Недостатки: ограниченная водостойкость и теплостойкость, наличие токсичного свободного формальдегида, значительная усадка клея, повышенная коррозионная опасность клея, хрупкость клеевого шва.

Смола марки КФ-Ж - карбамидоформальдегидная смола с повышенной жизнеспособностью.

Свойства КФ-Ж по ГОСТ 14231 приведены в таблице 17

Таблица 17 Свойства КФ-Ж по ГОСТ 14231

Наименование показателей	КФ-Ж
Внешний вид	Однородная суспензия белого, светло-желтого цвета
Массовая доля сухого остатка, %	67±2
Содержание свободного формальдегида, %	0,09
Условная вязкость при 20°С± 0,5оС, с: по В3-246	35 - 50
Допускаемая вязкость при хранении, с	180 (М)
Водородный показатель (рН)	7,5-8,7
Время желатинизации при 100°С, с	40-65
Прочность склеивания древесины, Мпа	8,0

В качестве отвердителя смолы марки КФ-Ж применяли хлористый аммоний.

Рецептура клея:

- карбамидоформальдегидная смола КФ-Ж - 100 мас. ч.;

- хлористый аммоний - 1 мас. ч.

Клей Dorus марки MD 072, однокомпонентный клей.

Преимущества клея:

- пригоден для теплого и холодного склеивания;

- короткое время прессования;

- клеевой шов: твердоэластичный;

Свойства клея Dorus MD 072 приведены в таблице 18

Таблица 18 Свойства MD 072.

Наименование показателей	Dorus MD 072
1. Основа	ПВА
2. Рабочая температура, С	20-80
3. Плотность, г/см3	1,13
4. Вязкость Brookfield, mPa.s;	14000 мПа.с
5. Цвет	белый
Время открытой выдержки, мин	20
6. Расход клея, г/м2 при ручном нанесении при машинном нанесении	120-200 80-100
7. Жизнеспособность смеси, час	24
8. рН	2-3

Давление прессования:

- 0,2-0,4 Н/`В.мм. при склеивании по пласти;

- 0,7-1,0 Н/`В.мм. при склеивании ламелей или слоистой древесины.

Время прессования: склеивание фуг: 20°C от 15 минут, 50°C от 5 минут, 80°C от 2 минут.

Методика проведения экспериментов

Определение предела прочности клеевого соединения при раскалывании

Определение проводили согласно ГОСТ 15613.2-77 «Древесина клееная массивная. Метод определения предела прочности клеевого соединения при раскалывании».

Сущность метода заключается в определении максимальной нагрузки при разрушении образца и вычислении напряжения при этой нагрузке. Метод позволяет определить предел прочности клеевого соединения на гладкую фугу при двухстороннем раскалывании клиньями.

При испытании применяются следующие приборы и инструменты:

1) машина испытательная по ГОСТ 7855-84 с погрешностью измерения не более 1% измеряемой нагрузки в диапазоне 200 - 2000 Н (20 - 200 кгс);

2) штангенциркуль по ГОСТ 166-80 с погрешностью измерения не более 0,1 мм;

3) линейка металлическая по ГОСТ 427-75 с погрешностью измерения не более 1 мм;

4) аппаратура для определения влажности древесины по ГОСТ 16483.7-71;

5) два клина, изготовленных из стали марки 40 по ГОСТ 1050-74 (рис. 4).

Рис. 4. Размеры и конструкция металлического клина

Проведение испытания.

Ширину b и длину l площади раскалывания образца измеряли с погрешностью не более 0,1 мм после разрушения образца.

Образец устанавливали в приспособление для испытания, как показано на рис. 5, между двумя клиньями, острые углы которых входят в пропилы образца. Верхний клин крепят жестко к верхней траверсе, а нижний устанавливают свободно на шаровую опору. На клинья наносят смазку по ГОСТ 1033-79.



Рис. 5. Схема испытания образцов древесины

Нагружали образец с постоянной скоростью, обеспечивающей достижение максимальной нагрузки в течение 1,0 ± 0,5 мин. Нагружение производили до разрушения образца.

Отсчет максимальной нагрузки производили с погрешностью не более 10 Н (1 кгс).

После испытания определяли влажность древесины образцов по ГОСТ 16483.7-71 (методом высушивания в сушильном шкафу). Пробой для определения влажности служила одна половина образца.

Обработка результатов испытаний.

Предел прочности клеевого соединения при раскалывании, , вычисляли с погрешностью не более 0,1 Мпа (1 кгс/см²) по формуле

, (27)

где - максимальная нагрузка, кгс;

- длина площади раскалывания образца, см;

- ширина площади раскалывания образца, см.

Статистическую обработку опытных данных выполняют по ГОСТ 16483.0-78.

4.3 Разработка режимов склеивания

Расчет расхода клея

Для составления режима склеивания необходимо рассчитать расход клея. Расход клея, г, определяется по формуле

(28)

где q_уд - удельный расход клея, г/м²;

К_т.п. - коэффициент технологических потерь, 1,05;

F - площадь заготовки, которую необходимо склеить.

При склеивании брусковых деталей по кромке и пласти норма расхода клея находится в пределах 250…350 г./м².

1) Расход клея КФ-Ж составит:

м²

г.

Составляем рецептуру клея:

КФ-Ж - 100 мас. ч. х (КФ-Ж) =1002,52/101 =2,495 г.,

NH₄Cl - 1 мас.ч. х (NH₄CI) =12,52/101 = 0,025 г.

101 мас. ч. - 2,52 г.

2) Расход клея Dorus MD 072 составит:

м²

г.

Разработка режимов склеивания древесины

Основными факторами, обуславливающими режимы склеивания, а значит, и его качество, являются: а) подготовка поверхности; б) влажность древесины склеиваемых деталей и окружающего воздуха; в) температура древесины склеиваемых деталей и самого клея; г) количество клея, наносимого на единицу склеиваемой поверхности; д) величина давления при склеивании; е) продолжительность склеивания; ж) время выдержки деталей после склеивания.

Подготовка поверхности при склеивании деталей имеет большое значение. Поверхность склеиваемых деталей должна быть ровной настолько, чтобы одна плоскость плотно прилегала к другой без просветов. Плохо склеиваются поверхности загрязненные, имеющие масляные и жировые пятна, а также смолистые (засмоленные).

Влажность древесины склеиваемых деталей и окружающего воздуха - не менее важный фактор. Влажность не должна превышать 12%.

Рейки лучше склеивать сразу же после их отстрожки, что предупреждает их возможное коробление, так как рубанок снимает наиболее подсохшую, поверхностную часть древесины, открывая тем самым более влажные слои, что немедленно вызовет в свою очередь активное испарение влаги с открытой поверхности состроганных деталей, создавая тем самым неравномерность распределения влаги в теле заготовки и, как следствие, возникновение напряжений, и в результате - коробление.

Температура древесины склеиваемых деталей и самого клея - еще один из факторов, влияющих на качество склеивания. Охлажденный клей обладает большей студенистостью, а значит, меньшей смачивающей способностью, он, попросту говоря, скатывается со склеиваемых поверхностей, легче выдавливается между ними, а если при этом и сама древесина склеиваемых деталей будет не очень высокой температуры (холодной), то результаты такой склейки будут весьма сомнительными. Оптимальная температура помещения для работы с клеями - не ниже 25° тепла. При температуре +25° оптимальная продолжительность выдержки (закрытой и открытой) составляет 4-5 мин.

Количество клея, наносимого на единицу площади склеиваемых поверхностей, зависит от: а) его концентрации и вязкости; б) толщины клеевого слоя; в) температуры древесины и окружающей среды; г) качества подготовки склеиваемых поверхностей.

Концентрация и вязкость клея влияют на его способность наноситься на поверхность древесины, смачивать ее и определяют расход клея и прочность склеивания.

Если клей отличается высокой концентрацией и большой вязкостью, то при склеивании требуется применять высокое давление и повышенную температуру.

Количество клея, наносимого на склеиваемую поверхность, должно быть достаточным для получения клеевого слоя оптимальной толщины. При очень тонком клеевом слое прочность склеивания оказывается недостаточной («голодное» склеивание), а при толстом слое клея прочность соединения снижается из-за значительной объемной усадки, которой обладают многие клеи, применяемые в деревообработке, что вызывает развитие внутренних напряжений в клеевом шве после высыхания клея. Поэтому оптимальная толщина клеевого слоя находится в пределах 0,08-0,15 мм.

На получение оптимального клеевого слоя оказывает влияние время общей выдержки (пропитки) древесины с нанесенным слоем и качество подготовки поверхности, на которую нанесен клей.

Общая выдержка разделяется на периоды открытой и закрытой выдержки древесины с нанесенным клеевым слоем.

Открытая выдержка охватывает время между нанесением клея на заготовку и наложением на нее другой приклеиваемой заготовки. Этот процесс продолжается до 3 минут, в зависимости от температуры, концентраций клея и породы древесины. Для твердых пород и жидкого теплого клея - больше, а для мягких пород и густого охлажденного клея - меньше.

Закрытой выдержкой называется период после наложения приклеиваемой заготовки на поверхность заготовки с нанесенным на нее клеем до момента запрессовки. Этот процесс продолжается в пределах 3-5 минут. При работе с синтетическими клеями следует избегать увеличения общей выдержки, так как в этом случае возможно частичное отвердение клея.

Запрессовка изделий производится для создания в склеиваемых конструкциях условий, при которых происходит полное высыхание клея и наибольшее проникновение его в древесину склеиваемых деталей. Для запрессовки применяют различные зажимные винтовые приспособления, такие как струбцины, ваймы, прессы, тиски (при исследовании применяли струбцину). Выдержка в этих сжимных приспособлениях различна. Но не должна составлять менее 3 часов, так как за это время еще не произойдет полного высыхания клея, впитывающегося в поры древесины (в испытании время выдержки принимали 3 часа).

Испытание на прочность при раскалывании проводили после 3 суток выдержки.

4.4 Результаты исследований

Условия проведения эксперимента:

Температура воздуха,°С - 20±2^оС

Порода древесины - сосна

Влажность воздуха, % - 74

Марка клея - КФ-Ж и Dorus MD 072.

Режим склеивания:

1. Температура,°С -20±2^оС

2. Время открытой выдержки, мин - 6

3. Время закрытой выдержки, мин - 15

4. Время выдержки под давлением, мин - 15

6. Послепрессовая выдержка, ч - 72

Результаты проведенных исследований приведены в таблицах 19 и 20.

Таблица 19 Результаты испытаний прочности клеевого соединения при скалывании (клей КФ-Ж).

№ образца	, см	, см	, кгс	, кгс/см2(МПа)	Характер разрушения
1	2	3	4	5	6
1	2	2	67,2	61,0 (6,1)	раскол по древесине
2	2	2	74,9	68,0 (6,8)	раскол по древесине
3	2	2	69,9	63,4 (6,3)	раскол по древесине
4	2	2	76,0	69,0 (6,9)	раскол по древесине
5	2	2	74,4	67,5 (6,75)	раскол по древесине
6	2	2	74,9	68,0 (6,8)	раскол по древесине
7	2	2	66,3	60,2 (6,0)	по кл. соед.
8	2	2	68,4	62,1 (6,21)	по кл. соед.
9	2	2	71,0	64,4 (6,4)	раскол по древесине
10	2	2	70,4	63,9 (6,39)	раскол по древесине

64,75

Таблица 20 Результаты испытаний прочности клеевого соединения при скалывании (Dorus MD 072).

№ образца	, см	, см	, кгс	, кгс/см2(МПа)	Характер разрушения
1	2	2	76,4	69,3	раскол по древесине
2	2	2	75,6	68,6	раскол по древесине
3	2	2	77,2	70,1	раскол по древесине
4	2	2	79,3	72,0	раскол по древесине
5	2	2	75,8	68,8	раскол по древесине
6	2	2	76,1	69,1	раскол по древесине
7	2	2	81,1	73,6	раскол по древесине
8	2	2	80,2	72,8	раскол по древесине
9	2	2	81,5	74,0	раскол по древесине
10	2	2	79,0	71,7	раскол по древесине

71

Статистическая обработка результатов

Статистическая обработка производилия по программе gwbasic, statobra.

Среднеарифметическое значение рассчитывали по формуле

M = Z/N, (29)

где Z - сумма значений показателей прочности клеевого соединения образцов;

N - количество образцов.

Y = Y + (X(I) - M)², (30)

где Y - следующее значение;

Х(I) - значение прочности клеевого соединения.

Среднеквадратическое отклонение S

, (31)

Вариационный коэффициент, V

, (32)

Ошибка среднеквадратического отклонения, О

(33)

Определяем показатель точности Р, который должен быть не более 5%.

(34)

1) Статистическая обработка при склеивании заготовок КФ-Ж. Число заготовок N =10

Показатели прочности клеевого соединения:

X(I)=6,1

X(I)=6,8

X(I)=6,3

X(I)=6,9

X(I)=6,75

Х(I)=6,8

Х(I)=6,0

Х(I)=6,21

Х(I)=6,4

Х(I)=6,0

Сумма измерений Z = 64,26

Среднее арифметическое значение М = 6,47

Среднеквадратическое отклонение S= 1,239

Вариационный коэффициент V = 34,03

Ошибка среднеквадратического отклонения О = 0,277

Показатель точности при 95% достоверности результатов Р = 7,7.

2) Статистическая обработка при склеивании заготовок клеем Dorus MD 072.

Число заготовок N = 10

Показатели прочности клеевого соединения:

X(I)=6,93

X(I)=6,86

X(I)=7,01

X(I)=7,2

X(I)=6,88

Х(I)=6,91

Х(I)=7,36

Х(I)=7,28

Х(I)=7,4

Х(I)=7,17

Сумма измерений Z = 71,0

Среднее арифметическое значение М = 7,1

Среднеквадратическое отклонение S = 1,042

Вариационный коэффициент V = 30,03

Ошибка среднеквадратического отклонения О = 0,239

Показатель точности при 95% достоверности результатов Р = 5,9

Анализ результатов. Выводы

Как показали проведенные исследования прочность клеевого соединения на раскалывание с использованием клея КФ-Ж (6,47МПа) ниже, чем значение прочности при использовании клея Dorus MD 072 (7,1) на 8,9%.

Однако при использовании клея КФ-Ж клеевое соединение обладает повышенной хрупкостью, что в процессе эксплуатации может привести к разрушению клеевого соединения. Использование клея Dorus MD 072 повысит пластичность клеевого соединения, что закономерно приведет к увеличению долговечности изделий.

Кроме того клей Dorus MD 072 - однокомпонентный клей, не требует дополнительного приготовления, необходимое время прессования ниже. При необходимости при добавлении в клей отвердителя в количестве 5% от массы клея (двухкомпонентный состав) прочность и водостойкость клеевого шва возрастает.

Существенная изменчивость показателя, о чем свидетельствует вариационный коэффициент и показатель точности, превышающий 5%, характеризуют различные характеры разрушения при испытании. В случаях разрушения по древесине фактическая прочность клеевого соединения выше, чем зафиксированная.

Вывод: рекомендовать для склеивания реечных щитов использовать клей Dorus MD 072.

5. Строительный раздел

5.1 Характеристика промышленного здания цеха. Характеристика климатических условий

Производственный цех - цех по производству корпусной мебели: стенок, гостиных, мебели для спальни, шкафов-купе, фасадов и другой мебели. Архитектурно-строительный проект выполнен в соответствии с технологическими нормами. При строительстве применялись следующие нормативные данные:

- нормативная снеговая нагрузка - 150 кг/м²;

- нормативное давление на грунт - 1,5 кг/см²;

- средняя температура наиболее холодных суток - 35°С.

Конструкция здания имеет следующие характеристики:

- фундаменты монолитные сборные железобетонные;

- стены из сендвич-панелей;

- пол - железобетонные плиты;

- кровля рулонная, плоская, из 3-х слоев рубероида на битумной мастике;

- перекрытие - железобетонное, пустотное;

- дверные блоки деревянные;

- внутренние стены из глиняного кирпича марки М 100 на растворе М 50. Оштукатурено цементным раствором;

Конструкция здания

Здание состоит из двух параллельных пролётов шириной 24 м и пристройки где располагается администрация цеха, санузел, столовая и склад.

Длина здания 90 м, высота 12 м. Электрический кран находятся на высоте 9,65 грузоподъёмностью Q=15/3. Здание отвечает требованиям унификации конструктивных элементов.

Основными несущими конструкциями производственного здания являются поперечные рамы из колонн, жёстко заделанных в фундамент и шарнирно-опертых на них ферм покрытия. Шаг колонн у наружных стен 6 м, а внутренних опор 12 м. Внешние стены состоят из стеновых бетонных панелей.

Естественное освещение производится с помощью окон и светоаэрационных фонарей. Проект выполнен в соответствии с действующими нормами и правилами, предусматривает покрытия, обеспечивающие взрыво - и пожаробезопасность при эксплуатации здания.

Цех оборудован электрическим освещением, канализацией, водопроводом и отоплением.

Материалы и виды строительных конструкций

Колонны - железо-бетонные, прямоугольного сечения для промышленных зданий.

Марки: 8к 84-I - для средних рядов

5к 96-I - для крайних рядов

3 кф 29-I - фахверковые

Фундаменты под основные и фахверковые колонны - железо-бетонный фундамент с подколонниками стаканного типа.

Марки: Ф 2.1.2 - под основные колонны

ФФ 1-1 - под фахверковые

Глубина заложения 1,35 м. Стеновые панели опираются на фундаментовые балки марки I БФ.

Подкрановые балки - сборные, ЖБ, имеют двутавровое сечение. Бетон В600. Крановые рельсы крепят к балкам парными болтами.

Стеновые панели - толщиной 300 мм, из лёгкого бетона марок ПС 600.12.20-П-I и ПС 600.18.20-П-I

Фермы - пролёт 24 м. (для малоуклонистых кровель). Масса 9,8 м. Бетон марки В30, к колоннам крепится анкерными балками и сваркой опорных листов. Марка: ФБМ 24.

Основной кровельный ковёр: три слоя рубероида на мастике, цементно-песчаная стяжка, керамзит по уклону, пенобетон, первый слой рубероида на мастике, ребристая плита перекрытия.

Водоотвод с покрытия организован посредствам воронок внутреннего водовода, связанного с канализацией.

5.2 Расчет потребности в бытовых помещениях

К бытовым помещениям относятся гардеробные, душевые, умывальные, санузлы.

Расчет площади гардеробных

Гардеробная комната предназначена для переодевания и хранения одежды, обуви. Одежда хранится в шкафах размером 1500x500 мм.

Площадь, м² гардеробных рассчитывается по удельной площади в зависимости от количества рабочих

, (35)

где N - количество рабочих в смене, чел.; - удельная площадь - гардероба, м²; - площадь, занимаемая одним шкафом, м².

Расчет душевых

Душевые имеют вспомогательные помещения - преддушевые. Количество душевых сеток принимается по норме 14 человек на одну душевую сетку. Принимаем 3 душевые сетки.

Площадь душевых определяется по формуле

, (36)

где - удельная площадь душевой, м²;

- удельная площадь преддушевой, м².

^.

Расчет площади умывальных

Необходимое количество умывальных кранов принимается в зависимости от количества рабочих в смене, из расчета 1 кран на 10 человек. Принимаем 4 крана.

Площадь умывальных определяется по формуле

, (37)

где 2,1 - коэффициент нормы площади на умывальные; n - количество принятых кранов.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет площади санузлов

Число кабин в санузлах принимается по числу рабочих в смене из расчета 20 человек на 1 кабинку. Для цеха необходимо 2 кабины. Площадь санузлов определяется по формуле

, (38)

где - площадь, занимаемая одной кабиной, м²; n - число кабин.

Общая площадь бытовых помещений м²;

5.3 Расчет общей площади цеха

Общая площадь цеха м²находится по формуле м²

, (39)

где - производственная площадь с учетом проездов и проходов, м²;

- площадь бытовых помещений, м²;

- площадь вспомогательных помещений, в которую входят:

- инструментальная 20 м²;

- кладовая 14 м²;

- вентиляционная 12 м².

Производственная площадь с учётом проездов м² рассчитывается по формуле

, (40)

F_n - производственная площадь, м²;

F_тр - площадь транспортной магистрали, м².

Производственная площадь м² рассчитывается по формуле

, (41)

где - площадь под основное оборудование, м² (табл. 6);

- площадь входного склада, м²;

- площадь выходного склада, м²;

F_кон - площадь под конвейеры, м².

Площадь входного склада м² рассчитывается по формуле

, (42)

где количество сырья, хранящегося на входном складе, м³;

- коэффициент заполнения штабеля (0,4-0,8);

- коэффициент заполнения склада (0,5-0,6);

- высота штабеля (1,6-1,8).

Количество сырья, хранящегося на входном складе м³, рассчитывается по формуле

, (43)

где - норма расхода сырья;

- сменная производительность, шт./см;

n_вх - число смен хранения сырья на складе (2-3 смены).

Сменная производительность шт./см рассчитывается по формуле

, (44)

где - годовая программа, 3640;

250 - число рабочих дней в году;

- число смен.

Площадь выходного склада м³, рассчитывается по формуле

, (45)

где - количество сырья, хранящееся на выходном складе, м³.

Количество сырья, хранящееся на выходном складе м³ рассчитывается по формуле

, (46)

где - сумма объемов деталей;

n_вых - число смен хранения деталей на выходном складе (1-2 смены).

Площадь рабочего и подстопного места Н_р = 10 м² на 1 рабочее место, Всего по схеме техпроцесса (табл. 46) следует, что площадь равна 60 м².

Общая площадь цеха (участка), м^2, по производству столярных плит составит

Производственная площадь предприятия ИП «Романов» составляет 4608 м², из них 2604 м² занято под цех по производству корпусной мебели, невостребованными остаются 2604 м². На этой площади может быть размещен проектируемый цех по производству реечных щитов.

Список использованных источников

1. Волынский, В.Н. Технология клееных материалов [Текст]: учеб. пособие / В.Н. Волынский. - Архангельск: АГТУ, 2003 - 279 с.

2. ГОСТ 13715-78* Плиты столярные. Технические условия.

3. Справочник мебельщика [Текст] / под ред. В.П. Бухтиярова. - 2-е изд. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2008. - 600 с.

4. Юрова, О.В. Технология соединения материалов и деталей в производстве изделий из древесины [Электронный ресурс]: метод. указания по выполнению контрольных работ для студентов спец. 250403 «Технология деревообработки» всех форм обучения: самост. учеб. электрон. изд. / сост. О.В. Юрова, СЛИ. - Электрон. дан. (1 файл в формате pdf: 0,3 Мб). - Сыктывкар: СЛИ, 2010.

5. Мамонтова Е.А. Практикум по проектированию технологических процессов изготовления изделий деревообработки.

6. Курсовое и дипломное проектирование. Руководство по текстовому и графическому оформлению: Учебное пособие. - 2-е издание, испр. и доп. - Пенза: ПГУАС, 2005. - 202 с.;

7. ГОСТ 12.3.042-88 Система стандартов безопасности труда на деревообрабатывающем производстве.

8. О.Н. Русак, В.В. Милохов, Ю.А. Яковлев, В.П. Щеголев. Охрана воздушной среды на деревообрабатывающих предприятиях.

9. Руководство по охране окружающей среды, здоровья и труда при производстве клеёных изделий из древесины.

10. ГОСТ 6449.3-82 Изделия из древесины и древесных материалов. Допуски формы и расположения поверхностей.

11. Технология клееных материалов и древесных плит: методическое пособие по курсовому проектированию/С.Н. Кислицына, С.А. Болтышев. - Пенза: ПГУАС, 2013. - 118с

12. Филонов, А.А. Технология изделий из древесины [Текст]: учеб. пособие/ А.А. Филонов, В.А. Гарин. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2005. - 162 с.

13. Гарин, В.А. Технология изделий из древесины [Текст]: учеб. пособие/ В.А. Гарин, А.А. Филонов, А.Н. Чернышев. - Воронеж: изд-во ВГУ, 1993. - 216 с.

14. Волынский, В.И. Каталог деревообрабатывающего оборудования отечественного производства [Текст]/ В.И. Волынский. - М.: «АСУ-Импульс», 2001. - 342 с.

15. Технология клееных материалов и древесных плит / Соболев А.В.: учеб. пособие - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2008 г. - 149 с.

16. Григорьев М.А. Материаловедение для столяров, плотников и паркетчиков. - М.: Высшая школа, 1997.

17. Михайличенко А.Л., Садовничий Ф.П. Древесиноведение и лесное товароведение. - М.: Высшая школа, 1988.

Размещено на Allbest.ru