Виды, состав и основные свойства клеев

Клей — это природное или синтетическое вещество, применяемое для соединения различных материалов за счет образования адгезионной связи клеевой пленки с поверхностями склеиваемых материалов.

По физическому состоянию клей представляет собой жидкости различной вязкости (жидкие мономеры, растворы, суспензии и эмульсии), пленки, порошки или прутки, расплавляемые перед употреблением или наносимые на горячие поверхности.

В группу природных клеев входят животные или белковые (глютиновые, ка­зеиновые, альбуминовые), растительные (на основе жмыхов и шротов масляничных и бобовых растений, природных смол, натурального каучука, крахмала, декстрина), минеральные (силикатные, асфальтовые, битумные). Из природных клеев в производстве мебели, фанеры и строительных конструкций используются (незначительно) клеи животного происхождения.

Синтетические клеи вырабатывают на основе синтетических смол, которые получают из простых веществ в результате сложных химических процессов.

Клеи состоят из основного клеевого вещества растворителя и вспомога­тельных веществ.

Растворители применяют для растворения основного клеевого вещества и доведения его до определенной концентрации. К растворителям относятся вода, спирт, водные растворы щелочей, органические растворители.

Вспомогательные вещества разделяются на клееобразователи, наполнители, катализаторы, отвердители, стабилизаторы, дубители, антисептики, пласти­фикаторы и вспенивающие вещества.

Клееобразователи способствуют переходу основного клеевого вещества в состояние раствора. К ним относятся: жидкое стекло, едкий натр, известь, аммиак.

Наполнителями называют вещества, применяемые для уменьше­ния расхода основного клеевого вещества и уменьшения просачивания клея на лицевую поверхность, а также усадочных явлений в клеевом шве. В качестве на­полнителя применяются древесная мука, гипс и др.

Катализаторы — вещества, применяемые для ускорения процесса смолообразования при производстве синтетических смол. К катализаторам относят неорганические и органические кислоты, соли этих кислот, сульфонафтеновые кислоты, щелочи.

Отвердителями называют вещества, применяемые для более ускоренного перевода смоляных клеев в твердое нерастворимое и неплавкое состояние. Для феноло-формальдегидных смол холодного отверждения — это керосиновый контакт или сульфонафтеновые кислоты, а для мочевиноформальдегидных — хлористый аммоний и слабые кислоты (щавелевая, молочная, муравьиная).

Стабилизаторы — вещества, помогающие сохранять клеящие свойства клеев, концентрацию в течение определенного времени. В качестве ста­билизаторов используют ацетон, этиловый спирт, органические растворители.

Дубители придают клеям водостойкость. К ним относятся уротропин, формалин, медные соли.

Антисептики — ядовитые вещества, убивающие микроорга­низмы и придающие клеевым веществам биологическую стойкость. В качестве таких веществ используют фенол, крезол, формалин, сульфонафтеновые кислоты, фтористый натр.

Пластификаторы используют преимущественно в смоляных клеях для придания им пластичности и снижения хрупкости клеевого шва.

Вспенивающие вещества применяют для вспенивания карбамидных смол с целью их экономного использования. Наиболее распространен­ное и дешевое вспенивающее вещество — пылевидный альбумин.

Клеи должны отвечать следующим требованиям: прочно склеивать, быть простыми в употреблении, иметь жизнеспособность и большой срок хранения; быть водостойкими (для изделий, работающих в условиях высокой влажности) и биостойкими (сопротивляться разрушительной деятельности микроорга­низмов); не разрушать волокно древесины и не изменять ее естественной окра­ски; быть сравнительно дешевыми, не вызывать затупления режущих инструментов при обработке склеенных материалов; быть безвредными для человеческого организма и не воспламеняться.

Адгезией, или прилипанием, называют связь между поверхностями двух разнородных жидких или твердых тел. Хорошей адгезией к древесине и древесностружечным плитам обладают клеи животного происхождения и карбамидные. Их применяют при облицовывании, изготовлении мебельных щитов и плит.

Прочность клеевых соединений характеризуется пределом прочности клеевого шва. Все клеи, применяемые для склеивания древесины, образуют соединения, прочность которых при испытании на склеивание должна соответствовать установленнымтехническим условиям (на изготовление мебели упри облицовывании должна быть не менее 10 кгс /см², в остальных случаях склеивания — не менее 20 кгс/см²).

Вязкостью называет внутреннее трение, проявляющееся при взаимном перемещении частиц жидкости (раствора). Вязкость клея указывает на возможность его применения для различных видов склеивания (рабочая вязкость). Показателем условий вязкости является отношение времени истечения (в с) 200 см³ клеевого раствора стандартной концентрации и темпера­туры через сопло вискозиметра ко времени (в с) истечения такого же количества дистиллированной воды при температуре 20°С.

Клеи пониженной вязкости легко впитываются древесиной, отчего прочность клеевого соединения снижается. С у сличением вязкости клея до определенных пределов, различных для разных типов клеев, их; пропитывающая способность снижается, и прочность соединения повышается. Клеи с повы­шенной вязкостью трудно наносить на поверхности, они, как правило, образуют толстый малопрочный клеевой слой.

Концентрацией клеевого раствора называют процентное содержание в нем товарно-сухого клея, а в смоляных клеях — сухих веществ и выражают в процентах от массы раствора. Чем больше концентрация клеевого раствора, тем выше его вязкость.

Водостойкость — свойство клея не снижать прочности клеевого соедине­ния при воздействии на него влаги.

По водостойкости клеи делятся на клеи повышенной влагостойкости, водостойкие и ограниченно водостойкие.

К водостойким относятся большинство синтетических клеев, ограниченно водостойки казеиновые, совершенно неводостойкие глютиновые клеи.

Жизнеспособность клеев характеризуется временем, в течение которого клеевой раствор пригоден для использования. Жизнеспособность клеев, кроме глютиновых, находится в пределax от 2 до 8 ч. По истечении этого срока они гу­стеют, вследствие чего клеящая способность клеев снижается и затрудняет их нанесение на поверхность деталей. Жизнеспособность глютиновых клеев — несколько суток. Загустевший клей подогревают.

Просачивание клея сквозь древесину, а также изменение цвета древесины от клея обычно наблюдается при облицовывании шпоном. Просачивание представляет собой образование клеевых пятен на наружном слое шпона в результате проникновения клея из нижерасположенного клеевого слоя. Такие явления происходят из-за недостаточной вязкости и густоты раствора, избыточного давления при облицовывании, наличия кислот и щелочей в древесине или клее.

Биологическая стойкость клеев различина. Клеи органического происхожде­ния представляют собой при благоприятных условиях хорошую питательную среду для микроорганизмов. Такие клеи легко поражаются бактериями и грибами, что резко снижает прочность клеевого соединения. К грибостойким относятся синтетические клеи.

Схватываемость (скорость застудневания, затвердевания) зависит от вида и состава клея. Схватываемость животных клеев зависит от температуры склеивания и скорости испарения воды из клеевого шва. Превращение синтетических клеев в твердое нерастворимое состояние происходит вследствие химической реакции, под влиянием высокой температуры реакция протекает быстрее.

По внешнему виду различают клеи жидкие, порошкообразные и пленочные.

По реакционной способности клеи могут быть термореактивные (необратимые) и термопластичные (обратимые). Термореактивные клеи под влиянием тепла и катализатора переходят из жидкого состояния в твердое, не­растворимое и необратимое состояние (смолы резольные, мочевинные и меламиновые). Термопластичные клеи способны под влиянием тепла расплав­ляться, а после охлаждения вновь затвердевать, не изменяя химического состава. При последующем нагревании такие клеи снова расплавляются, например, мездровый и костный клеи, новолачные смолы, клеи «расплавы».