Лако-красочные материалы — производство

Прогноз долговечности клеевых соединений требует обработки большого количества экспериментальных данных, проведения длительных испытаний, построения функций изменения прочности соединений во времени при различных воздействиях. Так как наибольший объем экспериментальных исследований относится к клеевым соединениям древесины, рассмотрим некоторые методы про­гноза их долговечности.

Прогноз долговечности по степени раскрытия клеевых швов. При эксплуатации в клееных балках появляются трещины вдоль клеевых швов. Их размеры зависят от вида клея, породы древесины, толщины досок, режима температурно-влажностных воздействий. Каждому ви­ду клея, например, соответствует (при прочих равных условиях) оп­ределенная степень раскрытия швов, измеряемая отношением длины трещин к общему периметру всех клеевых швов и называемая относи­тельным расслоением.

Интенсивность относительного расслоения при длительных и ус­коренных воздействиях прямо зависит от продолжительности или чис­ла циклов термовлажностной обработки образцов. Учитывая это, дол­говечность клеевых соединений определяют по величине раскрытия швов при ускоренном испытании.

Образцы-блоки длиной (вдоль волокон) 50 мм, сечением 150X150 мм или 200x 200 мм погружают в ванну с водой, помещают ванну в автоклав и создают в нем вакуум 0,7—0,8 ат в течение 2 ч. Затем вакуум сменяют давлением до 5 ати продолжительностью’ 2 ч. Это испытание повторяют еще раз, дополняя его вымачиванием об­разцов в воде при атмосферном давлении в течение 16 ч. Затем образ­цы высушивают в потоке принудительно циркулирующего теплого воздуха. Всего проводят три цикла такого ускоренного испытания, после чего измеряют длину трещин и определяют относительное рас­слоение клеевых швов. По этой величине при помощи графика (рис. 61) находят величину ожидаемого относительного расслоения в балках, которое показывает, сможет ли конструкция храниться на от­крытом воздухе в течение заданного срока.

По условиям стандартного испытания 10-процентное относитель­ное расслоение образцов считается критическим. Соответствующее ему относительное расслоение клеевых швов при длительном экспони­
ровании (12% в балках из мягких пород и 25% —из твердых) следу­ет считать предельно допустимым для конструкции, находящихся на открытом воздухе.

Вид графика. зависит от заданного срока сохранности балок. На рис. 61 показана зависимость между относительным расслоением, на­ступающим через 1 год хранения балок, и относительным расслоени — ем в образцах при контрольном (ускоренном) испытании. Подобные графики строят по результатам 2, 3 и более лет наблюдении.

«о й

14

<а Ь L 4

Tu i,

To 5

* S fo

« Й?

С 5ftf

Графики строят следующим образом. На открытом воздухе хра­нят балки-эталоны, склеенные различными клеями: феноло-формаль — дегиднымн, резорцино-формальдегидными, мочевиио-меламино-фор — мальдегидиыми и их модификациями. В зависимости от вида клея и условий склеивания балки распределены на несколько групп. В пре­делах каждой группы определяют среднее относительное расслоение Из балок вырезают образцы для контрольного испытания и также распределяют на группы, в пределах которых устанавливают среднее относительное расслоение при ускоренном испытании. Значения от­носительного расслоения балок и образцов сопоставляют и по ним строят график.

Расслоение, наступившее в балках в течение года, является наи­более характерным. Дальнейшие наблюдения вносят незначительные поправки в найденную зависимость. Недостаток метода состоит в том, что контрольное испытание занимает много времени, поэтому его ста­раются сократить за счет повышения жесткости режима температур- но-влажностной обработки.

Прогноз долговечности по степени разрушения древесины в со­единениях. Долговечность клеевых соединений можно определить по степени разрушения в них древесины при ускоренном испытании. Этот метод применяют для прогноза долговечности клеевых соеди­нений фанеры Он основан на известной зависимости между сроками сохранности клеевых соединений фанеры, находящейся на. открытом воздухе, и средним процентом разрушения по древесине образцов при контрольном испытании (рис. 62) Образцы погружают в кипящую воду на 4 ч, высушивают при 63° С в течение 20 ч, еще раз погружа­ют на 4 ч в кипящую воду, охлаждают в проточной воде и затем ис­пытывают на скалывание по клеевому шву Затем определяют про­цент разрушения шва по древесине. Средние значения процента раз-

0,9 0.8 0,7

> [26]

О, б

1 S П т

1 2 3 4

‘ Продолжительность экспонирования, годы

Рис. 62. Функции сохранности соединений фанеры на феноло-формальдегидном клее на открытом воздухе при различном среднем разрушении по древесине *

Рушения по древесине распределены на группы, номера которых указаны на рис. 62. Судя по тому, в какую группу попадает средний процент разрушения, полученный прн испытании контрольных об­разцов (их испытывают в количестве не менее 20 шт.), определяют, как будет изменяться прочность клеевого соединения при хранении на открытом воздухе. Кривизна функций, описывающих изменение
прочности клеевого соединения, определяется показателем степени — Ьх у основания натуральных логарифмов е. В то же время вид функций зависит от среднего процента разрушения по древесине образцов, прошедших контрольное испытание. Следовательно, между процентом разрушения по древесине образцов, прошедших конт­рольное испытание, и показателем степени у основания натуральных логарифмов построенных функций существует связь.

Если задаться каким-либо значением сохранности клеевого сое­динения, например 0,9 или 0,95, то можно построить график в коор­динатах: «степень разрушения контрольных образцов по древесине (номер группы)—срок годности фанеры» (рис. 63). Функции на графике имеют вид

Т = ахт, (VI, 34)

Где т — срок экспонирования фанеры, годы; х—иомер группы, куда попадает средний процент разрушения по древесине контрольных образцов; а, т — эмпирические коэффициенты.

Рис. 63. Зависимость срока годности фанеры от среднего разрушения по древесине контроль­ных образцов.

Заданная степень сохранности: 1 — 0,9%; 2 — 0,95%

Пользуясь графиком, определяют, как долго может пробыть на открытом воздухе фанера, не расслаиваясь или расслаиваясь на 10 или 5% (сохранность клеевых швов соответственно 0,9 или 0,95). Со­хранность определяют, подсчитывая отношение площади раскрывше­гося шва к общей площади клеевого соединения фанерного листа.

Методы прогноза долговечности клеевых соединений по величине относительного расслоения клеевых швов или по величине процента разрушения образцов по древесине следует считать приблизительны­ми, так как эти показатели во многом зависят от размеров клееного изделия, колебаний объемного веса древесины и других факторов.

Существует также метод прогноза долговечности клеевых соеди­нений древесины по данным ускоренного теплового старения. Этот метод является общим для многих полимеров и клеевых соединений различных материалов (см. стр. 252—254).