Древесина признана одним из самых безопасных для здоровья человека материалов, используемых в строительстве и при изготовлении различной мебели. Ее экологичность можно оценить на пять баллов, что значительно расширяет сферу использования деревянных изделий. Из древесины можно получить самые разнообразные по форме и размерам заготовки. В этом помогают особые технологии работы с деревом. К этим технологиям относят и широко применяемые в современном производственном цикле гнутье и склеивание древесины.
Для чего необходимо сращивание и гнутье древесины
Весь процесс деревообработки занимает значительный промежуток времени. Сначала дерево просушивают, распиливают, обрабатывают специальными составами – все это происходит на предприятиях, занятых деревообработкой. В дальнейшем из дерева заготавливают доски и иные материалы.
Эти заготовки поступают на заводы, где уже из них изготавливают специально строительные материалы или различную мебель. В процессе производства могут потребоваться разные по форме и размерам деревянные заготовки и потому широко применяются такие техники работы с деревом как гнутье и склеивание.
Склеивание применяют для изготовления деталей нужного размера и формы. Сращивание древесины можно проводить по ширине, длине или толщине. Заранее подготовленные торцы заготовок могут иметь специальные пазы или шипы, что повышает прочность соединяемых деталей. В процессе склеивания используются разные виды столярного клея.
Гнутье древесины необходимо для производства криволинейных деталей. Гнуть древесину можно вручную при соблюдении некоторых особенностей этой работы или на специальных станках.
Прочность и практичность деревянных изделий, для изготовления которых используются специальные станки для склеивания или гнутья можно оценить на пять баллов. На деревообрабатывающих производствах всегда стараются соблюсти всю технологию работы с древесиной, и потому производимый товар отличается высоким качеством.
Фото описанных выше способов обработки древесины
Сращивание
Склеивание
Гнутье
Основные этапы технологии склеивания
Склеивание это основной процесс работы с древесиной на любом мебельном производстве. Для того чтобы получить прочную и качественную заготовку необходимо строго соблюдать всю технологию процесса соединения отдельных деталей. Точность всех работ необходима и для предотвращения возможной последующей деформации.
Процесс соединения древесины и изделий из нее состоит из нескольких этапов:
- Подготовка самих заготовок.
- Выбор и нанесение клеевого состава.
- Собственно само склеивание.
Предварительная подготовка деревянных брусков и иных заготовок заключается в создании в них специальных шипов или пазов, что можно сделать при помощи специального инструмента – фрезы.
Использование фрезы для сращивания древесины
Фрезерование достаточно старая отрасль обработки древесины. Первые фрезеровальные станки появились больше трех веков назад. На сегодня фрезерование незаменимый и универсальный способ обработки древесины.
К этому деревообрабатывающему станку можно подобрать различные по форме фрезы – острозаточенные элементы с различными видами лезвий. При помощи этих фрез изготавливаются разные детали.
В процессе склеивания фрезеровальные станки необходимы для:
- Нарезки шипов разной формы, при помощи которых в дальнейшем будут склеиваться отдельные заготовки.
- Создания отверстий в материале.Устройства фальцев и пазов, которые также необходимы в процессе изготовления деталей разных форм.
Фрезеровальные станки используются повсеместно, они могут быть как ручными, так и электрическими. Простоту изготовления деревянных заготовок для склеивания при помощи станка можно оценить на четыре балла. Для того чтобы получить точную заготовку вначале необходимо приобрести некоторый опыт.
В данном этом видео предоставлен обзор фрез для сращивания древесины и выполнения технологических соединений. Показаны фрезы для прямого и углового сращивания, а также фреза микрошип, зигзаг и волна:
Автоматическая линия для деревянных заготовок
Сращивание пиломатериалов на любом производстве позволяет создать высокопрочные материалы с новыми, востребованными качествами и также позволяет рационально распорядиться отходами производства.
В автоматические линии для сращивания входят несколько последовательно работающих станков, которые позволяют получить в итоге нужный по длине и ширине материал из коротких заготовок. При помощи линии для сращивания получают популярный на сегодня клееный брус.
Весь технологический процесс при использовании на производстве линии для сращивания деревянных заготовок состоит из нескольких этапов, которые обеспечивает комплекс входящих в установку станков:
- Отрезной пресс-станок обеспечивает нужные размеры материала.
- Фрезеровальный станок подготавливает шипы и пазы в деревянных заготовках.
- Клеенаносящая установка распределяет клей в соответствии с выставленными параметрами.
- Торцовочный станок завершает процесс склеивания.
Использование линии для сращивания на мебельных фабриках обеспечивает высокую производительность, снижает количество рабочих мест. Внешний вид изделий, полученных при помощи автоматических станков, можно оценить на пять баллов, так как весь процесс строго контролируется.
Так работает автоматическая линия сращивания по длине:
Виды клея
Правильный подбор вида клея предопределяет все качество соединения деревянных заготовок. Выбор клея также зависит от вида склеиваемой древесины и от формы заготовок. Чаще всего используются водостойкие составы клея.
В мебельной промышленности используется несколько видов синтетических клеящих составов:
- Термореактивные клеи применяются для проклеивания шиповых деталей без нагревания. Основой этих видов клея являются жидкие смолы.
- Фенолформальдегидные клеи применяются для проклеивания древесных плит, деревянных заготовок и фанеры.
- Эпоксидные клеи в основном используются для соединения дерева с иными материалами – металлом, пластмассой.
- На предприятиях, занимающихся деревообработкой, чаще всего применяют клей на основе карбамидных смол. Также часто используются клеевые составы в виде порошка, которые требуют предварительной подготовки.
Склеивание деталей осуществляется холодным способом и при помощи их нагревания. Для склеивания заготовок по ребрам часто применяют клеящую пленку, она представляет собой листы различного размера.
Перед склеиванием детали нужно предварительно подготовить, то есть обезжирить, удалить грязь и различные виды пятен. После нанесения клея по всей поверхности и соединения нужных заготовок детали зажимают при помощи специальных устройств, которые убирают только полной просушки.
Станки
Для сращивания склеиваемой древесины могут применяться специальные станки в виде прессов. В них происходит зажим деталей на необходимое время. Это обеспечивает прочное соединение между собой клеевых поверхностей и исключает смещение деталей. Пресс можно выбрать по длине бруса, мощности, наличию дополнительных функций.
Молекулярно-адсорбционная теория
Дальнейшим развитием теории склеивания стала адсорбционная теория, разработанная Мак-Лареном и Дебройном. Эта теория объясняет образование прочного клеевого шва проявлением специфического межмолекулярного взаимодействия – свободной поверхностной энергии.
Адгезия рассматривается как процесс, протекающий исключительно на поверхности тела, аналогично процессу адсорбции. Связь между адгезивом (клеем) и субстратом (подложкой) объясняется действием сил Ван-дерВаальса, степень прочности связей – непосредственным взаимодействием тех или иных функциональных группировок молекул клея и подложки. Эта теория опирается на известное эмпирическое правило, согласно которому предполагается, что высокая адгезия может быть только в двух случаях: когда молекулы контактирующих тел обладают полярными функциональными группами и когда молекулы клея и подложки – неполярные. Если взаимодействуют между собой неполярное и полярное вещества, то адгезия должна быть небольшой. Однако практика и исследования показывают, что это правило не всегда выполняется точно, поскольку не учитывается влияние других, не менее важных факторов: число контактирующих точек и расстояние между ними. Эти параметры, как известно, зависят от подвижности молекул – скорости диффузии цепей полимера.
Не учитывается этим правилом также возможность образования водородных связей между полярными группами смежных молекул, принадлежащих одной и той же фазе. Возникновение водородных связей, естественно, резко снижает высокое адгезионное взаимодействие, присущее полярным группам: –СООН, –ОН, –NН2, –ООССН3 и т. д. Не принимается во внимание возможность замыкания полярных групп на себя – образование водородных связей между смежными полярными группами и группами, принадлежащими одной и той же молекуле. Это также резко ослабляет адгезию молекул.
Склеивание древесины в домашних условиях
Склеивание древесины иногда может потребоваться и дома. Часто это происходит при расклеивании деревянных комплектов мебели или при различных поломках. Перед склеиванием поверхности деревянных изделий необходимо правильно подготовить.
Для этого их поры зачищают от старого клея, слоя краски, обезжиривают растворителем, просушивают. После нанесения клея на обе детали их аккуратно соединяют и зажимают в струбцине не менее чем на 30 минут.
К часто используемым клеям относят:
- Клей казеиновый.
- Водостойкие швы дает синтетический столярный клей.
- Прочное склеивание получается при использовании клея «Дубок», «Аго», «Мекол», «Марс».
Для того чтобы достичь высокой прочности склеиваемых деталей необходимо строго следовать инструкции, прилагаемой к каждому виду клея.
Наглядно посмотреть как осуществляется склеивание древесины можно на видео:
Диффузионная теория
Диффузионная теория адгезии, предложенная С. С. Воюцким, трактует образование прочной адгезионной связи действием межмолекулярных сил, которые появляются при взаимопроникновении макромолекул вследствие их диффузии, способствуя увеличению молекулярного контакта. Например, диффузия одного полимера в другой на глубину 0,5–1,0 нм увеличивает площадь контакта в 3–5 раз. Причем чем длительнее этот процесс и выше температура, тем совершеннее будет укладка молекул и, следовательно, выше прочность соединения.
Способностью к диффузии, как правило, обладает клей. Но если последний наносится в виде раствора на материал, который сам способен набухать и растворяться, то возможна и диффузия молекул склеиваемого материала в клей. В результате этого между ними исчезает граница и образуется прочная спайка, представляющая собой постепенный переход от одного полимера к другому. Результаты количественной проверки этой теории оказались вполне удовлетворительными. Диффузия макромолекул двух полимеров доказана также экспериментально посредством электронной микроскопии.
В заключение подчеркнем, что данная теория выявляет главным образом кинетику образования адгезионной связи и справедлива только для объяснения адгезии более или менее взаиморастворимых полимеров. Поэтому данная теория непригодна для объяснения образования прочной связи, например, между полимером и таким материалом, как древесина.
Технология гнутья
Гнутье древесины можно определить как процесс изгибания слоистых или цельных заготовок из древесины для придания им необходимой криволинейной формы. Технология гнутья основана на пластических качествах разных видов древесины. Криволинейные деревянные детали можно получить и путем обработки на специальных станках, но этот метод используется редко, так как наделен рядом негативных последствий.
Описание процесса
Большей пластичностью обладает древесина твердых пород, таких как дуб, бук, ясень. Поэтому и для изготовления криволинейных деталей используют преимущественно породы этих деревьев. Различают холодное и горячее гнутье древесины.
Горячее гнутье основано на резком увеличении пластичности деревянных заготовок при их нагревании от 80 и до 120 градусов. Достигается такой режим нагревания проваркой в воде или пропариванием.
Пластифицированные таким образом деревянные заготовки изгибают по подготовленному шаблону и закрепляют при помощи зажимов, после чего охлаждают и просушивают. При гнутье выпуклая сторона растягивается до необходимого уровня, а вогнутая сжимается. Толстые заготовки гнут при помощи специальных станков.
Холодное гнутье используют для получения многослойных криволинейных гнутых деталей. Для получения детали нужной формы нужно несколько смазанных клеем заготовок уложить друг на друга, придать им необходимую форму и при помощи пресс станка выдержать необходимое время. Форма заготовок, полученных методом холодного гнутья, сохраняется дольше.
Как делают изогнутую древесину, расскажет видео:
Релаксационная теория
Релаксационная теория, предложенная Н. И. Москвитиным (СССР), также сравнительно нова и пока не получила широкого признания.
В ней сделана попытка объяснить адгезию с учетом всех разновидностей химических и межмолекулярных связей. По этой теории, наиболее важный фактор, оказывающий существенное влияние на адгезию полимеров, – релаксация напряжений как при контакте клея со склеиваемой поверхностью, так и при деформации соединения во время его эксплуатации. Анализируя приближенные значения молярных энергий основных видов связей, кДж/моль: межмолекулярная – 13–33, водородная – до 73, химическая – 110–1050, необходимо отметить что химические связи наиболее прочные.
