Kotwica0069

138 5. Łączniki, złącza i połączenia

5.14. Klejenie drewna

5.14.1. Właściwości i rodzaje klejów

Zastosowanie kleju do łączenia elementów drewnianych pozwala na uzyskanie konstrukcji sztywnych o bardzo różnorodnej formie oraz umożliwia tworzenie elementów złożonych o najkorzystniejszym, z uwagi na nośność, przekroju poprzecznym. Tu podano tylko podstawowe wiadomości o konstrukcjach klejonych warstwowo. Więcej informacji o takich konstrukcjach, a także o klejach i klejeniu drewna, można znaleźć w innych opracowaniach, np. w [3], [11], [38], [39].

Kleje używane w konstrukcjach drewnianych (wg PN-EN 301:1994) powinny spełniać wiele wymagań. Najważniejsze z nich to:

—    krótki czas wstępnego utwardzania spoiny,

—    duża wytrzymałość mechaniczna spoiny i jej trwałość,

—    odporność na działanie wody i wilgoci oraz wyższej (do 80°C) temperatury,

—    odporność na działanie grzybów i pleśni oraz brak reakcji na działanie impregnatów używanych do zabezpieczania elementów klejonych,

—    mała zależność jakości klejenia od wilgotności drewna w czasie klejenia.

Kleje stosowane w konstrukcjach drewnianych nie powinny zwiększać palności drewna oraz wywierać ujemnego wpływu na tkanki drewna. Ponadto kleje powinny być

—    przydatne do użycia przez długi czas,

—    mało wrażliwe na warunki przechowywania,

—    łatw^Te do przyrządzania i mechanicznego nanoszenia,

—    mało toksyczne.

Do klejenia elementów konstrukcji drewnianych od dawna były stosowane cztery rodzaje klejów: kazeinowe, fenolowe, mocznikowe i rezorcynowe.

Klej kazeinowy składa się z kazeiny (produkt powstający w' wyniku przetwarzania mleka) i wody oraz z wodorotlenku wapnia i sodu. Kleje kazeinowe są odporne na wysoką temperaturę, a spoiny wykonane z tego kleju w stanie suchym mają znaczną wytrzymałość. Dużą cześć swej wytrzymałości złącze wykonane przy użyciu kleju kazeinowego traci w przypadku poddania go działaniu wody lub wilgoci. Poza tym w środowisku wilgotnym w złączach klejonych jest możliwy rozwój mikroorganizmów, co w konsekwencji może doprowadzić do zniszczenia złącza. Kleje kazeinowe mogą być stosowane tylko do połączeń zabezpieczonych przed zawilgoceniem i korozją biologiczną. Kleje te nie są obecnie używane do wykonywania złączy w konstrukcjach drewnianych.

Kleje z żywic fenolowych można podzielić na dwie grupy:

—    wiążące na gorąco w temperaturze powyżej 100°C,

—    wńążące w temperaturze 304-100°C lub niższej.

Uzyskane spoiny są trwałe i wytrzymałe, odporne na działanie wody zimnej i gorącej oraz bakterii i pleśni.

Kleje fenolowe, będące alkoholowymi roztworami żywic fenolowo-formalde-hydowych, są łatwo palne, natomiast wodne roztwory tych żywic są niepalne. Wszystkie te kleje są silnie toksyczne. Produkowane kleje fenolowe różnią się właściwościami i zakresem stosowania. Najczęściej są używane: klej AG i żywica AW. Do produkcji sklejki wodoodpornej i płyt pilśniowych stosuje się poza tym kleje Rezokol i Rezokol 33.

Klej AG jest stosowany w elementach konstrukcji zlokalizowanych na zewnątrz. Spoiny wykonane przy użyciu kleju AG są mikroporowate, odznaczają się wysoką wytrzymałością na ściskanie, odpornością na czynniki mechaniczne (drgania), atmosferyczne i temperaturę. Spoiny te są również odporne na działanie mikroorganizmów i starzenie się oraz na działanie zimnej i gorącej wody.    .......—    ------

Z żywicy AW uzyskuje się spoiny o dużej wytrzymałości, odporne na wpływy atmosferyczne oraz działanie bakterii i pleśni.

Kleje z żywic mocznikowych. Żywice mocznikowe otrzymuje się w wyniku syntezy mocznika z formaldehydem. Żywice te służą do klejenia drewna na zimno lub na gorąco. Utwardzenie żywic następuje po dodaniu utwardzaczy (rozcieńczonego kwasu lub kwaśnych soli), do właściwego utwardzenia nie wystarczy bowiem samo podwyższanie temperatury. Spoiny z żywic mocznikowych mają strukturę mikroporowatą i odznaczają się wysoką wytrzymałością na ścinanie oraz innymi dobrymi właściwościami mechanicznymi. Są odporne na działanie bakterii, pleśni, wilgoci i zimnej wody, natomiast są nieodporne na wysoką temperaturę i gorącą wodę. Kleje mocznikowe są toksyczne, zawierają bowiem wolny formaldehyd.

Kleje z żywic melaminowych. Żywńce melaminowe otrzymuje się w wyniku syntezy melaminy z formaldehydem w środowisku zasadowym i kwaśnym. Żywice te — podobnie jak mocznikowe — są używane do klejenia drewna na zimno (304-100°C) i na gorąco (powyżej 100°C). Odznaczają się znaczną wytrzymałością doraźną i trwałością, zwłaszcza te stosowane na gorąco.

Spoiny są odporne na działanie wysokiej temperatury i jej zmiany, nie szkodzi im duża wilgotność względną ani zimna i gorąca woda. Żywice melaminowa są niepalne.

Kleje z żywic rezorcynowych. Żywice rezorcynow^re uzyskuje się w wyniku syntezy rezorcyny z formaldehydem. Kleje są w postaci płynnej, wiążą w temperaturze pokojowej. Wytrzymałość i trwałość klejów rezorcynowych jest podobna jak klejów fenolowych.

Kleje poliuretanowe są na ogół dwuskładnikowe. Jednym ze składników jest elastomer poliuretanów)'’ lub poliester, drugim izocyjaniany [3]. Klej wńąże wskutek reakcji chemicznej zachodzącej między jego składnikami.

Spoiny wykonane z kleju poliuretanowego są bardzo elastyczne, odporne na działanie czynników atmosferycznych, w^ody, słabych kwasów i zasad, olejów, tłuszczów i benzyny. Kleje te są palne i toksyczne.