Клеи в производстве изделий из древесины

Склеивание широко применяется во многих отраслях народ­ного хозяйства и наиболее широко в деревообрабатывающей промышленности. Свыше 75 % всех выпускаемых клеев потреб­ляется в деревообрабатывающей промышленности (производ­ство фанеры, древесных плит и изделий из древесины).

В производстве изделий из древесины склеивание применя­ется для соединения заготовок по толщине, ширине и длине, для получения деталей крупных сечений и повышенной формо-устойчивости, облицовки заготовок древесным шпоном и раз­личными пленками, получения из шпона криволинейных заго­товок, приклеивания к древесине тканей и деталей из пласт­масс, соединения деталей в сборочные единицы и т. д.

Характер склеивания, а также условия эксплуатации, в ко­торых могут находиться изделия, обусловливают разнообразие требований, которым должны отвечать технологические и экс­плуатационные свойства применяемых клеев. В зависимости от условий склеивания или эксплуатации изделий важное значе­ние имеют свойства применяемого клея. Универсальных клеев, пригодных для склеивания любых материалов в их сочетании и для любых условий эксплуатации изделий, нет. Промышлен­ность выпускает широкий ассортимент клеев разного химиче­ского состава и различного назначения. В зависимости от про­исхождения их можно сгруппировать (рис. 17)-

До недавнего времени/в производстве изделий из древесины применялись природные клеи животного происхождения — ка­зеиновый, глютиновые и др., которые в прошлом были известны под названием столярных клеев. В настоящее время эти клеи по многим причинам утратили свое значение и уступили место синтетическим клеям.

Основу синтетических клеев составляют синтетические оли-гомеры и полимеры, которые являются также основой получе­ния пластических масс и современных лакокрасочных материа­лов. При выборе клеев для конкретных случаев склеивания исходят из условий, в которых происходит склеивание и эксплу­атация изделий, и их основных требований, которые предъявля­ются к клеям. К применяемым в производстве изделий из дре­весины клеям предъявляют следующие требования: наличие

 

 

 

 

 

у клея адгезии к склеиваемым материалам; высокая стабиль­ность при хранении; достаточная жизнеспособность; регулируе­мое время схватывания; высокий фактор диэлектрических по­терь; высокое содержание сухого остатка при хорошей смачи­ваемости; прочность клеевого соединения; влаго-, водо-, тепло-и биостойкость клеевых соединений; нетоксичность клея и его соединений; отсутствие нежелательных реакций со склеивае­мыми материалами; близкий к древесине цветовой тон; низкая стоимость клея; способность легко наноситься на поверхности.

В зависимости от механизма проявления склеивания синте­тические клеи подразделяют на три основные группы: термо­реактивные, термопластичные, дисперсионные.

Процесс склеивания у термореактивных клеев происходит благодаря протеканию химических взаимодействий между ком­понентами клея под действием тепла. У термопластичных клеев процесс склеивания осуществляется благодаря плавлению и от­верждению клея, без химических реакций.

Дисперсионные клеи склеивают при удалении из них жидкой фазы. По происхождению клеи различают природные и синте­тические (искусственные). В производстве изделий из древе­сины широко используют синтетические термореактивные, тер­мопластичные и дисперсионные клеи. Название клея обычно образуется от названия основного исходного продукта, из ко­торого получают клей. При этом из одного и того же исходного продукта можно получить все три типа клея: для термореактив­ного необходимо найти отвердитель, термопластичный сделать плавким, дисперсионный сделать растворимым.

Широкое применение в деревообработке получили терморе­активные клеи, позволяющие интенсифицировать процесс скле­ивания нагревом. Классификация термореактивных смол, ши­роко используемых в производстве изделий из древесины, по основным исходным продуктам для их получения представлена на рис. 18. Приведенное на схеме сокращенное буквенное обо­значение смол дано условно по начальным буквам исходных продуктов только для понимания схемы в учебных целях. Эти буквенные обозначения не являются стандартными обозначе­ниями смол. Приведенная схема позволяет наглядно предста­вить и понять принцип образования формальдегидных терморе­активных смол и запомнить по этому принципу их названия.

Клеи верхней части светлые, нижней —темные. Водоупор­ность и прочность клеев из смол нижней части выше, чем из верхней, они более устойчивы к влаге и высокой температуре. Название клея образуется из названия исходной смолы: карба-мидные клеи образуются из карбамидоформальдегидной смолы, фенольные — из фенолформальдегидной, меламиновые — мела-миноформальдегидной и т. д. Преобладающее применение для склеивания древесины имеют карбамидные клеи и фенольные.

 

 

 

Рис. 18. Классификация синтетических смол

 

В производстве изделий для склеивания древесины с дру­гими материалами (металлом, керамикой и т. п.) используются термореактивные клеи, получаемые из эпоксидных и полиэфир­ных смол. К ним относятся эпоксидные, полиэфирные и поли-уретановые клеи. Термореактивные клеи могут быть в виде жид­кости, порошка или пленки.

Из термопластичных клеев в особых случаях используются клеи-расплавы, получаемые на основе полиамида сополимеров этилена и винилацетата, которые при температуре 170 °С ста­новятся вязкими, хорошо смачивающими древесину, а при тем­пературе 80 °С отверждаются. Термопластичные клеи могут быть в виде порошка, стержня или нити.

Из дисперсионных клеев широко используются поливинила-цетатные дисперсии, каучуковые латексы и растворы термо­пластов— перхлорвинила, полиамида, полиакрилата, АБС-плас-тика и др. Поливинилацетатные дисперсии используют для

 

склеивания древесины, а остальные — для приклеивания к дре­весине различных пластмасс. Карбамидные клеи получают из смол КФ-МТ, КФ-Б, КФ-БЖ и КФ-Ж с добавлением отверди-телей. В качестве отвердителей используют вещества, снижаю­щие значение рН. Наиболее распространенными являются хлористый аммоний для горячего склеивания и щавелевая кис­лота— для холодного. Достоинствами карбамидных клеев яв­ляются: светлая окраска, клеевой слой, не выделяющийся на фоне светлой древесины, низкая стоимость, простота примене­ния и достаточная прочность склеивания. Недостатками этих клеев являются: ограниченная водостойкость, уступающая фе-нольным и резорциновым, хрупкость клеевого слоя из-за значи­тельной объемной усадки при отверждении, выделение свобод­ного формальдегида. Для устранения недостатков карбамидные клеи модифицируют добавлением реакционноспособных ве­ществ. Подбирая соответствующее вещество, можно преднаме­ренно изменить свойство карбамидного клея. Для увеличения жизнеспособности карбамидного клея в него следует вводить азотсодержащие вещества (уротропин, мочевину, меламин и т. п.). Для повышения эластичности вводят поливинилацетат-ную дисперсию, для повышения водостойкости — меламин.

Модификация карбамидоформальдегидной смолы амино-эпоксидом АЭ (МРТУ-6-05-1224—69) в количестве 6 % обеспе­чивает высокую прочность за короткое время склеивания. При раздельном нанесении смолы КФ-Ж и нагретой до 90 °С АЭ за 10 мин достигается прочность склеивания 7 МПа- Добавление к хлористому аммонию солей железа ускоряет процесс склеива­ния карбамидными клеями. Карбамидные клеи содержат до 2 % свободного формальдегида. Фенольные клеи приготовляют на основе фенолформальдегидных смол СФЖ-3011, СФЖ-3013, СФЖ-3014, СФЖ-3016 и др. При температуре около 150 °С от­верждение некоторых смол может происходить без отвердителей. Для склеивания при более низкой температуре в качестве от­вердителей используют органические сульфокислоты (толуол-сульфокислоту, бензолсульфокислоту и т. п.), которые не всту­пают в реакцию с фенолформальдегидной смолой, а являются катализаторами. Они агрессивны к древесине, что является их недостатком. Такое взаимодействие сульфокислоты с древесиной может привести к расслоению клеевого соединения.

В качестве растворителей фенольных смол используют спирт или ацетон, которые при горячем способе склеивания могут об­разовать взрывоопасную концентрацию. Фенольные клеи обла­дают высокой щелочностью. Для ускорения склеивания их мо­дифицируют резорцином, параформальдегидом, хромпиком и т. п. Некоторые фенольные клеи имеют высокую стоимость. Для снижения ее используют наполнители в количестве до 5 % -Фенольные клеи содержат до 5 % свободного фенола, что яв-

 

 

ляется их существенным недостатком. Резорциновые и алкил-резорциновые клеи обладают наиболее высокой прочностью, долговечностью и водостойкостью. Они в 8 раз дороже феноль-ных, что ограничивает возможность широкого их применения. В качестве отвердителя используется параформ, который перед введением смешивается с древесной мукой в соотношении 85: 15. Древесная мука повышает эластичность клеевого слоя и снижает расход клея. Отвердителя добавляется до 13%.

В настоящее время разрабатываются смолы на основе тани­нов, представляющих собой также полифенолы. При приготов­лении резорциновых клеев проявляется экзотермический эф­фект. В это время необходимо охлаждение. Фенольные клеи мо­дифицируют с резорциновым путем двухстадийного синтеза смолы: сначала фенол, а затем резорцин с формальдегидом. Содержание свободного фенола в резорциновых клеях меньше, чем в фенольных (до 3 %). Как показывают опыты, при склеи­вании в атмосферу выделяется незначительная часть токсичных продуктов, содержащихся в клее (примерно 6—7 % свободного содержания). При этом количество выделяющихся токсичных веществ не всегда пропорционально их свободному содержанию в клее. Иногда смолы, содержащие меньшее количество фенола и формальдегида, при склеивании выделяют их в атмосферу в большем количестве, чем смолы с большим содержанием этих компонентов.

Поливинилацетатные клеи находят широкое применение в деревообработке. Поливинилацетат марок Д50С, Д50В, ДФ48/5С — продукт полимеризации винилацетата, сложного эфира уксусной кислоты и винилового спирта, имеет формулу (С2Нз)ОгС2Нз.

Наибольшая масса поливинилацетата применяется в виде поливинилацетатной дисперсии (ПВАД) — продукта полимери­зации винилацетата в водной среде (ГОСТ 18992—80).

ПВАД представляет собой белую сметанообразную массу, состоящую из мелких частиц (глобул) поливинилацетата (ПВА) размером 1—3 мкм, распределенных в воде. Глобулы окружены оболочками из молекул поливинилового спирта, препятствую­щими их преждевременному слипанию. Однокомпонентность и неограниченная жизнеспособность делают поливинилацетатные клеи технологичными. Недостатками их являются ограниченная водостойкость и невозможность склеивания древесины влажно­стью свыше 12 %. Водостойкость поливинилацетатных клеев повышают модификацией, добавляя в них до 3 % карбамидных и фенольных смол. При склеивании древесины таким клеем с нагревом получаются водостойкие соединения.

Широкое распространение получили клеи на основе смеси фенолформальдегидной смолы с поливинилацетатами — термо­пластичными полимерами, получаемыми при взаимодействии

 

 

поливинилового спирта с альдегидами, в частности клеи БФ-2, БФ-4, БФ-6. Они представляют собой спиртовой раствор поли-винилбутираля и фенолформальдегидной смолы. Клеи БФ-2 и БФ-4 предназначены для склеивания металлов, однако при­годны также для склеивания древесины, пластмасс, стекла, ке­рамики и др. Клей БФ-6 предназначен для склеивания тканей и приклеивания их к металлу.

Эпоксидные клеи — обширная группа клеев на основе термо­реактивных эпоксидных смол. Эпоксидными называют синтети­ческие смолы, содержащие так называемые эпоксидные группы О—СН—СН2. Чаще всего их получают путем конденсации эпи-хлоргидрина с многоатомными спиртами, например с дифенол-пропаном. Образующиеся при этом смолообразные продукты состоят в основном из линейных молекул, обладающих гидро-ксильными и концевыми эпоксигруппами, которые и обуслов­ливают их высокую реакционную способность. При взаимодей­ствии со многими веществами (спиртами, фенолами, аминами, кислотами и др.), содержащими подвижные атомы водорода, происходит сополимеризация и отверждение смолы за счет рас­крытия эпоксигрупп. В качестве отвердителей в эпоксидных клеях чаще всего применяются алифатические (для холодного отверждения) или ароматические амины (для горячего отвер­ждения), но могут применяться также и ангидриды ароматиче­ских и циклических кислот и некоторые (например, полиэфир­ные, карбамидоформальдегидные) другие смолы. Прочность склеивания эпоксидными клеями очень высока. Они обладают чрезвычайно высокой жесткостью. Применение их в деревооб­работке ограничивается высокой стоимостью. Для снижения стоимости эпоксидных клеев в них добавляют наполнители: пе­сок, цемент и т. п.

Клеи-расплавы получают из термопластичных полимеров. Их используют в виде расплавов, не содержащих растворителей и затвердевающих при нанесении на поверхность только в ре­зультате охлаждения. Такие клеи обладают преимуществом очень короткого времени схватывания, что позволяет выполнять операции склеивания в режиме проходной обработки на авто­матически действующих устройствах.

Клеи-расплавы на основе сополимера этилена с винилацета-том, в том числе и отечественные клеи КРУС (ТУ 13-540—80), выпускают в виде твердых гранул и в таком виде при 20 °С имеют практически неограниченные сроки хранения.

Клеи размягчаются обычно при температуре 60—80 °С. Ра­бочая температура чаще всего находится в пределах 160— 200 °С. Перхлорвиниловый клей получают растворением в угле­водах, ацетатах, кетонах дополнительно хлорированного поли-винилхлорида — перхлорвинила. Клей применяют для склеива­ния поливинилхлорида (ПВХ), широко применяемого в произ-

 

 

водстве изделий в виде пленок, обкладок и т- д. Для повыше­ния жесткости клеевого слоя перхлорвиниловую смолу модифи­цируют с эпоксидной, фенолформальдегидной с добавками на­полнителей двуокиси титана или аэросила.

Полиуретановые клеи получают в результате взаимодей­ствия полиизоцианатов (соединений, содержащих изоцианатные группы... = N = 0 = 0) с многофункциональными гидроксилсо-держащими веществами полиолами, например с многоатомными спиртами, некоторыми полиэфирами и др. В зависимости от со­держания в компонентах функциональных групп могут полу­чаться клеи термореактивного или термопластичного характера. При наличии в компонентах только двух изоцианатов и двух гидроксильных групп получают клеи термопластичного типа, при большем содержании функциональных групп — термореак­тивные. В производстве изделий из древесины полиуретановые клеи применяют при склеивании пено- и поропластов.

Клеи на основе эластомеров получают растворением эласто­мера в растворителях. Эластомерами называют термопластич­ные полимеры, обладающие высокоэластическими свойствами при практических температурах их эксплуатации. Эластоме­рами являются натуральный и многочисленные синтетические каучуки, например, бутадиеновый, бутадиен-стирольные, бута-диен-нитрильные, изопреновые, уретановые и др., а также выра­батываемые из каучуков резины.

Широко известны, например, клеи 88-Н и КС-1 для прикле­ивания вулканизированных резин к металлам, стеклу, древе­сине, бетону и другим материалам. Эти клеи представляют со­бой растворы резиновой смеси на основе наиритового каучука и бутилфенолформальдегидной смолы в смеси этилацетата с бензином. Поэтому сухой остаток в клеях, имеющих рабочую вязкость, невелик и редко превышает 30 %. После нанесения;клея требуется открытая выдержка для испарения растворите-.лей. Клей после нанесения на поверхность и удаления раство­рителей или воды приобретает способность к контактному, или мгновенному, схватыванию при соприкосновении поверхностей с нанесенным клеем. Это свойство может быть использовано для приклеивания тонких материалов (тканей, пленок) методом прикатывания или кэширования.

Факторы, оказывающие влияние на прочность склеивания древесины, можно классифицировать по схеме (см. рис. 115)-Количественное значение влияния определено экспериментально по соотношению

 

Kc = (Amax + Amin) /2Kд 100%,

где Лтах и Лтт —пределы адгезионной прочности при скалы­вании; Кд — прочность древесины при скалывании.

 

90
§ 13. МАТЕРИАЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ПРОИЗВОДСТВЕ МЯГКОЙ МЕБЕЛИ

В производстве мягкой мебели используют древесные и кле­евые материалы, пластические массы, металлы, набивочные, настилочные и обивочно-отделочные материалы. Древесные, клеевые материалы и пластические массы, применяемые для из­готовления мягкой мебели, уже рассмотрены. Изделия из метал­лов используют для изготовления эластичных оснований и мяг­ких элементов, а также для каркасов и опор. Для эластичных оснований матрацев, стульев используют сетки проволочные и пружинные из проволоки по ГОСТ 9389—75. Для изготовления матрацев односторонней и двусторонней мягкости используют блоки из конусных пружин (ТУ 13-86—81), представляющих со­бой конструкцию из комплекта пружин, связанных между собой спиралью и прикрепленных скобами к металлическим рамкам, формирующим размер основания. Высота пружин от 80 до 140 мм, число пружин в ряду от 7 до 22, а число рядов от 3 до 12, в зависимости от размера мягкого элемента.

Для изготовления каркасов и оснований используют сталь­ные трубы квадратного или прямоугольного сечения по ГОСТ 8639—82, ГОСТ 8645—68, а также литые конструкции на опо­рах качения или сварные конструкции из круглых труб по ГОСТ 8734—75.

Для формования настилов используют настилочный мате­риал для мебели, представляющий собой волокнистый слой, из­готовленный из вторичного сырья — регенерированного волокна, джутокенафных тканей, полотен нетканых, пряжи для техниче­ских целей и т. п. Для изготовления качественной мебели на­стилы формируют из конского волоса крученого (ГОСТ 6747—80) или гуммированного велафикса, изготовленного из отходов волос животных (щетины), растительных и синтетиче-сих волокон, пропитанных латексными клеями.

Велафикс изготавливают однослойный и многослойный в форме пластин или сложной конфигурации по форме осно­вания.

Для изготовления мягкой мебели массового потребления применяют ватник (ТУ13-140—73)—слои из хлопчатобумаж­ной ваты, покрытой дешевой тканью и простеганной нитками с шагом 30—50 мм. Влажность настилочных материалов дол­жна быть не более 10 %.

Для обивки мягкой мебели используют ткани покровные и облицовочные. Покровные ткани предназначены для обтяжки внутренних частей, а облицовочные — для наружной обивки мебели. Ткани различают по фактуре, рисунку и цвету. Фактура тканей определяется характером переплетения пряжи и техно­логическими особенностями. Основные нити, располагающиеся

 

 

по длине ткани, называются основа, а поперечные — уток. Наи­более распространенными переплетениями в обойных тканях являются: гарнитуровое, саржевое и атласное (сатиновое). Гар-нитуровое (миткалевое, полотняное) переплетение дает макси­мально возможное перекрытие нитей основы нитями утка. Сар­жевое переплетение образует характерные узкие полосы — диа­гонали перекрытий нитей основы нитями утка под углом 45°. Для атласного (сатиновое) переплетения характерно преобла­дание на лицевой стороне тканей нитей основы (атлас) или утка (сатин). Фактуру ткани, кроме переплетения, определяет материал волокон. Ткани бывают хлопчатобумажные, льня­ные, штапельные, шерстяные, шелковые, синтетические и сме­шанные. Определенным видам тканей присвоены названия, применяемые в быту и на производстве: тик — плотная льня­ная или хлопчатобумажная ткань гладкая или полосатая; репс — гладкий или фасонный — хлопчатобумажная или хлопча­тобумажная с шелком ткань разных цветов и рисунков; гобе­лен — плотная тяжелая ткань с характерным цветным и рель­ефным рисунком; бархат и плюш — шелк и хлопчатобумажная ткани; ковры — узорчатые ткани со сложным переплетением нитей из различных материалов.

Особую группу обивочных материалов представляют искус­ственные кожи. Искусственные кожи могут быть на тканевой основе или без основы, пористые или монолитные, их разли­чают по виду исходных материалов, образующих лицевой слой и основу. Широко применяются искусственные кожи с нитро-целлюлозным и поливинилхлоридным покрытием (винилис-•кожа).

Для прошивки тканей, формирования бортов и увязки уз­лов мягкой мебели применяют увязочные и прошивочные ма­териалы: шнуры крученые ГОСТ 5107—70 и нитки — ГОСТ '6309—80. Шнуры и нитки различают по размерам: диаметру или торговому номеру, виду исходного материала и отделке. Нитки выпускают суровые, беленые, крашеные, с матовой или глянцевой отделкой и различным числом сложений.

При изготовлении изделий для строительства используют стекло, листовой металл, профили из легких металлов для ком­бинированных конструкций дверей и окон, заполнитель из бу­маги или картона, а также метизы — замки, шарниры, ручки, накладки и т. п.

 

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: