книги из ГПНТБ / Бобиков, П. Д. Фанеровальные работы учебник

Для облицовки мебели применяют карбамидные (мочевино-формальдегидные) и полиэфирные пленки на бумажной основе.

П л е н к и без б у м а ж н о й о с н о в ы изготовляют из синтетических смол, смешанных с различными ком­ понентами, выполняющими роль пластификаторов, ста­ билизаторов и пигментов. Пленки могут быть прозрач­ ными, цветными или с нанесенным на их поверхность тем или иным рисунком.

Технологический процесс ‘Изготовления пленок за­ ключается в следующем (рис. 10). Компоненты, приме­ няемые для изготовления пленок, смешивают в смесите-

ченная масса передается на вальцы 2 и 3, где получается первичная пленка. С вальцов 3 первичная пленка поступает в четырехвальцовый каландр 4. Из вальцов каландра пленка выходит заданной толщины. Смешивание массы и вальцевание пленки происходят при повышенной температуре, зависящей от вида ис­ ходной смолы, используемой для изготовления пленки. Обычно применяют температуру от 50 до 100° С. Из ка­ ландра пленка поступает в охлаждающее устройство 5 и затем на намоточное устройство 6. Рисунок на по­ верхность пленки наносят на печатных машинах.

Для облицовывания мебели разработаны безбумаж­ ные пленки на основе поливинилхлорида ПВХ-4 или ПВХ-5 (МРТУ-6-01-09-63) и сополимера ВА-15 (СТУ 12—10324—64). Толщина готовых пленок 0,25—

20

бумаги, предварительно пропитанной синтетическими смолами, и прессования их в горячих прессах с приме­ нением металлических полированных прокладок. В ре­ зультате образуется пластик, поверхность которого име­ ет глянцевый вид.

Для лицевого слоя применяют бумагу из отбеленной сульфитной целлюлозы, содержащей минеральный наполнитель. Эта бумага может быть окрашена в желае­ мый цвет и иметь тот или иной рисунок. Собранный пакет прессуют в прессах с обогреваемыми плитами. Для

вготовом виде.

§5. Клеи и их основные свойства

При фанеровальных работах применяют клеи жи­ вотного происхождения и клеи из синтетических смол.

Клеи животного происхождения вырабатывают из белковых веществ, получаемых из тканей, костей, сухо­ жилий и молока животных. К ним относятся глютиновые (коллагеновые) и казеиновые клеи.

Синтетические клеи приготовляют на основе синтети­ ческих смол, получаемых путем соединения (синтеза) двух или нескольких высокомолекулярных органических веществ в результате сложных химических процессов.

Во время образования синтетических смол, как, на­ пример, феноло-формальдегидных, мочевино-формаль- дегидных (карбамидных), полиэфирных и других, в ре­ зультате химического взаимодействия образуется новое вещество с выделением в качестве побочного продукта воды или иного неорганического соединения. Такая ре­ акция носит название реакции конденсации, а смолы, образующиеся при этом, называются конденсационными.

Большинство конденсационных синтетических смол можно применять непосредственно как клеящие веще­ ства. Однако для ускорения процесса отверждения в них вводят отвердитель. Синтетическую смолу рабочей вязкости с введенным в нее отвердителем принято на­ зывать синтетическим клеем.

Больше всего распространены при склеивании дре­ весины синтетические клеи на основе конденсационных мочевинных и меламиновых смол.

21

Основные свойства клеев определяются следующими показателями: достаточной адгезией к склеиваемым ма­ териалам, прочностью клеевого соединения (клеящей способностью), вязкостью, водостойкостью, жизнеспо­ собностью и биологической стойкостью (стойкость к за­ гниванию). Важным показателем для синтетических кле­ ев является их кислотность.

Кроме того, клеи должны быть относительно без­ вредны и изготовляться из недорогих и недефицитных материалов.

Адгезией, или прилипанием, называют связь между поверхностями двух разнородных жидких или твердых тел. Хорошей адгезией к древесине и древесностружеч­ ным плитам обладают клеи животного происхождения и карбамидные. Их применяют при фанеровании, изго­ товлении мебельных щитов и плит.

Однако клеи животного происхождения и карбамид­ ные не имеют достаточной адгезии к пленкам и пла­ стикам. Поэтому для напрессовывания пленок и пла­ стиков применяют специальные синтетические клеи.

Прочность клеевых соединений характеризуется величиной удельных разрушающих напряжений на склеивание вдоль клеевого шва. Все применяемые для склеивания древесины клеи образуют соединения, проч­ ность которых при испытывании на скалывание превы­ шает показатели, установленные техническими условия­ ми на изготовление мебели (при фанеровании не менее 10 кгс/см'2, в остальных случаях склеивания — не менее

20кгс/см2).

Вязкостью называют внутреннее трение, проявляю­

щееся при взаимном перемещении внутренних слоев жидкости или газов. Вязкость клея указывает на воз­ можность его применения для различных видов склеи­ вания (рабочая вязкость). Например, при склеивании заготовок из массива применяют глютиновые клеи мень­ шей вязкости, чем при фанеровании.

В технике для определения вязкости обычно пользу­ ются упрощенными приборами, показывающими лишь условную вязкость. Условную вязкость определяют вис­ козиметрами Энглера, Форда — Энглера, ВЗ-1 и ВЗ-4. Вязкость выражается в единицах соответствующего при­

22

истечения определенного объема испытуемой жидкости через отверстие стандартного размера.

Больше всего распространены вискозиметры ВЗ-1 и ВЗ-4, представляющие собой пластмассовый цилиндри­ ческий сосуд, переходящий в конус. В дно сосуда встав­

испытываемую жидкость вровень с краями, а отверстие сопла прикрывают пальцем. Подставив под вискозиметр приемник, палец отнимают от сопла. Условная вязкость жидкости по вискозиметрам ВЗ-1 и ВЗ-4 выражается в -секундах при данной температуре.

Клеи пониженной вязкости легко впитываются дре­ весиной, отчего прочность клеевого соединения снижа­ ется. С увеличением вязкости клея до определенных пределов, различных для разных типов клеев, их про­ питывающая способность снижается и прочность соеди­ нения повышается. Клеи с повышенной вязкостью труд­ но наносить на поверхности; они образуют толстый ма­ лопрочный клеевой слой.

Вязкость клеевого раствора прямо пропорциональ­ на его концентрации и обратно пропорциональна его температуре.

Концентрацией клеевого раствора называют содер­

ности клеевого соединения при воздействии на него вла­ ги. Водостойкость клея определяют, вымачивая склеен­

при этом прочность соединения понизится не более чем па 30%, клей считается водостойким.

К водостойким относятся синтетические клеи, значи­ тельно менее водостойки казеиновые, совершенно нево­

пользования. Жизнеспособность клеев, кроме глютиновых, находится в пределах от'2 до 8 ч. По истечении этого срока они густеют, вследствие чего их клеящая способность снижается и затрудняется их нанесение на

23

Биологическая стойкость клеев различна. Клеи орга­ нического происхождения представляют собой при бла­ гоприятных условиях хорошую питательную среду для микроорганизмов. Такие клеи легко поражаются бакте­ риями и грибками, что резко снижает прочность клеево­ го соединения. К грибостойким относятся синтетические клеи.

Применение глютиновых и казеиновых клеев в на­ стоящее время все более сокращается. Их вытесняют синтетические смоляные клеи, обладающие лучшими эксплуатационными и технологическими свойствами. По­ этому в данной книге основное внимание уделено клеям на основе карбамидных смол, широко применяемым в мебельной промышленности.

§ 6. Синтетические смоляные клеи

Синтетические клеи обеспечивают высокую механи­ ческую прочность соединения, водостойкость и биологи­ ческую стойкость клееной древесины, а также быстро за­ твердевают при нагреве, что позволяет значительно ус­ корять процессы оклеивания.

Карбамидные смолы

Карбамидные смолы получают путем реакции кон­ денсации между мочевиной и меламином или мочевиной и формальдегидом. Больше всего в мебельной промыш­ ленности распространены мочевино-формальдегидные смолы МФ-17, МФ, М-70, УКС и М19-62. Рецептура карбамидных смол приведена в табл. 1.

Карбамидные смолы характеризуются следующими основными показателями: кислотностью или щелоч­ ностью, вязкостью, стабильностью при хранении, быст­ ротой отверждения, жизнеспособностью, содержанием сухих веществ и свободного формальдегида.

Кислотность, или щелочность, смол является важней­ шим показателем, сильно влияющим на их свойства. При конденсации в щелочной среде смола имеет щелоч­ ную реакцию, а при конденсации в кислой среде — кис­ лую.

24

Таблица 1

Рецептура мочевино-формальдегидных (карбамидных) смол

Количество компонентов в смоле, частей по массе

Компоненты смолы

Количественно кислотность смол определяется кон­ центрацией в единице их объема водородных ионов и выражается в грамм-ионах на 1 л. Однако для смол, где концентрация ионов водорода достигает миллионных долей грамм-ионов на 1 л, такой способ выражения не­ удобен. Например, кислотность карбамидных смол мо­ жет определяться числом 0,000001 г- ион водорода на 1 л, что равно:

Поэтому для удобства кислотность смол принято вы­ ражать величиной pH-водородным показателем, за ко­ торый принимается показатель степени числа 10, взя­ тый с обратным знаком. В рассмотренном выше приме­ ре pH = 6. Чистая дистиллированная вода, представ­ ляющая собой нейтральную среду, имеет концентрацию водородных ионов, равную 10-7 г-ион/л, что соответст­ вует pH = 7. При повышении степени кислотности смол величина pH уменьшается и, наоборот, с уменьшением степени кислотности pH возрастает (рис. 11). Величина pH является общепринятым способом выражения кон­ центрации водородных ионов и определяется лабора­ торным путем.

По величине pH готовой смолы судят о количестве отвердителя, которое необходимо ввести в смолу для приготовления рабочего раствора клея. Так, например,

25

установлено, что при фанеровании изделий в прессах с обогреваемыми плитами количество добавляемого хло­ ристого аммония в соответствии с pH смолы может из­ меняться в следующих пределах:

6 до 8.

Вязкость карбамидных смол зависит главным обра­ зом от температуры, количества отвердителя, величины

Рис. 11. Схема изменения степени кислотности и щелочности растворов, характеризуемой зна­ чениями pH

pH, количества содержащихся сухих веществ и от усло­ вий хранения.

При кратковременном нагревании вязкость смолы быстро снижается, но при последующем охлаждении восстанавливается почти до первоначальной. При дли­ тельном нагревании вязкость смолы значительно повы­ шается.

Вязкость карбамидных смол после введения в их со­ став отвердителей повышается. Чем выше начальная вязкость смолы, тем быстрее возрастает она под влия­ нием отвердителя. Увеличение вязкости в этом случае происходит также и при повышении температуры окру­ жающей среды.

Изменение вязкости смол в зависимости от величины pH характеризуется следующими данными:

26

Содержание сухих веществ в карбамидных смолах составляет обычно до 35% от массы смолы. Такие смо­ лы мало пригодны для склеивания вследствие недоста­ точной концентрации и низкой вязкости. Чтобы повы­ сить концентрацию и вязкость смол, их частично обез­ воживают под вакуумом, т. е. подвергают вакуумсушке, после чего образуются так называемые вакуумированные смолы. При вакуумировании из смолы отгоняют часть воды, повышая содержание в ней сухих веществ до 55-70% .

При использовании невакуумированных смол в них вводят наполнители: муку бобовых, крахмал, древесную муку и другие продукты, способные поглощать влагу смолы и создавать густой клеевой раствор необходимой консистенции.

Стабильность смол зависит от времени и условий их хранения. В состоянии карбамидных смол, получаемых в результате реакций конденсации, наблюдаются три стадии превращения — начальная А, промежуточная В

иконечная С.

Встадии А (резол) смола может быть в жидком или твердом состоянии. Смолы в стадии резола хорошо рас­ творяются в спирте, ацетоне и других органических растворителях, а также плавятся при нагревании.

Стечением времени или с повышением температуры,

атакже выдержки в смеси с отвердителем смола из ста­ дии А переходит в стадию В (резитол). Смола в стадии резитол не растворяется в органических растворителях,

анабухает; она теряет способность плавиться и при на­ гревании только размягчается.

При переходе в стадию С (резит) смола отвердевает, не размягчается при нагревании и не только не раство­ ряется, но и не набухает в растворителях.

Продолжительность перехода смолы из стадии А в стадию С является характеристикой еестабильности и времени отверждения. Чем ниже температура хранения смол, тем медленнее возрастает вязкость их при хране­ нии, т. е. увеличивается период стабильности смол. По­ этому смолы следует хранить при возможно низких тем­

исключением смолы МФ-17, замерзают, не теряя своих клеящих свойств. После нагревания до температуры 18—20° С их можно применять, как обычно. Стабиль­

27

ность карбамидных смол повышают путем введения в

них стабилизирующих веществ, например диэтиленгли­

коля.

Скорость отверждения карбамидных смол тесно свя­ зана с начальной концентрацией ионов водорода или с pH смолы. Для нормальной работы при склеивании зна­ чение pH уменьшают, что достигается правильной дози­ ровкой количества вводимого отвердителя. Наименьшая длительность отверждения бывает при наибольшем ко­

личестве отвердителя.

В зависимости от коли­ чества и вида вводимого от­ вердителя большинство кар­ бамидных клеев подразде­ ляется на клеи холодного и горячего отверждения.

Сильное влияние на ско­ рость отверждения карба­ мидных смол оказывает тем­ пература нагревания. С ее повышением время отверж­ дения уменьшается.

На рис. 12 показан гра­ фик влияния температуры на отверждение карбамидных смол при введении одного процента хлористого аммо­ ния. Как видно, минималь­ ное время, необходимое для превращения смолы в от­ вержденное состояние, со­

ставляет 25—45 сек при температуре 170—180° С. Сово­ купность факторов, влияющих на время отверждения

карбамидных смол, определяет скорость процесса склеи­ вания древесины.

Жизнеспособность клеев на основе карбамидных смол колеблется в широких пределах в зависимости от свойств смолы, условий ее применения, вида и количест­ ва вводимого отвердителя. При одинаковом содержа­ нии отвердителя жизнеспособность клея тем больше, чем выше значение pH среды. Большое влияние на жиз­ неспособность клеев оказывают температурные условия: ее можно увеличить, охлаждая клей. При подогревании клея жизнеспособность его резко сокращается. Напри­

28

мер, при температуре 30° С жизнеспособность рабочего клеевого раствора уменьшается более чем в 3 раза по сравнению с жизнеспособностью при температуре 18— 20° С.

С увеличением количества отвердителя жизнеспособ­ ность уменьшается, и наоборот. Жизнеспособность кар­ бамидных клеев можно увеличить, не только уменьшая количество отвердителя, но и добавляя небольшое коли­ чество (до 3%) веществ, замедляющих процесс возрас­ тания вязкости клея. В качестве замедлителей могут быть использованы меламин, мочевина, уротропин.

Содержание свободного формальдегида в готовом клеевом растворе оказывает вредное воздействие на че­ ловеческий организм. Из карбамидных смол наиболее безвредны УКС и М19-62.

Порядок приготовления рабочих растворов карба­ мидных клеев следующий. В чистую клеемешалку или бачок, охлаждаемый водой, заливают смолу и при по­ стоянном перемешивании вводят по рецепту наполни­ тель. После получения однородной массы добавляют не-

29