Качество клеевых соединений зависит не только от вида выбранного клея, но и от технологических факторов (режимов) склеивания Основными режима­ми склеивания, контролируемыми в условиях домашних мастерских, являются. количест­во клея, наносимого на единицу склеиваемой поверхности, давление при склеивании и продолжительность склеивания (прессования), время выдержки после склеивания.

Количество клея, наносимого на склеиваемую поверхность, должно быть достаточ­ным для получения клеевого слоя оптимальной толщины. При очень тонком клеевом слое прочность склеивания оказывается недостаточной. При толстом клеевом слое прочность соединения также снижается, так как применяемые в деревообработке клеи обладают значительной объемной усадкой, что вызывает развитие внутренних напряжений в клее­вом слое после высыхания клея.

При склеивании толстый клеевой слой после наложения давления хорошо виден не­вооруженным глазом, образуются многочисленные потеки клея (рис. 34). Клеевой слой оптимальной толщины просматривается на склеиваемой поверхности в виде ровной, ед­ва заметной линии, потеки клея не образуются, а выступают только отдельные капли клея. Оптимальная толщина клеевого слоя находится в пределах примерно 0,08—0,15 мм.

На получение оптимального клеевого слоя оказывает влияние время общей выдерж­ки (пропитки) древесины с нанесенным клеем.

Различают периоды открытой и закрытой выдержки древесины с нанесенным клеем. Открытая выдержка охватывает время между нанесением клея и наложением на нее при­клеиваемой заготовки Закрытой выдержкой называется период после наложения при­клеиваемой заготовки на поверхность заготовки с нанесенным клеем до момента запрес­совки.

Во время выдержки происходят выделение влаги из клея, впитывание и смачивание клеем древесины, в результате чего древесина увлажняется, а вязкость клея повышается до требуемой.

Правильно установленная продолжительность общей выдержки влияет на качество склеивания. Незагустевший жидкий клей может быть излишне выдавлен из клеевого слоя, а загустевший — потеряет способность смачивать древесину и впитываться в нее. В обоих случаях клеевое соединение получается непрочным. Допустимое время общей выдержки зависит от вида применяемого клея.

При использовании глютиновых клеев продолжительность периода от момента нане­сения клея до запрессовки в большой степени зависит от температуры древесины и окружающей среды. При охлаждении эти клеи застудневают и теряют способность смачивать древесину, поэтому температура древесины и помещения должна быть не ниже 25°С. При такой температуре оптимальная продолжительность выдержки (закрытой и открытой) со­ставляет 4—5 мин. При склеивании с подогревом клеевого слоя она может быть увеличе­на до 20—25 мин.

При склеивании синтетическими клеями холодного отверждения время общей вы­держки составляет не более 20—30 мин. Однако следует избегать увеличения продолжи­тельности общей выдержки, так гак в этом случае возможно частичное отверждение клея.

Давление при склеивании необходимо для более плотного соприкосновения склеи­ваемых поверхностей и лучшего смачивания их клеем. Так как склеиваемые заготовки всегда имеют некоторые неровности, то давление должно быть таким, чтобы обеспечить соприкосновение склеиваемых поверхностей по всей площади.

Давление при склеивании в условиях домашних мастерских создается механическим способом (притиркой, прикатыванием валиком, прессованием в винтовых и клиновых приспособлениях).

При употреблении жидких клеев давление не должно быть чрезмерно большим, ина­че можно выдавить часть клея и получить непрочное склеивание. При использовании гус­тых клеев необходимо более высокое давление, иначе клеевой слой будет слишком толстым. Давление выбрано правильно, если при склеивании получился клеевой слой оптимальной толщины (0,08—0,15 мм).

Продолжительность прессования при склеивании холодным способом глютиновыми, казеиновыми, карбамидными и эпоксидными клеями составляет 4—6 ч, при склеивании поливинилацетатной дисперсией — не менее 2 ч.

При склеивании впритирку, прикатыванием валиком продолжительность наложения давления зависит главным образом от вида клея и температурных условий. В процессе притирки и прикатывания валиком необходимо обеспечить достаточную прочность скле­ивания, чтобы исключить отставание приклеиваемого материала в период полного высыхания клеевого слоя.

За время выдержки заготовок после склеивания (свободная выдержка) перед даль­нейшей обработкой увеличивается прочность клеевого соединения, равномерно распределяется влага, внесенная с клеем, и уравновешиваются напряжения в древесине, возни­кающие в результате ее увлажнения клеем, нагревания в процессе склеивания и последу­ющего охлаждения до температуры помещения.

Продолжительность свободной выдержки зависит в основном от вида применяемого клея, температуры и влажности воздуха в помещении. Во всех случаях изделия перед дальнейшей обработкой следует выдерживать не менее суток.

Кроме указанных технологических факторов на качество склеивания оказывают большое влияние влажность склеиваемых материалов и качество их подготовки к склеи­ванию

Влажность склеиваемых заготовок из древесины должна быть в пределах 8±2%.

Карбамидные синтетические смолы можно применять в качестве кле­ящих веществ. Для ускорения процесса отверждения в них вводят отвердитель. Карбамидную смолу рабочей вязкости с введенным в нее отвердителем принято называть карбомидным клеем Наибольшее распространение для склеивания древесины холодным спо­собом получили карбамидные клеи УКС, М-60, М-70.

Порядок приготовления карбамидных клеев следующий. В чистую эмалированную или стеклянную посуду заливают смолу и добавляют необходимое количестве отвердителя. Раствор тщательно перемешивают в течение 10—15 мин. В качестве отвердителя при­меняют хлористый аммоний или 10%-ный раствор щавелевой кислоты в количестве 0,5— 25 весовых частей к весу смолы.

Для получения смолы нужной вязкости можно смешать смолы одной марки, но раз­ной вязкости, добавить не более 4 частей воды на 100 частей смолы или ввести наполни­тель (тальк, каолин, древесная мука). Прочность склеивания не снижается.

Для приготовления клея в домашних условиях количество отвердителя, необходимо­го для приготовления клея, подбирают опытным путем.

Например, надо определить количество 10%-ной щавелевой кислоты для приготов­ления рабочего раствора клея УКС холодного отверждения. В 5 стеклянных стаканчиков одинаковой емкости помещают по 100 г смолы с наполнителем. В каждый из стаканчиков при непрерывном помешивании добавляют следующее количество отвердителя в стакан­чик № 1 — 5 вec. ч. (к весу смолы), или 5 г; в стаканчик № 2 — 10 вес. ч., или 10 г, в ста­канчик № 3 — 15 вес. ч., или 15 г, в стаканчик № 4 — 20 вес, ч., или 20 г; в стаканчик № 5—25 вес. ч„ или 25 г.

Через каждые 15 мин смесь перемешивают во всех стаканчиках деревянной палоч­кой (для каждого стаканчика должна быть отдельная палочка) и отмечают время, когда смесь в стаканчиках потеряет текучесть (свернется). По полученным результатам подби­рают требуемое количество отвердителя для приготовления клея с учетом выбранных ре­жимов склеивания.

Жидкие карбамидные смолы имеют небольшой срок хранения. Поэтому в розничной торговле для использования смол в небольших количествах продаются порошкообразные смолы, срок хранения которых составляет не менее года.

Приготовление клеевых растворов на основе порошкообразных смол сводится к сме­шиванию соответствующего количества порошка и воды при комнатной температуре и интенсивного перемешивания смеси до полного растворения порошка. Затем указанным выше способом определяют потребное ко­личество отвердителя и клеевой раствор готовят гак же, как из жидких смол.

Порошкообразные клеи поставляется также в виде готовой смеси с отвердителем. В этом случае клеи приготавливают смешиванием порошка с водой.

Недостатком карбамидных клеев явля­ется хрупкий клеевой шов, в связи с чем они мало пригодны для склеивания изде­лий, работающих при переменных нагруз­ках, например для вклеивания шипов и проушин деталей стульев. Для придания эластичности клеевому шву карбамидные клеи модифицируют поливинилацетатными клеями (дисперсиями) путем введения в клей 15—25 весовых частей дисперсии к весу клея.

Поливинилацетатная дисперсия пред­ставляет собой йодный состав с равномер­но распределенными в нем мелкими части­цами полимера. Дисперсия — вязкая жидкость белого цвета, удобная в пользовании и практически безвредная. Недостаток поливинилацетатных дисперсий — невысокие водостойкость и теплостойкость. Во влаж­ной среде и при температуре выше 60 — 70°С прочность клеевого соединения рез­ко падает.

Для повышения водостойкости и теп­лостойкости поливинилацетатных диспер­сий их модифицируют карбамидными кле­ями, вводя 4—6 весовых частей клея к весу дисперсии. При загустении поливинилацетатные дисперсии разбавляют водой.

Эпоксидный клей практически приго­ден для всех клеевых соединений, приме­няемых в мебели. Однако в связи с его вы­сокой стоимостью рекомендуется приме­нять только для приклеивания пластиков, металлов и конструкционных пластмасс к древесине.

Клеи, как правило, наносят на одну из склеиваемых поверхностей. Только при склеивании поверхностей, сильно впитывающих клей после нанесения (торцы, полуторцы), его наносят на обе поверхности.

При нанесении клея вручную пользуются круглыми кистями (рис 33 а) или щетками (рис. 33 б) из щетины, кистями из луба липы.

Для изготовления кисти из луба липы вырезают полосу нужной ширины длиной 300— 400 мм. Конец ее размачивают в горячей воде и размолачивают легкими ударами киян­ки. По мере износа концы кисти отрезают и из той же полосы делают новую кисть. Для разравнивания на склеиваемой поверхности нанесенного клен применяют резиновые гребенки (рис 33 в). Клей должен быть нанесен ровным тонким слоем. После нанесения клея кисти, щетки и резиновые гребенки промывают в теплой воде или растворителях.

Для изготовления мебели применяют клеи животного происхождения и синтетические.

В таблице 1 приведены клеи, рекомендуемые для изготовления мебели в условиях домашних мастерских. Знаком + отмечены рекомендуемые области применения с учетом прочности и экономических показателей.

Кроме указанных клеев могут применяться универсальные клеи марок «Бустилат», «Момент», «Феникс» и другие. Область их применения и режимы склеивания указываются на упаковках.

Глютиновые (коллагеновые) клеи в зависимости от исходного сырья подразделяют на мездровый и костный.

Мездровый клей выпускается в виде плиток, костный — в виде плиток и чешуи.

Для приготовления рабочего раствора сухой клей укладывают в чистую посуду и заливают холодной водой для набухания в течение 6—12 ч. Набухание считается законченным, когда в плитках не будет твердого остатка. Плиточный клей следует предварительно поколоть на мелкие куски.

Затем набухший клей (студень) помещают в клеянку с водяным обогревом и варят при температуре 60—70°С не более 30 мин, периодически помешивая. Доводить до кипения клей не рекомендуется, так как при продолжительном нагревании под действием высокой температуры (свыше 100°С) глютин распадается на более простые углеводы, которые не обладают клеящими свойствами.

Клеянка (рис. 22 а, б) состоит из сосуда 2 для воды и сосуда для клея емкостью 1,5— 3 л. Клей считается готовым, когда в нем отсутствуют клеевые сгустки и он медленной ров­ной струей стекает с кисти или мешалки. Клей, стекающий неравномерной струей со сгу­стками, разбавляют водой и варят еще 15 – 20 мин Клеи, стекающий быстрой струей, — жидкий. В такой клей для повышения его вязкости можно ввести наполнитель (каолин или мел) в количестве не более 10— 15% от массы клея

В качестве добавки для жидких костных клеев может служить мездровый клей, кото­рый повышает вязкость, сокращает продолжительность застудневания и улучшает клея­щие свойства костного клея.

Приготавливаюn клей на один-два дня. Хранить студень следует при пониженной (5— 10°С) температуре, хранить сухой товарный клей следует в сухом месте.

Казеиновые клеи изготавливают на основе казеина, который представляет собой продукт, получаемый путем сквашивания обезжиренного молока (обрата). Для придания водоупорности и повышения клеящих свойств в казеин вводят гашеную известь.

Таблица 1 Клеи для изготовления мебели в домашних условиях

Казеиновые клеи дают прочные соединения, но вследствие сильной щелочности вы­зывают окраску древесины, богатой дубильными веществами (дуб, бук, ясень).

Казеиновый клей приготавливают путем смешивания порошка казеинового клея с водой комнатной температуры в соотношении 1:1,7 — 1:2,2. Количество воды устанавли­вают в зависимости от необходимой вязкости клея. Воду наливают в сосуд и при непре­рывном перемешивании добавляют порошок казеинового клея. Продолжительность пере­мешивания 10—15 мин до получения однородной сметанообразной массы. Клей приго­тавливают в эмалированной или стеклянной посуде.

Срок хранения приготовленных казеиновых клеев 4—6 ч, после чего они загустева­ют. Загустевший клей, потерявший способность стекать с кисти, к употреблению не годен. Разбавлять клей водой для снижения вязкости не допускаемся.

Склеивание — основной вид соединений при изготовлении мебели. С помощью клеевого соединения легко создать из обычного или маломерного материала монолитные конструкции любых форм и размеров. Клееные конструкции менее подвержены деформациям, чем конструкции, изготовленные из цельной древесины. Клеевые соединения не утяжеляют конструкцию, обладают высокой прочностью. Наконец, склеивание во многих случаях представляет собой единственно возможный вид соединения материалов в процессе изготовления мебели (облицовывание).

Прочность клеевых соединений во многом зависит от вида клея и его приготовления.

К шиповым клеевым соединениям относятся угловые и по кромке. Элементами шиповых соединений или вязок являются шипы, проушины, гнезда, паз и гребень. По форме шипы бывают плоские, трапециевидные («ласточкин хвост») и круглые; по конструкции — цельные, выполненные вместе с деталью, и вставные, изготавливаемые отдельно. Вставные круглые шипы называются шкантами, вставные плоские шипы, проходящие по всей длине соединяемых деталей, — рейками. Угловые соединения могут быть концевыми, срединными и ящичными. Концевые соединения показаны на рисунке 28. Большую прочность имеют соединения на шип открытый сквозной одинарный прямой (рис. 28 а) и на «ус» (рис. 28 б). Оптимальная толщина одинарного шипа — 0,4 толщины бруска.

Соединения на шип с полупотемком несквозной (рис. 28 в) и сквозной, на шип с потемком несквозной 1 (рис. 28 г) и сквозной применяют в случаях, когда необходимо пре­дохранить соединения от выворачивания брусков при сборке. Соединения с несквозным шипом предусматривают в конструкциях, где желательно скрыть торец шипа, Ширина ши­пов принимается равной 0,6—0,7 ширины бруска, длина несквозных шипов — 0,5—0,8 ширины бруска, длина полупотемка — 0,3—0,5 длины шипа

Соединения на шканты несквозные (рис. 28 д) и сквозные под прямым углом, на шканты несквозные на «ус» (рис. 28 е) уступают по прочности соединениям на прямой от­крытый шип примерно на 35%. Учитывая, однако, что в большинстве мебельных изделий нагрузки, действующие на соединения, значительно меньше нагрузок, разрушающих эти соединения, можно рекомендовать соединения на шкантах как дающие экономию древе­сины.

Диаметр шканта принимают равным 0,4 толщины бруска, длину шканта — 2,5—6 диаметра. Расстояние между шкантами, а также расстояние от края бруска до шканта должно быть не менее 2—3d, где d — диаметр шканта. В соединениях под прямым углом для обеспечения равной прочности соединения в торце и кромке сопрягаемых брусков в торце бруска рекомендуется запрессовывать шканты на глубину 0,55, а в кромке — на глубину 0,45 общей длины шканта. Например, если при соединении царги стула с нож­кой общая длина шканта 60 мм, то глубина его запрессовки в торце царги составит 0,55×60 = 33 мм, а глубина запрессовки в кромке ножки 0,45×60 = 27 мм.

Соединения на «ус» вставным плоским шипом несквозным (рис. 28 ж) и сквозным (рис. 28 з) позволяют скрыть торцы соединяемых деталей, однако они менее прочны, чем соединения на цельные шипы. Для увеличения прочности применяют соединения двойным вставным шипом. Толщина вставного одинарного шипа 0,4 толщины бруска, двойного — 0,2 толщины бруска. Для соединения тонких брусков обычно применяют шипы из шпона толщиной 2 мм. Ширина несквозных шипов — 0,75 ширины бру­ска, сквозных — 1 — 1,2 ширины бруска.

Угловое срединное соединение на шип одинарный сквозной и несквозной в проушину (рис. 29 а) или несквозной в паз формируют на кромке бруска по всей его длине или отдельно под каждый шип. Дли­на шипов при соединении в проушину — 0,3—0,8 ширины бруска с проушиной, при соединении в паз — 0,2—0,3 ширины бру­ска с пазом.

Угловое срединное соединение бру­сков на шип «ласточкин хвост» может быть несквозным (рис. 29 б), проходящим на половину толщины бруска, и сквозным. Длина шипа — 0,3—0,5 ширины присоединенного бруска, угол наклона шипа — 10°.

Усовые соединения в паз и гребень несквозной (рис. 29 в) обеспечивают пра­вильное расположение деталей при сборке изделий. Длина гребни должна быть 0,3— 0,5 мм толщины бруска. Соединение реко­мендуется располагать от торца бруска с пазом на расстоянии не менее 10 мм.

Ящичные угловые соединения на шип прямой открытый (рис. 29 г) и на шип «лас­точкин хвост» открытый (рис. 29 е) и полупотайной (рис. 29 д) имеют высокую проч­ность Толщина прямых шипов 6—16 мм с градацией 2 мм. Толщина шипов «ласточ­кин xвост» в широкой части шипа — 0,85 толщины бруска, угол наклона шипа 10°. Шипы должны располагаться от кромки бруска на расстоянии не менее 0,75 его толщины. Ящичные соединения на шкант открытый (рис. 29 ж) и несквозной (рис. 29 з) имеют небольшую площадь склеивания, полому такие соединения следует приме­нять в тех случаях, когда основные нагруз­ки на шканты работают не на растяжение, а на срез. Необходимо учитывать, что увеличение количества шкантов на одно соединение усложняет подгонку и сборку соедине­ния, но усиливает его прочность. В одном соединении не рекомендуется ставить более че­тырех шкантов. Диаметр шкантов 8 и 10 мм, длина 30—40 мм.

Ящичное угловое соединение на «ус» вставной рейкой (рис. 29 и) применяют, когда надо скрыть торцы соединяемых деталей. Для увеличения прочности соединения может быть применено дополнительное крепление металлическим уголком, деревянным бруском (бобышкой) и др. Ширина рейки равна толщине соединяемых плит, толщина — 4—6 мм. Рейки изготавливают из фанеры.

Соединение по кромке на вставную рейку (рис. 29 к) — прочное, если применять рей­ки из древесины с поперечным направлением волокон или из фанеры. Ширина реек 20— 30 мм, толщина реек из древесины — 0,4 толщины заготовки, из фанеры — 3—6 мм. В со­единениях на шкантах (рис. 29 л) диаметр шкантов 8 и 10 мм, длина 30—40 мм. Количество шкантов на одно соединение не более четырех.

Прочность клеевых соединений на шкантах во многом зависит от конструкции шканта.

Шканты изготавливают из цилиндрических заготовок твердых лиственных пород. Чтобы при установке шканта клей не сгонялся с поверхностей склеивания, образующую поверхность шканта делают рифленой, на торцах шканта формируют фаски (рис. 30 а).

Для рифления поверхности шканта применяют специальный калибр (рис. 30 б), представляющий собой стальную пластину толщиной 5—6 мм с четырьмя конусными отверстиями, диаметром каждого на 0,5 мм менее диаметра шканта. На верхней образующей конусного отверстия надфилем нарезают зубья высотой 0,5 мм.

При прогоне заготовки ударом молотка через отверстие калибра на ее поверхности образуется рифление. При отсутствии калибра рифление заготовки проводят рашпилем.

Диаметр гнезда для установки шкантов ровен диаметру шканта.

Сопрягаемые поверхности шипа и проушины должны обрабатываться с достаточной точностью. Сопрягаемые поверхности плоских шипов и проушин размечают под запиливание рейсмусом. Такая разметка выполнена с одинаковыми отклонениями в сопрягаемых заготовках, поэтому погрешности разметки не влияют на точность запиливания. Зона пропила I должна захватывать половину ширины риски 2, причем при запиливании проушины зона пропила располагается с внутренней стороны риски, в теле проушины (рис. 31 а), а при запиливании шипа — с наружной стороны риски, в теле щечек шипа (рис. 31 б). Такое запиливание шипов и проушин позволяет выполнять соединения деталей с достаточной точностью, без дополнительной последующей обработки.

Шипы «ласточкин хвост» (рис. 31 в) размечают карандашом с помощью малки или на глаз. При запиливании шипов зона пропила располагается рядом с риской с наружной стороны шипа. После формирования шипов (рис. 31 г) размечают проушины. Зона про­пила при запиливании проушин располагает рядом с риской с внутренней стороны про­ушины.

Запиливание шипов и проушины сле­дует начинать только после приобретения достаточного опыта в работе ручными пи­лами, отработки приемов пиления. Полот­но пилы может отклоняться от риски, если зубья имеют неравномерный односторон­ний развод. Необходимо устранять такой дефект в начале пиления.