Materialelære. Lims størknemåder. Fig. 112

Transkript

1 Laminering - limningsklasser Uden større vanskeligheder kan vi i Skandinavien finde nogle tusinde forskellige lime. Det bliver ganske lang og monoton læsning at høre disse forskellige lime beskrevet i ord. Derfor er det valgt at forsøge at lave nogle generelle opstillinger af lime og deres egenskaber - samt beskrive nogle af de mest almindelige lime lidt mere indgående. Opstillingen viser størknemåden og giver en opfattelse af, hvordan limen er at arbejde med. Sætter man limens funktion i relation til det produkt, man har tænkt sig at lime, kan man opnå en del viden. Billedet af de kombinationer, der findes mellem de forskellige funktionsområder, bliver noget mere kompliceret. Det er f.eks. muligt at tilsætte hærdere til tørrende lime, og der findes smeltelime, som kan hærde efter afkøling, når de kommer i kontakt med fugt. Der findes også lime, der hærder hurtigt, når de belyses med UV-lys, der hvor lyset kan komme til og langsommere på den ubelyste del af fugen. Lims størknemåder Fig. 112 For bedre at forstå hvilke konsekvenser det indebærer at vælge mellem forskellige limningsmåder, kræver det, at man sætter sig ind i limens funktionsmåder. Hvad indebærer det f.eks. at anvende en tørrende lim mellem to overflader, som ikke lader vand eller opløsningsmiddel slippe igennem? Hvorfor fungerer f.eks. en lim som hærder ved kontakt med fugt, hvis den relative luftfugtighed er lav (som den f.eks. kan være om vinteren)? Nogle lime bliver aldrig helt hårde og blødgøres yderligere ved temperaturhævning for helt at smelte (f.eks. PVA-lime). Besværligheden mellem molekylehærderne bevirker, at disse lime selv ved almindelig temperatur har en tendens til at "koldflyde" Maskinsnedkerfagets efteruddannelseskompendie - Materialelære side 111 af 125

2 - dvs. udsættes limen i længere tid for en konstant belastning, vil limen have tendens til at give efter. Syntetiske lime som urea- og fenollime er i modsætning hertil termohærdende, dvs. de blødgøres ikke ved opvarmning. Laminering En smukt designet konstruktion er intet værd, hvis den skiller ad. Dette forudsætter, at en række betingelser er opfyldt, inden man vælger lim og metode. 1. Hvad er det, der skal lamineres? 2. Hvilke materialer og overfladebehandlinger er relevante? 3. Hvad skal konstruktionen udsættes for? 4. Hvilke belastninger forventes limfugen udsat for? Adhæsion (vedhæftning) Uanset hvor stærk en lim man finder, har man ingen glæde af den, hvis man ikke kan få den til at holde. Ved trælaminering skal overfladerne være rene og helst nyforarbejdede. Det er absolut nødvendigt, at limen befugter den overflade, den skal hæfte på. Fig. 113 Limen skal have en lavere overfladespænding end den overflade, som skal befugtes. Det er overfladespændingen, som gør, at insekter kan gå på vandet. Vi kan takke overfladespændingen for, at det ikke regner ind i et telt. Det er overfladespændingen, som gør det omsonst at slå vand på en gås - eller rettere sagt, det er overfladespændingsforholdet. Limtype Fast emne Gammelt Friske H. Urealim 70,6 Gran 44,3 83,2 Fenolresorcinollim 47,7 Bøg 42,5 74,3 Kaseinlim 46,6 Eg 14,8 68,9 Resorcinollim 43,2 Teak 54,3 63,3 PVA-lim 38,5 Fig. 114 Uden befugtning opstår der ingen vedhæftning. Dryp lidt lim på det materiale, som skal limes. Bedøm, hvilken vinkel dråben danner mod overfladen. Vinkler på 90 eller mere giver ingen vedhæftning. Jo mindre vinkel - jo større kraftudveksling i grænselaget - og dermed højere vedhæftning. Maskinsnedkerfagets efteruddannelseskompendie - Materialelære side 112 af 125

3 Hvis man stryger et tyndt lag lim ud på den overflade, man vil lime (nogle cm 2 ), og betragter denne overflade i nogle minutter, vil man også kunne se, om limen er velegnet, specielt hvis den er tyndtflydende. Hvis limpletten bliver mindre, er det tegn på, at limen hellere vil være en dråbe. I sådanne tilfælde er overfladespændingsforholdet forkert, og vi kan ikke forvente nogen vedhæftning. Bliver limpletten derimod større, viser det, at limen befugter overfladen, og man kan forvente, at limen vil hæfte på materialet. Fig. 115 Ved at kigge på befugtningsvinklen kan man afgøre, om en lim vil give vedhæftning på det materiale, man skal lime. Træfugt Træet skal være tørt, dvs. have et fugtindhold på 6-15%, afhængig af hvilken ligevægtsfugtighed træet vil indstille sig efter på brugsstedet. De bedste limninger opnås ved ca. 10% træfugt. Træ til samme emne skal have samme fugtindhold for at minimere svindspændinger. Træets fugtindhold bestemmes hurtigst ved elektrisk modstandsmåling, men mest nøjagtigt ved veje-/tørremetoden. Træfugtigheden måles normalt ved hjælp af elektrisk træfugtighedsmåler. Målenøjagtighed: ± 2 fugtprocenter. Fig. 116 Træforarbejdning Maskinindstillingen skal være i orden, således at man får jævne træoverflader i rigtige og ensartede dimensioner. Kontroller vinkler og dimensioner, f.eks. ved at placere en skruetvinge i den ene ende af en række stave, som fortsat skal være parallelle ved sammenpresning. Fig. 117 Det skærende værktøj skal være skarpt. Et sløvt skær brænder træoverfladen, så denne bliver tæt, og limen vil ikke trænge ind i træet. Maskinsnedkerfagets efteruddannelseskompendie - Materialelære side 113 af 125

4 Limpåføring Limen skal påføres i et jævnt lag. Limmængden afhænger af, hvor jævne og sugende træoverfladerne er, men som regel skal man regne med g pr. ml. Ved limning af de mere sugende træsorter er det ofte tilstrækkeligt at påføre lim på den ene side, hvorimod hårde, fede træsorter kræver dobbelt påføring og ventetid for at undgå, et det meste af limen presses ud af fugen. Limmængden er som regel tilstrækkelig, når der ved presningen kommer limperler til syne i fugen. Fig. 118 Fig. 119 Fig. 120 Åben tid/ventetid Ventetiden er tiden fra limpåføring til etablering af pressetryk. Lang ventetid gavner limningsresultatet ved limning af langsomt sugende træsorter, fordi limen herved bedre kan blive suget ind i træet, inden et pressetryk ville trykke limen ud af fugen. Ventetiden må dog ikke blive så lang, at limen på de 2 overflader ikke kan flyde sammen, eller hvis limen kun er enkeltpåført, ikke kan befugte den modliggende træoverflade. Limopbevaring og hærdertilsætning De fleste lime skal opbevares køligt, men frostfrit. Lim og hærder udmåles nøjagtigt. Pulverhærdere bør afvejes pga. varieret vægtfylde. Lim og hærder blandes grundigt, og blandingen er kun brugbar, så længe den er så flydende, at den kan befugte træet. Levetiden på blandingen kan forlænges væsentligt ved kølig opbevaring. Hærderne til fugtbestandig PVAC-lim afviger fra andre hærdere, ved at lim/hærderblanding er brugbar i 48 timer. Tilsæt kun de foreskrevne 5%. Overdosering vil kræve længere spændetid og højere afhærdningstemperatur for at give et godt limningsresultat. Maskinsnedkerfagets efteruddannelseskompendie - Materialelære side 114 af 125

5 Pressetryk Pressetrykket skal være så stort, at emnerne holdes tæt sammen, medens limen tørrer, og limfugen derved svinder. Et tryk på 1-3 kg pr. cm 2 er normalt tilstrækkeligt. Ved laminering af mange emner skal man tage hensyn til det modtryk, som lameller med spændinger giver. Ved limninger, hvor der er indbygget spændinger, bør trykket være 5-8 kg pr. cm 2, og spændetiden skal forlænges for at sikre, at limen er tilstrækkelig hård, inden pressetrykket fjernes. Fig. 121 Temperatur Træ, lim og lokale skal være tempereret - mindst 10 C. De bedste og hurtigste limninger fås på gennemvarmede materialer, og ligesom det tager lang tid for en pakke træ eller stabel spånplader at blive kolde, tager det også lang tid at få den indre del varm igen. Fig. 122 Kontrol Man bør løbende kontrollere de foranstående punkter, men også det færdige limningsresultat bør løbende kontrolleres. En enkel metode er den såkaldte knivprøve, hvor man slår et stemmejern ned i limfugen og herefter vurderer, hvor stor en del af bruddet, der er sket i træet. Denne metode giver et billede af kvaliteten på limningen, selvom limen ikke er fuldstændig afhærdet, hvilket i visse tilfælde først er sket i løbet af nogle dage. Fig. 123 Rengøring Lim på hud og tøj afvaskes med vand og sæbe, inden limen tørrer. Limpåføringsudstyret rengøres lettest, afhængig af limtypen, på følgende måder: Vandbaserede lime, f.eks. PVAC-lime, afvaskes med lunkent vand. Urealim på limvalse rengøres lettest ved først at tilsætte ca. 10% vand + evt. lidt soda for at fortynde limen og stoppe hærdnings- Maskinsnedkerfagets efteruddannelseskompendie - Materialelære side 115 af 125

6 forløbet. Herefter skal valsen køre i nogle minutter, hvorefter den tyndere lim kan afvaskes med rigeligt varmt vand. Resorcinol/fenollim kan afvaskes med lunkent vand. Dog lettest, hvis man først har tilsat lidt sprit, som fortynder limen. Polyurethanlim og opløsningsmiddelbaseret kontaktlim rengøres med opløsningsmidler, f.eks. acetone eller toluen. Undgå indånding af dampene samt direkte hudkontakt med opløsningsmidler. Streng kontrol Bærende trækonstruktioner limet med termohærdende lim (Resorcinol/fenollim) Kontrol af lamineret træ foregår ved delamineringsprøvning. ASTM D eller DS 1111, som i grove træk består af følgende: Prøvestykkerne indlægges i trykbeholder, som fyldes med vand C. Vakuum i 15 min. 0,2-0,3 kg/cm 2 Tryk: 2 timer ca. 11 kg/cm 2 Dette gentages 2 gange. Prøvestykkerne tørres i tørrekanal 9½ time ved C RF 30 ± 5% Lufthastighed: 2,5 m/sek. Fig. 124 Delamineringen på endefladerne må maksimalt være 5% efter 2 cykler og 10% efter 3 cykler. Forskydningsprøvning Forskydningsprøvning foregår if. ASTM D eller DS Styrken af limfugen skal være mindst 6 N/mm 2 (60 Kp/cm 2 ). Lavere styrke kan tolereres, hvis træbrudsprocenten er mindst 90% Fig. 125 Kontrol af stole Kontrol af stole foretages ved vippeprøve, hvor stolens forben hæves 30 mm og falder frit frem med en belastning på 70 kg på sædet. Denne prøvning opdeles i 3 kategorier. Stolen skal kunne holde til: vipninger til privatbrug vipninger til hårdere privatbrug eller lettere kontorbrug vipninger til institutionsbrug Maskinsnedkerfagets efteruddannelseskompendie - Materialelære side 116 af 125

7 Fugt- og vandprøvning Forskellige emner udsættes for vand eller fugtpåvirkning, f.eks. laminerede køkkenborde, badeværelsesmøbler m.m. Kontrollen af disse emner bør foregå ved at efterligne de faktiske påvirkninger så meget som muligt ved en accelereret prøvning, som f.eks. kan foregå ved gentagne neddypninger i koldt vand min. og derpå følgende tørring ved rumtemperatur eller i varmeovn. Kontrol af møbler udsat for varierende luftfugt kan gennemføres ved at veksle mellem ophold i klimarum ved f.eks. 30 og 65% relativ fugtighed, hvor ligevægtsfugtigheden i træet vil variere fra 7-11% ved 20 C. Specielt samlinger vil hurtigt vise, om konstruktion og lim er valgt rigtigt. Standardiserede prøvemetoder kan foretages hos de teknologiske institutter. Varmeprøvning Eksport af møbler til subtropiske og tropiske områder kontrolleres specielt for varmefasthed. Temperaturen i transportcontainerne kan stige til ca. 80 C. Varmeprøvning foregår ved at variere temperaturen mellem 20 og 80 i nogle uger og løbende kontrollere emnets udseende. Oftest findes der både høj temperatur og luftfugtighed de steder, hvor emnerne skal anvendes, hvorfor det bør kontrolleres i klimakammer, f.eks. varierende mellem 30 og 65% RF samt C. Antallet af variationer, antal af gennemløb samt nøjere ansættelse af temperatur og luftfugt bør foretages i overensstemmelse med de klimatiske forhold, som opstår ved den aktuelle transport og ved brug i det respektive område. Vand-/varmeprøvning De to foregående metoder kræver specialapparatur til at gennemføre afprøvninger. Man kan til mange opgaver, f.eks. lamineret karm- og rammetræ samt massive møbel- og inventardele, erstatte disse af en vand-/varmeprøvning, som er samme metode, men med forskellig temperaturpåvirkning afhængig af limtype og anvendelsesområde. Fig. 126 Ca. 25 cm lange prøveemner, som er høvlede og renskåret. Konditionering ved almindelig stuetemperatur i 7 døgn. Prøvemetode for termoplastiske lime (PVAC-lim, smeltelim) 24 eller 48 timer i vand ved ca. 20 C 24 timer i almindelig stuetemperatur ved 20 C 24 timer i ovn ved ca C Maskinsnedkerfagets efteruddannelseskompendie - Materialelære side 117 af 125

8 Denne prøve gentages 3 gange. Resultatet angives som % åbne limfuger på fladerne. En delaminering over 5% af totallængde bør ikke accepteres. Prøvematerialet bør være stort. Testen er velegnet til driftskontrol eller sammenligning af forskellige limtyper eller limningsbetingelser. Prøvemetode for termohærdende lime (urealim, urea/melaminlim, resorcinol/fenollim) Foretages som ovenfor, men med højere temperatur ved tørring i ovn, ca. 70 C. Funktionskontrol (på det færdige produkt) Før et nyudviklet eller ændret produkt sættes i produktion, bør en prototype kontrolleres med henblik på at kunne tåle de påvirkninger, den udsættes for ved brug og ikke mindst under transport. Tilsvarende krav og standardprøvemetoder findes for alle møbeltyper og køkkenelementer. Afprøvningerne kan udføres af Træteknik, Teknologisk Institut, Tåstrup. Specielt eksport til subtropiske og tropiske områder kræver nøje vurdering og kontrol af de limede emner. Erfaringer med laminering af massivt hårdtræ Den stigende efterspørgsel af massive plader til møbler og inventar har igennem en årrække udviklet maskiner og limningsteknik af disse emner. Varmpresse med sidetryk er nu den mest anvendte limningsmetode. Fig. 127 Laminering i varmpresse foregår ved en temperatur på omkring C, og kontakten mellem de varme presseplaner, træ og lim skal være god, så varmen overføres til træ og limfuge. Maskinsnedkerfagets efteruddannelseskompendie - Materialelære side 118 af 125

9 Limen hærdes ikke i hele fugen Hærdningen af limen foregår i takt med varmeindtrængningen, men limen er ikke hærdet hele vejen igennem fugen, når pressen åbnes, og næste spænd køres ind. Efterhærdningen af limen i midten af fugen sker ved hjælp af den tilførte varme, der fordeles i stakken af emner. Gennem flere års praktisk arbejde med indkøring af varmpresser med sidetryk til hårdtræ kan vi videregive følgende erfaringer: Træet Træfugtigheden bør være 7 ± 1 for at undgå spændinger ved udtørring. Konditionering i oppindet tilstand efter tørring og levering bør være min. 24 timer, men helst 1 uge for at udligne temperatur, fugt og spændinger. Temperaturen ved konditionering og limning bør være C og den relative fugtighed ca. 35%. Forarbejdning Nyforarbejdet træ er en forudsætning - helst inden for samme dag som limning for at opnå bedst mulig forankring i træet. Undgå polervirkning af træets overflade. Ofte må der tandes eller pudses for at opnå en limbar overflade. Lamelbredde på mere end 1½ gang tykkelsen giver ofte problemer og må derfor frarådes. Foretag jævnlig kontrol af retheden af lamellerne. Dette gøres lettest på de oplagte lameller ved skiftevis at spænde dem sammen med skruetvinge i enderne og på midten. Fejl vil vise sig ved, at lamellerne står i en bue eller danner vifte. Temperaturen på presseplanerne bør være 100 C ± 5 C. På gennemløbspresser bør temperaturen på underplanet være lidt højere end på overplanet på grund af afkøling fra båndet. Sidetrykket bør være kraftigt: fra 6-12 kg/cm 2 afhængig af dimension. Overtrykket skal kun holde lamellerne på plads og skabe kontakt og bør være 1-3 kg/cm 2. Pressetiden afhænger af flere faktorer, men som tommelfingerregel bruges - tykkelsen i mm delt med 8 = grundtid i min. - anvendes til nåletræ. For hårdt træ tillægges 1 min., altså: Pressetid for hårdt træ = tykkelse i mm + 1 = pressetid i min. 8 Limning Til limning bruges Cascorit 1206 med forskellige hærdere. De mest anvendte limblandinger er: % % vand % % % 2580 eller anden flydende hærder Limen bør påføres dobbeltsidigt, hvilket giver størst sikkerhed. Maskinsnedkerfagets efteruddannelseskompendie - Materialelære side 119 af 125

10 Limmængde på g pr. m 2 limfuge eller så meget, at limen trænger ud af limfugen. Ventetiden fra limpåføring til tryk og varmepåvirkning bør minimum være 5 min. og gerne længere. Kontrol Det er vigtigt at følge kvaliteten af de limede produkter, og vi anbefaler jævnlig udtagelse af prøver til kontrol - gerne flere gange pr. dag, så fejl opdages så tidligt som muligt. Kontrollen foretages lettest på afskæringer, som kløves med stemmejern, og træbrud og limbrud vurderes og registreres. Laminering af bøg i varmpresse med sidetryk (Erfaringer opsamlet gennem praktisk arbejde) Træet Træfugt: Konditionering: Temperatur: Luftfugtighed: Forarbejdning Dimension: Nyforarbejdet: Høvling: Kontrol af rethed: 7 ± 1 (omhyggelig kontrol er nødvendig) Min. 1 døgn - helst en uge pindet op C Ca. 35% RF Lamelbredden må maks. være 1½ tykkelsen Inden for samme dag Ofte opstår polervirkning, og der må "tandes" ellers pudses før limning Kontrolleres med tvinge i begge ender og på midten Pressen Temperatur: 100 C ± 5 C Sidetryk: 6-12 kg/cm 2 Overtryk ½-3 kg/cm 2 Pressetid ca.: Tykkelsen i mm delt med = tid i min. Limning Lim/hærder: Cascorit 1206 med 25% hærder % vand eller 20% hærder 2749 eller 15% 2753, men også 20% 2580 eller anden flydende hærder Påføring: Dobbeltpåføring - undtagelsesvis enkeltpåføring Limmængde: g pr. m 2 limfuge Ventetid: Minimum 5 min. Andet Efter udtagning: Kontrol: Så snart pressen åbner, skal pladerne tages ud, stables og overdækkes med plast for at undgå udtørring. Udtag jævnligt prøver og kontroller limningskvaliteten ved knivprøve. Maskinsnedkerfagets efteruddannelseskompendie - Materialelære side 120 af 125

11 Kvalitetsklassifikation af limtræ Kvalitet 1 Kvalitet 1a Kvalitet 2 Kvalitet 3 Kvalitet 4 Kvalitet 5 Kvalitet 6 Kvistren plade. Mørke kernepartier kan forekomme Røde, friske knaster jævnt fordelt Røde, friske knaster Faste, mørke knaster maks. 10 mm, dog maks. 20% af det samlede antal knaster Røde, friske knaster Faste, mørke knaster maks. 15 mm dog maks. 35% af det samlede antal knaster Marvstriber maks. 100 mm i begrænset omfang Røde, friske knaster Faste, friske knaster maks. 50% af det samlede antal knaster Marvstriber maks. 300 mm, maks. 10 stk. pr. m 2 Mindre, tørre harpikslommer, maks. 20 mm. Røde, friske knaster Faste, mørke knaster Marvstriber Harpikslommer Mindre defekter og misfarvninger kan forekomme Udfaldne knaster maks. 10 mm Faste, mørke knaster i alle størrelser Udfaldne knaster op til 15 mm halvt igennem Marvstriber - ubegrænset længde og antal Harpikslommer - alle størrelser tilladt Mekaniske defekter og blå splint tilladt Alle kanter skal kunne forarbejdes Maskinsnedkerfagets efteruddannelseskompendie - Materialelære side 121 af 125