Способ склеивания листов шпона

 

Использование: для склеивания древесных материалов относительно тонких в сравнении с их шириной или длиной. Сущность изобретения: на одной из поверхности листов по крайней мере одного шпона создают каналы от края листа до его противоположного края, наносят на листы шпона клеевой слой, соединяют их, спрессовывают и подают горячий воздух в каналы, причем на поверхность листов по крайней мере одного шпона могут дополнительно наносить прямолинейные каналы, расположенные по диагонали по отношению к каналам, соединяющим два противоположных края листа шпона. 1 з. п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к способу склеивания древесных материалов, например древесно-стружечной плиты, клеенной фанеры и ламинированной древесины, в частности к способу склеивания древесных материалов, относительно тонких в сравнении с их шириной или длиной.

Такие изделия, как клеенная фанера, многослойные фанерные конструкции или ламинированная древесина, изготавливают путем склеивания листов древесного шпона при помощи термоотверждающего клеящего материала. Для разогрева термоотверждающего клеящего вещества к листам древесного шпона прилагают тепло. Поскольку склеивание листов древесного шпона происходит благодаря отверждению клеящего вещества, то операция приложения тепла к древесным листам шпона имеет важное значение.

Существующие способы склеивания листов древесного шпона можно разделить на две категории в зависимости от способа приложения тепла к слоям древесины. Первый предусматривает применение нагревательных плит, выполняющих функцию прессующих плит. Второй предусматривает использование высокочастотного нагревательного устройства. Согласно первому способу склеивания, предусматривающего применение нагревательных плит, листы шпона укладывают один на другой, введя между ними термоотверждающее клеящее вещество. Пакет листов шпона помещают между верхней и нижней нагревательными плитами и одновременно обогревают этими плитами (которые разогреваются заранее), осуществляя при этом спрессовывание указанных листов посредством нагревательных плит. Одно преимущество такого способа склеивания заключается в том, что он не требует применения сложного оборудования. Кроме того, он не является дорогостоящим. Однако при таком способе склеивания на разогрев и отверждение клеящего вещества, находящегося между листами древесного шпона ближе к середине пакета, уходит больше времени, чем клеящего материала между наружными листами пакета.

Согласно второму способу склеивания, предусматривающему применение высокочастотного нагревательного устройства, листы шпона, уложенные один на другой с помещенным между ними слоем клеящего вещества, обогревают высокочастотным нагревательным устройством, производя при этом их спрессовывание. При таком способе склеивания на разогрев и отверждение клеящего материала в зоне ближе к середине толщины пакета листов шпона расходуется значительно больше времени, чем в других зонах пакета. Однако такой способ склеивания требует применения сложного оборудования. Кроме того, использование этого способа влечет за собой большие расходы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ склеивания древесных материалов путем склеивания листов древесного шпона, предназначенный исключительно для склеивания листов фанеры и устраняющий недостатки, присущие существующим способам склеивания. Согласно этому способу склеивания по крайней мере один из листов шпона, предназначенных для склеивания, "ослабляют" образованием в нем трещин. Затем листы шпона (с уложенным между ними клеящим материалом) спрессовывают с помощью нагревательных плит, подавая при этом горячий воздух в направлении от краев листов шпона в трещины последних. Прессущие плиты не используют в качестве нагревательных, и они не разогреваются для отверждения клеящего вещества между листами шпона. Вместо этого отверждение клеящего материала обеспечивается подачей горячего воздуха в трещины. Однако трещины, созданные "ослаблением" листов шпона, небольшие, и в большинстве своем не сообщаются с другими трещинами. Поэтому горячий воздух, направленный от краев листов шпона не достигает внутренних или центральных участков листов шпона, вследствие чего на отверждение клеящего материала затрачивается слишком много времени.

Но более важно будет указать, что всем трем вышеуказанным способам склеивания присущ один общий неизбежный недостаток. При любом из первых двух вышеназванных способов склеивания для отверждения клеящего вещества обогревают весь пакет листов шпона, подлежащих склеиванию. Это также относится и к третьему способу, когда при таком способе все листы шпона, подлежащие склеиванию, подвергают ослаблению. Ввиду того, что влага, содержащаяся в листах шпона, и растворитель (в большинстве случаев вода), содержащийся в клеящем материале, испаряется или нагревается до очень высокой температуры, то слои шпона размягчаются. Поэтому при приложении давления, создаваемого прессующими плитами, к листам шпона, эти плиты стремятся "раздавить" листы и тем самым уменьшить толщину склеенной древесины.

Целью изобретения является создание способа склеивания древесных материалов, который лишен вышеуказанных недостатков, присущих существующим способам склеивания.

Согласно изобретению по крайней мере на одной поверхности по меньшей мере одного листа шпона создают каналы для горячей текучей среды. Эти каналы предпочтительно равномерно распределяют на поверхности древесины. Каждый канал проходит от одного края листа шпона к другому его краю. Затем листы шпона укладывают один на другой, введя между ними клеящий материал или материалы. Листы шпона спрессовывают, подавая при этом нагревательную текучую среду в указанные каналы для нагрева и отверждения термоотверждающегося клеящего вещества. В данном случае нагревательной текучей средой служит пар или горячий газ, например, водяной пар или горячий воздух.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения каналы для нагревательной текучей среды проходят от одного края листа шпона к его противоположному краю.

Согласно другому аспекту изобретения первая группа каналов простирается от первого края листа шпона к второму, противоположному, его краю, а вторая группа каналов от третьей кромки данного листа шпона к его четвертой кромке, противоположной указанному третьему краю.

Первая группа каналов проходит от одного края листа шпона к его противоположному краю, а вторая группа каналов по диагонали пересекает первую группу.

Изобретение поясняется фиг.1-7.

На фиг. 1 показан вид в перспективе, частично в разрезе. двух листов, уложенных один на другой с помещенным между ними клеящим веществом; один из листов шпона снабжен каналами для нагревательной текучей среды, выполненный согласно изобретению, в которые для нагрева и отверждения клеящего материала подают нагревательную текучую среду; на фиг.2 узел I фиг.1; на фиг.3 вид в перспективе, частично в разрезе, листов шпона, уложенных один на другой с помещенным между ними клеящим веществом, некоторые из листов снабжены каналами; на фиг.4 узел II фиг.3; на фиг.5 вид в перспективе и частично в разрезе листов шпона, уложенных один на другой с помещенным между ними клеящим веществом, все листы снабжены каналами; на фиг.6 узел III фиг.5; на фиг.7 вид сверху листа шпона, на поверхности которого первая группа каналов простирается в одном направлении, а вторая группа каналов простирается в направлении, перпендикулярном направлению первой группы.

Лист шпона 1a укладывают на лист шпона 1b, введя между ними термоотверждающийся клеящий материал. Как видно на фиг.2, нижний лист шпона 1b на своей верхней поверхности имеет множество каналов 2 для нагревательной текучей среды, простирающихся в направлении, соответствующем направлению простирания волокон листа шпона 1b. Хотя это и не показано полностью, но каналы 2 для нагревательной текучей среды направлены от одного края листа шпона 1b к его противоположному краю. Каналы 2 выполняют в листе шпона 1b до того, как лист шпона 1a укладывают на лист шпона 1b.

При спрессовании листов шпона 1a и 1b на фиг.1 с помощью прессующих элементов, например, прессовальных плит, в каналы 2, через их один или оба конца, подают или нагнетают нагревательную текучую среду (не показана), например, водяной пар или горячий воздух. Нагревательная текучая среда, поданная в каналы 2, нагревает и отверждает термоотверждающее клеящее вещество между листами шпона 1a и 1b, осуществляя склеивание этих листов между собой. Само собой разумеется, что участки клеящего материала, расположенные непосредственно в каналах 2, нагреваются непосредственно нагревательной текучей средой, тогда как другие участки, смежные с каналами 2 для нагревательной текучей среды, нагреваются опосредованно.

Для обеспечения надлежащей теплопередачи в зоне границы соединения листов шпона каналы для нагревательной текучей среды выполняют узкими в диаметре, относительно их прочности. Диаметр каналов может быть достаточно большим для обеспечения надлежащей теплопередачи и в этом случае избегают возможности подачи нагревательной текучей среды под вредным высоким давлением. Кроме того, диаметр должен быть достаточно небольшим, чтобы не ослаблять листы шпона. Выбор точного диаметра будет зависеть от толщины листа шпона и ширины или длины его, и его вычисляют с учетом характеристик конкретных древесных материалов, подлежащих склеиванию.

Таким образом, при настоящем способе не требуется нагревание прессующих элементов. Прессующие элементы используются как таковые, прессующие только.

Сравнительный пример 1.

На одной повеpхности листа шпона толщиной 80 мм выполняют каналы для нагревательной текучей среды, простирающиеся от края до края по направлению расположения волокон листа шпона. Каналы располагаются один от другого с интервалом 6 мм, и каждый из них квадратное вертикальное поперечное сечение шириной 0,7 мм и глубиной 0,7 мм. Этот лист шпона склеивают с другим листом шпона той же самой толщины при помощи термоотверждающего клеящего вещества, вводимого между этими листами (фиг.1), при этом в каналы посредством устройства для нагнетания нагревательной текучей среды под давлением 5 атм подают водяной пар (о чем подробнее говорится ниже). При этом способе температура клеящего материала достигает приблизительно 100^оС в несколько десятков раз быстрее, чем при вышеупомянутых известных способах склеивания, предусматривающих применение нагревательных плит, и в несколько раз быстрее, чем в случае применения вышеуказанных известных способов, предусматривающих использование высокочастотного нагревательного оборудования.

Согласно данному способу склеивания, так как нагревают только часть листов шпона 1a и 1b, т.е. они подогреваются только в участках, окружающих каналы 2, то эти листы шпона 1a и 1b не размягчаются и потому не сдавливаются под действием давления, создаваемого прессующими плитами. Следовательно, практически не уменьшается толщина листов шпона 1a и 1b.

На фиг. 3 и 4 показан другой вариант осуществления изобретения. Листы шпона 3а 3е (фиг.4,6) уложены один на другой с вводом между ними термоотверждающегося клеящего вещества (не показано). Листы шпона 3а-3е располагают так, чтобы волокна смежных листов шпона простирались перпендикулярно друг другу. На верхней и нижней поверхностях листа шпона 3b выполнены каналы 22, проходящие от одной кромки листа шпона 3b к противоположной кромке его в направлении простирания волокон. Также и лист шпона 3 на своих верхней и нижней поверхностях имеет каналы 22, простирающиеся от одного края листа 3 до противоположного его края в направлении простирания волокон.

При спрессовании листов шпона 3а-3е (фиг.3) посредством прессующих элементов (не показаны), например, прессующих плит, в каналы 22 с одного или с обеих концов их подают или нагнетают подходящую нагревательную текущую среду (не показана), например, водяной пар, горячий воздух или другую горячую текучую среду. Поданная в каналы 22 нагревательная текучая среда подогревает и отверждает клеящие материалы между листами шпона 3а-3е, обеспечивая склеивание указанных листов.

В случае первого варианта осуществления изобретения, представленного на фиг.1 и 2, нет необходимости осуществлять заранее разогрев прессующих элементов. Прессующие элементы используют только как таковые, прессующие. Аналогичным образом, поскольку листы шпона 3а-3е подогреваются только частично, т. е. подогревается только лишь участок окружающий каналы 22, то они не размягчаются и потому "не сдавливаются" под действием давления, оказываемого на них прессующими плитами. Следовательно, практически не уменьшается толщина по всей длине листов шпона 3а-3е.

На фиг.5 и 6 показан третий вариант осуществления изобретения. Пять листов шпона 5а-5е (фиг.5) уложены один на другой с вводом между ними термоотверждающихся клеящих материалов (не показаны). Самый верхний лист 5а, на своей только нижней поверхности, снабжен каналами 32. Листы шпона 5а-5е располагают так, чтобы волокна всех этих листов простирались в одном направлении. Самый нижний лист 5е на своей верхней только поверхности имеет каналы 32. Каждый промежуточный лист (5b, 5c и 5d), как на верхней, так и на нижней поверхностях, снабжен каналами 32. Каналы 32 каждого листа шпона (5а-5е) простирается от одного края к другому в направлении простирания волокон листа. В отличие от верхних и нижних каналов 22 каждого из листов шпона 3b и 3d (фиг.3 и 4), верхние и нижние каналы 32 каждого из промежуточных листов шпона (5b, 5c и 5d) не выстраивают на одной линии по вертикали.

При спрессовывании листов шпона 5а-5с посредством прессующих элементов (не показаны), например, прессующих плит, в каналы 32 подают или нагнетают подходящую нагревательную текучую среду (не показана), например, водяной пар, горячий воздух или другую горячую текучую среду. Поданная в каналы 32 текучая среда подогревает и отверждает клеящие материалы, находящиеся между листами шпона 5а-5е. Таким образом, склеивание листов шпона 5а-5е обеспечивается тем же выгодным способом, что и в случаях первого и второго вариантов осуществления изобретения.

Каждый канал 2 (фиг. 1 и 2) имеет квадратное вертикальное поперечное сечение. Каждый канал 22 (фиг.3 и 4) имеет треугольное вертикальное поперечное сечение. Каждый канал 32 (фиг.5 и 6) имеет полукруглое вертикальное поперечное сечение. Эти формы сечений являются лишь примером возможного исполнения каналов на практике согласно изобретению и не ограничивают последнее. Канал согласно изобретению может быть выполнен любого другого вертикального поперечного сечения, обеспечивающего подачу достаточного количества нагревательной текучей среды для нагрева и отверждения клеящего материала.

Что касается направления, то каналы могут быть выполнены ориентированными в направлении простирания волокон листов шпона (как в предыдущих трех вариантах осуществления изобретения) или в другом подходящем направлении, включая перпендикулярное направлению расположения волокон листа шпона. Если каналы выполняют ориентированными в направлении простирания волокон листа шпона, то такие каналы могут иметь относительно большие вертикальные поперечные сечения и относительно большие глубины, поскольку каналы такого типа в нескольких местах перерезают волокна и потому существенно не влияют на механическую прочность листа шпона. Наоборот, если каналы выполняют перпендикулярно волокнам листа, то предпочтительнее их выполнять относительно неглубокими и с относительно малым вертикальным поперечным сечением, поскольку такие, перпендикулярные, каналы перерезают волокна древесины во многих местах и могут существенно повлиять на механическую прочность листа шпона, если поперечное сечение или глубина канала будет слишком большим. Кроме того, если каналы выполняют перпендикулярными по отношению к волокнам листа шпона, то предпочтительно, чтобы они имели как можно меньше углов в своем вертикальном поперечном сечении.

Следует также указать, что, если каналы выполняют перпендикулярными к волокнам листа шпона, то предпочтительно их выполнять простирающимися в виде зигзагообразных или винтовых линий. При такой конфигурации они меньше будут влиять на механическую прочность листа шпона, чем в случае выполнения их прямолинейными.

Далее, если каналы выполняют диагонально пересекающими волокна листа шпона в виде прямых либо извивающихся, либо зигзагообразных линий, то при такой конфигурации они также в меньшей степени будут влиять на механическую прочность листа шпона, чем в случае, когда каналы прямолинейно пересекают волокна листа шпона.

Фиг. 7 показывает лист шпона 9В при виде сверху. На своей поверхности лист шпона 9В снабжен двумя видами каналов, т.е. каналами 62, простирающимися по направлению простирания волокон листа шпона 9В, и каналами 72, простирающимися диагонально с пересечением каналов 62.

Разумеется, чем меньше расстояние между каналами, тем быстрее происходит отверждение клеящего вещества. Другими словами, чем больше число каналов, тем быстрее происходит отверждение клеящего вещества.

Передача тепла через лист шпона происходит быстрее в направлении простирания волокон, чем в направлении, перпендикулярном этим волокнам. Ввиду этого каналы 22 (фиг.3 и 4), которые выполняют на листе шпона 3b и 3d проходящими в направлении простирания волокон и на которые укладывают лист 3а, 3с или 3е с волокнами, проходящими перпендикулярно к каналам 22, могут отделяться один от другого большим промежуточным расстоянием, чем каналы 2 на фиг. 1 и 2, простирающиеся в том же направлении, что и волокна, и на которые укладывают лист шпона с волокнами, простирающимися в том же направлении, что и каналы 2 или каналы 32 на фиг.5 и 6, которые на листах шпона 5а-5е простираются в том же направлении, что и волокна.

Каналы в листах шпона, предназначенных для склеивания, можно выполнять в любой удобный период времени. Они, например, могут создаваться до сушки листов шпона или непосредственно перед операцией склеивания.

Что касается устройства для создания каналов, то для этой цели могут использоваться калевочно-строгальный станок с выступающим инструментом, режущая машина с ножом, комбинация из этих машин или другое подходящее устройство.

Нож предпочтительно используют так, чтобы он выполнял каналы с четко выраженными очертаниями. Созданные таким образом каналы обеспечивают возможность протекания по ним равномерного и постоянного потока нагревательной текучей среды. Следовательно, обеспечиваются и равномерные нагрев и отверждение клеящего материала. Но каналы, выполненные ножом, остаются. В связи с этим, чем больше вертикальное поперечное сечение каналов, тем выше механическая прочность и лучше внешний вид изделия. (Вредный же эффект остающихся каналов может быть устранен нанесением на них шпатлевки).

Вышеупомянутого недостатка можно избежать, если для создания каналов использовать компрессионный калевочно-строгальный станок. Т.е. канал, выполненный компрессионным строганием листа шпона, по крайней мере частично становится "меньше" или "закрытым", поскольку часть листа шпона, сжатая станком, по крайней мере частично постепенно возвращается в свое первоначальное положение. Однако важно, чтобы канал сохранялся до завершения операции склейки. Поэтому важное значение имеют здесь такие факторы, как продолжительность периода времени до момента склейки и влажность листа шпона.

Что касается нагревательной текучей среды, то могут быть использованы водяной пар, горячий воздух или их комбинация. Нагревательная текучая среда может подаваться или нагнетаться в каналы с одного или с двух их концов. Если ее подают с обоих концов канала, то в этом случае ее предпочтительно нагнетают попеременно с одной стороны (т.е. со стороны одного конца канала) и с противоположной стороны (т.е. со стороны его противоположного конца).

Формула изобретения

1. СПОСОБ СКЛЕИВАНИЯ ЛИСТОВ ШПОНА, включающий создание на одной из поверхностей листов по крайней мере одного шпона каналов, нанесение на листы шпона клеевого слоя, соединение их, спрессовывание, подачу горячего воздуха в каналы, отличающийся тем, что, с целью повышения качества склеивания, каналы создают от края листа до его противоположного края.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на поверхности листов по крайней мере одного шпона дополнительно создают прямолинейные каналы, расположенные по диагонали к каналам, соединяющим два противоположных края листа шпона.