Синтетические термопластичные клеи

 

Термопластичные клеи применяют в виде дисперсий, растворов и клеев-расплавов. В отличие от термореактивных, они сохраняют в клеевом слое линейное строение цепей макромолекул, и склеивание осуществляется без химических реакций. Дисперсионные клеи склеивают при удалении из них жидкой фазы.

К термопластичным клеям относятся поливинилацетатные, клеи-расплавы, поливинилхлоридные, метинолполиамидные, полиметилметакрилатные, нитроцеллюлозные.

Поливинилацетатные (ПВА) клеи готовят в виде водных дисперсий или растворов поливинилацетата и его производных. В клей могут вводиться модифицирующие добавки, наполнители.

Поливинилацетатные дисперсии (ГОСТ 18992) представляют собой вязкую жидкость белого цвета с частицами размером 1-3 мкм. Они характеризуются высокой адгезией к различным материалам, химически нейтральны и безвредны, светостойки, просты в разбавлении водой до необходимой концентрации.

Дисперсии подразделяются на пластифицированные (ДФ) и непластифицированные (Д). Бывают низковязкие (Н), средневязкие (С) и высоковязкие (В)

В целях повышения водо- и теплостойкости поливинилацетатные дисперсии модифицируют карбамидо- или фенолформальдегидными смолами (массовая доля до 3%). Недостатком этих клеев является их низкая теплостойкость. При температуре 40 °С они начинают размягчаться, а при 60-70 °С прочность соединения резко уменьшается.

Поливинилацетатные клеи в виде дисперсий (Д50Н, Д50С, Д50В и др.) применяют при склеивании шиповых соединений, облицовывании щитовых деталей пленками и пластиком, приклеивании тканей, пенопластов, покрытий полов, моющихся обоев. Разработана клеевая сополимерная дисперсия С-135 на основе винилацетата и дибутилмалеата. На основе этой дисперсии создан клей ГИПК-141, используемый для приклеивания пластифицированной ПВХ-пленки к плитным материалам.

Клеи на основе поливинилацетатных дисперсий применяют для склеивания холодным способом или с подогревом до 50-60 °С.

Поливинилацетатные клеи в виде растворов представляют собой растворы поливинилацетатных полимеров и модифицирующих добавок в спиртах, эфирах и кетонах. Клей марки ГИПК-331 предназначен для приклеивания к дереву, стеклу, металлу полистирольных элементов, марки ГИПК-61 - для склеивания пенополистирола, а также дерева с пенополивинилхлоридом.

Клеи на основе растворов поливинилацетата и его сополимеров склеивают без нагревания при кратковременном контактировании в течение 1-10 минут.

Клеи-расплавы, в отличие от традиционных, не содержат растворителей или воду, при нагревании плавятся, а при охлаждении затвердевают. Характеризируются хорошей адгезией ко многим материалам, применяются для склеивания конструкционных материалов и приклеивания декоративных элементов. Широкое применение они получили для облицовывания кромок щитовых деталей и ребросклеивания шпона. В тонком слое при охлаждении они быстро переходят в твердое состояние, склеивание ими можно вести в проходном режиме на автоматических установках.

Выпускают клеи-расплавы в виде гранул, таблеток, прутиков. При температуре 70-90 °С они размягчаются. В зависимости от марки клея рабочая температура расплава составляет 150-210 °С. Клеи-расплавы для облицовывания кромок ТКР-Б, ТКП, КРУС имеют большую вязкость и меньшую продолжительность отверждения, чем клеи-расплавы для сборочных работ и мягкой мебели (ТКИ, ГИПК-143). Так, продолжительность отверждения первых составляет 3-5 секунд, а вторых - 20-60 секунд.

Применяемые для облицовывания профильных деталей клеи-расплавы отличаются низкой вязкостью и длительным временам отверждения. В зависимости от вида облицовочного материала (пленка или дублированный шпон) подбирают клей-расплав определенной жесткости.

Клеевая нить КН (марки КН-15 и КН-25) является одной из разновидностей полиамидного клея-расплава, равномерно нанесенного на стеклонить. При ребросклеивании шпона клеевая нить разогревается до температуры 450-500 °С, прижимается к его заготовкам и быстро охлаждается. Такую нить поставляют намотанной на бобины массой до 1 кг. Нить марки КН-15 характеризуется разрывным усилием не менее 15 Н и применяется для ребросклеивания главным образом строганого шпона и пленок на основе бумаг. Нить КН-25 имеет разрывное усилие не менее 25 Н и применяется для ребросклеивания лущеного шпона и окантовки облицовок.

Клеи на основе поливинилхлорида получили наибольшее применение в виде растворов перхлорвинила соответственно с синтетическими и природными смолами, пластификаторами и стабилизаторами. В производстве изделий мебели применяют клеи марок ФП, ХВК-2а и другие для приклеивания перхлорвиниловых элементов к дереву, бумажно-слоистому пластику, стеклопластику, для склеивания элементов древесных материалов с хлопчатобумажными и синтетическими тканями и т. д.

Клеи на основе производных целлюлозы представляют собой растворы нитроцеллюлозы и окисленных смоляных кислот в органических растворителях с добавлением пластификаторов. Применяются для склеивания тканей, кожи, картона между собой и с древесиной (клей марки АК-20), приклеивания к древесине бумажных пленок (клей марки КМЦ).

 

 

Каучуковые клеи

 

Каучуковые клеи по физическому состоянию делятся на две группы: на основе натуральных или синтетических латексов (латексные) и на основе растворов резиновых смесей (резиновые).

Латексные клеи - это смесь латекса, стабилизаторов коллоидной системы, загустителей, клеящих веществ пластификаторов, агентов вулканизации, органических растворителей (в зависимости от назначения). Механизм образования клеевых соединений такой же, как и у ПВА-дисперсий. При нанесении клея на склеиваемую поверхность вода, содержащаяся в клее, впитывается в материал и испаряется, а частицы каучука сближаются и слипаются друг с другом, образуя монолитную пленку. Промышленностью выпускаются следующие латексные клеи: ДММА-65ГП, ДНТ-1, Л-4, БС-30 и др.

Наиболее распространенными являются латексные клеи на основе сополимера дивинила с метилметакрилатом и полихлоропреном (КЛ-1, КЛ-2, КЛ-3). Клей марки КЛ-1 практически безопасен при работе, так как не содержит токсичных и огнеопасных компонентов. Клей КЛ-2 по сравнению с КЛ-1 обеспечивает меньшую длительность схватывания. Клей КЛ-3 содержит меньше летучих добавок, чем КЛ-2. Их можно применять при облицовывании щитовых деталей древесным шпоном, а также пленками на основе бумаг и поливинилхлорида. Эти облицовочные материалы и ткани можно приклеивать и к пенопластам.

Склеивание латексными клеями производится при малом давлении холодным способом или с подогревом до температуры 80 °С. Для достижения конечной прочности клеевых соединений требуется значительное время. При склеивании плотных непористых материалов затруднено удаление воды.

Резиновые клеи получают на основе растворов натуральных и синтетических каучуков в органических растворителях. В состав клея кроме каучуков могут входить модификаторы, антиоксиданты, пластификаторы, отвердители, наполнители. Растворителями являются ацетон, этилацетат, толуол, метилэтикетон, бензин и др.

Резиновые клеи выпускаются в большом ассортименте. Используют их для склеивания пенополиуретана, губчатой резины между собой и с древесиной, тканями, металлами, для склеивания обивочных материалов, натуральных и искусственных кож, наклеивания поливинилхлоридных пленок, крепления пластмассовых декоративных элементов к щитовым деталям и т. д.

Наиритовые клеи готовят на основе эмульсионного хлороп-ренового каучука - наирита А и НТ. Они обеспечивают высокую адгезию и вулканизируются при комнатной температуре. Широкое распространение получил наиритовый клей 88 холодного способа склеивания. Его выпускают следующих марок: НТ, 88Н, 88НП, 88НП-35, 88НП-43 и 88НП-130.

Клеи марок 88Н и 88НП предназначены для склеивания резины, пенопластов, тканей между собой и для приклеивания их к металлу, бетону, древесине, стеклу, пластмассам. Клей 88НП-43 и 88НП-130 - для приклеивания резины и пенорезины к металлу, облицовочных и настилочных материалов к древесине и жестким пеноматериалам.

Наиритовые клеи обладают высокой водо- и вибростойкостью. Склонны к ползучести. Поставляются в готовом виде.

Хлорнаиритовые клеи готовят на основе хлорированного хлоропренового каучука и наирита. Широкое распространение получил клей марки КС-1, который состоит из наирита марки А, хлорированного наирита, оксида магния, оксида цинка, канифоли, дифенилгуанидина. Растворителем служит смесь ацетилена и бензина. Применяют для приклеивания бумажно-слоистого пластика и в других случаях, как при склеивании клеем 88Н.

Клеящие каучуковые мастики КН-2 и КН-3 представляют собой вязкую пастообразную однородную массу, содержащую хлоропреновый каучук, инденкумароновую смолу, наполнители и растворители. Мастика КН-2 предназначена для приклеивания резинового линолеума и резиновых плиток, герметизирующих уплотняющих прокладок. Мастика КН-3 - для покрытий с пористым слоем, нитролинолеума, паркета, профильных погонажных изделий.

Клеящие каучуковые мастики являются огне- и взрывоопасными, а также токсичными материалами.

Недостатками их являются необходимость предварительной открытой выдержки для удаления растворителей, повышенный расход, высокая стоимость, низкая прочность при сдвиге.

Резиновые клеи на основе стирол-бутадиен-стирольного применяют для склеивания поролона, пеноматериалов и набивной ваты между собой, а также для наклеивания на дерево, картон, древесноволокнистые, древесностружечные плиты и другие материалы.

 

 

Белковые клеи

 

Белковые клеи в настоящее время имеют ограниченное применение. Из них используются коллагеновые и казеиновые.

К коллагеновым клеям относятся мездровый (ГОСТ 3252) и костный (ГОСТ 2067). Клеящим веществом является белок - коллаген, содержащийся в соединительных тканях и костях животных организмов. В холодной воде коллаген набухает, а при нагревании переходит в новое вещество - глютин, который и служит клеем. Мездровый и костный клеи бывают: твердый (в виде плиток, гранул, стружек) и галерту, т. е. клеевой студень.

Коллагеновые клеи применяют в виде водных растворов при температуре 50-60 °С. Они обеспечивают высокую прочность соединений, однако имеют низкую биологическую стойкость и не водоупорны, дают значительную усадку при высыхании - до 50-80%. Применяют их для склеивания древесных материалов и приклеивания к ним материалов на основе бумаг и тканей, а также при изготовлении абразивных материалов и спичек.

Основой казеиновых клеев (ГОСТ 3056) является сухой обезжиренный творог - казеин. В воде он не растворяется, а только набухает, после чего хорошо растворяется в водных растворах аммиака, буры и щелочей, образуя коллоидные растворы с клеящими свойствами. На деревообрабатывающие предприятия казеиновый клей поставляется в виде порошкообразной массы, которая содержит необходимые компоненты.

В зависимости от показателей качества казеиновый клей в порошке подразделяют на марки «Экстра» (В-107) и «Обыкновенный» (ОБ).

Казеиновые клеи дают достаточно прочные и упругие соединения, которые могут выдерживать вибрации и знакопеременные нагрузки. Однако со временем они вызывают потемнение древесины. Их применяют для наклеивания толстых листовых материалов при изготовлении мебельных щитов, при склеивании древесины, декоративного бумажно-слоистого пластика, картона, тканей, в строительстве - для приготовления многокомпонентных клеев и мастик

 

 

Клеящие пленки и ленты

 

Они представляют собой ленты со слоем липкого клея, сохраняющего длительное время липкость. При нанесении на поверхность материала прилипают к нему при нажатии. В качестве основы липких лент используют сульфитную бумагу массой 20 г/м², полиэтилен, целлофан, ткань, пластифицированный поливинилхлорид и др. В качестве клеящего слоя используют эластомеры и полимеры с различными добавками.

В деревообработке нашли применение следующие виды клеящих пленок и лент:

- бакелитовая пленка (ГОСТ 2707). Предназначена для склеивания авиационной, декоративной и березовой фанеры, мебельных заготовок. Наклеивается при температуре 150-155 °С и давлении 2-2,5 МПа;

- клеевая лента (ГОСТ 18251). Применяется для склеивания полос шпона в полноформатные листы. Перед употреблением покрытие ленты увлажняется;

- бумажная липкая лента (ТУ 13-7309005-669-88). Наносится на кромочный материал при его изготовлении. Защищает кромки щита при его отделке;

- липкая лента ЛПЛО-М (ТУ ОП 13-64-37-83) - для склеивания концов рулонов бумаги при перезаправке, обрывах креплений к намоточным гильзам в процессе пропитки.

 

Контрольные вопросы

 

1. Какими свойствами должны обладать клеи?

2. В чем заключаются достоинства синтетических клеев?

3. Расскажите о карбамидоформальдегидных клеях.

4. Из чего состоят поливинилацетатные клеи?

5. Какие марки универсальных клеев вы знаете?

6. Из чего состоят клеи?

7. Какие пленки и ленты используют для склеивания?

 

 

ОТДЕЛОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

 

Отделка древесины и древесных материалов заключается в создании защитно-декоративного покрытия с целью улучшения внешнего вида поверхности и защиты материала от воздействия внешней среды.

Для создания защитно-декоративных покрытий применяют разнообразный ассортимент отделочных материалов, которые по назначению можно разделить на три основные группы: 1) для подготовки поверхности древесины перед нанесением лакокрасочного покрытия; 2) для создания лакокрасочного слоя; 3) вспомогательные.

 

 

15.1. Материалы для подготовки поверхности

К отделке

 

К этой группе материалов можно отнести: порозаполнители, красящие вещества, грунтовки, шпатлевки.

Порозаполнители. Составы порозаполнителей наносятся под прозрачные покрытия. Они способствуют сокращению расхода лакокрасочных материалов и уменьшению проседания покрытия.

Порозаполнители включают жидкую часть (раствор пленкообразующего) и наполнитель.

Порозаполнитель КФ-1 (ТУ 6-10-980-75) состоит из пороза-полняющей жидкости и порошкообразного наполнителя. По-розаполняющая жидкость, в свою очередь, состоит из смолы (эфира гарпиуса), льняного масла, сиккатива, уайт-спирита, сольвент-нафта и этилцеллозольва. Она представляет собой раствор желто-коричневого цвета вязкостью 9-15 с по ВЗ-4 с содержанием летучих веществ 28-30%.

В качестве наполнителя используют трепельную пыль тонкого помола. Перед применением наполнитель совмещают с порозаполняющей жидкостью в соотношении (1,1-0,7): 1 по массе. Содержание нелетучих веществ в готовом составе 60-65%, время высыхания при температуре 60 °С - 30 минут.

Применяется для порозаполнения крупнопористых пород древесины для последующей отделки нитролаками и полиэфирными беспарафиновыми лаками. Он хорошо распределяется по поверхности, не вызывая набухания волокон и поднятия ворса древесины. Однако дает большую усадку, вуалирует текстуру красного дерева, а при длительном хранении расслаивается.

Порозаполнители КФ-2, КФ-3, КФ-4 имеют меньшую объемную усадку и при хранении не расслаиваются. Массовая доля нелетучих веществ у них составляет 69-77%, время высыхания - 30 минут при температуре 50-60 °С. Применяются под отделку нитроцеллюлозными или полиэфирными беспарафиновыми лаками.

Порозаполнители ТМБ-1, ТМБ-3, ТМБ-4 - однокомпонентные пасты, не содержащие в своем составе растительных масел. Состав порозаполнителя ТМБ-1 следующий (масс, ч.): сольвент нефтяной - 60; эфир гарпиуса - 16; смола окситерпеновая - 7; живичная канифоль - 6; синтетические жирные кислоты фракции С₁₇-С₂₀, - 5; каолин - 30; стеклянная мука - 90. Порозаполнитель ТМБ-1 применяют для древесины ясеня и дуба под отделку нитроцеллюлозными, полиэфирными беспарафиновыми и кислотными лаками.

Порозаполнители марки ТМБ имеют массовую долю нелетучих веществ 72-82%, время высыхания - 3 часа при температуре 18-23 °С, не вуалируют древесину.

В качестве порозаполнителя можно использовать также грунт НЦ-0140.

Красящие вещества подразделяют на четыре группы: красители, поренбейцы, протравы и пигменты.

Красители применяют в виде водных и, реже, спиртовых растворов 1-3%-ной концентрации. Они должны быть светостойкими, яркого цвета, не скрывать текстуру древесины. По происхождению различают естественные и синтетические красители.

Из естественных красителей широко применяют коричневый, называемый ореховой морилкой, или бейцем. Красящим веществом являются гуминовые кислоты, содержащиеся в некоторых почвах и торфе. Эти красители хорошо растворяются в воде, окрашивают древесину в ровный коричневый цвет различных оттенков, светостойкие, трудногорючие, экологически чистые.

Синтетические красители получают из каменноугольной смолы. По способам крашения они делятся на прямые, основные, кислотные, нигрозины и др. В крашении древесины широкое применение нашли кислотные красители и нигрозин.

Кислотные красители - это натриевые, калиевые или кальциевые соли органических кислот. Они хорошо растворяются в воде и смешиваются между собой. Растворы кислотных красителей не вуалируют древесину, светостойки. Промышленностью выпускается целый ряд кислотных красителей: № 1, № 2, № 3 и № 4 - темно-красный, коричневый, красновато-коричневый; № 5, № 6, № 7, № 16, № 17 - светло-коричневый; № 8, № 9, № 15 - темно-коричневый и др. Эти красители используют в виде 1-4%-ных водных растворов. Крашение осуществляют вручную, пневматическим распылением, окунанием, вальцами.

Водорастворимые красители не всегда равномерно окрашивают поверхность древесины, некоторые из них изменяют цвет под действием полиэфирных лаков.

Нигрозин получают сплавлением смеси анилина, нитробензола и солянокислого анилина. Нигрозин бывает спирто-, водо-и жирорастворимый, по цвету - черный или синевато-черный. Применяется для окрашивания в черный цвет изделий (рояли, пианино) или отдельных деталей. Наибольшее применение нашел спирторастворимый нигрозин (ГОСТ 9370) для окрашивания спиртовых и нитроцеллюлозных лаков, красок и политур.

Поренбейцы - жидкие лакокрасочные материалы для крашения древесины. В их состав входят пленкообразователи, органические растворители, тонкодиспергированные пигменты и красители.

Существенное преимущество поренбейцев состоит в их способности равномерно окрашивать древесину, не поднимая ворса, высокой цветопрочности, возможности совмещения операций крашения и грунтования, экологической чистоте. Широкое применение в деревообработке нашел поренбейц под маркой грунтовки НЦ-0140 (ОСТ 610-443-83). Выпускается трех цветов: коричневый, темно-коричневый, красновато-коричневый.

Протравы - это химикаты, которые не являются непосредственными красителями, но вступают в химическую реакцию с дубильными веществами некоторых пород древесины (дуб, орех, красное дерево и др.) и окрашивают ее. Такой способ крашения называется травлением.

Древесину хвойных пород при крашении протравами пред­варительно обрабатывают 1-2%-ным раствором резорцина или пирогаллола и др.

В качестве протрав применяют следующие химикаты: хлорную и сернокислую соли железа (железный купорос, ГОСТ 6981), дающие окраски от серого до черного цветов; хлорную и сернокислую соли меди (медный купорос, ГОСТ 19347) для окраски в желтовато-коричневые тона; хромовокислые соли калия и натрия (ГОСТ 2652), дающие коричневую окраску, и др.

Крашение протравами отличается высокой устойчивостью к смывке и свету. Однако оно имеет ограниченное применение из-за небольшой цветовой гаммы.

Пигменты - тонко измельченные порошки различных цветов. Их используют в смеси с раствором пленкообразующего состава, который закрепляет порошок пигмента на поверхности изделия. Пигменты применяют в масляных и эмалевых красках для непрозрачной отделки кухонной, детской, медицинской, офисной мебели, окон, дверей и т.д.

Существуют неорганические и органические пигменты. Первые делятся на природные и искусственные. Природные неорганические пигменты - тяжелый шпат, охра, мумия, сурики, малахит, перекись марганца, ляпис-лазурь и др. Искусственные неорганические пигменты - белила, марс красный, сурик свинцовый, крон желтый, киноварь искусственная, окись хрома, ультрамарин, крон лимонный и др.

Органические пигменты - зеленый, алый, красный С, паракрасный НК, нартиламин бордо Б, моностраль синий и др.

Для окраски изделий, подвергающихся воздействию солнечных лучей, рекомендуется использовать светостойкие пигменты, так как цвет пигментов меняется под действием ультрафиолетовых лучей.

Грунтовки - это составы, которые образуют нижний слой отделочного покрытия. После нанесения они пропитывают поверхностный слой древесины, делают его плотным и твердым, частично заполняют поры древесины, уменьшают расход лака.

Грунтовки представляют собой растворы смол, нитроцеллюлозы и пластификаторов в смеси растворителей. Они должны легко наноситься на поверхность древесины, быстро высыхать, легко шлифоваться. Грунтовки под прозрачные покрытия не должны вуалировать текстуру древесины. Основные виды грунтовок для мебели: нитроцеллюлозные, полиэфирные, аминоалкидные.

Грунтовки нитроцеллюлозные НК и БНК (ТУ 13-704-83) состоят из нитролака, карбамидо-формальдегидной смолы и модификаторов. Предназначены для нанесения под лаки кислотного отверждения и нитроцеллюлозные. На отделываемые поверхности их наносят методом налива, распыления, вальцевания, окунания или втирания тампоном. Грунтовки НК и БНК можно приготовить на месте потребления.

Полиэфирные грунтовки ПЭ-0155, ПЭ-0243, ПЭ-0211 обеспечивают высококачественную подготовку покрытия при низком расходе (35-80 г/м²) и используются под все виды лаков. Грунтовки ультрафиолетового отверждения сокращают время сушки до 8-12 секунд.

Грунтовка WB Pinotex (ХS 600) (Эстония) - алкидно-акриловая дисперсия на водной основе. Применяется в промышленности для пропитки оконных рам, дверей, садовой мебели и т. д. с целью защиты от синевы и гнили, а также как прозрачная грунтовка. При наружном применении без дополнительной отделки имеет ограниченную стойкость. Грунтовка хорошо выравнивает цвет темных пород древесины. Кроме того, благодаря текучести обеспечивается однородная впитываемость последующих материалов. Грунтовка наносится окунанием, вакуумированием, наливом и кистью. При использовании груновки необходимо избегать применения шпатлевок. Содержание нелетучих веществ - 12%. Время сушки при температуре 20 С - 1 час, при принудительной сушке с температурой 20-25 °С - 30 минут.

Малярные грунтовки предназначены для подготовки поверхности под укрывистую отделку. Представляют собой смеси пигментов и наполнителей, затертых на масле или лаковой основе, разбавленные до нужной вязкости. Низкие физико-механические характеристики малярных грунтовок и длительность сушки покрытий ограничивают их применение в мебельном производстве.

Шпатлевки представляют собой густые пасты с повышенным содержанием минеральных наполнителей и пигментов в растворах пленкообразующих с добавлением пластификаторов. Шпатлевки подразделяются на густые, предназначенные для местного шпатлевания, и жидкие - для сплошного выравнивания по всей поверхности.

По составу пленкообразующих веществ шпатлевки разделяются на масляные, лаковые, клеевые, нитроцеллюлозные, полиэфирные.

Лаковые, клеевые и нитроцеллюлозные шпатлевки содержат большое количество летучих компонентов, вследствие чего при высыхании дают значительную усадку. Поэтому для получения качественной поверхности необходимо многократное их нанесение.

Клеевые шпатлевки имеют лучшую адгезию к древесине и быстрее сохнут, чем масляные. Применяются под все грунты и эмали. Их наносят шпателем. Однако клеевые шпатлевки имеют и недостаток - дают хрупкие и неводостойкие покрытия. Промышленностью выпускаются лаковые шпатлевки на основе масляного и алкидного лака - № 175, ЛШ-1, ЛШ-2. Клеевые шпатлевки готовят в основном на месте потребления.