6. Puidu liimimine

6.1. Liimid

Kõigist toodetavatest liimidest üle 75% kasutatakse ära puidutööstuses (vineer, laastplaat, puidust tooted). Esemete tootmises kasutatakse liimimist pikkuse, laiuse, paksuse saavutamiseks, suurepinnaliste detailide saamiseks, kõrgendatud vormipüsivuse saavutamiseks, vääristamiseks spooniga, kiledega, riidega, plastmassiga, detailide monteerimiseks jne.

Liimimise viis ja esemete ekspluatatsioonitingimused esitavad mitmesuguseid tingimusi, millele peab liim vastama tehnoloogilises protsessis ja ekspluatatsioonis. Universaalseid liime, mis vastaksid kõikidele tingimustele, pole. Seepärast toodetakse liimi mitmesuguse keemilise koostisega ja erinevaks otstarbeks. Veel hiljuti kasutati puidutööstuses loodusliku päritoluga liime (kaseiin, glutamiin jt.) tisleriliimide nime all. Sünteetiliste liimide aluse moodustavad sünteetilised monomeerid ja polümeerid, mis on aluseks ka tänapäeva laki- ja värvimaterjalide ning plastmasside saamisel.

Liimi valik tehakse lähtuvalt tingimustest, milles toimub liimimine ja eseme kasutamine. Puiteseme tootmiseks kasutatavale liimile esitatakse järgmisi nõudeid: adhesiooni (külgekleepumise) olemasolu; suur stabiilsus säilitamisel; küllaldane elujõulisus (kestvus); reguleeritav tardumise aeg; kõrge dielektriliste kadude omadus; suur kuivjäägi sisaldus hea märgumise juures; liimühendi tugevus; liimühendi niiskuse-, vee-, soojuse- ja biokindlus; liimi ja tema ühendite mittetoksilisus; liimitavate materjalidega ebasoovitavate reaktsioonide puudumine; puiduga ligilähedane värvus; madal hind; kerge pindadele kandmise võimalus [23].

Sõltuvalt liimimise mehhanismist jaotatakse sünteetilised liimid: termoreaktiivsed, termoplastilised ja dispersioonsed. Termoreaktiivses liimimisprotsessis liimikomponentide omavaheline keemiline toime allub soojuse mõjule. Termoplastilistel liimidel liimimise protsess kulgeb tänu sulatamisele ja liimi tardumisele ilma keemilise reaktsioonita. Dispersioonliimid liimivad nendest vedela osa eemaldamise tõttu. Kõiki kolme liiki liime võib saada ühest algmaterjalist.

Laia kasutamist on puidutööstustes leidnud termoreaktiivsed liimid, mis lubavad kuumutamisega liimimisprotsessi kiirendada. Puidu liimimiseks valdavalt kasutatakse karbamiid- ja fenoolliime. Puidu liimimiseks teiste materjalidega (metall, keraamika) kasutatakse termoreaktiivseid liime, mida saadakse epoksiid- ja polüeeterlikest vaikudest. Nende hulka kuuluvad epoksüüd, polüeeter ja polüuretaanliimid. Termoreaktiivne liim võib olla vedelik, pulber või kile.

Termoplastilistest liimidest erijuhtudel kasutatakse liimivalu, mis on saadud polüamiidi alusel etüleeni ja vinüülatsetaadi kaaspolümeeridega, millised temperatuuril 170 ⁰C muutuvad sitketeks, hästi märgavad puitu ja temperatuuril 80 ⁰C tarduvad. Termoplastne liim võib olla pulbriline, varrastena või niidina.

Dispersioonliimidest kasutatakse laialt polüvinüülatsetaat dispersiooni, kautšuklateksit ja termoplasti lahuseid -perkloorvinüüli, polüamiidi, polüakrüliiti, ABC-plastikut.

Karbamiidliimide eeliseks on hele värvus, mis ei torka puidu pinnal silma, odavus, lihtne kasutus ja küllaldane liimühendi tugevus. Puuduseks on piiratud veekindlus, mis jääb alla fenoolile ja bensoolile, liimikihi rabedus, märgatav mahuline kokkukuivamine kivistumisel, vaba formaldehüüdi eraldumine. Puuduste kõrvaldamiseks võib lisada reageerivaid aineid. Kestvuse suurendamiseks tuleb lisada lämmastikku sisaldavaid aineid (urotropiin, karbamiid, melamiin). Elastsuse suurendamiseks polüvinüülatsetaat dispersiooni, veekindluse suurendamiseks melamiini.

Fenoolliimid valmistatakse fenoolformaldehüüdi vaikude baasil. Temperatuuril 150 ⁰C võib tardumine mõnel vaigul toimuda ilma tugevdajateta. Madalamal temperatuuril liimimiseks tugevdajatena kasutatakse orgaanilist sulfoonhapet (toluool sulfoonhape, bensool sulfoonhape), mis ei astu reaktsiooni fenoolformaldehüüd vaiguga, aga on katalüsaatoriks. Nad on puidule agressiivsed, mis on nende puuduseks. Sulfohapete toimel võib puidu liimühend laguneda. Fenoolvaikude lahustajatena kasutatakse piiritust või atsetooni, mis kuumliimimisel on plahvatusohtlikud. Fenoolliimid on kõrge leelisusega. Mõned on kõrge hinnaga, mille alandamiseks lisatakse täiteaineid kuni 5%. Fenoolliimis sisaldub kuni 5% vaba fenooli, mis on nende oluliseks puuduseks.

Bensool- ja alküülbensoolliimid on kõige kõrgema tugevusega, kauakestvad ja veekindlad. Nad on 8 korda kallimad fenoolliimist.

Polüvinüülatsetaatliim on laialt kasutuses dispersiooni kujul (PVA).

Epoksüüdliimid termoreaktiivse epoksiidvaigu baasil. Epoksiidseteks nimetatakse sünteetilisi vaike, mis sisaldavad niinimetatud epoksiidgruppe O-CH-CH₂ . Liimühendi tugevus on väga kõrge, samuti jäikus ja hind. Hinna alandamiseks lisatakse täiteaineks liiva, tsementi jt.

Liim-valu saadakse termoplastilistest polümeeridest. Neid kasutatakse valuna, ei kasutata pinnale kandmisel lahusteid ja kõvendeid. Nendel on väga lühike nakkumise aeg, mis lubab neid kasutada läbivates operatsioonides automaatseadmetes. Liim lastakse välja graanulitena ja temperatuuril 20⁰C võib neid piiramatu aja säilitada. Liim pehmeneb temperatuuril 60-80 ⁰C. Töötemperatuur kõige sagedamini paikneb 160-200 ⁰C vahel. Liimi kasutatakse polüvinüülkloriidi liimimiseks.

Vanemad liimid. Vanemad liimid on enamikus vähem toksilised. Puidutööstustes kasutati väga mitmesuguse päritoluga liimide liike.

I. Loomse päritoluga želatiin- ja albumiinliimid;

II. Taimse päritoluga valguliimidest oli kasutusel sojaoa legumiin; riitsinuspuu, seaherne, lupiini jt. taimede õlid; pektiinliimid (pressitud suhkrupeedist). Taimse päritoluga mittevalgulistest liimidest võib nimetada tärklise liime, vetikaliime, sulfitalustel liime, liimid taimevaikudest (kummiarabikum).

III. Sünteetilise päritoluga bakeliitliimid, karbamiid-formaldehüüdivaikudest ja tselluloosi liimid.

Enamlevinud olid meil kollageen-, kaseiin- ja sünteetilistest vaikudest liimid [22].

Kollageenliimid ehk želatiin-tisleriliimid: naha-, kondi- ja kalaliim. Nahaliimi kvaliteet oli parem kui kondiliimil. Nahaliimid hanguvad kõrgemal temperatuuril ja kaks korda kiiremini kui kondiliim. Mida paksem lahus seda kiiremini tardub. Tugevasti lahjendatud lahused ei tardu. Liimimise kvaliteedi määravad liimilahuse kontsentratsioon, puidu ja ümbritseva keskkonna temperatuur, aja kestvus kuni kokkupanekuni, surve suurus, surve all hoidmise aeg, puidu pinnatöötlemise liik, puidu niiskus, pealekantud liimi hulk jne.

Kuivliim valatakse üle külma veega, mis peaks olema enne keedetud. Liimitahvleid leotatakse 6-12 tundi. Ülearune vesi kallatakse ära. Kui liimitükkide keskosa on veel kõva, peab liim seisma ja vett ei lisata, kuni ka keskosa paisub. Pärast seda pannakse liim veesärgiga katlasse ja vett juurde lisamata kuumutatakse liimi sulamistemperatuurini 35-40⁰. Edasi kuumutatakse kuni 80⁰-ni. Juhul kui liim on vahuline, tuleb 3 -10 minutit keeta ja vaht kõrvaldada. Mingil juhul ei või keeta ilma leotamiseta. Liimilahus valmistatakse üheks kuni kaheks päevaks. Kui liimi pole vaja jahutatakse kuni temperatuurini 5-10⁰, liim muutub sültjaks ja seda võib säilitada, lõigates sellest vajalikud kogused uuesti keetmiseks vett juurde lisamata. Liimi valmistamisel võib lahusesse lisada 0,25%-list fenooli, mis kaitseb kiire riknemise eest.

Liimlahuse kontsentratsiooni iseloomustatakse kuiva liimi ja lahuse protsendilise suhtega või vee ja kuiva liimi kaalu protsendilise suhtega. Nahaliimid vajavad lahuse valmistamiseks rohkem vett, kondiliimid vähem. Kondiliimi soovitatakse kasutada temperatuuriga 50-65 ⁰C, nahaliimi 60-70⁰. Kõrgema kontsentratsiooniga liimil peab olema kõrgem temperatuur. Madalakvaliteedilisele kondiliimile võib tiheduse suurendamiseks ja hangumise kestvuse vähendamiseks lisada ka želatiini, nahaliimi ja kriiti (dolomiiti, puidutolmu, fenooli). Liimitavad osad kuumutatakse 40-60⁰. Tööruumi temperatuur peab olema 20-30⁰.

Aega kuni kokkupressimiseni nimetatakse immutusperioodiks, mis võib olla jaotatud lahtiseks ja kinniseks immutuse perioodiks. Lahtine on liimi pealekandmisest kuni liimitavate pindade kokkupuuteni. Kinnine on siit edasi kuni kokkupressimiseni. Pikaajalisema lahtise perioodi korral tuleb kasutada lahjemat liimi (kilpide liimimisel). Surve 6-12 kg/cm², 2-6 tundi (vineerimisel 4-6 tundi) ja pärast lahtiselt veel 1-2 ööpäeva. Liimi kulu 300-450 g/m² kuiva liimi. Kaubandusvõrgus on praegu veel saadaval Leedus toodetud kollageenliime granuleeritud kujul.

Kaseiinliimid valmistatakse piimakaseiinist, mis ei lahustu vees ja on väga hügroskoopne. Hästi lahustub leelistes, ammoniaagilahustes ja karbamiidides. Kaseiinliimid moodustavad kahte tüüpi kolloide: pööratavad ja mittepööratavad. Pööratav kolloid on kaseiinilahus naatrium- või kaaliumhüdroksiidi, ammoniaagi, sooda ja booraksiga. Liim ei ole veekindel ja annab tugeva seotise, kuid muudab puidu värvi. Mittepööratav on kaseiin lubjalahuses. See on veekindel, eluvõimet säilitab 15-30 min. Lubja sisaldus on 10-20%. Seotis saab väga tugev. Liimiga on raske töötada ja praktikas kasutatakse nende kahe kirjeldatud liimitüübi segu. Liimid on suure veesisaldusega (300-600% vett), on haprad. Hapruse kõrvaldamiseks võib kasutada taniini, vaike, glütseriini, taimeõli, kollageenliime jm.

Valmistamise järgi kaseiinliimid jagunevad vedelalt segatavad ja pulbriliselt segatavad. Lubja hulga suurendamine teeb liimi veekindlamaks, kuid väheneb eluvõime. Leelise hulga suurendamine vähendab veekindlust ja pikendab eluvõimet. Veesisalduse suurendamine pikendab eluvõimet. Vedelalt segatavad liimid segatakse ettevõttes kus liimi kasutatakse. Pulbrilised liimid valmistatakse eritehastes standardsete retseptide järgi komponentide kuival segamisel. Selline liim nõuab ainult lahustamist vees.

Pulbrist kaseiinliimi valmistamisel kallatakse anumasse 15-20⁰C vett, seejärel lisatakse pikkamööda liimipulbrit ja kogu aeg segatakse. Kui segu tugevasti pakseneb, tuleb segamine lõpetada ja oodata segu veeldumist. Segamist tuleb teha ühtlase massi tekkimiseni ja jätta segu seisma 10-15 minutiks, seejärel jälle segada 5 minutit ja jätta seisma 10-15 minutiks. Normaalne liimi valmistamise aeg on 0,5-1,5 tundi. Vett lisatakse 170-230%. Liimilahuse kulu on 500-600 g/m². Liim kantakse mõlemale kokkupandavale pinnale. Läbiimbumine 5-20 min, surve prussdetailidele 1-10 kg/m² ja vineerile 2-8 kg/m², pressi all hoida 2-6 tundi ja pärast veel 24-48 tundi. Temperatuur 15-30⁰. Liimühendi tugevus on 8-10 MPa [26].