Compozite 1, curs 2014.docx

66
gCOMPOZITE 7 (STRATIFICATE) – pag 21 Cuprins 1. Introducere 2. Tehnologia furnirelor estetice 3. Tehnologia furnirelor tehnice 4. Tehnologia placajelor, a lemnului stratificat, a panelului si a placilor celulare 5. Tehnologia stratificatelor mulate 6. Tehnologia altor stratificate (LVL, PSL etc) Bibliografie selectiva 1. Barbu, M. C. (1995): Structuri compozite optimizate din lemn si alte materiale, Teza de doctorat, Brasov, 1995. 2. Barbu, M.C. (1999): Materiale compozite din lemn. Editura LuxLibris, Braşov. 3. Brendorfern D. şi Zlate Gh. – Bazele producţiei şi prelucrării lemnului, Editura Ceres, Bucureşti, 1990. 4. Lunguleasa A – Materiale compozite obtinute din biomasa lemnoasa, Editura Universitatii Transilvania Brasov, 2009, ISBN 978-973-598-486-1, 122 pag. 5. Lunguleasa A. – Semifabricate II. Tehnologia produselor stratificate si aglomerate din lemn, Editura Universitatii Transilvania, Brasov, 2005, ISBN 973 – 635 – 440, 106 pagini. 6. Mitişor Al. - Tehnologia produselor stratificate din lemn – îndrumar pentru lucrări practice, Universitatea din Braşov, 1977. 5. Mitişor Al. şi Istrate V. – Tehnologia furnirelor, a placajelor şi a plăcilor din fibre de lemn, Editura Tehnică, Bucureşti, 1982. 1. Introducere Definirea. Materiale compozite actuale sunt materiale de ultima generatie, care înglobeaza în structura lor tehnologii înalte, obtinute la nivel de nano-stiinta si nano-tehnologie. De aceea materialele compozite actuale mai poarta denumirea de nano-materiale. Există si materiale compozite realizate prin stratificare, amestec si aglomerare, dar acestea fac parte din generatia veche, respectiv cea a compozitelor clasice. Din

Transcript of Compozite 1, curs 2014.docx

Page 1: Compozite 1, curs 2014.docx

gCOMPOZITE 7 (STRATIFICATE) –pag 21Cuprins

1. Introducere2. Tehnologia furnirelor estetice3. Tehnologia furnirelor tehnice 4. Tehnologia placajelor, a lemnului stratificat, a panelului si a placilor celulare5. Tehnologia stratificatelor mulate6. Tehnologia altor stratificate (LVL, PSL etc)

Bibliografie selectiva

1. Barbu, M. C. (1995): Structuri compozite optimizate din lemn si alte materiale, Teza de doctorat, Brasov, 1995.

2. Barbu, M.C. (1999): Materiale compozite din lemn. Editura LuxLibris, Braşov.3. Brendorfern D. şi Zlate Gh. – Bazele producţiei şi prelucrării lemnului, Editura Ceres,

Bucureşti, 1990.4. Lunguleasa A – Materiale compozite obtinute din biomasa lemnoasa, Editura Universitatii

Transilvania Brasov, 2009, ISBN 978-973-598-486-1, 122 pag.5. Lunguleasa A. – Semifabricate II. Tehnologia produselor stratificate si aglomerate din

lemn, Editura Universitatii Transilvania, Brasov, 2005, ISBN 973 – 635 – 440, 106 pagini.6. Mitişor Al. - Tehnologia produselor stratificate din lemn – îndrumar pentru lucrări

practice, Universitatea din Braşov, 1977.5. Mitişor Al. şi Istrate V. – Tehnologia furnirelor, a placajelor şi a plăcilor din fibre de

lemn, Editura Tehnică, Bucureşti, 1982.

1. Introducere

Definirea. Materiale compozite actuale sunt materiale de ultima generatie, care înglobeaza în structura lor tehnologii înalte, obtinute la nivel de nano-stiinta si nano-tehnologie. De aceea materialele compozite actuale mai poarta denumirea de nano-materiale. Există si materiale compozite realizate prin stratificare, amestec si aglomerare, dar acestea fac parte din generatia veche, respectiv cea a compozitelor clasice. Din acest punct de vedere, materialele compozite se clasifica in materiale compozite clasice (PAL, PFL, placaje etc) si moderne (OSB, MDF etc). Fiecare din aceste materiale au importanta lor industrială si propriile domenii de utilizare. Materialele compozite sunt combinatii macroscopice de doua sau mai multe produse individuale (numite constituienti) in diferite proportii, avand proprietati superioare materialelor din care s-au obtinut. Scopul creării acestora este deci de a realiza un nou produs cu caracteristici superioare, care sa diminueze performantele slabe ale unuia dintre constituienti, si sa puna in valoare trăsăturile superioare ale altuia. Participarea constituientilor in cadrul unui material compozit nu este intodeauna egala ci poate fi diferita. De aceea vom avea un material de baza numit matrice si unul sau mai multi ingredienti (materiale de ranforsare sau ranforsanti). Matricea compozitului este de obicei materialul mai ieftin, iar ingredientul este materialul care face posibila îmbunatatirea caracteristicilor materialului compozit. Pentru compozitele pe baza de lemn, matricea este lemnul sub forma de cherestea, lamele, furnire, tocatura, aschii, elemente fibroase, fibre, rumegus, faina de lemn, pastă papetara etc, iar ingredientii sub forma de adezivi, elemente de ramforsare fibroase, textile, fibra carbonica, lianti minerali etc.

Page 2: Compozite 1, curs 2014.docx

Compozitele stratificate pe baza de lemn sunt compozite realizate din mai multe straturi diferite de materiale. Deoarece sunt compozite pe baza de lemn, compozitele stratificate sunt realizate de obicei din mai multe straturi de furnire tehnice incleiate cu adeziv. Fiind alcatuite din foi de furnire late, aceste compozite mai poarta denumirea de compozite laminate (de la traducerea din engleza lamina-foaie). Pentru a se obtine o mai buna rezistenta, estetica, omogenitate, stabilitate termica sau la actiunea umiditatii, pe lângă straturile de furnire se pot introduce folii din materiale plastice, textile, hârtie, metal, fibra de sticla sau carbon, fibra vegetala de in, cânepă etc. Materialul de baza al compozitelor lemnoase stratificate este furnirul tehnic.

1.TEHNOLOGIA FURNIRELOR ESTETICE

1. Aspecte introductive

Furnirele estetice reprezintă furnire valoroase din punct de vedere estetic, având grosimi cuprinse între 0,55 şi 1,2 mm, în funcţie de specia lemnoasă utilizată. Grosimea furnirelor estetice este dată de densitatea, structura şi penetrabilitatea specilor lemnoase, după cum urmează: speciile cu densitate mare şi penetrabilitate redusă (nuc, păr) vor avea o grosime a

furnirului de 0,55 mm; speciile cu densitate medie şi porozitate redusă (anin, fag, paltin, cireş) vor avea o grosime

a furnirului de 0,6-0,7 mm; speciile cu densitate redusă şi penetrabilitate mare (plop, tei) vor avea o grosime a

furnirului de 0,7 mm; speciile cu vase mari şi penetrabilitate ridicată (stejari, ulmi, frasin) vor avea o grosime a

furnirului de 0,7-0,8 mm; speciile de răşinoase vor avea o grosime de 1,0 mm; speciile cu defecte cu valoare estetică ridicată (paltin și plop măzărat și ulm) sau din

rădăcină vor avea grosimea de 0,6 mm dacă este nuc şi de 1 mm dacă este plop; furnirele radiale vor avea o grosime mai mare ca cele tăiate tangenţial, datorită structurii

densificate a acestora.Speciile lemnoase des utilizate la fabricarea furnirelor estetice sunt următoarele: -indigene: anin, cireş, fag, molid, frasin, mesteacăn, nuc, paltin, păr, plop, stejar tei, etc; -exotice: mahon, ovengol etc.Speciile exotice folosite la fabricarea furnirelor estetice se clasifică în trei grupe, respectiv: grupa speciilor exotice roşii, care are două subgrupe: subgrupa tip mahon (cu mahonul,

sapelli, sipo, cosipo etc) şi subgrupa de tip păr (macore, muculungu etc); grupa speciilor înlocuitoare de păr: dibetu, mansonia, mutenie etc; grupa exoticelor diverse: avodire, limba, framire, zingana etc.

2. Flux tehnologic şi organizatoric

Ordinea operaţiilor într-o fabrică este prezentată în fig 37.

Depozitare materie primăTratament termic

Secţionare şi cojireFasonare buşteni

Debitare furnire esteticeUscare

Page 3: Compozite 1, curs 2014.docx

Croire furnireSortare şi împachetare

DepozitareExpediţie

Fig. 37. Succesiunea operaţiilor într-o fabrică de furnire estetice

Conform succesiunii operaţiilor se prezintă în fig 38 organizarea tehnologică, respectiv modul de dispunere a utilajelor şi a instalaţiilor de legătură dintre acestea dintr-o fabrică de furnire estetice.

Fig 39. Organizarea tehnologică a unei fabrici de furnire estetice: 1-depozit de buşteni 2-transportor longitudinal; 3-opritor; 4-transportor transversal; 5-role libere; 6-ferăstrău de secţionat; 7-ferăstrău de fasonat; 8-cale de rularea a ferăstrăului panglică; 9-cale de rulare a podului rulant; 10-pod rulant; 11-bazine de tratament; 12-rampă de cojire; 13-transportor longitudinal; 14-electropalan; 15-derulor; 16-maşini de tăiat plan furnire; 17-transportoare; 18- uscătoare; 19- mese de stocare; 20-foarfecă; 21-sortare ; 22-împachetare; 23-masă; 24-magazie.

3. Depozitarea şi conservarea materiei prime

Principalele operaţii din depozitul de materie primă al unei fabrici de furnire estetice sunt următoarele: recepţia materiei prime; stocarea; conservarea; pregătirea în vederea debitării.Materia primă pentru furnire estetice se prezintă sub formă de buşteni clasa Fe.

Consevarea materiei prime este specifică anotimpului şi speciei lemnoase, procedeele principale de conservare şi protecţie bazându-se pe menţinerea lemnului în condiţii de umiditate nefavorabilă dezvoltării ciupercilor şi apariţiei crăpăturilor. Ciupercile sunt aerobe şi se dezvoltă la temperaturi de cca. 20 0C şi o umiditate de cca. 35 %, iar crăpăturile se datorează reducerii rapide a umidităţii în special la capete şi la exteriorul buştenilor. Procedeele de protecţie şi conservare a buştenilor se bazează pe următoarele: mărirea umidităţii lemnului peste 70 %, prin imersie sau stropire cu apă; reducerea lentă a umidităţii lemnului sub 35 %; blocarea accesului aerului în lemn, prin acoperirea cu paste de protecţie.

Page 4: Compozite 1, curs 2014.docx

Fig. 39.Conservarea buştenilor prin imersie şi stropire în bazine: 1-stâlp; 2-fundaţie; 3-stivă de buşteni; 4-duză de stropire; 5-pod rulant; 6-dispozitiv de prindere a buştenilor; 7-cabină operator; 8-cale de rulare.

Iarna nu este nevoie de tratamente de protecţie, datorită temperaturilor scăzute.Conservarea în apă se face numai în anotimpul cald, fiind necesară schimbarea

periodică a apei pentru a se evita infestarea lemnului. Conservarea prin stropire se face pentru buşteni cu umiditatea iniţială peste 65-70 %. Stropirile se fac zilnic, având o durată de 10-15 min la intervale de 1-2 ore, în timpul zilei şi 1-2 stropiri în timpul nopţilor călduroase. Pe vreme uscată şi cu vânt regimul de stropire se intensifică. Consumul specific de apă este de 30-35 l/h m3 buşteni, din acesta numai 5 % este reţinut de lemn, restul de 65 % recolectându-se din rigole, 15 % reumezeşte atmosfera iar 15 % umezeşte terenul depozitului.

4. Detectarea incluziunilor metalice, secţionarea şi cojirea buştenilor

Operaţiile de pregătire a materiei prime în vederea debitării furnirelor estetice sunt următoarele: detectarea incluziunilor metalice; secţionarea buştenilor; fasonarea buştenilor; plastifierea; cojirea.

Detectarea incluziunilor metalice este necesară pentru evitarea deteriorării cuţitelor şi maşinilor. După ce au fost localizate, incluziunile metalice pot fi eliminate prin cioplire (când se observă la suprafaţa buşteanului) sau prin secţionare. Din aceste considerente este necesar ca operaţia de detectare să preceadă pe cea de secţionare. Instalaţiile pentru detectarea incluziunilor metalice funcţionează pe principiul perturbării câmpului magnetic al unei bobine de către incluziunea metalică. Această instalaţie se montează între transportoare şi semnalizează optic sau acustic existenţa inluziunii, sau comandă descărcarea automată a buştenilor pe o rampă.

Secţionarea buştenilor are drept scop îndepărtarea capetelor de buşteni, a eliminării unor defecte grosolane de pe lungimea acestora şi obţinerea unor lungimi corespunzătoare

Page 5: Compozite 1, curs 2014.docx

dimensiunilor maşinilor de debitat. Trebuie să se ţină seama că lungimea buştenilor trebuie să aibă o supradimensiune de 10 % pentru operaţiile de croire a furnilor. La alegerea planului de secţionare trebuie să se ţină seama de următoarele: defectele mari să se regăsească numai într-o parte a secţionării; să se evite curburile multiple sau în mai multe planuri; secţionarea să micşoreze curbura butucilor faţa de cea a buştenilor iniţiali; planul secţionării să fie perpendicular pe axa longitudinală a buşteanului.Principalele utilaje folosite la secţionare sunt ferăstraele circulare basculante sau ferăstraele cu lanţ cu acţionare electrică sau cu motor cu ardere internă. Cojirea buştenilor este operaţia de îndepărtare a cojii, deoarece coaja conţine multe minerale şi impurităţi de la sol, care deteriorează sau uzează sculele tăietoare. De asemenea prin îndepărtarea cojii creşte capacitatea de producţie a maşinilor de debitat şi calitatea furnirelor.Există mai multe tipuri de maşini de cojit, printre care: maşini de cojit prin frezare; maşini de cojit prin forfecare în zona cambială, cu cuţite boante; maşini de cojit cu lamă vibratoare; maşini de cojit cu jeturi de apă sub presiune.In fig. 40 se prezintă o maşină de cojit cu jet de apă sub presiune.

Fig. 40. Maşină de cojit cu apă sub presiune: 1-buştean; 2-role elastice de antrenare şi rotire a buşteanului; 3-coroană fixă; 4-buştean; 5- ţeavă circulară cu duze de apă sub presiune.

5. Plastifierea buştenilor

Operaţie de plastifiere a buştenilor contribuie la înmuierea lemnului în vederea debitării prin tăiere plană sau derulare excentrică în bune condiţii. Referitor la acest aspect se poate spune că plasticitatea naturală a foioaselor moi este mai mare decât a foioaselor tari, lemnul tânăr este mai plastic decât cel bătrân, lemnul din alburn este mai plastic decât cel din duramen, lemnul umed este mai plastic decât cel uscat, iar lemnul încălzit este mai plastic decât cel rece.

Procedeele de plastifiere ale buştenilor se bazează pe acţiunea simultană a căldurii şi umidităţii, care realizează scindarea puncţilor ligno-celulozice, reduce forţele de coeziune şi înmoaie stratul de lipire dintre celule, strat bogat în lignină şi pectine.Procedeele de tratament termic a buştenilor se clasifică în: procedee uscate: cu CIF, cu curent de înaltă tensiune etc; procedee umede: hidrotermice şi higrotermice (aburire directă sau indirectă).Tratamentele uscate sunt mai puţin folosite pe scară industrială deoarece sunt foarte scumpe. Parametrii regimului de trare cu abur sau apă caldă sunt temperatura şi durata de tratare. Temperatura trebuie să fie uniformă pe toată secţiunea buşteanului, putând fi de 60 0C la fag

Page 6: Compozite 1, curs 2014.docx

şi de 80 0C la stejar. Durata de tratare termică este dependentă de specie şi se calculează până în momentul uniformizării temperaturii pe întreaga secţiune a buşteanului.

Fig. 41. Bazine de tratament termic: 1-bazin cu apă 2-protecţie laterală; 3-capac etanş cu apă; 4-buşteni; 5-elemente de încălzire,

6. Fasonarea buştenilor

Realizarea unei suprafeţe plane de la care să înceapă tăierea plană, fără consumuri suplimentare de energie poartă denumirea de fasonarea buştenilor, de obicei în prisme. Această operaţie face să se obţină încă de la începutul tăierii o lăţime bună de furnire, iar la partea opusă tăierii o suprafaţă plană de sprijin, paralelă cu cea de tăiere. Operaţie de fasonare se face prin ferăstruire longitudinală, de aşa natură încât să avem pierderi minime.

Fig.42. Modalităţi de fasonare şi tăiere plană ulterioară: a-pe bloc întreg; b-pe jumătăţi; c-pe sferturi; 1-margine de fasonare; 2-rest cuţit; 3-direcţia de tăiere.

Page 7: Compozite 1, curs 2014.docx

Fig 43. Fasonarea buştenilor în cazul derulării excentrice: a-fasonarea pe jumătăţi; b-fasonarea pe sferturi; 1-buştean; 2-direcţii de derulare; 3-punct de fixare în rozete.

Fasonarea se face în mod uzual cu ferăstrăul panglică, dar se poate folosi şi gaterele orizontale şi ferăstraele cu lanţ.

Fig. 44. Ferăstrău panglică orizontal de fasonat buşteni: 1-buştean; 2-rozete de prindere; 3-cărucior de avans a buşteanului; 4-cadru de sprijin al ferăstrăului; 5-volanţi; 6-mecanism de acţionare cărucior; 7-pânza panglică; 8-şurub-piuliţă pentru ridicare ferăstrău.

7.Tehnologia şi utilajul pentru tăierea plană a furnirelor estetice

La debitarea furnirelor estetice prin tăiere plană se folosesc maşini orizontale şi verticale. Operaţia de tăiere plană se aseamănă cu celălalte tăieri de aşchiere, cu specificaţia că de această dată aşchia este produsul finit furnirul, cu o tăiere netedă. Pentru a se evita despicarea lemnului în faţa cuţitului după planuri de minimă rezistenţă, precum şi pentru a se evita fragmentarea furnirului prin forfecare se montează deasupra cuţitului o bară de presare. Această bară crează o fortă în zona de tăiere, care măreşte forţa de tăiere, dar şi împiedică despicarea lemnului şi fragmentarea aşchiei. De asemenea bara de presare comprimă furnirul pe faţa de degajare a cuţitului, reducând vibraţiile acestuia. Unghiul de ascuţire optim al barei este 75 0 iar cel de aşezare de 15 0.

Gradul de presare al lemnului obţinut după tăiere plană se calculează cu relaţia:

[49]

Page 8: Compozite 1, curs 2014.docx

unde: s este distanţa între direcţia de acţionare a vârfului cuţitului şi a bara de presare; s0 -grosimea furnirului.

Cuţitele de tăiere sunt realizate din oţeluri aliate având un unghi de ascuţire de 17-19 0

(cel mic pentru specii moi), iar unghiul de aşezare mic de 0,5-1,5 0.

Fig. 45. Maşina de tăiat plan orizontală: 1-prismă; 2-suport cuţit; 3-furnir; 4-role de evacuare furnir; 5-suport bară de presare; 6-manivelă; 7-volant; 8-butonul bielei; 9-ghidaje; 10-grife de fixare; 11-mecanism şurub-piulită de ridicare masă; 12-patine de glisare; 13-roată de antrenare.

Miscarea de tăiere este realizată de către cuţit iar cea de avans de către prismă, cu o grosime de furnir. Sistemul de ridicare prezintă o roată de clichet care primeşte mişcarea de la arborele principal. Există o mişcare rapidă şi una de lucru a prismei, în funcţie de necesităţi. Schimbarea grosimii furnirelor se face prin schimbarea unui sistem de roţi dinţate.

Fig.46. Maşina de tăiat plan furnire de construcţie verticală: 1-mecanism şurub-piuliţă; 2-curele înguste a avans furnir; 3-role acţionate; 4-suport bară de presare; 5-suport cuţit; 6-prismă; 7-grife de strângere; 8-sistem de culisare; 9-batiu; 10-bielă-manivelă; 11-volant; 12-transmisie cu curele; 13-motor electric; 14-elecromotor.

Avantajele folosirii maşinilor de tăiat plan furnire verticale, faţă de cele orizontale sunt următoarele:

Page 9: Compozite 1, curs 2014.docx

mase în mişcare mult mai mici; lungimea cursei de tăiere mai mică; consumul energetic mai mic; evacuarea uşoară a furnirelor; suprafaţa ocupată mai mică.

Dezavantajele folosirii masinilor verticale de tăiat pln furnire faţa de cele orizontale: se lucrează cu diametre mici de buştean; se prelucrează o singură prismă sau buştean; putere instalată mare; nu se observă suprafaţa de tăiere în timpul lucrului.

9. Uscarea furnirelor estetice

După debitare furnirele prezintă o umiditate mare de 50-80 %, iar pentru conservare este necesară o umiditate de 6-10-15 %. La uscare, furnirele se deformează şi se fisurează, motiv pentru care în timpul uscării trebuie să se ţină seama de proprietăţile plastice şi de relaxare ale lemnului.

Uscarea naturală a furnirelor se face pe rastele din încăperi cu ventilaţie naturală, caz în care, datorită deformaţiilor mari, este necesară o stivuire stânsă pentru îndreptare.

Uscarea artificială a furnirelor se face cu aer cald în tunele de uscare. Temperatura de uscare este mare de 160-180 0C. În lungul instalaţiei de uscare temperatura trebuie să crească lent pentru ca furnirele să nu se cementeze superficial şi să devină fragile. Viteza de circulaţie a aerului poate să crească până la 8-10 m/s şi este perpendiculară pe suprafaţa furnirului pentru a elimina rapid umiditatea din furnir. Această dirijare perpendiculară pe suprafaţa furnirului se face prin cutii cu duze. Ca instalaţii se pot folosi uscătoare cu bandă şi duze (fig. 47) sau uscătoare cu role şi duze.

Fig. 47. Uscător cu bandă şi duze: 1-transportor cu plasă de sârmă inferior; 2-trasportor superior; 3-direcţia de circulaţie a aerului longitudinală în echicurent; 4-direcţia long. De cieculaţie a aerului în contracurent; 5-coşuri de aerisire; 6-ventilatoare. A-zonă de încălzire; B-zona de uscare; C-zona de condiţionare; D-zonă de răcire.

Circulaţia aerului în instalaţie se face longitudinal, în echicurent în prima parte şi în contracurent în partea a doua, dar şi transversal datorită cutiilor cu duze.

Trasportoarele cu bandă din sârmă sunt apropiate două câte două pentru ca furnirul să fie stâns în timpul uscării şi să nu se deformeze.

Page 10: Compozite 1, curs 2014.docx

9. Prelucrarea furnirelor estetice după uscare. Consumuri specifice

După uscare furnirele estetice se stivuiesc în pachete de 12 sau 24 foi, în ordinea debitării, ţinâmdu-se seama de suprapunerea texturii şi nu de alinierea canturilor. Pachetele astfel formate sunt secţionate pentru eliminarea defectelor neadmise, dar şi pentru îndreptarea canturilor.

Fig.48. Foarfecă de secţionat furnire: 1-pachet de furnire; 2-masă; 3-cuţit 4-contracuţit.

Pachetele astfel dimensionate se sortează, se leagă cu sfoară şi se depozitează în magazie pe specii şi clase de calitate, până în momentul livrării.

Consumul specific de materie primă în cazul tehnologiei furnirelor estetice se defineşte ca şi în cazul altor tehnologii, tot ca raport între cantitatea de materie primă şi cea de furnire rezultate, cu specificaţia că se raportează la 1000 m2 furnire (adică m3 lemn/1000 m2

de furnire). Inversul consumului specific poartă denumirea de randament şi se defineşte şi în funcţie de nivelul pierderilor cu relaţia:

η=100−∑i=1

n

pi [50]

Consumul specific al materiei prime la fabricaţia furnirelor estetice este dependent de specia lemnoasă, fiind de 2,2 pentru fag şi de cca. 1,5 la speciile exotice. Balanţa materiei prime este următoarea:

furnir…………..33 % rumeguş…………4 %; capete de buşteni..4 %; lăturoaie………….2 %; resturi furnire…….25 %; rest cuţit ………….24 %; diverse pierderi…….8 %Căile de reducere ale consumului specific se referă la următoarele: -reducerea grosimii furnirelor estetice la 0,2-0,3 mm; -reducerea defectelor de uscare; -mărirea capacităţii maşinilor şi utilajelor; -creşterea gradului de calificare a operatorilor umani.

Page 11: Compozite 1, curs 2014.docx

10. Tehnologia furnirelor reconstuite

Tehnologia furnirelor reconstituite a apărut ca urmare a valorificării superioare a furnirelor de mici dimensiuni şi a speciilor mai puţin valoroase, dar şi a diversificării producţiei de furnire estetice. Prin această tehnologie se obţine furnirul lamelin.

Mai întâi furnirele mici şi resturi de furnire se colorează, se usucă până la 3-5 %, se aplică adezivul, se formează pachetul şi se presează la rece. Adezivul folosit trebuie să fie hidrorezistent, să formeze pelicule rezistente, dar care să nu uzeze sculele tăietoare şi sa nu afecteze culoarea pachetului de furnire format. După presare, blocul de furnire se debitează la maşina de tăiat plan furnire, cu planul de tăiere perpendicular pe suprafaţa furnirelor.

Dacă la formarea pachetului se introduc bucăţi de lemn de dimensiuni mici, datorită denivelărilor acestora, textura furnirelor obţinute poate imita nodurile, iar dacă platanele folosite au denivelări, la debitarea tangenţială se obţin desene cu fladăre.

Furnirul lamelin obţinut prin această tehnologie are în general un desen riglat şi se contrage mai puţin din cauza discontinuităţii lemnului.

2. TEHNOLOGIA FURNIRELOR TEHNICE

1.1. Flux tehnologic de fabricaţie (succesiunea operatiilor) al furnirelor tehnice

Furnirele tehnice sunt acele furnire folosite la realizarea produselor stratificate, de o calitate inferioară celor estetice, obţinute numai prin derulare centrică şi având grosimi mari de 0,3-1,5 mm când sunt destinate feţelor de produse stratificate sau peste 1,5 mm când sunt destinate straturilor intermediare (miez) de produse stratificate. Furnirele tehnice se folosesc de obicei pentru produse stratificate ca placaje, panele şi lemn stratificat, dar se pot folosi şi în alte domenii ca la chibrituri, ambalaje, jaluzele, bete pentru îngheţată etc. Ȋn figura 2.1 sunt prezentate principalele operatii de la fabricatia furnirelor tehnoce, in ordinea fluxului tehnologic. Se observa mai intâi operatiile de pregatire a materiei prime pentru debitare in furnire (depozitare, conservare, tratament termic de plastifiere, sectionare, dezghetare, cojire etc), apoi debitarea furnirelor prin derulare centrica precedata de centrarea butucilor, apoi prelucrarea furnirelor umede (sectionare, eliminare defecte naturale si de prelucrare), uscarea furnirelor si croirea furnirelor uscate.

Depozitarea materiei prime

Conservarea materiei prime

Tratament termic de plastifiere

Page 12: Compozite 1, curs 2014.docx

Cojirea buştenilor

Secţionarea buştenilor

Centrarea buştenilor in derulor

Derularea furnirelor tehnice

Inmagazinarea furnirelor tehnice

Croirea furnirelor umede

Uscarea furnirelor tehnice

Croirea furnirelor uscate

Îmbinarea furnirelor Depozitarea furnirelor tehnice

Fig. 1.1. Succesiunea operaţiilor la realizarea furnire tehnice

În continuare furnirele tehnice trec la fabricarea altor produse compozite stratificate.

2. Depozitarea şi conservarea materiei prime (busteni de derulaj)

Principalele operaţii din depozitul de materie primă al unei fabrici de furnire tehnice sunt următoarele: recepţia materiei prime, a bustenilor de derulaj; stocarea si depozitarea bustenilor; conservarea bustenilor; pregătirea în vederea debitării.Materia primă pentru furnire tehnice se prezintă sub formă de buşteni de clasa superioara Ft. Sortarea bustenilor se face in: lemn de rezonantă R, pentru furnire estetice si tehnice Fe si Ft, busteni pentru cherestea C si lemn de foc.

Conservarea materiei prime este specifică anotimpului şi speciei lemnoase, procedeele principale de conservare şi protecţie bazându-se pe menţinerea lemnului în condiţii de umiditate nefavorabilă dezvoltării ciupercilor şi apariţiei crăpăturilor. Ciupercile xilofage sunt aerobe şi se dezvoltă la temperaturi de cca 20 0C şi o umiditate a lemnului de cca 55 %, iar crăpăturile se datorează reducerii rapide a umidităţii în special la capete şi la exteriorul buştenilor. Procedeele de protecţie şi conservare a buştenilor se bazează pe următoarele principii:

Page 13: Compozite 1, curs 2014.docx

mărirea umidităţii lemnului peste 70 %, prin imersie sau stropire cu apă, prin care majoritatea golurile din lemn sunt pline cu apă;

reducerea lentă a umidităţii lemnului sub 40 %; blocarea accesului aerului în lemn, prin acoperirea cu paste de protecţie, pe

capete. fixarea unor S-uri metalice pe capetele bustenilor

Fig. 1.2.Conservarea buştenilor prin imersie şi stropire în bazine: 1-stâlp; 2-fundaţie; 3-stivă de buşteni; 4-duză de stropire; 5-pod rulant; 6- cabină operator; 7- dispozitiv de prindere a buştenilor; 8-cale de rulare a podului rulant.

Iarna nu este nevoie de tratamente de protecţie, datorită temperaturilor scăzute, dar bustenii trebuie dezghetati.

Conservarea în apă se face numai în anotimpul cald, fiind necesară schimbarea periodică a apei pentru a se evita infestarea lemnului. Conservarea prin stropire se face pentru buşteni cu umiditatea iniţială peste 65-70 %. Stropirile se fac zilnic, având o durată de 10-15 minute la intervale de 1-2 ore, în timpul zilei şi 1-2 stropiri în timpul nopţilor călduroase. Pe vreme uscată şi cu vânt regimul de stropire se intensifică. Consumul specific de apă este de 30-35 l/h m3 buşteni, din acesta numai 5 % este reţinut de lemn, restul de 65 % recolectându-se din rigole, 15 % reumezeşte atmosfera, iar 15 % umezeşte terenul depozitului.

3. Detectarea incluziunilor metalice si secţionarea buştenilor

Operaţiile de pregătire a materiei prime în vederea debitării furnirelor tehnice sunt următoarele: detectarea incluziunilor metalice; secţionarea buştenilor;

Page 14: Compozite 1, curs 2014.docx

plastifierea; cojirea.

Detectarea incluziunilor metalice este necesară pentru evitarea deteriorării cuţitelor şi maşinilor. După ce au fost localizate, incluziunile metalice pot fi eliminate prin cioplire (când se observă la suprafaţa buşteanului) sau prin secţionare. Din aceste considerente este necesar ca operaţia de detectare să preceadă pe cea de secţionare. Instalaţiile pentru detectarea incluziunilor metalice funcţionează pe principiul perturbării câmpului magnetic al unei bobine de către incluziunea metalică. Această instalaţie se montează între transportoare (..) şi semnalizează optic sau acustic existenţa inluziunii, sau comandă descărcarea automată a buştenilor cu incluziuni pe o rampă. Uneori, in zona existentei unei incluziuni metalice se stropeste cu vopsea pentru o mai buna evidentiere. Eliminarea zonelor respective se face prin sectionarea zonei cu incluziune, sau prin cioplirea si extragerea incluziunii, cand aceasta se gaseste la suprafata busteanului si este vizibila.

Secţionarea buştenilor are drept scop îndepărtarea capetelor de buşteni (cand se numeste retezare), a eliminării unor defecte grosolane de pe lungimea acestora şi obţinerea unor lungimi corespunzătoare dimensiunilor maşinilor de debitat. Trebuie să se ţină seama că lungimea buştenilor trebuie să aibă o supradimensiune de 10 % pentru operaţiile de croire a furnirelor. La alegerea planului de secţionare trebuie să se ţină seama de următoarele: defectele mari să se regăsească numai într-o parte a secţionarii; să se evite curburile multiple sau în mai multe planuri; secţionarea să micşoreze curbura butucilor faţa de cea a buştenilor iniţiali; planul secţionării să fie perpendicular pe axa longitudinală a buşteanului.

Fig 2. 3. Sectionarea bustenilorcu ferastrau cu lant: 1-role de avans; 2-bustean; 3-ferăstrău cu lanț; 4-motor de actionare; 5-articulatie.

Principalele utilaje folosite la secţionare sunt ferăstraele circulare basculante sau ferăstraele cu lanţ cu acţionare electrică sau cu motor cu ardere internă. In figura 2.3 se prezinta un ferastrau basculant cu lant, care executa sectionarea bustenilor la dimensiunea derulorului sau elimina defectele sau capetele. Chiar daca busteanul este transportat cu transportoare cu lant, in zona de sectionare acestea

Page 15: Compozite 1, curs 2014.docx

se intrerup si sectionarea se face intre câteva role de avans. De asemenea, rolele se ridica pentru a nu se bloca lantul in taietură. 4. Cojirea buştenilor

Cojirea buştenilor este operaţia de îndepărtare a cojii, deoarece coaja conţine multe minerale proprii şi alte impurităţi de la sol, care deteriorează sau uzează sculele tăietoare. De asemenea prin îndepărtarea cojii creşte capacitatea de producţie a maşinilor de debitat furnire.Există mai multe tipuri de maşini de cojit, printre care: maşini de cojit prin frezare; maşini de cojit prin forfecare în zona cambială, cu cuţite boante; maşini de cojit cu lamă vibratoare; maşini de cojit cu jeturi de apă sub presiune.In fig. 2.4 se prezintă o maşină de cojit prin frezare, cea mai simpla si mai des folosita instalatie. Elementul care efectueaza cojirea propriu zisă este o freză 3 care vine in contact cu busteanul 2, actionata de un motor electric 5, prin intermediul unor curele trapezoidale 4. Pentru a fi in contact permanent cu busteanul la capatul opus al frezei se afla dispus un piston hidraulic 7. Pentru ca busteanul sa se roteasca si in acelasi timp sa avanseze, acesta se reazemă pe un sir de discuri actionate 2, cu axul putin inclinat spre directia de avans.

Fig. 1.4. Maşină de cojit prin frezare: 2-buştean; 1-discuri de antrenare şi rotire a buşteanului; 3-freză; 4-transmisie cu curele; 5-motor electric ; 6-articulatie ; 7-cilindru hidraulic.

Avantajele si dezavantaje....

5. Plastifierea buştenilor

Operaţie de plastifiere a buştenilor contribuie la înmuierea lemnului în vederea debitării în bune condiţii, prin derulare centrică. Referitor la acest aspect se poate spune că plasticitatea naturală a foioaselor moi este mai mare decât a foioaselor tari, lemnul tânăr este mai plastic decât cel matur, lemnul din alburn

Page 16: Compozite 1, curs 2014.docx

este mai plastic decât cel din duramen, lemnul umed este mai plastic decât cel uscat, iar lemnul încălzit este mai plastic decât cel rece.

Procedeele de plastifiere ale buştenilor se bazează pe acţiunea simultană a căldurii şi umidităţii, care realizează scindarea puncţilor ligno-celulozice, reduce forţele de coeziune şi înmoaie stratul de lipire dintre celule, strat bogat în lignină şi pectine.Procedeele de tratament termic a buştenilor se clasifică în: procedee uscate: cu CIF, cu curent de înaltă tensiune etc; procedee umede: hidrotermice (cu apă caldă) şi higrotermice (aburire directă

sau indirectă). Tratamentele uscate sunt mai puţin folosite pe scară industrială deoarece sunt foarte scumpe. Parametrii regimului de tratare cu abur sau apă caldă sunt temperatura şi durata de tratare. Temperatura trebuie să fie uniformă pe toată secţiunea buşteanului, putând fi de 60 0C la fag şi de 80 0C la stejar. Durata de tratare termică este dependentă de specie (densitate) şi se calculează până în momentul uniformizării temperaturii pe întreaga secţiune a buşteanului. In figura 2.5 se prezinta un bazin de tratament termic al bustenilor cu apa caldă, prevăzut cu un capac detasabil care se etanseaza cu apa pe tot conturul exterior. La partea inferioara a bazinului sub nivelul suportilor se afla elementele de incalzire 5, de tip calorifer. Pe părtile laterale ale bazinului se afla dispuse elemente de protectie din lemn 1, iar rezistenta mecanică si la infiltrare este dată de peretele 6.

Fig. 1.5. Bazine de tratament termic: 1- protecţie laterală; 2-bazin cu apă; 3-capac etanş, cu apă; 4-buşteni; 5-elemente de încălzire ; 6-perete din beton armat si hidroizolatie.

1.6. Centrarea buştenilor

Centrarea buştenilor constă în aflarea axei geometrice a cilindrului cu diametru maxim care se poate înscrie în butuc, pentru a se putea fixa în acel punct în rozetele derulorului. Dacă nu se face această centrare pierderile la operaţia de derulare prin cilindrare vor fi mari, respectiv va rezulta un randament scăzut de utilizare a lemnului.

Page 17: Compozite 1, curs 2014.docx

Centrarea buştenilor se poate face: cu ochiul liber, cu dispozitive manuale sau cu instalaţii mecanice sau optice de centrare. Centrarea manuală se face de unul sau doi operatori umani cu ajutorul electropalanului, această operaţie suprapunându-se peste operaţia de alimentare a derulorului. Centrarea cu dispozitive sau instalaţii mecanice se face prin sprijinirea în două, trei sau mai multe puncte a buşteanului, asa cum se observă în fig. 2.6. În fig. 2.7 se prezintă o instalaţie mecanică de centrare a buştenilor.

Fig. 1.6. Principiile centrării buştenilor cu dispozitive mecanice în vederea derulării: a-cu fixare in doua puncte; b-cu fixare in trei puncte; c-cu fixare in patru puncte.

Fig. 2.7. Instalaţie mecanică pentru centrarea buştenilor: 1- derulor; 2- rozete de prindere; 3- buştean; 4-brate de strangere si fixare ; 5-dispozitiv de rotatie a surubului ; 6-piulita ; 7-articulatie.

1.7. Derularea buştenilor în furnire tehnice

Page 18: Compozite 1, curs 2014.docx

Operaţia de derulare a furnirelor tehnice reprezintă tăierea unei foi continue de furnir după spirala lui Arhimede, atunci când buşteanul se roteşte, iar cuţitul

avansează către acesta. Unghiul de ascuţire a cuţitului este de 20 0 pentru specii omogene şi de 21-22 0 pentru specii neomogene. Unghiul de aşezare trebuie să fie optim, deoarece dacă este prea mare, cuţitul nu se sprijină pe lemn, care va începe să vibreze, iar furnirul va avea o rugozitate mare, cu smulgeri de fibre.

Dacă unghiul de aşezare este mic cuţitul presează pe lemn, buşteanul se deformează, iar furnirul obţinut va avea o grosime neuniformă. De asemenea, în

timpul derulării furnirului, unghiul de aşezare variază pe măsură ce se reduce diametrul buşteanului, pentru aceasta traversa port-cuţit rotindu-se în jurul

muchiei tăietoare, datorită unui ghidaj suplimentar şi înclinat.

Fig. Procesul de derulare al lemnului

Pentru ca operaţia de derulare să aibă loc în condiţii bune este necesară existenţa unei bare de presare, care poate fi sub formă de cuţit, sub formă cilindrică sau hidrostatică, cu aer cald şi umed. Rolul unei bare de presare în procesul derulării este dat de următoarele considerente: -apasă pe lemn, anihilând efectul de pană al cuţitului, respectiv de despridere a lemnului în faţa cuţitului; -reduce tensiunile din furnir, mai ales pe secţiunea transversală, care ar conduce la fragmentarea acestuia; -reduce o parte din vibraţiile care apar în buştean în timpul derulării; -conduce la eliminarea unei cantităţi de apă din buştean, prin stoarcere şi frecare.

Barele de presare cilindrice se rostogolesc pe suprafaţa buşteanului, fiind antrenate cu viteză periferică variabilă, egală cu viteza de derulare. Derulorul reprezintă utilajul de bază de la fabricarea furnirelor tehnice şi este alcătuit din următoarele părţi componente: -batiu; -suportul barei de presare şi al cuţitului; -mecanismul de fixare şi rotire a butucului;

Page 19: Compozite 1, curs 2014.docx

-mecanismul de antrenare şi trasmisie a mişcării.Capacitatea de producţie a maşinii de derulat este următoarea:

Q=Tt

K [busteni /schimb ]

unde: T este durata unui schimb, 480 min; t-durata de derulare a unui buştean; k-coeficient de utilizare a timpului de lucru 0,94-0,96. In figura 2.8 se prezinta schema de lucru a derulorului. Bușteanul 1 este adus în fața derulorului, se centreaza si se fixeaza intre rozetele 2 (2 randuri telescopice, cele subtiri fiind folosite când grosimea busteanului scade si incep sa apara vibrații). Rozetele au rolul de fixare, dar si de rotatie a butucului, prin intermediul roților 4 si 5, a cuplajului 12 si a motorului electric 13. Mișcarea de avans continua a traversei cutitului si barei de presiune se face de la acelasi motor electric 13, prin cutia Norton de schimbare a grosimilor furnirului, a arborelui 9 si a transmisiei intermediare 10. Utilajul mai este prevazut cu doua role de sprijin a butucului 11, pentru reducerea vibratiilor din timpul derularii.

Fig.1.8. Schema de lucru a derulorului: 1-butuc; 2- rozete interioare; 3-rozete exterioare ; 4,5,6- roti dintate ; 7-cutie Norton pentru reglarea grosimii furnirelor; 8-traversa port-cuţit şi a barei de presare; 9-arbore; 10-transmisie intermediara; 11-dispozitiv pentru rezemarea rolei ; 12-cuplaj ; 13-motor electric.

La derularea furnirelor tehnice se obţin mai multe sortimente, respectiv vor fi mai multe zone ale buşteanului, după cum urmează: -fâşii de furnire inutilizabile, obţinute prin cilindrare şi în afara cuţitelor trasoare, respectiv zona I din buştean; -fâşii de furnire utilizabile, respectiv zona a II a; -bandă continua de furnir, respectiv zona a III a; -rest-rolă, respectiv zona a IV a din buştean.

1.8. Instalaţii pentru înmagazinarea furnirelor tehnice

Page 20: Compozite 1, curs 2014.docx

Înmagazinarea furnirelor tehnice se poate face prin mai multe metode printre care se pot aminti cele de înfăşuratre a benzii continue pe bobine (ce se păstrează în magazii până la o prelucrare ulterioară), dar şi cele de înmagazinare pe transportoare cu benzi înguste etajate (prezentată în fig. 2.9). Inmagazinarea pe bobine a furnirului continuu este des practicata, dar timpul de păstrare este scurt, pentru ca exista posibilitatea alterării cromatice a acestuia. inmagazinarea pe benzi înguste este foarte avantajoasa, mai ales datorita faptului ca benzile se dispun deasupra uscatorului si în aceasta perioada are loc si o pre-uscare a furnirelor individuale. Banda continuă obtinuta prin derulare 1 se croieste cu foarfeca 2 in fâsii, dupa care se încarca fiecare etaj al sistemului de înmagazinare, prin intermediul transportoarelor 3 si 4. Descarcarea se face in ordinea incarcarii, cu transportorul 7, iar alimentarea uscatorului 10 se face cu ajutorul transportoarelor 7 si 8. După uscare, exista o foarfeca 11 pentru eliminarea defectelor apărute după uscare.

Fig. 1.9. Instalaţie pentru înmagazinarea furnirelor pe trasportoare cu benzi înguste etajate: 1- rola de furnir; 2- foarfecă ghilotină pentru croire furnir; 3-transportor cu banda; 4-transportor rabatabil pentru incarcare; 5-cadru de rezistenta; 6- transportoare cu benzi inguste de stocare uscător; 7-transportoare de descarcare; 8-transportor de întoarcere a furnirelor; 9-zona de descrcare uscator; 10-uscator cu mai multe etaje; 11-forfeca de eliminare defecte de uscare.

1.9. Secţionarea (croirea) furnirelor tehnice

Obţinerea formatelor de furnir necesare pentru următoarele formate de produse stratificate în care se incorporează se face prin secţionarea benzii continue de furnir obţinută la derulare, dar şi formatizarea fâşiilor utilizabile pentru obţinerea formatului final. De asemenea la secţionare se va ţine seama şi de defectele grosiere ale furnirelor, respectiv acestea se vor elimina. La această operaţie sunt două tendinţe generale şi anume: -eliminarea tuturor defectelor nereparabile şi obţinerea a unor calităţi superioare de produse stratificate; -eliminarea numai a defectelor majore, celelalte defecte reparându-se (daca este posibil, daca nu vor ramane in starea respectiva, declasând calitatea produsului), dar se obţin calităţi inferioare de produse stratificate.

Page 21: Compozite 1, curs 2014.docx

Secţionarea longitudinală a furnirelelor tehnice se face foaie cu foaie, individual, iar cea transversală se face în pachete, cu foarfeca ghilotină (vezi figura 2.10). Sectionarea se face prin forfecare, existand un cutit 3 si un contracutit. Actionarea cutitului se face cu ajutorul unui piston pneumatic si a unui grup de pârghii 1, care realizeaza miscarea rectilinie alternativa pe verticală. Pentru mecanizarea operatiei, alimentarea cu furnire se face cu role actionate 6 (antrenate cu rotile de lant 4 si lantul 7) si intreruperea se face numai în zona tăierii.

Fig. 1.10. Foarfecă pneumatică pentru secţionarea furnirelor tehnice: 1-articulaţii; 2-cilindru pneumatic;; 3-traversă port-cuţit; 4-furnir; 5- roată de lanţ; 6-rola de avans; 7-lant.

1.10. Uscarea furnirelor şi prelucrarea furnirelor uscate

Uscarea furnirelor tehnice este o operaţie tehnologică de reducere a umidităţii furnirelor de la 70-130 %, cât au în momentul debitării, până la 6-12 %, cât trebuie să aibă în momentrul introducerii în produsele stratificate finale, respectiv de 6-8 % la utilizarea adezivilor în soluţie şi de 10-12 % la folosirea adezivilor sub formă de filme.

La uscarea furnirelor tehnice se pot folosi atât instalaţiile cu bandă şi duze cât şi cele cu role şi duze. La utilizarea instalaţiilor de uscare cu role şi duze trebuie să se ţină seama ca fibrele furnirelor să fie introduse perpendiculare pe axul rolelor şi să aibă capetele anterioare suprapuse pe o distanţă de 50 mm peste capetele posterioare ale furnirelor precedente, pentru a se evita înfăşurarea pe role a acestora şi blocarea prin înfundare a uscătorului.

Prelucrarea furnirelor uscate se referă la operaţiile de secţionare, sortare, formatizare şi frezare în pachete, eliminarea nodurilor şi aplicarea de petice din lemn sănătos şi curat, îmbinarea şi repararea furnirelor. Sortarea foilor de furnir tehnic. Este nevoie de o sortare a furnirelor uscate, chiar dacă s-a efectuat o sortare anterioară a furnirelor umede, deoarece în timpul uscării şi a manipulării, furnirele se fisurează sau se rup. Sortarea se face după mai multe criterii, respectiv:

-după specie: furnire de fag, de plop, de arin etc;-după grosime: furnire de 1,1 mm, de 1,2 mm, de 2,2 mm etc;-după format: foi întregi şi fîşii de furnire;

Page 22: Compozite 1, curs 2014.docx

-după sensul fibrei: furnire longitudinale şi transversale;-după lăţimea foilor de furnir: late, înguste şi foarte înguste;-după calitate: furnire cu defecte şi furnire fără defecte;-după aspect: furnire cu desene remarcabile (de faţă) şi fără desene

remarcabile (de dos);-după culoare: cu culori închise şi cu culori deschise.Repararea furnirelor care prezintă crăpături pe margine se face prin

fixarea celor două părţi cu agrafe sau hârtie gumată, iar în cazul crăpăturilor deschise se aplică pene din material fără defecte, care se lipesc cu hârtie gumată. Furnirele care prezintă defecte de suprafaţă (noduri, crăpături, coajă înfundată, pungi de răşină etc) se repară prin ştanţarea defectului şi înlocuirea acestuia cu petic decupat din furnire fără defecte.

Frezarea furnirelor în pachete este o operaţie ce se efectuează în vederea îndreptării canturilor furnirelor şi îmbinării ulterioare a acestora. Maşina este prevăzută cu o masă rabatabilă pe care se aşează furnirele sub formă de fâşii, care are un dispozitiv de vibraţie în vederea alinierii la cant a tuturor foilor de furnir. După aceea masa este transferată în faţa maşinii, furnirele sunt strâse cu ajutorul unei bare de presare şi sunt frezate prin două treceri, una grosieră şi alta fină. Concomitent cu ultima frezare are loc şi aplicarea adezivului termoplast.

Imbinarea furnirelor tehnice are loc prin mai multe procedee, respectiv prin încleierea directă a canturilor folosind adeziv termoplast, cu hârtie gumată aplicată longitudinal sau transversal, cu fir fuzibil în zig-zag, prin frezarea canturilor şi încleierea ulterioară etc., aşa cum se observă în fig 2.11. Pe lungime, îmbinarea furnirelor se face în dinţi.

Fig. 2.11. Tipuri de îmbinare a furnirelor tehnice a-prin încleiere directă; b-cu hârtie gumată; c-cu fir fuzibil.

Instalaţiile mecanice pentru îmbinarea pe lăţime a furnirelor tehnice pot fi cu avans longitudinal sau cu avans transversal, după cum se observă în fig. 2. 12. Cele cu avans longitudinal pot folosi hârtie gumata sau fir fuzibil 7 (fig 2.12.a), incalzit pâna la topire cu rezistenta 6. Prin combinarea miscarii de avans si apropriere a furnirelor data de discurile 3 si rolele 4, si de miscare alternativa rectilinie a firului fuzibil se obtine aplicarea sub forma de zig-zag a firului topit si lipirea celor doua furnire 1. Rigla de ghidaj 2 are rolul de a nu suprapune celor

Page 23: Compozite 1, curs 2014.docx

două furnire care se doresc a se lipi, iar rola 5 de evacuare a furnirelor lipite. Instalatia de inbinare a furnirelor cu avans transversal (fig 2.12.b) imbina furnirele deja încleiate pe cant cu adeziv termoplast 1, intre doua placi incalzite 3 si 4. Placa superioară 4 are posibilitarea de ase regla pe verticala cu arcurile si piulitele 5, pentru a se produce o incetinire a avansului furnirelor de a se apropria pe cant. După racire, furnirele incleiate apar ca o banda continua, motiv pentru care o foarfeca 7 le formatizeaza la dimensiunea dorita 8.

Fig. 1.12. Instalaţii mecanice de îmbinare a furnirelor tehnice:a-cu avans longitudinal; 1-fâşii de furnire; 2-riglă de ghidaj; 3- discuri de apropiere; 4-rolă superioară de presare; 5-rolă de evacuareb-cu avans transversal; 1-masă; 2-cilindri de avans; 3-placă de încălzire; 4,6-placă superioară /patină de frânare; 5-arcuri de reglare presiune; 7-foarfecă; 8-furnire îmbinate transversal.

3.TEHNOLOGIA PLACAJELOR, PANELULUI, PLACILOR CELULARE

1. Proprietăţi, succesiunea operatiilor (schema bloc) şi tipuri de placaje

Placajul este un compozit din lemn, realizat din trei sau mai multe straturi (un număr impar) de furnire, dispuse la 90 0 între ele, încleiate între ele cu adeziv şi presate. Numărul impar de furnire este dat de simetria structurii plăcii finale. Dispunerea perpendiculară a două straturi de furnire alăturate conferă placajului o uniformitate ridicată a proprietăţilor, mai ales rezistenţele perpendiculare şi paralele cu fibrele lemnului furnirului de faţă. Dintre proprietăţile placajului, unele din acestea facându-l să fie preferat lemnului masiv se pot aminti următoarele: Densitatea placajelor este mai mare decât a lemnului masiv de provenienţa a

furnirelor, datorită gradului de densificare şi a densităţii în stare uscată a adezivului;

Higroscopicitatea placajului este scăzută faţa de cea a lemnului masiv datorită prezenţei adezivului uscat care nu este higroscopic. Spre exemplu lemnul masiv imersat în apă timp de 200 ore absoarbe 130 %, placajul din trei straturi 92 %, iar placajul din 5 straturi absoarbe 67 %;

Page 24: Compozite 1, curs 2014.docx

Contragerea totală a placajul este semnificativ mai mică decât a lemnului masiv, fiind de cca 10 ori mai mică pe direcţie transversală şi de cca 2 ori mai mare pe direcţie longitudinală;

Căldura specifică şi conductibilitatea termică sunt apropiate de cele ale lemnului masiv, comprimarera şi umplerea porilor cu adeziv mărind coeficientul de transmisie a căldurii; de aceea placajul poate fi folosit cu succes ca izolator termic;

Unele proprietăţi acustice cum ar fi izolarea şi absorţia fonică sunt superioare lemnului masiv;

Placajul are rezistenţe superioare lemnului masiv, iar indicele de calitate (raportul dintre rezistenţă şi densitate) face ca placajul să fie superior oţelului şi aliajelor din aluminiu;

Rapoprtul dintre rezistentele pe direcţie londitudinală şi transversală este la lemnul masiv de cca. 24-100, iar la placajul cu număr mare de straturi acesta tinde către 1.

Placajele sunt foarte diverse, cele mai importante fiind următoarele: -Placajele de interior sunt destinate utilizărilor de interior, fiind realizate din furnire de fag, răşinoase, plop, anin, tei etc. Se sortează în 4 clase de calitate A, B, C, D, în funcţie de clasa furnirului de faţă şi de dos. Grosimile uzuale ale acestui placaj sunt de 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, 20 mm, iar formatele plăcilor de 20001250, 24401220 sau 22001220 mm. Se folosesc adezivi ureoformaldehidici. -Placajele de exterior, destinate utilizării în condiţii de exterior, sub influenţa intemperiilor, a apei sau a mediilor cu umiditate ridicată (cum ar fi spre exemplu placajele de cofraje). Sunt de două categorii, respectiv cu feţele acoperite cu răşină fenolformaldehidică, sau cu feţele acopoerite cu altfel de pelicule de protecţie (hidrofuge, fungicide, ignifuge etc). Se folosesc pentru încleiere de obicei adezivii fenolformaldehidici. -Placaje pentru vagoane de marfă, a căror feţe sunt protejate cu hârtie impregnată cu răşini fenolice (tegotex). -Placaje speciale, cum ar fi placajele pentru construcţii speciale (placaje cu grosimi mari, cu rezistenţe mari şi feţe de calitate inferioară), placajele decorative (având feţele de o estetică deosebită, imprimate, texturate, sablate etc), placaje înnobilate (folosite ca suport pentru acoperirea cu folii şi filme, la acestea contând planitatea suprafeţei, rugozitatea acestora etc), placajele compozite (care pe lângă lemn mai au în structură fibră de sticlă, folii metalice, aşchii de lemn etc) şi plajele mulate (care se presează în matriţe cu forme definite de destinaţia reperului produsului de destinaţie).Schema bloc a succesiunii operaţielor la fabricaţia placajelor este cea din fig. 2. 13.

Furnire tehnice

Page 25: Compozite 1, curs 2014.docx

Secţionare furnire tehnice

Îmbinare foilor de furnire

Reparaţii foi de furnire

Stoc foi de furnire

Aplicare adeziv Pregătire reţetă adezivă

Formare pachete

Presare

Formatizare

Calibrare

Sortare

Depozitare placilor

Fig. 13. Succesiunea operaţiilor într-o fabrică de placaje 2. Sortarea foilor de furnir şi încleierea acestora

Sortarea foilor de furnir se face înainte de încleiere în trei părţi: furnire de faţă, furnire de dos şi furnire de miez. Acestea se stivuiesc separat, în aceeaşi stivă fiind foi întregi din acelasi tip cu aceaşi grosime si specie. Uzual la formarea pachetelor se folosesc următoarele structuri: -pentru placajul de 3 mm: 1,1 – 1,1 – 1,1; -pentru placajul de 4 mm: 1,1 – 2,2 – 1,1.

Încleierea furnirelor în vederea presării foloseşte materiale de încleiere formate din adezivi, întăritori şi ingredienţi. În funcţie de starea de agregare adezivii pot fi în soluţie sau sub formă de filme. Ca adezivi se foloseşte Urelitul în soluţie sau adezivii fenolici, în soluţie sau sub formă de filme. Folosirea filmelor adezive la realizarea placajelor prezintă următoarele avantaje: Se obţin rezistenţe superioare cu consumuri reduse de răsină; Se evită penetraţia adezivului prin furnirele de faţă; Utilizarea unor umidităţi mărite a furnirelor care se încleie.

O reţetă de soluţie adezivă este următoarea: -Urelit P = 60 kg; -Făină de secară =26 kg; -Sol. clorură de amoniu =5 kg; -Uree tehnică =3 kg; -Apă =42 kg.

Page 26: Compozite 1, curs 2014.docx

Fig. 2.14. Principiul aplicării adezivului cu valţuri: 1 -cilindru de dozare superioară; 2- cilindrii cauciucaţi-striaţi pentru avans şi aplicare adeziv; 3-furnir ;4-cilindru inferior ; 5-cuvă pentru surplusul de adeziv ; 6-cilindrul de dozare inferioară;7-discuri subțiri ;8-cuvă cu apă.

Ȋn figura 2.14 se prezinta modalitatea de aplicare a adezivului pe furnirul 3 cu doua valțuri 2 si 4. Dozarea adezivului se face cu doi cilindri 1 si 6, iar susplusul de adeziv se scurge in cuva 5. După aplicarea adezivului pe furnir, acesta este preluat de niște discuri subțiri 7, in permanență spalați intr-o cuva de apa 8, pentru a nu se prelua o cantitate foarte mare de adeziv de pe furnir. Umiditatea furnirelor înainte de încleiere este de diferită, în fucţie de tipul adezivului folosit, respectiv: -dacă adezivul este în soluţie, umiditatea este de 4-6 %, fiind de 4 % pentru furnirele de miez şi de 6 % pentru furnirele de faţa; -dacă adezivul este sub formă de film, umiditatea este de 10-12 % .Aplicarea adezivului pe furnire se face în general prin vălţuire (vezi fig 8), dar şi prin turnare, pulverizare, extrudere şi chiar pensulare.

In maşină furnirele se introduc cu fibrele paralele cu direcţia de avans, pentru a nu se curba sau rupe în timpul aplicării adezivului.

3. Formarea pachetelor de furnire şi presarea

Presarea se poate face la rece sau la cald, cu avantaje şi dezavantaje pentru fiecare metodă. La rece duratele de presare sunt foarte mari, dar şi la cald avem pierderi prin comprimare şi contragere (dezavantaj care se poate elimina parţial prin acoperirea feţelor cu hârtie impregnată cu răşini).

Regimul de presare cuprinde următorii parametri: temperatura, durata şi presiunea. Temperatura de presare este pentru adezivii ureo-formaldehidici de 110-120 0C, iar pentru adezivii fenol-formaldehidici de 130-160 0C. De

Page 27: Compozite 1, curs 2014.docx

asemenea, spre deosebire de răşinile ureo-formaldehidice, prin mărirea temperaturii creşte rezistenţa încleierii la forfecare. Durata de presare este formată din mai multe perioade, respectiv: Timpul necesar ca miezul pachetului de furnire să atigă temperatura de

întărire a adezivului; Timpul de întărire al adezivului; Timpul de încălzire al plăcilor de aluminiu însoţitoare.Presiunea din timpul presării depinde de densitatea speciei şi de tipul adezivului, fiind de 0,5-3 MPa. Odată cu creşterea presiunii, proprietăţile mecanice vor creşte, însă va creşte şi densitatea, respectiv pierderile prin comprimare.

Fig.1.15. Diagramă de presare: t1-perioada de atingere a presiunii de regim; t2-timpul de presare propriu zis; t3-timp de deschidere a presei.

În fig. 2.15 se prezintă o diagramă uzuală de presare, unde se observă perioadele presării amintite anterior, dar şi perioada finală de evacuare a vaporilor formaţi în timpul presării (în caz contrar se produc umflături ale plăcii sau chiar desprinderea acesteia în două părţi datorită presiunii acestor vapori). Organizarea locului de muncă la presarea placilor este prezentata în figura 2.16. Mai întâi se aplica adezivul pe furnirele de miez 1, prin intermediul instalatiei cu valțuri 2, după care se formeaza pachetele de presare (furnir față, furnir miez, furnir dos și cele doua placi de aluminiu exterioare) pe liftul 5 al presei 6. După presare, plăcile obținute împreuna cu tablele de aluminiu sunt descărcate din presă cu un împingator pe platforma 7. Ȋn continuare se face separația dintre table și plăci, placile stivuindu-se separat, iar tablele de aluminiu stivuindu-se pe rastelul caruciorului 8. Caruciorul cu tablele suport va trece printr-un tunel de răcire, dupa care se va aduce la formarea pachetelor de formare. Se recomandă să existe doua rânduri de de table de protecție, de asa natura încât, în timp ce un rând se afla la răcire, un altul trebuie sa se găsească la formarea pachetelor in vederea presării.

Page 28: Compozite 1, curs 2014.docx

Fig.2.16. Organizarea locului de muncă la formarea pachetelor (din trei furnire) şi presare: 1-furnir de miez; 2-maşină de aplicat adeziv; 3,4-furnire de faţă şi de dos; 5-lift de încărcare a presei; 6-presa PH–15; 7-masă de descărcare a placajelor; 8-cărucior de răcire a plăcilor de aluminiu.

4. Depozitarea plăcilor de placaj

Depozitatea placajelor se face în magazii închise, având o umiditate relativă de max 60 %, în stive dispuse pe paleti, ordonate pe verticală şi orizontală pe dimensiuni şi calităţi, manipularea efectuându-se cu stivuitoare cu furci laterale de mare capacitate. Stocul de placaje din magazie nu trebuie să depăşească capacitatea fabricii pentru o perioadă de o jumătate de lună. La calculul suprafeţei magaziei de plăci se va ţine seama de toate zonele necesară unei bune funcţionări a magaziei, anume: spaţiul de depozitare a stivelor, spaţiul pentru depozitatea coletelor ambalate, spaţiu pentru palete goale si în reparaţie, spaţiu de acces şi circulaţie pentru autostivuitor si spaţiu pentru birou expediţie. Suprafaţa pentru stivele de stoc magazie se calculeaza ca produs între numărul de stive si suprafaţa unei stive. Suprafaţa de ambalare reprezintă 30 % din suprafaţa calculată anterior. Suprafaţa pentru depozitare palete goale reprezintă 6 % din suprafaţa cu stive stoc tampon magazie. Spaţiul de acces şi circulaţie a autostivuitoarelor reprezintă 100 % din suma suprafetelor calculate anterior. Spaţiul pentru produse ambalate intră în cadrul suprafetei de produse stoc magazie, deci nu se calculeaza. Spaţiul pentru birou expediţie este de circa 25 m2, iar spaţiul pentru magazia cu materiale de ambalaj este de circa 40 m2. Dacă suprafaţa de intarire a adezivului coincide cu suprafaţa de depozitate, atunci la surafetele anterioare se mai adaugă spaţiul pentru stivele la polimerizare, respectiv circa 100 %. În urma tuturor calculelor de dimensionare efectuate se poate efectua o schiţa a magaziei de plăci, cu delimitarea principalelor compartimente funcţionale ale acesteia, aşa cum se observă în fig 2.50.

Page 29: Compozite 1, curs 2014.docx

Fig 3.50. Magazia de plăci: 1-cale ferată; 2-uşa de legătua între magazie si rampa de expediţie; 3- vagon; 4-zona de stive de plăci ambalate; 5-magazie cu materiale de ambalaj; 6-uşa de legătură cu linia de fabricaţie; 7-stive de placi; 8-birou de expeditie.

5. Condiţionarea si racirea placajelor

Condiţionarea si racirea placajelor presate se face prin răcire în stare compactă timp de cca. 24 ore, perioadă în care se uniformizează umiditatea plăcilor şi se atenuează tensiunile interne din placaj. Uneori, placajele se stropesc cu apă, după care se stivuiesc strâns pentru uniformizare umiditate. In aceasta perioada are loc si definitivarea reactiei de intarire a adezivului.În fig. 2.47 se prezintă o linie de răcire a plăcilor.

Fig. 2.47. Linie de răcire a plăcilor: 1- plăci; 2-role acţionate; 3-cadrul răcitorului; 4-dispozitiv rotitor de răcire plăci; 5-opritor; 6-formare stiva de placi racite; 7- stivă compactă; 8-transportor cu role libere/actionate pentru stive de plăci racite; 9-lift hidraulic pentru stivuire.

6. Formatizarea placajelor

Formatizarea placajelor se referă la îndreptatarea canturilor care prezintă defecte şi obţinerea de formate standardizate. Maşinile de formatizat placaje lucrează prin trecere sau pe poziţie, cu 1, 2 sau mai multe discuri circulare placate cu carburi metalice. Cele doua operatii (de tivire canturi si formatizare)

Page 30: Compozite 1, curs 2014.docx

se executa separat cand avem formate mari de placi sau simultan cand avem formate mici. Formatizarea se face în pachete de câte 3-5 foi de placaje, pentru a se creşte productivitatea muncii.

În figura 2.17 este prezentată schema de organizare a operaţiei de formatizarea placajelor cu două perechi de discuri circulare şi transferul la 90 0 a pachetului între cele două tăieri.

Fig. 2. 17. Schema formatizării placajelor: 1-stivă pentru formatizare; 2,6-şenile de avans; 3,7-ferăstrae de tivit două canturi; 4-transportor; 5-opritor; 8-stivă de placaje formatizate.

7. Calibrarea placajelor

Aceasta operatie se face în vederea asigurării unei planităţi ridicate a suprafeţelor, cu maşini cu cilindri sau cu bandă lată, ambele prevăzute cu sistem de oscilaţie în plan orizontal, pentru o uzură uniformă a benzii pe lăţimea acesteia. Se folosesc de obicei maşinile de şlefuit cu trei cilindri, având contact de sus (sau de jos) şi sistem de avans propriu.

Înainte de calibrare placajele se chituiesc şi se lasă să se usuce la temperatura camerei, operaţie care are drept scop acoperirea eventualelor spaţii libere de pe suprafaţa placajelor. O schemă de organizare a locului de muncă la calibrarea placajelor se prezintă în fig. 2.18.

Page 31: Compozite 1, curs 2014.docx

Fig. 2. 18. Organizarea locului de muncă la calibrarea placajelor :1-lift foarfeca cu stiva de placi; 2-impingator pneumatic; 3-stiva de placi; 4-role actionate de preluare a placilor; 5-masina de calibrat cu 3 cilindri, cu contact de sus; 6-cilindru hidraulic de intoarcere a placii ; 7-stiva de placi calibrate.

Sortarea placajelor se face vizual, prin analizarea fiecărei feţe, aşezându-se separat pe 4 clase de calitate.

8. Expediţia plăcilor de placaj. Consumurile specifice

Expediţia placilor se face în stare ambalată sau ne-ambalată, în vagoane de cale ferată sau mijloace auto, acoperite sau atunci cand nu sunt acoperite, protejate cu prelate. În funcţie de cantitatea zilnica de plăci care trebuie expediată, se poate calcula lungimea frontului de expediţie, atât pentru mijloace auto cât si pentru vagoane de cale ferată, cu următoarea relaţie:

Lf=Q z

Qmt

⋅l1⋅k [m] [3.17.1]

Unde: Qz este cantitatea de plăci care trebuie expediată zilnic, in m3; Qmt – cantitatea de plăci care intră într-un mijloc de transport, in m3; l1 – lungimea mijlocului de transport, in m; k-coeficient de siguranţă, de obicei 1,1-1,3. Cantitatea de placi care intră într-un mijloc de transport se determina in functie de volumul util al acestuia si nu trebuie sa depăsească tonajul acestuia. Consumurile specifice de materie primă (cs) la fabricarea placajelor se determină în funcţie de randamentul de utilizare a materiei prime (), care la rândul său este dependent de pierderile de fabricaţie, respectiv:

cs=100

η[ m3 bust eni/ m3 placaj ]

η=100−∑i=1

n

pi[%]

Spre exemplu, la fag consumul specific este de cca 2, 2 m3 buşteni/ m3

placaj. Pierderile tehnologice de la fabricarea placajelor sunt în medie următoarele:

Secţionare ………. 4,5 %;

Page 32: Compozite 1, curs 2014.docx

Derulare …………....27 %;Croire furnire umede 2 %;Uscare ………….. 6,5 %;Reparare furnire…….6,6 %;Presare………………1,6 %;Formatizare…………4,8 %;Slefuire………………1,5 %; Total………………54,5 %

Tehnologia Lemnului stratificat este un material compozit format din mai multe straturi de furnire tehnice

încleiate cu adezivi fenolici, cu care s-au impregnat iniţial furnirele. Acest semifabricat superior pe bază de lemn are unele avantaje faţa de lemnul masiv: Are o stabilitate dimensională şi rezistenţe mecanice mărite; Dispersia efectului defectelor lemnului (ca de exemplu noduri), la fel ca şi în

cazul placajelor; Compactizare mărită faţa de lemnul masiv şi chiar faţa de placaje. Această placă are ca dezavantaj un coeficient de umflare mărit faţa de lemnul masiv (chiar dacă absorţia este mai mică), dezavantaj care se poate reduce prin bachelizarea produsului. Lemnul stratificat poate fi:1. lemn stratificat nedensificat LSN, când presiunea de presare este sub 5 MPa

şi densitatea produsului până la 1 g/cm3;2. lemn stratificat densificat LSD, când presiunea este mai mare de 5 MPa, şi

densitatea produsului este peste 1 g/cm3.Lemnul stratificat se caracterizează prin faptul că toate sau o mare parte din furnire au aceiaşi orientare a fibrelor (spre deosebire…), din acest punct de vedere având: Lemn stratificat având toate furnirele cu fibrele paralele; Lemn stratificat cu 5 sau 10 straturi cu fibrele paralele, alternând cu un strat

cu fibrele perpendiculare (cel mai des folosit); Lemn stratificat la care fibrele straturilor alaturate formează unghiuri de 15-

45 0, numit lemn stratificat stelat.Grosimea furnirelor utilizate este de 0,6 mm, 0,8 mm, 1,0 mm, 1,5 mm sau de 2,0 mm, iar formatele curente folosite sunt de 1270/920 şi 1250/920.Lemnul stratificat are proprietăţi dielectrice bune, motiv pentru care se recomandă folosirea acestuia în electrotehnică, ca înlocuitor al textolitului. Tehnologia de fabricaţie este dată de succesiunea de operaţii din fig 3.19.

Pregătirea fasiilor furnirelor

Aplicarea adezivului prin imersie

Page 33: Compozite 1, curs 2014.docx

Uscarea furnirelor cu adeziv

Formarea pachetelor şi presarea

Condiţionare-formatizare

Fig. 1.19. Succesiunea operaţiilor la lemn stratificat

Fig 1.20. Lemnul stratificat

Umiditatea furnirelor trebuie să fie de 6-8 % când se foloseşte adeziv în soluţie şi de 10-12 % când se foloseşte adeziv sub formă de film fenolic. Prin pregătirea furnirelor se înţelege tăierea la format cu foarfeca ghilotină. Furnirele se impregnează cu adezivi fenolici în autoclave cu vid-presiune dacă se doreşte o cantitate mare de răşină sau mai simplu prin imersie sau vălţuire când se doreşte o cantitate mai mică de răşină, iar pentru uscare se folosesc tunele de uscare. La impregnare, furnirele se aşează vertical în casete din plasă de sârmă, presiunea fiind de cca 0,5 bari, în acest fel conţinutul în răşină creşte la 40 %. Pachetele de furnire se formează pe plăci metalice din aluminiu, unse în prealabil cu ulei sicativ, straturile exterioare ale pachetului fiind formate din foi întregi de furnire, iar la straturile de miez muchiile să fie la o distanţa de maxim 2 mm.

Page 34: Compozite 1, curs 2014.docx

Tehnologia panelului Panelul reprezintă o placă stratificată formată dintr-un miez de răşinoase sau foioase moi şi două furnire groase de faţa numite blind, dispuse cu fibrele perpendicular pe direcţia fibrelor miezului (fig 2.20).

Fig. 2.20. Panelul:1-furnir de fata sau blind; 2-miez din sipci de rasinoase

Furnirele de faţa pot fi realizarte din tei, anin, plop şi fag şi au o grosime de 3 mm. Placile de panel au o densitate de cca. 0,550 g/cm3. Fluxul tehnologic de fabricaţie este cel prezentat în fig 2.21.

Alegerea cherestea

Uscarea cherestelei

Rindeluirea pe două feţe

Spintecarea în şipci de 25 mm Alegerea furnirelor

Formarea miezului Pregătirea foilor de faţa

Aplicarea adezivului pe miez

Formarea pachetului

Presare

Condiţionare-formatizare

Calibrare

Finisare Fig. 4.21. Succesiunea operaţiilor la fabricaţia panelului

La formarea miezului, şipcile se alătură de aşa natură încât suprafeţele în contact să fie cele rindeluite, şipcile laterale fiind dintr-o singură bucată, iar cele

Page 35: Compozite 1, curs 2014.docx

intermediare să fie cu capetele frontale alăturate sau îmbinate în dinţi. Consolidarea miezului se face cu cleme metalice sau cu sfoară introdusă în două canale transversale, practicate prin frezare pe suprafaţa miezului.

Presarea se face la cald în presă multietajată, sau în presă monoetajata continuă, cu o presiune specifică de 0,8-1,2 MPa.

Tehnologia placilor celularePlăcile celulare sunt compozite uşoare, tip sandwich, formate dintr-o ramă

din lemn, placată pe ambele feţe cu placaj sau PFL, iar interiorul este completat cu un miez de distanţare din PFL frânt, fagure de hârtie şi alte categorii. Aceste plăci sunt destinate fabricării uşilor de interior şi mobilierului uşor.

Fig. 5. 22. Plăcile celulare: a-cu miez din PFL frânt; b-cu miez din fagure de hărtie ; 1-fete furniruite ; 2-PFL frânt ; 3-lonjeroan ; 4-traversa rama ; 5-capse metalice ; 6-fagure de hârtie.

Fagurele de hârtie se obţine prin încleierea intermitentă a mai multor straturi de hârtie, după care se taie la o lăţime corespunzătoare cu grosimea miezului. În final, prin întindere se obţine suprafaţa proiectată a miezului de fagure. Aplicarea adezivului se face numai pe miez (când miezul are rigiditate suficientă) sau numai pe feţe, introducându-se câte două foi suprapuse simultan. Presiunea este de 0,6 MPa, temperatura de 120 0C, la o durată de cca. 3-5 min.

5. TEHNOLOGIA COMPOZITELOR STRATIFICATE MULATE

Compozitele stratificate mulate sunt produse moderne realizate prin încleierea si presarea simultana curba a furnirelor tehnice. Curbura obtinuta prin aceasta tehnologie poate fi plana sau spatiala, acesta fiind elementul de baza

Page 36: Compozite 1, curs 2014.docx

care face diferenta fata de celelalte produse stratificate si promoveaza produsele in alte domenii de folosinta. Principalele avantaje ale compozitelor stratificate mulate sunt urmatoarele:-se reduce foarte mult consumul de material lemnos masiv pe care il inlocuie;-se asigura un design si un confort marit al produselor realizate;-se reduce consumul de manopera, deoarece compozitele stratificate mulate se realizeaza pe blocuri, care se vor debita ulterior.In tabelul 4.1 se prezinta comparativ cateva caracteristici de analiza pentru un scaun realizat in trei variante (Petrican s. a., 1979).

Tab 4.1. Studiu comparativ a unui scaun realizat in trei variante constructiveIndicatorul Scaun tânplăresc din

lemn masivScaun de lemn masiv curbat

Scaun din compozite stratif mulate

Repere in produs 19 7 3Operatii pe produs 152 63 19Productivitate, ore 1,8 0.7 0.3Nr de produse/m3 busteni

18 65 76

Costul produsului, %

100 70 30

Un model de scaun realizat din elemente mulate stratificate se prezinta in figura

Fig 4.1. Scaun realizat din elemente mulate stratificate

Page 37: Compozite 1, curs 2014.docx

Scaunul prezentat in fig 4.1 poate fi realizat total sau partial din compozite stratificate mulate. Principalele avantaje ale folosirii elementelor mulate sunt date de faptul ca la o presare se obtine un bloc de furnire, care se debiteaza in mai multe elemente, asa cum se observa din schema bloc de fabricatie din figura 4.2.

Furnire tehnice

Aplicare adeziv pe furnire

Formarea pachetelor

Presarea

Conditionare

Debitare bloc in elemente

Prelucrare mecanica

Asamblare produs

Page 38: Compozite 1, curs 2014.docx

Finisaj produs

Fig 4.2. Schema bloc a realizarii produselor finite cu compozite stratificate mulate

Prin mulare se pot obtine o multime de forme si dimensiuni, cu diferite raze de curbura, ondulate, frante, cu contur deschis sau inchis. Dintre contururile inchise se pot aminti centurile de scaune, lagare de alunecare sau tuburile pentru transport lichide. Elementele mulate din furnir se pot folosi si ca structuri portante, sub forma sinusoidala sau frântă, care se pot rigidiza prin aplicarea unei folii metalice.

Raza minima de curbura a furnirelor difera in functie de specie, dar mai ales in functie de grosimea furnirelor. Daca nu se tine seama de aceasta, va apare pericolul ruperii furnirelor. Cu cresterea grosimii furnirelor, raza de curbura a furnirelor individuale se mareste. Aceasta influenta se poate determina experimental, cu un dispozitiv prevazut cu mai multe raze de curbura, ca in figura 4.3.

Fig 4.3. Dispozitiv pentru determinarea razei minime de curbare a furnirelor

Pentru experimentări s-au folosit fâsii de furnire cu latimea constanta de 30 mm, care sunt curbate pe dispozitiv pe fiecare raza de la cea mare catre cea mica, pana la ruperea furnirului. Raza anterioara ruperii se considera raza minima de curbura. Toate valorile obtinute au stat la baza realizarii diagramei din fig 4.4.

Page 39: Compozite 1, curs 2014.docx

Fig 4.4. Influenta grosimii furnirelor asupra razei minime de curbura Determinarea fortelor de presare. Realizarea centurilor de scaune din furnire mulate este un caz specific de utilizare a compozitelor mulate. Pentru forme curbe plane deschise presiunea specifica pe intreaga suprafata este relativ constanta, așa cum se observa in fugura 4.5.

Fig 4.5. Forta si presiunea specifica pentru mulate deschise: 1-patrita; 2-furnire; 3-matrita

La piesele mulate cu contur inchis, distributia presiunii nu mai este constantă, datorita existentei unor puncte cu raze de curbura diferite, unde apare o presiune suplimentară, asa cum se observa in figura 4.6.

Page 40: Compozite 1, curs 2014.docx

Fig 4.6. Diagrama fortelor totale pentru o centura de scaun: 1-dispozitiv; 2-centura de scaun; 3-piesa de consolidare; F1-forta pentru zona liniara; F2-forța pentru un unghi de 60 0; F3 – forța pentru un unghi de 120 0; F4 – forta de suprapnere a capetelor furnirelor

Deoarece este nevoie de o adeziune foarte buna in fiecare punct al conturului centurii, mai intai trebuie realizata o diagrama teoretica a presiunilor si fortelor de pe conturul centurii (vezi fig 4.6), corespunzatoare speciei lemnoase folosite si a grosimii furnirului. Pe baza acestei diagrame se va proiecta apoi dispozitivul de presare, obtinandu-se procesul real de presare. Toate tipurile de forte si presiuni se pot stabili individual, iar pentru tipul de centură analizat avem urmatoarele tipuri:

Presiunea pentru zonele liniare; Presiunea pentru colțuri cu unghiuri diferite; Presiunea sau forța de incleiere imbinare a capetelor furnirelor.

Presiunea de colt se stabileste experimental, in functie de specia lemnoasa, grosimea furnirului si raza de curbura a reperului proiectat si unghiul dintre... Deoarece o serie de elemente sunt aprioric cunoscute (specie, raze ale dispozitivului etc), pentru fiecare bloc de furnire trebuie mai intâi stabilita raza minima de curbura individuală pentru fiecare tip de furnir (grosime si specie), dupa care se poate stabili raza de curbura pentru intregul bloc de furnire incleiate. Când se pune problema razei de curbura a intregului bloc de furnire trebuie sa se tina seama de numarul de furnire, de frecarea dintre furnire sub presiune, dar si de alunecarea dintre acestea datorita adezivului. De obicei, forta de presare pentru intregul bloc de furnire este o suma a fortelor pentru fiecare furnir in parte, minus 10-20 % din aceasta pentru frecare si/sau alunecare. Lungimea de suprapunere a capetelor furnirelor. Numarul de straturi de furnire depinde de grosimea totala a ramei de scaun, grosimea furnirului individual, dar si gradul de comprimare din timpul presării, respectiv:

n=

gc

g f(1+ Δ

100 ) [ buc . ] [4.1]

Unde: gc este grosimea nominala a centurii de scaun, in mm;gf –grosimea furnirului, in mm; - gradul de comprimare, in % (in jur de 4-7 %).

Dupa stabilirea numarului de staturi de furnire si grosimea acestora, se poate trece la stabilirea modalitatii de apropiere a capetelor furnirelor si a calculului lungimii fiecarui furnir din pachet. Pentru cazul unui dispozitiv circular de curbare, calcul lungimii furnirelor se poate face succesiv, adaugand la precedentul cresterea datorata grosimii furnirului, pe circumferinta, respectiv: L1=D

Page 41: Compozite 1, curs 2014.docx

L2=(D+g)= D+gL3=(D+2g)= D+2g.....................................Ln=[D+(n-1)g]= D+(n-1)g [4.2]

unde: L1, L2, L3, ..., Ln sunt lungimile furnirelor succesive, cu numrul de indexare 1, 2, 3, ...,n, luate in ordinea de la dispozitiv spre exterior; D- diametrul exterior al dispozitivului, in mm; g-grosimea furnirului, in mm.

Din analiza sumativa a relatiilor anterioare 4.2 se pot directiona doua metode pentru determinarea lungimii foilor de furnire din interiorul blocului, respectiv: Metoda in functie de pozitia furnirului in bloc, lungimea determinându-se cu relatia

urmatoare:Li=D+(i-1)g; [4.3] Metoda in functie de dimensiunea anterioara, lungimea furnirului calculându-se cu relatia

urmatoare:Li=Li-1+g, [4.4]Unde: i reprezinta pozitia furnirului in bloc.Lungimea furnirelor depinde de asemenea de forma de suprapunere-apropiere a capetelor furnirelor in vederea inchiderii conturului centurii de scaune, asa cum se observa in figura 4.7. Se poate observa ca exista metode foarte precise (4.7.a), dar si mai putin precise (4.7.b si 4.7.c).

Fig 4.7. Forme de suprapunere a capetelor de furnire: a-suprapunere in scară bilaterală inchisa; b-suprapunere in scara unilaterala deschisa; c-suprapunere in taietura bilaterala; 1-strat de adeziv; 2- furnir; 3-taietură.

Domeniile de utilizare a compozitelor mulate stratificate. Elementele mulate din furnire sunt utilizate ca repere de mobila si in constructii, mai ales sub forma de grinzi de inaltă rezistentă. lagare si tuburi Forma de cornier (I, T, L) confera grinzilor o rezistenta destul de mare, comparabila cu cea a metalelor. Acestea, precum si alte mulate stratificate usoare sub forma de placi celulare sun prezentate in figura 4.8.

Page 42: Compozite 1, curs 2014.docx

Fig 4.8. Grizi si placi celulare din compozite mulate stratificate: a-grinzi stratificate; b-placi celulare stratificate

Alte utilizari ale mulatelor stratificate sunt ca balustrade sau pervazuri, de obicei interioare. Mobila de sedere sub forma de scaune si fotolii se preteaza foarte bine a fi realizată din mulate stratificate, datorita rigiditatii acestor structuri, in mobilierul salilor de spectacole, a birourilor, salilor de sedinte sau altor mobilier comerciale.

6. TEHNOLOGIA ALTOR STRATIFICATE (LVL, PSL, PLV, COM-PLY, GLULAM)

Grinzile din foi de furnire încleiate au o utilizare larga în constructii, in componentele grinzilor cu zăbrele, in special pentru elementele supuse la intindere. Sunt realizate din foi de furnire, avand aceasi orientare a fibrelor, incleiate cu adezivi fenolici, folosind o tehnologie asemănătoare placajului si a lemnului stratificat. Produsul se numeste Parallel Laminated Veneer, prescurtat PLV. Aceste compozite se caracterizeaza prin rezistente si rigidităti ridicate, la costuri reduse. Sunt folosite la structura portantă a acoperisurilor, a podurilor si a mijloacelor de transport. De asemenea, se pot folosi în medii cu umiditate ridicată, când în substantele adezive se introduc si substante hidrofuge de genul emulsiei de parafină. Grinzile din fâsii de furnire încleiate, Parallel Strand Lumber (PSL), prescurtat PSL sau Parallam, se obtin din fâsii de furnire orientate paralel (rezultate ca resturi de furnire tehnice sau estetice), încleiate cu adezivi fenolici si presate în prese continue. Se mai pot folosi adezivi de tip isocianat, iar pentru a presa plăci cu grosimi mari s-a folosit presarea cu injectie de abur.Placaj cu miez din aschii. Aceste placi denumite si Comply sau Com-ply, se realizeaza dintr-un covor de aschii si doua furnire mai groase de fată, incleiate si

Page 43: Compozite 1, curs 2014.docx

presate simultan. Ca si celalalte compozite pot fi proiectate ca placi sau ca grinzi de înalta rezistentă. Stratul de miez este de regula obtinut din aschii lungi orientate, dispuse perpendicular pe directia fibrelor furnirelor de fată. In cazul grinzilor Com-ply cele doua straturi de față pot fi din placaje, iar miezul din mai multe straturi de așchii, furnire sau placaje. Ca domeniu de folosință important este cel al construcțiilor, pentru panouri de compartimentare sau grinzi de inalta rezistență.

Fig 5.7 Placaj cu miez din aschii

Grinzile laminate din cherestea încleiată, Glue Laminated Timber, GLT sau Glulam, sunt compozite realizate din lamele de cherestea de aceeasi grosime îmbinate pe lungime si lătime, prin încleiere cu adezivi. Aceste produse sunt mai rigide si mai rezistente decât grinzile corespunzatoare din lemn masiv. Pretul marit al acestor compozite, dat de manoperă si adeziv, fac ca utilizările vor fi pentru elemente cu portanta ridicată (deschideri mari si grosimi mici).

Fig 5. 2. Compozite din cherestea incleiată sub formă de grinzi

Page 44: Compozite 1, curs 2014.docx

Grinzile din cherestea pot avea la partea superioara sau/si inferioara placaje sau alte placi precum OSB. Unele dintre acestea sunt rezistente la tractiune si compresiune, iar altele la forfecare. Rigiditatea verticala poate fi incorporata pentru a preveni desprinderea si a transfera incarcarea spre capete. Componentele de acest tip sunt asamblate prin imbinari, cu cuie, cu adezivi sau combinat. Aceste grinzi sunt disponibile sub forma de componente standard sau la comanda. In paralel sunt utilizate Sectiuni rectangulare, sub forma de T sau I. Acestea au avantaje precum rigiditate inalta raportata la greutate, proprietati consistente, usurinta la asamblare si un cost mic fata de performante. Din motive de rezistenta la foc si exterior, asemenea grinzi sunt deseori folosite pe pozitii de protectie. Compozitul de tip lemn lamelar este realizat din mai multe sipci de lemn masiv incleiate pe cant. Principalul avantaj al acestui compozit este acela ca foloseste material de mici dimensiuni, uneori chiar ramasite, imbinate in dinti pe lungime, contribuind in acest fel, la valorificarea materialul lemnos de mici dimensiuni, respectiv a ramăsitelor de fabricatie de la diferite tehnologii de fabricatie. Principale utilizari sunt la realizarea de mobilier, dusumele decoratiuni si in constructii etc.

Laminated Veneer Lumber (LVL) –cherestea stratificata din furnire

Laminated veneer lumber (LVL) este un produs ingineresc, realizat din mai multe straturi de furnire, incleiate cu adeziv. Se foloseste pentru cornise, grinzi etc. Are o serie de avantaje fata de cheresteaua obisnuita, fiind mai puternic, cu planeitate si uniformitate ridicata. Este mai bun la deformare, rasucire sau contragere datorita naturii sale de material compozit. LVL se aseamanator cu placajul fara stratul transversal, si se foloseste datorita resistentei si a modulului de elasticitate la incovoiere bun, respectiv 19 MPa si 21 MPa rezistenta si 12 000 MPa, 13 000 MPa, 14 000 MPa modulul paralel cu fibrele. Este un material comparabil cu PSL (paralel strand lumber), utilizat in aceleasi aplicatii, dar sunt

Page 45: Compozite 1, curs 2014.docx

folosite furnire cu multe defecte, aschii lungi etc. LSL (laminated strand lumber) este un alt tip de stratificat care utilizeaza furnire mici, si este asemanator cu OSB(orienented strand board) la partea aparenta. Acest compozit LVL se produce in America de Nord, de companii care fabrica si profilele I, fiind folosit pentru grinzi si capriori. In 2012 producatorii de LVL din America de Nord au produs 1,2 milioane metri cubi, in 18 variante constructive sau dimensionale, pentru podele sau acoperisuri.

Page 46: Compozite 1, curs 2014.docx
Page 47: Compozite 1, curs 2014.docx