CC BY
28
Хвойные бореальной зоны, XXXIII, № 1 - 2, 2015
УДК 674.093.26
ВЛИЯНИЕ СПОСОБА РАСПЫЛЕНИЯ КЛЕЯ НА ПРОЧНОСТЬ ФАНЕРЫ
В.Н. Хлебодаров, Л.Л. Кротова
ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет», Красноярск, Россия
Анализом причин получения брака фанеры до 17% на ООО «Енисейский ФК» определены факторы вызывающие эти недостатки: неравномерность нанесения и расход клея по зонам листа шпона, разность давления в головках, подающих клей, нестабильность температуры и вязкости клея. Установлено степень влияние каждого фактора на прочностные свойства фанеры и даны конкретные рекомендации по сокращению брака продукции.
Ключевые слова: шпон, клей, фанера, клеенанесение, прессование, режимы, испытание фанеры, предел прочности на скалывание и изгиб, брак.
On LLC "Yenisei Plywood Factory" there have been pinpointed the factors that cause spoilage of plywood: the unevenness of glue application and consumption in different zones of veneer sheet, the difference of pressure in the heads applying glue, instability of temperature and viscosity of glue. It was determined the degree of influence of each factor on the strength of plywood. Specific recommendations on reduction of plywood defects are given.
Keywods: veneer, glue, plywood, glue applying, pressing, regimes, test plywood, breaking point at the shearing and bending, spoilage
ВВЕДЕНИЕ
Высокое качество многослойной фанеры во многом зависит от равномерного покрытия поверхности шпона требуемым количеством клея. На некоторых предприятиях отрасли, в том числе на Сосновобор-ском фанерном комбинате нанесения клея на шпон осуществляется методом распыления (рисунок 1).
Расход клея по зонам отличается на 5 - 15% при установленной норме расхода 150 ...180 г/м2, при этом по отдельным участкам клей укладывается толстой пленкой, а некоторые участки остаются сухими. Как результат, до 17% запрессованной фанеры из пакетов такого шпона не соответствует требованиям стандартов по прочности.
/
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Для оценки степени влияния на прочность фанеры равномерности нанесения клея на шпон (ГОСТ 99-96), проведены экспериментальные исследования в производственных условиях ООО «Сосновоборский фанерный комбинат», Красноярский край. Для исследований были отобраны пять партий по 14 образцов соснового шпона в каждой, из которых изготавливалась пятислойная фанера толщиной 12 мм. Толщина шпона продольных слоев 2,2 мм, поперечных 3,1 мм, влажность шпона 7%. Сборка пакетов производилась вручную. После предварительной подпрессовки, пакеты шпона по режимам предприятия прессовались в горячем прессе. Полученная фанера выдерживалась согласно регламенту в течение 24 часов в пакетах.
V
»
ш
т\
»in«? ......u
i f1111,1 w ft!! ft
npKpXI-0.1 CX2-0.5
/¡КрХЗ-0.9
1 - форсунка, Q - зоны нанесения клея: пр Кр - правый край, (XI); С - средина, (Х2); л Кр - левый край, (Х3)
Рисунок 1 - Схема нанесения клея методом распыления на шпон
В.Н. Хлебодаров, Л.Л. Кротова Влияние способа распыления клея на прочность фанеры
Показатели распределения клея по трем зонам листа шпона (рисунок 1) исследовали с учетом влияния ряда факторов: вязкость клея, высота форсунки над листом шпона, температура клея, давление в головке распыления и скорость конвейера подачи. По данным априорного моделирования для оценки степени влияния факторов на расход клея выбраны следующие переменные: расположение контрольных точек измерения расхода клея - Х1; температура клея (от которой зависит вязкость), 0С - Х2; высота головки над листом шпона, мм - Х3
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
В рассматриваемом частном случае реализован план Бокса для трех факторов, Вз-план. Участвуют три основных количественных фактора, каждый из которых имеет свой диапазон варьирования.
Уровни варьирования выбранных факторов приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Факторы и уровни их варьирования
х3=0,0
Наименование факторов Уровни варьирования факторов
нижний -1 основной 0 верхний +1
Расположение контрольной точки - Х1 0,1 0,5 0,9
Температура клея, оС - Х2 35 37,5 40
Высота головки над листом шпона, мм - Х3 900 1200 1500
3
225
220
<5 215
х
ой
к 210
Ф
г 205
п
м
х1
х2
Расположение контрольной точки, Х1 варьируется от 0,1 до 0,9 ширины обрабатываемой зоны; температура клея, Х2 варьируется от 35 до 400С; высота подающей клей головки над рабочей поверхностью, Х3 - от 0,9 до 1,5 м.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Полученные в экспериментах показатели расхода клея по зонам листа обработаны статистическими методами, получено уравнение регрессии в нормализованных факторах, позволяющее оценить степень влияния каждого из факторов на выходной параметр.
Y = 207,87 - 0,60 x1 + 2,40 x2 - 1,50 x3 + 3,12 x12 - 0,25 x1 x2 +2,75^x1^x3 + 6,12x22 - 2,25^x2^x3 -2,37^x32
Как показал анализ математической модели, ни один из выбранных факторов не оказывает значимого влияния на расход клея в выбранных диапазонах варьирования.
Геометрическая интерпретация полученного уравнения показана на рисунке 2.
Рисунок 2 - Зависимость расхода клея от технологических факторов - расположения контрольной тоски и температуры клея при фиксированной высоте подающей клей головки.
Для оценки влияния неравномерности нанесения клея на шпон были проведены физико-механические испытания полученной в экспериментах фанеры на прочность клеевого слоя на скалывание (ГОСТ 9624-87).
По результатам исследований и обработки экспериментальных данных получено уравнения регрессии описывающее влияние расхода клея, расположения контрольной точки, температуры клея и высоты головки на предел прочности при скалывании готовой фанеры.
Y = 0,65 - 0,051 ^ - 0,04^2 + 0,09^3 + 0,23^2 +0,04^^ - 0,07^^+ 0,12^/ - 0,01^x3 + 0,02^32
Геометрическая интерпретация регрессионной модели показана на рисунке 3. Монотонность изменения функции соответствует найденному уравнению.
0,96
0,86
£ 0,76
0,66
0,56
-0,2 х2
х3
Рисунок 3 - Зависимость предела прочности готовой фанеры при скалывании от температуры клея и высоты подающей головки при постоянном центральном расположении контрольных точек.
Хвойные бореальной зоны, XXXIII, № 1 - 2, 2015
>5
О
£ 0
о
X ■й
г о
-1 -0,6 -0,2 о,2 0
x2
1 -1
x3
Рисунок 4 - Зависимость предела прочность полученной фанеры на изгиб от места расположения контрольной точки и температуры клея при постоянной центральной высоте расположения подающей клей головки
Далее были проведены физико-механические испытания полученной в экспериментах фанеры и на изгиб перпендикулярно пласти (ГОСТ 9625-87).
Математическая модель в нормализованных значениях факторов, пригодная для анализа приведена ниже, графическая интерпретация показана на рисунке 4..
Y=51,11-4,07X1-0,13X2-0,003X3+0,561875X12-
3,84х 2+2,59х 2-0,04х,х + 0,29х,х -1,55х
хз
После проведения физико-механических испытаний предела прочности на статический изгиб, результаты показали, что среднее значение данного механического показателя равно 54,84 МПа. Следует отметить, что данное значение соответствует ГОСТ 3916.2 «Фанера общего назначения из древесины хвойных пород. Технические условия».
Полученные результаты экспериментальных исследований позволяют сделать вывод, что предел прочности при статическом изгибе зависит в большей степени от расположения контрольной точки исследуемого листа фанеры. Минимальные значения отмечены по правому краю листа. Варьирование температурой клея и высотой уровня головки при распылении клея, не позволяет значительно увеличить предел прочности при изгибе. Учитывая результаты опытных нанесений клея методом распыления, представленные на рисунке 1, и анализа результатов испытания фанеры на прочность можно констатировать, что максимальный предел прочности достигается по левому краю.
ВЫВОДЫ
1. Расход клея по зонам листа отличается в пределах 5 % - 15 %. Наибольший расход по правому краю по ходу движения листа шпона (от 240 до 260 г/м2 ), по левому краю (от 180 до 210 г/м2 ), по средней зоне (от 200 до 230 г/м2 ).
2. Неравномерность расхода клея объясняется низким давлением клея в системе (2.4 - 2.7 МПа), что не позволяет равномерно проводить распыление по ширине листа, так как в центральной зоне происходит мелкодисперсное распыление, а в крайних зонах крупными каплями.
3. Повышение давления в системе до 3,5 МПа не предусмотрено конструкцией насоса высокого давления и соответственно режимами клеенанесения.
4. Неравномерность расхода клея по ширине листа влияет на прочностные показатели фанеры по зонам. Физико-механическими испытаниями установлено:
- до 9 % брака - местное расслоение шпона (пузыри) из - за недостаточного расхода клея;
- до 6 % расслоение по крайним зонам из - за недостатка клея;
- до 2 % непроклей шпона из - за отсутствия клея в отдельных зонах.
5. Конструкция форсунки и установленное давление в головке не позволяют равномерно распределять клей по ширине листа фанеры
ПРЕДЛОЖЕНИЯ:
1. При существующей технологии целесообразно заменить оборудование для подачи клея на более высокого давления (до 3.5 МПа) или установить отдельные насосы высокого давления на каждую камеру нанесения клея.
2. Совершенствовать конструкцию форсунки для равномерности распыления клея по зонам.
3. Заменить существующие камеры распыления клея на экструзионные головки фирмы поставщика оборудования, что позволит при меньшем давлении в системе обеспечить равномерное распределение клея по ширине листа шпона.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Волынский, В.Н. Технология клееных материалов [текст]: учебное пособие для вузов/ В.Н. Волынский.- Архангельск: изд. Архангельский гос. техн. ун-т, 2003.- 208 с. Кондратьев, В.П. Синтетические клеи для древесных материалов [текст] / В.П. Кондратьев, В.П. Кондращенко.-М.: Научный мир, 2004.- 502 с. Васечкин, Ю.В. Справочное пособие по производству фанеры [текст]/ Ю.В. Васечкин, А.Д. Валягин, В.П. Сергеев.-М: МГУЛ, 2002.- 297 с. Dorrer, G.A. Mathematical Modelling Optimization of forest fire localization Processes / G.A.
1
Поступила в редакцию 20.05.14 Принята к печати 20.12.14
