Особенности применения полиуретановых клеев в деревообработке

В последние годы в химической промышленности стали активно применяться соединения на основе полиуретанов. Продукция, выпускаемая с использованием полиуретанов, долговечная, экологичная и дешевле аналогов, произведенных из материалов на иной химической основе. Эта тенденция распространилась и на клеевые системы.

Клеи на основе полиуретанов применяются во многих сферах: деревообработке, автомобилестроении, обувной, медицинской, электронной промышленности и даже в космической отрасли.

Несмотря на одинаковую сырьевую составляющую, клеи, применяемые в деревообработке, существенно отличаются от клеевых систем, используемых в других отраслях. Поэтому всегда необходимо убедиться, что используемый клей предназначен именно для древесины.

Рассмотрим нюансы применения однокомпонентных полиуретановых клеев в деревообрабатывающей промышленности.

Полиуретановые клеевые системы прежде всего отличаются очень большой вариативностью – у каждого производителя существуют линейки клеев с широчайшими технологическими рамками по времени сборки и прессования – от одной минуты до нескольких часов. Применять их можно для изготовления почти любого типа продукции и на любых типах прессов.

Основные преимущества полиуретановых клеевых систем:

1. Высокая механическая прочность клеевого шва.
2. Влагостойкость клеевого шва.
3. 3Самый низкий расход на 1 м2 из всех клеевых систем.
4. Слабое влияние температуры на производстве.
5. Большая вариативность по времени сборки и прессования.
6. Экологичность – отсутствие летучих веществ.
7. Длительный срок годности.

Основные недостатки полиуретановых клеевых систем:

1. Сильная зависимость от уровня влажности воздуха на производстве.
2. Необходимость применения специальных клеенаносящих машин.
3. Высокая цена за один килограмм.

Полиуретановые однокомпонентные клеевые системы можно условно разделить на две большие группы с неофициальными названиями «столярные» и «несущие». Первые – аналоги ПВА Д4, характеризующиеся высокой влагостойкостью и более высокой механической прочностью, чем ПВА. Вторые – аналоги меламино- и мочевиноформальдегидных смол (ММФ) или ЭПИ-систем (эмульсии полимер-изоционата), отличающиеся высокой механической прочностью, влаго-, атмосферо-, термо- и морозостойкостью.

Все производители проверяют свои клеи на соответствие этим двум группам и указывают, каким нормам они отвечают: EN204 – столярные, EN152460 – несущие.

Следует обращать внимание на наличие у «несущих» полиуретанов сертификатов и испытаний согласно EN 302 и/или ГОСТ 33122–2014 «Клеи для несущих конструкций. Общие требования».

Применение полиуретановых клеевых систем:

столярных:

• мебельный щит;
• монтажная склейка изделий (на шипы и шканты);
• оконный брус;
• паркетная и инженерная доска;
• двутавровые балки для опалубки;

несущих:

• домостроительный клееный брус;
• несущие клееные конструкции;
• двутавровые несущие клееные балки;
• многослойные клееные плиты опалубки;
• CLT-плиты.

В настоящее время в России допускается применение полиуретанов в производстве несущих конструкций с пролетом не более 7,5 м, в связи с тем, что ни один производитель и поставщик еще не прошел полный комплекс исследований на соответствие более высоким допускам в НИЦ «Строительство» (ЦНИИСК им. Кучеренко).

Испытания однокомпонентных полиуретанов в России на соответствие ГОСТ 33122–2014 прошли только две компании: «АкзоНобель» (Швеция) и «Профи» (Россия).

Технологические требования

Влажность. Отверждение полиуретановых клеевых систем происходит за счет влаги, извлекаемой из древесины и воздуха. И поэтому очень важно поддержание на предприятии оптимальной относительной влажности воздуха: от 40 до 65%. При каждом снижении влажности на 10% относительно рекомендованного уровня, требуется кратное увеличение времени прессования продукции, причем в геометрической прогрессии. При ультранизкой влажности полиуретановые клеевые системы могут вообще не полимеризоваться.

Влажность древесины для производства, регламентируется соответствующими ГОСТами на продукцию: от 6 до 14% в зависимости от конечного изделия.

Самый простой и дешевый способ повысить влажность в цеху – разлить воду на полу. Но при этом возникают три проблемы: возможность развития плесени и грибков в цехе, угрожающее заражением всей продукции; скользкий пол, способствующий травмам на производстве; сложный прогноз окончательной полимеризации клеевого шва из-за неконтролируемой влажности.

Гораздо более эффективный метод – установка системы увлажнения и туманообразования. Такие системы состоят из блока управления, системы форсунок распыления, трубопроводов, насоса подачи и системы водоподготовки. В зависимости от требований производства к опциям системы и объема производственного помещения применяют системы низкого и высокого давления. Производительность системы рассчитывается специалистами и зависит от объема и кратности воздухообмена на предприятии.

При невозможности организации системы увлажнения и сезонном падении влажности в производственных помещениях следует увлажнять пиломатериал за 10–15 минут до склейки, к примеру, с помощью садовых ранцевых распылителей или аналогичных устройств, вплоть до малярных пистолетов. Заготовки нужно лишь слегка увлажнить, а не облить водой. Это простой способ, но не гарантирующий качество склейки, поэтому применяется только в чрезвычайных ситуациях.

При использовании полиуретанов в деревообработке не подходят методы увлажнения из смежных областей, к примеру, производства СИП-панелей, где распыление воды происходит одновременно с подачей клея. В рассматриваемом случае это приведет к сокращению времени сборки изделий в прессе и снижению адгезии клея к древесине за счет появления микропленки на поверхности клея, поскольку клеи для деревообработки обычно легко взаимодействуют с влагой.

Температура. Полиуретановых клеев много, в целом они не требовательны к температуре при нанесении. В основном их можно применять при температуре воздуха от +5°С. Преж­де всего стоит ознакомиться с техническим описанием производителя клея. Обычно в них приводится время сборки и прессования при +20°С, при существенном снижении температуры требуется корректировка времени прессования в сторону увеличения, но не настолько существенная, как для клеев другой химической основы.

Нанесение полиуретановых клеевых систем

Характер взаимодействия поли­уретановых клеевых систем с влагой воздуха накладывает ряд ограничений на их нанесение.

Во-первых, оригинальную тару с клеем необходимо как можно реже открывать, иначе клей отвердеет прямо в таре.

Во-вторых, полиуретановые клеевые системы характеризуются очень высокой адгезией к металлу и бетону, поэтому их следует наносить аккуратно.

В-третьих, отмыть клеевые системы на основе полиуретанов можно, пока они не полимеризовались, и лишь горючими растворителями: ацетоном, сольвентом, растворителем. После отверждения их можно удалить только механически, чаще всего для этого используют «болгарку».

Ввиду вышеперечисленных особенностей использование простых валиков и/или вальцовых клеенаносящих машин невозможно. А нанесение вручную, подручными средствами не позволяет использовать одно из главных преимуществ полиуретановых клеев – малый расход.

На небольших предприятиях или участках полиуретановые клеи наносят металлическими зубчатыми шпателями либо монтажными пистолетами, это чрезвычайно сложно, но такой способ тоже можно рассматривать для небольших операций, к примеру, капельного клеенанесения в гнезда для шкантов или нанесения на мелкие заготовки с низкой производительностью.

При промышленном применении полиуретановых клеевых систем на конвейере требуются специальные клеенаносящие машины. Условно их можно разделить на две группы: автоматические и полуавтоматические.

Автоматические, как следует из названия, обычно встраиваются в конвейер. К ним подключается оригинальная тара с клеем. При помощи насосов клей подается в клеенаносящую голову, а из нее на заготовку. Машины такого типа используются для нанесения клея не только на пласть, но и в паз, на зубчатое соединение в линиях сращивания. Они различаются степенью автоматизации и обычно работают по принципу «старт-стоп», то есть «видят» заготовку и подают на нее клей в определенных габаритах. Кроме того, автоматы машины могут оснащаться встроенными разгонными блоками для заготовок или работать в пассивном режиме. Обслуживание машин после работы требует минимального времени. Промывать их не нужно, что является большим преимуществом перед другими клеенаносящими устройствами для клеев на иной химической основе. Во избежание отверждения клея на клеенаносящую голову в конце рабочей смены надевается защитная емкость с «запирающей» жидкостью, которая предотвращает контакт клея и влаги. Обычно для этого применяется низковязкое минеральное масло.

Полуавтоматические системы состоят из насоса, подключенного к оригинальной емкости с клеем, и шланга, оснащенного клеенаносящей лейкой с механическим клапаном открытия. Оператор нажатием открывает клапан и наносит необходимое количество клея на заготовку. Лейки для полуавтоматических машин могут быть изготовлены под определенные операции: нанесение в отверстие, паз, шиповое соединение или на пласть заготовки. После работы машины промывать не требуется, нужно лишь поместить клеенаносящую лейку в емкость с запирающей жидкостью.

Технология использования однокомпонентных полиуретановых клеевых систем обеспечивает стабильное качество готовой продукции при минимальном влиянии человеческого фактора и низких текущих расходах на обслуживание и требует контроля нанесения и уровня влажности в цеху.

Компания «Профи» оказывает полный комплекс услуг по поставке технологии производства с применением однокомпонентных полиуретановых систем. Предлагаются клеи разного назначения, клеенаносящее оборудование всех типов любой производительности, а также промышленные системы увлажнения для предприятий деревообрабатывающей и мебельной отрасли. 

Текст
Михаил Тарасенко, ООО «Профи»