Достоинства клееной древесины по сравнению с обычной. Характеристика клеев

Считаются наиболее прогрессивными видами соединения. Клеевое соединение обыкновенно работает на скалывание. Позволяют легко перекрывать пролеты за 100 м.

Деревянная конструкция, монолитно склеенная из сухих тонких досок, обладает значительными преи­муществами перед брусом, вырезанным из цельного бревна, но для реализации этих преимуществ необходи­мо строгое соблюдение всех условий технологии инду­стриального производства клееных деревянных конст­рукций.

Выполнение клееных соединений технологично, их производство может быть механизировано и автоматизировано.

Преимущества клееной древесины:

- полное устранение ограниченности сортамента по длине и по величине сечения

- позволяет целенаправленно использовать анизотропные свойства древесины для повышения оптимизации работы конструкции

- рациональное применение разнопородной, разносортной древесины в одном клееном пакете, а так же повышение сортности клееных плетей (досок) путем вырезания локальных пороков на небольших участках и склеивания краткомерных элементов более высокого сорта.

- позволяет вести почти безотходное изготовление клееных конструкций

Клеевой шов должен обеспечивать прочность соеди­нения, не уступающую прочности древесины на скалы­вание вдоль волокон и на растяжение поперек волокон. Прочность клеевого шва, соответствующую прочности древесины на растяжение вдоль волокон, пока еще не удается получить, поэтому в растянутых стыках пло­щадь склеиваемых поверхностей приходится увеличи­вать примерно в 10 раз. Клеевые соединения имеют такую малую податливость, что в расчете ее допускается не учитывать и считать их монолитными, а сами клееные элементы цельными.

Плотность (беспустотность) контакта клеящего ве­щества со склеиваемыми поверхностями должна созда­ваться еще в вязкожидкой фазе конструкционного клея, заполняющего все углубления и шероховатости, благода­ря способности смачивать склеиваемую поверхность. Чем ровнее и чище остроганы склеиваемые поверхности и чем плотнее они прилегают одни к другим, тем полнее моно­литность склеивания, тем равномернее и тоньше клее­ной шов (дб 0.1-0.5мм) => выше прочность соединения.

Чем суше и тоньше склеиваемые доски, тем меньше опасность образования в них трещин. Если усушечное коробление недосушенных досок произойдет еще до от­верждения клеевого шва, но после прекращения давле­ния пресса, то склеивание будет необратимо нарушено, хотя возможно, что этот брак обнаружится лишь позд­нее, когда трещина раскроется по клеевому шву.

После отверждения клея от сфор­мировавшегося клеевого шва требуется не только равнопрочность и монолитность, но и водостойкость, теплостойкость, стойкость против загнивания и против воздействия большинства видов химически агрессивных сред. При испытаниях разрушение опытных образцов клеевых соединений должно проис­ходить в основном по склеиваемой древесине, а не по клеевому шву и не в пограничном слое между клеевым швом и склеиваемым материалом.

Достижение этих свойств кле­евых соединений в деревянных конструкциях зависят от вида клея, его качества, технологии склеивания, эк­сплуатационных условий и поверхностной обработки до­сок.

Требования к клеям: хорошая адгезия; прочные, но не жесткие; высокая водостойкость и биологическая стойкость; усадка при полимеризации не должна вызывать значительных напряжений в клеевом шве, способных вызвать микроразрушения в пограничном слое; должны быть дешевыми, но не токсичными.

Виды клеев:

1) Белковые клеи (столярный, изготовленный из кожи и костей; казеиновый, изготовленный из творожной массы)

Начали применяться в первые годы 20 столетия.

"+ " использовались природные материалы (не токсичны); хорошая адгезия с древесиной

"- " прочность существенно зависит от качества производства, работ и состояния клея (хотя могла быть довольно большой); клеевая прослойка боится увлажнения и подвергается гниению.

2) Синтетические клеи

В отличие от белковых клеев синтетические конструкционные клеи образуют прочный водостойкий клеевой шов в результате реакции поли­меризации или поликонденсации. Для полимеризации клея изделия должны выдерживаться под давлением и при высокой температуре. Для этого используются специальные пропарочные камеры, где они в течении 12-24 часов выдерживаются в перегретом паре при темп +200 градусов. Имеют высокую водостойкость и биологическую стойкость, прочность и долговечность; но токсичны.

В настоящее время в основном применяют резорциновые, фенольно-резорциновые, алкилрезорциновые, фенольные клеи. Согласно СНиП П-25-80, выбор типа клея зависит от температурно-влажностных условий, при которых будут эксплуа­тироваться клееные конструкции.

а) фенолформальдегидный клей (на основе фенолформальдегидной смолы)

"+ " высокая начальная и эксплуатируемая прочность; высокая атмосфероустойчивость; дешевизна (благодаря дешевизне фенолформальдегидной смолы)

"- " токсичен (в процессе изготовления и эксплуатации конструкции из клеевых швов непрерывно выделяется свободный фенол)

б) карбомидные клеи

формальдегидная составляющая осталась, а фенольную группу заменили.

более дешевые, но и более низкокачественные

"- " малая стойкость к переменному (циклическому) увлажнению; используются только в конструкциях, не подвергающихся прямому атмосферному воздействию с влажностью воздуха внутри помещения менее 75%

в) резорцинформальдегидные клеи

"+ " обладают даже несколько большей, чем у фенолформальдегидных клеев, стабильностью и долговечностью в соединениях деревянных конструкций, эксплуатирующихся в особо жестких температурно-влажностных условиях; более технологичны, в них отпадает вопрос о выделении свободного фенола

"- " дороги, из-за дороговизны кристаллического резорцина

Проблема дефицитности кристаллического резорцина решается либо заменой его суммарными водорастворимыми алкилрезорцинами, полученными из горючих сланцев (алкилрезорциновые клеи), либо замещением части резорцина фенолом (фенолрезорциновые клеи)

г) эпоксидные клеи

Для склеивания древесины с древесиной практически не используются из-за их высокой стоимости, но оказываются пока единственно применимыми для склеивания древесины с другими высокомодульными материалами, таким, как металл, стеклопластики и тд.

"+ " высокая прочность (выше прочности древесины на скалывание); водостойкость; химическая стойкость; практически безусадочны; их полимеризация не требует повышенного давления; из них не выделяются какие-либо летучие продукты; обладают универсальной адгезией

"- " высокая стоимость, еще дороже резорциновых.