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

и выделению свободной влаги, которая замедляет процесс отверж­ дения смолы. Таким образом, чрезмерное увеличение содержания хлористого аммония в клеевой смеси без учета pH смолы ухуд­ шает условия склеивания древесины при любом способе нагрева клеевого слоя.

Рис. 7. Изменение времени отверждения смолы 60%-ной концентрации при склеивании слоистой древесины в зависимости от количества хлористого аммония.

Наблюдения показали, что изменение продолжительности отверждения сопровождается соответствующими изменениями тем­

пературы клеевой смеси в момент ее отверждения. Из кривых

(рис. 8) видно, как снижается температура в момент отверждения смолы по мере увеличения количества хлористого аммония.

Приведенные данные указывают на то, что те из карбамидных смол, которые отверждаются с большей скоростью, способны при равных условиях нагрева и одинаковом количестве отвердителя переходить в необратимое состояние при более низкой температуре

клеевой смеси по сравнению со смолами, отверждающимися с меньшей скоростью.

Уменьшение времени отверждения карбамидных клеев наблю­ дается и при удлинении периода выдержки клеевых смесей до момента их применения. Проведены опыты по отверждению кар­ бамидных смол при разном времени после введения в их состав хлористого аммония в количестве 1%.

В табл. 4 представлены экспериментальные данные, из которых видно, что время взаимодействия смолы с отвердителем имеет определенное значение, но оно проявляется в меньшей степени, чем другие условия.

Сильное влияние на скорость отверждения мочевнно-формаль- дегидных смол оказывает температура в процессе их нагревания.

С повышением температуры скорость отверждения при 1 % NHtCl

увеличивается.

;На рис. 9 показана зависимость времени отверждения ст тем­ пературы в пределах 50—180°. Минимальное время, необходимое

.29

для превращения смолы в отвержденное состояние, получено при 170—180°. В этих условиях время отверждения составляло 25—

45 сек. в зависимости от типа смолы.

Рис 8. Изменение температуры клеевой смеси в момент ее отверждения для мсчевино-формальдегидных смол разных марок в зависимости от количества

30

на время образования клеевого соединения требуемой прочности имеет тот же характер, хотя абсолютное значение этого времени значительно меньше, чем длительность отверждения смолы без сочетания ее с древесиной.

Рис. 9. Влияние температуры на скорость отверждения мочевино-фор- мальдегидных смол.

температура S Г

Исследования показали, что условия конденсации оказывают существенное влияние на процессы отверждения карбамидных смол. Установлено, что при сравнительно малом избытке формаль­ дегида в исходной смеси мочевино-формальдегид и низком содер­ жании в готовой смоле сухих веществ добиться практически высо­ кой скорости отверждения только за счет увеличения количества хлористого аммония и повышения температуры не представляется

возможным.

Как видно из рис. 10, по мере увеличения количества формаль­ дегида от 1 до 2,5 молей на 1 моль мочевины время отверждения вначале интенсивно снижается, а затем начинает увеличиваться.

Наибольшая скорость отверждения соответствует молярным соот­ ношениям М : Ф = 1 : 2. Это объясняется тем, что при указанных условиях происходит преимущественное образование диметилольных соединений мочевины. В кислой же среде и повышенной тем­ пературе реакция поликонденсации диметилольных соединений протекает быстрее и приводит к образованию более глубококонденсированных смолообразных веществ, которые при последующем

воздействии температуры и отвердителя отверждаются также с большой скоростью.

Особенно важным фактором является содержание в смоле су­ хих веществ. В зависимости от способа получения концентрация

31

применяемых в промышленности клеящих карбамидных смол ко­ леблется в среднем от 55 до 70%.

Рис. 10. Изменение скорости отверждения карбамидных смол 60%-ной концен­ трации в зависимости от молярных соотношений мочевины и формальдегида.

На рис. 11 приведены результаты, полученные при отвержде­ нии смол (100° С) с различным содержанием сухих веществ. Из кривых рис. 11 видно, что чем выше концентрация смолы, тем быстрее происходит ее отверждение. Еще более заметно влияние концентрации смолы на процесс ее отверждения при склеивании древесины.

----------иереj /5нин. после 6/едеи.

■ уёрезЗОмин. после 6/еден

Рис. 11. Изменение скорости отверждения карбамидных смол в зависимости от их концентрации (время определялось через 15 и 30 минут

после введения NH4C1).

Результаты опытов по определению времени образования проч­ ного клеевого соединения при склеивании однолистных 3-слойных

32

ния применялась смола с различным содержанием сухих веществ. Из приведенных данных видно, что минимальное время склеи­

вания достигается при 70 %-ней концентрации смолы. Дальнейшее увеличение в смоле сухих веществ практически не приводит к по­ следующему уменьшению времени склеивания.

Рис. 12. Влияние концентрации мочевино-формальдегидной смолы на время ее отверждения при склеивании слоистой древесины.

Можно предполагать, что быстрое отверждение смолы повы­

шенной концентрации связано с сокращением времени, необходи­ мого для уменьшения в клеевом слое определенного количества

влаги до начала непосредственного отверждения клеевого слоя.

Большой интерес представляют данные о различии в свойствах смол, одинаковых по концентрации, но полученных различными способами. На основании сравнительного изучения времени отвер­ ждения мочевино-формальдегидных смол разных марок отече­ ственного производства установлено, что при одинаковых условиях определений с наибольшей скоростью отверждается смола М-70. Промежуточное положение по длительности отверждения зани­ мают смолы марок М-60, М-4, а затем смола МФС-1. Наиболее медленно отверждается смола МФ-17.

Мочевино-формальдегидные смолы МФ-17 и М-70, несмотря на почти одинаковое содержание сухих веществ, отверждаются с раз­ ной скоростью. Пониженная скорость отверждения смолы МФ-17 объясняется наличием в ее составе диэтиленгликоля, выполняю­

щего функции стабилизатора. С другой стороны, метод стабили­ зации смолы МФ-17 обеспечивает большие преимущества этой смолы по сравнению с некоторыми другими типами карбамидных смол с точки зрения возможности ее хранения более длительное время.

33

Повышенная скорость отверждения смолы М-70 по сравнению со смолой М-60, несмотря на одинаковые условия конденсации,

обусловлены двумя причинами. Смола М-70 конденсируется при молярных соотношениях мочевины и формальдегида, равных 1 .2, и в готовом виде она содержит 67—70% сухих веществ. Смолу М-60 получают при М:Ф = 1:1,65, и содержание в ней сухих веществ составляет 60%.

Большая скорость отверждения смолы М-60, М-4 по сравнению со смолой МФС-1 является следствием разны.х величин pH среды при их получении. Протекание процесса взаимодействия мочевины и формальдегида в среде с переменной кислотностью от слабо­ щелочной до слабокислой обеспечивает более глубокую степень конденсации смол М-60 и М-4 и меньшую для смолы МФС-1, по­ лучаемую в щелочной среде.

Совокупность приведенных данных о влиянии различных фак­ торов на скорость отверждения карбамидных смол в сочетании с технологическими параметрами, различными для каждого спо­ соба склеивания, определяют скорость процесса склеивания дре­

весины при повышенной температуре. В практике работы дерево­ обрабатывающих предприятий все более и более выявляются пре­ имущества клеящих карбамидных смол, обладающих большей ско­

ростью отверждения.

На ленинградских мебельных фабриках им. Халтурина, № 3, № 1, треста Ленгорлес, фабрике музыкальных инструментов им. Луначарского, Речицком и Ивановском мебельных комбина­ тах, Гомельском деревообрабатывающем комбинате. Великолук­ ской, Ростовской мебельных фабриках и др. предприятиях органи­ зовано скоростное склеивание деталей мебели, музыкальных ин­ струментов при нагреве в поле токов высокой частоты, скоростное фанерование мебельных деталей, футляров телевизоров, с приме­ нением электроконтактного, парового обогрева.

Внедрение быстроотверждающсйся карбамидной смолы М-70

на этих предприятиях приводит к существенному экономическому

эффекту. В сотни раз увеличивается производительность оборудо­

вания по сравнению с условиями работы с коллагеновыми клеями и в 3—10 раз сокращаются циклы склеивания и фанерования по сравнению с длительностью этих процессов с применением смолы МФ-17. Более чем в два раза снижается стоимость клеящих ве­ ществ по сравнению со стоимостью коллагеновых клеев и на 12— 15% по сравнению со смолой МФ-17. Соответственно снижаются трудозатраты на единицу изделия, в десятки раз уменьшаются потребности в производственных площадях

Условия применения карбамидных смол

для склеивания древесины

Условия склеивания древесины мочевино-формальдегидными смолами отличаются рядом особенностей. В то время как мини­

34

мальное содержание сухих веществ в клеящих феноло-формальде­ гидных смолах составляет 35+2%, концентрация карбамидных смол, применяемых для склеивания и фанерования, должно быть не ниже 55—60%.

Склеивание древесины карбамидными смолами без добавления к ним отвердителей вообще не производится. Для склеивания

применяются клеевые составы, получаемые путем смешения кар­ бамидных смол с отвердителями. Для всех типов мочевино-фор- мальдегидных смол при склеивании горячим способом в качестве отвердителя применяется хлористый аммоний.

с более высоким значением pH требует большего количества хло­ ристого аммония. Недостаточное, а также излишнее количество хлористого аммония ухудшает условия склеивания и снижают механическую прочность клеевого соединения. В зависимости от pH готовой смолы количество добавляемого хлористого аммония может изменяться в следующих пределах.

склеивании древесины холодным способом, определяется опытным путем с учетом свойств смолы и характера отвердителя.

Вязкость карбамидных клеев в процессе их применения не сохраняется постоянной, она все время нарастает даже при нор­ мальной температуре. С повышением температуры вязкость клея повышается еще быстрее (рис. 13). Загустевшие клеи под дей­ ствием кислой среды, создаваемой отвердителями, быстро жела­ тинизируются. Поэтому клеевые смеси должны быть использо­

ваны в течение определенного срока. Период времени от начала приготовления клеевого состава до момента его желатинизации характеризует жизнеспособность данного клея. Жизнеспособность карбамидных клеев может быть повышена путем охлаждения аппаратуры, в которой производится смешивание смолы с отвер­ дителем, а также клеевых вальцев.

Клеи необходимо готовить небольшими порциями, по мере их

потребления.

Особенно большое значение имеет нормальная влажность склеиваемых материалов — лущеного и строганого шпона, плит,

массивной и клееной древесины. Влажность применяемой древе­

35

Нанесение клея на склеиваемую поверхность древесины про­ изводится клеенамазочными вальцами с гладкими барабанами.

Допускается также нанесение клея кистями и щетками. При всех способах нанесения клеевой слой должен быть равномерным по

всей площади.

Расход клея в производстве слоистой древесины при склеива­ нии мебельных и строительных деталей в обогреваемых прессах должен составлять 100—110 г/м2. При фанеровании мебельных деталей и элементов мебели, изготавливаемых из столярных плит,

клееной или массивной древесины, во избежание прохождения клея, расход его следует сохранять на уровне 100 а/.и2. При склеи­ вании древесины холодным способом расход клея повышают до

200—250 г/м2.

В отличие от феноло-фор-

чение не более 1,5 минуты. При

медленной загрузке и подъеме давления возможно преждевремен­ ное отверждение клеевых слоев, непосредственно прилегающих к плитам пресса, что является одной из причин полного или ча­ стичного расклея. В процессе прессования должно быть обеспечено

равномерное давление и обогрев плит пресса.

Склеивание и фанерование при нагреве в поле токов высокой частоты и электроконтактном нагреве является эффективным только в случае применения быстроотверждающихся клеев.

36

Все операции склеивания древесины карбамидными клеями при нормальней температуре почти ничем не отличаются от тако­ вых при использовании феноло-формальдегидных клеев.

Таблица 5

Режимы склеивания и фанерования в обогреваемых прессах

час.

В табл. 5 и 6 приводятся режимы склеивания и фанерования

карбамидными клеями при повышенной температуре и без на­ грева.

37

Таблица 6

Режимы склеивания и фанерования в прессах без обогрева

Исключительно велика роль синтетических клеев в ускорении технического прогресса деревообрабатывающей и строительной промышленности.

Дальнейшее развитие техники и технологии процессов склей- 1 вания, механизация и автоматизация этих процессов — такова за­ дача всех работников промышленности и науки.