книги из ГПНТБ / Литвинцева, Г. А. Химические материалы, применяемые в мебельной промышленности

ГОС. P ' l ' "-"!ГЯ УДК 684.66.018 научи . ; - кая

биб." .о i- .а 1 ' ОР

^...Я£: ;П/;;.Р

4MTAJ. ;.:,ого ЗАЛА

Ц.1(~11/&0 /SPSS

Химические материалы, применяемые в мебельной промышлен­

Приведены систематизированные справочные данные по приме­ нению клеевых отделочных материалов, материалов из пластмасс, древесностружечных и древесноволокнистых плит в мебельной про­ мышленности.

Дана краткая характеристика химических материалов, приме­ няемых в производстве мебели. Описаны свойства исходных ве­ ществ. Дана их классификация. Изложены краткие технологические режимы применения описанных материалов. Описаны правила хра­ нения и техника безопасности при работе с химическими материа­ лами.

Таблиц 25.

Литвинцева Галина Александровна, Павлов Владимир Федорович, Медведев Михаил Ефимович

ХИМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В МЕБЕЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Редактор издательства Максакова А. М. Технический редактор Иванов 10. И.

Корректор Аралова В. И.

Переплет художника Хромова В. А.

Сдано в набор 27/IV 1973 г. Подписано к печати 15/XI 1973 г. Т-18148. Формат 60x90'/ieБумага картограф. Усл. печ. л. 15.

Уч.-изд. л. 17,10 Тираж 6800 экз. Заказ 2074. Цена 1 руб. 11 коп.

Тематический план 1973 г. № 99. Издательство „Лесная промышленность",

Москва, Центр, ул. Кирова, 40а

Петрозаводск, ул. «Правды», 4

3153—099 037(01)—73

(6) Издательство «Лесная промышленность», 1973 г.

Глава I

СМОЛЫ И КЛЕИ НА ИХ ОСНОВЕ

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КЛЕЯХ

Все виды столярных соединений, фанерование, сборка отдель­ ных узлов изделия выполняются на клею. Прочность отдельных соединений и целых конструкций из древесины часто обусловли­ вается прочностью клеевых соединений.

Применение клея облагораживает древесину, улучшает внеш­ ний вид простых пород, позволяет более рационально использовать древесину.

Качество клеев, применяемых в деревообработке, определяется следующими основными показателями:

прочностью клеевого шва. Согласно ГОСТ 16371—70 клеящие материалы, используемые при изготовлении мебели, должны обес­

группы: высоководоупорные, относительно водоупорные и неводо­ упорные. К неводоупорным относятся клеи, создающие соединения, прочность которых при вымачивании или кипячении в воде сни­

материалов клеи принято разделять на три группы: клеи животно­ го происхождения, клеи растительного происхождения и синтети­ ческие клеи.

3

К л е и ж и в о т н о г о п р о и с х о ж д е н и я вырабатывают из белковых веществ, содержащихся в соединительных тканях (мезд­

сырья, в свою очередь разделяются на мездровые, костные и рыбьи.

с некоторой условностью можно отнести клеи на основе целлю­ лозы.

При приготовлении животных и растительных клеев не надо

глютиновый, казеиновый и альбуминовый, равно как и раститель­ но-белковые клеи, обладают серьезными недостатками. Они био­ логически нестойки и неводоупорны, а также могут употребляться как пищевые и кормовые продукты (костная мука, творог, кровь).

В качестве заменителей животных и растительных белковых клеев в настоящее время получили широкое применение синтети­ ческие клеи, отличающиеся водоупорностью, биологической стой­ костью и дающие весьма прочное клеевое соединение.

Приготовление синтетических клеев в большинстве случаев не сложно и, кроме того, они почти в 3 раза дешевле белковых. Недо­

тических, конденсационных и полимеризационных смол и других высокополимерных материалов. Наиболее известными представи­ телями этой группы являются феноло-формальдегидные и моче- вино-формальдегидные (карбамидные) клеи.

Синтетические клеи приготовляются на основе синтетических

путем возникновения последовательной химической связи многих сотен, тысяч и десятков тысяч простых молекул органического ве­ щества.

друг к другу молекул мономера без выделения побочных продук­ тов. Процесс полимеризации приводит к образованию полимера,

4

молекулярный вес которого равен сумме молекулярных весов реа­ гирующих молекул. Необходимым условием протекания реакции полимеризации является наличие в ней ненасыщенных веществ, имеющих двойные или тройные связи в молекуле мономера.

Исходными веществами в процессе полимеризации чаще всего являются непредельные (ненасыщенные) углеводороды вида СпН2п. Процесс полимеризации можно представить схематически. Этилен

пы. Или, например, при получении поливинилацетатных смол поли­

В результате полимеризации получается новое, обычно твер­ дое вещество (полимер), обладающее совершенно иными физикохимическими свойствами, чем исходный материал. Чаще всего это полимеризационная смола. При этом не происходит ни изменения состава вещества, ни выделения каких-либо побочных продуктов

отвердевать называют термопластичностыо, а материалы, облада­ ющие подобными свойствами,— термопластическими. Это свойство характерно для полимеризационных смол и сохраняется ими неоп­ ределенно долгое время.

К полимеризационным смолам относятся поливинилацетатные, полиуретановые, карбинольные, каучуковые и др.

Конденсационные смолы. Высокомолекулярные соединения мо­ гут быть получены в результате реакции соединения, происходя­ щей между двумя или несколькими различными органическими веществами. Если при этом образуется новое вещество с выделе­ нием в качестве побочного продукта воды или иного неорганиче­ ского соединения, то такая реакция носит название реакции кон­ денсации. Реакция конденсации может происходить и между моле­ кулами одного вещества, если в его структуре на концах молекулы имеются функциональные группы.

Здесь уплотнение молекул, образование групп происходит уже не вследствие разрыва двойных валентных связей, как при поли­ меризации, а в результате реакции между так называемыми

5

функциональными группами, имеющимися .в .исходных веществах, протекающей гори нагревании в .присутствии катализаторов.

Функциональными группами, или группами, способными реа­ гировать, являются группы Н—, ОН—, С—, Нг—, —НСО и др.

Элементарные составы исходных веществ и полученного про­ дукта конденсации не одинаковы. В последнем отсутствуют выде­

или, например, для мочевино-формальдегидных смол

В зависимости от соотношения исходных веществ и вида ката­ лизатора в результате реакции конденсации могут быть получены смолы двух типов — термопластические и термореактивиые. Так, в процессе'конденсации фенола и формальдегида при избытке фе­ нола и в присутствии кислого катализатора получается новолачная термопластическая смола.

В присутствии щелочного катализатора, обычно NaOH, в про­ цессе конденсации получаются термореактивные резольные смолы,

6

которые при комнатной температуре сохраняют растворимость

иплавкость. Нагретые и расплавленные при температуре

145—160° С, они затвердевают, теряют способность растворяться

ивновь плавиться.

Всостоянии термореактивной смолы наблюдаются три стадии. Первая стадия А. Смолы, проходящие эту стадию, называются резольными. В стадии А смолы хорошо растворяются в спирте, ацетоне, хлороформе и других органических растворителях, а неко­ торые в воде и водных растворах щелочей. В этой стадии смола может быть жидкой, вязкой, пастообразной и твердой. Темпера­ тура плавления твердого резола — от 50 до 90° С.

Далее, с течением времени или с повышением температуры, смола начинает терять свою плавкость и переходит в эластичное резинообразное состояние. При повышении температуры до 100° С смолы неоколько размягчаются, но не плавятся. Это состояние смол называется второй стадией В, или состоянием резитола. В со­ стоянии резитола в органических растворителях и слабых раство­ рах щелочей смола не растворяется, а только набухает. Эта стадия

и размягчаться под влиянием температуры. Растворимость ее ис­ чезает. Смола приобретает способность устойчиво сохранять свое твердое состояние. Она переходит в третью стадию С, или в со­ стояние резита.

При комнатной температуре переход смолы из одного состоя­ ния в другое протекает крайне медленно, иногда годами. Но при повышении температуры или воздействии катализаторов он может происходить очень быстро, при 150—160° С, например, в течение нескольких минут и даже секунд.

Время 'перехода смолы из состояния резола в состояние резита называется периодом отверждения. Переход термореактивной смо­ лы в твердое необратимое состояние (полное отверждение) явля­ ется окончанием процесса конденсации и называется поликонден­ сацией.

Резольная смола, приведенная в жидкое состояние путем раст­ ворения в растворителе или путем нагревания, обладает высокими адгезионными свойствами. Переходя в состояние резита, она пре­ вращается в твердую пленку и может очень прочно склеивать раз­ личные материалы, в частности древесину. На этой .способности конденсационных синтетических смол и основано применение их как клеящих веществ. В настоящее время на практике основное применение нашли смолы, полученные в результате реакции кон­ денсации фенолов или мочевины и ее азотистых или сернистых аналогов с формальдегидом.

7

§ 2. КЛАССИФИКАЦИЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ КЛЕЕВ

Синтетические клеи различаются по следующим основным по­ казателям:

1. По основному сырью для клеесоздающей смолы. Наиболее известными в мебельной промышленности в 'настоящее время явля­ ются мочевино-формальдегидные, мочевино-меламино-формальде­ гидные н фенольные клеи.

иэмульсионные (нерастворимые).

4.По химической активности — термореактивные и термопла­ стические. Термореактивные в свою очередь подразделяются на клеи холодного (при 20—30° С) и горячего (при 90—150° С) от­ верждения. Смолы в качестве клеящих составов чаще всего при­ меняются с добавлением 'специальных отвердителей (катализато­

ров). Клеем принято называть смолу с добавлением отверди­ телей.

§ 3. ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ СМОЛ И КЛЕЕВ

Основными видами исходного сырья для получения амино-аль- дегидных (карбаМ'Идных) смол являются фенол и его производ­ ные, формальдегид, мочевина и меламин. В качестве катализато­ ров реакции применяют едкий натр, аммиачную воду, уротропин, щавелевую кислоту. Для стабилизации омол используют этиловый спирт, диэтиленгликоль, ацетон.

Формальдегид НСОН (формалин технический) является про­ стейшим альдегидом. Он служит основным сырьем для получения различных 'Синтетических смол, образуемых конденсацией с фено­ лом, мочевиной, меламином, тиомочевиной и др. Формальдегид —

При нормальной температуре и давлении формальдегид пред­ ставляет собой бесцветный газ с резким запахом, легко растворя­ ющийся в воде. Легко полимеризуясь, он образует параформальдегид. Растворы и пары формальдегида токсичны, оказывают сильное раздражающее действие на слизистые оболочки и кожу. Содержание паров формальдегида >в воздухе производственных по­ мещений не должно превышать 0,005 мг/л.

В промышленности формальдегид получают несколькими мето­ дами: каталитическим окислением метилового спирта кислородом воздуха, прямым окислением метана, попутных газов, нефти, выс­ ших углеводородов. Формальдегид, получаемый различными спо­ собами, поглощается водой с образованием раствора, известного под названием формалина.

8

В производстве синтетических смол формальдегид применяют преимущественно в виде водного раствора формалина, в котором содержится 37±0,5% формальдегида. Технический формалин выпу­ скают двух марок: без метан ольный марки ФБМ, в котором коли­ чество метилового спирта не превышает 1%, и формалин марки ФМ, стабилизированный метаном, содержание которого может ко­ лебаться в пределах от 5 до 11%. Содержание формальдегида — 37—40%, кислот (в пересчете на муравьиную) — не более 0,04%, железа — не более 0,0005 г в 100 мл формалина.

135° С. При нагревании в вакууме до 120—130° С она возгоняется. Мочевина хорошо растворяется в воде, спирте, формалине, в жид­ ком аммиаке, плохо растворяется в бензоле, эфире. Она гигроско­ пична и в условиях повышенной влажности размокает.

В промышленности мочевину получают из аммиака и углекис­

Отрицательное влияние при смолообразовании оказывает избы­ точное содержание в мочевине аммиака и нерастворимых в воде веществ. Наличие же сульфата аммония даже в небольших коли­ чествах создает опасность желатинизации реакционной массы, так

9