„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Wiktor Karoń

Wykonywanie połączeń klejonych 731[02].Z1.04

Poradnik dla ucznia

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1

Recenzenci:
mgr Ireneusz Winiarski
mgr Emilia Walasek-Gorczyca



Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Wiktor Karoń



Konsultacja:
dr inż. Jacek Przepiórka







Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 731[02].Z1.04
„Wykonywanie połączeń klejonych”,

zawartego w modułowym programie nauczania dla

zawodu monter instrumentów muzycznych.

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

3

2. Wymagania wstępne

4

3. Cele kształcenia

5

4. Materiał nauczania

6

4.1. Klasyfikacja klejów i roztworów klejowych

6

4.1.1. Materiał nauczania

6

4.1.2. Pytania sprawdzające

9

4.1.3. Ćwiczenia

10

4.1.4. Sprawdzian postępów

10

4.2. Klasyfikacja połączeń klejonych

12

4.2.1. Materiał nauczania

12

4.2.2. Pytania sprawdzające

29

4.2.3. Ćwiczenia

29

4.2.4. Sprawdzian postępów

31

4.3. Przygotowanie klejów i roztworów klejowych

32

4.3.1. Materiał nauczania

32

4.3.2. Pytania sprawdzające

39

4.3.3. Ćwiczenia

40

4.3.4. Sprawdzian postępów

41

4.4. Nakładanie klejów na łączone powierzchnie

42

4.4.1. Materiał nauczania

42

4.4.2. Pytania sprawdzające

46

4.4.3. Ćwiczenia

46

4.4.4. Sprawdzian postępów

48

4.5. Klejenie i okleinowanie

49

4.4.1. Materiał nauczania

49

4.4.2. Pytania sprawdzające

61

4.4.3. Ćwiczenia

61

4.4.4. Sprawdzian postępów

63

5. Sprawdzian osiągnięć

64

6. Literatura

69

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3

1. WPROWADZENIE

Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o wykonywaniu połączeń klejonych.
W poradniku znajdziesz:

–

wymagania wstępne – wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć już ukształtowane, abyś
bez problemów mógł korzystać z poradnika,

–

cele kształcenia – wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem,

–

materiał nauczania – wiadomości teoretyczne niezbędne do opanowania treści jednostki
modułowej,

–

zestaw pytań, abyś mógł sprawdzić, czy już opanowałeś określone treści,

–

ćwiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować
umiejętności praktyczne,

–

sprawdzian postępów,

–

sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań. Zaliczenie testu potwierdzi opanowanie
materiału całej jednostki modułowej,

–

literaturę.

Schemat układu jednostek modułowych

731[02].Z1

Techniki wytwarzania elementów

instrumentów muzycznych

731[02].Z1.02

Obsługa maszyn i urządzeń

stosowanych w produkcji

instrumentów muzycznych

731[02].Z1.03

Wykonywanie połączeń kształtowych

731[02].Z1.01

Dobieranie materiałów

konstrukcyjnych

731[02].Z1.04

Wykonywanie połączeń klejonych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

− korzystać z różnych źródeł informacji,

−

stosować środki ochrony indywidualnej,

−

dobrać klej do wykonywanego połączenia,

−

przygotować powierzchnie łączonych elementów,

−

wykonać połączenia klejonych elementów,

−

obsługiwać ściski montażowe,

−

posługiwać się oklejarkami i spajarkami,

−

dokładnie i estetycznie wykonywać połączenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

zorganizować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami ergonomii,

−

dokonać klasyfikacji klejów i roztworów klejowych,

−

scharakteryzować toksyczne właściwości klejów,

−

sklasyfikować połączenia klejone,

−

obliczyć wytrzymałość połączenia klejowego,

−

dobrać odpowiednie kleje do łączonych elementów,

−

przygotować roztwory klejowe,

−

przygotować łączone powierzchnie do klejenia,

−

skleić elementy ręcznie i mechanicznie,

−

ocenić jakość wykonanych połączeń,

−

obsłużyć ściski montażowe ręczne i pneumatyczne,

−

wykonać ręczne okleinowanie elementów prostych i profilowych,

−

wykonać operacje technologiczne z użyciem oklejarek i spajarek,

−

dobrać środki ochrony indywidualnej podczas wykonywania połączeń klejonych,

−

zastosować odpowiednie przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy podczas wykonywania
połączeń klejonych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Klasyfikacja klejów i roztworów klejowych

4.1.1. Materiał nauczania

Klej to materiał, dzięki któremu można bez obróbki mechanicznej trwale połączyć ze sobą

różne powierzchnie. Kleje są zaliczane do materiałów czynnych powierzchniowo, których
cechą charakterystyczną jest zwiększanie adhezji (łączenia się ze sobą powierzchniowych
warstw ciał fizycznych) Warstwa utwardzonego kleju między sklejonymi powierzchniami
nazywa się spoiną klejową.

Głównym składnikiem kleju jest substancja klejowa (lepiszcze). Decyduje ona

o wytrzymałości mechanicznej połączenia klejowego, wynikającej z adhezji i kohezji (spójności
między cząstkowej kleju). Substancja klejowa to chemiczny związek organiczny albo
nieorganiczny, występujący w stanie stałym, ciekłym lub jako galareta. W klejach stałych
substancję klejową stanowi samo lepiszcze, w ciekłych zaś jest ona roztworem lepiszcza
w rozpuszczalniku. Do podstawowej masy klejowej mogą być wprowadzane substancje
dodatkowe takie, jak: rozpuszczalniki, rozcieńczalniki, wypełniacze, utwardzacze,
plastyfikatory, antyseptyki i inne. Wprowadza się je w celu umożliwienia klejenia, usprawnienia
klejenia, poprawienia właściwości kleju, bądź obniżenia kosztów klejenia.

Rozpuszczalnik to ciecz o małej lepkości [lepkość jest to (tarcie wewnętrzne) –

właściwość płynów i plastycznych ciał stałych charakteryzująca ich opór wewnętrzny przeciw
płynięciu] zdolna do tworzenia roztworu po zmieszaniu z ciałem stałym (np. woda, alkohol).
Rozpuszczalniki stosuje się do rozpuszczania substancji klejowej w celu zmiany jej stanu
skupienia ze stałego na płynny lub dla obniżenia lepkości masy klejowej. Przez wymieszanie
substancji klejowej z rozpuszczalnikiem otrzymuje się roztwór właściwy. Zmniejszenie
lepkości można uzyskać także przez dodanie rozcieńczalnika, tj. cieczy, która nie rozpuszcza
lepiszcza, lecz wskutek rozproszenia (dyspersji) jego cząstek przeprowadza klej w stan
koloidalny.

Wypełniacze to produkty pochodzenia naturalnego lub sztucznego, substancje stałe,

aktywne lub obojętne, dodawane do klejów w celu zmiany ich właściwości lub obniżenia ceny
(dla zmniejszenia zużycia drogiego lepiszcza). Wypełniacze skrobiowe wykazują zdolność do
pęcznienia i klejenia – wypełniacze czynne. Wypełniacze, które nie mają tych właściwości
(najczęściej pochodzenia nieorganicznego, np. kreda), zachowujące się obojętnie w procesach
klejenia, nazywamy wypełniaczami biernymi.

Utwardzacze są związkami chemicznymi, które w wyniku reakcji chemicznych powodują

przestrzenne usieciowanie spoin klejowych. Utwardzanie wielu rodzajów klejów, czyli
przekształcaniu kleju ze stanu ciekłego w stały, zwykle zachodzi samoczynnie w wyniku
reakcji chemicznej lub odparowania rozpuszczalnika. Aby skrócić czas utwardzania klejów
syntetycznych, a niekiedy nawet wywołać ten proces, wprowadza się do masy klejowej
utwardzacz – pełni on rolę katalizatora w chemicznej reakcji zestalania kleju.

Plastyfikatory to substancje chemiczne, które po dodaniu do kleju powodują

uplastycznienie spoiny klejowej oraz ograniczają powstawanie naprężeń wewnętrznych
(Większość rodzajów klejów podczas zestalania się, a także po utwardzeniu, ma tendencję do
kurczenia się. Zjawisko to w klejach mało sprężystych powoduje powstawanie naprężeń
i pęknięć wewnętrznych w spoinie klejowej).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

7

Spieniacze, to substancje powierzchniowo czynne (obniżające napięcie powierzchniowe

cieczy), których używa się w celu poprawienia niektórych właściwości klejów oraz w celu
obniżenia kosztów klejenia. Spieniony klej nie wnika zbyt głęboko w drewno, dokładnie
wypełnia nierówności klejonych powierzchni, tworzy spoinę o dużej wytrzymałości i tanią.

Antyseptyki, to związki chemiczne (takie jak fenole, formalina, pewne kwasy organiczne)

zwiększające odporność biologiczną spoiny klejowej, co ma szczególne znaczenie
w przypadku stosowania klejów naturalnych pochodzenia białkowego (są one często narażone
na niszczące działanie m. in. bakterii i grzybów).

Ze względu na występowanie wielu rodzajów klejów, zróżnicowane ich zastosowanie oraz

stały rozwój nauki w tej dziedzinie niemożliwe jest przyjęcie jednolitego kryterium systematyki
tego rodzaju produktów. W literaturze technicznej spotyka się różne kryteria podziału.
Najczęściej stosowany podział klejów w zależności od:
–

rodzaju surowca,

–

stanu skupienia,

–

mechanizmu utwardzania,

–

technologii klejenia.

Podział klejów zależnie od rodzaju surowca

Kleje można sklasyfikować ze względu na charakter chemiczny i pochodzenie substancji

klejowej. Postępując tak można wyodrębnić 2 grupy: kleje organiczne i nieorganiczne. Podział
ten przedstawia tabela 1.

Tabela 1. Podział klejów ze względu na charakter chemiczny i pochodzenie substancji klejowej

Rodzaj klejów

Zastosowanie

Klej nieorganiczny

nie stosuje się w produkcji wyrobów z drewna.

zwierzęcy

niewielkie zastosowanie.

roślinny

nie stosuje się (wyjątek – mąka żytnia
dodawana

jako

wypełniacz

do

kleju

kauczukowego).

naturalny

kopalny

nie stosuje się ( wyjątkiem klej z kauczuku
naturalnego

zastępowany

coraz

częściej

kauczukiem syntetycznym).

Klej organiczny

syntetyczny

szerokie zastosowanie.

Podział klejów w zależności od stanów skupienia

W temperaturze pokojowej kleje występują jako ciała stałe lub ciekłe: Podział klejów ze

względu na stan skupienia przedstawia tabela 2.

Tabela 2. Podział klejów ze względu na stan skupienia

Stan skupienia

postać

stałe

proszek, granulki, perełki, łuski, błony...

ciekłe

samoistne substancje chemiczne, roztwory (emulsje) substancji stałych lub cieczy
w cieczach.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

8

Podział klejów zależnie od sposobu utwardzania. Podział ten przedstawia tabela 3.

Tabela 3. Podział klejów ze względu na sposób utwardzania

Podział klejów w zależności od technologii klejenia. Klejenie można wykonać

w temperaturze pokojowej lub w podwyższonej temperaturze (w zależności od rodzaju kleju).
Technologia klejenia może być zatem jednym z kryteriów podziału klejów. Podział klejów ze
względu na technologię klejenia przedstawia tabela 4.

Tabela 4. Podział klejów ze względu na technologię klejenia

Kleje:

zimno-zimne

zimno-gorące

gorąco-zimne

gorąco-gorące

nanoszenie na
klejoną
powierzchnię

w temperaturze
pokojowej
(na zimno)

na zimno

na gorąco

na gorąco

wiązanie spoiny
klejowej

na zimno

w podwyższonej
temperaturze (na
gorąco)

na zimno

na gorąco

W każdej z wyżej wymienionych grup można wyróżnić kleje, których wiązanie wykonuje

się: bez nacisku, pod małym lub pod dużym naciskiem.

Toksyczne właściwości klejów

Składnikami wielu klejów są substancje chemiczne, które podczas przygotowywania,

nanoszenia czy tez prasowania spoin klejowych działają drażniąco na skórę ludzką. Niektóre
z nich w postaci par atakują błony śluzowe dróg oddechowych i spojówki oczu.

Szczególnie groźne w kontakcie z klejami są takie ich składniki:

–

fenole w klejach fenolowych,

–

kwasy dodawane do klejów fenolowych w charakterze utwardzaczy,

–

wodorotlenek wapnia zawarty w klejach kazeinowych,

–

wodorotlenek sodu w klejach fenolowych utwardzanych w podwyższonej temperaturze,

–

izocyjaniany w klejach poliuretanowych,

–

aminy alifatyczne w klejach epoksydowych.

Podczas używania klejów konieczne jest zachowanie ostrożności oraz przestrzeganie

czystości.

Wśród środków ochrony należy wymienić:

–

ubrania robocze,

–

fartuchy gumowe,

–

rękawice,

–

okulary,

–

kremy ochronne i pasty.

Kleje utwardzające się na skutek

procesu fizycznego

reakcji chemicznej

przez wyparowanie lub
absorpcję
rozpuszczalnika

przez

krzepnięcie

stopionego kleju

polikondensacji

polimeryzacji

poliaddycji

Ze względu na sposób utwardzania( charakter procesu przechodzenia kleju ze stanu
ciekłego lub plastycznego w stan stały) rozróżnia się kleje:

termoplastyczne

(w

określonej

temperaturze

zaczynają

mieć

własności lepkiego płynu)

termoutwardzalne

(twardniejące

pod wpływem temperatury)

chemoutwardzalne

(twardniejące

pod

wpływem

zachodzących

reakcji chemicznych)

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

9

Zanieczyszczenia skóry i oczu powinny być niezwłocznie zmywane. Kleje używane

w postaci wodnych roztworów lub emulsji zmywa się ze skóry wodą, zaś w postaci roztworów
w rozpuszczalnikach organicznych zmywa się odpowiednimi rozpuszczalnikami. Po użyciu
rozpuszczalników organicznych celowe jest umycie skóry wodą i mydłem i natarcie jej
natłuszczającym kremem. Zanieczyszczone klejem oczy należy zawsze przemywać
strumieniem wody.

Odzież ochronna musi być utrzymywana w czystości. Zagrożenie dla zdrowia jakie niesie

praca z różnego rodzaju klejami oraz sposoby postępowania w celu zapobiegania zagrożeniom
przedstawia tabela 5.

Tabela 5. Toksyczne właściwości klejów i sposoby bezpiecznej pracy.

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Jakie są podstawowe składniki kleju?
2. Co to są spieniacze i antyseptyki?
3. Co to jest spoina klejowa?
4. Co to jest adhezja i kohezja?
5. Według jakich kryteriów dokonuje się podziału klejów na grupy rodzajowe?
6. Jakie zastosowanie mają kleje organiczne i nieorganiczne?
7. W jaki sposób utwardzają się kleje?
8. Jak klasyfikuje się kleje pod względem technologii klejenia?
9. Jakie składniki klejów są szczególnie groźne dla zdrowia ludzkiego?
10. Jakie środki ochrony winny być stosowane podczas pracy z klejami?

Rodzaje klejów

Zagrożenie dla zdrowia

Sposoby postępowania

Mocznikowo-
formaldehydowe

Wydzielają pary wolnego formaldehydu,
które są łatwo wchłaniane przez drogi
oddechowe mogą powodować:
–

silne podrażnienia błon śluzowych
i tkanki płucnej

–

chroniczny nieżyt dróg oddechowych

–

dychawicę oskrzelową

–

brak apetytu, ubytek wagi

–

bezsenność i osłabienie

–

stany uczuleniowe skóry (wypryski,
pokrzywki)

Dobra wentylacja pomieszczeń

Zwierzęce

Nie są szkodliwe dla zdrowia. Możliwa
jest jednak reakcja rozkładu kolagenu
z wydzieleniem cuchnących substancji.

Dobra wentylacja pomieszczeń

Polioctanowo-winylowe

W zasadzie nieszkodliwe dla zdrowia ale
zawierają niewielką ilość toluenu (jego
pary są trujące i palne).
Z tego rodzaju klejów produkowany jest
u nas „Wikol”.

Dobra wentylacja pomieszczeń.
Mycie naczyń i zmywanie plam
letnią

wodą

natychmiast

po

skończonej pracy (zaschnięty klej
jest trudnozmywalny)

Fenolowe

Wydzielają się pary toksycznego fenolu
co może powodować :
–

lekkie zatrucie organizmu

–

podrażnienie dróg oddechowych

–

zapalenie skóry

Dobra wentylacja pomieszczeń

Poliuretanowe i epoksydowe Również niebezpieczne i szkodliwe ze

względu na łatwopalność i toksyczność
par ( izocjaniny i aminy alifatyczne)

Dobra wentylacja pomieszczeń

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

10

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Podczas wycieczki do sklepu, w którym sprzedaje się różnego rodzaju kleje, odczytaj

skład kleju i zakwalifikuj wypisane substancje do poszczególnych składników kleju (lepiszcze,
rozpuszczalnik, wypełniacz, utwardzacz).

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z podstawowymi informacjami na temat klejów,
2) wypisać skład klejów z ich opakowań,
3) zaklasyfikować składniki poszczególnych klejów.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

opakowania klejów,

−

materiały piśmienne,

−

literatura z rozdziału 6.

Ćwiczenie 2

Korzystając z wypisanych w ćwiczeniu pierwszym składników klejów zaklasyfikuj te kleje

do rodzajów klejów, omów ich zagrożenie dla zdrowia podczas pracy (toksyczność) i podaj
warunki ochrony indywidualnej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z toksycznymi właściwościami klejów,
2) zaklasyfikować kleje sprzedawane w sklepie do poszczególnych rodzajów,
3) określić jakie zagrożenie dla zdrowia niesie praca z konkretnym klejem,
4) dobrać i omówić środki ochrony indywidualnej podczas pracy z każdym z klejów.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

literatura dotycząca toksyczności klejów,

−

literatura dotycząca bezpieczeństwa i higieny pracy z klejami,

−

opakowania klejów,

−

notatnik.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) zdefiniować pojęcia: klej, spoina klejowa, adhezja i kohezja?





2) dokonać podziału klejów w zależności od rodzaju surowca?





3) dokonać podziału klejów w zależności od sposobu utwardzania?





4) omówić znaczenie poszczególnych składników kleju?





„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

11

5) omówić jakie zagrożenie dla zdrowia niesie praca z klejami

mocznikowo-formaldehydowymi?





6) wyszukać składniki szczególnie groźne dla zdrowia. wśród

składników kleju?





7) dobrać środki ochrony indywidualnej podczas wykonywania połączeń

klejowych?





„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

12

4.2. Klasyfikacja połączeń klejonych

4.2.1. Materiał nauczania

Klejenie to łączenie drewna i tworzyw drzewnych za pomocą klejów. Usztywnia ono

złącza stolarskie, w wyniku czego zwiększa się trwałość przedmiotów wykonanych z drewna.
Połączone z gięciem umożliwia pozyskiwanie elementów krzywoliniowych bez poddawania
drewna obróbce hydrotermicznej. Pozwala uzyskiwać z materiałów tartych elementy o dużych
grubościach i powierzchniach. Stwarza możliwość oklejania materiałów gorszej jakości
okleinami ze szlachetnych gatunków drzew. Z powyższych rozważań wynika, że klejenie
drewna nie tylko spełnia wiele zadań technicznych, lecz także ma duże znaczenie ekonomiczne
wpływające na oszczędność drewna.

Połączenie to węzeł konstrukcyjny, w obrębie którego złączono dwa lub więcej

elementów lub podzespołów.

Złączem nazywamy fragmenty łączonych elementów lub podzespołów, które tworzą

połączenie w wyniku odpowiedniego ukształtowania (wyprofilowania) części (gniazdo, czop)
lub wykorzystania elementów dodatkowych (spoina klejowa, kołek, wpustka).

Łącznikiem nazywa się element obcy wprowadzony do złącza w celu jego złączenia,

wzmocnienia lub usztywnienia

.

W zależności od układu łączonych elementów w konstrukcjach drewnianych, można

podzielić je (rys. 1) na równoległe i kątowe:
–

połączenia równoległe- łączone elementy są układane obok siebie lub na sobie,

–

połączenia kątowe- łączone elementy są względem siebie ustawione pod kątem (zwykle
w jednej płaszczyźnie).

Podział połączeń klejowych.

Rodzaj złączy oraz rodzaj użytych łączników w istotny sposób wpływają na pracę całej

konstrukcji, w tym również na odkształcalność połączeń. W konstrukcjach drewnianych
stosuje się dwie podstawowe grupy połączeń. Do pierwszej zalicza się połączenia
z łącznikami mechanicznymi (metalowymi lub z tworzyw sztucznych), do drugiej –złącza
klejowe.

W grupie pierwszej wyróżnia się złącza rozłączne i nierozłączne, drugą grupę reprezentują

wyłącznie złącza nierozłączne. Podział połączeń w zależności od układu łączonych elementów
przedstawia rysunek 1, a podział połączeń klejowych tabela 6.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

13

Rys. 1. Podział połączeń w zależności od układu łączonych elementów graniakowe: a) dwukołkowe,

b) czopowe odsadzone, c) czopowe z czopem skośnie ściętym [9, s. 70].

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

14

Tabela 6 Podział połączeń klejowych

POŁĄCZENIA KLEJOWE

równoległe

wzdłużne,

wpustowo-wypustowe,

prostokątne,
trapezowe,
trójkątne,
półkoliste,
wręgowe.

zakładkowe

skośne,

proste

i ścięte

klinowe,

widlicowe proste i ścięte,

równoległe czołowe,

Wieloklinowe,

czopowe prostopadłe,

zakładkowe proste,
pojedyncze przelotowe,
pojedyncze kryte, pojedyncze
półkryte, pojedyncze
odsadzone, podwójne
przelotowe, podwójne
półkryte.

narożnikowe
graniaków,

uciosowe.

zakładkowe oraz czopowe,
pojedyncze i podwójne.

wczepowe,

proste,
skośne odkryte,
skośne półkryte,
skośne kryte.

wręgowe,

proste, skośne.

narożnikowe płyt,

wpustowe.

pojedyncze przelotowe
z odsadkami poprzecznymi,
kryte ,

półkrzyżowe graniaków,

podwójne przelotowe.

półkrzyżowe płyt

wpustowe pełne,
jednostronnie ścięte,
wpustowe dwustronnie ścięte,
wpustowo-wręgowe (tylko płyty
stolarskie), półpłetwowe,
płetwowe i wieloczopowe
przelotowe.

Zakładkowe,

K

LEJ

O

WE

P

R

OF

IL

O

W

ANE

krzyżowe.

półkrzyżowe obustronne.

równoległo-wzdłużne

wpustkowe ciągłe,
wpustkowe przerywane,
kołkowe płaskie,
kołkowe okrągłe.

równoległe czołowe

kołkowe,
kołkowe płaskie.

kątowe

narożnikowe

graniaków

prostopadłe kołkowe,
uciosowe kołkowe,
uciosowe wpustkowe.

kątowe

narożnikowe

płyt

kołkowe prostopadłe,
kołkowe uciosowe,
wpustkowe uciosowe.

ŁĄ

C

Z

NI

KO

WE

kątowe półkrzyżowe.

zwiększające szerokość,

zwiększające grubość,

BEZPROFILOWE

zwiększające szerokość i grubość.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

15

Rys. 2. Połączenia równoległo-wzdłużne wpustowo-wypustowe: a) prostokątne, b, c) trapezowe, d) trójkątne,

e) półkoliste, f) prostokątne z uskokami, g) wręgowe [9, s. 80]

Do najprostszych złączy czołowych zalicza się złącza zakładkowe i klinowe. Używa się

ich głównie do łączenia elementów krótkich. Do łączenia elementów dłuższych służą
zazwyczaj złącza widlicowe proste i ścięte. Łącza wieloklinowe stosowane są do łączenia
elementów dłuższych narażonych na większe obciążenia. Połączenia równoległe czołowe
przedstawia rysunek 3.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

16

Rys. 3. Połączenia równoległe czołowe a) zakładkowe skośne, b) zakładkowe proste, c) zakładkowe ścięte,

d) klinowe, e) widlicowe proste, g) wieloklinowe [9, s. 81]

W połączeniach czopowych prostopadłych kąt ścięcia końców łączonych elementów

wynosi 90°. Połączenia te przedstawiono na rysunku 4.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

17

Rys. 4. Połączenia narożnikowe graniaków; złącza czopowe prostopadłe: a) zakładkowe proste, b) pojedyncze

przelotowe, c) pojedyncze kryte, d) pojedyncze półkryte, e), f), g) pojedyncze odsadzone, h) podwójne
przelotowe, i) podwójne półkryte [9, s. 82]

Rysunek 5 przedstawia połączenia narożnikowe uciosowe graniaków. W połączeniach

tych kąt ścięcia końców łączonych elementów wynosi zazwyczaj 45°.

Rys. 5. Połączenia narożnikowe uciosowe graniaków a) zakładkowe, b), c) czopowe pojedyncze,

d), e) czopowe podwójne [9,s. 83]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

18

Złącza prostopadłe są łatwiejsze do obróbki, charakteryzują się również większą

wytrzymałością. Złącza uciosowe stosowane są wówczas, gdy wymagany jest wygląd
estetyczny połączeń.

Długość czopów nieprzelotowych musi być równa co najmniej połowie szerokości

ramiaka z gniazdem, a ich szerokość powinna równać się szerokości ramiaków z czopem.
W celu zamaskowania złącza lub uwidocznienia jego części lub całości, powinno stosować się
odsadki boczne poprzeczne lub środkowe. Głębokość gniazda w złączach czopowych
nieprzelotowych powinna być większa ok.2 mm od długości czopa. Grubość czopa równa jest
1/3÷3/7 grubości łączonego elementu, a czopa podwójnego 2/9 tej grubości. Przykłady
konstrukcji czopów przedstawia rysunek 6.

Rys. 6. Przykłady konstrukcji czopów a) pojedynczy odsadzony, b) podwójny, c) pojedynczy pogrubiony

[9, s. 83]

Połączenia narożnikowe płyt stosowane są do łączenia elementów płytowych

wykonywanych z drewna litego. Przedstawiono je na rysunku 7. Złącza wczepowe odkryte
stosuje się wówczas, gdy mogą być widoczne czoła czopów. Złącza wczepowe proste są
bardziej wytrzymałe niż złącza skośne, które choć mają większą powierzchnie sklejenia, są
jednak znacznie słabsze, ponieważ przecięte są włókna drewna wczepów. Złącza wczepowe
półkryte i kryte są mniej wytrzymałe niż odkryte i trudniejsze do wykonania. Złącza wczepowe
skośne stosowane są tam, gdzie trzeba prowadzić montaż bez użycia ścisków montażowych.
Dzięki zastosowaniu złącza wczepowego ukośnego zapewnia się konstrukcji sztywność zanim
stwardnieje klej i nie pozwala na przesunięcie łączonych elementów.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

19

Przykłady konstrukcji złączy wczepowych przedstawia rysunek 8, a połączenia

narożnikowe graniaków rysunek 9.

Rys. 7. Połączenia narożnikowe płyt a)÷d) złącza wczepowe, e), f) złącza wręgowe, g), h) złącza wpustowe:

a) złącze wczepowe proste, e) złącze wręgowe proste, f) skośne, g) złącze wręgowe proste pojedyncze,
h) skośne podwójne [9, s. 85]

Rys. 8. Przykłady konstrukcji złączy wczepowych: a) odkrytych prostopadłych, b) odkrytych skośnych,

c) półkrytych skośnych, d) krytych skośnych [9, s. 86]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

20

Rys. 9. Przykłady konstrukcji złączy. a), b) wręgowych, c÷f) wpustkowych, a) wręgowych prostych,

b) skośnych, c) wpustkowych prostych pojedynczych, d) podwójnych krytych, e), f) podwójnych
krytych [9, s. 86]

Ogólne zasady konstruowania połączeń półkrzyżowych graniaków podobne są do

konstruowania narożnikowych złączy graniaków. Przedstawia je rysunek 10.

Rys. 10. Połączenia półkrzyżowe graniaków i płyt [9, s. 87]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

21

Połączenia krzyżowe stosowane są przede wszystkim do łączenia elementów

graniakowych. Najczęściej stosowanym tego typu połączeniem jest złącze zakładkowe. Stosuje
się również złącza półkrzyżowe obustronne - głównie ze złączami czopowymi. Połączenie
krzyżowe graniaków, złącze zakładkowe przedstawiono na rysunku 11.

Rys.11. Połączenie krzyżowe graniaków, złącze zakładkowe [9, s. 88]

W połączeniach klejowych łącznikowych elementy łączy się ze sobą z użyciem różnych

łączników, a następnie w sposób trwały za pomocą spoiny klejowej. Kierunek przebiegu
włókien drewna w łączniku może być prostopadły lub równoległy do powierzchni sklejanych
elementów. Przy zastosowaniu łączników prostopadłych otrzymuje się złącze o większej
wytrzymałości. Przykładowe łączniki przedstawiono na rysunku 12, a złącza łącznikowe na
rysunku 13 i 13-1.

Rys. 12. Łączniki: a) kołki okrągłe i owalne nacinane i gładkie, b) wypustki, c) lamelka [9, s. 89]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

22

Rys. 13. Złącza łącznikowe klejone: a) wpustkowe ciągłe, b) wpustkowe przerywane, c) lamelkowe, d) kołkowe

płaskie, e) kołkowe okrągłe [9, s. 89]

Rys. 13-1. Połączenia równoległe czołowe a) kołkowe okrągłe, b) kołkowe płaskie [7, s. 90]

Połączenia kątowe narożnikowe graniaków (rys.14.) stosowane są przede wszystkim

w konstrukcjach o mniejszych wymaganiach wytrzymałościowych. Grubość wpustek
pojedynczych i średnica kołków równa się 1/3 grubości łączonych elementów. Gdy stosuje się
dwie równoległe wpustki, wówczas grubość każdej z nich powinna wynosić 1/6 grubości
elementów.

Rys. 14. Połączenia kołkowe narożnikowe graniaków a) prostopadłe kołkowe, b) uciosowe kołkowe,

c), d), e) uciosowe wpustkowe [9, s. 90]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

23

Połączenia kątowe narożnikowe płyt (rys. 15): kołkowe prostopadłe, kołkowe uciosowe

i wpustkowe uciosowe ze względu na łatwość wykonania i oszczędność materiału mają
szerokie zastosowanie, a możliwość wprowadzania do połączeń łączników stwarza
je stosunkowo wytrzymałymi na obciążenia.

Rys.15. Połączenia kątowe narożnikowe płyt a) kołkowe prostopadłe, b) kołkowe uciosowe, c) wpustkowe

prostopadłe, d) wpustkowe uciosowe [9, s. 91]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

24

Połączenia kołkowe półkrzyżowe mogą być stosowane obustronnie do łączenia

elementów graniakowych i płytowych jako połączenia krzyżowe. Przedstawiono je na rysunku
16. Połączenia klinowe są rozbieralne.

Rys. 16. Połączenia kątowe półkrzyżowe elementów graniakowych i płytowych: a) kołkowe, b) klinowe

[9, s. 92]

W połączeniach klejowych bezprofilowych (stykowych) powierzchnie łączonych

elementów powinny być płaskie i gładkie. Dokładność przylegania powierzchni łączonych
elementów zwiększa wytrzymałość połączeń. Podczas łączenia elementów należy zwrócić
uwagę na to, aby przylegały one do siebie powierzchniami dordzeniowymi.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

25

Złącza uciosowe stykowe graniaków przedstawia rysunek 17.

Rys. 17. Przykłady złączy uciosowych stykowych graniaków a) kątowe narożnikowe, b) równoległe czołowe [9, s. 93]

Do łączenia na długość (tylko elementów krótkich) można stosować złącza stykowe.

W połączeniach narożnikowych mogą być stosowane złącza stykowe uciosowe (rys. 15),
odznaczające się małą wytrzymałością, lecz znacznymi walorami estetycznymi.

Podczas prób doświadczalnych dotyczących badania wyrobów z drewna stwierdzono,

że najsłabszym miejscem w konstrukcjach wyrobów z drewna są połączenia. Około 82%
zniszczeń występuje w połączeniach a tylko 18% w materiale. Stąd właśnie dobór
odpowiednich połączeń lub złączy do danego wyrobu jest tak ważny i ich różnorodność tak
wielka.

Obliczenia wytrzymałościowe połączeń klejonych

Wytrzymałość jest to graniczna wartość oporu stawianego obciążeniom zewnętrznym

przez siły spójności ciała stałego. Inaczej mówiąc: wytrzymałość jest to graniczna największa
wartość naprężeń, która nie powoduje jeszcze zniszczenia materiału. Wytrzymałość wyrażona
jest w paskalach (1 Pa=1N/m

2

).

W projektowaniu wyrobów z drewna, stosuje się dwie metody zapewnienia bezpiecznej

eksploatacji tych wyrobów. Pierwsza to metoda naprężeń dopuszczalnych, druga: metoda
stanów granicznych. W Polskiej Normie PN-81/b-03150/00,01,02,03 uwzględnia się
następujące stany graniczne:
− zniszczenie konstrukcji (przekroczenie wytrzymałości), utrata stateczności, czyli

wystąpienie wyboczenia w wyniku obciążenia,

− przekroczenie (pod wpływem obciążenia) dopuszczalnego odkształcenia lub

przemieszczania, uniemożliwiające dalsze użytkowania konstrukcji.

Ocena jakości klejenia

Celem zabiegów technologicznych związanych z klejeniem drewna jest wytworzenie spoiny

klejowej o odpowiedniej jakości. Jakość spoiny klejowej określają jej cechy techniczne oraz,
ważne w produkcji instrumentów, cechy estetyczne. Dokonując wyboru kleju oraz związanej z
nim technologii klejenia, należy również brać pod uwagę względy ekonomiczne. Miernikiem
dobrego sklejenia jest duża wytrzymałość i trwałość połączenia. Ocena wytrzymałości
połączenia polega na określeniu sił potrzebnych do rozerwania spoiny. Trwałość spoiny
klejowej określa jej odporność na działanie różnych czynników.

Określenie wytrzymałości spoin klejowych

W celu określenia wytrzymałości spoin klejowych sporządza się z drewna próbki, którym

po sklejeniu nadaje się odpowiednie wymiary i kształty. Miernikiem wytrzymałości spoiny jest
wartość siły, która działając na powierzchnię spoiny powoduje jej zerwanie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

26

W zależności od rodzaju i czasu działania siły niszczącej rozróżnia się następujące rodzaje

wytrzymałości:
–

wytrzymałość statyczna – przy stałym obciążeniu działającym na spoinę,

–

wytrzymałość statyczna doraźna – zniszczenie spoiny następuje w krótkim czasie po
przyłożeniu obciążenia stałego,

–

wytrzymałość statyczna długotrwała – zniszczenie spoiny następuje po umownie długim
czasie działania obciążenia stałego,

–

wytrzymałość dynamiczna – na spoinę działa obciążenie w postaci uderzenia,

–

wytrzymałość dynamiczna zmęczeniowa – na spoinę działa obciążenie cyklicznie zmienne
(od O do P lub od –P do +P).

Zależnie od kierunku działania siły niszczącej w stosunku do powierzchni sklejenia

(płaszczyzny spoiny) rozróżnia się:
–

wytrzymałość na ścinanie – siła niszcząca ma kierunek styczny do płaszczyzny spoiny (siła
leży w płaszczyźnie spoiny),

–

wytrzymałość na odrywanie – siła niszcząca ma kierunek prostopadły do płaszczyzny
spoiny,

–

wytrzymałość na oddzieranie – siła niszcząca działająca wzdłuż linii połączenia, o kierunku
prostopadłym do płaszczyzny spoiny (wytrzymałość na oddzieranie oznacza się tylko przy
klejeniu materiałów wiotkich – tkanin, skóry, folii, cienkich blach itp. ze sobą lub
z materiałami sztywnymi np. z drewnem);

W zależności od warunków badania rozróżnia się:

–

wytrzymałość na sucho, tj. wytrzymałość, jaką wykazuje spoina klejowa po sezonowaniu
lub klimatyzowaniu połączenia do wilgotności drewna lub tworzyw drzewnych, jaką miały
one przed klejeniem,

–

wytrzymałość na wilgotno, tj. wytrzymałość, jaką wykazuje spoina po nawilżeniu
połączenia przez klimatyzowanie w powietrzu o wilgotności względnej powyżej 90%,

–

wytrzymałość na mokro, tj. wytrzymałość, jaką wykazuje spoina w połączeniu moczonym
w wodzie o różnych temperaturach, po uprzednim sezonowaniu lub klimatyzowaniu.

Oznaczanie wytrzymałości spoiny klejowej ma na celu:

–

sprawdzenie jakości kleju,

–

sprawdzenie prawidłowości przyrządzania masy klejowej i sposobów klejenia,

–

określenie przydatności danego kleju do konkretnego zastosowania.

Najczęściej bada się wytrzymałość statyczną doraźną na ścinanie. Naprężenia ścinające

(styczne) w spoinie mogą być wywołane obciążeniem rozciągającym, obciążeniem ściskającym
lub obciążeniem zginającym . Przeważnie stosuje się obciążenie rozciągające.

Odporność spoiny klejowej to jej stopień podatności na działanie niszczące czynników

zewnętrznych i wewnętrznych.

Na spoinę klejową w różnych warunkach użytkowania sklejonego przedmiotu mogą

działać różne czynniki niszczące.

W zależności od rodzaju tych czynników rozróżnia się:

–

odporność chemiczną spoiny klejowej, to jest stopień podatności spoiny na działanie
substancji chemicznych (kwasów, zasad, roztworów soli itp.)

–

odporność fizyczną spoiny klejowej, to jest stopień podatności spoiny na działanie
temperatury (podwyższonej, niskiej lub zmiennej) oraz wody,

–

odporność biologiczną spoiny klejowej, to jest stopień odporności spoiny klejowej na
działanie czynników biologicznych (bakterii, grzybów, owadów),

–

odporność spoiny klejowej na czynniki atmosferyczne, to jest stopień podatności spoiny
na cykliczne działanie wody i suchego powietrza, podwyższonej i niskiej temperatury.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

27

Oporność prawidłowo wykonanych spoin klejowych na działanie w wymienionych

czynników niszczących zależy przede wszystkim od rodzaju użytego kleju. Na przykład:
–

kleje pochodzenia naturalnego – wykazują brak odporności biologicznej w niekorzystnych
warunkach,

–

kleje termoplastyczne (np. glutynowe) – nieodporne na podwyższoną temperaturę,

większość klejów naturalnych oraz niektóre syntetyczn (np. wikol) – ich spoiny są wytrzymałe
tylko na sucho, (inne kleje syntetyczne znoszą nawilżanie zimną wodą bez uszczerbku dla
wytrzymałości spoiny, jeszcze inne są odporne na kolejne gotowanie.

Warunkiem prawidłowości oceny jest ścisłe przestrzeganie sposobu sporządzania próbek

oraz technologii klejenia. Ocena wytrzymałości klejenia w gotowym wyrobie jest połączona
z całkowitym lub częściowym zniszczeniem tego wyrobu.

Określanie wytrzymałości spoiny klejowej przeprowadza się za pomocą maszyn

probierczych, zwanych również maszynami wytrzymałościowymi. Umożliwiają one zmianę
szybkości przyrostu siły niszczącej oraz dokładny jej pomiar.

Do określenia wytrzymałości klejów utwardzanych na zimno, tj. bez konieczności

nagrzewania spoiny klejowej przydatne są próbki poddawane rozciąganiu o spoinach
poprzecznych i wzdłużnych . Wytrzymałość spoiny oblicza się wg wzoru:

F

R

1 =

[MPa]

A

gdzie: R

1

– wytrzymałość spoiny klejowej na rozciąganie w MPa,

F – siła niszcząca w MN,

A – powierzchnia spoiny w m

2

.

W próbkach poddawanych rozciąganiu, o spoinach skośnych zniszczenie spoiny następuje

najczęściej w samej spoinie bez uszkodzenia warstw drewna przyległego do kleju.

Wytrzymałość spoiny oblicza się wg wzoru:

t ·cos α

R

1

= [MPa]

A

w którym: α – kąt skosu w stopniach.

Siły działające równolegle do spoiny klejowej powodują jej ścięcie. Mogą to być siły

rozciągające, jak i ściskające. Podczas zginania elementów sklejonych może również nastąpić
ścięcie spoiny. W praktyce stosuje się klasyfikację ocen wytrzymałości spoin klejowych podaną
w tabeli 7.

Tabela 7. Klasyfikacja ocen wytrzymałości spoin klejowych [8, s. 49]

Średnia

wytrzymałość

spoiny klejowej
w MPa

3,923

3,923-4,315

4,413-4,805

4,903 -5,295

5,393

Ocena
wytrzymałości spoiny

niedostateczna mierna

dostateczna

dobra

bardzo dobra

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

28

Na wytrzymałość połączenia ma wpływ budowa wewnętrzna utwardzanego kleju.

Nie tworzy on jednolitej masy, a występujące w nim nierówności strukturalne obniżają
wytrzymałość. W czasie utwardzania kleju następuje kurczenie się spoiny wywołane utratą
rozpuszczalnika. Siły adhezji uniemożliwiają swobodne przesuwanie się cząstek kleju, przyle-
gających do sklejanego materiału. Dlatego w spoinie powstają naprężenia, które mają wpływ
na jej wytrzymałość. Ujemny wpływ wymienionych czynników na wytrzymałość spoiny jest
tym mniejszy, im cieńsza jest warstwa utwardzonego kleju. Wpływ grubości spoiny na jej
wytrzymałość przedstawia tabela 8.

Tabela 8. Wpływ grubości spoiny klejowej na jej wytrzymałość [8, s. 53]

Grubość spoiny
w mm

Średnia wytrzymałość na
ściskanie w MPa

Stosunek

próbek

zniszczonych w spoinie
do ogólnej liczby próbek.
w %

0,05

10,6

63

0,10

10,2

75

0,15

9,4

79

0,20

8,4

81

0,25

7,7

91

0,30

6,6

89

0,35

5,9

96

0,40

4,7

95

0,45

3,4

98

0,50

3,7

97

Spoiny klejowe użytkuje się w zmiennych warunkach, w związku z czym działają na nie

różne czynniki. Odporność spoiny klejowej na działanie tych czynników określa wzór

R

w

Q = 100 [%]

R

p

W którym:
Q – odporność spoiny klejowej, to jest zdolność spoiny do przeciwstawiania się działaniu

czynnika niszczącego w ciągu określonego czasu,

R

p

– wytrzymałość pierwotna w MPa, uzyskiwana po zakończeniu klejenia i dojrzewania

spoiny klejowej,

R

w

– wytrzymałość wtórna w MPa, uzyskana po działaniu na spoinę czynnika niszczącego

w ciągu określonego czasu.

Zasady doboru złączy

Nośność graniczna i sztywność połączeń zależą od następujących czynników:

–

warunków użytkowania, a więc kierunku działania siły (zginająca ściskająca, rozciągająca)
i charakteru jej działania (dynamiczna, statyczna długotrwała),

–

konstrukcji złącza. Wybór rodzaju złącza dla konkretnego połączenia zależy od wartości
i charakteru obciążenia, łatwości wykonania, łatwości montażu i demontażu oraz
wymagań estetycznych,

–

materiałów. Na nośność i sztywność połączeń wpływa rodzaj materiału, a w przypadku
drewna ważny jest kąt nachylenia włókien drzewnych, zwłaszcza w elementach klejonych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

29

–

dokładność wykonania złączy. Dokładność obróbki powierzchni (niepłaskość, falistość,
chropowatość), tolerancje i pasowania złącza (luz, wcisk) wpływają na jakość połączeń,
zwłaszcza klejowych,

–

technologiczne parametry wykonania połączenia. Istotny wpływ na wytrzymałość ma
dobór parametrów łączenia elementów. W przypadku połączeń klejowych ciśnienie, ilość
naniesienia kleju oraz lepkość kleju, a w przypadku połączeń z użyciem łączników
mechanicznych np. średnica łącznika i średnica nawiercenia

.

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Jakie znasz ogólne kryteria podziału połączeń elementów drewnianych?
2. Jak dzieli się połączenia pod względem układu łączonych elementów?
3. Jak klasyfikuje się połączenia klejowe?
4. Jakie znasz zasady stosowania złączy w konstrukcjach z drewna i tworzyw drzewnych?
5. W jakim celu przeprowadza się badania wytrzymałości spoin klejowych?
6. Jak dokonuje się oceny jakości wykonanych połączeń?
7. Jaki wpływ na wytrzymałość spoiny ma jej grubość?
8. Od czego zależy wytrzymałość spoiny klejowej?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Scharakteryzuj wszystkie połączenia znajdujące się w obudowie pianina stojącego w sali

lekcyjnej. Dokonaj pomiarów grubości i szerokości elementów obudowy (dotyczy pianina
w naturze), narysuj w podziałce 1:2 jedno z połączeń według zależności wymiarowych
znajdujących się w literaturze. Narysuj je zgodnie z zasadami rysunku technicznego.
Zaproponuj alternatywne łącze.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z elementami obudowy pianina,
2) zapoznać się z kryteriami podziału połączeń elementów z drewna i tworzyw drzewnych,
3) dokonać charakterystyki wybranych połączeń obudowy pianina,
4) dokonać pomiarów elementów pianina zawierających wybrane łącze,
5) narysować wybrane łącze w skali 1:2,
6) przedstawić propozycję alternatywnych połączeń,
7) Przedstawić swoją pracę nauczycielowi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

obudowa pianina w naturze,

−

literatura dotycząca połączeń i łączników występujących w złączach,

−

przyrządy pomiarowe,

−

notatnik,

−

przybory kreślarskie,

−

arkusz rysunkowy formatu A3.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

30

Ćwiczenie 2

Zaprojektuj połączenie boku z drzwiami górnymi pianina. Projekt połączenia należy

wykonać w podziałce 1:1 na arkuszu rysunkowym formatu A-3, według zasad rysunku
technicznego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z kryteriami podziału połączeń klejonych,
2) zapoznać się z konstrukcją modelu pianina lub pianinem w naturze,
3) dokonać pomiarów przekroju elementów pianina,
4) zaprojektować połączenie ( dokonać wyboru),
5) narysować w podziałce 1:1 połączenie boku z drzwiami górnymi,
6) zaprezentować swoją pracę nauczycielowi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

obudowa pianina w naturze,

−

literatura dotycząca połączeń i łączników występujących w złączach,

−

przyrządy pomiarowe,

−

notatnik,

−

przybory kreślarskie,

−

arkusz rysunkowy formatu A3.

Ćwiczenie 3

Wykonaj badanie wytrzymałości spoiny klejowej na ścianie przy obciążeniu rozciągającym

za pomocą próbki trzywarstwowej typu IBL oraz przy obciążeniu ściskającym za pomocą
próbki blokowej. Oblicz wytrzymałość złączy klejowych i oceń ich jakość.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z literaturą na ten temat,
2) zapoznać się z instrukcją wykonania ćwiczenia,
3) przygotować próbki trzywarstwowe i blokowe do badania wytrzymałości spoin

klejowych,

4) sprawdzić sprawność maszyny wytrzymałościowej,
5) wykonać pomiary wytrzymałości spoin klejowych,
6) odczytać na siłomierzu maszyny wytrzymałościowej wartości sił niszczących,
7) zanotować wyniki pomiaru,
8) obliczyć wytrzymałości spoin klejowych na ścinanie przy obciążeniu rozciągającym

i ściskającym,

9) korzystając z otrzymanych wyników i zestawienia tabelarycznego ocenić jakość badanych

połączeń,

10) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

-

próbki IBL do oznaczania wytrzymałości na ścinanie przy obciążeniu rozciągającym

i ściskającym,

-

instrukcja do wykonania ćwiczenia,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

31

-

maszyny wytrzymałościowe,

-

suwmiarka o dokładności do 0,1 mm,

-

zestaw aparatury i sprzętu laboratoryjnego do oznaczenia wilgotności drewna metodą

suszarkowo-wagową lub wilgotnościomierz elektryczny,

-

komora klimatyzacyjna,

-

prasa laboratoryjna lub ściski śrubowe,

-

Klasyfikacja ocen wytrzymałości spoin klejowych,

-

przybory do pisania,

-

literatura z rozdziału 6.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) dokonać podziału połączeń klejowych?





2) zaklasyfikować połączenie klejowe ?





3) wyjaśnić od czego zależy wytrzymałość spoiny klejowej?





4) przeprowadzić badanie wytrzymałości połączenia klejowego?





5) obliczyć wytrzymałość połączenia klejowego?





6) ocenić jakość połączeń klejowych?





7) scharakteryzować podział wytrzymałości spoin klejowych w zależności

od różnych kryteriów?





8) wymienić czynniki wywołujące obniżenie odporności spoiny klejowej?





„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

32

4.3. Przygotowanie klejów i roztworów klejowych

4.3.1. Materiał nauczania

Praca przy przygotowywaniu klejów wymaga zachowania czystości i dokładności.

Pomieszczenie powinno być przestronne i widne, a podłoga i ściany wykonane z materiału
umożliwiającego częste spłukiwanie wodą (np. podłoga betonowa, a ściany pomalowane farbą
olejną lub wyłożone białymi kafelkami, na których łatwo dostrzec zanieczyszczenia i zmyć je).
Podłoga powinna mieć lekki spadek ku otworowi kanalizacyjnemu odprowadzającemu wodę.
Wskazane jest ułożenie na podłodze kratownicy drewnianej o wysokości 5–10 cm. Przy
przygotowywaniu kleju wydzielają się wyziewy o niemiłej woni; ich szkodliwość dla zdrowia
obsługi zależy od rodzaju kleju. Z tego powodu wentylacja naturalna na ogół nie wystarcza
i konieczne jest zainstalowanie wentylatorów mechanicznych. Wyziewy należy w miarę
możliwości wychwytywać bezpośrednio nad miejscem ich powstawania, instalując okapy nad
otwartymi mieszadłami i wannami.

Każde rozlanie kleju lub surowców należy natychmiast spłukać nie tylko ze względów

higienicznych, lecz również ze względu na bezpieczeństwo pracy, gdyż grozi pośliźnięciem
i upadkiem. Przed przerwą w pracy należy mieszadło wymyć, a po zakończeniu pracy
w każdym tygodniu należy mieszadło oraz cały sprzęt, jak wanny, wiadra itp. wymyć ciepłą
wodą. W pomieszczeniach powinna być bieżąca woda zimna i ciepła, konieczna do celów
produkcyjnych, porządkowych i higienicznych. Potrzebna jest również umywalnia, gdyż
pracownicy narażeni są stale na zabrudzenie klejem, który przez swoją przyczepność
uniemożliwia dalszą pracę, a nawet może działać szkodliwie.

Nad mieszadłami przeznaczonymi do wypełniania lub spieniania kleju mocznikowego

powinny znajdować się kominy wentylacyjne usytuowane w taki sposób, aby głowa
obsługującego nie znajdowała się pod wyciągiem, lecz obok niego. Włączenie mieszania kleju
mocznikowo-formaldehydowego może nastąpić jedynie wówczas, gdy zbiornik mieszadła
wypełniony jest w części lub całkowicie składnikami masy klejowej, a przykrywy
uniemożliwiające rozbryzg kleju na zewnątrz, są zamknięte. Przed otwarciem przykryw należy
mieszadło bezwzględnie wyłączyć z pracy. Po jej zakończeniu i opróżnieniu pojemnika
mieszadła z kleju należy przystąpić do oczyszczania wszystkich zewnętrznych powierzchni
oraz wewnętrznych płaszczyzn stykających się z klejem w czasie mieszania. Powyższą
czynność wykonuje się ciepłą wodą przy unieruchomionym mieszadle.

W celu przygotowania klejów do użycia należy dokładnie wymieszać kleje i substancje

dodatkowe zachowując przewidziane proporcje ilościowe, tak aby umożliwić nakładanie
klejów na powierzchnie sklejane. Konieczne jest również dokonanie pomiarów lepkości,
stężenia i odczynu (kwasowości) gotowego kleju.

W zależności od potrzeb, rodzaje substancji dodatkowych oraz ich ilość mogą być

w pewnych granicach zmienne. Dla praktyki produkcyjnej opracowano recepty klejarskie,
w których są podane ilości i rodzaje substancji klejowej oraz wszystkich substancji
dodatkowych. Ilości składników klejów podawana jest w częściach wagowych. Przyrządzając
potrzebną ilość kleju, można podstawiać pod ilości podane w częściach wagowych, dowolne
jednostki wagowe, tj. gramy lub kilogramy. Kolejność dodawania składników i warunki, jakie
trzeba przy tym stworzyć, podawana jest w instrukcjach sporządzania klejów. Jednym
z warunków uzyskania dobrego kleju jest dokładne wymieszanie substancji dodatkowych
z klejem.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

33

Przygotowywanie klejów glutynowych do użycia
W kleju glutynowym substancją dodatkową jest woda, która pełni rolę rozpuszczalnika.

Jako wypełniacze mogą być dodawane: kreda pławiona, kaolin lub mączka drzewna.
Aby zlikwidować nieprzyjemny zapach kleju glutynowego, dodaje się do niego 0,8÷1% fenolu
lub kwasu salicylowego. Specjalne dodatki chemiczne do klejów glutynowych stwarzają
możliwość utwardzania kleju w podwyższonej temperaturze (klej staje się termoutwardzalny).
Kleje z wypełniaczem znajdują zastosowanie do okleinowania drewna.

Przykładowe recepty:

I.

Klej do łączenia złączy stolarskich ,

1. Klej glutynowy l cz.w. (część wagowa).
2. Woda 3÷7 cz.w. (ilość rozpuszczalnika zależy od jakości kleju).

II. Klej glutynowy zmodyfikowany, termoutwardzalny i częściowo wodoodporny.

Na 100 cz.w. kleju sporządzonego wg recepty I należy dodać:

1. Paraformaldehydu 10 cz.w.
2. Kwasu szczawiowego 5,5 cz.w.

Przygotowanie do użytku kleju glutynowego polega na moczeniu i rozpuszczaniu go oraz

na dodaniu pozostałych składników. Moczenie przeprowadza się w wodzie o temperaturze nie
przekraczającej 20°C, pozbawionej przez gotowanie niepożądanych składników. Ilość wody
użytej do moczenia zależy od żądanego stopnia stężenia kleju.

Czas moczenia kleju:

–

w postaci łusek – 20 minut,

–

w postaci perełek – l godzinę,

–

w tabliczkach – ponad 12 godzin.
Klej moczy się w naczyniach nieżelaznych, aby zapobiec jego czernieniu. Rozpuszcza

się go w specjalnych naczyniach, częściowo zanurzonych w wodzie, która jednocześnie
podgrzewa cały układ ( na łaźni wodnej). Temperatura kleju podczas rozpuszczania nie
powinna przekraczać 60°C. Długotrwałe podgrzewanie i przekraczanie tej temperatury obniża
wytrzymałość spoiny klejowej. Po całkowitym rozpuszczeniu kleju można dodawać inne
składniki przewidziane w recepcie.

Przygotowując klej zmodyfikowany wg recepty II – po rozpuszczeniu i dodaniu

przewidzianych składników należy obniżyć temperaturę kleju do 40°C. Ponowne podgrzanie
tak przygotowanego kleju powoduje jego utwardzanie.

Ilość suchej substancji klejowej niezbędnej do uzyskania określonej ilości kleju

glutynowego o wymaganym stężeniu można obliczyć wg wzoru:

85 ∙K ∙ Q

z

Q

k

= ––––––

(100 – w) ∙ 100

w którym:
Q

k

– ilość substancji klejowej w stanie powietrzno-suchym w kg,

K – przewidziane stężenie kleju w %,
Q

z

– zamierzona ilość gotowego kleju do użycia w kg,

w – wilgotność powietrzno-suchego kleju w %.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

34

Prawidłowe stężenie klejów glutenowych, w zależności od ich przeznaczenia, podano

w tabeli 9. Pozostałe właściwości kleju glutenowego do użycia zastawiono w tabeli 11. Kleje
glutynowe stosuje się do sklejania złączy stolarskich.

Tabela 9. Prawidłowe stężenie klejów glutynowych dotyczące różnych sposobów klejenia i różnych rodzajów

drewna [8, s 59]

Rodzaj spoin

Sposób klejenia i rodzaj drewna

Rodzaj kleju

skórny

kostny

ilość powietrzno-suchego kleju
w % masy roztworu

Równoległe

drewno miękkie
drewno twarde

30÷45
35÷40

40÷45
45÷50

Czołowe

uprzednie nasycenie sklejanej powierzchni
klejenie właściwe

10÷15
45÷50

15÷20
55

Okleinowanie

klej bez wypełniacza
klej z wypełniaczem

35÷40
35

45÷50
45

Przygotowywanie klejów kazeinowych do użycia

Skład kleju kazeinowego sprzedawanego w handlu: sproszkowana kazeina i wapno

gaszone oraz niewielkie ilości fluorku, chlorku lub siarczanu miedziowego. Klej ten jest
przeznaczony do klejenia w temperaturze pokojowej, tj. „na zimno” oraz po podgrzaniu „na
ciepło” i „na gorąco”. Koniecznym składnikiem kleju jest woda. Inne substancje dodatkowe:
kalafonia, nafta oraz kaolin lub kreda pławiona.

Przykładowe recepty:

I.

Klej do klejenia drewna twardego

1. Proszek klejowy l cz.w.
2. Woda 1,6–1,9 cz.w.

II. Klej do klejenia drewna miękkiego
1. Proszek klejowy l cz.w.
2. Woda 1,8–2,2 cz.w.

Należy wymieszać proszek klejowy z wodą o temperaturze 15÷20°C. Po godzinie od

czasu wymieszania składników roztwór kleju jest gotowy do użycia. Klej kazeinowy jest silnie
alkaliczny i działa niszcząco na metale, dlatego do sporządzania kleju należy używać naczyń
emaliowanych, glinianych lub drewnianych. Z powodu dużej alkaliczności kleje kazeinowe nie
są obecnie stosowane. Wchodząc w reakcje chemiczne z garbnikami zawartymi w drewnie
zmieniają one jego barwę, co obniża wygląd estetyczny wyrobów.

Przygotowywanie klejów fenolowych do użycia

Klejów fenolowych nie stosuje się na szerszą skalę do klejenia drewna. Kleje utwardzane

w temperaturach (10÷20

0

C) należy przygotować do użycia przez dodanie utwardzacza

(aktywatora). Utwardzaczami najczęściej są kwasy sulfonowe, które obniżając odczyn kleju
powodują skrócenie czasu utwardzania. Można również dodać wypełniaczy: jak albuminę,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

35

skrobię, białka roślinne lub mączkę z mielonych łupin orzechów.Mieszanie składników należy
przeprowadzać w naczyniach odpornych na korozję. Ze względu na dodatek silnego kwasu
trzeba zachować szczególną ostrożność podczas przyrządzania i używania tego kleju. Kleje
utwardzane na gorąco są dostępne w handlu w stanie gotowym do użycia.

Przykładowa recepta

I.

Klej fenolowy do klejenia na zimno (10÷20

0

C)

1. Żywica fenolowa (polskiej produkcji AG) 100 cz.w.
2. Kwas sulfonowy 15÷20 cz.w.
3. Wypełniacz (mielone łupiny z orzechów) 20 cz.w.
4. Woda (do mieszania z wypełniaczem) 20 cz.w.

Przygotowanie kleju fenolowego do użycia polega na wymieszaniu wyżej wymienionych

składników.

Przygotowywanie klejów mocznikowych do użycia

Kleje mocznikowe są obecnie powszechnie stosowane do klejenia drewna, a najczęściej do

oklejania drewna i tworzyw drzewnych okleinami i foliami. Substancja klejowa występuje
w handlu w postaci lepkiego roztworu i jest żywicą mocznikowo-formaldehydową powstałą
w wyniku polikondensacji mocznika z formaldehydem. Żywica może również występować
w postaci proszku. Utwardzanie kleju polega na obniżeniu odczynu do wartości:
pH = 5÷3 w razie klejenia w temperaturze do 20°C
pH = 6÷5,5 podczas klejenia w temperaturze ponad 20°C.

Zmiana odczynu jest wywoływana dodatkiem utwardzacza. Mieszania składników kleju

dokonuje się w mieszadłach, to jest zbiornikach zaopatrzonych w jeden lub kilka wirników
obracających się mechanicznie. Podczas spienienia kleju liczba obrotów wirnika powinna
wynosić 150÷200 na minutę.

Przykładowe receptury.

I.

Klej mocznikowy stosowany na zimno (spoina klejowa otrzymywana w temperaturze około

20°C).
1. Żywica mocznikowa (symbol handlowy MC) – 60÷100 cz.w.
2. Mąka żytnia (wypełniacz) – 30 cz.w,
3. Woda – 30 cz.w.
4. Utwardzacz UZP w płynie (chlorek amonu) – 10 cz.w.

II. Klej mocznikowy stosowany na gorąco (spoina klejowa otrzymywana w temperaturze
95÷105°C).
1. Żywica mocznikowa BZ o stężeniu 60% – 100 cz.w.
2. Mąka żytnia – 50 cz.w.
3. Woda – 50 cz.w.
5. Utwardzacz BZ w płynie – 10 cz.w.

Stosuje się środek spieniający w ilości 3÷5 cz.w. na 100 cz.w. żywicy mocznikowej. Przed

przyrządzeniem kleju należy przygotować utwardzacze. Znajdują się one w handlu w stanie
stężonym i przygotowanie ich polega na rozcieńczeniu wodą w stosunkach ilościowych
podanych poniżej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

36

1. Szybko działający utwardzacz UZP (czysty chlorek amonu – salmiak)
utwardzacz – 15 cz.w.
woda – 85 cz.w.
2. Wolno działający utwardzacz UGW-1
utwardzacz – 25 cz.w.
woda – 75 cz.w.
3. Utwardzacz BZ
chlorek amonu – 5 cz.w.
25% woda amoniakalna – 5 cz.w.
woda – 90 cz.w.

Sposoby przygotowywania klejów mocznikowych.

Należy rozpuścić klej w wodzie w następujących stosunkach ilościowych:

1. Klej o stężeniu 40% - kleju w postaci proszku – 100 cz.w. oraz wody 150 cz.w. wody
2. Klej o stężeniu 60% - kleju w postaci proszku – 100 cz.w. oraz 67 cz.w. wody

Po wymieszaniu składników roztwór kleju należy pozostawić na kilka godzin, a przed

dalszą obróbką surowca klejowego poddać go ponownemu mieszaniu.

Znane są cztery sposoby przyrządzania kleju z płynnej żywicy mocznikowej. Wszystkie

zalecają ochładzanie kleju podczas mieszania z utwardzaczem. Egzotermiczna reakcja
chemiczna powoduje wzrost temperatury kleju, która przyspiesza utwardzanie kleju.

Sposób I
1. Do mieszadła nalać żywicę kleju mocznikowego w ściśle określonej ilości.
2. Przesiać mąkę żytnią ( lub inny wypełniacz ) przez gęste sito i dodać powoli do kleju

powoli do mieszadła tak aby nie powstały grudki i mieszać klej przez 15÷60 min.

3. Dodać wody, jeśli jest to zgodne z receptą.
4. Do kleju dodaje się uprzednio przygotowany utwardzacz i całość dobrze miesza.

Sposób II (z dekstrynowaniem wypełniacza).
1. Do mieszadła nalać żywicę kleju mocznikowego w ściśle określonej ilości.
2. Przesiać mąkę żytnią przez gęste sito. 70% ilości mąki wsypać powolisię do żywicy

klejowej podczas nieprzerwanego ruchu mieszadła.

3. Temperaturę masy klejowej podnieść do 80÷90°C w czasie 10 minut, a następnie

ochłodzić do 20°C i dodać pozostałą ilość mąki. Całość dobrze mieszać w czasie 15÷60
minut.

4. Jeżeli przewiduje to recepta, należy dodać wody.
5. Przed użyciem kleju dodać utwardzacza.

Sposób III

Nie dodaje się utwardzacza do kleju, co znacznie przedłuża jego żywotność.

Na jedne elementy sklejane nanosi się oddzielnie utwardzacz w ilości 80÷100 g/m

2

(naniesiony

na powierzchnię utwardzacz należy przed klejeniem wysuszyć), a na drugie elementy nanosi się
klej bez utwardzacza. Po złożeniu elementów powierzchniami sklejanymi następuje
wymieszanie utwardzacza z klejem.

Sposób IV.

Przygotowanie kleju mocznikowego spienionego

1. Do kleju przygotowanego wg sposobów I lub II nie dodawać utwardzacza,
2. Sprawdzić lepkość kleju. Powinna ona wynosić 150 mPa∙s (milipaskalosekund).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

37

3. Nekalinę S ( środek spieniający) występującą w postaci pasty rozprowadzić w niewielkiej

ilości żywicy lub wody letniej.

4. Po dolaniu do kleju środka spieniającego miesza się całość przez 5÷60 minut. (Przyrost

masy klejowej nie powinien przekraczać 80%. Za duże spienienie kleju powoduje bardzo
szybkie jego zasychanie na powierzchniach sklejanych - osłabienie spoiny klejowej).

5. Pod koniec spieniania dodaje się utwardzacza. (Czas utrzymywania się piany wynosi

do 4 godzin).
Do klejów mocznikowych stosowanych podczas okleinowania należy dodać barwnika

w ilości podanej w tabeli 10.

Tabela 10. Ilości barwników dodawanych do klejów mocznikowych używanych do okleinowania w zależności

od gatunku drewna okleiny [8, s. 65]

Gatunek drewna okleiny

brzoza

buk

dąb

mahoń

Rodzaj barwnika

Stężenie roztworu

barwnika w g/l

Ilość barwnika w g na 100 g

masy klejowej bez utwardzacza

T

brunat orzechowy

wodny GS,RS

10
15

3
6

12
24

0,40
0,60
0,10
0,20
0,35
0,70

0,40
0,60
0,09
0,18
0,35
0,70

0.50
0,65
0,12
0,30
0,35
0,70

–
–
–
–
–
–

Brunat dębowy wodny
GR

15
25

0,40
0,90

0,30
0,90

0,60
1,10

–
–

Brunat

mahoniowy

wodny B

20
40

1,00
2,00

1,00
2,00

–
–

1,00
2,00

Przygotowywanie klejów melaminowych do użycia

Żywice melaminowe występują w handlu w postaci proszku lub w postaci błon klejowych.

Przygotowanie do użytku kleju sproszkowanego polega na wymieszaniu żywicy z wodą.
Niekiedy dodaje się wypełniacza i utwardzacza.

Przykładowe recepty:

I.

Klej do klejenia w temperaturze około 100°C bez wypełniacza i utwardzacza.

1. Żywica melaminowa w proszku – 100 części wagowych.
2. Woda – 150÷200 cz.w.

II. Klej przeznaczony do klejenia w temperaturze poniżej 50°C z wypełniaczem.
1. Żywica melaminowa w proszku – 100 cz.w.
2. Woda – 150÷200 cz.w.
3. Kwas szczawiowy (utwardzacz).

III. Klej stosowany w temperaturze około100°C z dodatkiem wypełniacza.
1. Żywica melaminowa w proszku – 100 cz.w.
2. Woda –150÷300 cz.w.
3. Mąka żytnia (wypełniacz) – 30 cz.w.

Wodę, w której rozpuszcza się żywicę melaminowa, podgrzewa się do temperatury

30÷40°C. Dodatek utwardzacza powoduje osłabienie spoiny klejowej, lecz umożliwia klejenie
w niższych temperaturach. Kleje melaminowe mają podobne zastosowanie jak kleje
mocznikowe.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

38

Przygotowywanie kleju mocznikowo-melaminowego do użycia

Dodatek żywicy melaminowej do kleju mocznikowego przyspiesza utwardzanie kleju oraz

podnosi wytrzymałość spoiny klejowej. Klej ten znajduje zastosowanie do klejenia okleiny na
styk.
Przykładowa recepta

1. Klej mocznikowy gotowy do użycia – 100 cz.w.
2. Sproszkowana żywica melaminowa – 20 cz.w.
3. Woda– 10 cz.w.
Wymieszać ze sobą składniki podane w recepcie.

Przygotowywanie kleju poliwinylowego (wikolu) do użycia

Klej ten jest obecnie powszechnie stosowany do sklejania złączy drewnianych. Znajduje się

on w handlu w postaci gotowej do użycia. Można do kleju dodać wypełniacza (szkło wodne,
kreda, mąka żytnia i mączka drzewna lub mączka z gipsu nie palonego) w celu zmniejszenia
przenikania kleju przez cienkie warstwy porowatego drewna. W razie dużego stężenia kleju,
spowodowanego wyparowaniem rozpuszczalnika, można przed użyciem kleju dodać 10÷20%
wody.

Przykładowa recepta
1. Klej poliwinylowy – 100 cz.w.
2. Kreda lub mączka drzewna – 25÷30 cz.w.
3. Woda– 15÷25 cz.w.
Wymieszać wypełniacz z wodą, a następnie dodanić tej mieszaniny do kleju.

Przygotowywanie innych klejów do użycia

Na rynek trafiają coraz nowsze rodzaje klejów. Na specjalną uwagę zasługują te, które

wykazują zdolność łączenia drewna z innymi tworzywami, jak laminaty czy folie oraz kleje
o niezmiernie krótkim czasie utwardzania, nazywane klejami kontaktowymi. Należy tu
wymienić kleje poliuretanowe, neoprenowe (chloroprenowe) należące do klejów
kontaktowych i kleje celulozowe oraz klej topliwy. Wszystkie te kleje znajdują się w handlu
w stanie gotowym do użycia. Na ich opakowaniach znajdują się instrukcje dotyczące
warunków przechowywania klejów, sposobu przygotowania ich do użycia oraz podawane są
najważniejsze parametry klejenia. Przestrzeganie podanych zasad jest obowiązkiem
użytkownika. Właściwości wszystkich omówionych wyżej klejów przedstawiono w tabeli 11.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

39

Tabela 11. Niektóre właściwości klejów najczęściej używanych do klejenia i oklejania drewna i tworzyw

drzewnych [8, s. 67]

Rodzaje klejów

Właściwości

glutynowy

kazeinowy

mocznikowy

melaminowy poliwinylowy

neoprenowy

Postać handlowa

perełki łuski
tabliczki

proszek

roztwór
proszek błona

proszek błona płynna

płynna

Postać użytkowa

płynna

płynna

płynna błona

płynna błona płynna

płynna

Żywotność
w stanie gotowym
do użycia

nieograni-
czona

10÷12
godzin

3÷8 godzin w
temperaturze
20° C

24÷48 godzin 6÷12 mies.

5 miesięcy od
daty produkcji

Barwa

jasno-żółta
do brązowej

jasno-żółta

jasno-żółta

bezbarwny

biały

bezbarwny

Lepkość

20÷50°E

60÷130

0

E

4000÷6000
mPa∙s

10000 cP

400÷7000 mPa∙s

Stężenie w %

20÷50

30÷45

60÷70

60÷70

35÷60

Wytrzymałość
spoiny w MPa na
sucho

6,0÷9,0

7,0÷9,0

4,0÷13,0

4,0÷13,0

12,5÷15,0

2,5÷3,0

Na mokro

–

9,0

1,5÷3,0

4,0÷12,0

0,9÷1,3

1,0÷1,5

Wytrzymałość
spoiny w
wilgotnym
powietrzu

zła

zła

dobra

b. dobra

zła

dobra

Odporność na dzia-
łanie pleśni

zła

zła

dobra

b. dobra

dobra

dobra

Odporność na
warunki
atmosferyczne

zła

zła

dobra

b. dobra

dobra

dobra

Odporność na
wyższe temp. do
50°C
od 50 do 100°C

zła
zła

średnia
średnia

b. dobra
dobra

b. dobra
b. dobra

dobra dobra

dobra
zła

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Co decyduje o jakości i przydatności kleju do klejenia.?
2. Co to są receptury klejarskie?
3. Jakie kolejne czynności należy wykonać podczas przygotowania roztworu kleju

glutynowego?

4. Jakie są sposoby przyrządzania klejów mocznikowych?
5. Co to są kleje kontaktowe?
6. Dlaczego z klejami glutynowymi i kazeinowymi należy pracować w naczyniach

nieżelaznych?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

40

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Oblicz, ile gramów kleju glutynowego w postaci łusek należy użyć do sporządzenia 200g

30 procentowego roztworu kleju do sklejenia połączenia równoległego z drewna miękkiego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeczytać literaturę traktującą o przygotowywaniu roztworów klejowych o żądanym

stężeniu,

2) wyliczyć ilość rozpuszczanego kleju korzystając ze wzoru,
3) zapisać obliczenia w notatniku i przedstawić nauczycielowi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

-

tabela ze stężeniami kleju glutynowego (tabela 9),

-

notatnik,

-

materiały piśmienne,

-

literatura z rozdziału 6.

Ćwiczenie 2

Przygotuj roztwór kleju glutynowego do łącznia złączy stolarskich.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z recepturami przyrządzenia roztworów kleju glutynowego,
2) przygotować składniki do sporządzenia roztworu kleju glutynowego,
3) odważyć poszczególne składniki roztworu klejowego w odpowiednich częściach

wagowych,

4) przygotować naczynie do rozpuszczenia kleju glutynowego,
5) wykonywać klejone czynności związane z przygotowaniem roztworu kleju glutynowego,
6) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

-

klej glutynowy w postaci handlowej,

-

woda,

-

waga laboratoryjna,

-

naczynie do rozpuszczenia kleju glutynowego,

-

literatura z rozdziału 6.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

41

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) omówić, jakim kryteriom podlega ocena właściwie przygotowanego

stanowiska pracy z klejami?





2) posługiwać się recepturami klejarskimi?





3) dokonywać obliczenia ilości masowych składników roztworów

klejowych?





4) przygotować roztwór kleju glutynowego?





5) dokonać porównania właściwości klejów pod kątem możliwości jego

zastosowań?





„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

42

4.4. Nakładanie klejów na łączone powierzchnie

4.4.1. Materiał nauczania

Przygotowanie powierzchni łączonych elementów do klejenia.

Niewielkie pęknięcia oraz drobne wady lub uszkodzenia, powstałe podczas obróbki drewna

i czynności montażowych, można zaprawiać kitem. Najczęściej są stosowane kity klejowe
sporządzane wg następujących recept:

I.

Kit z kleju kazeinowego:

1. Klej kazeinowy – 180 cz.w.
2. Woda amoniakalna– 125 cz.w.
3. Woda zimna – 1000 cz.w.
4. Trociny lub pył drzewny w ilości niezbędnej do uzyskania masy o odpowiedniej

konsystencji.

II. Kit z kleju glutynowego:
1. Klej glutynowy 25% gotowy do użytku – 450 cz.w.
2. Kreda pławiona – 500 cz.w.
3. Węgiel drzewny sproszkowany – 500 cz.w.
4. Olej lniany – 50 cz.w.

Sporządzanie kitów polega na dokładnym wymieszaniu podanych wyżej składników.

Zamiast, kleju można również używać lakieru nitrocelulozowego, który z kredą i mączką
drzewną daje również dobry, szybkoschnący kit.

Przygotowywanie drewna do klejenia

Przygotowanie drewna do okleinowania polega na wycięciu elementów o przewidzianych

kształtach i wymiarach. Następnie drewno szlifuje się w celu wyrównania grubości i usunięcia
ewentualnych nierówności. Boki wyrównuje się, a w razie stosowania doklejek profilowych
z tworzyw sztucznych czy metalu, wykonuje się w nich wpusty na wypusty doklejek. Drewno
przygotowane do klejenia musi być czyste i odpylone.

Przygotowywanie oklein

Przygotowanie oklein zależy od wymiarów elementów przeznaczonych do okleinowania

oraz sposobu ułożenia okleiny na ich powierzchniach. W razie okleinowania drobnych
elementów, których wymiary mieszczą się w wymiarach arkuszy okleiny, przygotowanie
sprowadza się do jej doboru i wybraniu sposobu ułożenia słojów okleiny na oklejanym
elemencie (manipulacji). Podczas okleinowania dużych powierzchni, przygotowanie okleiny
polega na doborze, manipulacji, wyrównywaniu boków, składaniu i sklejaniu jej w formatki
okleinowe potrzebnej wielkości. Arkusze okleiny znajdujące się w jednej paczce mają zbliżony
rysunek. W jednym arkuszu układ słoi i barw może tworzyć w poszczególnych jego częściach
różne wzory. Dlatego, obok znajomości wymiarów oklejanych elementów i wyglądu wyrobu
jako całości, konieczne jest duże wyczucie estetyki. Zwykle na jeden wyrób wybiera się okleinę
o zbliżonym rysunku i zabarwieniu - pochodzącą z jednej paczki. Na strony zewnętrzne
wybiera się okleinę wyższych klas jakości oraz najczęściej innych gatunków, niż na strony
wewnętrzne. Również w zakresie jednego wyrobu na elementy mniej widoczne dobiera się
okleinę o gorszym rysunku i barwie. O doborze okleiny decyduje również sposób ułożenia jej
na elemencie (rys. 18).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

43

a) b) c) d)

Rys. 18. Sposoby układania okleiny: a) równoległy b) w jodełkę, c) na krzyż, d) w szachownicę, e) sposób

przyklejania taśm klejących podczas łączenia kawałków okleiny, f) łączenie okleiny za pomocą nitki
klejowej [8, s. 76]

Składanie i sklejanie oklein ma na celu wykonanie z kawałków okleiny formatek

odpowiadających wielkością i kształtem elementom przeznaczonym do okleinowania.
W niewielkich warsztatach sklejanie odbywa się ręcznie za pomocą papierowej taśmy
podgumowanej. W tym wypadku należy dokładnie dociskać kawałki krawędziami sklejanymi
tak, aby nie powstawały szczeliny widoczne po okleinowaniu elementu.

Do sklejania mechanicznego używa się spajarek na styk i na papierową taśmę

podgumowaną. Maszyny te mają samoczynnie działające urządzenia, które dociskają do siebie
krawędzie sklejane. Kawałki okleiny przeznaczone do sklejania spajarką stykową układa się w
paczki, a krawędzie przeznaczone do sklejania powleka się klejem glutynowym. Klej na
krawędziach okleiny powinien zaschnąć. W czasie przesuwania kawałków okleiny przez
maszynę, krawędzie z klejem są zwilżane formaliną i nagrzewane. Pod wpływem ciepła klej się
uplastycznia,. a dociśnięte do siebie krawędzie sklejanej okleiny zostają połączone na skutek
działania formaliny, powodującej bardzo szybkie krzepnięcie kleju. Uzyskana w ten sposób
spoina klejowa jest widoczna, co nie zawsze jest dopuszczalne. Dlatego sklejanie okleiny za
pomocą papieru podgumowanego jest częściej stosowane. Szybkość posuwu okleiny waha się
w granicach 10÷20 m/min. Niedogodność tego sposobu polega na tym, że po naklejeniu
okleiny papier należy zeszlifować. Może się zdarzyć, że klej z papieru pozostawia na okleinie
trudno ścieralne ślady. Wady te nie występują podczas stosowania spajarki do okleiny na nitkę
klejową. Odwijana ze szpuli nitka klejowa przechodzi przez dysze i prowadnik, które
wykonują w poziomie szybkie ruchy wahliwe. W prowadniku, pod wpływem podwyższonej
temperatury, następuje częściowe uplastycznienie nitki klejowej, wyrzucanej przez dyszę
wylotową na przesuwające się pod nią kawałki okleiny. Walec dociskowy wprasowuje
w okleinę naniesioną nitkę klejową, która zestala się tworząc silne połączenie okleiny. Nitkę
klejową nanosi się na lewe strony okleiny, tak że po naklejeniu okleiny na elementy miejsce
spojenia nie wymaga specjalnego szlifowania.

Dobór i nanoszenie kleju na powierzchnie sklejane

Przed przystąpieniem do klejenia należy dobrać klej, biorąc pod uwagę następujące

czynniki:
–

rodzaj sklejanych materiałów,

–

warunki użytkowania spoiny klejowej,

–

wymaganą wytrzymałość i trwałość spoiny,

–

posiadane urządzenia stwarzające planowane warunki klejenia,

–

wymagany czas pozyskania spoiny,

–

możliwość zakupu wybranego kleju,

–

opłacalność klejenia wybranym klejem.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

44

Stopień porowatości sklejanych materiałów wpływa na wnikanie kleju w głąb materiału

sklejanego, co ma bezpośredni wpływ na wytrzymałość spoiny i ilość nanoszonego kleju.

Szczególną uwagę należy zwracać na grubość klejonego drewna, ze względu na

możliwość powstawania przebić klejowych. Mogą one w znacznym stopniu obniżyć wygląd
estetyczny gotowego wyrobu. Dostosowanie barwy kleju do barwy okleiny powoduje, że
przebicia klejowe są znacznie mniej widoczne. Powstawaniu przebić można w pewnym stopniu
zapobiegać przez dobranie odpowiedniej lepkości i stężenia kleju, a jednocześnie stosowanie
specjalnej technologii klejenia..

Prawidłowe nanoszenie kleju na powierzchnie sklejane wpływa na grubość spoiny klejowej

i jej wytrzymałość. Na prawidłowość nałożenia kleju wpływają:
–

stan powierzchni sklejanych,

–

rodzaj i stan kleju,

–

sposoby nanoszenia kleju,

–

jakość stosowanych urządzeń,

–

technologia klejenia.
Powierzchnie drewna cechuje chropowatość wynikająca z jego budowy oraz falistość,

spowodowana najczęściej obrotowym ruchem narzędzi skrawających. Czynniki te nie sprzyjają
nałożeniu równomiernie cienkiej warstwy kleju. Zbyt duża lepkość kleju utrudnia
rozprowadzenie kleju na powierzchni. Zbyt mała powoduje wnikanie kleju w głąb drewna, co
może mieć wpływ na wytrzymałość spoiny klejowej. Lepkość w dużej mierze zależy od
temperatury kleju i od stężenia. Wzrost temperatury klejów termoutwardzalnych powoduje
przyspieszenie reakcji utwardzania kleju co jest połączone z utratą ich płynności (np. kleje
mocznikowe). Podobne zjawisko w klejach termoplastycznych jest spowodowane
ochładzaniem kleju (np. kleje glutynowe).

Przygotowany klej nanosi się na sklejaną powierzchnię możliwie jak najrówniejszą, cienką

warstwą. Istnieją następujące sposoby nakładania kleju:

−

pędzlem,

−

za pomocą walców klejarskich (nakładarki kleju),

−

natryskiwanie się rozpylaczem,

−

przez zanurzenie,

−

przeznaczone do sklejania elementy przekłada się błonami klejowymi.
Kleje mogą być nanoszone na powierzchnie w stanie płynnym, stałym (błony lub filmy

klejowe) oraz w postaci piany. Grubość warstwy kleju nanoszonego w stanie cieczy zależy od
stężenia, tj. od ilości substancji stałych, znajdujących się w kleju. Rozpuszczalniki częściowo
wsiąkają w drewno, częściowo wyparowują ze spoiny klejowej i dlatego nie mają wpływu na
jej grubość. Z tych powodów w literaturze fachowej są często podawane ilości kleju w stanie
suchym, to jest bez rozpuszczalnika. W jednostce powierzchni błony klejowej jest zawarta
ściśle określona ilość kleju, gwarantująca wytworzenie optymalnej spoiny klejowej. Klej
w postaci piany, naniesiony na sklejany materiał, po opadnięciu piany wytwarza na powierzchni
materiału cienką warstwę.

Optymalne ilości kleju, przypadające na 1m

2

powierzchni, podano w tabeli 12.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

45

Tabela 12. Ilość nanoszonych na drewno klejów w zależności od sposobów klejenia, rodzaju kleju i rodzaju

drewna [8, s. 80]

Rodzaj kleju

syntetyczne

naturalne

rodzaj drewna

twarde

miękkie

twarde

miękkie

Sposób
klejenia

ilości nanoszonego kleju w g/m

2

Na zimno

175÷250

300÷350

350÷400

400÷450

Na gorąco

120÷175

150÷200

250÷300

250÷350

Zastosowanie określonego sposobu nanoszenia kleju na powierzchnie sklejaną zależy od

wymiarów i kształtów powierzchni, na którą klej się nakłada oraz od jej umiejscowienia
w elemencie. Kleje można nanosić za pomocą ręcznych narzędzi takich jak:
–

pędzle,

–

szczotki,

–

szpachle klejarskie,

–

nakładarki ręczne wałkowe,

–

pistolety tłokowe.
W produkcji przemysłowej stosuje się mechaniczne urządzenia: nakładarki walcowe,

korytkowe czy natryskowe.

Nakładanie ręczne jest mało wydajne i nie gwarantuje równomiernego naniesienia kleju.

Nakładanie kleju pędzlem stosuje się w wypadku małych powierzchni, jak np. złącza czy
wąskie powierzchnie płyt. Szczotki, o długości włosia 15÷20 mm, służą do nakładania kleju na
duże elementy. Klej nalewa się na powierzchnie czerpakiem, a następnie rozprowadza
szczotką. Sposób ten jest stosowany jedynie w małych warsztatach produkcyjnych.

Utrzymanie w czystości pędzli i szczotek jest trudne, zwłaszcza w razie usuwania klejów

syntetycznych, szybko twardniejących na włosiu. Niedogodność tę usuwa stosowanie szpachli
klejarskich. Wkładki mogą być wykonane z twardej gumy lub ze sprężystego tworzywa
sztucznego.

Rys. 19. Szpachla klejarska 1– uchwyt drewniany, 2 – guma [8, s. 81]

Ręczna nakładarka wałkowa (rys.20) jest zaopatrzona w niewielki zbiornik na klej i wałek

narowkowany umożliwiający względnie równomierne nałożenie kleju. Wymienione wyżej
sposoby są jednak mało wydajne podczas nakładania kleju na duże powierzchnie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

46

Rys. 20. Ręczna nakładarka wałkowa 1 – wałek rowkowy, 2 – obudowa wałka, 3 – zbiornik z klejem [8, s. 82]

W produkcji masowej najczęściej znajdują zastosowanie nakładarki walcowe. Element

powlekany klejem przesuwany jest między obracającymi się walcami, które z przylegających
do nich zbiorników zabierają klej i nanoszą go na powierzchnie. Ilość nanoszonego kleju
reguluje się listwą lub dodatkowymi walcami dozującymi, zbierającymi nadmiar kleju. Walce
nakładarek do nanoszenia klejów mocznikowych są powlekane gumą spiralnie rowkowaną.
Głębokość rowków wynosi 0,7 mm, a ich szerokość 2 mm. Do nakładania klejów fenolowych
stosuje się walce metalowe gładkie. Szybkość posuwu elementu przez walce waha się
w granicach 9,5÷19 m/min. Omawiane urządzenia mogą być używane jedynie do nakładania
kleju na elementy płaskie. Na wąskie płaszczyzny elementów kleje można nanosić
nakładarkami korytkowymi. Sposób ten jest jednak mało wydajny. Nowocześniejsze
urządzenia służące do sklejania elementów wąskimi powierzchniami oraz oklejania wąskich
powierzchni składają się z nakładarek i pras sprzężonych ze sobą w całość. Najczęściej w tych
wypadkach stosuje się kleje termoutwardzalne, topliwe lub neoprenowe.

Kleje można również nakładać za pomocą natrysku. Sposób ten, choć umożliwia nałożenie

równomiernie cienkiej warstwy kleju, nie jest stosowany w produkcji.

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Do czego służą kity klejowe?
2. Jak należy przygotować drewno do klejenia?
3. Jakie czynniki powinno się brać pod uwagę, dobierając klej do klejenia określonych

połączeń?

4. Jak przygotowuje się okleiny do klejenia?
5. W jaki sposób ręcznie nanosi się klej?
6. Jakie urządzenia służą do sklejania forniru i oklejania fornirem?
7. W jaki sposób nanosi się ręcznie klej na małe i duże powierzchnie?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Scharakteryzuj sposoby nanoszenia klejów i wskaż ich wady i zalety.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się ze sposobami ręcznego nanoszenia kleju,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

47

2) zapoznać się ze sposobami mechanicznego nanoszenia kleju,
3) zapoznać się z zasadami nanoszenia kleju,
4) wskazać wady i zalety ręcznego i mechanicznego nanoszenia kleju,
5) z wynikami swojej pracy zapoznaj nauczyciela.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

przybory do pisania,

–

literatura z rozdziału 6.

Ćwiczenie 2

Przygotuj, do zaprawiania pęknięć w drewnie, kity klejowe na bazie kleju kazeinowego

i glutynowego.

Sposób wykonywania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z literaturą na temat przygotowania receptur do sporządzania kitów

klejowych,

2) przygotować roztwory kleju kazeinowego i glutynowego do sporządzenia kitów,
3) przygotować pozostałe składniki niezbędne do przygotowania kitu,
4) sporządzić kit na bazie kleju kazeinowego,
5) sporządzić kit na bazie kleju glutynowego,
6) przedstawić swoją prace nauczycielowi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

klej kazeinowy,

–

klej glutynowy,

–

pozostałe składniki do wykonania kitu klejowego (wg receptury),

–

receptury sporządzania kitów klejowych,

–

naczynia do przyrządzania roztworów klejowych,

–

płytka szklana do sporządzania kitu klejowego,

–

nóż,

–

literatura z rozdziału 6.

Ćwiczenie 3

Dokonaj sklejenia formatki okleiny przeznaczonej do okleinowania dużych powierzchni

sposobem ręcznym.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z literaturą na temat przygotowania oklein,
2) dobrać okleinę uwzględniając sposób układania okleiny,
3) dokonać manipulacji i wyrównania boków okleiny,
4) wykonać składanie i sklejenie oklein w formatkę o potrzebnej wielkości,
5) przedstawić swoją prace nauczycielowi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

-

okleina przeznaczona na formatkę,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

48

-

nożyce do cięcia okleiny,

-

papierowa taśma podgumowana,

-

gąbka zwilżona wodą,

-

klocek dociskowy,

-

stół do sklejenia okleiny,

-

literatura z rozdziału 6.

Ćwiczenie 4

Przygotuj do okleinowania wąską płaszczyznę o wymiarach 900 mm x 350 mm.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z literaturą na temat przygotowania powierzchni pod okleinę,
2) przeszlifować powierzchnię pod okleinę,
3) zaszpachlować ubytki kitem klejowy,
4) odpylić powierzchnię wilgotną gąbką.

Wyposażenie stanowiska pracy:

-

płyta drewnopodobna pod okleinę,

-

gąbka zwilżona wodą,

-

stół do przeszlifowania płyty,

-

materiały ścierne,

-

kit klejowy z poprzedniego ćwiczenia,

-

szpachelka, pędzel,

-

literatura z rozdziału 6.

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) wyjaśnić, do czego służą kity klejowe?





2) Przygotować kity klejowe wg instrukcji?





3) zaszpachlować drobne usterki drewna?





4) przedstawić sposoby nanoszenia klejów na powierzchnie sklejone?





5) wymienić czynniki które wpływają na prawidłowość nałożenia kleju na

powierzchnie sklejone?





6) sklasyfikować metody nanoszenia kleju na klejone powierzchnie?





7) omówić, jakie czynniki wpływają na grubość i wytrzymałość spoiny

klejowej?





8) przygotować łączone powierzchnie do sklejenia?





„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

49

4.5. Klejenie i okleinowanie

4.5.1. Materiał nauczania

Poważną rolę podczas klejenia odgrywa ciśnienie na sklejane powierzchnie. Ciśnienie

wywierane na drewno powoduje sprasowanie jego wierzchnich warstw. Następuje
zmniejszenie nierówności, a więc wzrasta powierzchnia rzeczywista styku sklejanych
elementów. Drewno jest również materiałem sprężystym. Po ustaniu działania siły dociskającej
powstają w drewnie naprężenia zmierzające do przywrócenia stanu pierwotnego. Naprężenia
te przenoszą się na spoinę klejową, powodując jej osłabienie, a nawet mogą spowodować jej
zniszczenie. Nie jest więc wskazane stosowanie zbyt dużego ciśnienia w celu zbliżenia
powierzchni o dużych nierównościach.

Docisk może być wytwarzany mechanicznie (za pomocą klinów, śrub lub mimośrodów),

pneumatycznie lub hydraulicznie. Wartość ciśnienia wywołanego siłami mięśni człowieka jest
bardzo różna i trudno jest określić jego wielkość w czasie normalnej pracy produkcyjnej.
Stosowanie docisku pneumatycznego lub hydraulicznego jest więc korzystniejsze ze względu
na możliwość kontroli ciśnienia podczas procesu sklejania. Wartość ciśnienia można odczytać
z manometru, a nacisk wywierany na jednostkę powierzchni spoiny klejowej obliczyć
wg wzoru:

pּF = Aּb

stąd

p ּ F

b = [Pa]

A

gdzie:
p – ciśnienie robocze cieczy odczytane z manometru w Pa,
F – suma powierzchni przekrojów wszystkich tłoków prasy w m

2

; podana jest

w dokumentacji prasy,

A – powierzchnia sklejonego lub okleinowanego elementu w m

2

,

b – ciśnienie jednostkowe wywierane na sklejany arkusz w Pa.

Ciśnienie wywierane podczas klejenia podaje tabela 13.

Tabela 13. Ciśnienie wywierane podczas sklejania drewna i tworzyw drzewnych [8, s. 85]

Rodzaj kleju

Ciśnienie w MPa

klejenie na zimno klejenie na gorąco

Klej glutynowy
Klej kazeinowy
Klej mocznikowy
Klej polioctanowinylowy
Klej neoprenowy

0,5
0,3÷0,5
0,2÷0,6
0,8÷1,5
0,5÷4,4

–
1,5÷1,8
1,2÷1,5
–
–

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

50

Ciśnienie podczas prasowania stosowane w klejeniu i okleinowaniu drewna podaje tabela 14.

Tabela 14. Ciśnienie prasowania stosowane w klejeniu drewna [8, s. 85]

Rodzaj klejenia drewna

Ciśnienie prasowania

w MPa

Sklejanie drewna miękkiego bocznymi płaszczyznami
Sklejanie drewna twardego bocznymi płaszczyznami
Obłogowanie płyt stolarskich drewnem miękkim
Obłogowanie płyt stolarskich drewnem twardym
Okleinowanie płyt stolarskich
Klejenie montażowe drewna nie naprężonego miękkiego
twardego
Klejenie elementów profilowych z forniru o krzywiźnie
zwykłej
przestrzennej

0,2÷1,0
0,4÷1,2
0,2÷0,4
0,8÷1,0
0,6÷1,0

0,3÷0,5
0,4÷0,6

0,4÷1,0
1,0÷4,0

Znając wymagane ciśnienie jednostkowe oraz wymiary powierzchni sklejanych, na które

jest wywierane ciśnienie, można po przekształceniu tego wzoru obliczyć ciśnienie robocze,
jakie trzeba osiągnąć na manometrze podczas klejenia.

W trakcie klejenia można wyróżnić:

-

klejenie złączy,

-

okleinowanie,

-

klejenie z równoczesnym gięciem.

W klejeniu złączy, ze względu na miejsce położenia spoin klejowych oraz kształt klejonych

elementów, rozróżnia się klejenie narożnikowe (rys. 21), klejenie płaszczyznowe (rys. 22),
i klejenie krawędziowe (rys. 23).

Rys. 21. Klejenie narożnikowe [8, s. 88]

Oklejanie polega na pokrywaniu drewna lub tworzyw drzewnych okleinami. Jeżeli stosuje

się okleiny (forniry), to oklejanie nazywa się okleinowaniem.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

51

Rys. 22. Klejenie płaszczyznowe [8, s. 89]

Rys. 23. Klejenie krawędziowe [8, s. 89]

Wszystkie wymienione sposoby klejenia przeprowadza się za pomocą różnych narzędzi

i urządzeń. Ich zasadniczą cechą jest wywieranie ciśnienia na sklejane elementy oraz
dostarczanie do spoiny ciepła, w razie klejenia na ciepło lub na gorąco. Konstrukcja tych
urządzeń i zasady działania zależą od sposobu klejenia oraz od stopnia mechanizacji tej
czynności technologicznej. Spotykane są bardzo prymitywne narzędzia stosowane niezmiennie
od tysięcy lat oraz nowoczesne, w pełni zautomatyzowane, urządzenia zastępujące człowieka
w ciężkiej pracy. Wszystkie narzędzia i urządzenia umożliwiają wtedy osiągnięcie wysokiej
jakości klejenia, jeżeli istnieje:
–

możliwość wywierania nacisku równomiernie rozłożonego na sklejane płaszczyzny,

–

łatwość regulowania docisku w zależności od potrzeb,

–

możliwość zapewnienia równomiernego i wystarczającego dopływu ciepła do spoiny
klejowej oraz regulacji jego ilości w zależności od używanych klejów; dotyczy to
szczególnie klejów termoutwardzalnych,

–

łatwość załadunku elementów i wyjęcia ich z urządzenia, co umożliwia skrócenie czasu
wykonywania tych czynności.

Całkowity czas klejenia można podzielić na okresy charakteryzujące się zmianami

zachodzącymi w spoinie klejowej.

Czas otwarty – od naniesienia kleju na sklejane powierzchnie, do chwili zakrycia

nałożonego kleju drugim sklejanym elementem. Z warstwy kleju wyparowuje w tym czasie
rozpuszczalnik i następuje jego dyfuzja w głąb drewna oraz zagęszczanie roztworu klejowego.
Długość czasu otwartego zależy od rodzaju kleju, a w klejach termoutwardzalnych również od
temperatury otoczenia.

Czas załadunku – po zakończenia czasu otwartego. Przygotowane do klejenia elementy

umieszcza się w urządzeniach, których zadaniem jest wytworzenie przewidzianego ciśnienia.
Najczęściej stosuje się kleje utwardzane w podwyższonych temperaturach. Wtedy materiał
sklejany styka się z nagrzanymi elementami urządzeń dociskających (np. z płytami pras) jeszcze
przed osiągnięciem optymalnego ciśnienia. Jest to zjawisko wpływające bardzo niekorzystnie
na wytrzymałość spoiny klejowej. Dlatego czas załadunku dla klejów termoutwardzalnych
musi być krótki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

52

Czas zasadniczego klejenia rozpoczyna się z chwilą dojścia ciśnienia do wymaganej

wartości. Podczas klejenia w podwyższonej temperaturze z elementów grzejnych urządzenia,
w którym odbywa się klejenie, ciepło przechodzi przez drewno do spoiny klejowej.
W praktyce przyjmuje się, że czas przejścia ciepła przez drewno wynosi jedną minutę na jeden
milimetr jego grubości. Czas utwardzania klejów w spoinie liczy się od chwili, gdy ciepło
zacznie działać na klej. Wzrost temperatury klejenia ma znaczny wpływ na długość czasu
utwardzania

klejów

termoutwardzalnych.

Czas

zasadniczego

klejenia

klejów

termoplastycznych składa się z czasu nagrzewania i czasu ochładzania. Można to prześledzić
podczas klejenia klejem glutynowym. Nałożony w postaci płynnej klej podczas czasu
otwartego i zamkniętego może ulec zżelowaniu. W czasie nagrzewania następuje
uplastycznienie i wyciskanie jego nadmiaru. Na skutek ochładzania klej przechodzi w stan żelu
i spoina klejowa zostaje utwardzona. Przetrzymywanie sklejanych elementów pod działaniem
ciśnienia i wysokiej lub niskiej temperatury, zależnie od rodzaju kleju, nie musi trwać aż do
czasu osiągnięcia przez spoinę największej wytrzymałości. Wystarczy, gdy wytrzymałość
spoiny klejowej osiągnie poziom 50÷80% wytrzymałości maksymalnej. Dalsze utwardzanie
kleju następuje w czasie dojrzewania spoiny klejowej. Okres ten nazywamy również czasem
sezonowania po klejeniu. Rozpoczyna się on z chwilą zwolnienia ciśnienia i wyjęcia
elementów sklejanych z urządzeń dociskowych. Teraz następuje ochłodzenie, zanikają
istniejące naprężenia w materiale klejonym i w spoinie, odparowuje z nich rozpuszczalnik
i inne substancje lotne. W ten sposób spoina klejowa zostaje ostatecznie utwardzona.
Całkowity czas klejenia wynosi:

T

k

= t

0

+ t

z

+ t

sk

+ t

zc

+ t

s

w którym
T

k

– czas klejenia,

t

0

– czas otwarty,

t

z

– czas załadunku,

t

zk

– zasadniczy czas klejenia,

t

zc

– czas zwalniania ciśnienia i wyładunku,

t

s

– czas sezonowania.

Temperatura klejenia dla rozmaitych klejów jest różna i nawet w ramach jednego kleju

waha się w szerokich granicach. W klejach termoutwardzalnych wzrost temperatury
przyspiesza reakcje chemiczne powodujące utwardzanie kleju. Jednak nadmierne przegrzanie
spoiny powoduje spadek jej wytrzymałości.

Parametry technologiczne i przebieg klejenia

Klejenie klejem glutynowym

Na elementy nagrzane do temperatury 40°C nanosi się klej o temperaturze 50÷60°C, czas

otwarty należy przedłużyć do okresu, gdy nałożony klej po dotknięciu wyciąga się w nitki.
W temperaturze otoczenia czas ten wynosi 2,5 minuty. Dopiero wtedy można składać
elementy sklejanymi płaszczyznami i stosować docisk. Czas przetrzymywania pod naciskiem
trwa 1÷4 godzin. Przedłużenie czasu przetrzymywania materiałów sklejanych pod ciśnieniem
zwiększa wytrzymałość spoiny i skraca czas dojrzewania. Czas dojrzewania spoiny wynosi
16÷50 godzin. Ciśnienie klejenia wynosi 0,5 MPa. Okleinowanie roztworem kleju
glutynowego, jako sposób mało wydajny, jest obecnie stosowane jedynie w małych
warsztatach. Okleinowania boków lub wklejania kawałków okleiny na dużych powierzchniach
w celach dekoracyjnych można dokonywać za pomocą kleju glutynowego, docierając
młotkiem wstawiany kawałek okleiny.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

53

Klejenie klejem kazeinowym

Czas otwarty dla tego kleju wynosi 5÷10 minut. Klejem tym można kleić na gorąco

i wtedy ciśnienie wynosi l,5÷1,8 MPa, a czas klejenia 10 minut w temperaturze 90÷100°C.
Klejenie na zimno trwa od 2

÷28 godzin w temperaturze + 10°C i ciśnieniu 0,3÷0,4 MPa.

Wpływ niedoboru ciśnienia na wytrzymałość spoiny jest bardzo mały. Wraz z przedłużeniem
czasu przetrzymywania materiału sklejanego pod ciśnieniem wytrzymałość spoiny wzrasta,
a maleje czas dojrzewania spoiny klejowej. Kleje kazeinowe można stosować do sklejania
złączy elementów nie okleinowanych i przeznaczonych do malowania lakierami kryjącymi.
Kleje te mają odczyn zasadowy i łączą się łatwo z garbnikami zawartymi w drewnie,
zabarwiając jego powierzchnie. Znajdują zastosowanie w przyklejaniu do płyt i drewna
laminatów.

Klejenie klejem poliwinylowym

Czas otwarty w klejeniu na zimno wynosi 6÷30 minut, a na ciepło czas ten jest

nieograniczony. Czas klejenia zależy od wysokości temperatury, a mianowicie: dla temperatury
12°C czas klejenia wynosi 2÷3 godzin, dla temperatury 25°C wynosi 20÷90 minut, a dla
temperatury 80÷100°C czas klejenia wynosi 5÷8 minut. Ciśnienie klejenia – 0,8÷1,5 MPa.
Kleje te w handlu występują w postaci gotowej do użycia. Wadą ich jest szkodliwe działanie na
powłoki lakiernicze nitrocelulozowe, co wymaga ostrożności podczas sklejania elementów o
powierzchniach wykończonych tymi lakierami. Znajdują zastosowanie w klejeniu złączy oraz
w przyklejaniu laminatów.

Klejenie klejami mocznikowymi

Zależność czasu klejenia od temperatury przedstawiono w tabeli 15

Tabela 15. Czas i temperatura klejenia roztworem kleju mocznikowego [8, s. 91]

Oznaczenie czasu

w minutach

Klej MC-60 na zimno utwardzacz UZP

Klej KMC-40 na gorąco

utwardzacz U G P

temperatura klejenia w °C

15

20

30

50

60

70 80

95

105 15 20 30 80

95 105

blachy grzejne

płyty
grzejne

płyty grzejne

Czas otwarty

30

15

7

–

–

–

–

–

–

40 30 10 –

–

–

Czas

załadunku

elementów

–

–

–

3

2,5 2

1,5

0,75 0,5 –

–

–

1,75 1

0,75

Czas

zasadniczy

klejenia

180

90

40

35

27

20

5

3

2

–

–

_

10

7

5

Klej mocznikowy jest dobrym klejem do klejenia złączy oraz okleinowania. Jest to klej

półwodoodporny. Wadą jego jest konieczność podnoszenia temperatury w celu przyspieszenia
reakcji utwardzania kleju. Podniesienie temperatury złączy ze względu na ich konstrukcje nie
zawsze jest możliwe. Niemniej jednak konstrukcja nowoczesnych urządzeń montażowych
uwzględnia w wielu wypadkach konieczność nagrzewania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

54

Klejenie klejami neoprenowymi

Temperatura drewna nie powinna być niższa od 15°C. Na powierzchnię jednego elementu

nakładamy klej i poddajemy suszeniu w ciągu 15÷45 minut. Następnie na powierzchnię
drugiego elementu nakłada się klej i składa obydwa elementy powierzchniami pokrytymi
klejem. Elementy należy przepuścić przez specjalne walce dociskowe, wywierając nacisk
0,5÷4,4 MPa. Po przejściu przez walce spoina jest dostatecznie utwardzona i klejenie
zakończone. Taki sposób nazywa się klejeniem kontaktowym. Wzrost nacisku podczas klejenia
zwiększa wytrzymałość spoiny klejowej. Spoiny klejowe z tych klejów wykazują dużą
elastyczność i dlatego mogą być stosowane do przyklejania laminatów, które cechują się dużą
elastycznością i kurczliwością.

Ze względu na technologię klejenia można wyróżnić:

–

okleinowanie płaszczyzn,

–

okleinowanie powierzchni profilowych,

–

okleinowanie boków płaskich i profilowych.

Okleinowanie powierzchni płyt

Elementy płytowe są okleinowane dwustronnie, przy czym ważne jest, aby z każdej strony

płyty przyklejony był ten sam rodzaj materiału równej grubości i wilgotności, o jednakowym
przebiegu włókien drzewnych. Nieprzestrzeganie tej zasady powoduje zmianę kształtów płyty.
Okleinowanie tych powierzchni odbywa się najczęściej w prasach hydraulicznych
wielopłytowych. Stosowane są przede wszystkim kleje mocznikowe na gorąco. W niewielkich
wytwórniach są jeszcze w użyciu kozły stolarskie lub prasy śrubowe, w których jest stosowany
docisk mechaniczny. W razie stosowania tych urządzeń używa się klejów glutynowych lub
mocznikowych na ciepło i na zimno. Są to jednak metody mało wydajne. Ciśnienie w prasach
podczas okleinowania wynosi 0,4÷0,5 MPa.

W zależności od rodzaju, jakości i przeznaczenia

okleinowanego elementu, w praktyce stosuje się okleinowanie: jednowarstwowe jedno-
i dwustronne. W praktyce amatorskiej zwykle stosowany jest pierwszy sposób okleinowania.

Okleinowanie powierzchni profilowych o dużych wymiarach można przeprowadzać
równocześnie z wykonywaniem profilu, czyli z wygięciem płyty. Można również okleinować
płytę wygiętą, o profilu już ustalonym. W pierwszym wypadku stosuje się prasy hydrauliczne o
płytach profilowych, w drugim wypadku – częściej prasy pneumatyczne.

Okleinowanie boków płyt można przeprowadzać ręcznie lub za pomocą specjalnych
urządzeń. Ręczne okleinowanie ma następujący przebieg. Paski okleiny przeznaczone do
okleinowania należy nawilżyć jednostronnie wodą. Na bok elementu nanosi się klej glutynowy
i nakłada okleinę nie nawilżoną powierzchnią. Krawędzią młotka lub klocka mocno dociska się
okleinę, zwracając uwagę, aby nadmiar kleju został wyciśnięty spod okleiny. Najlepsze wyniki
uzyskuje się wtedy, gdy klej przed przykryciem go okleiną, po dotknięciu palcem wyciąga się
w nitki klejowe. Podczas okleinowania wszystkich czterech boków elementu należy
okleinować je parami, po dwa przeciwległe boki. Szerokość pasków okleiny jest większa od
szerokości okleinowanych boków o 2÷4mm. Czołowe powierzchnie płyt stolarskich
listewkowych należy okleinować podwójną warstwą okleiny.

Nowoczesne przemysłowe metody polegają na stosowaniu urządzeń dociskających

mechanicznie okleinę do boków oraz podgrzewających spoinę klejową, co w razie stosowania
kleju termoutwardzalnego skraca czas trwania tej operacji. Wartość temperatury jest
utrzymywana na jednakowym poziomie za pomocą urządzenia zwanego termostatem.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

55

Do klejenia mogą być używane kleje mocznikowe i kleje neoprenowe (kontaktowe).
Najnowocześniejsze urządzenia tego typu to okleiniarki boków.

Schemat czynności podczas okleinowania jednowarstwowego przedstawia rysunek 24.

Rys. 24. Schemat blokowy czynności podczas okleinowania jednowarstwowego [7, s. 139]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

56

Sklejanie połączeń stolarskich składa się z czterech czynności:
-

naniesienia kleju,

-

złożenia połączenia,

-

ustawienia elementów względem siebie,

-

wywarcia docisku,

-

sezonowania.

W warsztatowych warunkach montażu wcisku złączy dokonuje się za pomocą młotka,

uderzając nim przez drewniany klocek uprzednio ustawione złącze. W tych wypadkach
ustawienie elementów względem siebie należy skontrolować kątownikiem. Stosowanie mecha-
nicznych lub pneumatycznych, czy hydraulicznych urządzeń montażowych skraca czas klejenia
złączy. Kontrola ustawienia elementów względem siebie nie jest tu potrzebna, ponieważ opory
urządzeń nie pozwalają na dowolne przesuwanie się sklejanych elementów. Podczas
stosowania docisku następuje wyciskanie kleju ze złączy. Wycieki kleju najlepiej zbierać po
częściowym utwardzeniu kleju. Sezonowanie sklejonych elementów umożliwia stwardnienie
kleju i usztywnienie połączeń. Czas sezonowania zależy od rodzaju złączy i kleju oraz dalszych
operacji, którym ma być poddawany sklejony zespół. Przeciętny czas sezonowania nie
powinien być krótszy niż 24 godziny.

Wady klejenia

Najczęstszymi wadami występującymi podczas klejenia i okleinowania są

–

plamy,

–

przebicia kleju,

–

pęcherze powietrza,

–

pofałdowania okleiny,

–

wtłoczenia,

–

wypaczenia elementów,

–

uszkodzenia mechaniczne.
Plamy występują podczas okleinowania, gdy związki żelaza z kleju lub płyt dociskowych

wchodzą w reakcje z garbnikami zawartymi w drewnie, albo gdy następuje synteza silnie
zasadowych roztworów kleju z garbnikami. Usuwanie tych plam polega na zmyciu całych
powierzchni elementu perhydrolem (30% woda utleniona), 2÷6% roztworem kwasu
szczawiowego lub solą szczawikową. Po wywabieniu plam elementy zmywa się letnią czystą
wodą.

Przebicia klejowe są następstwem okleinowania drewna fornirem o dużych porach

i prześwitach. Usuwanie przebić klejów termoutwardzalnych jest bardzo trudne i polega na
szlifowaniu powierzchni. Zapobiegać przebiciom można stosując odpowiednio długi czas
otwarty. Można również zabarwić roztwór kleju dostosowując jego barwę do koloru drewna.
Przebicia klejów termoplastycznych, jak np. kleju glutynowego, można usunąć przez
intensywne zmywanie ciepłą wodą powierzchni okleinowanych, na których są widoczne
przebicia klejowe. Zabiegu tego najlepiej dokonać szczotką ryżową, przy czym kierunki
ruchów szczotki powinny być równoległe do włókien drzewnych.

Pęcherze powietrzne są to miejsca, w których nie nastąpiło przyklejenie okleiny.

Przyczynami powstawania tej wady mogą być: niewłaściwy roztwór kleju, jego
nierównomierne naniesienie, zbyt małe ciśnienie podczas klejenia, za duża wilgotność drewna,
zbyt niska lub za wysoka temperatura klejenia oraz szybkie zwalnianie ciśnienia. Usuwanie
pęcherzy polega na przycięciu ich wzdłuż włókien i wprowadzeniu kleju termoplastycznego
pod okleinę. Po tym zabiegu na miejsce wadliwe należy wywrzeć nacisk młotkiem żelaznym
lub drewnianym klockiem, stosując docieranie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

57

Pofałdowanie przyklejonej okleiny można usunąć jedynie w wypadku stosowania do

klejenia klejów termoplastycznych przez rozprowadzenie fałd gorącym żelazkiem, po
uprzednim ich nawilżeniu.

Wtłoczenia powstają w przypadku nie utrzymywania w czystości metalowych elementów

urządzeń, których zadaniem jest wywieranie ciśnienia podczas klejenia. Niewielkie wtłoczenia
można usuwać nawilżając letnią wodą miejsca wtłoczone. W zetknięciu z wodą drewno
pęcznieje, co zmniejsza widoczność wtłoczeń lub nawet je usuwa.

Wypaczenie elementów jest wywołane naprężeniami występującymi w sklejony drewnie.

Wady tej można uniknąć przez stosowanie symetrii okleinowania.

Uszkodzenia mechaniczne powstają podczas nieostrożnego manipulowania elementami

okleinowanymi. Usuwanie tych wad jest w zależności od stopnia i miejsca uszkodzenia
niekiedy bardzo trudne. Uszkodzoną okleinę należy wyciąć i zastąpić okleiną z podobną barwą
i usłojeniem.

Narzędzia do ręcznego łączenia sklejanych elementów

Na rysunkach 25–29 przedstawiono narzędzia do ręcznego łączenia sklejanych

elementów:

Rys. 25. Zacisk stalowy śrubowy nastawny [13] Rys. 26. Zacisk stalowy dźwigniowy [13]

Rys. 27. Ściski śrubowe na stojaku [14]

Rys. 28. Stojak typ SW ze ściskami [14]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

58

Rys. 29. Ręczne ściski pneumatyczne [13]

Ręczne ściski pneumatyczne czynią pracę szybszą i wygodniejszą, a więc bardziej

wydajną, pozwalają zaoszczędzić nie tylko czas, ale również siłę mięśni i ręce. Wszystkie
wymienione typy ścisków mają bardzo wszechstronne zastosowanie.

Urządzenia specjalistyczne do klejenia oraz zakres ich stosowania
Maszyny wielooperacyjne i automatyzacja procesów obróbczych

Przykładem maszyny wielooperacyjnej jest dwustronna oklejarka do wąskich boków

elementów płytowych (jej schemat przedstawia rysunek 30). Jest to maszyna:
–

dwustronna, tzn. przystosowana do jednoczesnej obróbki dwu przeciwległych boków
w prostokątnych elementach płytowych;

–

wielozespołowa, ponieważ ma kilka różnych zespołów roboczych;

–

zespolona, gdyż pracuje więcej niż jednym narzędziem, przy czym różnego rodzaju
narzędzia są zamocowane w różnych zespołach roboczych i wykonują w różnych
miejscach obrabianego przedmiotu obróbkę różnymi sposobami;

–

wielooperacyjna, tzn. dostosowana do wykonania – przy jednym nastawieniu maszyny –
więcej niż jednej operacji technologicznej.

Rys.30. Schemat dwustronnej oklejarki wąskich boków elementów płytowych, 1) zbiornik kleju, 2) pakiet

pasków okleiny, 3) rolki dociskowe, 4) pilarka, 5 i 6) zespoły frezujące, 7) szlifierka taśmowa,
8) szlifierka tarczowa [7, s. 209]

Opisywana maszyna służy do oklejania wąskich płaszczyzn elementów płytowych okleiną,

listwami drewnianymi lub taśmą z tworzywa sztucznego, odwijaną z rolki. Może pracować
jako maszyna jednostronna.

Oklejarka ta ma budowę typową dla maszyn wielozespołowych. Poszczególne zespoły

robocze są usytuowane wzdłuż drogi, którą odbywa oklejany element. W zależności od
zamówienia odbiorcy maszyna jest wyposażana w odpowiednie dodatkowe zespoły
i urządzenia. Korpus oklejarki, o charakterystycznej dla maszyn dwustronnych konstrukcji, ma
część stałą, na której są zmontowane zespoły robocze lewej strony maszyny oraz rurowe

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

59

prowadnice. W prowadnicach jest umieszczona część przesuwna z zespołami roboczymi
prawej strony.

Ustawianie części przesuwnej w zależności od szerokości oklejanych elementów odbywa

się za pośrednictwem przekładni zębatkowej. Dalszymi ważnymi zespołami oklejarki są:
–

zespół oklejający (1, 2, 3);

–

zespół odcinający naddatek długości paska (4);

–

zespół frezujący naddatek szerokości paska (5, 6);

–

zespół szlifujący (7);

–

zespół załamywania krawędzi (8) [2, s. 208].

Oklejarka jednostronna
Oklejarkę jednostronną przedstawia rysunek 31.

Rys. 31. Oklejerka jednostronna [11]

Obrabiarka ta przeznaczona jest do jednostronnego oklejania wąskich płaszczyzn

elementów drewnianych. Ponadto umożliwia wykonanie podstawowych operacji obróbczych,
takich jak:
–

frezowanie wstępne (wyrównanie) oklejanych powierzchni,

–

obcinanie naddatku obrzeża z przodu i z tyłu elementu,

–

frezowanie nadmiaru wysokości obrzeża,

–

frezowanie (zaokrąglanie) pionowych i poziomych krawędzi okleiny,

–

usuwanie falistej powierzchni powstałej przy frezowaniu (cyklinowanie) obrzeży PVC
i ABS,

–

wygładzanie (polerowanie) obrabianych krawędzi.

Spajarka do forniru na nitkę
Spajarkę do forniru przedstawia rysunek 32.

Rys. 32. Spajarka do forniru na nitkę [12]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

60

Opis:
Wysięg stojaka 1000 mm
Posuw regulowany bezstopniowo ok.20–50 m/min.
Napięcie robocze 400V
Łączna moc przyłączowa9,3 kW
Grubości fornirów ok. 0,3–2,5 m
–

Napędzany układ wciągania za pomocą dysków posuwowych.

–

Wysokojakościowy przenośnik członowy ze stali szlachetnej.

–

Solidna przekładnia zębata czołowa z wałkami przegubowymi.

–

Sześć regulowanych indywidualnie elementów nagrzewania stref.

–

Zintegrowane zaklejanie w wykonaniu standardowym.

Forniry narażone w dalszym procesie produkcyjnym na wysokie temperatury i obciążenia

rozciągające, jak to ma miejsce np. w technice opłaszczowania i okleinowania w prasach
membranowych, są spajane wyłącznie za pomocą klejów mocznikowych. Stawianie
określonych zadań wymaga jednak szczególnego sposobu doprowadzania ciepła przy
jednoczesnym docisku na długim odcinku przemieszczania. Podczas przerobu zaklejonych
fornirów uzyskuje się zwiększenie prędkości przelotu przez urządzenie. Dla małych zleceń lub
zastosowań specjalnych agregat zaklejający jest zintegrowany seryjnie. Dostarczany
opcjonalnie układ chłodzenia kleju przedłuża znacznie jego żywotność.

Jednym z przykładów automatyzacji w przemyśle drzewnym jest zastosowanie centrów

obróbczych (rys. 33). Pozwala to na wykonywanie kilku operacji przy jednym
unieruchomieniu elementu na stole obrabiarki. Pracą poszczególnych narzędzi steruje
komputer z odpowiednim oprogramowaniem. Zastosowanie centrów obróbczych pozwala
znacznie skrócić czas wykonywanych operacji, zapewnia powtarzalność wykonywanych
elementów jak również zwiększa jakość wykonywanej pracy.

Rys. 33. Uniwersalne centrum obróbcze 5-osiowe

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

61

4.5.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. W jaki sposób można wytworzyć docisk na sklejanych powierzchniach?
2. Na jakie okresy można podzielić całkowity czas klejenia?
3. Na czym polega klejenie kontaktowe?
4. Na jakie okresy można podzielić całkowity czas klejenia?
5. Jakie są parametry technologiczne klejenia klejami mocznikowymi?
6. Z jakich czynności składa się sklejanie połączeń stolarskich?
7. Jakie czynności podczas okleinowania jednostronnego należy wykonać?

4.5.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Oblicz ciśnienie robocze potrzebne do klejenia montażowego 3 m

2

powierzchni drewna

miękkiego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odczytać z tabeli ciśnienie jednostkowe potrzebne do klejenia montażowego drewna

miękkiego,

2) wyliczyć ciśnienie robocze,
3) wynik obliczeń zakomunikować nauczycielowi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

-

tabela z ciśnieniami roboczymi różnych rodzajów drewna,

-

notatnik,

-

przybory do pisania,

-

literatura z rozdziału 6.

Ćwiczenie 2

Sklej ze sobą a) dwa elementy płaszczyznowo i b) dwa elementy narożnikowo używając

kleju mocznikowego oraz ścisków śrubowych i pneumatycznych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przygotować stanowisko pracy i niezbędne narzędzia,
2) wybrać dwa elementy do klejenia płaszczyznowego,
3) wybrać dwa elementy do klejenia narożnikowego,
4) przygotować wszystkie powierzchnie do klejenia,
5) przygotować roztwór klejowy,
6) nanieść klej na łączone powierzchnie,
7) przy użyciu ścisków (śrubowego i pneumatycznego) połączyć klejone powierzchnie,
8) usunąć nadmiar kleju,
9) przedstawić gotowe połączenia nauczycielowi.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

62

Wyposażenie stanowiska pracy:

-

stół do montażu,

-

ścisk śrubowy,

-

ścisk pneumatyczny,

-

papier ścierny,

-

gąbka,

-

naczynie na klej,

-

pędzelek,

-

literatura z rozdziału 6.

Ćwiczenie 3

Wykonaj okleinowanie jednowarstwowe powierzchni płyty o wymiarach 800 x 600 x 20

mm oraz jej czterech boków używając kleju glutenowego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przygotować stanowisko pracy i niezbędne narzędzia,
2) dociąć fornir,
3) przygotować powierzchnię płyty do klejenia,
4) przygotować roztwór kleju,
5) nanieść klej na klejone powierzchnie,
6) połączyć klejone powierzchnie nadmiar kleju wyciskając wałkiem,
7) okleić boki płyty (po 2 przeciwległe pary boków jednocześnie),
8) wykonaną pracę przedstawić nauczycielowi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

-

stół do okleinowania,

-

nakładarka wałkowa,

-

szpachla klejarska,

-

nożyce do cięcia forniru,

-

gąbka,

-

papier ścierny,

-

młotek stolarski,

-

wałek do odciskania kleju,

-

literatura z rozdziału 6.

Ćwiczenie 4

Wykonaj okleinowanie jednowarstwowe powierzchni profilowej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przygotować stanowisko pracy i niezbędne narzędzia,
2) dociąć fornir,
3) przygotować powierzchnię płyty do klejenia,
4) przygotować roztwór kleju,
5) nanieść klej na klejone powierzchnie,
6) połączyć klejone powierzchnie nadmiar kleju wyciskając wałkiem,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

63

7) okleić boki powierzchni (po 2 przeciwległe pary boków jednocześnie),
8) wykonaną pracę przedstawić nauczycielowi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

-

stół do okleinowania,

-

nakładarka wałkowa,

-

szpachla klejarska,

-

nożyce do cięcia forniru,

-

gąbka,

-

papier ścierny,

-

młotek stolarski,

-

wałek do odciskania kleju,

-

literatura z rozdziału 6.

4.5.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) wyjaśnić, dlaczego ciśnienie odgrywa istotną rolę w klejeniu?





2) scharakteryzować poszczególne okresy całkowitego czasu klejenia?





3) omówić wady klejenia?





4) przedstawić parametry techniczne klejenia klejem glutynowym?





5) obsłużyć ściski montażowe ręczne i pneumatyczne?





6) wymienić urządzenia specjalistyczne do klejenia i przedstawić zakres

ich stosowania?





7) wykonać okleinowanie ręczne elementów prostych i profilowych?





8) wykonać operacje technologiczne z użyciem oklejarek i spajarek?





„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

64

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1. Przeczytaj uważnie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3. Test zawiera 20 zadań o różnym stopniu trudności. Z proponowanych czterech odpowiedzi

tylko jedna jest prawdziwa.

4. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi.
6. W kratkę odpowiadającą dobrej odpowiedzi kratkę wstawiaj znak X.
7. Jeśli się pomylisz błędną odpowiedź otocz kółkiem i zaznacz prawidłową wstawiając X.
8. Test składa się z 20 zadań w jego skład wchodzą zadania z poziomu podstawowego (15)

i z ponadpodstawowego (5).

9. Pracuj samodzielnie.
10. Po rozwiązaniu testu sprawdź, czy zaznaczyłeś wszystkie odpowiedzi na karcie

odpowiedzi.

11. Na rozwiązanie testu masz 45 minut.

Powodzenia

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

65

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. W połączeniach równoległych łączone elementy są układane

a) pod kątem 45

o.

b) w pewniej odległości równolegle.
c) na sobie lub obok siebie.
d) w dowolny sposób.

2. Połączenia klejowe to złącza

a) łączne i rozłączne.
b) tylko rozłączne.
c) tylko łączne.
d) wyłącznie kołkowe.

3. Rysunek przedstawia złącza

a) wręgowe.
b) krzyżowe.
c) uciosowe.
d) półkrzyżowe.

4. Połączenia klejowe są

a) najsłabszym miejscem w konstrukcjach drewnianych.
b) najmocniejszym miejscem w konstrukcjach drewnianych.
c) jest to zależne od rodzaju połączenia.
d) nie ma różnicy między miejscem z litego drewna, a połączeniem.

5. Miernikiem wytrzymałości spoiny jest

a) wartość siły, która działając na powierzchnię spoiny powoduje jej zerwanie.
b) wartość siły, która działając na powierzchnię nie powoduje jej zerwania.
c) wartość siły działająca na ciało w pomieszczeniu klimatyzowanym.
d) wartość siły działająca na ciało w pomieszczeniu o wilgotności względnej >90%.

6. Kleje pochodzenia naturalnego są

a) biologicznie odporne w każdych warunkach.
b) nieodporne biologicznie w niekorzystnych warunkach.
c) odporne na niekorzystne czynniki atmosferyczne.
d) odporne na wysokie zawilgocenie.

7. Wytrzymałość spoiny klejowej 4,903 -5,295 MPa jest

a) Niedostateczna.
b) bardzo dobra.
c) mierna.
d) dobra.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

66

8. Wytrzymałość spoiny

a) wzrasta wraz ze wzrostem jej grubości.
b) maleje wraz ze wzrostem grubości.
c) nie zależy od grubości.
d) wzrasta w wysokiej temperaturze.

9. Nośność graniczna i sztywność połączeń zależą od

a) warunków użytkowania, a więc kierunku działania siły.

b)

dokładności pomiarów.

c) estetycznego wykonania połączeń.
d) ciśnienia atmosferycznego.

10. W połączeniach czopowych prostopadłych

a) kąt ścięcia czopów wynosi 90

o.

b) kąt ścięcia końców łączonych elementów wynosi 90

o.

c) kąt ścięcia łączonych elementów wynosi równo 45

o.

d) elementy łączy się za pomocą lamelek.

11. Połączenia narożnikowe płyt dzielą się na

a) czopowe prostopadłe i uciosowe.
b) wczepowe, wręgowe, wpustowe.
c) równoległo-wzdłużne i równoległo-czołowe.
d) profilowane, łącznikowe, bezprofilowe.

12. Łącznik

a) to obcy element wprowadzony do złącza.
b) to wycięty w łączonych elementach kształt (wypustka).
c) to substancja dodawana do kleju.
d) nie ma zastosowania w połączeniach klejowych gdyż jest to element metalowy

łączący (np. gwóźdź, śruba).

13. Rysunek przedstawia

a) połączenie półkrzyżowe dwustronne.
b) połączenie płyt.
c) połączenie graniaków.
d) połączenie krzyżowe zakładkowe.

14. Wytrzymałość połączeń klejowych

a) jest mierzona za pomocą wibroprasy.
b) badana w gotowym wyrobie, powoduje całkowite lub częściowe jego zniszczenie.
c) może być ustalana na podstawie wzoru.

Ω-

Ψ

R

1

= [MPa]

A

d)

może być ustalana na podstawie wzoru.

100% cos α

R

1

= [MPa]

A

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

67

15. Na ocenę jakości klejenia wpływają

a) tylko cechy techniczne spoiny.
b) tylko cechy estetyczne.
c) względy ekonomiczne.
d) jej cechy techniczne i estetyczne.

16. Spoinę o powierzchni 0,1 m

2

poddawano wyznaczaniu wytrzymałości. Zanotowano

wartość siły niszczącej = 0,8 MN. Jej wytrzymałość wynosiła
a) 0,4 MPa.
b) 4 MPa.
c) 0,25 MPa.
d) 100 MPa.

17. Złącza uciosowe stykowe graniaków charakteryzuje

a) duża wytrzymałość, ale niskie walory artystyczne.
b) duża wytrzymałość i wysokie walory artystyczne.
c) niska wytrzymałość i niskie walory artystyczne.
d) niska wytrzymałość, ale wysokie walory artystyczne.

18. W zależności od kierunku działania siły niszczącej w stosunku do powierzchni wyróżnia

się wytrzymałość
a) chemiczną.
b) na ścinanie.
c) dynamiczną zmęczeniową.
d) ma sucho.

19. Oznaczanie wytrzymałości spoiny klejowej ma na celu

a) sprawdzenie jakości kleju.
b) sprawdzenie prawidłowości przyrządzania masy klejowej i sposobów klejenia.
c) określenie przydatności danego kleju do konkretnego zastosowania.
d) ocenienie walorów estetycznych spoiny.

20. W czasie utwardzania kleju

a) wzrasta adhezja cząsteczek kleju.
b) dodaje się rozpuszczalnika w celu przyspieszenia procesu.
c) wzrasta objętość spoiny.
d) maleje wytrzymałość spoiny klejowej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

68

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko..........................................................................................

Wykonywanie połączeń klejonych

Zakreśl poprawną odpowiedź.

Nr

zadania

Odpowiedź

Punkty

1

a

b

c

d

2

a

b

c

d

3

a

b

c

d

4

a

b

c

d

5

a

b

c

d

6

a

b

c

d

7

a

b

c

d

8

a

b

c

d

9

a

b

c

d

10

a

b

c

d

11

a

b

c

d

12

a

b

c

d

13

a

b

c

d

14

a

b

c

d

15

a

b

c

d

16

a

b

c

d

17

a

b

c

d

18

a

b

c

d

19

a

b

c

d

20

a

b

c

d

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

69

6. LITERATURA

1. Bajkowski J., Bieniek S., Duchnowski K.: Obrabiarki i urządzenia w stolarstwie. WSiP,

Warszawa 1996

2. Bieniek S., Duchnowski K.: Obrabiarki i urządzenia w stolarstwie. WSiP, Warszawa 1992
3. Bilczuk A., Lenik K., Malec M.: Podstawy konstrukcji drewnianych. Wydawnictwo

Uczelniane Politechniki Lubelskiej 1994

4. Czaplicki J.: Klejenie tworzyw konstrukcyjnych. WKiŁ, Warszawa 1987
5. Nowak H.: Stolarstwo cz.2. Technologia i materiałoznawstwo. WSiP, Warszawa 2000
6. Paderewski K.: Obrabiarki. WSiP, Warszawa 1997
7. Proszyk S.: Technologia tworzyw drzewnych. Wykończanie powierzchni, cz. 2, WSiP,

Warszawa 1999

8. Prządka W., Szczuka J.: Technologia meblarstwa cz. II WSiP, Warszawa 1991
9. Swaczyna I., Swaczyna M.: Konstrukcje mebli Cz.2. WSiP, Warszawa 1998
10. Zenkteler M.: Kleje i klejenie drewna. WNT, Warszawa 1984
11. www.meble.pl
12. www.maszynydodrewna.com
13. www.wutech.pl
14. www.meblarstwo.pl