cwiczenie 13

ĆWICZENIE NR 13 ANALIZA PROCESU PRASOWANIA PRZY KLEJENIU W PODWYŻSZONYCH TEMPERATURACH 1. Określanie trwałych odkształceń drewna sklejanego pod różnym ciśnieniem prasowania (A - s. 25-27). 2. Określanie dynamiki przegrzewania sklejanego drewna w zależności od jego grubości (A - s. 27-28). 3. Obliczanie ciśnienia roboczego cieczy obiegowej w prasie hydraulicznej (A - s. 24-25). A – skrypt: Zenkteler M.: Ćwiczenia z klejów i klejenia drewna. Skrypty AR w Poznaniu. Poznań 1994.

1.

Określanie trwałych odkształceń drewna sklejanego pod różnym ciśnieniem prasowania W celu uzyskania możliwie dużego zbliżenia łączonych powierzchni dla nadania spoinie

klejowej niewielkiej grubości (poniżej 0,1 mm) nieodzowne jest w praktyce wywarcie na sklejane elementy pewnego nacisku. Pod jego wpływem wszystkie nierówności sklejanych powierzchni powinny ulec wyrównaniu. Wielkość wspomnianego nacisku jest zatem uzależniona od takich właściwości sklejanego drewna jak sprężystość i twardość oraz od nierówności powierzchni. Konieczne ciśnienie klejenia jest więc tym wyższe, im twardsze jest sklejane drewno i im wyższy jest jego moduł sprężystości, a także im większe są nierówności powierzchni. Przekroczenie pewnej granicy ciśnienia powoduje niepożądane najczęściej trwałe odkształcenie tkanek drzewnych. Następuje to tym łatwiej, im wyższa jest temperatura sklejanego drewna. W praktyce, przy różnych rodzajach procesu klejenia drewna stosowane bywają najczęściej następujące ciśnienia prasowania: Drewno Rodzaj sklejanego materiału

miękkie

twarde

Wartość ciśnienia, MPa [daN/cm2] tarcica w klejone półfabrykaty forniry w sklejkę forniry w lignofol

0,3-0,5 [3-5]

0,4-0,6 [4-6]

1,0-1,4 [10-14]

1,5-2,0 [15-20]

do 20 (200)

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Określanie trwałych odkształceń drewna sklejanego pod różnym ciśnieniem prasowania Określić trwałe odkształcenie trzywarstwowych zestawów forniru sosnowego sklejonych klejem mocznikowym w temp. 100°C przy ciśnieniu klejenia wynoszącym 0,5; 1,5 i 2,5 MPa [5, 15 i 25 daN/cm2]. Sposób przeprowadzenia oznaczeń: - ułożyć forniry w zestaw krzyżując ich włókna

- zmierzyć sumaryczną grubość złożonych fornirów w 4 narożnikach prasowanego zestawu - przygotować roztwór kleju (100 cz. m. żywicy UF + 2.5 cz.m. utwardzacza MZ) - pokryć powierzchnię dwóch zewnętrznych fornirów cienką (100-150 g/m2) warstwę kleju mocznikowego - złożyć forniry w zestaw i umieścić w laboratoryjnej prasie hydraulicznej, pomiędzy płytami ogrzanymi do 100°C, a następnie wywrzeć odpowiedni nacisk i nagrzewać przez 10 min - wyjąć sklejony element z prasy, używając rękawic ochronnych i po 10 min zmierzyć jego grubość w 4 uprzednio zaznaczonych punktach. Wyniki przedstawić w następujący sposób: Ciśnienie klejenia (daN/cm2)

Powierzchnia forniru (cm2)

Ciśnienie robocze cieczy obiegowej (daN/cm2)

Numer pomiaru

Sumaryczna grubość sklejonego elementu (mm)

Grubość sklejonego elementu (mm)

Różnica grubości (mm) (e - f)

Średni stopień sprasowania drewna (%) (g/ e. 100)

a

b

C

D

e

f

g

h

1 2 5

3 4 średnia 1 2

15

3 4 średnia 1 2

25

3 4 średnia

UWAGA ! Przedstawić na układzie współrzędnych wpływ wielkości ciśnienia klejenia na stopień sprasowania drewna.

2.

Określanie dynamiki przegrzewania sklejanego drewna w zależności od jego grubości Podwyższenie temperatury sklejanego drewna skraca w ogromnym stopniu czas

wysychania kleju w spoinie i przyspiesza reakcje chemiczne pomiędzy jego składnikami. Na skutek jednak małej przewodności cieplnej drewna, przy jego sklejaniu na przykład pomiędzy gorącymi płytami prasy hydraulicznej, nie od razu klej w spoinie poddany zostaje działaniu podwyższonej temperatury, w której czas jego żelowania jest krótki. Im grubsza jest bowiem warstwa sklejanego drewna, tym wolniej przebiega jej przegrzewanie. A zatem ustalając czas klejenia drewna w gorących prasach hydraulicznych uwzględnia się dwie jego składowe: czas przegrzewania drewna i czas utwardzania kleju (w praktyce - czas żelowania). Do określania zmian temperatury w nagrzewanym drewnie stosować można metodę termoelektryczną, posługując się termoelementem i miernikiem temperatury. Termoelement stanowi układ dwóch przewodników, jednego np. z miedzi, drugiego z konstantanu (o odporności w dużym stopniu niezależnej od temperatury). te dwa przewodniki spojone ze sobą na jednym końcu, który umieszcza się w drewnie, a drugimi końcami połączone są z miernikiem temperatury.

Przy

podgrzewaniu

spojonych

końców

powstaje

w

obwodzie

siła

elektromotoryczna, przy czym natężenie prądu w obwodzie jest proporcjonalne do różnicy temperatur pomiędzy końcami nagrzewanymi i nie nagrzewanymi. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Określanie dynamiki przegrzewania sklejanego drewna w zależności od jego grubości Określić za pomocą termoelementu przebieg wzrostu temperatury pomiędzy dwoma elementami drzewnymi, w zależności od ich grubości, nagrzewanymi stykowo w temperaturze 90, 100 i 110°C pod ciśnieniem 1 MPa (10 daN/cm2) oraz czas, w którym temperatura pomiędzy warstwami drewna osiągnie 90 i 100°C. Sposób przeprowadzenia oznaczeń: - przygotować z powietrzno-suchego drewna bukowego 2 elementy o grubości po 5 mm i wymiarach powierzchni 100 x 100 mm - zamocować za pomocą podklejonej taśmy na powierzchni jednego z elementów drzewnych, końcówkę termoelementu i nałożyć drugi element drzewny

- umieścić obydwa elementy w laboratoryjnej prasie hydraulicznej o płytach ogrzanych do temperatury 90°C, szybko zewrzeć płyty i w chwili, gdy ciśnienie na manometrze osiągnie wyliczoną uprzednio wartość włączyć sekundomierz i dokonywać początkowo co 0,5 min, a później co 1 min odczytu temperatury na mierniku - pomiary powtórzyć dla elementów o grubości 10 mm przy temperaturze prasowania 100 i 110°C Wyniki przedstawić w następujący sposób: Czas nagrzewania [min]

Temperatura płyt prasy [°C] 100 110 Grubość warstwy drewna bukowego [mm] 10 5 10 5 Temperatura pomiędzy dwiema warstwami drewna [°C] 90

5

10

0,5 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 \ UWAGA ! Przedstawić na układzie współrzędnych wpływ grubości drewna na zmiany temperatury pomiędzy nimi podczas nagrzewania w temperaturze 90, 100 i 110°C. Podać czas w jakim, w zależności od temperatury płyt prasy, temperatura między dwiema warstwami drewna osiągnie określoną wartość. Docelowa temperatura pomiędzy dwiema warstwami drewna [°C]

Grubość warstwy drewna [mm] 5

10 Temperatura płyt prasy [°C]

90

100

110

90

100

110

Czas potrzebny do uzyskania temperatury docelowej [min] 90 100

-

-

3.

Obliczanie ciśnienia roboczego cieczy obiegowej w prasie hydraulicznej Do wywierania nacisku na sklejane elementy używane bywają najróżniejsze przyrządy

i urządzenia. Przy sklejaniu tarcicy znajdują zastosowanie urządzenia wyposażone w śruby. W urządzeniach tych wielkość wywieranego nacisku nie bywa zwykle kontrolowana, a za miarę wystarczającego kontaktu sklejanych powierzchni przyjmuje się fakt wyciskania nadmiaru kleju spomiędzy sklejanych elementów na całej długości i szerokości spoiny. Dotyczy to jednak tylko przypadków prawidłowego klejenia, gdy zachowany został właściwy czas otwarty, w którym klej nie stracił swej płynności. Przy sklejaniu, zwłaszcza w podwyższonej temperaturze, elementów szerokopłaszczyznowych używane bywają z reguły prasy hydrauliczne o ogrzewanych płytach dociskowych. Nacisk całkowity, wywierany przez płyty prasy zależy od ciśnienia roboczego cieczy wewnątrz cylindrów oraz od średnicy nurników (tłoków) i ich liczby: π . d2 . i K = p . --------------------------4 w którym: K - nacisk całkowity (daN) [nacisk jednostkowy k (daN/cm2) . powierzchnia prasowania A (cm2)] p - ciśnienie robocze cieczy obiegowej, odczytane na manometrze połączonym z cylindrami prasy (daN/cm2) d - średnica nurnika (cm) i - liczba nurników. W celu wyliczenia ciśnienia roboczego cieczy obiegowej, koniecznego do uzyskania żądanego nacisku na sklejany element, podany wzór ulega przekształceniu: 4.k.A p = -----------------π . d2 . i w którym: k - założone ciśnienie klejenia (daN/cm2) A - sklejana powierzchnia (cm2).