Файл: Темкина Р.З. Синтетические клеи для деревообрабатывающей и строительной промышленности стенограмма лекции, прочитанной в ЛДНТП для работников деревообрабатывающей промышленности.pdf

Из рис. 6 видно, что для всех исследуемых типов карбамидных смол наименьшая длительность отверждения достигается при наи­ большем количестве хлористого аммония.

Изменение скорости отверждения при изменении количества хлористого аммония в условиях опыта сравнительно велико. Так,

например, если при 0,2% NH4C1 время отверждения для смолы

количества хлористого аммония было обнаружено, что влияние последнего имеет другой характер. Как показали исследования,

время, необходимое для образования прочного клеевого соедине­

ния, вначале с увеличением количества отвердителя до 1 —1,5%

уменьшается, а при дальнейшем увеличении его, например до 5%, резко возрастает.

Для иллюстрации на рис. 7 приведены результаты опытов по склеиванию из лущеного шпона толщиной 1,5 мм однолистных 3-слойных пакетов смолой М-60 при температуре плит пресса 150° и удельном давлении 20 кг/см2. Подобные результаты полу­ чены и для других марок карбамидных смол, а также при склеи­ вании древесины в условиях высокочастотного нагрева.

Повышенное содержание в смоле хлористого аммония приво­

дит к соответствующим изменениям коллоидной структуры смолы

28

и выделению свободной влаги, которая замедляет процесс отверж­ дения смолы. Таким образом, чрезмерное увеличение содержания хлористого аммония в клеевой смеси без учета pH смолы ухуд­ шает условия склеивания древесины при любом способе нагрева клеевого слоя.

Рис. 7. Изменение времени отверждения смолы 60%-ной концентрации при склеивании слоистой древесины в зависимости от количества хлористого аммония.

Наблюдения показали, что изменение продолжительности отверждения сопровождается соответствующими изменениями тем­

пературы клеевой смеси в момент ее отверждения. Из кривых

(рис. 8) видно, как снижается температура в момент отверждения смолы по мере увеличения количества хлористого аммония.

Приведенные данные указывают на то, что те из карбамидных смол, которые отверждаются с большей скоростью, способны при равных условиях нагрева и одинаковом количестве отвердителя переходить в необратимое состояние при более низкой температуре

клеевой смеси по сравнению со смолами, отверждающимися с меньшей скоростью.

Уменьшение времени отверждения карбамидных клеев наблю­ дается и при удлинении периода выдержки клеевых смесей до момента их применения. Проведены опыты по отверждению кар­ бамидных смол при разном времени после введения в их состав хлористого аммония в количестве 1%.

В табл. 4 представлены экспериментальные данные, из которых видно, что время взаимодействия смолы с отвердителем имеет определенное значение, но оно проявляется в меньшей степени, чем другие условия.

Сильное влияние на скорость отверждения мочевнно-формаль- дегидных смол оказывает температура в процессе их нагревания.

С повышением температуры скорость отверждения при 1 % NHtCl

увеличивается.

;На рис. 9 показана зависимость времени отверждения ст тем­ пературы в пределах 50—180°. Минимальное время, необходимое

.29

для превращения смолы в отвержденное состояние, получено при 170—180°. В этих условиях время отверждения составляло 25—

45 сек. в зависимости от типа смолы.

Рис 8. Изменение температуры клеевой смеси в момент ее отверждения для мсчевино-формальдегидных смол разных марок в зависимости от количества

30

на время образования клеевого соединения требуемой прочности имеет тот же характер, хотя абсолютное значение этого времени значительно меньше, чем длительность отверждения смолы без сочетания ее с древесиной.

Рис. 9. Влияние температуры на скорость отверждения мочевино-фор- мальдегидных смол.

температура S Г

Исследования показали, что условия конденсации оказывают существенное влияние на процессы отверждения карбамидных смол. Установлено, что при сравнительно малом избытке формаль­ дегида в исходной смеси мочевино-формальдегид и низком содер­ жании в готовой смоле сухих веществ добиться практически высо­ кой скорости отверждения только за счет увеличения количества хлористого аммония и повышения температуры не представляется

возможным.

Как видно из рис. 10, по мере увеличения количества формаль­ дегида от 1 до 2,5 молей на 1 моль мочевины время отверждения вначале интенсивно снижается, а затем начинает увеличиваться.

Наибольшая скорость отверждения соответствует молярным соот­ ношениям М : Ф = 1 : 2. Это объясняется тем, что при указанных условиях происходит преимущественное образование диметилольных соединений мочевины. В кислой же среде и повышенной тем­ пературе реакция поликонденсации диметилольных соединений протекает быстрее и приводит к образованию более глубококонденсированных смолообразных веществ, которые при последующем

воздействии температуры и отвердителя отверждаются также с большой скоростью.

Особенно важным фактором является содержание в смоле су­ хих веществ. В зависимости от способа получения концентрация

31

применяемых в промышленности клеящих карбамидных смол ко­ леблется в среднем от 55 до 70%.

Рис. 10. Изменение скорости отверждения карбамидных смол 60%-ной концен­ трации в зависимости от молярных соотношений мочевины и формальдегида.

На рис. 11 приведены результаты, полученные при отвержде­ нии смол (100° С) с различным содержанием сухих веществ. Из кривых рис. 11 видно, что чем выше концентрация смолы, тем быстрее происходит ее отверждение. Еще более заметно влияние концентрации смолы на процесс ее отверждения при склеивании древесины.

----------иереj /5нин. после 6/едеи.

■ уёрезЗОмин. после 6/еден

Рис. 11. Изменение скорости отверждения карбамидных смол в зависимости от их концентрации (время определялось через 15 и 30 минут

после введения NH4C1).

Результаты опытов по определению времени образования проч­ ного клеевого соединения при склеивании однолистных 3-слойных

32

ния применялась смола с различным содержанием сухих веществ. Из приведенных данных видно, что минимальное время склеи­

вания достигается при 70 %-ней концентрации смолы. Дальнейшее увеличение в смоле сухих веществ практически не приводит к по­ следующему уменьшению времени склеивания.

Рис. 12. Влияние концентрации мочевино-формальдегидной смолы на время ее отверждения при склеивании слоистой древесины.

Можно предполагать, что быстрое отверждение смолы повы­

шенной концентрации связано с сокращением времени, необходи­ мого для уменьшения в клеевом слое определенного количества

влаги до начала непосредственного отверждения клеевого слоя.

Большой интерес представляют данные о различии в свойствах смол, одинаковых по концентрации, но полученных различными способами. На основании сравнительного изучения времени отвер­ ждения мочевино-формальдегидных смол разных марок отече­ ственного производства установлено, что при одинаковых условиях определений с наибольшей скоростью отверждается смола М-70. Промежуточное положение по длительности отверждения зани­ мают смолы марок М-60, М-4, а затем смола МФС-1. Наиболее медленно отверждается смола МФ-17.

Мочевино-формальдегидные смолы МФ-17 и М-70, несмотря на почти одинаковое содержание сухих веществ, отверждаются с раз­ ной скоростью. Пониженная скорость отверждения смолы МФ-17 объясняется наличием в ее составе диэтиленгликоля, выполняю­

щего функции стабилизатора. С другой стороны, метод стабили­ зации смолы МФ-17 обеспечивает большие преимущества этой смолы по сравнению с некоторыми другими типами карбамидных смол с точки зрения возможности ее хранения более длительное время.

33

Повышенная скорость отверждения смолы М-70 по сравнению со смолой М-60, несмотря на одинаковые условия конденсации,

обусловлены двумя причинами. Смола М-70 конденсируется при молярных соотношениях мочевины и формальдегида, равных 1 .2, и в готовом виде она содержит 67—70% сухих веществ. Смолу М-60 получают при М:Ф = 1:1,65, и содержание в ней сухих веществ составляет 60%.

Большая скорость отверждения смолы М-60, М-4 по сравнению со смолой МФС-1 является следствием разны.х величин pH среды при их получении. Протекание процесса взаимодействия мочевины и формальдегида в среде с переменной кислотностью от слабо­ щелочной до слабокислой обеспечивает более глубокую степень конденсации смол М-60 и М-4 и меньшую для смолы МФС-1, по­ лучаемую в щелочной среде.

Совокупность приведенных данных о влиянии различных фак­ торов на скорость отверждения карбамидных смол в сочетании с технологическими параметрами, различными для каждого спо­ соба склеивания, определяют скорость процесса склеивания дре­

весины при повышенной температуре. В практике работы дерево­ обрабатывающих предприятий все более и более выявляются пре­ имущества клеящих карбамидных смол, обладающих большей ско­

ростью отверждения.

На ленинградских мебельных фабриках им. Халтурина, № 3, № 1, треста Ленгорлес, фабрике музыкальных инструментов им. Луначарского, Речицком и Ивановском мебельных комбина­ тах, Гомельском деревообрабатывающем комбинате. Великолук­ ской, Ростовской мебельных фабриках и др. предприятиях органи­ зовано скоростное склеивание деталей мебели, музыкальных ин­ струментов при нагреве в поле токов высокой частоты, скоростное фанерование мебельных деталей, футляров телевизоров, с приме­ нением электроконтактного, парового обогрева.

Внедрение быстроотверждающсйся карбамидной смолы М-70

на этих предприятиях приводит к существенному экономическому

эффекту. В сотни раз увеличивается производительность оборудо­

вания по сравнению с условиями работы с коллагеновыми клеями и в 3—10 раз сокращаются циклы склеивания и фанерования по сравнению с длительностью этих процессов с применением смолы МФ-17. Более чем в два раза снижается стоимость клеящих ве­ ществ по сравнению со стоимостью коллагеновых клеев и на 12— 15% по сравнению со смолой МФ-17. Соответственно снижаются трудозатраты на единицу изделия, в десятки раз уменьшаются потребности в производственных площадях

Условия применения карбамидных смол

для склеивания древесины

Условия склеивания древесины мочевино-формальдегидными смолами отличаются рядом особенностей. В то время как мини­

34