Аналіз використання клейових матеріалів

 

У виробництві фанери і фанерної продукції застосовують карбамідоформальдегідні смоли, характеристика яких наведена в табл. 1.5. Позначення карбамідоформальдегідних смол складається з назви продукту (КФ) і призначення основної властивості смоли: Б - швидкозатвердіваюча; Ж - підвищеної життєздатності; МТ - малотоксична.

Сировиною для карбамідоформальдегідних смол є карбамід (NH₂)₂CO, формальдегід СН₂О і різногороду каталізатори (уротропін (CH₂)₆N₄, аміак NH₃, їдкий натрій NaOH, хлористий амоній NH₄CL), здатні змінювати кислотність середовища.

 

Таблиця 1.5. Основні фізико-механічні властивості карбамідоформальдегідних смол

Показники	Марка смоли
	КФ-Ж	КФ-МТ	КФ-Б
Зовнішній вигляд	Однорідна суспензія від білого до світло-жовтого кольору без механічних домішок
Масова частка сухого залишку, %	65…69	65…67		65…69
Масова частка вільного формальдегіду, %	0,6…1,0	0,1…0,3		0,6…0,9
В’язкість при 20С, с: По ВЗ-4
Після виготовлення	-	45…70		40…90
Після 60 діб зберігання	-	150…180		150…200
По ВЗ-1 (сопло 5,4 мм) Після виготовлення	15…40	-		-
Після 60 діб зберігання	90…120	-		-
Тривалість желатинізації: При 100С, с	45…70	35…55		25…40
При 20С, с	10…20	8…15		2…8
Змішуваність смоли з водою при 201С у спів-відношені за об’ємом 12	повна	коагуляція смоли не допускається
Щільність при 20С, кг/м^3	1260…1280	1260…1270	1270…1280
Температура замерзання, С	Від 14 до 18

 

Властивості смол залежать від таких факторів:

20.молярного співвідношення між карбамідом і формальдегідом. Клеючі смоли виготовляють при співвідношенні від 1:1,5 до 1:2,2, яке впливає на в’язкість одержуваної смоли, швидкість її затвердіння, токсичність і стабільність при зберіганні;

21.активної кислотності смоли, яка визначає швидкість і повноту протікання реакції поліконденсації смоли. При збільшенні кислотності середовища швидкість і глибина реакції зростає. Але при малому рН і невеликому надлишку формальдегіду є небезпека передбаченої желатинизації утворених смолоподібних продуктів;

22.температури поліконденсації, яка звичайно підтримується в межах 80…100С;

23.кінцевої обробки смоли (вакуум-сушіння), яка здійснюється при температурі 65…70С і розрідженні (9,0…7,6)10⁴ Па, що дозволяє збільшити вміст сухих речовин до 60…70%. При цьому вилучається вільний формальдегід і метиловий спирт.

Щоб перетворити смолу в клей, на неї діють відповідним затверджувачем, який має кислу прирроду і здатен зменшувати рН до 3,5…4,0. Вигляд і кількість введеного затверджувача залежить від його природи, початкового значення рН смоли і способу склеювання. При гарячому склеюванні застосовують в основному хлористий амоній NH₄CL, сірчанокислий амоній (NH₄)₂SO4.

При досягненні визначеної кислотності середовища (рН = 2,5…4,0) відбувається желатинізація клею, а потім швидкий перехід у твердий стан. При збільшенні температури швидкість вказаних процесів зростає.

Кількість введеного в смолу затверджувача залежить від початкового значення рН і колишеться від 0,4 до 1,5% маси смоли (у розрахунку на суху речовину): рН……….      7,5…8,0 6,5…7,0 6,0…6,5₄CL….        1,0…1,5 0,5…0,8    0,4…0,5

Вводять затверджувач у вигляді водневого розчину 15…20%-ної концентрації.

Основні якісні показники карбамідних клеїв - вміст сухих речовин і в’язкість. Доцільність застосування клеїв з достатньо високим вмістом сухих речовин (65…70%) зумовлена їх меншим вбиранням в пори деревини, підвищенням міцності клейового з’єднання і створенням сприятливих умов для інтенсифікації процесів склеювання внаслідок зменшення тиску пари, утвореної в клейовому з’єднанні. Від в’язкості клеючого складу залежать рівномірність його розподілу на склеюваних поверхнях, товщина клейового шару і міцність склеювання.

У виробництві фанери застосовують клеї в’язкості 60…150 с по ВЗ-4. Для регулювання в’язкості і реологічних властивостей клейової композиції, зменшення адсорбції клею деревиною і проникнення його через зовнішні шари, збільшення еластичності клейового шару, зменшення внутрішніх напружень (спричинених усадкою клею) і для зменшення витрати смоли використовують різного роду наповнювачі і модифікуючі добавки.

Затверджувач подається в наповнений клей після отримання однорідної суміші смоли з наповнювачем.

Підвищенню в’язкості і зменшенню вбирання клею сприяє його спінювання, яке здійснюється в спеціальних спінюючих апаратах перемішуванням компонентів клею при частоті обертання мішалки 240 хв^-1 в присутності піноутворювача. Компоненти клею завантажують в змішувач в такому порядку: смола, піноутворювач, затверджувач.

У спінений клей можна вводити наповнювачі. Клеї, призначені для виготовлення конструкційних матеріалів, спінювати не рекомендується, тому що пухирці повітря (будучи концентраторами напружень) можуть негативно вплинути на міцність клейового з’єднання.

У виробництві фанери з попереднім підпресуванням пакетів шпону карбамідні клеї не дозволяють отримувати такої самої монолітності і транспортної міцності пакетів, як при використанні фенолоформальдегідних клеїв. Задовільне підпресування можна отримати, застосовуючи карбамідні клеї на основі смол КФ-Ж і КФ-МТ підвищеної в’язкості (70…100 с по ВЗ-4). Якість підпресування покращується при додаванні до смоли наповнювачів і модифікуючих добавок (наприклад, карбоксилметилцелюлози, пшеничного борошна, полівінілацетатної дисперсії). Найрозповсюдженішими у виробництві фанери з попереднім підпресуванням пакетів шпону є клеї, які містять як модифікуючу добавку технічні лігносульфонати.

Для отримання швидкозатвердіваючих малотоксичних клеїв на основі карбамідоформальдегідних смол доцільно застосовувати ефективніші, ніж хлористий амоній, затверджувачі. Повна або часткова заміна хлористого амонію деякими іншими солями амонію дозволяє підвищити реакційну здатність клеючих речовин і збільшити швидкість утворення клейових з’єднань, скоротити тривалість пресування фанери на 15…20% або здійснювати пресування плит преса при нижній температурі (на 10…15С).

Для склеювання при нагріванні як затверджувач використовують хлористий амоній, сірчанокислий амоній, при холодному склеюванні - 5…10% - ний розчин щавелевої кислоти, молочної кислоти.

Переваги карбамідоформальдегідних клеїв: висока адгезія до деревини, міцні і стійкі з’єднання до холодної води, середня атмосферостійкість, обмежена теплостійкість, високі діелектричні властивості. Швидкість затвердіння в 2…2,5 рази більша, ніж у фенолформальдегідних клеїв; недефіцитні і дешеві; добре сумішуються з ПВА-дисперсією.

Суттєвий недолік карбамідних клеїв - наявність в них частини непрореагованого при поліконденсації формальдегіду. При цьому формальдегід виділяється як в процесі гарячого склеювання деревини, так і під час експлуатації готового виробу. Виділення формальдегіду з клею - недолік внаслідок його токсичної дії на організм людини, а також через утворення тріщин в клейовому шарі.