склеивания древесных материалов

Животные и растительные клеи в современных технологиях клееных материалов из-за дефицитности и дороговизны используются незначительно (для ремонта, для склеивания специальных изделий, в экологических целях).

Широкое распространение в деревообработке получили синтетические полимеризованные и поликонденсационые смолы и клеи на их основе. Синтетические смолы это высокомолекулярные соединения (ВМС) – полимеры.

По химической активности высокомолекулярные соединения делят на две группы: термопластичные и термоактивные.

К термопластичным относят полимеры, имеющие линейную структуру, способные плавиться при нагревании. При этом они не имеют точки плавления, этот процесс может протекать в определенном интервале температур.

К термоактивным относят полимеры, имеющие двух- или трехмерную сетчатую структуру, способные при нагревании переходить в твердое состояние. При этом процесс перехода необратим. Последующим нагреванием такой полимер можно только разрушить.

В настоящее время известно огромное количество видов синтетических клеев. Но для склеивания листов шпона по толщине преимущественное применение находят фенолоформальдегидные клеи как в чистом виде, так и в виде различных модификаций. В меньшем количестве применяют резорциновые и меламиновые клеи. При выполнении ряда других операций технологического процесса изготовления фанеры, а также при ее дальнейшем использовании, находят применение также поливинилацетатная эмульсия, каучуковые, бутварные и другие клеи.

Фенолоформальдегидные смолы и клеи. Для фенолоформальдегидных смол (ф/ф) и клеев характерна их способность создавать высокопрочные и повышенной водостойкости соединения, хорошо работающие в условиях наружного воздуха. Ф/ф смолы (клеи) могут быть:

одно- и многокомпонентные;

жидкие и твердые (пленки);

горячего и холодного отверждения.

Исходным сырьем для приготовления ф/ф смол являются:

фенол C ₂ H ₅ OH и его гомологи – крезол, смесь фенола и крезола (фенольная фракция, трикрезол, ксиленол);

формальдегид;

катализаторы – сильные и слабые кислоты, соли кислот, щелочи (NaOH, BaOH), аммиачная вода.

Высокого качества смолы получаются из двухатомного фенола – резорцина C₆H₄(OH)₂, они обладают большой водо- и теплостойкостью и практически не токсичны. Но резорцин очень дорог и поэтому применение этих смол ограничено. Чтобы решить вопрос о пригодности смол (клеев) для тех или иных целей необходимо знать, какими показателями они могут быть охарактеризованы, а также значение каждого из них. Рассмотрим главные из этих показателей.

Содержание сухих веществ в смоле, или ее концентрация зависит от рецепта смолы и режима варки и влияет на скорость отверждения, вязкость и адгезивные свойства. С увеличением концентрации смолы увеличивается скорость отверждения и вязкости, но из-за плохой смачиваемости ухудшается адгезия.

Вязкость смолы, характеризующая ее внутреннее трение, зависит от концентрации смолы и содержания в ней свободного фенола, чем ниже концентрация и больше свободного фенола, тем вязкость ниже. Вязкость имеет очень важное значение в технологическом процессе склеивания и пропитки.

Содержание свободного фенола зависит от молярного соотношения между фенолом и формальдегидом и влияет на токсичность смолы, скорость отверждения, адгезивные свойства и пластичность клея. Увеличение содержания свободного фенола улучшает адгезию, пластичность, но снижает скорость отверждения, увеличивает токсичность.

Щелочность смолы. Этот показатель зависит от количества и вида катализатора при варке смолы. Щелочность влияет на скорость отверждения, водостойкость, адгезию и диэлектрические свойства. При высоком PH смола быстро отверждается, но другие свойства ухудшаются. При использовании щелочных катализаторов получаются смолы, которые при нагревании переходят в неплавкое состояние. При использовании кислых - смола плавится и растворяется.

Время отверждения смолы. Оно зависит от содержания в смоле свободного фенола, концентрации, температуры отверждения (прессования), от химической структуры сырья. Время отверждения снижается при уменьшении свободного фенола, применении при варке кристаллического фенола и увеличении концентрации. Процесс отверждения смол происходит под воздействием тепла, либо вводом отвердителя. Весь процесс можно разделить на 3 стадии:

начальная стадия - резол – смола растворяется и плавится, плотность 1,14;

промежуточная – резитол – смола не растворяется в обычных растворителях, при нагревании размягчается, плотность 1,14;

конечная – резит - смола не плавится и не растворяется, плотность 1,29.

Переход из одной стадии в другую не имеет четких границ.

Фенолформальдегидные смолы горячего отверждения применяются для производства фанеры, стружечных плит и других материалов, технология которых связана с применением высоких температур.

Таблица 3

Свойства фенолформальдегидных смол

горячего отверждения

Смолы горячего отверждения как правило однокомпонентные, поэтому они не требуют введения кислых отвердителей. Ускорения отверждения современных фенольных клеев при нагреве можно добиться введением дубящих веществ (резорцина, пара формальдегида и др.), кроме жидких ф/ф клеев для изготовления высококачественной фанеры применяют бакелитовую пленку, которая представляет собой сульфатную бумагу толщиной 30-40 мкм с поверхностной плотностью 18-22 г/м², пропитанную ф/ф спирторастворимой смолой СБС 1 или водорастворимой С 50 смолой. Масса 1м² пленки 68+8 г, содержание растворимых продуктов в пленке не менее 75%. Срок хранения – 6 месяцев. Пленка удобна в употреблении, но дорога.

Фенолформальдегидные клеи для холодного отверждения широко применяются для склеивания массивной древесины и шпона при изготовлении клееных деревянных конструкций. В связи с появлением в последние годы рациональных конструкций прессов для холодного склеивания шпона и возможности в связи с этим более широкого практического применения этого способа разработан ряд ф/ф резорциновых клеев холодного отверждения. Отличительная черта этих клеев – их двухкомпонентность. Это значит, что для перевода смол в отвержденное состояние на них необходимо воздействовать соответствующими отвердителями. В качестве отвердителей применяются, как правило, органические сульфокислоты. Наибольшее распространение в стране получил «контакт Петрова», представляющий собой смесь сульфонафтеновых кислот, так как он меньше чем другие действует на древесину.

Таблица 4