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".

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.