книги из ГПНТБ / Темкина Р.З. Синтетические клеи для деревообрабатывающей и строительной промышленности стенограмма лекции, прочитанной в ЛДНТП для работников деревообрабатывающей промышленности

но и продолжительность реакции. По мере удлинения времени конденсации, вязкость образующихся соединений нарастает, рас­ творимость их снижается.

Для многих типов клеящих феноло-формальдегидных смол,

с целью уменьшения содержания в них влаги, процесс конденса­ ции завершается частичным обезвоживанием продуктов реакции под вакуумом.

Контроль реакции обычно

устанавливается по вязкости

либо по скорости отверждения получаемых смолообразных ве­ ществ.

Конечные продукты реакции

осуществляется разными методами в зависимости от условий и области их применения. В соответствии со способами склеивания все клеящие фенольные смолы можно разделить на две большие группы:

а) смолы для склеивания древесины при нагревании (горячего отверждения);

б) смолы для склеивания древесины без нагрева (холодного отверждения).

9

Феноло-формальдегидные смолы, отверждающиеся при нагре­ вании, обычно используются непосредственно как клеящие веще­

ства. Они применяются в производстве различных видов слоистой

древесины—фанеры, древесно-слоистых пластиков, фанерных плит и т. д. Прг! этом процесс склеивания осуществляется под давле­

нием и при повышенной температуре (136—150° С).

Смолы холодного отверждения являются главной составной частью клеев, применяемых для склеивания древесины ври нор­ мальной температуре, без нагрева. Помимо смолы, в состав клея входят еще другие вещества. Одни из них ускоряют процесс от­ верждения клеевой смеси (отвердители), другие обеспечивают воз­ можность применения клея в течение определенного периода вре­ мени (стабилизаторы). Иногда в клей добавляют еще и пластм фикаторы.

Использование феноло-фсрмальдегидных клеев, отверждаю­ щихся при нормальной температуре, основано на воздействии кис­ лых отвердителей. Чаще всего применяют для этой цели керосино­ вый контакт — контакт Петрова, содержащий 40---53% нефтяных сульфокислот и 1—3% свободной серной кислоты

Свойства наиболее часто применяемых в деревообрабатываю­

щей и строительной промышленности феноло-формальдегидных смол приведены в табл. 1.

Смолы марок С-1, С-35, СБТ относятся к группе водораствори­ мых феноло-формальдегидных клеев. Они получаются при взаимо­ действии фенола (крезола) с формальдегидом при нагревании от 50 до 100°. В качестве катализаторов при получении этих смол применяют едкий натр. Количество едкого натра, вводимого в реак­ цию в зависимости от характера фенольного компонента, состав­ ляет от 10 до 17,5% к весу фенола. Смолы этого типа содержат наименьшее количество свободного фенсла по сравнению с другими видами фенольных смол.

Смола С-1 содержит 45—50% сухих веществ. Она обеспечивает

высокую прочность и водостойкость клеевого соединения. Смола С-1 применяется в производстве высококачественных сортов фа­ неры, бакелизированной фанеры, фанерных и столярных плит, фанерных труб, челночного материала и др.

Смола НИИФ С-35 отличается меньшим содержанием сухих веществ — 35+2%. Она широко используется для изготовления

различной толщины и слойности фанеры повышенной водостой­ кости марки «ФСФ», столярных плит, внутренних слоев декоратив­ ной фанеры и др.

Отличительной особенностью смолы НИИФ СБТ (смолы бес-

фенольной тарной) является практическое отсутствие в ее составе свободного фенола и минимальное содержание свободного фор­ мальдегида. Специальный режим конденсации этой смолы обеспе­ чивает полное связывание фенола, вводимого в реакцию. Поэтому

10

Т а б л и ц а 1

Свойства феноло-формальдегидных смол резольного типа различного назначенич

смола СБТ допущена Госсанинспекцией для производства клееной тары пищевого назначения (для тузлучных рыбных продуктов и др.). Смола СБТ пониженной вязкости применяется также для пропитки древесной массы, используемой для изготовления раз­

личных прессованных изделий, в том числе тары для пищевых продуктов.

Резольные феноло-формальдегидные смолы марок СБС-1, СП-i,

с формальдегидом пониженной вязкости. Смола СБС-1 синтези­

руется при температуре от 85 до 100° в присутствии аммиачной воды. Продукт реакции обезвоживается под вакуумом и затем

растворяется в этиловом спирте. Смола СБС-1 содержит 50 —

55% сухих веществ и около 7% влаги. Стабилизация смолы спир­ том позволяет хранить ее в течение 6 месяцев. Смола СБС-1 вы­ пускается с вязкостью 15—40° Э и 40—100° Э. Низковязкая смола предназначена для пропитки шпона, древесной крошки, приме­ няемых в производстве древесно-слоистых пластиков и цельно­

прессованных изделий.

Повышенной вязкости смола СБС-1 используется в качестве клея для изготовления бакелизированной фанеры.

Смола СП-1 конденсируется в две стадии. Реакция протекает вначале в кислой, а затем в щелочной среде с введением на вто­ рой стадии дополнительного количества формалина. Температура в процессе конденсации меняется от 50 до 90°. Смола, стабилизи­ рована небольшим количеством спирта, и может храниться только в течение 20—30 дней. Смола СП-1 применяется для пропитки шпона при изготовлении древесно-слоистых пластиков, предназна­ ченных для использования в конструкциях и деталях различных машин и механизмов. Наличие в смоле свободной щелочи до 2,5% не позволяет применять ее для изготовления электроизоляцион­ ных материалов.

Смола С-50 нашла применение для производства пленочных клеев. Последние изготовляются путем пропитки сульфатной бу­ маги смолой С-50 и последующей сушки бумажного полотна в специальных сушильных устройствах.

Пленочные клеи (бакелитовая пленка) применяются для склеи­ вания водостойкой высококачественной фанеры и других видов слоистой древесины.

Смола СФВ также применяется для пропитки сульфатной бу­

маги, используемой после сушки для изготовления слоистого пла­ стика на основе бумаги с декоративным покрытием. Кроме того,

эта смола используется также для пропитки шпона, древесной

пресскрошки в производстве некоторых видов цельнопрессованных изделий и древесно-слоистых пластиков.

12

Синтез смол С-50, СФВ ведут при мягких температурных усло­ виях в присутствии едкого натра в качестве катализатора. В гото­ вом виде они содержат около 50% сухих веществ, вязкость таких смол не превышает 80—50° Э.

Группа смол, отверждающихся при нормальной температуре под действием отвердителей, представлена в табл. 1 марками ВИАМ-Б, БСП-2, ЦНИИМОД-1 и ДМ-12. Смолы этого типа имеют большое значение для строительной техники. Смола ВИАМ-Б по­ ручается с использованием в качестве катализатора гидрата окиси бария. Процесс конденсации, который ведется в основном при тем­ пературе 96—98°, заканчивается обезвоживанием смолы под ва­ куумом до получения продукта с содержанием влаги не более 20%. Смола ВИАМ-Б содержит в своем составе большое количе­ ство свободного фенола — до 21%. Она применяется для склеива­ ния древесины холодным способом.

Состав клея ВИАМ-Б

(з вес. частях)

ческим путем).

Смола Б синтезируется в присутствии едкого натра при тем­ пературе равной 96—98°. Продукт реакции подвергают вакуумсушке до получения смолы 70%-ной концентрации. Смола Б ста­ билизирована ацетоном. Количество свободного фенола в смоле Б в несколько раз меньше, чем в смоле ВИАМ-Б, и в этом ее боль­

шое преимущество. Смола Б широко применяется для склеивания деревянных конструкций и строительных деталей. Срок хранения

6—12 месяцев.

Состав клея КБ-3

а

Клеи ВИАМ-Б и КБ-3 могут быть использованы для склеива­

ния древесины не только при нормальной температуре, но и при нагревании до 60°. При склеивании древесины с подогревом коли­ чество керосинового контакта соответственно уменьшается:

при нагревании в две фазы, вначале в кислой, а затем в щелоч­ ной среде. На втором этапе конденсации в реакционную смесь вводится дополнительное количество формалина. Содержание сухих веществ как в одной, так и в другой смоле составляет 45—

13

50%. Содержание свободного фенола в этих смолах составляет до 3—3,5%. Смола ЦНИИМОД-1 стабилизирована этиленглико­

а

Для склеивания деревянных конструкций и деталей рекомен­ дуется преимущественно применять клеи КБ-3 и СП-2.

Большой интерес представляют резорцино-формальдегидные

смолы. Клеи на основе этих смол дают прочный клеевой шов.

Они могут применяться для склеивания древесины холодным способом и с применением нагрева. В отличие от феноло-формаль- дегидных смол резорциновые смолы не требуют кислых катализа­ торов для отверждения. В качестве катализатора применяется параформ. Ниже приводится состав клея на основе смолы Д/М-12.

Смола ДМ-12 содержит 70% сухих веществ. Стабилизирована этиловым спиртом и этиленгликолем.

Отвердитель представляет собой порошок, состоящий из смеси параформа и древесной муки.

Отверждение клеящих феноло-формальдегидных смол

Клеящие феноло-формальдегидные смолы под воздействием тепла или при обыкновенной температуре в присутствии ускори­ телей отверждения переходят в неплавкое и нерастворимое состоя­ ние. Пооцесс отверждения является завершающим этапом поли­ конденсации. Он протекает ступенчато, в три стадии: начальную А, промежуточную В и конечную С.

Смолу в стадии А называют еще иначе резолом, в стадии В — резитолом и в стадии С—резитом.

Смола в начальном состоянии, в стадии А может быть жидкой

или твердой. Она плавится при нагревании и растворяется в ще­

лочи, спирте, ацетоне, а иногда и в воде.

При дальнейшем нагревании или выдержке в смеси с отверди­

телем смола переходит в промежуточную стадию В. В этом состоя-

14

нии смола имеет вид резиноподобкой массы. Она не плавится при нагревании, а только размягчается. Смола в стадии В уже не растворяется, а лишь набухает в растворителях. Последующее

нагревание или более длительная выдержка клеевой смеси приво­

дит к переходу смолы в стадию С. В этой конечной стадии смола

находится в отвержденном состоянии. Она уже не размягчается при нагревании и не набухает в растворителях.

В конечном отвержденном состоянии смола обладает большой механической прочностью, высокими диэлектрическими свойствами и стойкостью к- воздействию воды, растворителей и разбавленных кислот. Продолжительность перехода смолы из стадии А в С ха­ рактеризует скорость отверждения смолы. Скорость отверждения феноло-формальдегидных смол резольнсго типа колеблется в ши­ роких пределах в зависимости от типа смолы, содержания в ней свободного фенола, сухих веществ, стабилизаторов, температуры нагрева.

Исследованиями установлено, что фенольные смолы отверж­

даются тем быстрее, чем меньше они содержат свободного фенола (рис. 2) и чем выше их концентрация (рис. 3).

Из рис. 2, 3 также видно, что время отверждения феноло-фор­ мальдегидных смол горячего отверждения снижается по мере повы­ шения температуры нагрева.

Для феноло-формальдегидных смол, применяемых для склеи­ вания древесины без нагрева, время отверждения зависит еще от характера и количества добавляемых отвердителей, обладающих кислыми свойствами. Чем выше активная кислотность среды, создаваемой отвердителями, тем процесс отверждения протекает быстрее.

Основные технологические условия склеивания древесины феноло-формальгидными смолами

Технологические режимы склеивания древесины феноло-фор- мальдегидными смолами резольного типа весьма разнообразны. В значительной мере они зависят от свойств применяемых клеев,

способа склеивания и области применения клееных материалов. Рассмотрим лишь в общем виде основные условия склеивания

древесины феноло-формальдегидными смолами при повышенной температуре и холодным способом. Применяемые для работы клеящие феноло-формальдегидные смолы должны полностью от­ вечать техническим требованиям.

В высшей степени важны вязкость и концентрация смол и клеев. Клеи пониженной вязкости и концентрации не обеспечивают

образования прочного клеевого соединения. Низковязкие клеи глу­ боко проникают в поры древесины, и количество смолы в клеевой прослойке оказывается недостаточным для прочного склеивания древесины. Недостаточная прочность склеивания получается и при

16

вания. Количество наносимого клея зависит от толщины склеивае­ мой древесины, способа склеивания и назначения готового мате­

риала.

При склеивании, например, фанеры повышенной водостойкости

После нанесения смолы на шпон клеевой слой подвергается сушке. Сушка намазанного шпона производится в сушильных

агрегатах при температуре 75—90° до тех пор, пока содержание

влаги и летучих в шпоне не достигнет 8—42%. В результате удале­

ния из клеевого слоя значительной части влаги на поверхности древесины образуется клеевая пленка, которая в процессе даль­ нейшего прессования при повышенной температуре легко плавится и затем отвердевает. Намазанные смолой и высушенные листы шпона в определенном сочетании с белым шпоном собираются в

пакеты, которые подвергаются прессованию в гидравлических прессах под давлением и при повышенной температуре. Давление

прессования при склеивании фанеры достигает 18—20 кг/см2. Про­

должительность прессования зависит от температуры плит пресса и толщины прессуемых пакетов. Большинство феноло-формальде­ гидных клеев требует высокой температуры прессования—140 — 150°. В табл. 2 приведены режимы склеивания смолой С-35 фанеры

марки ФСФ разной толщины при температуре от 136 до 150°. При склеивании древесины холодным способом все операции

должны производиться в помещении с относительной влажностью

воздуха не выше 65% и температуре 18—25°. Клей может нано­ ситься на одну из склеиваемых поверхностей древесины или на обе поверхности. Расход клея значительно выше, чем при горячем способе склеивания и составляет:

Клеевой слой не подвергается сушке, как при горячем склеи­ вании, а выдерживается в открытом виде при нормальной темпе­ ратуре в течение 4—15 минут (открытая пропитка). В период так называемой открытой пропитки из клеевого слоя испаряется зна­ чительная часть растворителя, чем ускоряются последующие про­ цессы отверждения клея.

Далее производится сборка склеиваемых поверхностей. Время от начала сборки до загрузки собранных деталей в прессы и установления необходимого давления также регламентируется.

Это время составляет от 5 до 25 минут (закрытая пропитка). Во время закрытой пропитки клей заполняет неровности и одно­ временно подвергается дальнейшей поликонденсации.

18