Деревянные клееные конструкции
В этой статье речь пойдёт о самом процессе склеивания и о том, как избежать наиболее распространенных ошибок. В этой статье речь пойдёт о самом процессе склеивания и о том, как избежать наиболее распространенных ошибок.
Начнём с клея. Как мы уже отмечали, история использования клея с целью удержать вместе деревянные части, насчитывает несколько тысяч лет. Всё это время клей изготавливали из разных органов рыб, животных или овощного крахмала без значительных изменений. Только в нашем веке развитие фанерной промышленности обусловило резкое изменение типов и свойств клея. Развитие авиации, Вторая Мировая война и появление космонавтики последовательно «разогнали» процесс, и теперь мы видим как новые виды и типы клеев появляются чуть ли не ежедневно.
По-настоящему универсального клея всё-таки ещё не придумано. Хотя для достижения приемлемых результатов при выполнении большинства видов работ пригоден практически любой клей «по дереву» из имеющихся на рынке, при условии, что соблюдены такие параметры, как требуемая влажность древесины и комнатная температура, тенденция указывает на растущий интерес к созданию специализированных клеев. На выбор клея влияют и такие факторы, как породы дерева, тип соединения, рабочие свойства изделия, прочность соединения и, конечно, цена.
Существует один очень интересный клей. Он легко наносится. Он обладает прекрасными смачивающими свойствами. Он образует соединение высокой прочности. При температуре схватывания требуется рекордно короткое время для его полного затвердевания. Он является экологически чистым, его можно без вреда для здоровья нюхать и даже пить. Его единственный недостаток – это его термопластичность. Область его применения ограничена температурами ниже нуля градусов по Цельсию. Это вода. К сожалению, этот клей никогда не будет пользоваться популярностью у деревообработчиков из-за своих температурных свойств…
Если говорить серьёзно, то сегодняшний выбор клеев очень разнообразен. Общим заблуждением является мысль типа: «надо купить самый хороший (качественный/дорогой/известный и т.д.) клей и всё будет хорошо». Ошибка. С определёнными оговорками, со всеми имеющимися в продаже клеями можно добиться отличных результатов, если соблюдать требования и ограничения изготовителя. В правильно изготовленном соединении слабым звеном является дерево, а не клей.
С доисторических времён и по сей день, используются натуральные клеи, изготавливаемые из шкур, копыт и рогов скота, из рыбы, а также казеиновые. Однако, большинство современных клеев – синтетические. Самый распространённый – клей в основе которого есть дисперсия ПВА, или, в просторечии, «белый» клей. Сравнительно недавно появились «жёлтые» клеи, клей ПВА – они обладают большей прочностью, улучшенной термостойкостью и повышенной «схватываемостью». Также они меньше забивают шлифовальные ленты.
Мочевиноформальдегидные клеи водостойки, но не термостойки, равно как и резорцинолформальдегидные клеи. На рынке присутствуют ещё несколько разновидностей клеев, таких как эпоксидные, контакт-цементные, мастики и акриловые.
Рис.1
Логично будет задуматься о том, почему вообще клей склеивает. Иногда думают, что адгезия возникает за счёт взаимного сцепления крошечных щупалец затвердевшего клея и внутренних поверхностей клеток древесины. Однако, научные изыскания показывают, что такая механическая адгезия является относительно слабой по сравнению с молекулярными силами, действующими между клеем и поверхностью древесины, т.е. со специфической адгезией. Клеёное соединение может быть описано в виде пяти переходных фаз (см. рисунок 1), наиболее слабая из которых определяет качество соединения. Фазы 1 и 5 это деревянные детали, или адгеренты. Фазы 2 и 4 это области взаимопроникновения дерева и клея, те места, где клей должен «смочить» дерево для обеспечения молекулярной «близости» для специфической адгезии. Фаза 3 – сам клей, удерживаемый процессом, который профессионалы называют когезией.
Тогда, с фундаментальной точки зрения, процесс склеивания состоит из обработки поверхностей склеиваемых деталей, нанесения на них клея таким образом, чтобы он смочил поверхность древесины и внутренние поверхности открытых клеток, и приложения давления, необходимого для того, чтобы получить равномерный тонкий слой клея и удержать детали в неподвижности до его затвердения. Типичный клей получают размешиванием в жидком виде, но при застывании он образует прочный твёрдый слой либо за счёт высыхания растворителя, в ходе которого молекулы клея сближаются, что позволяет им удерживать друг друга, либо за счёт химической реакции, в ходе которой создаётся прочная структура более сложных молекул.
Разные породы дерева имеют разные свойства, с точки зрения склеивания. Менее плотные породы, такие как каштан или тополь, склеивать легко. Более плотные, такие как вишня, дуб, орех при нормальных условиях склеиваются хорошо. А вот плотные сорта древесины, такие как бук, клён или берёза требуют повышенного внимания к соблюдению условий склеивания для того, чтобы получить приемлемые результаты.
В идеале, влажность склеиваемой древесины должна быть немного меньше, чем желаемая влажность готового изделия для того, чтобы дерево адсорбировало влагу, которая может выделиться из клея при его затвердевании. Так, например, влажность 5-7% вполне приемлема. Однако, при работе с мочевиноформальдегидными клеями содержание влаги в древесине не должно быть менее 7%. А вот при наклеивании тонкого шпона его влажность не должна превышать 5%.
Особенно важным при склеивании является качество обработки склеиваемых поверхностей. Очевидно, что чем ровнее они будут, тем более плотный контакт удастся создать. 5-10 ножевых отметок на сантиметр представляют оптимальное качество поверхности. Меньшее количество может дать неровную поверхность, или заусенцы, большее количество может привести к «глазированию» поверхности. Пилы с подстрожкой могут дать приемлемое для склеивания качество, но фрезерование предпочтительней. Конечно, ножи не должны быть тупыми, так как в этом случае они будут сминать, разогревать и, в итоге, глазировать поверхность древесины, делая её непригодной для склеивания.