новая папка 2 / 45403

Т Е Х Н О Л О Г И Я

КЛЕЕНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ДРЕВЕСНЫХ ПЛИТ

Методические указания по дисциплине, задания на контрольные работы

и указания по их выполнению для студентов заочного отделения специальностей 250403, 200503

Санкт-Петербург

2008

Рассмотрены и рекомендованы к изданию методической комиссией факультета механической технологии древесины

Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии 31 января 2008 г.

С о с т а в и т е л ь кандидат технических наук, профессор

А. Б. Чубов

О т в. р е д а к т о р кандидат технических наук, профессор

Л. М. Сосна

Р е ц е н з е н т

кафедра технологии деревообрабатывающих производств СПбГЛТА

В методических указаниях даны общие рекомендации по изучению разделов дисциплины; представлено содержание лабораторных, практических работ и курсового проекта; приведены исходные данные и методика выполнения контрольных работ; дан список литературы, необходимый для изучения дисциплины, выполнения контрольных работ и курсового проекта.

Темплан 2008 г. Изд. № 155.

2

В В Е Д Е Н И Е

Большинство материалов из древесины изготавливается путем склеивания. В связи с этим производство клееных материалов из древесины является важной областью деревообработки. Кроме того, склеивание является часто неотъемлемой частью технологического процесса изготовления изделий из древесины.

Клееные древесные материалы широко применяются во многих отраслях промышленности, в частности, мебельной и в производстве других товаров широкого потребления, строительстве, тарном производстве, ваго- но-, контейнеро- и судостроении, сельскохозяйственном и других областях машиностроения. Развитие производства таких материалов происходит как в количественном, так и в качественном отношении, путем создания новых материалов. Решающую роль в этом играет совершенствование технологии и техники производства, применение новых клеев и композиционных материалов, всесторонний инженерный и научный подход к решению задач современного производства.

Учебным планом по специальностям 250403 и 200503 предусмотрено изучение дисциплины «Технология клееных материалов и древесных плит». Программа включает научно-технические, технологические, экологические и экономические вопросы. Изучение их имеет своей целью обеспечить профессиональную подготовку специалистов в области производства клееных материалов из древесины.

Основными задачами изучения дисциплины являются:

изучение основных видов клееных древесных материалов и направлений их применения;

изучение закономерностей процесса склеивания, взаимосвязи факторов, влияющих на качество склеивания;

изучение технологии основных видов клееных древесных материалов и применяемого для этого оборудования.

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать основные виды клееных древесных материалов и направления их применения, используемые клеи, закономерности процесса склеивания, взаимосвязь факторов, влияющих на качество склеивания и экономичность процесса, методы интенсификации процесса склеивания, технологию основных видов клееных древесных материалов и применяемое при этом оборудование; методы контроля процессов и качества продукции; направления совершенствования технологии;

уметь выбрать и обосновать параметры условий и режимов процессов при изготовлении клееных древесных материалов, разработать технологический процесс, выполнить технологические расчеты и подготовить технологическую документацию для постановки материалов на производство.

3

Задачи методических указаний:

1.Дать общие указания по организации изучения дисциплины.

2.Определить конкретный круг вопросов и последовательность их изучения по каждой теме дисциплины.

3.Помочь студенту в подборе литературы, необходимой для изучения дисциплины.

4.Конкретизировать методику и требования при выполнении контрольных работ.

1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Приступая к изучению дисциплины, студент должен руководствоваться требованиями, которые изложены во введении настоящих указаний.

Этапами самостоятельной работы являются: изучение теоретического раздела, выполнение контрольных работ и курсового проекта.

Теоретический раздел дисциплины изучается на основе методических указаний по отдельным его темам (разд. 3) с использованием литературы, список которой приведен в разд. 2. Следует отметить, что в списке литературы часть ее является основной, необходимой для приобретения знаний по дисциплине, выполнения контрольных работ, курсового проекта, подготовки к практическим и лабораторным работам. Перечень остальной литературы приведен для того, чтобы помочь студенту расширить и углубить свои знания. Полезно также чтение периодической литературы, посещение предприятий.

Учебным планом по дисциплине предусматривается выполнение двух контрольных работ и курсового проекта. Задания на контрольные работы приведены в разд. 5. Курсовой проект выполняется на тему: «Установление основных технологических и технико-организационных параметров участка склеивания слоистого материала». Задания по курсовому проекту выдаются в период установочных лекций после сессии IV курса. Контрольные работы выполняются с обязательным привлечением литературы [1; 2; 4], а курсового проекта — [1–3; 5]. Контрольные работы и курсовой проект представляются для проверки на кафедру технологии деревообрабатывающих производств до начала сессии. Курсовой проект защищается

впериод сессии.

Впериод сессии студенты V курса слушают лекции по основным разделам дисциплины, выполняют лабораторные и практические работы. Зачет по дисциплине сдается после выполнения контрольных, лабораторных и практических работ в форме опроса. Студент допускается к экзамену после сдачи зачета и защиты курсового проекта.

По всем вопросам, связанным с изучением дисциплины студент может обращаться на кафедру.

4

2. ЛИТЕРАТУРА

Основная

1.Куликов В.А., Чубов А.Б. Технология клееных материалов и плит. М.: Лесн. пром-сть, 1984. 343 с.

2.Куликов В.А. Производство фанеры. М.: Лесн. пром-сть, 1976. 367 с.

3.Чубов А.Б. Технология клееных материалов: Учебное пособие. СПб.: СПбГЛТА, 2002. 84 с.

4.Сосна Л.М., Чубов А.Б. Технология клееных материалов и плит: Учебное пособие по практическим работам. СПб.: СПбГЛТА, 2007. 76 с.

5.Чубов А.Б. Технология клееных материалов и плит: Методические указания по выполнению курсового проекта. СПб.: СПбГЛТА, 2008. 38 с.

6.Чубов А.Б. Лущение и склеивание древесины: Лабораторный практикум. СПб.: СПбГЛТА, 1991. 58 с.

Дополнительная

7.Волынский В.Н. Технология клееных материалов: Учебное пособие для вузов. 2-е изд., испр. и доп. Архангельск, 2003. 280 с.

8.Волынский В.Н. Технология стружечных и волокнистых древесных плит: Учебное пособие для вузов. DESIDERAT, 2004. 191 с.

9.Цой Ю.И., Ермолаев Б.В. Технология клееных материалов и плит: Методические указания по выполнению лабораторных работ. СПб.:

СПбГЛТА, 2003. 67 с.

10.Кондратьев В.П., Кондращенко В.Н. Синтетические клеи для дре-

весных материалов. М.: Научный мир, 2004. 518 с.

11.Кобликова А.Г. Клеи в деревообработке. Ч. 1. Л.: ЛТА, 1970. 38 с.

12.Москвитин Н.И. Физико-химические основы процессов склеивания и прилипания. М.: Химия, 1968. 303 с

13.Михайлов А.Н. Процессы, протекающие при склеивании. Л.: ЛТА, 1965. 88 с.

14.Ковальчук Л.М. Технология склеивания. М.: Лесн. пром-сть, 1973.

203 с.

15.Костриков П.В. Производство гнутоклееной мебели. М.: Лесн.

пром-сть, 1982. 222 с.

16.Шейдин И.А., Пюдик П.Э. Технология производства древесных пластиков и их применение. М.: Лесн. пром-сть, 1971. 262 с.

17.Отлев И.А. Технологические расчеты в производстве древесностружечных плит. М.: Лесн. пром-сть, 1979. 240 с.

18.Справочник по производству фанеры. М.: Лесн. пром-сть, 1984. 431 с.

19.Отлев И.А., Штейнберг Ц.Б. Справочник по древесностружечным плитам. М.: Лесн. пром-сть, 1983. 237 с.

5

3. УКАЗАНИЯ ПО ТЕМАМ ДИСЦИПЛИНЫ

3.1. Введение

Начинать изучение дисциплины следует с уяснения роли и значимости процесса склеивания в общем комплексе деревообработки: путем склеивания производится соединение деталей и узлов изделий, изготавливаются различные клееные материалы из древесины и древесных материалов, обеспечивается управление свойствами исходной древесины в отношении размеров, формы, прочностных и упругих характеристик, водо- и влагопоглощения, формоустойчивости, био- и термостойкости; значительно устраняется влияние пороков на качественные свойства изделий, повышается эстетичность изделий; обеспечивается возможность использования отходов деревообработки для изготовления полноценной продукции. Студент должен знать примеры, подтверждающие значимость процесса склеивания.

Следует, кроме того, ознакомиться с состоянием производства клееных древесных материалов в России и за рубежом, их значением в народном хозяйстве.

Литература: [1; 2; 7; 8].

3.2. Классификация клееных древесных материалов и плит

Клееные древесные материалы классифицируются по ряду признаков. Студент должен в пределах каждой классификационной группы изучить отдельные их виды.

В группе клееной массивной древесины — это клееные строительные несущие конструкции и столярные изделия; в группе клееной слоистой древесины — фанера, фанерные плиты, гнутоклееные заготовки из шпона, древесные слоистые пластики; в группе древесных материалов из измельченной древесины — древесностружечные плиты и изделия из древесной пресс-массы; в группе комбинированной клееной древесины — столярные плиты и облицованные заготовки.

Необходимо выяснить характерные особенности материалов, рассмотреть размерные и физико-механические характеристики каждого из них, направления использования.

Литература: [1; 2; 7; 8; 16; 17].

6

3.3. Клеи для изготовления клееных древесных материалов

Свойства клееных материалов и особенности их технологии в большой степени определяются свойствами применяемых клеев. Поэтому изучение клеев студент должен начинать с выяснения их роли в процессе склеивания.

Прежде всего следует познакомиться с требованиями, предъявляемыми к клеям: эксплуатационными, технологическими и экономическими. На этой основе необходимо рассмотреть классификацию клеев по их природе, виду исходного сырья, составу, способу получения, условиям перехода в отвержденное состояние, свойствам клеевых соединений, образуемых различными клеями. Изучение общих вопросов, связанных с клеями, заканчивается ознакомлением с компонентами, входящими в состав клеев, и выяснением влияния на их процесс склеивания. После этого можно перейти к изучению основных видов клеев, применяемых в деревообработке.

Главное внимание при изучении данного раздела нужно обратить на термореактивные фенолоформальдегидные, карбамидоформальдегидные, резорциноформальдегидные, меламиноформальдегидные смолы и клеи на их основе. Последние находят все большее применение в производстве клееных материалов.

Студент должен выяснить принципиальную разницу между клеями этих групп и необходимость применения клеев каждой из них. Необходимо рассмотреть основные марки смол данных групп и клеев на их основе, их свойства и области применения. Здесь же следует изучить рецепты клеев — применяемые отвердители, наполнители и другие модификаторы клеев, их назначение.

Из числа прочих применяемых видов синтетических клеев студент должен изучить пленочные клеи на основе фенолоформальдегидных и карбамидомеламиноформальдегидных смол, поливинилацетатные, каучуковые, бутварфенольные, эпоксидные, латексные, клеи-расплавы. Следует знать природу этих клеев, основные характеристики, марки, свойства, области использования.

Заканчивая изучение раздела, студент должен ознакомиться с направлениями совершенствования клеев, вопросами охраны труда и окружающей среды при работе с ними.

Литература: [1; 5; 7; 10; 11].

3.4. Принцип процесса склеивания

Вопросы, рассматриваемые в данном разделе, являются основополагающими для изучения технологии склеивания различных древесных ма-

7

териалов. Результатом процесса склеивания является образование клеевых связей в склеиваемом материале. Поэтому изучать принципы процесса студент должен, опираясь на известные ему теории склеивания, объясняющие механизм образования адгезионно-когезионных связей в клеевом соединении.

При выяснении условий образования клеевых соединений следует иметь в виду, что в процессе их образования участвует система, состоящая из трех компонентов — древесины, клея и ряда внешних воздействий на склеиваемый пакет. В связи с этим, во-первых, необходимо изучить требования, предъявляемые к состоянию древесины при склеивании и к клеям с точки зрения получения прочного и долговечного клеевого соединения при наибольшей экономичности процесса.

Прежде чем перейти к рассмотрению параметров условий режимов склеивания, студент должен изучить способы склеивания. Оценивая горячий и холодный способы склеивания, необходимо сопоставить их достоинства и недостатки, рассмотреть возможности применения каждого из способов, методы интенсификации процесса холодного склеивания, способы нагрева пакетов при горячем склеивании и области их применения. Особое внимание следует обратить на процесс нагрева пакетов кондуктивным способом, наиболее часто применяемом при склеивании.

Затем студент знакомится со способами и оборудованием для нанесения клея, выясняет соображения, обуславливающие его расход. Следует обратить внимание на способы подготовки клеевого слоя к склеиванию после нанесения его на древесину: закрытая выдержка, подсушка клеевого слоя, подпрессовывание пакетов, выдержка пакетов между горячими сомкнутыми плитами пресса без давления, выяснить необходимость и целесообразность применения каждого из них для конкретных условий склеивания.

Способы склеивания реализуются по соответствующим режимам. Студенту следует рассмотреть факторы режима склеивания (давление, температура, продолжительность склеивания), уяснить роль каждого из них в образовании клеевого соединения. При этом необходимо изучить вопрос обоснования значений факторов режимов с позиций вида изготавливаемого материала, характеристик склеиваемого исходного древесного материала, клея, способа склеивания.

Прочность и долговечность клеевого соединения зависят от напряжений, возникающих в клеевом слое. Студент должен выяснить природу этих напряжений и меры, способствующие их уменьшению.

Литература: [1–3; 13; 14].

8

3.5. Технология лущеного шпона

Лущеный шпон является исходным материалом для изготовления всех видов клееных слоистых материалов.

Студент должен рассмотреть технические требования к шпону. Далее изучаются технические условия на сырье для производства лущеного шпона, способы хранения и защиты сырья.

Теперь можно перейти к рассмотрению структуры технологического процесса производства лущеного шпона, а затем последовательно каждой его операции.

Прежде всего изучаются вопросы подготовки сырья к лущению: разделка, окорка, гидротермическая обработка. Выясняется назначение каждой операции, возможный порядок их выполнения, существующие режимы обработки, применяемое оборудование, достоинства и недостатки технологических решений, пути совершенствования процесса подготовки сырья к лущению.

Затем рассматриваются операции лущения, сушки, сортирования и нормализации качества и размеров шпона.

При изучении процесса лущения древесины требуется обратить внимание на особенность его по сравнению с другими процессами резания в деревообработке — в данном случае полезным продуктом является срезаемая стружка. Прежде всего следует рассмотреть кинематику лущения с точки зрения формирования шпона определенной толщины. На этом основании студент знакомится с принципом работы лущильного станка, его основными параметрами, конструкцией и кинематикой, принципом настройки на получение шпона заданной толщины, применяемым режущим инструментом.

Опираясь на знание кинематики лущения, необходимо изучить вопрос о параметрах установки ножа на станке, изменение параметров в процессе лущения, влияние этих изменений на качество получаемого шпона — отклонение его по толщине, шероховатость, характеристик, в значительной степени влияющих на прочность клеевых соединений материалов из шпона.

При изучении вопроса лущения следует обратить внимание на необходимость обжима шпона в момент его срезания с чурака, рассмотреть принцип обжима, инструмент для его осуществления, правила установки инструмента, значения степени обжима для различных условий лущения.

Далее студент изучает существующие варианты схем линий лущения, их состав, принцип работы, достоинства и недостатки. В связи с этим рассматриваются виды загрузочных устройств для чураков, буферных устройств для шпона, ножниц, укладчиков шпона.

9

И, наконец, студенту нужно изучить вопросы количественного и качественного выхода шпона и отходов древесины при лущении, производительности лущильного станка, пути повышения показателей процесса лущения. Здесь же следует остановиться на вопросе использования отходов. Кратко необходимо познакомиться с вопросами сушки шпона, которые более детально рассматриваются в курсе «Гидротермическая обработка древесины».

Последним этапом технологии лущеного шпона является его сортирование и нормализация качества и размеров. Следует выяснить, какие пороки и дефекты шпона имеют место, как осуществляются его сортирование, починка, склеивание по длине и ширине, режимы выполнения каждой операции, рассмотреть применяемое оборудование.

Литература: [1–4; 7; 19].

3.6. Технология строганого шпона

Строганый шпон предназначен для облицовывания поверхностей деталей изделий деревообработки с целью улучшения их эстетических качеств, физико-механических свойств.

Изучение процесса производства строганого шпона следует производить по методике, изложенной выше в разд. 3.5. При этом, учитывая назначение материала, следует обратить внимание на особенности сырья, технологической подготовки его к строганию: раскрой сырья для получения шпона различной текстуры, способы гидротермической обработки и применяемое для этого оборудование. После этого следует перейти к изучению процесса строгания древесины — параметров установки ножа и прижимной линейки. Здесь же изучаются виды применяемого для строгания оборудования, особенности схем работы станков, методика расчета их производительности. Далее изучаются последующие операции процесса, обеспечивающие нормализацию качества и размеров шпона. В заключение студент должен рассмотреть вопросы выхода строганого шпона из сырья и пути его повышения, расчета количества сырья на изготовление шпона, охраны труда в производстве шпона.

Литература: [1; 2; 4; 6; 7].

3.7. Технология клееной слоистой древесины

Фанера является наиболее распространенным клееным слоистым материалом. Она изготавливается из лущеного шпона, нередко в сочетании с другими листовыми материалами.

Прежде всего необходимо выяснить требования, предъявляемые к шпону и клеям для изготовления фанеры. Затем следует изучить общую

10