Hlavní typy lepidel používaných při zpracování dřeva

V tabulce. 1.1. Je uveden stručný přehled lepidel na dřevo. Tabulka vám může pomoci s výběrem typu lepidla pro konkrétní výrobek. Podrobnější informace o lepidlech jsou uvedeny v následujících částech této kapitoly.

V roce 1994 byla polovina celkové světové produkce termosetových pryskyřic tvořena formaldehydovými pryskyřicemi. Jejich hlavními producenty byly USA, Japonsko, Německo a Rusko. V Rusku se na zpracování dřeva využívá přibližně 85 % výroby močovinových pryskyřic a pouze 15 % fenolformaldehydových pryskyřic. Kontinuální syntéza pryskyřic probíhá v 17 chemických závodech a 39 dřevozpracujících závodech. Celkově má ​​Rusko kapacity na výrobu syntetických pryskyřic ve výši 712,5 tis. tun (1996) a míra využití kapacit podniků se pohybuje od 38 do 85 %.

Termosetové pryskyřice a lepidla na jejich bázi

1. Močovinoformaldehydové pryskyřice a lepidla na jejich bázi

Tyto pryskyřice byly poprvé syntetizovány v roce 1929. Výchozími látkami pro ně jsou močovina a formaldehyd.

Močovina (karbamid)-CO(NH₂)₂ –amid kyseliny uhličité. Je to bílá krystalická látka s hustotou 1,33 g/cm3 a bodem tání XNUMX g/cmXNUMX, která je vysoce rozpustná ve vodě. Močovina se získává z amoniaku a kyseliny uhličité:

Močovina se používá nejen k výrobě syntetických pryskyřic, ale také v zemědělství jako dusíkaté hnojivo a přísada do krmiv. Krmná močovina obsahuje více nečistot a není vhodná pro chemickou výrobu.

formaldehyd HCOH je nejjednodušší aldehyd a získává se z methylalkoholu (methanolu):

Tato aktivní chemikálie je bezbarvý plyn se štiplavým zápachem. Vodný roztok formaldehydu tzv formalín a také se používá k dezinfekci, ošetření semen atd.

Reakce močoviny s formaldehydem probíhá nejprve v mírně zásaditém a kyselém prostředí, vznikají ve vodě rozpustné produkty, které se pak v kyselejším prostředí přeměňují na pryskyřičné látky. Poměr výchozích složek močovina-formaldehyd se pohybuje v rozmezí Se zvýšením podílu formaldehydu klesá riziko želatinace pryskyřice, ale zvyšuje se její toxicita. V posledních letech je zřetelná tendence snižovat poměr složek až na 1:1,1 za účelem snížení toxicity lepených výrobků.

U nás se k syntéze pryskyřic obvykle používá 37% formalín, zatímco dovážená lepidla se vyrábějí pomocí formalínového koncentrátu (formconcentrate), který je šetrnější k životnímu prostředí, vyžaduje méně energie na syntézu pryskyřice, zvyšuje produktivitu reaktoru a skladuje se téměř neomezeně dlouho. Výroba tvarového koncentrátu této značky je založena na vysoce ekonomickém procesu kompletní konverze metanolu na železo-molybdenový oxidový katalyzátor v trubkových reaktorech. Na výstupu z reaktoru je směs formaldehydu a vzduchu přiváděna do absorpční kolony, kde je formaldehyd absorbován roztokem močoviny za vzniku formalínového koncentrátu. Odpadní vzduch obsahující zbytky formaldehydu je přiváděn do katalyzátoru, kde se spalují škodlivé látky. Forma koncentrátu je schopna syntetizovat pryskyřice tříd toxicity E1 a EO.

jsou sirupovité kapaliny s koncentrací po destilaci vody ve vakuu (vakuové pryskyřice). Tyto pryskyřice jsou nejrozšířenější v dřevozpracujícím průmyslu. V systému Ministerstva lesnictví SSSR jejich produkce v roce 1990 činila 365 tisíc tun. Široké použití takových pryskyřic a lepidel na nich založených je způsobeno řadou výhod: vysoká rychlost vytvrzování, nízká cena lepidel, vysoká pevnost lepeného spoje, nízký zápach a bezbarvost lepidla.

Mezi nevýhody patří především jejich omezená voděodolnost a tepelná odolnost v rozmezí teplot +60°C, přítomnost toxické složky – volného formaldehydu, výrazné smrštění lepidla, špatné vyplňování spár a zvýšené nebezpečí koroze lepidel. Tyto nedostatky určují také rozsah použití odpovídajících lepených výrobků – pouze ve vnitřních nebo povětrnostních podmínkách.

Lepidla podle GOST 4:

nízká toxicita, s obsahem volného formaldehydu do 0,25 %; se používají zejména k výrobě překližek, k lepení papíru, ve stavebnictví a k dalším účelům, kromě výroby dřevotřískových desek;

rychle tvrdnoucí; pro obkladové nábytkové desky v krátkodobých jednosponových lisech, pro výrobu překližek, tepelně izolačních materiálů;

se zvýšenou životaschopností; k výrobě překližky, nábytkových dílů, truhlářských a stavebních výrobků, k výrobě licích jader a zpevnění zeminy;

spojení výhod obou předchozích; pro výrobu překližek, nábytkových dílů, truhlářských a stavebních výrobků.

Kromě značky lepidla může být uvedena preferovaná oblast použití pojiv: pro výrobu desek (P), pro překližku (F), pro výrobu nábytku (M) a pro slévárenskou výrobu (L).

Pryskyřice jsou homogenní suspenze bílé až světle hnědé barvy bez cizích inkluzí. Jsou plně mísitelné s vodou v objemovém poměru 1:2 Při skladování pryskyřic je povoleno zvýšení jejich viskozitních norem.

Pryskyřice by měly být použity nejdříve 24 hodin po výrobě. Všechny lze použít pro lepení za studena i za tepla v závislosti na typu tužidla. Při lepení za tepla je třeba použít chlorid amonný. NH₄Cl (amoniak) ve formě 20% vodného roztoku. Obsah sušiny ve vodném roztoku je do 5 %. Při vysokých teplotách se chlorid amonný rozkládá na amoniak a kyselinu chlorovodíkovou: NH₄Cl = NH₃ + HCI. V poslední době se síran amonný používá místo chloridu amonného pro močovinová lepidla, zejména ta, která se používají při výrobě desek.NH₄)₂SO₄. Například v Německu je používání chloridu amonného zakázáno kvůli tvorbě dioxinů při spalování zbytků dřevěných panelů.

Při spojování za studena je tvrdidlem slabá kyselina, obvykle kyselina šťavelová. (COUN)₂– produkt syntézy hydroxidu sodného a oxidu uhelnatého – v množství závislém na kyselosti pryskyřice, obvykle ve formě 10% vodného roztoku.

Močovinové pryskyřice jsou kysele vytvrzované, takže po přidání tvrdidla je jejich doba zpracovatelnosti krátká a pohybuje se od dvou do čtyř hodin. Ukazatele močovinových pryskyřic vyrobených domácími podniky jsou uvedeny v tabulce. 1.5. Oblasti použití lepidel jsou následující: výroba překližek, lepení nábytkových dílů a truhlářských a stavebních výrobků; výroba dřevotřískových desek; výroba nízkotoxických dřevotřískových desek paletovou metodou; KFPD, MFPD, PKF-M – pro impregnaci papírů při lepení dřevotřískových desek za tepla v jedno- nebo vícepatrových lisech.

Práškový získává se rozprašováním tekuté pryskyřice a následným sušením horkým vzduchem. Výsledkem je bílý jemný prášek, který by měl být skladován v uzavřené nádobě při teplotě nepřesahující 20°C. Prášek se zcela rozpustí ve vodě. Výhodou lepidla je snadná přeprava, skladování a příprava. Tužidlo lze přidat přímo do prášku, a tak vyrobit samotvrdnoucí lepidla s krátkou trvanlivostí.

Kromě značek lepidel uvedených v GOST vyrábějí různé společnosti desítky dalších značek pro konkrétní oblasti použití podle vlastních technických specifikací.

Na ruském trhu má pryskyřice vyráběná společností JSC Akron nejnižší cenu (236 USD za 1 tunu), ale neumožňuje výrobu desek třídy E1 s vysokým obsahem formaldehydu. Světové ceny močovinoformaldehydových pryskyřic se pohybují od 295 do 400 USD/t v závislosti na kvalitě produktu.

Pro zlepšení výkonnostních charakteristik jsou modifikovány speciálními přísadami nebo vystaveny určitým fyzikálním vlivům. Nejběžnější přísady jsou:

1) melamin (C₃H(^₆), který, když reaguje s formaldehydem, vytváří rozvinutou trojrozměrnou strukturu. Vzhledem k vysokým nákladům na melamin není jeho přídavek vyšší než množství močoviny. Výsledné pryskyřice jsou následujících jakostí: mms и MMF. Tyto pryskyřice mají stejnou odolnost proti vroucí vodě jako fenolické pryskyřice, ale vytvrzují se rychleji;

3) latex (vodo-kaučuková disperze) také zvyšuje elasticitu lepeného spoje, jeho odolnost vůči vodě a teplu. Přidání – až 20%;

4) resorcinol-melamin-formaldehydová pryskyřice slouží jako přísada do čistých močovinových pryskyřic k získání vodotěsného lepidla “Karbofan”. Přísada je Modifikovaná pryskyřice se používá k získání voděodolné překližky – vzorky po varu po dobu 1 hodiny mají pevnost minimálně 1,2 MPa a po 40 zkušebních cyklech pod 70 % původní pevnosti. Receptura lepidla: pryskyřičný chlorid amonný kaolin do 5 m Suchý zbytek doby vytvrzení lepidla při lepení za tepla

5) technický aerosil (odpad z výroby fluoridu hlinitého) může sloužit jako aktivní plnivo, které snižuje smrštění lepidla o 40 %, doba vytvrzování při lepení za tepla se zkracuje o 40 % a zároveň je možné při stejné době vytvrzování snížit teplotu lisovacích desek na 120.

2. Melaminové pryskyřice a lepidla na jejich bázi

melamin (C₃H₆N₆) při reakci s formaldehydem vytváří rozvinutější trojrozměrnou strukturu než s močovinou. To zajišťuje vyšší pevnost a trvanlivost lepeného spoje. Vzhledem k vysoké ceně melaminu se používá jako přísada do močovinových pryskyřic. Dostatečné voděodolnosti lepeného spoje je dosaženo při obsahu melaminu, který není menší než celková hmotnost lepidla. Tužidlo: chlorid amonný nebo kyselina fosforečná. Přímá modifikace močovinových pryskyřic melaminem však nezískala oblibu v důsledku rozpouštění melaminu při pokojové teplotě a prodloužení doby vytvrzování. Výrazně lepších výsledků se dosahuje kombinací močovinových pryskyřic s melaminformaldehydovými pryskyřicemi. Například pro získání voděodolných dřevotřískových desek se používá směs melaminových a močovinových pryskyřic v poměru 45:55.

Melaminformaldehydové pryskyřice (tabulka 1.7) lze vytvrzovat jak při zvýšené, tak při pokojové teplotě (v druhém případě s přídavkem kyselého tvrdidla). Kromě adhezivních pryskyřic se široce používají impregnační melaminové pryskyřice, zejména při výrobě dokončovacích a lepicích fólií.

V Rusku neexistuje průmyslová výroba melaminu a podniky vyrábějící odpovídající pryskyřice (hlavně impregnační pryskyřice) pracují s dováženými surovinami. Světové ceny melaminformaldehydových pryskyřic jsou v rozmezí

3. Fenolformaldehydové pryskyřice a lepidla na jejich bázi

Fenoly jsou sloučeniny benzenové řady, ve kterých je jeden nebo více atomů vodíku nahrazeno hydroxylovými skupinami. Podle počtu hydroxylů se fenoly dělí na jedno- a vícesytné. Monatomové látky zahrnují fenol, kresol a xylenol. Resorcinol je dvouatomová látka. Fenoly se u nás získávají především z ropných produktů. Dále je možné využít břidlice, uhlí a dřevní odpad.

Vzorec fenolu (druhý název – kyselina karbolová) С₆Н₅JE ON. Čistý fenol je bezbarvá krystalická látka s teplotou tání 43°C. Kresol kromě hydroxyl (ON) má methylovou skupinu CH₃. Může existovat ve formě ortho-, para- nebo meta-kresolu. Jejich směs se nazývá trikresol a je to čirá, tmavě hnědá olejovitá kapalina se silným zápachem. Hustota bodu varu

Při reakci fenolu s formaldehydem lze v závislosti na poměru výchozích složek získat termoplastické (novolac) i termosetové pryskyřice. Když je poměr fenol:formaldehyd v rozmezí, získají se termosetové pryskyřice, když je přebytek fenolu, získají se termoplastické pryskyřice.

Polykondenzační reakce probíhá ve třech fázích:

1) Resol – počáteční fázi. Struktura molekul je lineární. Molekulová hmotnost Produkt je vysoce rozpustný a při zahřívání taje.

2) Resitol – mezistupeň. Molekuly mají prostorovou strukturu. Produkt se v organických rozpouštědlech nerozpouští, ale pouze bobtná. Měkne až při zahřátí.

3) Opakovat – konečná fáze. Výrobek je pevné těleso s vysokou pevností a tvrdostí.

Při lepení dřeva se používají rezolové pryskyřice vytvrzující za tepla i za studena. Pryskyřice vytvrzované za tepla mají zvýšenou alkalitu a nejsou vhodné pro lepení za studena. Při spojování za tepla s fenolovými pryskyřicemi není potřeba žádné tvrdidlo. Katalyzátorem reakce je vysoká teplota a koncepty lepidla a pryskyřice jsou zde totožné. Při lepení za studena jsou tvrdidlem kyseliny sulfonaftenové (tzv. „Petrov kontakt“) v množství do 20 % a více. Z ekologických důvodů byla však výroba sulfonaftenových kyselin v poslední době ukončena a pro tyto účely jsou nahrazovány diethylenbenzensulfonovými kyselinami (BSS).

Výhodou fenolových pryskyřic oproti močovinovým je vysoká odolnost lepených spojů vůči vodě a povětrnostním vlivům. Nevýhodou lepidel je vyšší cena, pomalá rychlost vytvrzování a vyšší toxicita. Lepidlo vytváří tmavou čáru lepidla, hrozí poškození dřevěných vláken kyselinou, některé značky lepidel vyžadují po aplikaci zaschnutí. Fenolové pryskyřice se používají především k výrobě voděodolné překližky procesem za tepla, dále k impregnaci dýhy při výrobě vypálené překližky a dřevolaminovaných plastů (tab. 1.8 a 1.9)

Kapacita ruských závodů na výrobu fenolformaldehydových pryskyřic v roce 1996 byla 180,2 tis. tun Cena pryskyřic značek vyráběných JSC Karbolit v roce 1995 byla 437 $/t. Na světovém trhu se cena fenolformaldehydových pryskyřic pohybuje v rozmezí

Modifikace fenolformaldehydových pryskyřic je možná pomocí následujících přísad:

) syntetický kaučuk. Pro pryskyřice SFZh – používané pro výrobu voděodolné překližky z měkkého dřeva je přísadou až 7 dílů pryže, která dobře stabilizuje viskozitu lepidla a zajišťuje kvalitní lisování za studena i lepení za tepla.

b) Ligninová mouka. Použijte mouku 140 mletí o sypné hmotnosti v množství do 5 m.h.

c) Tekuté a pevné lignosulfonáty. Může nahradit až 20 % fenolu při výrobě fenolových pryskyřic.

Kromě jednosložkových (tedy bez tužidla) teplem tuhnoucích fenolických lepidel se používají lepidla s tužidly, která zvyšují stupeň polykondenzace pojiv a snižují lisovací cyklus. Pro pryskyřice lze použít uhličitan draselný. (NA₂S₃) ve formě 50% roztoku nebo kombinovaného tužidla (CH), který se připravuje rozpuštěním dvojchromanu draselného nebo sodného ve vodě zahřáté na 60 °C. Také se tam přidává močovina, dokud se úplně nerozpustí.

Obdobnou roli hraje modifikační a tužící přísada – pryskyřice s kombinovaným tvrdidlem v poměru (75): (90) v množství do 10 dílů Z plniv pro fenolické pryskyřice vytvrzující za tepla se používá křída, dřevěná nebo pšeničná mouka, karboxymethylcelulóza a urotropin (25 dílu). Křída a dřevitá moučka dodávají lepidlu potřebnou viskozitu, pšeničná mouka potřebnou lepivost a zlepšuje kvalitu lepeného spoje.

1.8. Indikátory adhezivních fenolických pryskyřic typu SFG

Viskozitní tryska 4 mm), s