Файл: Бобиков, П. Д. Фанеровальные работы учебник.pdf

Биологическая стойкость клеев различна. Клеи орга­ нического происхождения представляют собой при бла­ гоприятных условиях хорошую питательную среду для микроорганизмов. Такие клеи легко поражаются бакте­ риями и грибками, что резко снижает прочность клеево­ го соединения. К грибостойким относятся синтетические клеи.

Применение глютиновых и казеиновых клеев в на­ стоящее время все более сокращается. Их вытесняют синтетические смоляные клеи, обладающие лучшими эксплуатационными и технологическими свойствами. По­ этому в данной книге основное внимание уделено клеям на основе карбамидных смол, широко применяемым в мебельной промышленности.

§ 6. Синтетические смоляные клеи

Синтетические клеи обеспечивают высокую механи­ ческую прочность соединения, водостойкость и биологи­ ческую стойкость клееной древесины, а также быстро за­ твердевают при нагреве, что позволяет значительно ус­ корять процессы оклеивания.

Карбамидные смолы

Карбамидные смолы получают путем реакции кон­ денсации между мочевиной и меламином или мочевиной и формальдегидом. Больше всего в мебельной промыш­ ленности распространены мочевино-формальдегидные смолы МФ-17, МФ, М-70, УКС и М19-62. Рецептура карбамидных смол приведена в табл. 1.

Карбамидные смолы характеризуются следующими основными показателями: кислотностью или щелоч­ ностью, вязкостью, стабильностью при хранении, быст­ ротой отверждения, жизнеспособностью, содержанием сухих веществ и свободного формальдегида.

Кислотность, или щелочность, смол является важней­ шим показателем, сильно влияющим на их свойства. При конденсации в щелочной среде смола имеет щелоч­ ную реакцию, а при конденсации в кислой среде — кис­ лую.

24

Таблица 1

Рецептура мочевино-формальдегидных (карбамидных) смол

Количество компонентов в смоле, частей по массе

Компоненты смолы

Количественно кислотность смол определяется кон­ центрацией в единице их объема водородных ионов и выражается в грамм-ионах на 1 л. Однако для смол, где концентрация ионов водорода достигает миллионных долей грамм-ионов на 1 л, такой способ выражения не­ удобен. Например, кислотность карбамидных смол мо­ жет определяться числом 0,000001 г- ион водорода на 1 л, что равно:

Поэтому для удобства кислотность смол принято вы­ ражать величиной pH-водородным показателем, за ко­ торый принимается показатель степени числа 10, взя­ тый с обратным знаком. В рассмотренном выше приме­ ре pH = 6. Чистая дистиллированная вода, представ­ ляющая собой нейтральную среду, имеет концентрацию водородных ионов, равную 10-7 г-ион/л, что соответст­ вует pH = 7. При повышении степени кислотности смол величина pH уменьшается и, наоборот, с уменьшением степени кислотности pH возрастает (рис. 11). Величина pH является общепринятым способом выражения кон­ центрации водородных ионов и определяется лабора­ торным путем.

По величине pH готовой смолы судят о количестве отвердителя, которое необходимо ввести в смолу для приготовления рабочего раствора клея. Так, например,

25

установлено, что при фанеровании изделий в прессах с обогреваемыми плитами количество добавляемого хло­ ристого аммония в соответствии с pH смолы может из­ меняться в следующих пределах:

6 до 8.

Вязкость карбамидных смол зависит главным обра­ зом от температуры, количества отвердителя, величины

Рис. 11. Схема изменения степени кислотности и щелочности растворов, характеризуемой зна­ чениями pH

pH, количества содержащихся сухих веществ и от усло­ вий хранения.

При кратковременном нагревании вязкость смолы быстро снижается, но при последующем охлаждении восстанавливается почти до первоначальной. При дли­ тельном нагревании вязкость смолы значительно повы­ шается.

Вязкость карбамидных смол после введения в их со­ став отвердителей повышается. Чем выше начальная вязкость смолы, тем быстрее возрастает она под влия­ нием отвердителя. Увеличение вязкости в этом случае происходит также и при повышении температуры окру­ жающей среды.

Изменение вязкости смол в зависимости от величины pH характеризуется следующими данными:

26

Содержание сухих веществ в карбамидных смолах составляет обычно до 35% от массы смолы. Такие смо­ лы мало пригодны для склеивания вследствие недоста­ точной концентрации и низкой вязкости. Чтобы повы­ сить концентрацию и вязкость смол, их частично обез­ воживают под вакуумом, т. е. подвергают вакуумсушке, после чего образуются так называемые вакуумированные смолы. При вакуумировании из смолы отгоняют часть воды, повышая содержание в ней сухих веществ до 55-70% .

При использовании невакуумированных смол в них вводят наполнители: муку бобовых, крахмал, древесную муку и другие продукты, способные поглощать влагу смолы и создавать густой клеевой раствор необходимой консистенции.

Стабильность смол зависит от времени и условий их хранения. В состоянии карбамидных смол, получаемых в результате реакций конденсации, наблюдаются три стадии превращения — начальная А, промежуточная В

иконечная С.

Встадии А (резол) смола может быть в жидком или твердом состоянии. Смолы в стадии резола хорошо рас­ творяются в спирте, ацетоне и других органических растворителях, а также плавятся при нагревании.

Стечением времени или с повышением температуры,

атакже выдержки в смеси с отвердителем смола из ста­ дии А переходит в стадию В (резитол). Смола в стадии резитол не растворяется в органических растворителях,

анабухает; она теряет способность плавиться и при на­ гревании только размягчается.

При переходе в стадию С (резит) смола отвердевает, не размягчается при нагревании и не только не раство­ ряется, но и не набухает в растворителях.

Продолжительность перехода смолы из стадии А в стадию С является характеристикой еестабильности и времени отверждения. Чем ниже температура хранения смол, тем медленнее возрастает вязкость их при хране­ нии, т. е. увеличивается период стабильности смол. По­ этому смолы следует хранить при возможно низких тем­

исключением смолы МФ-17, замерзают, не теряя своих клеящих свойств. После нагревания до температуры 18—20° С их можно применять, как обычно. Стабиль­

27

ность карбамидных смол повышают путем введения в

них стабилизирующих веществ, например диэтиленгли­

коля.

Скорость отверждения карбамидных смол тесно свя­ зана с начальной концентрацией ионов водорода или с pH смолы. Для нормальной работы при склеивании зна­ чение pH уменьшают, что достигается правильной дози­ ровкой количества вводимого отвердителя. Наименьшая длительность отверждения бывает при наибольшем ко­

личестве отвердителя.

В зависимости от коли­ чества и вида вводимого от­ вердителя большинство кар­ бамидных клеев подразде­ ляется на клеи холодного и горячего отверждения.

Сильное влияние на ско­ рость отверждения карба­ мидных смол оказывает тем­ пература нагревания. С ее повышением время отверж­ дения уменьшается.

На рис. 12 показан гра­ фик влияния температуры на отверждение карбамидных смол при введении одного процента хлористого аммо­ ния. Как видно, минималь­ ное время, необходимое для превращения смолы в от­ вержденное состояние, со­

ставляет 25—45 сек при температуре 170—180° С. Сово­ купность факторов, влияющих на время отверждения

карбамидных смол, определяет скорость процесса склеи­ вания древесины.

Жизнеспособность клеев на основе карбамидных смол колеблется в широких пределах в зависимости от свойств смолы, условий ее применения, вида и количест­ ва вводимого отвердителя. При одинаковом содержа­ нии отвердителя жизнеспособность клея тем больше, чем выше значение pH среды. Большое влияние на жиз­ неспособность клеев оказывают температурные условия: ее можно увеличить, охлаждая клей. При подогревании клея жизнеспособность его резко сокращается. Напри­

28

мер, при температуре 30° С жизнеспособность рабочего клеевого раствора уменьшается более чем в 3 раза по сравнению с жизнеспособностью при температуре 18— 20° С.

С увеличением количества отвердителя жизнеспособ­ ность уменьшается, и наоборот. Жизнеспособность кар­ бамидных клеев можно увеличить, не только уменьшая количество отвердителя, но и добавляя небольшое коли­ чество (до 3%) веществ, замедляющих процесс возрас­ тания вязкости клея. В качестве замедлителей могут быть использованы меламин, мочевина, уротропин.

Содержание свободного формальдегида в готовом клеевом растворе оказывает вредное воздействие на че­ ловеческий организм. Из карбамидных смол наиболее безвредны УКС и М19-62.

Порядок приготовления рабочих растворов карба­ мидных клеев следующий. В чистую клеемешалку или бачок, охлаждаемый водой, заливают смолу и при по­ стоянном перемешивании вводят по рецепту наполни­ тель. После получения однородной массы добавляют не-

29