УДК 674.093.86

качества клеевого соединения при сращивании отрезков транспортной влажности

 

THE QUALITY OF THE ADHESIVE JOINT WHEN SPLICING SEGMENTS TRANSPORT HUMIDITY

 

Корниенко В.А., Сычев А.Н. (Сибирский государственный технологический университет, г. Красноярск, РФ)

Таргонская  М.В. (Красноярский политехнический техникум, г.Красноярск, РФ)

 

Kornienko V.A., Sychev A.N. (Siberian state technological University, Krasnoyarsk, Russia)

Targonskaâ M.V. (Krasnoyarsk Polytechnic College)

 

Исследованы прочностные характеристики клеевого соединения при сращивании отрезков из древесины сосны транспортной влажности

Investigated the strength characteristics of glutinous connection fractured pieces of pine wood transport humidity

 

Ключевые слова: предел прочности, склеивание, влажность, испытания

Key words: compressive strength, bonding, moisture testing

 

На предприятиях, производящих пиломатериалы по ГОСТ 26002-83Э накапливается значительное количество отпада от экспорта. Это те доски, которые выпиливаются за пределами спецификаций с целью максимального использования объёма распиливаемых брёвен, а также короткомерные доски (дилены) и отрезки, образующиеся при торцовке на участке окончательной обработке пиломатериалов. Объём отпада от основных, согласованных спецификаций составляет на специализированных заводах от 20 до 35%. Эта пилопродукция, при традиционных технологиях, оказывается невостребованной на рынке.

Использование современных технологий облагораживания некондиционной продукции, в том числе, применение операций склеивание по длине с целью получения новых видов продукции, позволит повысить эффективность экспортного лесопиления, и довольно эффективно утилизировать то, что раньше уходило в отходы.

Опыт склеивания пиломатериалов, накопленный в деревообработке не может быть перенесён в лесопиление, т.к. требуется создания качественно новых технологических подходов и режимов сращивания отрезков на зубчатый шип. В деревообработке для этого используется заготовки из древесины хвойных пород влажностью до 12%, в то время как продукция лесопильных предприятий обычно вырабатывается при транспортной влажности  от 20 до 22%.

Организация производства клеёной продукции на лесопильных предприятиях из пиломатериалов транспортной влажности, требует специальных исследований.

Такие исследования по склеиванию на зубчатый шип отрезков повышенной влажности с получением клеёной продукции по прочностным характеристикам отвечающей требованиям стандарта проведены на кафедре технологии деревообработки СибГТУ. Опытные работы по склеиванию отрезков и получению клеёных заготовок для испытаний проводились в производственных условиях лесоэкспортного предприятия.

Испытания шипового соединения образцов из древесины сосны проведены в лабораторных условиях, на испытательной машине в соответствии с требованием стандарта [1].

Настоящая работа выполнена для установления технической возможности склеивания короткомерных отрезков транспортной влажности от 20 до 22 % c последующим фрезерованием клеёной доски и получением погонажных изделий.

В предлагаемой технологии не предполагается производить досушку клееной пилопродукции до эксплуатационной влажности.

Было проведено исследование качественно-прочностных характеристик клеевого соединения. Проводились испытания образцов на статический изгиб. Образцы для испытаний изготавливались согласно ГОСТ 15613.4-78 «Древесина клееная. Методы определения предела прочности зубчатых клеевых соединений при статическом изгибе» [1] на одном из лесоэкспортных предприятий города Лесосибирска.

Сырьем для склеивания служили короткомерные сосновые отрезки длиной от 0,5 до 0,9 м. Все операции по изготовлению клееной доски производились при транспортной влажности. Склеивание короткомерных отрезков осуществлялось без создания базовой поверхности заготовок, а процесс полимеризации клея в шиповом соединении, готовой продукции протекал одновременно с технологической выдержкой, при температуре от 18 до 20 оС, без дополнительной сушки древесины.

Склеивание короткомерных отрезков по длине на зубчатый шип по  ГОСТ 19414-90  «Древесина клееная массивная. Общие требования к зубчатым клеевым соединениям», производилось на немецкой автоматической линии сращивания марки «GreCon», используя клеевые системы Клебит 303. Параметры зубчатых соединений соответствуют стандарту [3]: длина шипа 10 мм; шаг шипа 3,8 мм; затупление 0,6 мм.

Время выдержки после прессования образцов выборок 1, 2, 5, 6 (таблица 1) составило 5 суток, а образцов выборок 3, 4, 7, 8 – 30 суток.

Варьируемыми факторами являлись влажность образцов, при которой проводились испытания и характер подачи нагрузки (таблица 1).

Для обеспечения требуемой точности исследования объем выборки определялся по следующей формуле [4]

                                                       (1)

где γ – коэффициент вариации измеряемой величины;

 - максимальная относительная ошибка (допуск) при оценке среднего значения в долях среднего значения;

 - квантиль уровня P = 1- g/2 нормированной нормально распределенной величины;

P = 1- g/2 – статистическая надежность, представляющая собой вероятность непревышения фактической ошибкой, при оценке среднего значения.

При задаче вероятности P = 1- g/2 принимается g = 0,05. При средней точности ∆х = (0,4÷0,5)γ. Коэффициент вариации задается  γ = 0,08. Соответственно для среднего уровня точности принимается  ∆х = 0,04. При вероятности Р = 0,975 квантиль имеет значение z = 1,960.

По формуле (1) определяем

n = 0,082∙1,962/0,042 = 16 шт.

Результаты экспериментов по определению прочности зубчатого клеевого соединения в сосновых пиломатериалах представлены в таблице 1.

 

Таблица 1 – Результаты экспериментов. Статистические данные

Номер выборки

Объем выборки n, шт.

Варьируемые факторы

Среднее арифметическое хср, предела прочности, МПа

Среднее квадратическое отклонение s, МПа

Коэф. вариации v, %

влажность по массе W, %

характер подачи нагрузки относительно шипов

1

16

24

перпендикулярно

52,69

8,07

15,32

2

16

24

параллельно

49,90

7,36

14,74

3

16

18

перпендикулярно

43,82

4,41

10,06

4

16

17

параллельно

38,34

9,19

23,97

 

Проанализировав результаты экспериментов (таблица 1), можно сделать следующие выводы: предел прочности клеевого соединения при статическом изгибе при перпендикулярной нагрузке выше, чем при параллельной; предел прочности соответствует требованиям стандарта [3].

Таким образом, возможность склеивания древесины транспортной влажности при производстве клееных изделий в условиях лесопильного производства очевидна. Предлагаемая технология изготовления клееных погонажных изделий, деревянных конструкций обеспечивает упрощение технологического процесса, повышение производительности при одновременном снижении энергозатрат (на досушку) и повышения качества готовых изделий, их конструкционной прочности [1].

 

Список использованных источников

1. ГОСТ 15613.4-78. Древесина клееная. Методы определения предела прочности зубчатых клеевых соединений при статическом изгибе. Взамен ГОСТ 14349-69; введ. 01.07.79. М.: Изд-во стандартов, 1978. 4 с.

2. ГОСТ 19414-90. Древесина клееная массивная. Общие требования к зубчатым клеевым соединениям. Взамен ГОСТ 19414-79; введ. 01.01.91. М.: Изд-во стандартов, 1990.  4 с.

3. ГОСТ 20850-84. Конструкции деревянные клееные. Общие требования. Взамен ГОСТ 20850-75; введ. 01.01.85. М.: Изд-во стандартов, 1984. 7 с.

4. Пижурин, А.А. Научные исследования в деревообработке. Основы научных исследований [Текст] / А.А. Пижурин. М.: МГУЛ, 2002. 103 с.