Generalitati Privind Imbinarea Lemnului, Tipuri Si Metode

CAPITOLUL I

GENERALITATI PRIVIND IMBINAREA LEMNULUI,

TIPURI SI METODE

Din cele mai vechi timpuri, activitatea omului s-a caracterizat prin doua forme de manifestare care se intrepatrund : una pentru indeplinirea cerintelor materiale ale vietii si alta pentru cele spirituale. Daca formele utile sunt determinate de ratiune, de fuctionalitate, de necesitatile materiale, ele trebuie concepute si realizate in acelasi timp si pentru satisfacerea cerintelor estetice, deoarece unitatea intre frumos si util este o necesitate obiectiva a existentei lucrurilor.

Dezvoltarea puternica a tehnicii si tehnologiei, precum si aparitia noilor materiale de lucru, nu trebuie sa afecteze aceasta unitate , ci din contra, sa puna la dispozitia omului, noi posibilitati de realizare a frumosului in cadrul utilului, la un nivel de exigenta din ce in ce mai inalt.

Realizarile din ultimii ani in sectoarele productiei de mobilier si alte prduse finite din lemn , aprecierile valoroase si solicitarile numeroase ale beneficiarilor externi si interni pentru aceste produse, impun desfasurarea unei activitati continue si sustinute de proiectare a ni produse si tehnologii,urmarindu-se executia de produse cu grad tot mai ridicat de complexitate.

Asigurarea cerintelor privitoare la calitatea acestor produse presupune elaborarea si realizarea de solutii constructive fuctionale, rezistente si tehnologice.

Activitatea de conceptie a produselor din lemn, cand se aleg solutiile constructive si tehnologiile de realizare a acestora, este deosebit de importanta, necesitand cunostinte suplimentare cu privire la componentele de structura ale produselor, materialele utilizate, tehnologiile specifice ale produselor, precum si utilizarea unor tehnologii corecte, atat pentru elementele de structura cat si pentru produs.(1

1Structuri tehnice pentru produse din lemn- Maria Cismaru

Industria lemnului și a produselor finite din lemn a ocupat întodeauna un loc important în ramura industriei de prelucrare a lemnului având în vedere de pe o parte sursele de materii prime existente, dar și experiența căpătată de specialiștii din acest domeniu, care au facut posibilă proiectarea si execuția de produse cu grad tot mai ridicat de complexitate.

Piața produselor din lemn este enormă, dar există un excedent de productie si competiția devine tot mai dificilă, interveniind elemente esențiale : calitatea produsului,produsul să fie cât mai ecologic,etc.

În condițiile actuale de valorificare integrală a masei lemnoase, problema găsirii celor mai eficiente soluții constructive ramâne deschisă permanent. Evoluția înregistrată în domeniul materialelor pe bază de lemn, conceperea și realizarea de mașini-unelte speializate, sunt factori importanți de influență asupra soluțiilor constructive utilizate. Introducerea înlocuitorilor lemnului (PAL,MDF,PFL,placaj,panel) a impus practicarea unor procedee noi de realizare a asamblărilor (structurilor), legăturile realisându-se între materialele de natură diferită. (ar fi bun un exemplu)

Ținând cont de aceste aspecte, soluțiile constructive adoptate trebuie să rezolve următoarele elemente importante :

-să confere rezistență corespunzătoare pieselor de mobilă și structurilor din lemn,pentru situația solicitărilor maxime, fără să influențeze estetica produsului;

-să asigure colerarea formei si dimensiunilor produsului, în fucție de destinația acestuia;

-să asigure un consum minim de manoperă;

-să fie tehnologice;

-să fie ecologice.

Structurile din lemn reprezintă părțile componente de bază, care formează scheletul unui produs finit, obținute prin prelucrare mecanică, chimică și termică a lemnului masiv și a semifabricatelor din lemn, indiferent de destinația și construcția acestora sunt alcătuite din două categorii de componente de bază(structuri) și anume elemente și complexe.

Definirea și prezentarea componentelor de structură ale produselor, trebuie făcută ținând cont de diversitatea mare de soluții constructive utilizate, determinate de o varietate mare de forme și dimensiuni, materiale componente precum și posibilități multiple de asociere a acestora.(1

1Structuri tehnice pentru produse din lemn- Maria Cismaru

Datorită necesități unei mai mari difersități de soluții constructive în ceea ce privește tipurile și metodele de îmbinare ale lemnului au fost dezvoltate noi tipuri dar si metode de îmbinare.

I.1Tipuri de îmbinari

Existând o mare nevoie de folosire a lemnului ca un complex au fost folosite diferite tipuri de îmbinari atât pe lungime dar și pe lațime.

Îmbinarile pe lațime se practică pe cantul longitudinal al pieselor, iar cantul poate fi neted sau profilat. Dar cele mai des utilizate îmbinari pe lațime pentru formarea de panouri sunt cu cantul profilat in dinți triunghiulari sau trapezoidali și cu cantul neted.(1

Fig.1.1.-Îmbinări în lățime folosite pentru panouri din lemn masiv

-a)cantul neted;-b)dinți triunghiulari;-c)dinți trapezoidali

____________________________________________________________________

1Structuri tehnice pentru produse din lemn- Maria Cismaru

Îmbinarile pe lungime se prctică cantul transversal al pieselor, în scopul prelungirii elementelor scurte. Pentru a se putea realiza aceste îmbinări canturile trebuiesc prelucrate in dinți,falț sau lambă cu uluc. Iar în cazul formării panourilor din lemn masiv sunt îmbinarile în dinți triunghiulari sau trapezoidali, dar și îmbinarile în lungime cu cantul neted .(1

Fig.1.2.-Îmbinări în lungime folosite pentru panouri din lemn masiv

-a)cantul neted;-b)dinți triunghiulari

____________________________________________________________________

1Structuri tehnice pentru produse din lemn- Maria Cismaru

În ultimele decenii se utilizează din ce în ce mai des asamblările cu accesorii, acestea avand o serie de avantaje față de îmbinarile clasice fixe și anume: ușurință și rapiditate la asamblarea si demontarea produselor,transport și manevrare mai ușoară,etc.

1.3.-Îmbinări demontabilă la 900 cu șurub autofiletant cu cap bombat crestat

1)Perete lateral;2)Șurub;3)Placă superioară

Utilizarea îmbinarilor cu accesorii presupune o prelucrare corectă a reperelor,cu respectarea strictă a ajustajelor, atât la realizarea scobiturilor dar și a poziției acestora.

Reperele îmbinate cu accesorii pot fi confecționate din diferite materiale cum sunt: lemn masiv, panel, PAL,MDF,HDF sau combinații ale acestora cu metal,sticlă și plastic. Acest factor conferindui un avantaj față de celelalte tipuri de îmbinări.(1

1Structuri tehnice pentru produse din lemn- Maria Cismaru

Fig.1.4.-Îmbinări demontabilă la 900 cu șurub de cuplare cu cap bombat crestat,bolț filetat și șaibă plată pentru lemn

1 – Perete lateral; 2 – Șaibă ; 3 – Șurub de cuplare; 4 – Bolț filetat;5 -Placă inferioară

Existând o gamă destul de largă de tipuri de îmbinări le putem clasifica în mai multe categorii și sub categorii dupa cum urmeaza.

îmbinări : a)prin tăietură; b)la 450; c)la 900

a)Îmbinări prin tăietură :-la 900 => -tăietură dreaptă;

-tăietură coadă de rândunică.

-la 450 => -de capăt => -de capăt;

-de mijloc.

-de mijloc.(1

____________________________________________________________________

1Structuri tehnice pentru produse din lemn- Maria Cismaru

b)Îmbinari la 450 =>-lambă aplicată =>-ascunsă;

-semiascunsă.

-cep rotund aplicat =>-simplu;

-dublu;

-multiplu.

-cep drept =>-întreg=>-deschis;

-ascuns.

-aplicat=>-deschis;

-ascuns.

c)Îmbinari la 900 =>-lambă.

-cep rotund => -propriu;

-aplicat.

-cep drept(semirotund) =>-întreg;

-cu umăr.

-cu cep coadă de rândunică =>-deschis;

-semideschis.

-de colț;

-de mijloc;

-de cruce

Pentru îmbinările sau înădirile pe lungime și lățime putem folosii o clasificare, aceasta ajutându-ne să împărțim gama diversificată în categorii și subcategotii.

Și astfel avem : a)Îmbinări în lungime; b)Îmbinări în lațime.

a)Îmbinări în lungime =>-cu tăietură =>-dreaptă;

-oblică;

-oblică cu prag.

-cu lambă și uluc =>-dreaptă;

-trapezoidală;

-coadă de rândunică.

-în dinți=>-triunghiulari;

-trapezoidali..

____________________________________________________________________

1Structuri tehnice pentru produse din lemn- Maria Cismaru

b)Îmbinări în lățime =>-cant neted=>-fără cep;

-cu cepuri rotunde aplicate;

-cu cep drept aplicat;

-lambă;

-coadă de rândunică.

-cant profilat=>-cu falț;

-lambă și uluc;

-dinți.

-bordura=>-lambă și uluc;

-falț și uluc;

-lambă și uluc;

-bordură triunghiulară;

-lambă aplicată.

-cu chingă.

Se mai pot folosi și alte tipuri de îmbinări sau încheieturi acestea ar fi :de colț sau în T.

Îmbinările pe colț se pot împarții în:-îmbinări la 900 =>-falț și uluc;

-dinți drepți;

-dinți coadă de rândunică;

-cepuri rotunde aplicate.

– :-îmbinări la 450 =>-lambă aplicată;

-dinți coadă de rândunică;

-cepuri rotunde aplicate.

Îmbinările în T se pot împarții în: -îmbinări falț și (uluc);

– îmbinări lambă și uluc;

-cepuri rotunde aplicate.(1

____________________________________________________________________

1Structuri tehnice pentru produse din lemn- Maria Cismaru

I.2.Metode de îmbinare (prin adezivi și cuie)

Asamblarea prin încleiere a lemnului cu adezivi este o tehnologie foarte veche, cunoscută de peste 3000 de ani (River 1994).

Adezivii au o largă utilizare, iar în functie de destinație pot fi de multe feluri (sintetici, structurali, elastomeri și rășini sintetice,termoplastici și naturali), dar cel mai important consummator de adezivi este cel al fabricării panourilor pe bază de lemn.

O altă utilizare masivă a adezivilor se întâlnește în construcțiile din lemn, la fabricarea grinzilor lamelare, a diverselor structuri de rezistență ca ferme, căpriori etc. De asemenea în construcția de mobilă, etc. (Omani 2009).

Din punct de vedere mecanic, rezistența unui adeziv este definită ca forța necesară dezlipirii a doua suprafețe încleiate.Ea depinde în primul rând de legăturile chimice dezvoltate în adeziv, de lemn și de interfața lemn-adeziv.

Se pot distinge trei etape ale procesului de lipire (Rowel) și anume:

– prepararea suprafețelor;

– contactul dintre suprafață și adeziv la nivel molecular;

– solidificarea adezivului.

Așadar, dezvoltarea teoriei asamblării prin încleiere presupune cunoștințe de reologie, chimie organica (chimia polimerilor) și rezistenta materialelor.

Se cunosc 5 teorii ale încleierii (Allen 2005) și anume:teoria mecanică; teoria absorției;

teoria chimica care este o extensie a precedenței; teoria difuziunii și teoria electrostatică.

•Teoria mecanică

Implică ancorarea unui adeziv solidificat în porozitațile și neregularitățile stratului de lemn implicat in procesul de încleiere. Această teorie este semnificativă pentru lemn, cu atât mai mult cu cât se poate aplica de la scară macroscopică până la scară atomică. Interfața ia in acest caz natura unui compozit.

•Teoria absorției

Aceasta se ocupă de intervenția forțelor secundare (Van der Waals) între adeziv și stratul de lemn, aceste forțe fiind implicate în toate asamblările încleiate.

Deși sunt slabe, conferă totuși o rezistență considerabilă asamblării dacă se dezvoltă în numar mare. Pentru aceasta , trebuie ca contactul dintre cele două materiale să fie căt mai intim posibil.

Pentru a se asigura acest contact se alege deseori un adeziv lichid care se muleaza perfect pe suprafață. De reținut totuși faptul că interacțiunea forțelor de tip Van der Waals sunt sensibile mai cu seamă la apă. Interacțiunile acid-bază și legăturile de hidrogen joacă de asemenea un rol important in teoria adsorției.

•Teoria chimică

Numai această teorie a legaturilor chimice primare sunt implicate și aduc o altă contribuție importantă la reziatența incleierilor. Este vorba de legăturile covalente dar și de legăturile care au un caracter ionic considerabil. Aceste feluri de legături pot fi puse în evidență plecând de la analiza fasciculelor rupte ale încleierii.

•Teoria difuziunii

În cazul specific al polimerilor la o temperatură superioara Tg și fiind în contact strâns , poate exista difuzarea capetele lanțurilor polimerice sau difuzarea unor segmente care traversează interfata în ambele direcții.

• Teoria electrostatică

Existența unui strat dublu electric la interfața dintre un metal și un polimer a demonstrat ca ar putea contribui la rezistența totală a unei asamblari prin incleiere.

Această teorie însă rămâne mult discutată și criticată. În cazul ansamblurilor de lemn , doar primele patru teorii pot fi luate în considerare.

În general pentru a explica interacțiunea unui adeziv cu o suprafață, se consideră că aceste teorii sunt combinate și că unul sau mai mulți dintre factori poate/pot eventual fi dominant/(e). Mai mult, există diferite modele de adeziune aplicate la interfața, care dau rezistențe diferite încleierii.

In ultimul deceniu , cercetatorii din domeniul industriei lemnului au lansat o noua teorie privind posibilitatea implementarii in mediul industrial a unei noi metode de imbinare a lemnului fara adeziv. Aceasta metoda se refera la sudarea lemnului. Cercetarile sunt in faza de pionierat, intrucat nu se cunosc toate elementele care pot influenta rezistentele imbinarilor. Totusi se afirma ca o certitudine faptul ca noua tegnologie este ECOLOGICA.

Subiectul prezentei lucrari se refera la prezentarea cercetarilor efectuate asupra metodelor de sudarea lemnului si a rezistentelor pe care le confera aceasta metod imbinarilor