КЛЕЙ ДОРОГОЙ, КЛЕЙ ДЕШЕВЫЙ – ЧТО ЛУЧШЕ?
Михаил Стрельченко,
Менеджер по деревообработке, Украина
В этой статье мы хотим уделить внимание проблеме выбора и контроля качества клеевых материалов. Применение некачественного клея или ошибки в технологии могут сказаться слишком поздно и повлечь за собой серьезные убытки, потерю потенциальных покупателей.
На что необходимо обратить внимание отделу снабжения предприятия при выборе клея?
1.Стабильность (срок хранения) клея
Первый вопрос, который нужно решить – сколько клея закупать единовременно. Для правильного ответа нужно знать самый первый показатель клея – срок его хранения. В период хранения клеи подвергаются физико-химическим изменениям, в результате чего растет их вязкость, изменяются другие показатели. Ряд клеев и смол рассчитан на использование в течение нескольких суток после изготовления, в частности меламиновые пропиточные смолы, которые нужно готовить на самом деревообрабатывающем предприятии. Для дисперсионных клеев стабильность зависит от способности связующего не давать нерастворимого осадка вследствие соединения частиц. Для ПВА нужно иметь в виду, что не все марки допускают замораживание клеев.
Нарушение срока хранения связующего может привести к необратимым изменениям в химическом продукте до его полной непригодности. Основной критерий пригодности клея – его способность растворяться в воде. Большинство смол и клеев для древесины являются водорастворимыми (в том числе и те, что дают полностью водостойкое соединение! ). Поэтому даже очень загустевший клей надо проверить на его способность полностью растворяться в воде.
2. Массовая доля сухого остатка
Этот показатель выражает ту часть связующего, которая остается после отверждения клея и удаления всех летучих веществ. Высокая концентрация клеев сокращает их время отверждения, обеспечивает более плотный клеевой шов с малыми внутренними напряжениями, но одновременно увеличивает вязкость клея, что затрудняет его нанесение и ведет к повышенному расходу связующего. Для продукции из массивной древесины высокая концентрация клеев является положительным фактором, так как обеспечивает более надежное и равномерное нанесение клея.
Массовую долю сухого остатка смол можно определять прямо или косвенно. В первом случае используют взвешивание и высушивание навески смолы с целью удаления летучих веществ. При косвенном измерении сначала определяют коэффициент рефракции прозрачной карбамидной смолы на специальном приборе – рефрактометре. Коэффициент рефракции зависит от плотности материала, которая в свою очередь тесно связана с содержанием сухого остатка. Метод не отличается высокой точностью, но требует минимальных затрат времени и применяется только для прозрачных материалов (в основном карбамидных смол).
3. Вязкость синтетических смол и клеев
Вязкость жидкости есть мера ее текучести. Она измеряется в МПас, но для технологических целей очень часто пользуются величиной условной вязкости, обычно в единицах времени истечения данного объема жидкости через отверстие определенного диаметра.
Вязкость ПВА-дисперсий определяется с помощью стандартной кружки ВМС. Тщательно перемешанную дисперсию наливают в кружку до уровня выше верхнего отверстия. При вытекании дисперсии уровень ее в кружке понижается, в момент открытия верхнего отверстия включают секундомер. В момент открытия нижнего отверстия секундомер выключают и за условную вязкость считают время истечения клея от верхнего до нижнего отверстия.
Обычно в ТУ регламентирована вязкость в начальный период изготовления клея или спустя какой-либо период после изготовления. Дело в том что вязкость высокомолекулярных продуктов растет во времени в силу различных химических процессов происходящих в клее. Эти процессы не могут быть остановлены, а только замедлены добавками некоторых веществ – стабилизаторов.
4. Водородный показатель (рН) клеев
Показатель рН той или иной жидкости показывает содержание водородных ионов в ней. Для дистиллированной воды рН = 7, что показывает нейтральную среду. Значения рН < 7 характеризуют кислоты, рН > 7 – щелочи. Водородный показатель имеет значение при выборе количества отвердителя, он значительно влияет на срок годности клея. Низкие значения рН свидетельствуют о кислотности клея, что нежелательно для его длительного хранения.
Водородный показатель клеев определяют простым колориметрическим способом, то есть по изменению окраски связующего после добавления в него специального индикатора или по принципу лакмусовой бумажки. Для более точных измерений можно использовать электрические рН-метры, которые регистрируют величину тока между электродами, погруженными в данную жидкость, причем величина тока зависит от концентрации водородных ионов в исследуемой жидкости.
5. Токсичность
Токсичность выражается в содержании токсичных веществ, например, для карбамидных смол - свободного формальдегида, который относится к газам нервно-паралитического действия и вредно действует на слизистую оболочку глаз.
Снижение содержания свободного формальдегида в клееной продукции является насущной необходимостью, так как во многом определяет конкурентоспособность продукции. По нормам европейских стандартов для класса эмиссии Е1 этот показатель должен быть не более 10 мг на 100 г сухого продукта.
6. Жизнеспособность клея
Жизнеспособность клея можно определить как время, в течение которого клей после добавления в него отвердителя способен сохранять рабочую вязкость (то есть не теряет текучесть). Период жизнеспособности определяется моментом перехода жидкого клея в желеобразный продукт, который уже не обладает способностью адгезии и не растворяется в воде. Неиспользованный до этого момента клей является безвозвратно потерянным.
7. Время отверждения клея
Время отверждения клея может четко фиксироваться только при горячем склеивании. Стандартный метод для карбамидных клеев заключается в том, что в стакане взвешивают примерно 50 г смолы и добавляют в нее 2,5 см3 отвердителя – водного раствора хлористого аммония концентрацией 20% (это соответствует 1% по сухому остатку). Затем примерно 2 г клея помещают в пробирку и погружают ее в кипящую воду так, чтобы уровень клея в пробирке был на 10 мм ниже уровня воды. Одновременно с погружением пробирки в кипящую воду включают секундомер. Клей непрерывно перемешивают стеклянной палочкой до начала его отверждения и фиксируют время с точностью до секунды. Оно составляет 30-70 с и зависит от количества отвердителя. За результат принимают среднее двух параллельных испытаний, при этом допускаемое расхождение не должно превышать 2 с.
Для термопластичных клеев, отверждаемых холодным или теплым способом, вместо времени отверждения указывают минимальное время прессования, в течение которого клеевой шов набирает прочность, достаточную для распрессовки клееной продукции (обычно 50-70% от конечной прочности).
8. Температура пленкообразования
Для дисперсионных поливинилацетатных клеев существует некоторая минимальная температура, ниже которой пленка клея не образуется (так называемая "точка беления"). Минимальная температура пленкообразования (МТП) зависит значительно от водородного показателя клея. При малой кислотности (высоком значении рН) МТП может увеличиться до 25-30 ºС. При значениях рН = 3-4 она составляет 5-10 ºС. Нужно иметь в виду, что МТП не идентична минимально допустимой температуре рабочего помещения. Можно считать, что практически для всех видов клеев и всех видов клееной продукции минимальной температурой воздуха при склеивании является +15 С.
9. Клеящая способность клеев и клеевых соединений древесины
Основной показатель качества клея - его клеящая способность оценивается по прочности клеевого соединения на образцах различных форм и из различных древесных материалов. Наиболее распространенным является испытание на скалывание вдоль волокон на образцах, идентичных образцам для аналогичных испытаний цельной массивной древесины. При этом клееные образцы изготавливают из древесины той породы, из которой изготавливают клееную продукцию по технологии склеивания, принятой для данного вида продукции.
Часто возникает необходимость знать собственную прочность клеевого шва. Методы испытаний на скалывание не позволяют получить разрушения по клеевому шву ввиду сравнительно невысокой прочности древесины при этом виде нагружения. Для этой цели применяют склеивание гладко опиленными торцами и испытание клеевого соединения растяжением вдоль волокон. Высокая прочность древесины вдоль волокон гарантирует либо адгезионное (по границе клей – древесина), либо когезионное разрушение по клеевому шву. Таким образом проверяется клеящая способность карбамидных клеев, используемых в производстве стружечных плит. Применяют цилиндрические диаметром 20 мм образцы многократного использования из древесины бука. На предприятии обычно совмещают контроль качества клея с контролем качества готовой продукции, выполняя пробное склеивание в режиме отладки технологического процесса.
Набор методов испытаний при входном контроле клеев определяется по конкретным условиям. Часто достаточно ограничиваться сравнительно быстрыми методами контроля – определение вязкости по ВЗ-4, кислотности колориметрическим способом, содержания свободного формальдегида по электрическому рН-метру. Неизбежно определение времени жизнеспособности клея при различном количестве отвердителя, ибо только так можно найти оптимальный вариант. Доверяться же указаниям поставщика нельзя, так как количество отвердителя зависит, в частности, и от срока изготовления данной партии смолы. И, конечно, обязательным является проверка клеящей способности клея в испытаниях на скалывание, так как только это испытание дает уверенность в качестве химического продукта.
При отсутствии на предприятии испытательной машины часто используют упрощенное испытание с оценкой только картины разрушения клееного образца.
При разрушении места склейки могут быть три варианта:
1) Адгезионное разрушение по границе клей – древесина. Это говорит о низкой клеящей (адгезионной) способности связующего.
2) Разрушение по клеевому шву, когда следы клея есть на обеих половинках разрушенного образца. Это говорит о низкой прочности клеевого шва.
3) Разрушение по древесине, когда поверхность разрушения является негладкой, покрытой разрушенными волокнами древесины. Этот вариант является оптимальным. Он говорит о том, что прочность клеевого шва и прочность его связи с древесиной выше прочности самой древесины. Только этот вариант говорит об удовлетворительном качестве клея и правильности технологии склеивания. Это условие должно соблюдаться для всех пород древесины, в том числе твердолиственных.
Здесь следует заметить, что разрушая клееный образец, например, ударом молотка, мы рискуем получить искаженный результат. Дело в том, что пластичные клеи (поливинилацетатные, резиновые, клеи-расплавы) при ударном действии нагрузки не успевают проявить своих пластичных свойств и могут дать ошибочно положительный результат. При медленном приложении нагрузки (как того требуют стандарты на методы испытаний) результат может оказаться качественно другим. Поэтому всем, кто серьезно обеспокоен качеством своей продукции, мы рекомендуем не жалеть средств на организацию заводской лаборатории с современным оборудованием. Такое подразделение может обслуживать несколько родственных предприятий и быть также полигоном для исследовательских работ. В нашем бурно меняющемся мире постоянно приходится сталкиваться с новыми материалами, новыми процессами и новым оборудованием. Выполнение опытных работ значительно снижает риск получения некачественной продукции.
10. Цена.
Практика показывает, что клей незначительно влияет на себестоимость готовой продукции, а сильно на ее качество.
Правильных Вам решений. | 
