Введение
Клей из натурального или синтетического сырья для склеивания древесины и материалов на основе древесины. Древесный клей – это клей, используемый для прочного соединения деревянных деталей. В качестве клеев использовалось множество веществ. Традиционно для изготовления ранних клеев использовали животные белки, такие как казеин из молока или коллаген из шкур и костей животных, которые подвергали варке. Они работали, затвердевая при высыхании. Позже клей стали делать из растительного крахмала, например, муки или картофельного крахмала. При смешивании с водой и нагревании крахмал желатинируется и образует липкую пасту при высыхании. Клеи на растительной основе были распространены для книг и бумажной продукции, хотя со временем они могут разрушаться легче, чем клеи на животной основе. Примеры современных древесных клеев включают поливинилацетат (PVA) и эпоксидные смолы. Некоторые смолы (то есть клеи), используемые в производстве композитных древесных материалов, могут содержать формальдегид. По данным на 2021 год, "в производстве древесных панелей используется почти 95% синтетических термореактивных клеев, полученных из нефти, в основном на основе мочевины, фенола и меламина и других веществ".
Wood glue is an adhesive used to tightly bond pieces of wood together. Many substances have been used as glues. Traditionally animal proteins like casein from milk or collagen from animal hides and bones were boiled down to make early glues. They worked by solidifying as they dried. Later, glues were made from plant starches like flour or potato starch. When combined with water and heated, the starch gelatinizes and forms a sticky paste as it dries. Plant based glues were common for books and paper products, though they can break down more easily over time compared to animal based glues. Examples of modern wood glues include polyvinyl acetate (PVA) and epoxy resins. Some resins (i. e., glues) used in producing composite wood products may contain formaldehyde. As of 2021, “the wood panel industry uses almost 95% of synthetic petroleum derived thermosetting adhesives, mainly based on urea, phenol, and melamine, among others”.
Животные клеи
Животный клей, особенно копытный и кожевенный, на протяжении многих веков был основным выбором клея для различных видов деревообработки, включая изготовление мебели и музыкальных инструментов. Он производится из вытопленного коллагена, полученного из шкур (кожи) или копыт животных. Он химически схож с пищевым желатином и нетоксичен при проглатывании. Кожевенный клей до сих пор используется в специализированных областях: для изготовления музыкальных инструментов, для реплик мебели и для консервационной реставрации антикварной мебели. Прочность кожевенного клея измеряется по его гелевой прочности – показателю того, какое усилие в граммах требуется для погружения плунжера в 12,5% белковый раствор клея. Клей производится в стандартных сортах: прочность, как правило, наиболее часто используется для деревообработки; – самая высокая, обычно применяемая при изготовлении музыкальных инструментов; – самая низкая, используемая для общестроительных работ. Клей с прочностью выше требует чрезмерного разбавления, что приводит к недостаточному количеству клея в соединении для эффективного склеивания, поэтому он редко используется. Сейчас доступны жидкие версии кожевенного клея, в которые обычно добавляют мочевину для поддержания клея в жидком состоянии при комнатной температуре и увеличения времени высыхания. Примеры жидкого кожевенного клея – Old Brown Glue или Titebond Liquid Hide. Кожевенный клей не подвержен ползучести. Соединения, склеенные кожевенным клеем, легко поддаются ремонту путем нагрева и добавления дополнительного клея. Выбросы парниковых газов составляют 2,04 кг CO2 экв./кг по сравнению с 1 кг мочевиноформальдегидного клея.
Ресорцинол-формальдегид
Клей из смолы формальдегида резорцинола очень прочный и долговечный (устойчив к погружению в кипящую воду, слабые кислоты, соленую воду, растворители, плесень, грибки, ультрафиолетовое излучение и т. д.). Исторически он был основным клеем при производстве фанеры для наружных работ и деревянных самолетов. Перед использованием его необходимо смешать (жидкая смола и порошковый катализатор), он токсичен. Лигнин-фенол-формальдегидные смоловые клеи имеют более высокую вязкость, более насыщенный цвет и требуют более жестких условий отверждения, чем мочевино-формальдегидные и фенол-формальдегидные смоловые клеи. В лигноцеллюлозной биомассе лигнин действует как клей, обеспечивающий прочность клеточных стенок за счет эффективного связывания целлюлозы и гемицеллюлоз. Лигнин из измельченной древесины (MWL), лигнин, защищенный формальдегидом (FPL), и лигнин, защищенный ацетоном, полученные из лигнинов, выделенных в мягких условиях или защищенных альдегидом или кетоном, продемонстрировали удовлетворительную прочность склеивания после горячего прессования при 190 °C и 1,5 МПа в течение 8 минут; как прочность сухого, так и влажного склеивания соответствовали минимальному требованию 0,7 МПа. Результаты показали, что слегка конденсированные или защищенные лигнины из различных источников могут быть непосредственно использованы в качестве клеев для древесины без дополнительной физической или химической обработки. Адгезионные свойства этих клеев улучшались при снижении степени конденсации и возрастали с повышением температуры горячего прессования. Многослойная фанера, изготовленная с использованием лигниновых клеев, соответствует механическим требованиям для применения в различных областях. Лигниновые клеи, приготовленные из лигнинов, защищенных другими альдегидами (например, ацетальдегидом, пропиональдегидом и фурфуралом), показали приемлемые адгезионные характеристики >0,7 МПа. Производство древесных клеев на основе лигнина из лигноцеллюлозной биомассы способствует использованию экологически чистых клеев и развитию рентабельных схем биопереработки. Это значительный прогресс в области устойчивых клеевых технологий и может оказать положительное влияние на индустрию производства фанеры.
Полиуретан
Полиуретановый клей (торговые названия включают Gorilla Glue и Excel) становится все более популярным в США, хотя уже много лет используется в других странах. Он обеспечивает склеивание с текстильными волокнами, металлами, пластиками, стеклом, песком, керамикой, резиной и, конечно, древесиной. Полиуретановые клеи для дерева обычно представляют собой преполимеры, содержащие концевые изоцианатные группы. Под воздействием влаги изоцианаты реагируют с водой, что приводит к отверждению клея. Поэтому однокомпонентные полиуретановые клеи также называют влагоотверждаемыми полиуретанами. Кроме того, взаимодействие полиуретанов с древесными полимерами может существенно влиять на прочность соединения. Он менее подвержен "ползучести" (сдвигу во время прижатия) по сравнению с белым клеем. Алифатический клей имеет схожий профиль применения и относительную прочность на разрыв, как у ПВА. Эти два клея различаются по характеристикам адгезии до полного высыхания: ПВА демонстрируют большее скольжение при сборке, а желтый клей обеспечивает более сильное первоначальное сцепление. К известным брендам относятся Titebond и Lepage.
Контактный цемент
Контактный клей для шпона дерева.
Горячая клея
Горячий клей для временных работ.
Использование
Некоторые столярные клеи плохо заполняют щели, то есть они либо проникают в древесину, не заполняя щель, либо остаются в ней, но не обеспечивают достаточной прочности соединения. Поэтому столяры обычно используют плотно пригнанные соединения, которым требуется удивительно мало клея для удержания крупных деталей. Большинство столярных клеев необходимо зажимать во время высыхания.