Клеи в производстве изделий из древесины
Склеивание широко применяется во многих отраслях народного хозяйства, и наиболее широко в деревообрабатывающей промышленности. Свыше 75% всех выпускаемых клеев потребляется в деревообрабатывающих отраслях (производство фанеры, плит и изделий из древесины).
В производстве изделий из древесины склеивание применяется для соединения заготовок по толщине, ширине и длине, для получения деталей крупных сечений и повышенной формоустойчивости, для облицовки заготовок древесным шпоном и различными пленками, для склеивания из шпона криволинейных заготовок, для приклеивания к древесине тканей и деталей из пластмасс, для склеивания деталей в сборочные единицы и т. п.
Характер склеивания, а также условия эксплуатации, в которых могут находиться изделия, обусловливают разнообразие требований, которым должны отвечать технологические и эксплуатационные свойства применяемых клеев. В зависимости от условий склеивания или эксплуатации изделий решающее значение могут иметь разные свойства клея. Универсальных клеев, пригодных для склеивания любых материалов в их сочетании и для любых условий эксплуатации изделий, нет. Промышленность выпускает широкий ассортимент клеев разного химического состава и различного назначения. В зависимости от происхождения их можно сгруппировать.
До сравнительно недавнего времени в производстве изделий из древесины применялись природные клеи животного происхождения - казеиновый и глютиновые и другие, которые в прошлом были известны под названием столярных клеев. В настоящее время эти клеи по многим причинам утратили свое значение и уступили место синтетическим клеям.
Основу синтетических клеев составляют синтетические олигомеры и полимеры, которые являются также основой получения пластических масс и современных лакокрасочных материалов.
При выборе клеев для конкретных случаев склеивания исходят из условий, в которых происходит склеивание и эксплуатация изделий, и из основных требований, которые предъявляются к клеям. Применяемые в производстве изделий из древесины клеи должны отвечать следующим требованиям.: наличие у клея адгезии к склеиваемым материалам; высокая стабильность при хранении; достаточная жизнеспособность; регулируемое время схватывания; высокий фактор диэлектрических потерь; высокое содержание сухого остатка при хорошей смачиваемости; прочность клеевого соединения; влаго-, водо-, тепло- и биостойкость клеевых соединений; нетоксичность клея и его соединений; отсутствие нежелательных реакций со склеиваемыми материалами; близкий к древесине цветовой тон; низкая стоимость клея; способность легко наноситься на поверхности.
В зависимости от механизма проявления склеивания синтетические клеи можно разбить на три основные группы: термореактивные, термопластичные, дисперсионные.
ПВАД представляет собой белую сметанообразную массу, состоящую из мелких частиц (глобул) поливинилацетата (ПВА) размером 1-3 мкм, распределенных в воде. Глобулы окружены оболочками из молекул поливинилового спирта, препятствующими их преждевременному слипанию. Однокомпонентность и неограниченная жизнеспособность делают поливинилацетатные клеи технологичными. Недостатками их являются ограниченная водостойкость и невозможность склеивания древесины влажностью свыше 12%. Водостойкость поливинилацетатных клеев повышают модификацией, добавляя в них до 3% карбамидных и фенольных смол. При склеивании древесины таким клеем с нагревом получаются водостойкие соединения. Широкое распространение получили клеи на основе смеси фенолформальдегидной смолы с поливинилацетатами - термопластичными полимерами, получаемыми при взаимодействии поливинилового спирта с альдегидами, в частности клеи БФ-2, БФ-4, БФ-6. Они представляют собой спиртовой раствор поливинилбутираля и фенолформальдегидной смолы. Клеи БФ-2 и БФ-4 предназначаются для склеивания металлов, однако пригодны также для склеивания древесины, пластмасс, стекла, керамики и др. Клей БФ-6 предназначается для склеивания тканей и приклеивания их к металлу.
Эпоксидные клеи - обширная группа клеев на основе термореактивных эпоксидных смол. Эпоксидными называют синтетические смолы, содержащие так называемые эпоксидные группы О-СН-СН2. Чаще всего их получают путем конденсации эпихлоргидрина с многоатомными спиртами, например с дифенолпропаном. Образующиеся при этом смолообразные продукты состоят в основном из линейных молекул, обладающих гидроксильными и концевыми эпоксигруппами, которые и обусловливают их высокую реакционную способность. При взаимодействии со многими веществами (спиртами, фенолами, аминами, кислотами и др.), содержащими подвижные атомы водорода, происходит сополимеризация и отверждение смолы за счет раскрытия эпоксигрупп. В качестве отвердителей в эпоксидных клеях чаще всего применяются алифатические (для холодного отверждения) или ароматические амины (для горячего отверждения), но могут применяться также и ангидриды ароматических и циклических кислот и некоторые (например, полиэфирные, карбамидоформальдегидные) другие смолы. Прочность склеивания эпоксидными клеями очень высокая. Они обладают чрезвычайно высокой жесткостью. Применение их в деревообработке ограничивается высокой стоимостью. Для снижения стоимости эпоксидных клеёв В них добавляют наполнители: песок, цемент и т. п.
Клеи-расплавы получают из термопластичных полимеров.
Их используют в виде расплавов, не содержащих растворите лей и затвердевающих при нанесении на поверхность только в результате охлаждения. Такие клеи обладают преимуществом очень короткого времени схватывания, что позволяет выполнять операции склеивания в режиме проходной обработки на автоматически действующих устройствах.
Клеи-расплавы на основе сополимера этилена с винилацетатом,, в том числе и отечественные клеи марки КРУС, выпускают в виде твердых гранул и в таком виде при 20 °С имеют практически неограниченные сроки хранения.
Клеи размягчаются обычно при температуре 60-80 °С. Рабочая температура чаще всего находится в пределах 160 - 200 °С. Перхлорвиниловый клей получают растворением в углеводородах, ацетатах, кетонах дополнительно хлорированного поливинилхлорида - перхлорвинила. Клей применяют для склеивания поливинлхлорида (ПВХ), широко применяемого в производстве изделий в виде пленок, обкладок и т. д. Для повышения жесткости клеевого слоя перхлорвиниловую смолу модифицируют с эпоксидной, фенолформальдегидной с добавками наполнителей двуокиси титана или аэросила.
Полиуретановые клеи получают в результате взаимодействия полиизоцианатов (соединений, содержащих изоцианатные группы - N = C = 0) с многофункциональными гидроксилсодержащими веществами - полиолами, например многоатомными спиртами, некоторыми полиэфирами и др. В зависимости от содержания в компонентах функциональных групп могут получаться клеи термореактивного или термопластичного характера. При наличии в компонентах только двух изоцианатов и двух гидроксильных групп получают клеи термопластичного типа, при большем содержании функциональных групп - термореактивные. В производстве изделий из древесины полиуретановые клеи применяют при склеивании пено- и поропластов.
Клеи на основе эластомеров получают растворением эластомера в растворителях. Эластомерами называют термопластичные полимеры, обладающие высокоэластическими свойствами при практических температурах их эксплуатации. Эластомерами являются натуральный и многочисленные синтетические каучуки, например, бутадиеновый, бутадиен-стирольные, бутадиен-нитрильные, изопреновые, уретановые и др., а также вырабатываемые из каучуков резины. Широко известны, на пример, клеи 88-Н и КС-1 для приклеивания вулканизированных резин к металлам, стеклу, древесине, бетону и другим материалам, представляющие собой растворы резиновой смеси на основе найритового каучука и бутилфенолформальдегидной смолы в смеси этилацетата с бензином. Поэтому сухой остаток в клеях, имеющих рабочую вязкость, невелик и редко превышает 30%. После нанесения клея требуется открытая выдержка для испарения растворителей. Клей после нанесения на поверхность и удаления растворителей или воды приобретает способность к контактному, или мгновенному, схватыванию при соприкосновении поверхностей с нанесенным клеем.
