В последние годы существенное развитие в химической промышленности получили соединения на основе полиуретанов. Продукция, выпущенная с применением полиуретанов, долговечнее, экологичнее, дешевле по сравнению с аналогами, произведенными на материалах других химических основ. Клеи на основе полиуретанов применяются в многочисленных сферах производства: автомобилестроение, деревообработка, обувная, медицинская, электронная промышленности и даже используются в космической отрасли.

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЛИУРЕТАНОВЫХ КЛЕЕВ

Полиуретановые клеевые системы, прежде всего, привлекают к себе внимание очень широкой вариативностью – у каждого производителя разработаны линейки клеев, обеспечивающие возможность подбора конкретной системы исходя из требуемого предприятию времени сборки пакета ламелей и последующего прессования в диапазоне от одной минуты и до нескольких часов. Это обеспечивает возможность их применения для изготовления практически любого типа продукции на прессах любых типов.

Основные преимущества полиуретановых клеевых систем:

- высокая механическая прочность и влагостойкость клеевых соединений;

- самый низкий удельный расход клея на м² склеиваемых поверхностей среди всех клеевых систем;

- возможность использования в широком температурном диапазоне;

- возможность подбора клеевой системы с требуемым временам сборки и прессования;

- экологичность – отсутствие летучих веществ;

- длительные сроки хранения.

Основные недостатки полиуретановых клеевых систем:

- необходимость строго выдерживать влажность воздуха в производственной зоне в соответствии с рекомендациями производителя клея;

- необходимость применения специальных клеенаносящих машин;

- высокая стоимость клея.

Полиуретановые однокомпонентные клеевые системы можно укрупненно разделить на 2 большие группы с неофициальными названиями: «столярные» – аналоги ПВА D4, с высокой влагостойкостью и несколько большей механической прочностью, чем у обычных ПВА; и «несущие» – аналоги меламино-мочевино формальдегидных смол (ММФ) или эмульсий полимер-изоционата (ЭПИ-систем) с высокой механической прочностью, а также высокими влаго-, атмосферо-, термо- и морозостойкостью.

Все производители проверяют свои клеи на соответствие данным группам и по результатам испытаний указывают, каким нормативным документам соответствуют конкретные марки связующих:

- DIN EN 204–2016 Клеи неконструкционные термопластичные для дерева. Классификация – столярные;

- DIN EN 15425 Клеи. Однокомпонентные полиуретановые для несущих деревянных конструкций. Классификация и эксплуатационные требования.

Следует обращать внимание на наличие у «несущих» полиуретанов соответствующих Сертификатов и испытаний согласно DIN EN 302 «Клеи для несущих деревянных конструкций. Методы испытаний» и/или ГОСТ 33122–2014 «Клеи для несущих деревянных конструкций. Общие технические условия».

Сферы применения клеев:

Столярные: мебельный щит, монтажное склеивание изделий на шипы и шканты, производство оконного бруса, паркетных и инженерных досок, изготовление двутавровых балок для опалубки.

Несущие: производство клееных брусьев для индивидуального деревянного домостроения; изготовление несущих клееных конструкций, двутавровых несущих клееных балок, клееных многослойных плит опалубки; склеивание CLT-панелей.

НАНЕСЕНИЕ КЛЕЕВ В ПРОМЫШЛЕННЫХ УСЛОВИЯХ. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Требования к влажности древесины и воздуха рабочей зоны

Отверждение полиуретановых клеевых систем происходит за счет влаги, получаемой ими из древесины или из воздуха. По этой причине очень важным является поддержание на предприятии оптимального уровня относительной влажности воздуха в диапазоне – от 40 до 65%. При снижении уровня влажности на каждые 10% от рекомендованного уровня, требуется кратное увеличение времени прессования. При экстремально низких значениях относительной влажности воздуха рабочей зоны – полиуретановые клеевые системы могут вообще не полимеризоваться.

Влажность ламелей регламентируется соответствующими ГОСТами на продукцию, и, в основном, находится в диапазоне от 6 до 14% в зависимости от условий эксплуатации конечного изделия.

Если не принимать во внимание такие экстремальные способы повышения влажности воздуха как прямой разлив воды на полу в цехе, что часто встречается на малых предприятиях и ведет к развитию грибов и плесени, а также травмам работников, но никак не к контролируемому уровню влажности, то на производствах, планирующих использовать полиуретановые клеевые системы, необходимо обустройство систем увлажнения и туманообразования. Подобные системы состоят из блока управления, блоков форсунок распыления, трубопроводов, насоса подачи и системы водоподготовки. Системы бывают низкого и высокого давления. Выбор типа системы зависит от пожеланий технологов производства и объема производственного помещения. Производительность системы рассчитывается специалистами и зависит от объема и кратности воздухообмена на предприятии.

В случае невозможности организации системы увлажнения при сезонном падении влажности в производственных помещениях – следует увлажнять непосредственно пиломатериалы, используя за 10–15 минут до склеивания садовые ранцевые распылители или аналогичные устройства, вплоть до малярных пистолетов. Важно понимать, что необходимо не облить водой ламели, а только слегка увлажнить контактные поверхности. Этот процесс не сложный, но не гарантирует качество склеивания, поэтому может быть применен только в чрезвычайных условиях.

При работе с полиуретановыми клеями, предназначенными для склеивания древесины, не подходят рецепты увеличения влажности в зоне склеивания из смежных областей, к примеру – производства СИП-панелей, где распыление воды осуществляют одновременно с подачей клея. В случае склеивания цельной древесины это приводит исключительно к снижению времени сборки изделий в прессе и снижению уровня адгезии самого клея к древесине, из-за появления микропленки на поверхности клея, поскольку, в основной своей массе, клеи для склеивания цельной древесины обладают лучшими характеристиками реакционной способности с влагой.

Требования к температуре в рабочей зоне

Полиуретановых клеев много, следует в первую очередь ознакомиться с Техническими требованиями производителя, но в целом, при использовании клеев этой группы, требования к температурным условиям – минимальные. Полиуретановые клеи можно применять при температуре воздуха от +5°С. В технических описаниях производителей клеев приводятся данные о времени сборки и прессования при +20°С. При существенном снижении температуры требуется корректировка времени прессования в сторону увеличения, но обычно не настолько резко, как это обстоит с клеями на других химических основах.

Нанесение полиуретановых клеевых систем

Характер взаимодействия полиуретановых клеевых систем с влагой из воздуха накладывает ряд ограничений на процесс нанесения самого клея. Во-первых – оригинальную тару с клеем необходимо открывать как можно реже, поскольку имеется риск, что клей затвердеет непосредственно в таре. Во-вторых – полиуретановые клеевые системы обладают очень хорошей адгезией к металлу и бетону. Необходимо производить клеенанесение аккуратно, чтобы не склеить элементы оборудования. В-третьих – полиуретановые клеевые системы можно отмыть исключительно только до тех пор, пока они полностью не полимеризовались и только горючими растворителями – ацетоном, сольвентом, растворителем. После отверждения клей возможно удалить только механическим путём – чаще всего для этого используют абразивные материалы и ручные электроинструменты.

Вследствие вышеперечисленных нюансов, использование простых валиков и/или вальцовых клеенаносящих машин с полиуретановыми клеями становится невозможным. Более того, при ручном клеенанесении подручными средствами невозможно обеспечение одного из самых весомых преимуществ полиуретановых клеев – низкого расхода клея.

На совсем небольших предприятиях или участках полиуретановые клеи наносят металлическими зубчатыми шпателями, либо монтажными пистолетами, что делать чрезвычайно сложно, но это тоже можно рассматривать как вариант клеенанесения для небольших операций, к примеру – капельное клеенанесения в гнёзда для шкантов или нанесение на небольшие по площади заготовки с низкой производительностью.

При промышленном «конвейерном» применении полиуретановых клеевых систем требуется использование специализированных клеенаносящих машин. Условно их можно разделить на две группы – автоматические и полуавтоматические.

Автоматические клеенаносящие машины обычно встраиваются в конвейер. К ним подключается оригинальная тара с клеем. При помощи насосов клей подается в клеенаносящую голову, а с неё на заготовку. Этот тип машин используют не только для нанесения клея на пласти ламелей, но и для нанесения клея на пазы или на зубчатые соединения в линиях сращивания. Машины могут иметь разную степень автоматизации и обычно работают по принципу «старт-стоп» – определяют появление заготовки в зоне нанесения и подают клей непосредственно на неё, в необходимых габаритах изделия. Кроме того, автоматические машины могут оснащаться встроенными разгонными блоками для ламелей, или работать в пассивном режиме. Обслуживание машин после работы занимает минимальное время. Промывать их не надо, что является большим преимуществом относительно любых других клеенаносящих устройств для клеев на других химических основах. Во избежание отверждения клея, на клеенаносящую голову в конце рабочей смены одевается защитная емкость с «запирающей» жидкостью, которая отсекает возможность контакта клея и влажного окружающего воздуха. Обычно для этого используют низковязкое минеральное масло.

Полуавтоматические клеенаносящие машины представляют собой насос, подключаемый к оригинальной емкости с клеем, и шланг, заканчивающийся клеенаносящей лейкой с механическим клапаном открытия. Нанесение клея на ламели производится оператором, который нажатием открывает клапан и наносит необходимое количество клея. Лейки для подобных машин могут быть также изготовлены под конкретные операции: нанесение на пласти ламелей, в отверстия, в пазы или на шиповые соединения. Промывать машину после работы не требуется, необходимо только поместить клеенаносящую лейку в емкость с «запирающей» жидкостью.

Таким образом, вся технология использования однокомпонентных полиуретановых систем, требует контроля уровня влажности в цеху и специального оборудования для нанесения клея. При этом, использование полиуретановых клеев обеспечивает стабильное качество готовой продукции при минимальных текущих расходах на обслуживание оборудования.

Владимир Тарасенко, руководитель направления клеевых систем ООО «Профи»