрушение балок про­исходит, как правило, от скалывания у опор, причем в- цельнодеревянных чаще, чем в балках с фанерными стен­ками. Особенно эффективными оказываются сечения с двумя и тремя фанерными стенками. Такие сечения обес­печивают большую устойчивость при изгибе и уменьша­ют ■ величину скалывающих напряжений в опорных частях.

Для перекрытий общественных зданий (школ, боль­ниц, клубов) часто применяют двускатные балки короб­чатого сечения, состоящие из деревянного каркаса, окле­енного с двух сторон водостойкой фанерой толщиной 6— 9 мм. Каркас, разбивают на участки длиной 80—90 Сщ с восходящими раскосами в крайних третях пролета Пролет двускатных балок 12—18 м. Доски поясов стыку! ют на ус и склеивают с фанерными стенками феноло-фор. мальдегидным или карбамидным клеем холодного от­верждения. При этом волокна наружных слоев фанеры направляют вдоль пролета балки. Запрессовка произво­дится оцинкованными гвоздями.

Широко распространены клееные двутавровые балки •с параллельными дощатыми поясами и волнистой фанер­ной стенкой. В этих балках нет вспомогательных элемен­тов для передачи скалывающих усилий от полок к стен­ке. Для изготовления балок создан агрегат, в котором непрерывно движущиеся доски поясов, наращиваемые по длине зубчатым шипом, склеиваются с фанерной стенкой ускоренным способом в поле токов высокой ча­стоты.

В агрегате лента фанеры подается в пазы, вырезан­ные в досках. Под влиянием подающего усилия лента искривляется, принимая волнообразную форму. Отноше­ние ширины паза к длине волны составляет 1 : 12. Тол­щина фанерной стенки 3—6 мм при высоте балок соот­ветственно 14—38 см. Производительность агрегата 2—5 пог. м готовых балок в минуту. Вес 1 пог. м балки •от 2 до 7 кг.

Балки с волнистой стенкой применяют для перекры­тий общественных и сельскохозяйственных зданий (рис. 77). Конструктивно-технологические преимущества таких балок, выявленные при испытаниях и в процессе внедрения, следующие: волнистая форма стенки умень­шает опасность отщепления стенки от полки и значитель­но повышает устойчивость балок; напряжения, возникаю­щие при изгибе фанеры в пазах, создают необходимое давление при склеивании фанеры с досками; разрушение ■балок при испытании происходит в месте наибольших перерезывающих сил, но не по клеевым швам; отсутствие металлических креплений позволяет антисептировать •балки целиком в растворах солей, а не по отдельным элементам; экономия древесины по сравнению с цельно — деревянной балкой такой же несущей способности состав­ляет 50%- При этом высота сечения увеличивается всего лишь на 2—4 см.

Клееные фермы пролетом 18—12 м изготовляют как ^ельнодеревянными, так и металлодеревянными. Верх­ний пояс сегментных форм делают из криволинейных ^ееных блоков, соединяемых при помощи накладок. Нижний пояс, если он состоит из клееных элементов, сое­диняют на болтах и шпонках.

В последнее время получили широкое распростране­ние конструкции коробчатого сечения, внутри которых

Имеется довольно сложный каркас, представляющий собой систему из поясов раскосов и стоек. По существу, sto фермы, оклеенные с обеих сторон фанерой.

Клееные арки и рамы, большей частью трехшарнир — ные,. применяют для складов, спортивных сооружений,, выставочных павильонов, сельскохозяйственных и других, зданий. Арки и рамы прямоугольного сечения, требую­щие повышенного расхода древесины и мощного прессо­вого оборудования, изготовляют на специализированных заводах, имеющих установки для склеивания криволи­нейных блоков (рис. 78). Наиболее распространены арки кругового очертания с постоянной или, чаще, с пе­ременной высотой сечения.

Как и большинство клееных арок, трехшарнирные рамы состоят из двух частей, каждая из которых пред­ставляет собой клееный блок, по форме напоминающий бумеранг. В колене (карнизном узле) блока доски силь­но изгибают по весьма малому радиусу. Так как сечение в этом месте должно быть наибольшим, возникает необ­ходимость наслаивания большого количества досок, ко­торые в дальнейшем обрезаются для получения нужной формы блока.

Предусмотренное расчетом убывание высоты сечения от карнизного узла к замку и пяте обеспечивают опили­ванием верхних кромок блока прямыми резами, посред­ством которых получается ровный плоский скат крыцщ.

"Однако при таком способе бывает много отходов дре­весины.

Несмотря на сложность склеивания карнизных узлов, в клееных рамах нередко предусматривают консоли, не­обходимые для устройства навесов, например над желез­нодорожными платформами, входами в здания, местами для зрителей, на автостоянках и т. п.

Фанерные рамы коробчатого сечения (рис. 79) изго­товляют в основном в построечных мастерских, реже на крупных предприятиях. Чтобы фанера лучше восприни­мала напряжение, возникающее в карнизном узле, при наклейке фанеры на каркас стыки листов должны воз­можно дальше отстоять от карнизного узла. Для этого на карнизный узел накладывают специально обрезанный большой лист фанеры, располагая его на равном расстоя — ий от вершины угла. Листы фанеры, обмазанные клеем, прибивают к каркасу простыми или оцинкованными

Гвоздями.

Изготовление коробчатой рамы обходится дороже 0щ3той прямоугольного сечения, зато время на монтаж сокращается значительно, а экономия в затратах труда оказывается больше, чем разница в стоимости дощатых

И коробчатых рам. Сборка и установка четырех рам авто­краном с укладкой прогонов занимает всего 5 ч. Рамы собирают в горизонтальном положении, в коньке их сое­диняют одним потайным болтом, для чего делают специ­альные отверстия (на рис. 79 показаны слева внизу).

Для кровельных и междуэтажных перекрытий, а так­же для стен малоэтажных зданий изготовляют клееные Щиты. Они состоят из деревянного каркаса и обшивки из водостойкой фанеры или твердых древесно-волокнистых плит. Каркас щитов изготовляют из цельных или клее­ных деревянных брусков, из фанеры или пластиков.

Клееные щиты отличаются хорошими изоляционными Свойствами и высокой прочностью. При одинаковых раз­мерах клееные щиты выдерживают в 4—6 раз большую Нагрузку, чем дощатые или фанерные, собранные на гвоздях.

В зависимости от температурно-влажностного режима помещения щиты делают теплыми или холодными. Теп — лые щиты имеют обшивку с двух сторон, а внутри нахо­дится слой или несколько слоев (часто с воздушным про­межутком) звуко-, тепло — и гидро — или пароизолирующег0 материалов. Для звуковой и тепловой изоляции обыч­но используют стекловату, минеральный войлок, порис­тые древесно-волокнистые плиты, пенопласты, сотоплас — ты. Для гидро — и пароизоляции применяют битумокартон пергамин, парафинированную бумагу. Холодные Щиты’ обклеенные с одной стороны фанерой, предназначены для покрытий неотапливаемых помещений (складов, навесов).

В жилищном строительстве широко применяют клее­ные щитовые двери, перегородки, панели. Они состоят из деревянного каркаса — обвязки, заполнения и обшивки, В качестве заполнения используют реечные щиты, порис­тые древесноволокнистые и древесностружечные плиты, а также сотовые конструкции. Наиболее распространенным материалом обшивки является тонкая фанера или шпон плотных лиственных пород древесины. Об экономической эффективности щитовых дверей (в сравнении с филенча­тыми) можно судить по данным табл. 16. Как видно из таблицы 16, для клееных щитовых дверей нужно почти в три раза меньше лесоматериалов, чем для цельнодере — вянных.

Размеры щитовых дверей в соответствии с ГОСТом — оТ 2030X810 до 2135×915 мм. Толщина дверей обычно Е|о мм. Внутренние двери склеивают холодным способом, а наружные — горячим, применяя для склеивания водо — ‘ стойкие и атмосферостойкие клеи, например феноло-фор- мальдегидные (СП-2, КБ-3 и др.). Удельное давление запрессовки при склеивании дверей 3,5—7 кГ/см2. Оно может значительно из­меняться в зависимости от конструкции средне­го слоя (сотовой или сплошной).

В отдельных случа­ях клееную древесину используют для изго­товления лестниц — по­жарных, стремянок, винтовых (рис. 80) [62].

Многие щитовые конструкции изготовля­ют, применяя бакелизи — р, рованную фанеру, что | представляет некото­рую сложность в связи с наличием пленки фе — ;; ноло — формальдегидной 1 смолы на поверхности листов. После абразив — v ной зачистки поверхно­сти склеивания или не — :, глубокой прострожки у фанеру склеивают с каркасом водо — и теплостойкими фе — ноло — или резорцино-формальдегидными клеями холод — ного и горячего отверждения.

Кроме фанеры, для изготовления строительных дета­лей и встроенной мебели нередко используют столярные плиты, состоящие из деревянных реек или реечных щи­тов (серединок), обклеенных с обеих сторон шпоном. Се­рединки столярных плит изготовляют из древесины хвой­ных и мягких лиственных пород. Отдельные рейки, из которых собирается щит, представляют собой обычно отходы производства и могут быть собраны в щит с про­
клейкой и без проклейки швов. Первый способ более на­дежен и позволяет механизировать и автоматизировать сборку и склейку щитов.

Рубашки столярных плит изготовляют из березового ольхового, букового лущеного шпона, поверх которого иногда наклеивают слой облицовочного строганого шпо­на (с одной стороны).

Фанерные плиты склеивают из большого числа слоев лущеного шпона с применением водостойких феноло- формальдегидных клеев. Толщина фанерных плит от 15 до 45 мм. Направление волокон в смежных слоях шпона может быть взаимно перпендикулярным или парал­лельным. Столярные и фанерные плиты (размеры плит до 2500X1525 мм) применяют в строительстве для внут­ренней отделки зданий, дверей, перегородок, опалубки, настилов.

Для строительных изделий (щитовых дверей, деталей встроенной мебели и т. п.), часто используют древесно­стружечные плиты, представляющие собой продукт прес­сования древесных стружек, смоченных синтетическим клеем. Стружки получают при переработке отходов лесо­пиления или дровяной древесины в специальных стру­жечных машинах. Древесностружечные плиты изготовля­ют разными способами. Обычно сырые стружки подсу­шивают до влажности 4—6%, сортируют по фракциям и смешивают с жидким клеем, который наносят на поверх­ность стружек распылением. Стружечно-клеевую смесь определенными дозами наносят на металлические под­доны, разравнивают, уплотняют. Затем поддоны загружа­ют в обогреваемый гидравлический пресс. Плиты прессу­ют под давлением 14—20 кГсм2 при температуре 120— 140° С в течение примерно 10—20 мин (1 мин на 1 мм тол­щины плиты).

По другому способу, стружечно-клеевую смесь загру­жают в бункер экструзионной машины и движением поршня проталкивают в обогреваемую щель с гладко от­полированными стенками. Во время проталкивания мас­са спрессовывается, а клей отверждается. Из мундштука машины выходит непрерывная полоса, которую разреза­ют на плиты необходимых размеров.

Механические свойства плит зависят от формы и раз­меров стружек и от расположения их в массе плиты. Наибольшей прочностью обладают плиты из стружек, умеющих форму плоских чешуек или пластинок длиной 2Q 30 мм, шириной 4—5 мм, толщиной 0,2 мм. При рас­положении стружек-пластинок параллельно плоскости прессующих устройств плиты приобретают высокую проч­ность на изгиб и растяжение вдоль плоскости плиты. Если же стружки расположены перпендикулярно плоскости плиты, как это происходит при экструзионном способе прессования, прочность плит на изгиб и растяжение зна­чительно меньше.

В качестве связующего при изготовлении древесно­стружечных плит применяют феноло-формальдегидные, мочевино-формальдегидные и мочевино-меламино-фор — мальдегидные клеи; из них наилучшими являются фено­ло-формальдегидные клеи, обеспечивающие высокие по­казатели механических свойств, стабильность, водостой­кость и долговечность плит. Однако чаще применяют более дешевые и доступные мочевино-формальдегидные и мочевино-меламино-формальдегидные клеи. Кроме ма­лой стоимости, они обладают и другим преимуществом: их применение позволяет снизить температуру и сокра­тить продолжительность прессования и, следовательно, повысить производительность установок.

Древесностружечные плиты подразделяют на необли — цованные и облицованные, если их покрывают с одной или двух сторон шпоном, бумагой, пленками. В качестве облицовки могут служить также слои тонкой стружки, покрывающие средний слой плиты из более грубой струж­ки. Такие плиты называют трехслойными.

Размер древесностружечных плит от 1220X2500 мм До 1700 x 4200 мм, толщина от 9 до 25 мм. Влажность плит не должна превышать 10%. От влажности в значи­тельной степени зависят объемный вес, прочность и изо­ляционные свойства плит. Объемный вес плит составляет 500—700 кГ/м3, но может достигать и 1000 кГ/м3 в’ зави­симости от содержания связующего и давления при прес­совании.

Одна из особенностей древесностружечных плит — бо­лее равномерное, чем в древесине, проявление механиче­ских свойств в различных направлениях, обусловленное неопределенным расположением стружек, связанных клеем, который повышает монолитность и стабильность плит. Однородность материала облегчает обработку его Ручным и электрифицированным инструментом.

В последнее время в некоторых ответственных кон струкциях, эксплуатируемых преимущественно на откры том воздухе, применяют бакелизированную фанеру.

Бакелизированную фанеру и фанерные трубы исполь зуют также для несущих конструкций — балок, ферм пролетных строений автодорожных мостов. Благодаря высокой прочности, стойкости, легкости, фанерные тру. бы являются отличным материалом для клееных ферм

IF*3

В)

Рис. 81. Формы поперечного сечения мостовых балок, склеенных из фанеры, деревянных брусков и элементов фанерных труб:

А — двутавровая балка из фанеры и частей фанерных труб; б — фанерный швеллер; в, г, д, е — двутавровые дощато-фанерные балки

Башен, мачт. Из них можно, кроме того, вырезать про­фильные элементы для склеивания двутавровых балок. Сочетая деревянные бруски, фанеру и элементы фанер­ных труб, получают разнообразные по форме и несущей способности клееные элементы мостов (рис. 81).

При изготовлении клееных конструкций из древесины большое значение имеет антисептическая обработка, пре­дотвращающая ее загнивание. Антисептирование произ­водят двумя способами: либо целиком всей конструкции, либо отдельных досок и брусьев, которые затем склеива­ют. В качестве антисептика применяют креозот, антраце­новое масло и другие продукты переработки каменного угля. Склеивание пропитанной этими антисептиками дре­весины описано выше (см. стр. 126—127).

Чаще всего из предварительно пропитанных антисеп­тиком досок изготовляют клееные шпалы, брусья, опоры, пролетные строения мостов. Конструкции из антисептиро — ванной клееной древесины более долговечны, чем цель — нодеревянные, и, кроме того, сама пропитка значительно проще и дешевле, чем антисептирование целых конст­рукций.

Большую экономию лесоматериала дает склеивание Коротких досок, обрезков, реек в длинномерные элемен­ты. Из короткомерных пиломатериалов и обрезков (дли­на не менее 400 мм; влажность древесины не выше 15— 18%) склеивают по длине обшивные доски, бруски, пого­нажные изделия, перила, плинтусы, обвязочные брусья дверей, окон, доски пола и другие детали. Для сращива­ния коротких досок и обрезков применяют карбамидные (К-17, М-60) и феноло-формальдегидные (СП-2, КБ-3) клеи горячего и холодного отверждения.

Перед склеиванием досок по длине торцы их со сторо­ны склейки предварительно обрезают на торцовой пиле под прямым углом. Подготовленные для склеивания дос­ки сортируют по толщине и ширине.

При помощи специальных фрез на концах досок выре­зают зубчатые шипы (см. рис. 67, в), направление кото­рых (по пласти или по кромке) зависит от толщины досок. После вырезки шипов и пробного стыкования рас­хождение профиля деталей, например шпунтованных обшивных досок, не должно превышать 1 мм. Доски не­обходимо прострогать до совпадения профиля. После на­несения клея намазанные поверхности выдерживают в течение 2—4 мин для открытой пропитки, затем концы досок соединяют. Стыкованные доски укладывают в пресс и выдерживают там под давлением до полного от­верждения клея (6—18 ч). До механической обработки склеенные доски необходимо выдержать в помещении с нормальной температурой еще 6—12 ч.

Для склеивания кусковых отходов по толщине (шири­не) применяют полуавтоматические установки с прогре­вом клеевых соединений в поле токов высокой частоты. Пропущенные через клеевые вальцы рейки и планки, ка­либрованные по толщине (ширине), собирают в пакет и сжимают гусеничным транспортером, подающим пакет в зону высокочастотного прогрева. Склеивание происхо­дит в течение нескольких минут.

Для полуавтоматического сращивания обрезков по длине используют подобную установку, но предваритель­но на концах досок вырезают зубчатые шипы. Продоль­ное давление на шиповое соединение обеспечивается подающими прорезиненными роликами, скорость вра­щения которых несколько выше общей скорости по­дачи.