KLEJE GARBNIKOWE

Garbniki roślinne, uzyskiwane przez ekstrakcję liści, kory, drewna lub owoców różnych roślin, są polimerami o dużej masie cząsteczkowej i b. złożonej budowie. Obecność licznych grup wodorotlenowych w pierścieniach benzenowych wpływa na dużą reaktywność garbników, które reagując z formaldehydem tworzą pochodne metylolowe. Trudność ograniczania ruchliwości cząsteczek (duże wymiary cząst. garbników) można usunąć przez dodanie do klejów dodatków : nisko skondensowane żywice fenolowe, rezorcynowo - fenolowe czy mocznikowe lub dodając zemulgowanych żywic akrylowych czy izocyjanów.

Garbniki w różnym stopniu nadają się do wyrobu klejów w zależności od składu chem. i budowy cząst. Bardzo dobre wyniki uzyskuje się, używając powszechnie stosowanych w przemyśle skórzanym garbników skondensowanych, jak mimozowy (który daje kleje odporne na wodę, przydatne do produkcji sklejek i płyt wiórowych i do klejenia w podwyższonej temp.).

Garbniki dębowe nie wchodzące w reakcję z formaldehydem, nie nadają się do wyrobu klejów.

KLEJE SULFITOWE

Jednym ze sposobów wykorzystania ługów posiarczynowych jest sporządzenie klejów mieszanych, sulfitowo - fenolowych, przez polikondensację ługów i fenolu z formaldehydem. Kleje te znajdują zastosowanie przy wyrobie sklejek i płyt wiórowych. Dodaje się je również w ilości ok. 20% do żywic mocznikowych.

Ługi posiarczynowe stosuje się do produkcji płyt wiórowych. W celu skrócenia czasu kondensacji klejów ich pH zostaje obniżone pod działaniem kwasu siarkowego

KLEJE POLIOCTANOWINYLOWE

Octan winylu H₂C=CH - O - CO - CH₃ to bezbarwna, ruchliwa ciecz, która dzięki podwójnemu wiązaniu między atomami węgla w cząsteczce może polimeryzować w polioctan winylu. Jest to subst. stała bezbarwna, bezwonna, termpolastyczna, rozpuszczalna w wielu rozpuszczalnikach (niższe alkohole, ketony, estry, węglowodory aromatyczne).

Właściwości :

Roztwory żywic polioctanowinylowych PVAC wykazują przy małych stężeniach dużą lepkość (kilkakrotne nanoszenie na sklejane powierzchnie, z każdorazowym zasuszeniem poprzedniej warstwy). Ponadto wysoka cena rozpuszczalników, ich palność i szkodliwe oddziaływanie na organizm ludzki to niekorzystne wł. tych klei.

Wodne emulsje polioctanu winylu mają postać lepkich, nieprzezroczystych cieczy o barwie mlecznej lub kremowej. Zawierają one odpowiednie stabilizatory (np. polialkohol winylowy), które utrzymują cząst. roztworu w rozproszeniu, oraz plastyfikatory (ftalan dwubutylu, fosforan trójkrezylu), które zapobiegają kruchości żywicy w niskich temp.

Odczyn klejowych emulsji Ph 4 - 7, a stężenie c = 40 - 60%.

Emulsje te są niepalne, nieszkodliwe dla zdrowia (jedynie zawarte w nich rozp. działają szkodliwie na skórę). Żywotność tych klei zależy od trwałości emulsji (pod wpływem mrozu ulega nieodwracalnemu zniszczeniu)

Można dodawać wypełniacze (np. kredę pławioną, gips) - nie obniżają wytrz. spoiny.

Zestalanie się klei PVAC polega na uchodzeniu z emulsji wody i rozpuszcz. oraz wzajemnego łączenia się cząst. żywicy siłami kohezji. Czas otwarty jest krótki i zawiera się w granicach kilku minut.

Wzrost wytrzymałości spoin w czasie klejenia drewna jest szybki.

Polioctan winylu jest subst. termoplastyczną. W temp. 50 - 70⁰C nabiera cech elastomeru, w temp. 85 - 110⁰C mięknie i staje się plastyczny, a w temp. 140 -150⁰C ulega destrukcji. W temp. poniżej 28⁰C, gdy polioctan winylu nie zawiera plastyfikatorów, staje się po zestaleniu kruchy. Pod wpływem wody pęcznieje na skutek zwartości emulgatorów.

SPOINY :

-bezbarwne i bezwonne;

-nie tępią narzędzi przy obróbce sklejonego drewna;

-wytrzymałość w normalnej temp. na ścinanie i rozszczepianie b. duża

-niewielki wzrost temp. powoduje obniżenie wytrzymałości;

-mało odporne na działanie obciążeń stałych;

-obciążenia zmienne powodują również obniżenie wytrzymałości spoin i wzrost odkształceń połączenia;

-spadek wytrzymałości następuje również w wyniku długotrwałego użytkowania np. złączy stolarskich w warunkach zmiennej wilg. powietrza, jak również pod wpływem wody;

-spoiny te wykazują całkowity brak odporności na działanie czynników atmosf.;

-ulegają rozkładowi przez grzyby;

-polepszenie odporności na działanie wody można uzyskać podwyższając temp. klejenia lub obniżając Ph emulsji i dodając do niej żywice polikondensacyjne (mocznikowe, melaminowe).

KLEJE AKRYLOWE

Stosuje się je do sklejania drewna z niektórymi tworzywami sztucznymi.

Ich produkcja jest oparta na estrach kwasów : akrylowego CH₂=CH - COOH, metakrylowego i alkoholi (metylowego, etlowego i butylowego). Estry te łatwo ulegają polimeryzacji.

Polimery te łatwo rozpuszczają się w niektórych rozpuszcz. organ. dając kleje tworzące b. elastyczne spoiny.

Polimery małocząsteczkowe stosuje się jako kleje w samoprzylepnych taśmach.

Polimery o większej masie cząst. służą do wyrobu klejów używanych do klejenia pleksiglasu, szkła, metali, polistyrenu itp.

Właściwości :

-bezbarwne, lepkie ,szybko zastygające;

-łatwo palne, toksyczne;

-ulatniające się z nich rozpuszczalniki tworzą z powietrzem mieszaninę wybuchową.

KLEJE CYJANOAKRYLOWE

Niezwykle reaktywne, utwardzające się w ciągu kilku minut pod wpływem zaabsorbowanej na sklejanych powierzchniach warstewki wody.

Dają trwałe połączenia przy kontaktowym łączeniu takich materiałów jak metale, gumy, szkło, ceramika, tworzywa sztuczne i lakiery.

KLEJE WINYLOWO-AKRYLOWE

Są to wodne dyspersje kopolimerów etylenu, octanu winylu i estrów akrylowych.

Są niepalne, nietoksyczne, używa się ich do sklejania tworzyw sztucznych.

ŻYWICE POLIESTROWE

Stosuje się je do wyrobu klejów przydatnych do sklejania tw. sztucznych i drewna.

Są to produkty polikondensacji (poliestryfikacji) alkoholi wielowodorotlenowych (np. z kwasem maleinowym).

Żywice te kopolimeryzują ze związkami winylowymi lub akrylowymi, tworząc następnie pod wpływem odpowiednich inicjatorów i przyspieszaczy polimery twarde, nietopliwe i nierozpuszczalne.

KLEJE POLIURETANOWE

Wyrabiane są w dwóch wersjach : jako kleje jedno- i dwuskładnikowe.

Pierwsze sporządza się ze związków z czynnym atomem wodoru, zmieszanych z izocyjanianem w nadmiarze, na skutek czego cząsteczki otrzymanego poliuretanu zawierają wolne grupy izocyjanianowe. Grupy te reagując z woda zawartą w powietrzu, doprowadzają do sieciowania cząst., co powoduje utwardzanie się kleju.

Kleje dwuskładnikowe składają się z poliestru w postaci lepkiej cieczy i płynnego izocyjanianiu, dodawanego przed klejeniem w ilościach mniej więcej równoważnikowych.

Kleje poliuretanowe są toksyczne i palne, gdy zawierają rozpusz. organiczne.

Duża zaleta tych klei to możliwość utwardzania w nie podwyższonej temp.(chociaż całkowite usieciowanie wymaga działania temp. ok. 100⁰C.

Utwardzone kleje po całkowitym usieciowaniu są nietoksyczne, bardziej wytrzymałe od klejów kauczukowych i bardziej od nich elastyczne. W warunkach podwyższonej temp. i wysokij wilg. ulegają degradacji (hydroliza grup estrowych).

Spoiny :

-wytrzymałość na ścinanie ok. 25 - 45% mniejsza od wytrzym. drewna (klejenie drewna z drewnem i drewna z metalami);

-duża wytrzymałość przy rozszczepianiu sklejonych elementów i przy oddzieraniu przyklejonych folii

-odporne na działanie rozpuszcz. organicznych, rozcieńczonych kwasów i zasad, olejów i smarów

-w podwyższonej temp. miękną (obniżenie wytrzymałości połączenia).

Zastosowanie :

-dzięki dużej elastyczności spoiny i dużej adhezji do wielu materiałów (np. guma, metale, skóra, tw. sztuczne, laminaty, pianki, folie, tkaniny z włókien sztucznych i naturalnych itp. ) stosuje się ja w przemyśle gumowym, motoryzacyjnym, odzieżowym, obuwniczym, w budownictwie, meblarstwie, tapicerstwie.

KLEJE POLIIZOCYJANIANOWE

Klejów tych używa się przede wszystkim w produkcji płyt wiórowych. Uzyskiwane b. dobre rezultaty sprawiają, że produkcja płyt (głównie dla budownictwa), stale się powiększa.

Najlepszy z izocyjanianów okazał się 4,4`-dwuizocyjaniandwufenylometan.

Stosowany klej ma postać ciemnobrązowej cieczy o lepkości ok. 200 - 450 mPas. Ostatnio nadaje się mu postać wodnej emulsji o c = ~50%, której lepkość zbliżona do lepkości wody, ułatwia dobre rozprowadzenie na wiórach.

Reakcja izocyjanianów z drewnem przebiega już w temp. 25 -50⁰C, jednak do uzyskania pełnego ich usieciowania konieczna jest temp. ok. 200⁰C.

W porównaniu z klejami mocznikowymi lub fenolowymi izocyjaniany mają wiele zalet :a) można je nanosić na wióry w niewielkich ilościach (wyrób płyt lekkich, o niskim stopniu zaklejenia i dobrych właściwościach); b) jasny kolor płyt i mała wrażliwość na pył drzewny ( w porównaniu z fenolowymi); c) nie wydzielanie się formaldehydu (w porównaniu z mocznikowymi); d) czas prasowania płyt o ok. 20% krótszy niż dla klejów fenolowych; e) działają na drewno hydrofobizująco (higroskopijność płyt wiór. mniejsza jak przy użyciu klejów fenolowych).

Wadą izocyjanianów jest duża przyczepność do aluminium i stali (przyklejanie się wiórów do powierzchni płyt prasy - konieczność powlekania pow. kobierca klejami (wióry zewnętrzne) fenolowymi lub melaminowo - mocznikowymi).

KLEJE DYSPERSYJNE

A)Kleje dwuskładnikowe koagulujące w środowisku kwasowym.

-jedno- dwustronne nanoszenie; -50 - 60% subst. stałych; -trudnopalny; -bez instalacji wybuchowych; -odporność cieplna spoiny; -utylizuje się jako odpad specjalny; -okres pracy; -wysoka zawartość kwasów; -specjalny pistolet do nanoszenia; -wrażliwy na ujemne temp.; -wysoka cena; -gęstość 1,05 g/cm3; -lepkość 1000 mPas; -pH 10.

B)Kleje koagulujące pod ciśnieniem.

-dwustronne ewentualni jednostronne nanoszenie; -50 - 60% subst stałych; -trudnopalny; -bez instalacji antywybuchowych; -elastyczna spoina; -wysoka odporność cieplna spoiny; -utylizacja jako odpad specjalny; -okres pracy; -niska stabilność w transporcie; -niska adhezja do drewna, styropianu i płyt; -niska odporność na plastyfikatory; -wrażliwy na ujemne temp.; -wysoka cena; -niemożliwość stosow. instalacji centralnej z klejem; -gęstość 1.80 g/cm3; -lepkość 10000 mPas; -pH - 8,5.

C)Kleje reaktywowane termicznie:

-jedno- lub dwustronne nanoszenie; -50 - 70% subst. stałych; -trudnopalny; -bez instalacji antywybuchowych; -elastyczna spoina; -umiarkkowana cena; -okres pracy; -konieczny tunel cieplny; -zwężony zakres aplikacji; -wrażliwy na uj

---