第十章家具用胶粘剂课件.ppt
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- 第十 家具 胶粘剂 课件
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1、第十章 家具用胶粘剂 定义:凡在某种特定条件下,能够将两个物体(相同或不同材料)定义:凡在某种特定条件下,能够将两个物体(相同或不同材料)通过表面粘附作用紧密胶接在一起,使其具有足够强度的物质称为胶通过表面粘附作用紧密胶接在一起,使其具有足够强度的物质称为胶粘剂(也即粘合剂或粘结剂)。粘剂(也即粘合剂或粘结剂)。种类:无机胶粘剂和有机胶粘剂。种类:无机胶粘剂和有机胶粘剂。特点:可以粘接不同性质的材料;胶接速度快;胶接表面光滑。特点:可以粘接不同性质的材料;胶接速度快;胶接表面光滑。应用:汽车、造船、木材加工、建筑、机械和航空工业及日用轻应用:汽车、造船、木材加工、建筑、机械和航空工业及日用轻工
2、产品。工产品。1 1 1 胶粘剂应具备的条件胶粘剂应具备的条件 具有足够的流动性,对固体表面很好地湿润。具有足够的流动性,对固体表面很好地湿润。胶固化后能形成牢固的胶层,具有化学稳定性,制品具有足够的耐胶固化后能形成牢固的胶层,具有化学稳定性,制品具有足够的耐久性。久性。形成的胶接接头在其体积收缩时,产生的应变要小,且应具有逐渐形成的胶接接头在其体积收缩时,产生的应变要小,且应具有逐渐消失的能力。消失的能力。各种胶粘剂使用时的特性不同,应根据具体要求选择不同的使用性各种胶粘剂使用时的特性不同,应根据具体要求选择不同的使用性能。主要包括:能。主要包括:粘度、浓度:与施胶方法、设备、用胶量、胶合工
3、艺、产品种类及粘度、浓度:与施胶方法、设备、用胶量、胶合工艺、产品种类及质量相关。质量相关。活性期:决定了胶粘剂使用时间的长短。一般生产周期短的可选用活性期:决定了胶粘剂使用时间的长短。一般生产周期短的可选用活性期短的胶料,反之则选活性期长的胶种。活性期短的胶料,反之则选活性期长的胶种。固化条件及固化速度:固化条件包括温度、压力和被胶接基材的含固化条件及固化速度:固化条件包括温度、压力和被胶接基材的含水率等。固化速度不仅影响生产率,而且影响产品质量和生产成本。水率等。固化速度不仅影响生产率,而且影响产品质量和生产成本。一般:有机合成树脂胶粘剂的固化速度大于无机胶粘剂的固化速度。一般:有机合成树
4、脂胶粘剂的固化速度大于无机胶粘剂的固化速度。2第一节 木材用胶粘剂的概况n1.1 1.1 前言前言n1.2 1.2 发展趋势发展趋势n1.3 1.3 木材用胶粘剂的应用木材用胶粘剂的应用 1.2 1.2 发展趋势发展趋势n1.1.减少胶粘剂中游离醛的含量减少胶粘剂中游离醛的含量 n2.2.功能性木材胶粘剂将得到较快发展。功能性木材胶粘剂将得到较快发展。n3.3.对环境无污染及无毒的改性蛋白质胶对环境无污染及无毒的改性蛋白质胶 n4.4.热熔胶和压敏型胶热熔胶和压敏型胶 n5.5.利用森林资源来制造木材胶粘剂利用森林资源来制造木材胶粘剂n6.6.无机胶粘剂无机胶粘剂n7.胶粘剂生产向集约化转化;
5、胶粘剂生产向集约化转化;n8.环保型胶粘剂将成为合成胶粘剂的主流;环保型胶粘剂将成为合成胶粘剂的主流;n9.氯丁胶(俗称万能胶)产量下降。氯丁胶(俗称万能胶)产量下降。1.3 木材用胶粘剂的应用木材用胶粘剂的应用 n1 1、在胶合板中的应用、在胶合板中的应用n2 2、在刨花板中的应用、在刨花板中的应用n3 3、在纤维板中的应用、在纤维板中的应用n4 4、在细木工板中的应用、在细木工板中的应用n5 5、在装饰板中的应用、在装饰板中的应用n6 6、在家具制造中的应用、在家具制造中的应用n7 7、在木器中的应用、在木器中的应用n8 8、在建筑结构件的制造和内部装修中的应用、在建筑结构件的制造和内部装
6、修中的应用图图2-1 刨花板的加工过程刨花板的加工过程第二节第二节 木材的构造与性质木材的构造与性质 由各种细胞构成:管胞、由各种细胞构成:管胞、木纤维是细胞的主要部分,对木纤维是细胞的主要部分,对木材的性质产生决定性的影响。木材的性质产生决定性的影响。一、组织结构:一、组织结构:图2-3 木材材质的三个相互垂直切面a一横切面;b纵向切面;c切向纵切面图2-4 木材的化学组成图二、化学组成二、化学组成 1.比重:真比重:比重:真比重:1.451.60;假比重:假比重:0.30.8 2.水分:自由水、结合水水分:自由水、结合水 3.膨胀收缩性:木材因吸湿或烘干而发生的膨胀收缩性:木材因吸湿或烘干
7、而发生的膨胀与收缩。因切面方向不同而不同。膨胀与收缩。因切面方向不同而不同。切线方向的膨胀率是半径方向膨胀率的切线方向的膨胀率是半径方向膨胀率的2倍倍左右;左右;长度方向是切线方向的长度方向是切线方向的110左右。左右。三、物理性质:三、物理性质:四、机械性质:四、机械性质:1、随木材、随木材切面的方向切面的方向而改变;而改变;压缩强度的异向性:纤维轴向:半径轴向:切线压缩强度的异向性:纤维轴向:半径轴向:切线轴向轴向6.5:1:1 弹性系数的异向性:纤维轴向:半径轴向:切线弹性系数的异向性:纤维轴向:半径轴向:切线轴向轴向20:2:1 2、木材由于反复负荷作用的、木材由于反复负荷作用的疲劳极
8、限疲劳极限应力大约为应力大约为基本强度的基本强度的1/2,各种强度一般随,各种强度一般随含水率含水率的增加的增加而降低。而降低。第三节第三节 木材粘接的基本情况木材粘接的基本情况一、粘接机理:一、粘接机理:依靠机械镶嵌作用和分子间作用力发生粘接。但依靠机械镶嵌作用和分子间作用力发生粘接。但起主要作用的还是分子间的物理或化学作用。起主要作用的还是分子间的物理或化学作用。二、木材胶粘剂应具备的特点:二、木材胶粘剂应具备的特点:n(1)胶粘剂应具有极性胶粘剂应具有极性;n(2)胶粘剂应具有适当的湿润性胶粘剂应具有适当的湿润性;n(3)胶粘剂应具有适当的酸碱度胶粘剂应具有适当的酸碱度;n(4)胶粘剂应
9、具有适当的分子量。胶粘剂应具有适当的分子量。三、木材胶粘剂的选用原则三、木材胶粘剂的选用原则n(1 1)粘接强度)粘接强度 ;n(2 2)胶粘剂的操作性能;)胶粘剂的操作性能;n(3 3)接头的耐久性。)接头的耐久性。(1)(1)粘接强度粘接强度 n粘接结构件的结构类型粘接结构件的结构类型 ;n接头的受力情况接头的受力情况 。图图2-5 粘接层所受应力的基本形式粘接层所受应力的基本形式(3)接头的耐久性)接头的耐久性图2-6 木制品粘接中几种常用的粘接接头 第四节第四节 影响木材粘接的各种因素影响木材粘接的各种因素 一、木材的相对密度:一、木材的相对密度:木材树种和胶接强度大致取决于木材的相对
10、密木材树种和胶接强度大致取决于木材的相对密度:一般胶接强度随相对密度的增大而升高;度:一般胶接强度随相对密度的增大而升高;但胶接但胶接耐久性较差,耐久性较差,粘接更困难粘接更困难。(相对密度低,镶嵌作用加强,内应力减少。)(相对密度低,镶嵌作用加强,内应力减少。)二、木材的收缩膨胀率:二、木材的收缩膨胀率:1、粘接体系内应力来源:粘接体系内应力来源:n(1)胶层固化)胶层固化体积收缩体积收缩收缩应力;收缩应力;n(2)胶层与木材膨胀系数不同,在受热(冷)时产生)胶层与木材膨胀系数不同,在受热(冷)时产生热应力。热应力。n若材料的收缩率差别太大,应事先采取使木材若材料的收缩率差别太大,应事先采取
11、使木材的尺寸变化减少的的尺寸变化减少的措施措施,有:,有:n (1 1)用酚醛树脂处理木材;)用酚醛树脂处理木材;n (2)2)采用弹性优良的胶粘剂进行粘接采用弹性优良的胶粘剂进行粘接;n (3)3)往胶粘剂中加入易蠕动的物料;往胶粘剂中加入易蠕动的物料;n (4)4)加入适当填料;加入适当填料;n (5)5)选择适当固化工艺。选择适当固化工艺。三、木材的含水率及干燥历程三、木材的含水率及干燥历程:粘接之前预先把木材含水率控制在适当的粘接之前预先把木材含水率控制在适当的范围,且因所采用的胶粘剂而异,但含水率高范围,且因所采用的胶粘剂而异,但含水率高的木材在粘接时,固化时间往往需要延长。的木材在
12、粘接时,固化时间往往需要延长。若将木材置于温度比较高的情况下长期进行干若将木材置于温度比较高的情况下长期进行干燥,木材表面会发生疏水化使润湿性恶化,应燥,木材表面会发生疏水化使润湿性恶化,应预先喷以预先喷以1%的硼砂的硼砂或硼酸溶液可防止发生木材或硼酸溶液可防止发生木材表面的疏水化及防虫蛀。表面的疏水化及防虫蛀。四、木材的纤维走向:四、木材的纤维走向:木材是一种三向(纤维向、切线向、半径向)木材是一种三向(纤维向、切线向、半径向)三断面(横断面、径切面、弦切面)的异向性材三断面(横断面、径切面、弦切面)的异向性材料。对不同的方向、各种机械物理性质有显著的料。对不同的方向、各种机械物理性质有显著
13、的不同。不同。在进行木材粘接加工的时候,粘接件的纤维在进行木材粘接加工的时候,粘接件的纤维方向可以是互相垂直、互相平行或互相成某种角方向可以是互相垂直、互相平行或互相成某种角度。度。一般而言,纤维走向的角度越大,胶接强度一般而言,纤维走向的角度越大,胶接强度越低。越低。五、木材的抽提成分:五、木材的抽提成分:可抽提成分:油脂、树脂、精油、果胶、蛋白可抽提成分:油脂、树脂、精油、果胶、蛋白抽提成分的副作用:抽提成分的副作用:在粘接时候发生较明显的干扰、妨碍作用,在在粘接时候发生较明显的干扰、妨碍作用,在胶粘剂的润湿、浸透、固化等粘接的各个过程中胶粘剂的润湿、浸透、固化等粘接的各个过程中都会产生复
14、杂的影响。一般而言,抽提成分越多都会产生复杂的影响。一般而言,抽提成分越多的木材,难于充分润湿,粘接效果差。若对其表的木材,难于充分润湿,粘接效果差。若对其表面进行预处理,除去抽提成分,则润湿状况会得面进行预处理,除去抽提成分,则润湿状况会得到改善,胶接强度提高。到改善,胶接强度提高。处理方法:处理方法:物理处理:喷砂;物理处理:喷砂;化学处理:溶剂抽提(依具体情况而定)。化学处理:溶剂抽提(依具体情况而定)。抽提成分多的木材处理时应避免在高温下长时间进行抽提成分多的木材处理时应避免在高温下长时间进行干燥。干燥。大致为酸性,可间接地影响涂布胶粘剂的固化时大致为酸性,可间接地影响涂布胶粘剂的固化
15、时间;但木材的比重大于间;但木材的比重大于0.8时,其时,其pH值对胶接强度有比值对胶接强度有比较大的影响。对于树龄高的木材,其较大的影响。对于树龄高的木材,其pH值较低,会阻值较低,会阻碍胶粘剂的固化,可用碳酸钠溶液处理来解决这一问碍胶粘剂的固化,可用碳酸钠溶液处理来解决这一问题题。六、木材的六、木材的pH值:值:七、木材的表面状态:七、木材的表面状态:木材表面的构造根据加工过程及加工方法、木材成分木材表面的构造根据加工过程及加工方法、木材成分的分布有所不同,具体情况比较复杂。的分布有所不同,具体情况比较复杂。与其他材料类似,随着粗糙度的增加,表面积增加,与其他材料类似,随着粗糙度的增加,表
16、面积增加,胶接强度增大(在适当的范围)。胶接强度增大(在适当的范围)。处理好的木材平面最好是在尽可能短的时间内进行粘处理好的木材平面最好是在尽可能短的时间内进行粘接,否则结果是木材的润湿性和胶接强度降低。接,否则结果是木材的润湿性和胶接强度降低。八、胶粘剂的粘度:八、胶粘剂的粘度:粘度对胶粘剂的流动性、浸润性、涂布等粘度对胶粘剂的流动性、浸润性、涂布等有重要的影响,应对有重要的影响,应对 胶粘剂在涂布、堆积、热胶粘剂在涂布、堆积、热压等各个过程中粘度的变化予以考虑,使之在压等各个过程中粘度的变化予以考虑,使之在各个阶段有相应的适当粘度。各个阶段有相应的适当粘度。九、胶粘剂的表面张力:九、胶粘剂
17、的表面张力:影响胶粘剂的浸透及湿润,表面张力较低影响胶粘剂的浸透及湿润,表面张力较低的胶粘剂易于进行浸透及湿润,故可考虑在某的胶粘剂易于进行浸透及湿润,故可考虑在某些胶粘剂中添加少量的表面活性剂以降低胶粘些胶粘剂中添加少量的表面活性剂以降低胶粘剂的表面张力,使胶接强度得以提高。剂的表面张力,使胶接强度得以提高。十、胶粘剂的十、胶粘剂的pH值:值:对某些胶粘剂的适用期及固化时间一定的影对某些胶粘剂的适用期及固化时间一定的影响,因而间接地影响胶接强度,但对木材粘接响,因而间接地影响胶接强度,但对木材粘接的耐久性影响较大(会加速树脂的老化)。的耐久性影响较大(会加速树脂的老化)。一般而言,胶粘剂的一
18、般而言,胶粘剂的pH值不应低于值不应低于3.5。涂胶量:涂胶量:随木材的种类与表面状态而改变,与随木材的种类与表面状态而改变,与涂布的方法也有一定的关系;涂布的方法也有一定的关系;堆放干燥:堆放干燥:时间及条件会影响到下一步加压固时间及条件会影响到下一步加压固化的周期与最终粘接强度。化的周期与最终粘接强度。加压固化压力与温度:加压固化压力与温度:压力应按照具体的木材压力应按照具体的木材种类及表面状态进行选择,并且应当考虑胶粘种类及表面状态进行选择,并且应当考虑胶粘剂的品种及性能;选择的温度主要根据胶粘剂剂的品种及性能;选择的温度主要根据胶粘剂快速固化的条件及快速蒸发胶料中的水分必须快速固化的条
19、件及快速蒸发胶料中的水分必须的热量来决定的。的热量来决定的。十一、粘接操作:十一、粘接操作:影响因素影响因素:涂胶量、堆放干燥、加压固化的压涂胶量、堆放干燥、加压固化的压力与温度等。力与温度等。上:对胶接体完全不能浸润的状态。上:对胶接体完全不能浸润的状态。下:对胶接体完全浸润状态。下:对胶接体完全浸润状态。1.1 1.1 胶粘剂应具备的条件胶粘剂应具备的条件3胶接接头破坏类型示意图。胶接接头破坏类型示意图。被胶接物破坏被胶接物破坏内聚破坏内聚破坏界面破坏界面破坏混合破坏混合破坏1.1 1.1 胶粘剂应具备的条件胶粘剂应具备的条件4 1.2 1.2 胶粘剂的组成胶粘剂的组成 胶粘剂品种繁多,一
20、般由不同的几种材料组成。胶粘剂品种繁多,一般由不同的几种材料组成。1.1.胶胶 料料 也称为基料或主剂,是胶粘剂中的主要成分,决定了胶粘剂的基本也称为基料或主剂,是胶粘剂中的主要成分,决定了胶粘剂的基本特性,也是区分胶粘剂类别的重要标志之一。一种胶粘剂一般由一种或特性,也是区分胶粘剂类别的重要标志之一。一种胶粘剂一般由一种或两种,甚至三种高聚物构成。胶料起胶接作用,要求有良好的湿润性和两种,甚至三种高聚物构成。胶料起胶接作用,要求有良好的湿润性和胶接性能。胶接性能。作为胶料的物质有:合成树脂包括热固性(酚醛树脂、脲醛树脂和作为胶料的物质有:合成树脂包括热固性(酚醛树脂、脲醛树脂和三聚氰胺树脂)
21、、热塑性树脂(聚醋酸乙烯树脂等)和合成橡胶(氯丁三聚氰胺树脂)、热塑性树脂(聚醋酸乙烯树脂等)和合成橡胶(氯丁橡胶、丁晴橡胶等);天然高分子物质(淀粉、蛋白质和天然橡胶等);橡胶、丁晴橡胶等);天然高分子物质(淀粉、蛋白质和天然橡胶等);无机化合物(硅酸盐、磷酸盐等)等。有时,使合成树脂与合成橡胶相无机化合物(硅酸盐、磷酸盐等)等。有时,使合成树脂与合成橡胶相互配合以改善胶粘剂的性能。互配合以改善胶粘剂的性能。5 2.2.固化剂固化剂 胶在流动状态下涂布并浸润被胶物表面,然后采用适当的方法使其胶在流动状态下涂布并浸润被胶物表面,然后采用适当的方法使其成为固体才能承受各种载荷,该过程称为固化。成
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