Лако-красочные материалы — производство
Технологии и оборудование для изготовления красок, ЛКМ
ВЕЩЕСТВА, ПОВЫШАЮЩИЕ ЛИПКОСТЬ КЛЕЕВ
Липкость — это способность клея мгновенно образовыват: ■соединение при контакте с твердой поверхностью [131, с. 364] Это свойство необходимо для клеев, используемых, например для приклеивания декоративно-отделочных материалов, тепло изоляционных волокнистых материалов, для склеивания мягки: топливных емкостей, для создания липких лент и т. д. Липкості клеев является важной технологической характеристикой прі производстве резиновых изделий, например шин.
Для повышения липкости каучуковых клеев использую’ пластицированный натуральный каучук. Он мгновенно смачи вает поверхность, с которой приведен в контакт, благодаря вы сокой вязкотекучести.
Липкость латексных клеев можно повысить, добавляя і эмульсию небольшие количества растворителей с высокой тем
пературой кипения, некоторые смолы, нелетучие масла или мягчители. Растворители рекомендуется вводить в процессе изготовления эмульсии, причем не в чистом виде, а в виде раствора каучука в растворителе. Весьма эффективно добавление в каучуковый латекс метанола [10% (об.)) перед введением
растворителя эмульсии. Смолы для улучшения липкости вводят в виде стабилизированных суспензий. К смолам, улучшающим липкость, относятся канифоль и ее эфиры, политерпены, полиэфирные смолы и др. Нелетучие масла и мягчители следует вводить весьма осторожно и в небольших количествах (5— 10% от массы полимера), поскольку они могут быть несовместимы с каучуком и мигрировать на поверхность раздела, снижая адгезию [51, с. 85].
Для повышения липкости полихлоропреновых клеев используют канифоль и ее производные, алкил — и терпенфенольные :молы, кумаронинденовые, хлорированный натуральный каучук. При введении алкилфенольной смолы достигается более высокая прочность при расслаивании, чем с терпенфенольной смо — чой. Добавление к смолам канифоли и ее производных обеспечивает более высокие прочностные характеристики клеевых сое — тинений. Применение в качестве добавки хлорированного каучука вместо канифоли и ее производных способствует еще боль- нему повышению прочности клеевых соединений. Хлорированный каучук применяют только в сочетании с терпенфенольнымш і алкилфенольными смолами, поскольку в чистом виде он.- уменьшает способность полихлоропрена к смачиванию и соот — зетственно ухудшает его адгезионные свойства.
При создании липких клеев в качестве компонентов, обес — іечивающих липкость, используют натуральный и регенериро — занный каучуки в сочетании с канифолью. В связи с тем, что — шпкие клеи должны долгое время сохранять липкость, а неко — юрые виды канифолей со временем кристаллизуются, приме — іяют производные канифоли, например гидрированную канифоль, канифоль, модифицированную фенолами, глицериновый іфир гидрированной живичной канифоли (алкан А-120) и др. Дефицитный натуральный каучук можно частично заменять на интетические, например на бутадиеннитрильный. Кроме того, [.ля обеспечения липкости можно использовать полиизобутилен і перхлорвиниловую смолу [6, с. 118].
В качестве агентов липкости используют также низкомоле — :улярные политерпены и ненасыщенные термопластичные смо — 1Ы, содержащие 30—55 звеньев пиперилена, с температурой азмягчения 70—ПО °С.
Для повышения липкости поливинилхлоридных клеев в их остав вводят 25% (масс.) органического или неорганического іентонита, а также силикаты.
В составе липких клеев целесообразно использовать кума — онинденовые и терпеновые смолы. При использовании терпе — овой смолы, имеющей температуру размягчения 76 °С, пол-
зучесть липкого слоя под нагрузкой увеличивается при увеличении содержания смолы и повышении температуры. Поэтому при создании липких лент для склеивания магнитной шленки, работающей при воздействии нагрузок, целесообразно ■использовать производные канифоли [89, с. 47].
Для получения термостойких липких лент успешно используют элементоорганические каучуки, являющиеся достаточно липкими продуктами [104, с. 149]. При необходимости повышения их липкости добавляют 2-оксипропилметакрилат (в количестве 4—36 масс. ч.) и некоторые полимеры, например поливинилхлорид.
Некоторые полимеры сами являются достаточно липкими и не требуют введения дополнительных агентов липкости при ■создании на их основе клеев. К таким полимерам относятся полиалкилвиниловые и полиалкилакриловые эфиры. Часто в качестве основы липких клеев используют сополимер бутилметакрилата с метакриловой кислотой (БМК.-5). Этот сополимер не обладает собственной липкостью, однако приобретает ее при совмещении его с пластификаторами, например с касторовым маслом. Оптимальное содержание касторового масла составляет 60—70 масс. ч. на 100 масс. ч. БМК.-5. При дальнейшем повышении концентрации пластификатора увеличивается адгезия к древесине, но снижаются когезия и адгезия к металлам t[89, с. 40; 202]. Вместо БМК.-5 можно применять сополимер бутилакрилата с акриловой кислотой. Этот сополимер в отличие ■от БМК-5 обладает собственной липкостью, которая зависит от ■содержания акриловой кислоты [оптимальное содержание акриловой кислоты 8—12% (мол.)] [203].
Липкие клеи могут быть получены из растворов каучукоподобных полиакрилатов в метакрилатах. Они состоят из дву> компонентов, представляющих собой растворы, после смешения которых образуется твердый продукт [204].
На основе полиакрилатов получают неармированные, чувст зительные к давлению пленочные клеи. В качестве пример; можно привести клей Tackmaster 87-1050, выпускаемый фирмої «National Strach Chemical Согр.» (США). Это клей защищеі •с двух сторон антиадгезионными пленками. Перед применение защитную пленку снимают с одной из сторон, клей приклады вают этой стороной к склеиваемой поверхности, прикатывают — снимают защитную пленку со второй стороны и прикладываю ■вторую склеиваемую поверхность. Клеевые соединения, выпол ненные такими пленочными клеями, отличаются высокой проч ностью при отслаивании и стойкостью к действию повышенны: температур [205].
Как уже говорилось выше, весьма важно обеспечить лип •кость клеев, используемых для приклеивания декоративно-отде. лочных материалов. Для этих целей можно применять перхлор виниловую смолу. Примером такого клея может служить кле ВК-11, представляющий собой полиуретановую композицию, мс
іфицированную перхлорвиниловой смолой в количестве ) масс. ч. [206].
Для придания липкости клеям, используемым для приклеи — шия стекловолокнистой теплоизоляции, используется сополи — ер бутилметакрилата с метакриловой кислотой. Введение этого эодукта в клеи на основе кремнийорганических соединений эеспечивает возможность склеивания при комнатной темпера — фе; клеевые соединения можно эксплуатировать при темпе — атурах до 400°С [ill, с. 197].
Источник
Компоненты и способы регулирования свойств синтетических клеев, основные
Компоненты и способы регулирования свойств синтетических клеев, основные –
— Отвердитель для ускорения процесса отверждения, особенно при комнатной температуре. Для кислоотверждаемых смол это, как правило, кислоты типа молочной, щавелевой и т.п. Для резорциновых смол — щелочные отвердители, которые более благоприятны по отношению к древесине и клеенаносящему оборудованию.
— Растворитель для регулирования вязкости клея и удлинения срока его пригодности. Основную массу связующих в деревообработке составляют водорастворимые смолы, в мебельной промышленности находят использование органические растворители, в фанерном производстве — метанол для пропиточных смол.
— Наполнитель для снижения усадки клея, его удешевления и регулирования некоторых его свойств. Сюда относится широкий класс материалов, обычно в виде порошков — мел, тальк, гипс, древесная и пшеничная мука и т.п.
— Пластификатор для уменьшения хрупкости клеевого шва. Это вещества, обеспечивающие скольжение молекул в отвердевшем шве относительно друг друга — дибутилфталат, себацинат и др.
— Стабилизатор для удлинения срока хранения смолы. Для кислоотверждаемых смол стабилизатором может служить ацетон.
— Антисептики для повышения биостойкости клеевого шва. Особенно важно введение антисептиков для белковых клеев, подверженных загниванию. Например, для казеиновых клеев таковым является известь.
— Антипирены для повышения огнестойкости клееной продукции.
— Гидрофобные добавки для получения водоотталкивающих свойств плит, например парафиновая эмульсия для связующих, используемых в производстве стружечных плит.
— Вспенивающие добавки для увеличения объема клея и снижения его расхода.
[Волынский В.Н. Технология клееных материалов: Учебное пособие для вузов. (2-е изд., исправленное и дополненное). Архангельск: Изд-во Арханг. гос. техн. ун-та, 2003. 280 с.]
Правообладателям! В случае если свободный доступ к данному термину является нарушением авторских прав, составители готовы, по требованию правообладателя, убрать ссылку, либо сам термин (определение) с сайта. Для связи с администрацией воспользуйтесь формой обратной связи.
ISSN: 2587-9413 Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов.
Источник
Способы улучшения свойств клеев
Наполнение клеев . Наполнители в клеи вводят для придания ему необходимых эксплуатационных свойств и уменьшения расхода. При этом появляется возможность влиять на вязкость клея, особенно при низкой его концентрации; уменьшать глубину проникновения клея в древесину и предотвращать просачивание его на наружные поверхности тонких слоев; снижать величину усадки клея; уменьшать влияние изменения толщины клеевого слоя на прочность клеевого соединения; повышать разрывную прочность отвержденного клея; изменять модуль упругости клея; уменьшать разницу термических коэффициентов линейного расширения клея и древесины; способствовать равномерному распределению напряжений в клеевом слое и т.д.
Для достижения указанных целей наполнитель должен прочно соединяться с клеем; образовывать с ним однородные композиции; не оказывать каталитического действия на отверждение клея и, в частности, не затормаживать этот процесс; не вызывать коррозии металла, приклеиваемого к основе; не ухудшать стабильности клея при хранении и т.д.
Наполнители классифицируют:
по химическому составу;
по воздействию на полимер;
По химическому составу наполнители могут быть органическими и неорганическими.
Органические наполнители — древесная мука, мука злаковых (пшеничная и ржаная) и бобовых (соевая и др.), крахмал, мука из скорлупы плодовых каштанов, кокосовых и грецких орехов, лигнин, карбоксиметилцеллюлоза, измельченная кора различных деревьев и т.п. Эти наполнители хорошо набухают в воде, активно адсорбируют влагу, повышают вязкость клея, предотвращают стекание смолы с листов шпона. Некоторые из них, однако, снижают водостойкость клея, поэтому для ее восстановления в клей добавляют еще и альбумин.
Внутренние напряжения в клее от введения в него наполнителей, как правило, снижаются, так как не создается препятствий для развития релаксационных процессов и сохранения подвижности молекул. Отвержденный карбамидный клей содержит около 10-15% воды, химически не связанной с ним. В дальнейшем эта вода поглощается древесиной, что приводит к усадке и растрескиванию клеевого слоя. Введение в клей крахмала, белковых веществ, древесной муки и других гидрофильных веществ предотвращает появление этих нежелательных явлений.
Неорганические наполнители — каолин, мел, асбест, гипс, сажа, тонко размолотое стекло, высокодисперсные металлические порошки и многие другие. Эти наполнители не набухают в воде и не растворяются в ней. На вязкость клея они влияют слабо, но хорошо закрывают сосуды древесины, препятствуя просачиванию клея через тонкие слои. Наполнители уменьшают также влияние изменения толщины клеевого слоя на прочность клеевого соединения. Однако с течением времени прочность клеевого соединения может несколько снизиться. Что касается внутренних напряжений в клеевом слое, то перечисленные наполнители увеличивают их за счет увеличения модуля упругости клея. В то же время эти наполнители уменьшают разницу в термических коэффициентах линейного расширения клея и древесины. Минеральные наполнители способствуют сильному затуплению режущего инструмента при обработке им клееного материала.
Наполнители могут быть активными и инертными. Активные наполнители улучшают клеящие свойства полимера, упрочняют клеевой слой, повышают его модуль упругости или изменяют другие его свойства. Примеры таких наполнителей — крахмал, мука злаковых, двуокись титана и др. Следует, однако, заметить, что активными они называются в известной мере условно, так как, улучшая какое-либо одно свойство клея, они могут ухудшать другие его свойства. Кроме того, активность наполнителя может проявляться только при определенном его содержании в клее.
Инертные наполнители, в отличие от активных, не изменяют свойств клея. Примеры инертных наполнителей — мел, каолин, тальк и др. Основной эффект их применения обусловлен частичным заполнением объема. Структура твердых наполнителей может быть различной. Так, они могут быть тонкодисперсными, с частицами в форме зерен (древесная мука, мел и др.) или пластинок (тальк, графит, слюда), а также в виде волокнистых материалов (асбест, волластонит).
Размеры частиц наполнителя — важная его характеристика, от которой зависит не только прочность клея после его отверждения, но и склонность наполнителя к агломерации и осаждаемости частиц в клеевом растворе. Мелкодисперсные наполнители, имеющие большую удельную поверхность, более склонны к агломерации и меньше осаждаются. Размеры частиц, как правило, должны быть в пределах 1-20 мкм, но в отдельных случаях они могут быть и несколько большими, так как применение тонкодисперсного наполнителя может вызвать появление технологических трудностей — сильное загустение клея и снижение его текучести.
Содержание наполнителя в клее колеблется в довольно широких пределах. При малых количествах наполнителя наблюдающееся повышение прочности происходит за счет усиления пространственной структуры, образованной макромолекулами полимера. При больших степенях наполнения (от массы полимера) упрочняющее действие связано с образованием предельно структурированных пленок, распределенных между частицами полимера. При большом наполнении клея частицы наполнителя соприкасаются друг с другом, что приводит к резкому повышению вязкости клея. Может также уменьшиться активность клея (затормозится процесс его отверждения, особенно при холодном склеивании) и снизиться прочность клеевого соединения.
При склеивании, например, листов шпона с ложным ядром количество вводимого в клей гипса увеличивается до 10-15%. В фенолоформальдегидных смолах, применяемых без предварительной подсушки, количество вводимого мела увеличивается до 12-14%.
Наполнитель можно вводить в реакционную смесь по истечении 1-1,5 ч после варки смолы или в готовую смолу за 8-10 ч до ее использования. В реакционную смесь целесообразно вводить наполнители, которые способны хорошо набухать в воде. В готовый клей, как правило, вводят неорганические наполнители. Для равномерного распределения наполнителя в клее последний вспенивают в течение 8-10 мин.
Практика применения некоторых наполнителей выработала следующие рекомендации в отношении их количества, вводимого в различные клеи (% от массы смолы):
| Мука древесная | 3-5 | Лигнин гидролизный | 10-18 |
| Мука пшеничная | 15-40 | Гипс | 1,5-3 |
| Мука ржаная | до 30 | Каолин | 3-6 |
| Мука из скорлупы орехов | 30-40 | Мел | 3-5 |
| Крахмал | 2-4 | Карбоксиметилцеллюлоза | 0,5-1 |
| Альбумин | 3-5 | Двуокись титана | 3-5 |
Пластификация клеев . Некоторые из применяемых в настоящее время клеев отличаются после отверждения значительной жесткостью, что затрудняет развитие релаксационных процессов и, следовательно, способствует сохранению в клее значительных по величине внутренних напряжений. Эластичность пленки отвержденного клея можно повысить введением в него пластификатора, который усилит способность полимера к большим высокоэластическим и вынужденно высокоэластическим деформациям. При этом пластификатор должен быть способен совмещаться с клеем (т.е. образовывать с ним истинный раствор), отличаться малой летучестью, иметь небольшую вязкость, быть химически стойким, не вымываться водой, не ухудшать диэлектрических свойств клея и т.д. Эффективность пластификатора тем больше, чем меньше размер его молекул и больше их гибкость. При этих условиях молекулы пластификатора легче проникают между молекулами клея и принимают различные комформации.
В качестве пластификаторов, вводимых в клей для склеивания древесины, применяют глицерин, декстрин, сахар, сложные эфиры ( дибутилфталат, дикрезилфталат), диэтиленгликоль.
Пластифицирующее действие на клей , как указывалось ранее, оказывают и наполнители, содержащие клейковину: пшеничная и ржаная мука, мука из скорлупы каштанов, кокосовых орехов и др., пластификации клеевого слоя способствует также содержащийся в клее свободный фенол. Надо помнить, однако, что пластификаторы, повышая эластичность клея, снижают его прочность и долговечность и ухудшают адгезионные свойства. При этом снижение тем больше, чем выше концентрация пластификатора в клее. Подавляющее большинство пластификаторов вводят в клей в количестве, не превышающем 5% его массы. На термический коэффициент линейного расширения клея пластификаторы оказывают слабое влияние, незначительно увеличивая его.
Модификация клеев . Под этим термином понимается направленное изменение свойств клея введением в него некоторых веществ. В качестве последних используют и другие клеи. Модифицирующие добавки могут изменять адгезионные, механические, диэлектрические, упругоэластичные и другие свойства клея, а также улучшать совместимость с другими полимерами и компонентами, входящими в состав клея. Рассмотрим несколько характерных случаев модификации фенолоформальдегидных и карбамидных смол, широко используемых для склеивания фанеры.
Модификация фенолоформальдегидных смол происходит следующим образом. Если чистый фенольный клей, которому свойственна повышенная хрупкость и не очень высокая прочность, совместить с каучуком, например СКН-40, при соотношении 1:1,6, то полученный модифицированный клей будет отличаться высокой теплостойкостью и упругоэластичными свойствами. Таким клеем древесину можно склеивать как холодным, так и горячим способом. Аналогичное действие оказывает поливинилбутираль, введение которого в фенолоформальдегидную смолу повышает эластичность и вибростойкость клея при некотором снижении его теплостойкости. Пример такого клея — рассмотренный ранее клей БФ.
Для повышения водостойкости фенолоформальдегидных смол в них можно вводить резорцин или приготовленную на его основе смолу в количестве 1,5-5%. Пример такого клея — клей КФР-2, созданный на основе смолы СФЖ-3013 и резорциновой смолы Р-1.
Карбамидоформальдегидные смолы модифицируют каучуковыми латексами, поливинилацетатной дисперсией, фенолом, резорцином, бензогуанамином или меламином. Так, добавление в карбамидоформальдегидную смолу латексов типа ДММА, ЛНТ-1, Л-4, Л-7 (в соотношении 60:30) значительно повышает эластичность клеевого слоя без снижения прочности. Почти в 2 раза уменьшается содержание свободного формальдегида, снижается ее вязкость и, следовательно, удлиняется продолжительность хранения (почти в 4 раза). Водостойкость практически остается на прежнем уровне. Склеивать таким клеем можно как холодным, так и горячим способом.
Модификация карбамидоформальдегидных смол поливинилацетатной дисперсей повышает эластичность и прочность клея. Ускоряется также нарастание прочности склеивания при комнатной температуре. Рекомендуемое соотношение между смолой и модифицирующей добавкой 100:25. Поливинилацетатную дисперсию можно добавлять в готовую карбамидоформальдегидную смолу или в реакционную смесь при ее поликонденсации.
В карбамидоформальдегидную смолу для повышения ее водостойкости и прочности вводят фенол, резорцин и бензогуанамин, заменяя ими часть мочевины в реакционной смеси, а также на стадии синтеза олигомеров. При этом введение в клей до 10% резорцина взамен мочевины более эффективно, чем модификация его меламином.
В качестве модификаторов карбамидоформальдегидных смол применяют аминоэпоксид (его добавляют до 6% массы смолы) или амидохлоргидрин (10-12% массы смолы), вводимые в смолу в виде водного раствора 30%-ной концентрации. Эти модификаторы повышают прочность и водостойкость клеевых соединений и снижают токсичность смолы. При подогреве исходных компонентов, раздельном нанесении смолы и отвердителя и невысокой температуре склеивания такие клеи пригодны для склеивания древесины повышенной влажности.
Приготовление клеев
Как было описано ранее, клеи бывают одно-, двух- или многокомпонентные. Однокомпонентные клеи к месту их использования подают по трубопроводам шестеренчатым насосом или сжатым воздухом (Р = 0,2- 0,4 МПа). Двух- и многокомпонентные клеи готовят в специальных стационарных или передвижных клеемешалках вместимостью 300-500 л, располагаемых на полу цеха, или вместимостью 150-200 л, располагаемых над клеенаносящими станками. Клеемешалка имеет вал с лопастями, перемешивающими смолу с введенными в нее компонентами. Для предотвращения увеличения температуры перемешиваемого клея свыше 20°С, что могло бы сократить его жизнеспособность, клеемешалки снабжают водяными рубашками, в которые подают водопроводную воду. Отвердитель в смолу вводят в твердом виде или в виде водного раствора 25%-ной концентрации. Продолжительность перемешивания 15-30 мин.
Если в состав клея входит наполнитель, его вводят последним, после тщательного перемешивания смолы с отвердителем и другими компонентами. Для лучшего набухания наполнителя клей перед употреблением определенное время выдерживают.
Для экономии наполненных карбамидных клеев, уменьшения опасности просачивания их через тонкие слои вследствие увеличения вязкости и уменьшения количества вводимой в пакет влаги их вспенивают. Для этого в смолу вводят такие поверхностно-активные вещества, как альбумин, ОП-10, сапонал, некаль, сапонин и др., в количестве 0,2-1% массы смолы. При вращении в течение 5-10 мин многолопастной мешалки вспенивающего аппарата, имеющего частоту вращения 250-300 мин־¹, происходит увеличение объема смолы в 3-5 раз. После этого в нее добавляют отвердитель и снова перемешивают в течение 5-10 мин. Устойчивость получающейся пены обычно не менее 8 часов.
Вспенивать клей можно также, продувая через него сжатый воздух. Вспенивание клея уменьшает его расход на 10-15%. К вспениванию наполненных клеев прибегают для более равномерного распределения в них наполнителя.
Клеи, предназначенные для изготовления конструкционных материалов, вспенивать не рекомендуется, так как пузырьки воздуха, являясь концентраторами напряжений, могут отрицательно повлиять на прочность клеевого соединения.
Источник
