МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ СКЛЕИВАНИЯ ДРЕВЕСНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ВНУТРЕННИМИ ВОЗДУШНЫМИ ПРОСЛОЙКАМИ

METHOD OF CALCULATION OF THE DURATION OF GLUING OF- WOOD COMPOSITE WOOD-BASED MATERIALS WITH INTERNAL AIR

LAYERS

кандидат технических наук,

доцент кафедры технологии деревообработки Лукаш А.А.

ФГБОУ ВПО «Брянская государственная инженерно-технологическая академия»

Lukash А. А.

FSBEI НРБ «Bryansk State Engineering End Technological Academy» Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script

DOI: 10 Л2737/2992

Abstract. The article describes the methodology of calculation of the duration of bonding of composite wood laminates containing inner air spaces. New glued laminated wood material is stove plywood with wire mesh. In this plate outer layers (front and back) are made of sheets of veneer sheets size corresponding to the format (size) of mesh of a plywood plate. In this plate outer layers (front and back) are made of sheets of veneer sheets size corresponding to the format (size) mesh of a plywood plate. Internal layers are made from strips of veneer sheets, stacked with a gap. The gaps between the bands form the air spaces, designed to improve the heat-insulation characteristics of laminate in the process of exploitation.

To reduce the labor intensity of Assembly work it is necessary to use the shaper, whose operations harvesting strips of veneer, drawing on them of glue and building the package running at the same time. The lack of data on the calculation of the duration of gluing of glued laminated materials with internal air layers required the development of this methodology. Heat veneer package prevents thermal resistance, which is directly proportional to the thickness of the veneer and inversely proportional to the coefficient of heat conductivity package veneer.

The total thermal resistance of the package is determined as the sum of thermal resistances of the layers of air and layers of wood. Defining values of the specific heat, the heat conductivity package veneer, air and wood package, air and wood, you can determine the total thermal resistance of the sites that contain air spaces and areas without air layers. For each of the sections of the calculated duration of heating to a temperature of 100°C most remote from the plates press the adhesive layer. The total duration of bonding is defined as the sum of the duration of the heating of the most remote from the press plates internal glutinous layers up to 100°C and duration of ge- latinization of glue at a temperature of 100°C.

Keywords: stove, plywood, air interlayer thermal conductivity, technique, calculation, duration, gluing.

Одной из важнейших народнохозяйственных задач является экономия энергоресурсов, в частности затрат на отопление зданий и сооружений. Для этого необходимо более широкое применение теплоизоляционных материалов. Древесные слоистые материалы являются хорошими теплоизоляционными материалами, а дополнительное размещение в них воздушных прослоек позволит значительно уменьшит теплопроводность для дальнейшего использования в качестве теплоизоляционного материала.

В плите фанерной ячеистой наружные слои (лицевой и оборотный) выполнены из листов лущеного шпона размером, соответствующим формату (размеру) ячеистой фанерной плиты. Внутренние слои выполнены из полос лущеного шпона, уложенных с зазором [1]. Зазоры между полосами образуют воздушные прослойки, обеспечивающие повышение теплоизоляционных характеристик слоистого материала в процессе эксплуатации. Для уменьшения трудоемкости сборочных работ необходимо использовать формирователь, у которого операции по рубке полос шпона, нанесению на них клея и сборка пакета выполняются одновременно [2].

Расчет продолжительности склеивания сплошных в поперечном сечении слоистых древесных материалов достаточно подробно изложен в справочной и технической литературе. Но данные по расчету продолжительности склеивания материалов в внутренними воздушными прослойками отсутствуют. Поэтому была разработана данная методика.

Нагрев пакета шпона, содержащего воздушные прослойки, производится одновременно с двух сторон. Интенсивное отверждение карбамидоформальде- гидного клея происходит при температуре достижении температуры 100°С и выше. Общая продолжительность склеивания тц, мин, определяется по формуле

Тц=Т1+Т2, (1)

где Ti - продолжительность нагрева наиболее удаленных от плиты пресса внутренних клеевых слоев до 100°С, мин;

т2 - продолжительности желатинизации клея при температуре 100°С.

Продолжительность отверждения клея при температуре 100°С, (т2) регламентируется действующим стандартом «Смолы карбамидоформальдегидные. Технические условия». Поэтому задачей является расчет xi - длительности нагрева внутренних клеевых слоев до 100°С. Рассмотрим поперечное сечение плиты фанерной ячеистой в прессе (рисунок 1). Пакет шпона условно можно разделить на участки без воздушных прослоек (5), участки с некоторым количеством воздушных прослоек (6) и участки с максимальным количеством воздушных прослоек (7).

Медленнее всего прогревается середина пакета, поэтому расчет продолжительности нагрева до 100°С ведется по наиболее удаленному от плиты пресса внутреннему клеевому слоя на каждом из участков (5), (6), (7). На участке 7 содержится наибольшее количество воздушных прослоек. На этом участке п - слойный пакет состоит из к воздушных прослоек и ш слоев древесины. Учитывая, что количество воздушных прослоек на единицу меньше количества слоев древесины слойность пакета п, шт, составит

n = k + m= (m-l) + m = 2m - 1 (2)

При расчете продолжительности нагрева середины пакета шпона до 100°С (tj) принимаются следующие допущение, перенос тепла внутри нагреваемого пакета осуществляется только кондуктивным способом, нагрев клеевого слоя из-за его малой толщины не учитывается.

Плита фанерная ячеистая в прессе

Рисунок 1 - Плита фанерная ячеистая в прессе

Нагреву пакета шпона препятствует термическое сопротивление R, (м2- ° С)/Вт, которое определяется по формуле

где S- толщина пакета, м;

X - коэффициент теплопроводности пакета, Вт/(м • °С).

Общее термическое сопротивление пакета шпона R, (м-°С)/Вт, определяется как сумма термических сопротивлений слоев воздуха и слоев древесины

где RB - термические сопротивления воздуха, (м2 °С)/Вт;

Rд - термические сопротивление древесины, (м2-°С)/Вт; кит- соответственно количество воздушных прослоек и слоев древесины в пакете.

Отсюда

где 5В и 5Д - ответственно толщины воздушной прослойки и слоя древесины, м.

При использовании шпона одинаковой толщины Sm Учитывая (4), (5) и (6)

Или

Учитывая, что коэффициент теплопроводности X численно равен произведению коэффициента температуропроводности (а), плотности (р) и удельной теплоемкости (с) из уравнения 5 получаем

где ап, ав и ад - соответственно коэффициенты температуропроводности пакета, воздуха и древесины, м2/сек;

рп , рв и рд - соответственно плотности пакета шпона, воздуха и древесины, кг/м3;

сп, св и сд - соответственно удельная теплоемкость пакета шпона, воздуха и древесины, кДж/(кгв°С).

Учитывая, что в склеиваемом пакете содержится (т-1) слоев воздуха и т слоев древесины плотность пакета рп, кг/м3 составит

Аналогично находим удельную теплоемкость пакета шпона

Значение удельной теплоемкости древесины от ее влажности и температуры выбирается по справочным данным [3, с. 145]. Значение коэффициента температуропроводности древесины выбирается в зависимости от температуры и влажности древесины [4, с. 111]. Из условия 9, 10 и 11 получаем

Результаты промежуточных расчетов целесообразно заносить в вспога- тельную таблицу 1.

Таблица 1 - Свойства склеиваемого пакета

Показатели

Воздух

Древесина

Пакет

Коэффициент температуропроводности, м2

2,7* 10‘3

1,56-10v

1,93* 10‘6

Плотность, кг/м3

1,225

640

350

Удельная теплоемкость, кДж/(кг*°С)

1,007

2,25

1,68

Для одиннадцатислойного пакета шпона толщиной 22 мм при значениях тепловых свойств (таблица 1) коэффициент температуропроводности пакета шпона составит ап= 1,93*10-6 м2/с. Решая уравнение (11) относительно ап находим коэффициент температуропроводности пакета шпона на участках без воздушных прослоек (5) и участках с воздушными прослойками (6 и 7) (рисунок 1).

Полученное значение коэффициент температуропроводности пакета шпона ап используем для расчета продолжительность нагрева наиболее удаленного от плит пресса клеевого слоя до 100°С ть мин, [5, с Л 8]

где S - толщина пакета шпона, м;

F0 - критерий Фурье.

Продолжительность нагрева пакета шпона до 100°С хх определяется всех участках и выбирается по наибольшему значению. При склеивании плиты фанерной ячеистой коэффициент температуропроводности пакета из 11 слоев березового шпона толщиной 2 мм составит ап=1,93*10‘6 м2/с, а продолжительность склеивания такого пакета составит:

Тц= Т] + т2 = 13,6 + 0,9 = 14,5 мин.

Таким образом, на основе выше изложенного установлено:

  • 1. Плита фанерная ячеистая, содержащая внутренние воздушные прослойки, может применяться в качестве теплоизоляционного материала.
  • 2. Изложенная выше методика позволяет рассчитать продолжительность склеивания композиционных древесных слоистых материалов, содержащих внутренние воздушные прослойки.

Библиографический список

  • 1. Пат. РФ 2252865, МПК C1B27D1/06, B32B3/22. Способ склеивания древесных слоистых материалов [Текст]/В.Г.Савенко, А.А.Лукаш; заявитель и патентообладатель БГИ- ТА. - №2003135692/03; заявл. 08.12.2003; опубл. 27.05.2005, Бюл. №15. - 2 с.
  • 2. Пат. РФ 2343068, МПК C1B27D1/00. Формирователь линии сборки древесных слоистых материалов [Текст]/А.А. Лукаш; заявитель и патентообладатель БГИТА. - №2007108235/03; заявл. 05.03.2007; опубл. 10.01.2009, Бюл. № 1.-2 с.
  • 3. Боровиков, А.М. Справочник по древесине [Текст] / А.М. Боровиков, Б.Н. Уголев. - М.: Лесная пром-сть, 1989. - 296 с.
  • 4. Кречетов, И.В. Сушка древесины. [Текст]/ И.В.Кречетов - М.: Лесная пром-сть, 1977. - 440 с.
  • 5. Севастьянов, К.Ф. Интенсификация процесса склеивания фанеры [Текст]/ К.Ф.Севастьянов.- М.: Лесная пром-сть, 1976.-144 с.

УДК 674.613

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >