Склеивание древесины

Особенности древесины (значительная пористость, гидрофильность, клеточно – волокнистое строение) существенно влияют на технологию ее склеивания. Учитывая эти особенности, поверхность механически обработанной древесины можно представить как совокупность разрезанных клеток сосудов и волокон, с которыми клей вступает в контакт. При этом возможны три схемы этого контакта:

• Клей заполняет промежутки только между стенками клеток, оставляя свободными полости и сосуды;
• Клей смачивает всю свободную поверхность сопрягаемых деталей, но не заполняет целиком полости клеток и сосудов;
• Клей заполняет все свободное пространство между поверхностями, проникая на некоторую глубину в древесину по обе стороны клеевого шва.

Практическая реализация этих схем зависит от количества клея, наносимого на поверхность. Склеивание по первой схеме возможно при расходе клея 20…30 г/м², по второй – 70…80 г/м², по третьей – 100…150 г/м². На склеивание 1м² древесины расходуется 200…300 г клея с учетом не только проникновения его в древесину, но и неровностей клеевого шва, вытекания клея из зазора и т.п.

Глубина проникновения клея в древесину зависит от прилагаемого давления, длины и направления волокон относительно плоскости склеивания. Если угол наклона волокон меняется от 0 до 90º (торцевой разрез), глубина проникновения клея увеличивается в 15…150 раз, что требует повышенного расхода клея. Но прочность склеивания при этом не возрастает, а, наоборот, уменьшается, так как клей поглощается древесиной и шов остается незаполненным. Наибольшую прочность клеевого шва обеспечивает взаимодействие клея с разрезами клеточных стенок, состоящих из нескольких слоев, содержащих различные количества целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина – веществ, обладающих полярностью и поэтому хорошо сцепляющихся с клеем. Наиболее адгезионно активна целлюлоза, поэтому на тех участках, где она преобладает, прочность склеивания выше. Чем толще стенки клеток, тем больше адгезионное взаимодействие клея с древесиной и тем больше прочность склеивания. Поэтому участки поздней древесины, имеющие более толстые клетки, склеиваются прочнее. Они имеют менее резкий рельеф в разрезе, что также способствует склеиванию.

Размеры и характер неровностей поверхности древесины, зависящие от способа ее обработки, по-разному влияют на прочность склеивания. При гладкой поверхности, образуемой ручным строганием, прочность склеивания наибольшая, при шероховатой, созданной пилой с разведенными зубьями, — наименьшая. На прочность склеивания древесины значительно влияет ее плотность ( или пористость ), что также связано с толщиной клеточных стенок. Чем выше плотность, тем более прочно склеивается древесина. Если допустить, что пористость отсутствует и на всей площади клеевого шва сцепление происходит только с веществом древесины, то прочность склеивания могла бы достигнуть 30…33 МПа. Фактически же она составляет 8…12 МПа для наиболее распространенных пород – сосны, ели, березы, лиственницы, дуба.

Древесина хвойных и лиственных пород, отличающихся между собой строением, склеивается по-разному. При склеивании древесины сосны клей заполняет преимущественно клетки, а у березы – клетки и сосуды. На прочность склеивания значительно влияет влажность древесины. При повышенной влажности клей хуже взаимодействует с древесиной, так как ее адгезионно-активные радикалы блокируются молекулами воды. При повышенной влажности склеиваемая древесина сама по себе становится менее прочной, что также отражается на прочности клеевого шва.

При склеивании деталей с неодинаковой влажностью ( а также из древесины различной плотности или разных пород ) в клеевых соединениях возникают внутренние напряжения, вызванные разной скоростью высыхания, поэтому разность влажности склеиваемых деталей должна быть не более 3…5%. Важное значение имеет толщина клеевого шва. Она зависит от вязкости клея, содержания в нем наполнителей, прилагаемого давления при запрессовке и др. Чем толще клеевой шов, тем больше влияние внутренних напряжений и тем ниже прочность соединений.

Толщина клеевой прослойки зависит от способа обработки древесины. При станочном фрезеровании поверхностей толщина клеевой прослойки находится в пределах 0,1…0,5 мм, при ручном строгании – 0,02…0,1 мм. От способа обработки зависит также равномерность толщины клеевой прослойки и распределение в ней внутренних напряжений. Местное утолщение клеевой прослойки может оказаться слабым местом клеевого соединения. Дефекты фрезерования ( заколы, задиры, трещины, риски от зазубренных ножей и пр. ), а также загрязнение станочной смазкой снижают прочность склеивания.