close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Лавлинская О. В. Инновационные материалы мебельного производства (лабораторные работы)

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Воронежская государственная лесотехническая академия»
Инновационные материалы мебельного производства
Методические указания для лабораторных работ студентов
по направлению подготовки магистра
250400.68 - Технология лесозаготовительных и
деревоперерабатывающих производств
магистерская программа «Технология деревообработки»
Воронеж 2015
УДК 684.4-03
Лавлинская О.В. Инновационные материалы мебельного производства
[Текст]: методические указания для лабораторных работ студентов по
направлению
подготовки
магистра
250400.68
Технология
лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств, магистерская
программа «Технология деревообработки» / О.В. Лавлинская; ФГБОУ ВПО
«ВГЛТА». – Воронеж, 2015. – 32 с.
Печатается по решению редакционно-издательского совета
ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № от _______________)
Рецензент – к.т.н., инженер-конструктор ОАО ХК «Мебель Черноземья»,
И.М. Чеботарева
Ольга Викторовна Лавлинская
Инновационные материалы мебельного производства
Методические указания для лабораторных работ студентов
по направлению подготовки магистра
250400.68 - Технология лесозаготовительных и
деревоперерабатывающих производств
магистерская программа «Технология деревообработки»
Подписано в печать 00.00.2015 . Формат 60x84 1/16. Объём __п.л.
Усл. п.л. __. Уч.-изд. л. __. Тираж ___ экз. Заказ №
ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
РИО ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». УОП ФГБОУ ВПО «ВГЛТА»
394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8
2
Введение
Учебным планом лесопромышленного факультета ФГБОУ ВПО
«ВГЛТА», по направлению подготовки магистра 250400.68 - Технология
лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств, магистерская
программа «Технология деревообработки», предусмотрено изучение курса
«Инновационные материалы мебельного производства».
В результате освоения дисциплины студент должен знать
современные конструкционные и вспомогательные материалы для
производства мебельных изделий;
знать строение дерева и древесины, ее физические, химические, и
механические свойства, специфику применения при производстве
различных современных мебельных изделий; основные породы древесины,
их характеристику, пороки и сортность древесины, основы лесного
товароведения; характеристики различных видов инновационных
древесных, полимерных и других материалов, применяемых в производстве
мебели; их свойства, назначение, способы производства; специфику и
сортимент современных крепежных деталей, арматуры, фурнитуры,
стекольных изделий, зеркал, и других вспомогательных материалов.
уметь: подбирать и применять в работе основные конструкционные и
вспомогательные материалы для изготовления современных мебельных
изделий; определять породы древесины, сортировать древесину по порокам,
рационально использовать ее при изготовлении мебельных изделий;
подбирать и применять в работе современные древесные материалы
(различные
виды
шпона,
фанеры,
древесностружечных
и
древесноволокнистых плит) для изготовления мебельных изделий;
подбирать и применять в работе современные крепежные изделия, арматуру,
фурнитуру, стекольные изделия, зеркала и другие вспомогательные
материалы.
владеть: навыками экспериментальной исследовательской работы;
навыками выбора материалов, оборудования и технологии массового
производства мебели; методами анализа причин возникновения дефектов и
брака продукции и разработки мероприятий по их предупреждению;
осуществления технологического контроля качества используемых
материалов в производстве мебели.
3
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1
Изучение ассортимента современных конструкционных древесных
материалов и полуфабрикатов и оценка их влияния на качество мебели
Цель работы: научиться различать современные конструкционные
древесно-плитные материалы, пиломатериалы, используемые в мебельном
производстве, изучить их ассортимент и сортность.
Материалы
Образцы
современных
древесно-плитных
полуфабрикатов, нормативная документация.
материалов
и
Изучение ассортимента пиломатериалов
Пиломатериалы разделяются следующим образом:
а) по размерам поперечного сечения:
− доски (размер ширины больше двойного размера толщины);
− бруски (размер ширины не больше двойного размера толщины);
− заготовки (пиломатериалы, прирезанные к габаритным размерам
деталей с припусками на усушку, строгание и оторцовку);
б) по толщине:
− тонкие (до 32 мм);
− толстые (для хвойных пиломатериалов − 40 мм и более, для
лиственных − 35 мм и более);
в) по длине:
− короткие (от 0,5 до 0,9 м)
− средние (от 1 до 1,9 м);
− длинные (от 2 до 6,5 м);
г) по характеру обработки:
− обрезные (все четыре стороны пропилены, а величина обзолов на
пластах и кромках не превышает допускаемых размеров по сортам
пиломатериалов);
− односторонние обрезные (пропилены пласты и одна кромка);
4
− необрезные (пласти пропилены, а кромки частично не пропилены);
размеры обзолов (на пластях и кромках превышают допускаемые размеры
обзолов в обрезных пиломатериалах).
При установлении сорта учитывают приведенные в нормативной
документации (ГОСТ 2695−83 «Пиломатериалы лиственных пород» и ГОСТ
8486−86Е «Пиломатериалы хвойных пород») толщину и ширину
пиломатериалов, расположение порока (на пласте, кромке), относительные
размеры допускаемых пороков и их число, а также дефекты обработки. Сорт
пиломатериала
устанавливают
по
каждому
пороку
отдельно.
Сортоопределяющим пороком является тот, который характеризует худший
сорт.
В зависимости от качества древесины из хвойных пород устанавливают
5 сортов для досок и брусков (отборный, 1−4). Для заготовок из хвойных
пород древесины установлено 4 сорта (1−4).
Требования, предъявляемые к качеству заготовок из хвойных пород,
регламентируются ГОСТ 9685−61. Пиломатериалы и заготовки из
лиственных пород по качеству разделяют на 3 сорта (1 – 3). Требования,
предъявляемые к их качеству, регламентируются ГОСТ 7897−83.
Изучение ассортимента древесно - стружечных плит
Древесно-стружечные плиты (ДСтП) применяют для изготовления всех
видов мебели, за исключением стульев. Способ изготовления − плоское
горячее прессование древесных частиц, смешанных со связующими.
Согласно ГОСТ 10632−89 ассортимент ДСтП классифицируют так:
а) по показателям физико-механических свойств (разбухание, по
толщине, плотность, прочность при изгибе, растяжении, твердости и т.д.) на
марки П-А и П-Б;
б) степени обработки поверхности:
− шлифованная;
− нешлифованная;
в) виду поверхности:
− обычная;
− мелкоструктурная;
г) гидрофобным свойствам:
− обычной водостойкости;
5
− повышенной водостойкости.
В зависимости от содержания формальдегида в мебельнов
производстве используют ДСтП классов эмиссии E1 и Е2 ( т.е. содержание
формальдегида на 100 г абсолютно сухой плиты не должно превышать 30
мг).
В зависимости от наличия дефектов поверхности (углубления,
царапины, сколы, выкрашивания и т.д.) ДСтП делят на 1-й и 2-й сорта.
Изучение ассортимента древесно-волокнистых плит
Их подразделяют на два типа: твердые и мягкие. Мягкие плиты в
производстве мебели не применяют. Твердые древесно-волокнистые плиты
(ДВП) (ГОСТ 4598−74) в зависимости от прочности, плотности и вида
лицевой поверхности подразделяют на 9 марок.
Твердые ДВП изготовляют нешлифованными и шлифованными с
одной или двух сторон и предназначают для использования в изделиях,
защищенных от увлажнения.
Как правило, в производстве мебели в основном применяют ДВП
марки Тс − твердые плиты с лицевым слоем из тонкодисперсной древесной
массы толщиной 3,2 мм.
Также для производства мебели изготовляют плиты следующих марок:
Тс-300, Тс-350, Тс-400, Тс-450 − твердые; Стс-500 − сверх- твердые и др.
Плотность этих плит составляет 800 − 1110 кг/м3 .
По качеству поверхности плиты подразделяют на 1-й и 2-й сорта.
Используют их для изготовления задних стенок шкафов, тумб, дна
ящиков и т.д. Из твердых ДВП толщиной 6−8 мм делают задние стенки
(установленные в шпунт) полок, заглушин и оснований мебели для сидения и
лежания. Плиты толщиной 10 мм применяют для свободнолежащих полок
длиной до 600 мм и щитовых элементов изделий малых форм. ДВП (ГОСТ
8904−81) твердые с лакокрасочным покрытием не требуют дальнейшего
облагораживания.
В зависимости от внешнего вида лицевой поверхности ДВП
подразделяют на типы:
А − с декоративным печатным рисунком;
Б − одноцветные.
Покрытие плит может быть глянцевым или матовым.
6
В зависимости от механической обработки их изготовляют:
− гладкими;
− с рустованной поверхностью в полоску или клетку;
− с перфорацией.
Толщина плит составляет от 2,5 до 6 мм.
Изучение ассортимента древесно-волокнистых плит средней плотности
для фасадных деталей мебели (МДФ) и высокой плотности (ХДФ)
В настоящее время для изготовления фасадов мебели очень часто
используется древесно-волокнистая плита средней плотности МДФ. Эта
плита является одним из основных конструкционных древесных материалов
в производстве мебели. Ее широкое использование обусловлено
особенностями структуры и свойствами. МДФ имеют однородную
мелкодисперсную структуру по всей толщине и одинаковые физикомеханические свойства во всех направлениях, более прочные кромки по
сравнению с кромками ДСтП, хорошую формоустойчивость, легко
подвергаются различным видам механической обработки и отделки.
Выпускают МДФ классов эмиссии Е1 и Е2. Плиты МДФ (MDF) выпускают
двух марок ПСП-А и ПСП-Б в зависимости от уровня физико-механических
показателей. Плиты МДФ – имеют среднюю плотность 760-860 кг/м3.
ХДФ HDF (High Density Fiberboards) - древесноволокнистая плита
высокой плотности (840-880 кг/м3), аналогична плите МДФ, но
превышающая ее по плотности. Плиты ХДФ используются для изготовления
задних стенок мебели, днищ ящиков, дверей, декоративных мебельных
фасадов, а также предметов для отделки интерьера. Класс эмиссии E1.
Наряду с обычной плитой выпускается ХДФ лакированная.
Долгое время на мебельном рынке предпочтение отдавалось МДФ.
Сравнительно недавно стали также использовать и ХДФ. Новый материал
обладает двумя основными отличиями: более высокая плотность и большая
устойчивость к влаге и органическим жидкостям (вино, кофе, моющие
вещества). В остальных характеристиках эти два материала практически
идентичны.
В последнее время МДФ и ХДФ широко применяется в качестве
декоративной отделки кухни (бюджетный вариант взамен отделки плиткой)
7
– кухонная стеновая панель. Как стеновая панель ХДФ обладает лучшей
звукоизоляцией, чем МДФ и устойчивостью к механическим повреждениям.
Рис. 1- Кухонные фасады из МДФ и стеновая панель из ХДФ
Панель имеет большое количество вариантов декора: фотопечать,
окраска в различные цвета и оттенки, имитация структуры дерева различных
пород и других отделочных материалов.
Изучение ассортимента столярных плит
По конструкции столярные плиты бывают трех типов:
HP − из несклеенных между собой реек древесины;
СР − из склеенных между собой реек древесины;
БР − рейки из склеенных в блок досок.
Плиты могут быть необлицованными и облицованными с одной или
двух сторон строганым шпоном.
Согласно ГОСТ 13715−78 в зависимости от качества облицовочного
шпона (наличие у шпона дефектов) столярные плиты изготовляют
нескольких сортов, обозначение которых приведено в таблице 1.
Изучение ассортимента клееной фанеры
Фанеру изготовляют методом склеивания трех и более листов шпона с
наружными слоями из хвойных и лиственных пород.
8
По степени водостойкости клеевого соединения фанеру подразделяют
на следующие марки:
ФСФ − фанера повышенной водостойкости;
ФК − фанера водостойкая.
По степени механической
классифицируют так:
обработки
поверхности
фанеру
- нешлифованная − НШ;
- шлифованная с одной стороны − Ш1;
шлифованная с двух сторон − Ш2.
В мебельном производстве используют фанеру клееную как класса
эмиссии Е1, так и Е2. При изготовлении детской мебели применяют только
клееную фанеру класса эмиссии Е1.
Согласно ГОСТ 3916.1–96 и 3916.2–96 сортность клееной фанеры
определяется качеством шпона наружных слоев.
Фанеру выпускают пяти сортов [Е и Ех (элита), I и Iх, II и IIх III и IIIх,
IV и IVх].
Используя данные нормативных документов, следует изучить
ассортимент конструкционных древесных материалов; требования,
предъявляемые к их качеству; нормы и ограничения пороков и дефектов;
отметить влияние качества рассматриваемых материалов на изготовление
мебели.
На образцах установить наименование конструкционного материала,
его тип, марку, характер отделки или вид обработки поверхности, наличие
пороков или дефектов.
Характеристику конструкционных древесных материалов для
производства мебели записать в виде таблицы 1.
Таблица 1
Характеристика конструкционных материалов
Конструкционный
Тип или
Толщина,
Характер
Наличие
материал
марка
мм
отделки или пороков или
вид
дефектов
обработки
поверхности
9
Вопросы для контроля
1. Пиломатериалы. Классификация.
2. Древесно-стружечные плиты. Виды и марки. Основные свойства.
Область применения.
3. Древесноволокнистые плиты. Виды и марки. Основные свойства.
Область применения.
4. Плиты МДФ и ХДФ. Основные свойства. Область применения.
5. Столярные плиты. Виды и марки. Области применения.
6. Виды фанеры. Фанера общего и специального назначения,
применяемые
в мебельной промышленности. Марки, свойства,
области применения.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
Определение свойств клеев на основе порошкообразных
карбамидоформальдегидных смол
Порошкообразная смола получается путем высушивания жидкой
карбамидоформальдегидной смолы в распыленном состоянии в потоке
горячего воздуха или топочных газов.
Такие смолы, высушенные в определенных условиях до твердого
состояния, значительно дольше сохраняют свою жизнеспособность. Они
удобны при транспортировании, приготовление клеев на их основе не
вызывают затруднений.
Таблица 2
Физико-химические свойства малотоксичных
карбамидоформальдегидных смол
Показатели
1
Мольное
соотношение
К:Ф, моль
КФ-02
ТУ 132700005
-176-89
2
1:1,2
Величина показателя для смол марок
КФКФ-01
СК-75
КФ-МТКФ-МТ02М
ТУ
ТУ 13- 15 КП ТУ
15
ТУ 13- ОП-13194-74
13-11-01- ТУ 6-062700005 04-0889
12-88
-176-89
87
3
4
5
6
7
1:1,2
1:1,0
1:1,0
10
1:1,111,15
1:1,201,28
КФНФП
8
Продолжение таблицы 2
1
2
Содержание
сухих
58
веществ, %
Содержание
свободного
формальдегид
0,15
а, %, не более
Время
желатинизаци 40…60
и при 100 0С, с
Смешивание с
не
водой, мас.ч.
более
1:4
Вязкость по
ВЗ-4, с
130
Концентрация
водородных
ионов, (рН)
Способ
производства
ДСтП
Класс плит с
комплексным
отвердителем
Класс плит с
отвердителем
20%-ным
NH4Cl
3
4
5
6
7
8
65
75±2
73±2
66±2
66±2
68-70
0,1
0,1
0,15
0,15
0,15
0,15
50…65
35…90
35…50
50…60
50…70
50…70
не
более
1:2
не
более
1:2
-
не более
1:1-1,5
1:2-1:10
1:2
150…30
0
200
100…30
0
60…100
50…80
80…12
0
-
7,0…7,8
7,5…8,5
Сетчаты
й
Сетчатый
Поддонн
ый,
сетчатый
Беспод
донны
й
6,5…8,0
Поддон
ный
7,0…9,
0
Бесподд Поддон
онный
ный
Е1
Е1
-
-
Е1
-
-
Е2
Е2
Е1
Е1
Е2
Е2, Е3
Е1
Распыление
производят
центробежным,
механическим
или
пневматическим
способами.
Получившийся
мелкодисперсный
гигроскопичный порошок упаковывают в герметически закрывающуюся
тару. В таком виде он может хранится 2…3 года. Под влиянием тепла
порошок переходит в комкообразное, а при избытке влаги – в жидкое
состояние. Поэтому хранить его необходимо в сухом помещении при
нормальной температуре.
Порошкообразные карбамидные смолы должны удовлетворять
следующим основным требованиям:
Содержание влаги, %
не более 5
Растворимость в воде при 18-20 0С
полная
11
рН водного раствора
не ниже 7
Жизнеспособность водного
раствора (без отвердителя), суток
не менее 2
Продолжительность желатинизации
клея при температуре 20 0С, ч
не менее 2
Содержание свободного формальдегида, %
0,7
Жидкую смолу приготавливают из порошка в мешалках, куда сначала
заливают воду, а затем при непрерывном перемешивании постепенно
засыпают порошок смолы. Перемешивание продолжается до получения
однообразной жидкой массы без комков и сгустков.
Клеящие свойства порошкообразных смол не отличаются от свойств
жидких смол с таким же содержанием сухого остатка. Однако изготовление
этих смол сложно, что отражается на их стоимости, поэтому промышленное
производство и использование порошкообразных смол в нашей стране не
организовано, хотя за рубежом они получили определенное распространение.
1.
2.
3.
4.
Вопросы для контроля
Современные карбамидоформальдегидные смолы. Основные марки.
Свойства КФС.
Порошкообразные КФС. Основные свойства. Область применения.
Технология получения порошкообразных КФС.
Приготовление клеев на порошкообразных КФС.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
Определение основных свойств клеев – расплавов
Клей-расплав представляет собой термопластичный клей, в котором
нет воды и растворителей, требующих удаления при отверждении. Это
клеевые композиции, которые расплавляются при нагревании и становятся
клейкими, а при охлаждении они затвердевают. В расплаве они имеют
низкую вязкость и хорошую текучесть, стабильны на протяжении
12
длительного времени при относительно высокой температуре, представляют
собой многокомпонентные композиции.
Клеи-расплавы используются в различных областях промышленности:
мебельной, авиа- и судостроении, обувной, тарной и др.
Клеи-расплавы состоят из основного полимера, модификаторов,
пластификатора, наполнителя и антиоксиданта. Основным полимером в них
является сополимер этилена с винилацетатом, различающиеся степенью
полимеризации и отношением этилена с винилацетатом. При содержании в
сополимере винилацетатных групп более 28%; они приобретают хорошую
адгезию ко многим материалам, легко совмещаются с различными смолами,
полимерами, натуральными и синтетическими каучуками и т. д.
В
качестве
модификаторов
используют
полимеры,
хорошо
совмещающиеся с сополимером. Модификаторы имеют различное назначение:
одни усиливают адгезионные свойства сополимера к склеиваемым
материалам, другие изменяют упругие и релаксационные свойства
клеевого соединения.
В клеях-расплавах, используемых в мебельной промышленности, в
качестве модификатора, используют канифоль или ее производные, инденкумароновую смолу, низкомолекулярные полиамиды и др. Эти вещества
улучшают адгезионные свойства клея, уменьшают вязкость расплава, что
способствует повышению текучести клея.
Пластификаторы способствуют снижению вязкости расплава,
уменьшают хрупкость клеевого соединения, повышают смачивающую
способность клея.
Наполнители — это добавки, снижающие
стоимость клея и
улучшающие его свойства: повышается теплостойкость, сокращается время
отверждения, увеличивается жесткость. Кроме того, эти добавки
существенно влияют на реологические свойства расплава, препятствуют
нитеобразованию при нанесении клея-расплава на склеиваемые
поверхности.
В качестве наполнителей используют в основном минеральные
вещества: кварцевую муку, тальк, мел, шпат и т. д.
Обязательным компонентом клея-расплава являются антиоксиданты —
вещества, предохраняющие клей от термоокислительной деструкции. Обычно
клеи-расплавы наносят в горячем состоянии при температуре от 120 до
13
220°С. В связи с этим клеи в расходной емкости оборудования постоянно
находятся в виде расплава при высокой температуре. Для предотвращения
разложения клея при продолжительном нагреве в его состав вводят вещества
— антиоксиданты.
Качество клеев-расплавов характеризуется адгезионной и когезионной
прочностью, текучестью, скоростью отверждений, термостабильностью, водо- и
теплостойкостью, стойкостью к старению.
В зависимости от способов применения клеи-расплавы на основе
сополимеров этилена с винилацетатом выпускаются в виде порошка, гранул,
прутков и пленок. Для мебельной промышленности их выпускают в виде
гранул.
В настоящее время отечественная промышленность выпускает
несколько видов клеев-расплавов: КРУС-1 (ТУ 13— 936—86), КРУС-2 (ТУ
13-03-4-87).
Свойства клеев-расплавов должны соответствовать нормативным
требованиям, представленным в табл. 3.
Таблица 3
Технические требования к клеям-расплавам
Наименование
показателей
Внешний вид
Время открытого
отверждения
клея, с
Температура
размягчения по методу
«кольцо — шар», °С, не
ниже
Термостабильность, %,
не более
Текучесть расплава при
180 ... 190° С, г/10 мин
Прочность клеевого
соединения при
сдвиге, МПа, не менее
Прочность клеевого,
соединения при
равномерном отрыве,
МПа, не менее
Марка клея
КРУС-1
КРУС-2
Однородный гранулированный
материал белого, светлокоричневого, краснокоричневого цвета
Гранулы произвольной
формы от белового до
красно-коричневого цвета
2…8
–
85
85
50
–
15…20
13…20
2,0
2,5
2,0
–
14
Цель работы: установление качества клея-расплава и рационального
направления использования при склеивании древесных материалов.
Для этого необходимо определить следующие физико-химические и
механические показатели:
внешний вид;
текучесть расплава;
температура размягчения;
прочность клеевого соединения при сдвиге.
Виды испытаний. Средства измерения, посуда и реактивы
Определение внешнего вида клея: а) стакан стеклянный емкостью 300 ...
400 см3 по (ГОСТ 25336—82); б) нож.
Определение текучести расплава: а) экструзионный пластомер
(рис. 5.1); б) приспособление для введения образцов в экструзионную
камеру; в) инструмент для отсечения отрезков экструзируемого материала;
г) стержни для чистки капилляра; д) ерш для чистки канала экструзионной
камеры; е) развертка; ж) уровень;
з) секундомер;
и) весы
(ГОСТ 19491—74) с погрешностью измерения не более 0,0002 г; к)
термометр с погрешностью измерения 0,1 °С.
Определение
температуры
размягчения
клея-расплава:
а) аппарат для определения температуры размягчения битума (ГОСТ 1424—
57) или аппарат ЛТР, включающий: подвеску на 4 кольца с расстоянием
между нижней плоскостью колец и контрольным диском
основания
аппарата (25,00 +0,28) мм; кольца латунные гладкие (без внутреннего
выступа) с внутренним диаметром (15,70 + 0,24) мм и высотой 6,35 мм;
кольца латунные ступенчатые с верхним внутренним диаметром (17,70 +
0,24) мм, нижним внутренним диаметром (15,70 + 0,24) мм и высотой 6,35
мм; шарики стальные (ГОСТ 3722—81) диаметром (9,50 + 0,05) мм, массой
(3,50 ± 0,05) г каждый; или полуавтоматический лабораторный прибор,
основные размеры рабочей части которого и условия проведения испытания
соответствуют требованиям стандарта: пластинку
полированную
металлическую или стеклянную; баню или стеклянный стакан диаметром не
менее 90 мм и высотой не менее 115 мм; термометр ртутный; сито с
металлической сеткой № 07 (ГОСТ 3584-73); нож
для срезания клея15
расплава; плитку электрическую с регулировкой нагрева; глицерин (ГОСТ
6823—77,6824—76, 6259—75); декстрин (ГОСТ 6034—74); тальк; пинцет.
Определение прочности склеивания при сдвиге:
а) полосы березового шпона размером 80х20х1,5 мм; б) разрывная
машина со специальным устройством для зажима образца (максимальное
усилие до 5000 Н); в) стеклянная палочка; г) груз для создания давления (30...
50 Н); д) электрическая плитка с регулировкой нагрева; е) термометр
ртутный; ж) нож; з) стакан металлический диаметром не менее 90 мм,
высотой не менее 60 мм и толщиной стенок около 1 мм.
камера; 2- стальной поршень; 3- направляющая головка; 4- капилляр
Рис.2 – Экструзионный пластомер:
Порядок выполнения работы
1.
Определение внешнего вида клея-расплава.
Внешний вид клея определяется
визуально.
Цвет клея-расплава
определяется на поперечном срезе гранулы клея.
2.
Определение текучести расплава.
Для испытания применяют образцы в виде гранул, порошка, пленки
или другой формы, обеспечивающей его введение в отверстие экструзионной
камеры.
Прибор устанавливают по уровню, нагревают без образца до
соответствующей температуры испытаний и выдерживают его при этой
температуре в течение 15 мин.
16
В капилляр вставляют плотно входящую медную развертку для
предотвращения вытекания материала во время прогрева, вынимают
поршень, загружают в экструзионную камеру образец материала массой от 4
до 8 г, в зависимости от предполагаемого значения показателя текучести
расплава (табл. 4), и вручную уплотняют его.
Таблица 4
Показатель
текучести расплава,
г/10 мин
До 0,5
0,5... 1,0
1,0... 3,5
3,5 ... 10,0
10,0... 25,0
Свыше 25,0
Интервалы времени между
двумя отсечениями материала,
с
240
Масса образца, г
4. . . 5
4. ..5
4. . . 5
6 ...8
6 . . .8
6 ...8
120
60
30
10. ..15
5. ..15
Чтобы исключить попадание воздуха в испытуемый материал, время
загрузки его не должно превышать 1 мин.
В камеру вставляют поршень и помещают на втулку добавочный груз.
После выдержки под давлением в течение времени, указанного в
соответствующих стандартах и технических условиях на испытуемый
материал, вынимают из капилляра развертку и дают полимеру течь.
Время предварительного прогрева материала под давлением не должно
быть менее 4 мин.
Как только нижняя кольцевая метка штока поршня опустится до
верхней кромки камеры, весь экструдированный материал срезают и в расчет
его не принимают. Измерения показателя текучести расплава производят до
тех пор, пока верхняя метка на поршне опустится до верхней кромки экструзионной камеры. Когда показатель текучести расплава меньше чем 3 г/10
мин, измерения производят в положении, когда верхняя кромка камеры
находится между двумя средними метками.
Для измерения, показателя текучести расплава отбирают отрезки
экструдирозанного материала, последовательно отсекаемые через интервалы
времени.
Отрезки, имеющие пузырьки воздуха, отбрасывают.
17
После охлаждения полученные отрезки взвешивают каждый в
отдельности с погрешностью не более 0,001 г. Число их должно быть не менее
трех. Масса отрезка определяется как среднее арифметическое результатов/
взвешивания всех отрезков.
После окончания измерений освобождают капилляр и удаляют из
прибора остатки полимера. После каждого испытания камеру следует
прочищать в горячем состоянии ветошью до зеркального блеска. Поршень
вынимают и чистят в горячем состоянии тканью, смоченной в растворителе.
Капилляр прочищают плотно входящим медным стержнем и при необходимости погружают в кипящий растворитель. При удалении остатков
полимера или очистке прибора запрещается применять абразивные или
другие подобные им материалы.
Показатель текучести расплава термопластов ПТР(г, Р) (г/10 мин)
вычисляется по формуле
ПТР Т,Р
где T —температура испытания, К (°С);
Р —нагрузка, Н (кгс);
t — стандартное время, с ;
m —средняя масса экструдируемых отрезков, г;
τ — интервал времени между двумя последовательными отсечениями
отрезков, с.
Таблица 5
Условия определения показателя текучести расплава термопластов
Условия
Внутренний
определения диаметр
капилляра,
мм
Температура
испытания, 0С
Коэффициент, К
* Для материалов с большим ПТР.
18
Стандартное
время, с
Нагрузка, Н
За результат испытания принимают среднее арифметическое двух
определений на трех отрезках материала с допускаемым расхождением по
массе между ними не более 5%,
3. Определение температуры размягчения клея-расплава.
Перед испытанием образец, клея-расплава при наличии влаги
обезвоживают осторожным нагреванием до температуры 120 ... 180°С.
Обезвоженный и расплавленный до подвижного состояния клей-расплав
процеживают через сито и затем тщательно перемешивают до полного
удаления пузырьков воздуха.
Для клеев-расплавов с температурой-размягчения свыше 80 °С
используют два ступенчатых кольца, которые предварительно подогревают на
электрической плитке до предполагаемой температуры размягчения.
Клей-расплав наливают с некоторым избытком в эти два ступенчатых
кольца, помещенных на пластинку, покрытую смесью декстрина с
глицерином ( 1 : 3 ) или талька с глицерином (1:3), при этом следует избегать
образования пузырьков воздуха.
После охлаждения колец с клеем на воздухе в течение 20 мин при
(25±10)°С избыток клея гладко срезают нагретым ножом вровень с краями
колец.
Для клеев-расплавов с температурой размягчения от 80 до 110°С в
баню наливают смесь воды с глицерином ( 1 : 2 ) .
Кольца с клеем-расплавом помещают в отверстия на подвеске аппарата.
В среднее отверстие подвески вставляют термометр так, чтобы нижняя точка
ртутного резервуара была на одном уровне с нижней поверхностью клея в
кольцах. Подвеску с кольцами и испытуемым клеем помещают в баню,
наполненную глицерином с водой при (34±1)°С.
По истечении 10 мин подвеску вынимают из бани, на каждое кольцо в
центре поверхности клея кладут пинцетом стальной шарик, нагретый в бане
до (34±1)°С, и опускают подвеску обратно в баню, избегая появления
пузырьков воздуха на поверхности клея.
Устанавливают баню на нагревательный прибор так, чтобы плоскость
колец была строго горизонтальной. Температура воды с глицерином в бане
после первых 3 мин подогрева должна подниматься со скоростью
(5,0±0,5)°С в минуту.
19
Для каждого кольца и шарика отмечают температуру, при которой
выдавливаемый шариком клей-расплав коснется контрольного диска
(основание) аппарата.
За температуру размягчения клея-расплава принимают среднее
арифметическое значение двух параллельных определений.
Два результата определения признаются достоверными (при 95%-ной
вероятности), если расхождение между ними не превышает значения,
указанного в табл. 6
Таблица 6
Температура размягчения,
0
С
До 80
Свыше 80
Повторяемость
Воспроизводимость, %
1
2
10 от среднего значения
5. Определение прочности клеевого соединения при сдвиге.
Для испытания изготавливают 20 полос березового шпона размером
80 х 20 х 1,5 мм.
Склеивание полос шпона осуществляют попарно. Для этого на каждую
полосу шпона стеклянной палочкой наносят предварительно расплавленный
при температуре 190 °С клей на длину нахлестки 20 мм, затем полосы
соединяют и нагружают на 8 ... 10 мин грузом 30 ... 50 Н (3 ... 5 кгс).
Склеенный таким образом образец должен быть без перекосов и
потеков клея. Излишки клея удаляют горячим "ножом. Для испытаний
изготавливают 10 образцов.
Испытания проводят через 24 ч после склеивания на разрывной
машине маятникового типа с нагрузкой до 5000 Н (500 кгс).
Образцы устанавливают таким образом, чтобы расстояние между
зажимами составляло 70±2 мм. Испытания проводят со скоростью движения
нижнего зажима 200 мм/мин до разрушения образца.
Предел прочности при сдвиге (а) в МПа вычисляют по формуле
· 10
где
Р — разрушающее усилие, Н;
S— площадь склеивания, м2.
20
За предел прочности клеевого соединения при сдвиге принимают
среднее арифметическое значение результатов всех определений,
допускаемое расхождение между которыми не должно превышать 10% при
доверительной вероятности Р = 0,95.
Вопросы для контроля
1. Марка испытываемой смолы (клея).
2. Методика определение внешнего вида клея.
3. Как определяется текучесть расплава.
4. Методика определения температуры размягчения.
5. Как определяется прочность клеевого соединения при сдвиге.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
Определение качества шпона файн-лайн
Цель работы: изучить древесный тонколистовой материал (шпон
файн-лайн).
Общие сведения
Шпон файн-лайн (fine-line). В качестве основного сырья используется
древесина
искусственно
выращенных
тополей
и
традиционных
быстрорастущих тропических пород. Искусственно выращенные тополя
имеют крону только наверху, а весь ствол, идущий на производство,
вырастает без сучков (их периодически срубают во время роста дерева). В
результате получается древесина с минимальным количеством пороков.
Специальные компьютерные технологии позволяют на начальной стадии
производства шпона задавать нужные рисунок, цвет, оттенок и размер.
Процесс производства шпона по технологии файн-лайн состоит из
следующих этапов:
– лущение: бревна распускают в ленту заданной толщины, а затем
разрезают на листы шпона определенного размера;
– сушка и сортировка: полученные листы шпона сушат и сортируют по
цвету;
21
– сквозное прокрашивание: рассортированный шпон погружают в
резервуар с красящим раствором;
– склеивание: прокрашенные листы собирают в пачки (с учетом
направления волокон) и прослаивают связующим – специальный клей с
добавлением красителя помимо того, что связывает слои шпона между
собой, дополнительно создает декоративный эффект;
– прессование: пачка прессуется под высоким давлением;
– строгание: из полученного блока изготавливают листы шпона с
нужной текстурой, структурой и окраской.
Шпон, изготовленный по технологии fine-line, сохраняет все свойства
традиционного шпона, при этом имеет улучшенные характеристики.
Технические характеристики шпон fine-line компании «Вудсток»:
– состав: натуральная древесина – 92-94 %, связующее (клей) – 7-8 %,
краситель – 0-2%;
– содержание влаги при поставке: от 8 до 12%;
– удельный вес: от 450 до 600 кг/м3 (в зависимости от типа шпона) с
содержанием влаги 12%;
– сопротивляемость воздействию света: сходна с любым видом
натуральной древесины, но может быть улучшена обработкой УФ лучами во
время последней технологической операции;
– размер листов: длина от 2030 до 3150 мм; ширина от 400 до 840 мм;
– диапазон толщин: от 0,35 мм до 5 мм.
Шпон, изготовленный по технологии файн-лайн, можно наклеивать как
«холодным», так и «горячим» прессованием, в том числе на мембранных
прессах. При «холодном» прессовании можно применять клей ПВА (очень
важно выдержать время полной полимеризации клея), при «горячем» –
фенолформальдегидный, карбамидоформальдегидный. В случае фанерования
криволинейных поверхностей, шпон следует предварительно слегка
увлажнить, в результате чего он хорошо примет форму поверхности, на
которую будет наноситься.
Учитывая что, по сравнению с традиционным шпоном, шпон,
изготовленный по технологии файн-лайн, является более пористым
материалом, при фанеровании рекомендуется увеличить расход клея на 5-10
% по сравнению с обычной нормой для используемого клея. Это необходимо
для того, чтобы заполнить поры шпона, при этом в процессе отделки
22
снижается расход лака. Клей рекомендуется подкрашивать в цвет конечной
продукции. Лаки можно использовать любые: нитро, полиуретановые,
акриловые
и
водорастворимые.
В
отделке
используют
как
пульверизационные кабины, так и линии проходного типа.
Шлифование рекомендуется производить в 2 прохода: 1 проход с
использованием зерна 180-240 и второй подход — 300-350. Шлифовать
можно как на механических линиях, так и вручную на позиционном
оборудовании.
Шпон fine-line хорошо кроится и подбирается, в случае необходимости,
в рубашки. Технология стандартная, как и с традиционным шпоном. При
этом используются синтетические нити или клеевая перфорированная лента
(гуммированная).
Преимущества шпона, изготовленного по технологии файн-лайн:
– стабильность характеристик: равномерность рисунка и цвета;
– минимальное количество дефектов: сучков, узлов, полостей;
– возможность воспроизводить любую породу древесины;
– возможность создания необычайного по сложности, красоте текстуры
и расцветки изделия;
– возможность производить целые серии изделий с идеальными и
абсолютно одинаковыми поверхностями;
– размер листа позволяет выгодно использовать данный материал для
производства межкомнатных дверей, мебели, мебельных и стеновых щитов.
Приборы и материалы
Штангенциркуль по ГОСТ 166-89 с погрешностью измерения не более
0,1 мм. Микрометр по гост 6507-90 с погрешностью измерения на более
0,01 мм.
Образцы шпона файн-лайн имитирующие разные породы древесины и
с различными рисунками.
Порядок выполнения работы
1.
2.
3.
4.
Разложить на столе образцы шпона файн-лайн разных видов.
Визуально и на ощупь ознакомиться со всеми образцами.
Определить породу реконструируемого шпона.
Заполнить таблицу 7.
23
Таблица 7
Результаты исследования листов шпона файн-лайн
№ образца
п/п
Порода
Описание
Дефекты
обработки
Примечание
Вопросы для контроля
1. Что из себя представляет шпон файн-лайн?
2. Технология получения шпона файн-лайн.
3. Какие породы древесины используются для изготовления шпона файнлайн?
4. Области применения реконструируемого шпона.
5. Назвать характеристики шпона файн-лайн.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
Влияние расхода клея на просачивание при облицовывании
древесностружучных плит шпоном файн-лайн
Цель работы: Установить влияние расхода клея на просачивание его
через слой шпона при облицовывании ДСтП.
Общие сведения: Для облицовывания древесностружечных плит в
производстве мебели используется строганый шпон, как правило, толщиной
0.6…0.8 мм в зависимости от породы древесины. При такой толщине шпона
неизбежно будут иметь место сквозные проходы, через которые жидкий клей
в процессе облицовывания может выдавливаться на лицевую поверхность.
Просачивание клея на лицевую поверхность приводит
к неисправимому
браку.
Технология облицовывания шпоном файн-лайн различной толщины
24
На степень просачивания клея оказывают влияние следующие
факторы:
• порода древесины, так как она определяет размеры капилляров и
пористость шпона;
• технология производства шпона из быстрорастущих пород древесины;
• количество наносимого клея;
• вязкость клея;
• продолжительность отверждения клея;
• давление и температура прессования;
•
толщина шпона;
• продолжительность открытой выдержки;
• равномерность нанесения клея.
Установить степень влияния того или иного фактора расчетным путем
не
представляется
возможным,
поэтому
целесообразно
сделать
это
экспериментальным путем. В настоящей работе исследуется влияние одного
из наиболее значимых факторов – количества наносимого клея. Оно должно
быть оптимальным, так как неоправданное увеличение его приводит к
просачиванию клея на лицевую поверхность и удорожает себестоимость
продукции, а уменьшение снижает прочность склеивания. Действующий
технологический режим облицовывания устанавливает расход клея при
облицовывании пленками от 80 до 100 г/м2, а при облицовывании строганым
шпоном от 130 до 140 г/м2.
Материалы, оборудование, приборы
1. Образцы из ДСтП размером 100х50 мм; шпон файн-лайн ;смола
КФЖ; хлористый аммоний; бумага фильтровальная.
2. Весы с точностью измерения до 0,1 г; пресс гидравлический с
обогреваемыми плитами; стеклянная посуда; пипетка; кисть; сетка с
размером ячейки 5 мм, нанесенная на прозрачное стекло.
25
Порядок выполнения работы
1. Приготовить клей, для чего ввести в смолу КФЖ 10%-ный раствор
хлористого аммония в количестве 6 % от массы смолы.
2. Взвесить образцы ДСтП с точностью до 0,1 г.
3. Нанести пипеткой клей из расчета 100, 140, 180, 220 г/м2 на образцы и
разровнять кистью или ракелем.
4. Положить на образец облицовочный слой из шпона файн-лайн, а
сверху фильтровальную бумагу.
5. Загрузить подготовленный пакет в пресс и запрессовать при
следующем режиме:
• температура плит пресса 120 о С;
• давление прессования 0,8 МПа;
• продолжительность прессования 1,0 мин.
6. Снять бумагу с образца и по приклеившимся кусочкам бумаги путем
наложения стекла с сеткой определить площадь просачивания клея.
7. Определить относительную площадь просачивания как отношение
площади просачивания к площади образца и построить график
зависимости от расхода клея. Результат занести в табл. 8.
8. Написать отчет.
Таблица 8
26
просачивания
я площадь
Относительна
см2
просачивания,
Площадь
г/м2
Расход клея,
Количество
образца,см2
ширина
Площадь
длина
образца,г
мм
Масса
№ образца
Размеры обраца,
нанесенного
Результаты эксперимента
Вопросы для контроля
1. Факторы,
оказывающие
влияние
на
просачивание
клея
при
облицовывании.
2. Методика определения просачивания клея.
3. Выбор режима облицовывания шпоном файн-лайн.
4. Рекомендуемый расход клея при облицовывании строганным шпоном
и шпоном файн-лайн.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
Влияние продолжительности открытой выдержки и вязкости на
впитываемость клея основой при облицовывании
древесностружечных плит
Цель работы: установить допустимую продолжительность открытой
выдержки заготовок из ДСтП, намазанных клеем, перед загрузкой в пресс
при облицовывании.
Общие сведения: Количество клея, наносимого на основу при
облицовывании ДСтП, зависит от целого ряда факторов. К ним относятся
такие
факторы,
как
проницаемость
основы,
вязкость
клея,
продолжительность открытой выдержки заготовок, намазанных клеем,
шероховатость поверхности основы и облицовочного слоя.
Для получения прочного клеевого соединения необходимо, чтобы
клеевая прослойка была сплошной без пустот, поэтому минимальное
количество клея может быть определено из выражения
Q = (Qo + Q1 + Q2 )
100
,
К
где Qо - количество клея, впитываемого в основу за время от момента
нанесения клея до его отверждения;
Q1;
Q2 – количество клея, необходимого для заполнения впадин
микронеровностей основы и облицовочного слоя;
27
К – концентрация клея.
Величина Qо складывается из количества клея, впитываемого основой в
период открытой выдержки отверждения клея.
Таким образом, для уменьшения расхода клея при облицовывании
ДСтП продолжительность открытой выдержки должна быть сведена к
минимуму.
Материалы, оборудование и приборы
1. Образцы из ДСтП размером 100х100 мм; смола КФЖ; фильтровальная
бумага.
2. Весы с точностью взвешивания до 0,01 г; штангенциркуль с точностью
измерения до 0,1 мм; вискозиметр ВЗ-4; секундомер; кисть; ракель.
Порядок выполнения работы
1. Измерить образцы, взвесить и определить плотность.
2. Измерить вязкость смолы.
3. Нанести ровным слоем смолу на образец и одновременно включить
секундомер.
4. Через 10 секунд быстро удалить ракелем излишки смолы и осушить
поверхность фильтровальной бумагой.
5. Взвесить образец и определить количество впитанной смолы по
формуле
Q = mк − mн ,
где
m1 – начальная масса образца, г;
m2 – масса образца с клеем, впитавшимся в образец.
6. Повторить эксперимент при продолжительности открытой выдержки
30, 50 и 80 с.
7. Повторить эксперимент при вязкости смолы 60 с.
28
8. Результаты занести в табл. 9
и построить график зависимости
количества впитываемой смолы от продолжительности открытой
выдержки при различной вязкости.
9. Написать отчет.
Таблица 9
Результаты эксперимента
№
образца
Размеры образца, мм
длина
Масса
Плот- Вязкость Масса
образца
ность
клея
образца
m1,
образца, по ВЗ-4,
m2,
г
кг/м3
с
г
шири- толщина
на
Количество
впитанной
смолы
г
г/м2
Вопросы для контроля
1. Факторы, оказывающие влияние на расход клея при облицовывании.
2. Методика определения впитываемости клея основой.
3. Какие получаются зависимости количества смолы, впитываемой
основой от продолжительности открытой выдержки и вязкости смолы.
29
СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………………………..3
Лабораторная работа № 1.
Изучение ассортимента современных
конструкционных древесных материалов и полуфабрикатов и оценка их
влияния на качество мебели …… …....…………………………………………4
Лабораторная работа № 2. Определение свойств клеев на основе
порошкообразных карбамидоформальдегидных смол ………………………10
Лабораторная работа № 3. Определение основных свойств
клеев – расплавов …………………………………………….............................12
Лабораторная работа № 4. Определение качества шпона файн-лайн ……21
Лабораторная работа № 5. Влияние расхода клея на просачивание при
облицовывании древесностружечных плит шпоном файн-лайн ……………24
Лабораторная работа № 6. Влияние продолжительности открытой
выдержки и вязкости на впитываемость клея основой при облицовывании
древесностружечных плит ……………………………………………………..27
30
Библиографический список
Основная литература
1. Стадник Л. Н. Материалы мебельного производства [Текст] : учеб.
пособие : для студентов техн. вузов по направлению подгот. 250400 Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих пр-в /
Л. Н. Стадник, А. Н. Чернышев, А. А. Мещерякова; ВГЛТА. Воронеж, 2012. - 200 с. - Электронная версия в ЭБС ВГЛТА; ЭБС
"Лань".
Дополнительная литература
1. Справочник мебельщика [Текст] : доп. УМО по образованию в обл.
лесн. дела в качестве учеб. пособия / под ред. В. П. Бухтиярова. - 3-е
изд., перераб. - М. : МГУЛ, 2005. - 600 с.
2. 2. Мебельная фурнитура в России. Разумное функционирование.
Элегантный дизайн. Творческие решения [Текст] : каталог / ООО
"Хеттих РУС". - : Hettich International, 2007. - 118 с.
3. Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и
практика [Текст] : сб. науч. тр. по материалам междунар. заоч. науч.практ. конф. № 5, ч. 1 (10-1) / гл. ред. В. М. Бугаков; редкол.: Д. Н.
Афоничев, Т. Л. Безрукова, М. В. Драпалюк [и др.]; учредитель - Фед.
гос. бюджет. образоват. учреждение высш. проф. образования
"Воронеж. гос. лесотехн. акад.". - Воронеж, 2014. - 308 с.
4. Мебельное обозрение [Текст] : журнал о мебельных технологиях. - М. :
Торговый дом ЕвроХим-I, 20035. Лесотехнический журнал [Текст] : науч. журнал / гл. ред. В. М.
Бугаков. - Воронеж, 2011-.
6. Мебельщик [Текст] : период. журнал для профессионалов. - СПб. :
Петербургский Дом, 1999 -.
7. Дерево.RU [Текст] : деревообработка: мебельное производство. - М. :
ООО "РИэл Пресс", 2002 -.
31
Ольга Викторовна Лавлинская
Инновационные материалы мебельного производства
Методические указания для лабораторных работ студентов
по направлению подготовки магистра
250400.68 - Технология лесозаготовительных и
деревоперерабатывающих производств
магистерская программа «Технология деревообработки»
Подписано в печать
. Формат 60х84 1/16. Объем п. л.
Усл. печ. л. . Уч.-изд. л.
. Тираж
экз. Заказ №
ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая
академия»
РИО ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». УОП ФГБОУ ВПО «ВГЛТА»
394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8
32
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
16
Размер файла
378 Кб
Теги
инновационные, материалы, лавлинская, работа, производства, мебельного, лабораторная
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа