８３．板はぎ時の最適クランプ圧は？ ( 工芸 ) - T's 韓国日記

Tips８３．板はぎ時の最適クランプ圧は？

皆さん、板はぎの時のクランプの圧力はどうされてます？私もそうですが、適当に締めて居る方が殆どだと思います。先日UPしたエントリーパラレルクランプ_その２で ForestさんがBesseyのUK（軽負荷用？）を使っているとコメントされたので、板はぎを例にとって最適クランプ圧成るものを計算してみました。参考になれば幸いです。

１．板はぎの条件は以下の様に仮定します。

まず、板はぎの場合の最適クランプ圧は幾らか？について説明します。
以前齋田さんのブログでコメントしましたが、訓練校時代の教科書から抜粋します。「板にはでこぼこがあり、そのために圧締が必要である、普通圧締力は0.2～１MPa（2～10kgf/cm2)程度であり、使用する接着剤によっても違ってくる。一般の酢ビ系ボンドは0.3～0.5MPa（3～5kgf/cm2)である。」
つまり、
（１）普通の白色の木工ボンドの場合は、最適圧力は5kgf/cm2と仮定します。

次に齋田さんがよく使われているピーアイボンドですが、宮本家具工房のHPから以下を抜粋しました。まずピーアイボンドは正式には、水性高分子－イソシアネート系木材接着剤　鹿印ピーアイボンド　TP-111です。
圧締時の圧力は、
「塗布量２３０～２７０ｇ／㎡・堆積 15分以内厳守(塗布から圧着までの時間)

圧締圧力低・中比重材　0.78～0.98MPa
　　　　　　高比重材　　0.98～1.47MPa (１MPa＝10.2kgf／cm2)
圧着時間30分以上。圧締時間は材種、材寸、気温、塗布量等により異なります。」

とあります。
これから、
（２）ピーアイボンドの最適圧力は、10kgf/cm2と仮定します。

次に皆さんよく使われているTitebond3です。必要圧力はHPから抜粋すると、
「Enough to bring joints tightly together (generally, 100-150 psi for softwoods, 125-175 psi for medium woods and 175-250 psi for hardwoods)」とあります。
つまり、
（３）Titebond3の場合は、150PSI=10.5kgf/cm2→10kgf/cm2と仮定します。つまり、ピーアイボンドと同じです。

（４）板はぎするための材料の板厚を10、20、30、40、50mmとしこれをパラメータとして以下計算します。

（５）同じ材料でクランプの本数、つまりクランプの間隔により、一本当たりのクランプにどの位の圧力が必要かを計算します。

２．計算式
板はぎの接合面積は、板厚t(cm)と長さL(cm)によって決まります。
面積S(cm2)＝ t * L (cm2)
ここで長さL(cm)がクランプ間隔です。
イメージ 3

つまり、一本のクランプで接着剤の要求圧力を満たす為には、どの位の絶対圧力が必要かと言うことです。また先の接着剤に必要な圧力をG(kgf/cm2)とすると、

圧締に必要な絶対圧力P(kg)=G(kgf/cm2)*S(cm2)となります。

３．グラフ化
これを、パラメータを板厚とし、横軸にクランプ間隔L(cm)、縦軸に必要絶対圧力P(kg)をとり、グラフ化したのが以下です。
イメージ 1

上が酢ビ（白ボンド）、下がピーアイボンド、Titebond3です。
グラフの中に青、緑、赤の一点鎖線が引いてありますが、上から順番に、K-body REVO（1500lbs)、K-Body他一般のパラレルクランプ(1000lbs)、一番下の赤がUni Klamp（500lbs）の仕様値です。

このグラフは、条件により「クランプ間隔を幾らにすべきか」と言う答えが出てきます。例えばサンプルとして、普通のK-Bodyで、酢ビを使用、板厚が30mmとした場合、30cmで線がクロスしています。つまり、クランプ間隔を30cm以下にすれば、接着剤の要求圧力が満足できる。と言う見方です。お分かりですか？

これを見るとforestさんが言われていたように、たしかにUKクランプは軽負荷と言えるかも知れませんね。でも本数を増やすことにより、それなりに使えそうです。安いし、軽いし、ねらいめかも知れませんね。

それともう一つ。これを書いていて気づいたんですが、例えばK-bodyの仕様は1000lbsとなっています。約450kgですが、私は取っ手を回す時に力が入れにくいと思い、ポニーのようにハンドルに垂直にステンレスでバーを差し込もうかと考えていましたが、実は想像ですが、この1000lbsと言う仕様は、このハンドル形状で回した時に、1000lbs以上掛からないようになっているのかも知れませんね。つまり、パラレルクランプが壊れないように、上限リミットを掛ける、一つの機能かも知れないと。まあ、アメリカ人の大きな体格をベースにしているとは思いますが。

あと、パラレル以上に使われているのがポニーのパイプクランプと思います。以前どこかでこのポニーの仕様圧力を見た記憶があるのですが思い出せません。ネットで探しても見つかりません。うろ覚えですが、確か2000lbs位だったと思います。仮に2000lbsとすると、グラフで1000kg辺りに横線を引けば、概略は判ると思います。