Применение наполнителей

Одним из основных направлений улучшения свойств клеев и по­вышения эффективности их использования в деревообрабатывающей промышленности является применение наполнителей. В ряде случаев наполнение клеев снижает их впитываемость в древесину и тем самым способствует уменьшению расхода клея и снижению себестоимости из­готавливаемого материала (изделия). Кроме того, как показывают исследования и производственный опыт, при введении некоторых на­полнителей имеется возможность повысить клеящую способность кле­ев, улучшить их технологические и эксплуатационные свойства, при­дать им ряд специфических свойств. Например, путём наполнения клеев можно снизить величину их усадки, повысить когезионную прочность после отверждения, уменьшить влияние толщины клеевого слоя на прочность склеивания, получить равномерное распределение напряжений в клеевом слое и т. д.

Достижение указанных целей возможно при правильном выборе вида наполнителя с установлением его оптимального дозирования и способов подготовки и введения в клей.

По химическому составу наполнители могут быть органические и неорганические.

К органическим относятся: древесная мука, различные виды пи­щевой муки (пшеничная, ржаная, соевая и т.д.), крахмал, лигнин, измельченная кора деревьев, мука из скорлупы орехов (грецких, кокосовых), карбоксиметилцеллюлоза, альбумин и т.п. Эти наполнители обладают гидрофильностью, поглощают влагу и набухают, что ведет к значительному повышению вязкости клея. Особенно они пригодны для водорастворимых клеев. Достоинством этих наполнителей является то, что они не оказывают сильного затупляющего действия на режущий инструмент.

Неорганические наполнители - каолин, мел, тальк, гипс, гли­на, цемент, асбест, сажа, высокодисперсные порошки из стекла, ме­талла и т.п. В противоположность органическим эти наполнители не набухают в воде. Их применение позволяет повысить модуль упругос­ти клея, его теплостойкость и другие свойства. Однако наполните­ли этого вида способствуют сильному затуплению режущего инстру­мента.

При применении наполнителей большое значение имеет их подго­товка. Очень важной характеристикой наполнителя является величина его частиц (дисперсность). Рекомендуются размеры частиц 1 – 20 мкм, но в каждом конкретном случае этот параметр наполнителя вы­бирается с учетом специфических особенностей клея и склеиваемых материалов.

Эффективность применения наполнителя зависит от правильности его дозирования. Малая доза наполнителя может оказаться недоста­точной – необходимый эффект не будет достигнут. При чрезмерной дозировке, особенно органических наполнителей, их частицы могут соприкасаться друг с другом, что приводит к резкому повышению вязкости клея, снижению его клеящей способности и т. д. Поэтому рекомендации по применению наполнителей разрабатываются после скрупулезных экспериментальных исследований.

В качестве примера приведем результаты экспериментов по применению наполнителей для улучшения клеящих свойств карбамидоформальдегидной смолы КФ-МТ (см. таблицу). Расход наполнителя сос­тавляет 10% от массы смолы.

В отношении количества (% от массы смолы) вводимых в различ­ные клеи наиболее распространенных наполнителей имеются следующие рекомендации:

Мука древесная 3 – 5 Гипс 1.5 – 3

Мука пшеничная 15 – 40 Каолин 3 – 6

Крахмал 2 – 4 Мел 3 – 5

Аль6умин 3 – 5 Лигнин 10 – 18

Вид наполнителя	Время отверждения, с	Предел прочности на скалывание фанеры по клеевому слою, МПа
		Сухие образцы	После 24-часового вымачивания в воде
Без наполнителя	56	1,42	1,41
Пыль от шлифования ДСтП абразивными кругами	65	1,47	1,38
Ольховая кора	60	2,21	1,82
Пыль от шлифования полиэфирных покрытий	92	2,10	1,73

Особое значение имеет применение наполнителей для улучшения свойств клеев конденсационного типа. Как известно, отверждение последних сопровождается значительными внутренними напряжениями на клеевом слое. При введении наполнителей внутренние напряжения, как правило, снижаются, так как не создается препятствий для раз­вития релаксационных процессов и сохраняется подвижность молекул.

Например, отвержденный карбамидный клей содержит около 10 – 15% воды, химически не связанной с клеем. В дальнейшем эта вода поглощается древесиной, что приводит к усадке и растрескиванию клеевого слоя. Введение органических наполнителей, поглощаю­щих воду, предотвращает появление этих нежелательных явлений.

Таким образом, применение наполнителей для улучшения свойств современных клеев весьма перспективно. Актуальным является даль­нейшее совершенствование применения наполнителей. В этом имеется ряд перспективных путей. Поскольку один наполнитель, как правило, не может удовлетворить всем предъявляемым требованиям, большой интерес представляет применение смесей наполнителей. Например, весьма эффективно использований смеси, состоящей из двух наполни­телей, имеющих различную форму (волокна и микросферы), различные виды (органические и неорганические) и свойства (активные и инертные) и т.п. Большие возможности заключаются во введении наполнителей с другими модифицирующими добавками (поверхностно-активными веществами, вспенивателями и т.п.). Оптимальные количества вводимых наполнителей и других добавок устанавливаются опытным путем и представляют большой интерес для производства.