Сайт о клеях

 

Клей на основе немодифицированных фенолоформальдегидных смол

Процесс изготовления клеев данного вида основывается на немодифицированных фенолоформальдегидных смолах резольного типа, отверждаемых при нормальных температурах в присутствии кислых катализаторов. Процесс отверждения клея может быть ускорен путем повышения температуры до 50-60 градусов Цельсия. Сульфонафтеновые кислоты (контакт Петрова), а также соляная кислота чаще всего используются в роли кислых катализаторов (отвердителей). Допускаются случаи введения растворителей (этиловый спирт, ацетон) в некоторые клеевые композиции.

Главное предназначение клеев, основанных на немодифицированных фенолоформальдегидных смолах – это склеивание ДСП, пенопластов, пищевой тары, древесных пластиков, фанеры и древесины в целом. Клеи обладают устойчивостью к воде, но в то же время токсичны. Токсичность объясняется содержанием в клее свободного фенола и формальдегида. Кроме того, данные клеи гидролизуют целлюлозу. Процесс изготовления клея заключается в смешении компонентов на месте его потребления.

В31-Ф9 – это фенолоформальдегидный клей холодного отверждения, в состав которого входит смола ВИАМ Ф-9, этиловый спирт и резорцин; керосиновый контакт (1 сорт) применяется в качестве отвердителя. Для получения клея компоненты смешивают на месте его потребления.

В ходе испытаний было установлено, что прочность клеевых соединений (клей В31-Ф9) органического стекла  как с капроновой тканью, так и между собой не уменьшается после 500-часового нагревания при температуре 60 градусов Цельсия, а также циклического воздействия температур от -60 до +60 градусов (30 циклов) и воды на протяжении 30 суток. Ниже приведена технология производства смолы ВИАМ Б, а также клея холодного отверждения, основанного на ВИАМ Б-3.

Сначала 100 вес. ч. фенола и 1 вес. ч. гидроокиси бария загружают в реактор. Гидроокись бария предварительно взбалтывается с 5-кратным количеством воды. В процессе перемешивания и нагревания до температуры 65-70 градусов компоненты растворяются. Нагревание на этой стадии прекращают, после чего загружается 37%-ный формалин (100 вес. ч.).

В последующем температура регулируется количеством поданного в рубашку пара; подача пара прекращается тогда, когда реакционная смесь достигнет температуры 70 градусов Цельсия; благодаря экзотермической реакции рост температуры в реакторе не прекращается. Когда температура достигнет 85 градусов, мешалку останавливают: отмечается время начала кипения. При температуре 97-98 градусов начинает закипать реакционная смесь; 40 минут ее выдерживают при кипении, затем обратный холодильник переключается на прямой, продукт конденсации обезвоживается в вакууме (остаточное давление – 110-160 мм рт. ст.).

55-65 градусов Цельсия – такой должна быть температура в реакторе. Вязкость смолы контролируется в процессе обезвоживания. Каждые 30 минут отбирают пробы, чтобы получить смолу с вязкостью 200 сП, а потом каждые 10-20 минут, пока смола не достигнет вязкости 450 сП. В конце смола охлаждается до температуры 30 градусов Цельсия (пропуская холодную воду в рубашку реактора) и сливается в тару.

ВИАМ Б-3 – это клеевая композиция, которая готовится в клеемешалке с водяным охлаждением. Стоит отметить, что клеемешалка должна быть сделана из луженого или эмалированного железа, стекла, сплавов В-95, АМЦ, или дуралюмина. Охлажденная смола загружается в клеемешалку, добавляется керосиновый контакт и ацетон (можно спирт), все компоненты перемешивают 10-15 минут вплоть до того момента, пока не получится клеевая масса.

В сферу применения клеев, основанных на немодифицированных фенолоформальдегидных смолах холодного отверждения, входит соединение пенопластов со стеклотекстолитом, металлами, тканью. Подслой клея БФ-2 предварительно наносится (при нагревании) на металл.

Науке известны также другие фенолоформальдегидные клеи, которые могут использоваться для склеивания без нагревания, а именно с применением таких отвердителей, как спиртовые растворы минеральных кислот, смесь, состоящая из глицерина, формалина, соляной кислоты, а также раствор ортофосфорной кислоты в этиленгликоле и др.

Особое внимание из всех зарубежных фенолоформальдегидных клеев холодного отверждения нужно уделить клею Р-600. Он представляет собой смесь фенолоформальдегидной смолы вместе с п-толуолсульфокислотой. Смола – это продукт конденсации 100 вес. ч. фенола со 180 вес. ч. формальдегида при наличии едкого натра (3 вес. ч.). П-толуолсульфокислоту добавляют в размере 1 вес. ч. на 5 вес. ч. смолы. Жизненный период клея составляет 6 часов при температуре 20 градусов. Продолжительность отверждения составляет 12-16 часов в том случае, пока прочность клеевых соединений древесины ещё не достигла 100-130 кгс/см2; прочность после отверждения на протяжении 3-5 часов составляет 40-50 кгс/см2. Под действием воды прочность клеевых соединений  (клей Р-600) снижается. Ниже мы приводим данные о водостойкости сосны и бука, то есть их клеевых соединений на основе клея Р-600:

 

Разрушающее напряжение. Условия испытаний при скалывании, кгс/см2:

сосна-бук

Исходные данные – 90, 120
Выдержка в воде при температуре 20 градусов Цельсия на протяжении 100 часов непосредственно после:
-          выдержки в воде – 60, 80
-          пребывания на воздухе 48 часов – 81, 108
-          8-часового кипячения в воде – 48, 65
-          пребывания на воздухе 48 часов – 59, 83.

 

У образцов сосны, которые склеены клеем Р-600, прочность уменьшается на 20 % после нагревания при температуре 100 градусов Цельсия на протяжении 100 часов. Что касается прочности клеевых соединений бука, то она изменяется незначительно.

Сфера применения фенолформальдегидных клеев, которые отверждаются при нагревании (это клеи горячего отверждения), довольно широка. Клеевые смолы горячего отверждения представляют собой эмульсионные, спирто- и водорастворимые продукты различной вязкости.

Склеивают данными смолами обычную фанеру (смола С-1), фанеру с повышенной водостойкостью (С-35), пищевую тару (смолы СБТ) и древесные смолистые пластики (СП-1, СКС-1, ЛБС-3). Для производства ДСП рекомендуют использовать фенолоформальдегидные смолы с пониженной вязкостью типа СБТ (по вискозиметру В3-4 – 20-30 с), С-35, С-1. Для того чтобы склеить фанеру, чаще всего применяют клеевые фенольные смолы, вязкость которых составляет от 100-150 до 300 сП., в которых содержится 33-55% сухих веществ. Чтобы получить клей с оптимальными свойствами, часто смешивают различные партии смол одной марки. Процесс получения растворов необходимой вязкости состоит из разбавления готовых водорастворимых смол, в которых содержится 40-45% сухих веществ, водой.

140-150 градусов Цельсия – такова температура склеивания древесных материалов фенолоформальдегидными клеями горячего отверждения.