Исследования влияния кипячения в воде на свойства клеевых соединений древесины

Под действием кипящей воды в структуре фенолоформальдегидных полимеров активизируется процесс теплового старения, он дополняется процессом гидролиза и вымывания низкомолекулярных компонентов. Поэтому кипячение хотя и называется по традиции испытанием на водостойкость, в сущности представляет собой комплексное воздействие, ведущее к ускоренному старению клеевых соединений. В данном случае старение проявляется в углублении реакции поликонденсации, т.е. в структурировании, сопровождающемся увеличением хрупкости клея. Возникающие при этом усадочные напряжения ведут к образованию микротрещин, т.е. к механической деструкции полимера. Таким образом, конечным результатом термовлагообработки является деструкция. Вымывание низкомолекулярных компонентов делает структуру полимера более влагонроницаемой. Поэтому, если вслед за кипячением образцы замораживаются, то замерзающая в норах вода вызывает дополнительное разрушение клея.

Наряду с процессами структурирования и деструкции в прослойке фенолоформальдегидного клея при кипячении ослабляются физические связи, а также связи между субстратом (древесиной) и клеем. Все это определяет роль кипячения как весьма активного фактора, необходимого в режиме ускоренных испытаний. Что кипячение ослабляет адгезию полимера к поверхности субстрата, доказано результатами испытаний армированных и неармированных пластиков. Армированные стеклом, бумагой или древесиной пластики теряют при кипячении больший процент прочности, чем соответствующий неармированный полимер.

Наряду с деструкцией полимера и разрушением адгезионных связей с древесиной при кипячении в воде изменяется химический состав самой древесины. Часть органических кислот, содержащихся в древесине, переходит в раствор и способна, по-видимому, влиять на кинетику ускоренного старения клеевого шва.

Исследования влияния кипячения в воде на свойства клеевых соединений древесины показывают, что прочность соединений, скорость старения, набухание и другие свойства изменяются при кипячении по-разному, в зависимости от концентрации полимера, содержания наполнителей, породы древесины, толщины клеевого шва, температуры отверждения клея и т.п.. Чем продолжительнее кипячение, тем отчетливее проявляется зависимость свойств клеевых соединений от технологических факторов. Таким образом, кипячение повышает чувствительность контрольного испытания к отклонениям технологических параметров склеивания.

Многолетним опытом применения кипячения как метода оценки стойкости клеевых соединений установлено, что рекомендуемое стандартами трехчасовое кипячение достаточно, чтобы надежно отличить мочевинный клей от мочевиномеламинового и меламинового, а 72-часовое - чтобы отличить мочевиномеламиновый и меламиновый клей от фенолоформальдегидного. Допустима также некоторая корреляция кратковременной и длительной стойкости клеевых соединений фанеры, основанная на изучении результатов испытания образцов кипячением и натурных наблюдений.

В работах отмечена качественная и количественная близость результатов испытания образцов после кипячения и после длительного пребывания на открытом воздухе или в камерах искусственного климата. Причем эта близость хорошо проявляется при варьировании технологических параметров склеивания, поскольку результаты варьирования одинаково отражаются показателях ускоренных и длительных испытаний.

Общим для указанных исследований является убеждение в целесообразности кипячения как основы ускоренных испытаний клеевых соединений древесины в изделиях на фенолоформальдегидных, резорциноформальдегидных и некоторых других клеях, предназначенных для эксплуатации при переменных температурно-влажностных воздействиях и на открытом воздухе.

Для оценки стойкости соединений на карбамидных клеях образцы вымачивают в горячей воде (60-70°С) 3-6 ч. Всякое изменение состава клея, концентрации смолы, содержания от-вердителя, наполнителей, модификаторов, непрореагировавших мономеров, а также изменение технологии склеивания обнаруживается этим методом значительно лучше, чем при увлажнении образцов в холодной воде. Поэтому в стандартах на фанеру и другие изделия, склеенные карбамидными клеями, рекомендуется метод вымачивания в горячей воде. Для некоторых карбамидных клеев (мочевиномеламиновых, мочевинорезорциновых, мочевиномеламинофурфурольных, а также чисто меламиновых) в качестве метода оценки стойкости допустимо кипячение в воде 1-3 ч.