Типы клеев и характеристики Нормы расхода Классы эмиссии Оглавление статьи Сравнительные характеристики клеев для производства фанеры Тип клея Марка фанеры Прочность склеивания, МПа Влагостойкость Класс эмиссии Применение Казеиновый (альбумино-казеиновый) ФБА от 0,6 Низкая Без эмиссии Мебель, интерьерные изделия, экологичная продукция Карбамидоформальдегидный (КФ) ФК от 0,6 Средняя Е1 Внутренняя отделка, мебель, упаковка Фенолформальдегидный (ФФ) ФСФ от 1,0 Повышенная Е1 Строительство, кровля, наружная отделка Бакелитовый (спирторастворимый) ФБС, ФБВ от 1,76 Максимальная Е1 Судостроение, авиация, автопром Прочность склеивания: минимальные значения по ГОСТ 9624 (ФК — после 24 ч вымачивания, ФСФ — после 1 ч кипячения) Технологические нормы расхода клея при производстве фанеры Тип клея Способ нанесения Расход, г/м2 Толщина шпона Потери, % Карбамидоформальдегидный Вальцы 110-130 1,15-1,5 мм 5-8 Карбамидоформальдегидный Экструзия 55-70 1,15-1,5 мм 3-5 Фенолформальдегидный СФЖ-3013 Вальцы 145-150 более 2,5 мм 6-10 Фенолформальдегидный СФЖ-3013 Налив (завеса) 90-100 1,5-2,5 мм 8-10 Бакелитовый Пропитка 180-220 0,8-1,5 мм 10-15 Расход указан на одну клеенаносимую поверхность. Фактический расход зависит от влажности шпона и настройки оборудования Классы эмиссии формальдегида в фанере Класс Содержание формальдегида, мг/100 г Область применения Стандарт Е0.5 До 4,0 Детские учреждения, медицина EN 717-1 Е1 До 8,0 Жилые помещения, мебель ГОСТ 3916.1-2018 Е2 Св. 8,0 до 30,0 Технические нужды, наружные работы ГОСТ 3916.1-2018 Определение содержания формальдегида выполняется перфораторным методом по ГОСТ 27678-2014 Содержание статьи Классификация клеев для фанерного производства Карбамидоформальдегидные смолы Фенолформальдегидные клеевые системы Бакелитовые составы для специальных марок Расчет расхода клея на производстве Контроль прочности склеивания по ГОСТ 9624 Низкотоксичные составы и перспективы pMDI Ответы на вопросы специалистов Классификация клеев для фанерного производства Связующие композиции в технологии изготовления фанеры определяют ключевые эксплуатационные характеристики готовой продукции. Выбор клеевой системы обусловлен требованиями к влагостойкости, механической прочности и экологической безопасности конечного материала. Современная классификация предусматривает разделение клеевых составов на две основные категории: натуральные (животного происхождения) и синтетические (на основе полимерных смол). К натуральным относятся казеиновые клеи, получаемые из молочного белка, и альбуминовые составы на основе переработанной крови животных. Данные связующие исторически применялись в фанерной промышленности, однако в настоящее время используются ограниченно из-за невысокой водостойкости готовых изделий. Синтетические клеи представлены карбамидоформальдегидными, фенолформальдегидными, меламиноформальдегидными и бакелитовыми композициями. Маркировка фанеры по типу клея Обозначение марки фанеры напрямую указывает на применяемую клеевую систему: ФК (карбамидный клей), ФСФ (фенолформальдегидный), ФБА (альбумино-казеиновый), ФБ/ФБС/ФБВ (бакелитовый). Данная маркировка регламентирована ГОСТ 3916.1-2018 для лиственных пород и ГОСТ 3916.2-2018 для хвойных. Вернуться к началу Карбамидоформальдегидные смолы Карбамидоформальдегидные (КФ) смолы занимают лидирующую позицию в производстве фанеры для внутреннего применения. Данные полимерные композиции образуются в результате поликонденсации мочевины (карбамида) с формальдегидом. Мольное соотношение компонентов варьируется от 1:1,12 до 1:1,3 в зависимости от требуемых свойств готового продукта. Технические параметры КФ-смол Промышленные марки карбамидоформальдегидных смол для фанерного производства включают КФ-МТ, КФ-НФП, КФ-60П, КФ-ЕС и другие модификации. Смола КФ-ЕС, разработанная на предприятии АО «Акрон», характеризуется содержанием свободного формальдегида не более 0,1% и обеспечивает прочность склеивания от 1,5 МПа. Сухой остаток вакуумированных смол составляет 63% и выше, что позволяет снизить расход связующего при сохранении качества клеевого шва. Фанера марки ФК, изготовленная на основе КФ-смол, соответствует классу эмиссии формальдегида Е1. Средняя влагостойкость материала определяет его применение преимущественно в сухих условиях эксплуатации: производство мебели, внутренняя отделка помещений, изготовление упаковочной тары. Прочностные характеристики зависят от породы древесины, толщины и количества слоев шпона. Ограничения применения Фанера ФК не рекомендуется для эксплуатации при относительной влажности воздуха выше 68% и прямом воздействии воды. При намокании и последующем высыхании возможно расслоение клеевых швов вследствие гидролитической деструкции карбамидного полимера. Вернуться к началу Фенолформальдегидные клеевые системы Фенолформальдегидные (ФФ) смолы применяются для изготовления фанеры повышенной влагостойкости марки ФСФ. Синтез данных полимеров осуществляется путем конденсации фенола с формальдегидом в присутствии щелочного катализатора. Полученные резольные смолы характеризуются высокой реакционной способностью и формируют прочные водостойкие клеевые соединения при горячем прессовании. Промышленные марки ФФ-смол Наибольшее распространение в отечественной практике получила смола СФЖ-3013, специально разработанная для фанерного производства. Технические характеристики данного продукта: сухой остаток не менее 50%, содержание свободного фенола менее 0,10%, относительная плотность 1,2 г/см3, период желатинизации до 70 минут при температуре 125 градусов Цельсия. Внешний вид представляет собой прозрачную однородную жидкость красновато-коричневого или темно-вишневого цвета. Фанера ФСФ отличается повышенными прочностными показателями по сравнению с материалом на карбамидном связующем. Клеевой шов сохраняет работоспособность после кипячения в воде в течение 1 часа, а по согласованию с потребителем — после 6 часов кипячения, что подтверждает высокую водостойкость соединения. Температурный диапазон эксплуатации составляет от минус 40 до плюс 50 градусов Цельсия. Особенности технологического процесса Склеивание шпона фенолформальдегидными смолами выполняется методом горячего прессования при температуре 130-145 градусов Цельсия и удельном давлении 1,8-2,5 МПа. Продолжительность выдержки определяется толщиной пакета из расчета 0,8-1,0 минуты на миллиметр толщины фанеры. Характерной особенностью ФФ-смол является темный цвет отвержденного клеевого шва, хорошо заметный на торцевой поверхности готового материала. Вернуться к началу Бакелитовые составы для специальных марок Бакелизированная (бакелитовая) фанера представляет собой материал с максимальными показателями прочности и водостойкости среди всех типов древесно-слоистых плит. Производство регламентируется ГОСТ 11539-2014. Технология изготовления предусматривает пропитку березового шпона фенолформальдегидной смолой с последующим горячим прессованием при повышенном давлении. Разновидности бакелитовой фанеры В зависимости от типа применяемой смолы различают следующие марки бакелизированной фанеры. ФБС — наружные и внутренние слои пропитаны спирторастворимой фенолформальдегидной смолой. ФБС-1 — наружные слои пропитаны, внутренние обработаны нанесением смолы. ФБВ — наружные слои пропитаны водорастворимой смолой, внутренние обработаны спирторастворимым составом. ФБВ-1 — аналогично ФБС-1, но с водорастворимой смолой для наружных слоев. Плотность бакелитовой фанеры достигает 1200 кг/м3 (не более по ГОСТ 11539-2014), что существенно превышает показатели обычной фанеры (650-750 кг/м3). Степень компрессии при прессовании составляет около 30%, что в два раза выше стандартных значений для марок ФК и ФСФ. Предел прочности при растяжении вдоль волокон достигает 78 МПа, при скалывании по клеевому слою после 1 часа кипячения — не менее 1,76 МПа. Области применения Бакелизированная фанера используется в судостроении для изготовления палубных настилов и переборок, в автомобилестроении для полов и бортов транспортных средств, в строительстве как многоразовая опалубка. Материал устойчив к агрессивным средам, включая слабые растворы кислот и щелочей, а также к воздействию соленой воды. Вернуться к началу Расчет расхода клея на производстве Определение потребности в клеевых материалах является важной технико-экономической задачей фанерного производства. Доля стоимости связующего в себестоимости готовой продукции составляет около 20%, что обуславливает необходимость оптимизации расхода при сохранении требуемого качества склеивания. Методы нанесения клея Вальцовый способ нанесения клея является наиболее распространенным на предприятиях. Рифленые резиновые валки обеспечивают равномерное распределение связующего по поверхности шпона. Форма и шаг канавки подбираются в соответствии с вязкостью клея и требуемым удельным расходом. Типичный расход при вальцовом нанесении составляет 110-150 г/м2 на одну клеенаносимую поверхность. Экструзионный метод предполагает выдавливание клея через отверстия в трубе (экструдере) с образованием параллельных полос на поверхности проходящего шпона. Оптимальный расход при данном способе составляет 55-70 г/м2, потери клея не превышают 5%. Скорость подачи шпона под экструдером может достигать 70 м/мин. Метод налива (клеевой завесы) характеризуется прохождением листа шпона через падающую струю клея. Преимуществами являются простота оборудования, легкость регулировки расхода и высокая производительность до 200 м/мин. Недостаток состоит в быстрой потере растворителя при интенсивной циркуляции клея. Оптимальный расход составляет 90-100 г/м2 при ширине донной щели 0,75 мм. Расчет производственного расхода Производственный расход клея на кубический метр фанеры определяется с учетом технологической нормы, коэффициента потерь при обрезке материала и коэффициента потерь при изготовлении и использовании связующего. Для смолы СФЖ-3013 при склеивании соснового шпона толщиной более 2,5 мм технологическая норма расхода составляет 145-150 г/м2. Коэффициент потерь при обрезке принимается равным 1,03-1,05, при изготовлении и использовании клея — 1,05-1,10. Вернуться к началу Контроль прочности склеивания по ГОСТ 9624 Оценка качества клеевого соединения в слоистой древесине выполняется согласно ГОСТ 9624-2009 «Древесина слоистая клееная. Метод определения предела прочности при скалывании». Стандарт распространяется на фанеру, фанерные и столярные плиты, древесные слоистые пластики и устанавливает методику испытания как по клеевому шву, так и по древесине. Подготовка образцов Форма и размеры образцов для фанеры и фанерных плит предусматривают следующие параметры: длина образца 135 мм, длина плоскости скалывания 25 плюс-минус 0,5 мм, ширина плоскости скалывания 25 плюс-минус 0,5 мм. Минимальное расстояние между зажимами составляет 50 мм. Пропилы на образце должны перерезать клеевые слои не менее чем на одну треть толщины шпона. Скалывание образцов проводится по наиболее удаленным от наружных слоев клеевым швам. Для фанеры с числом слоев от 3 до 9 используются образцы, имеющие толщину готовой продукции. При толщине шпона менее 1,5 мм испытания выполняются на образцах с расстоянием между пропилами 10 мм. Направление волокон древесины в слое шпона между испытуемыми клеевыми швами должно быть перпендикулярно к длине образца. Обработка результатов За результат испытаний принимается среднее арифметическое значение показателей прочности при скалывании не менее 10 образцов с точностью до 0,01 МПа. Дополнительно рассчитывается среднеквадратичное отклонение и минимальный показатель предела прочности при доверительной вероятности 0,95. Определяется величина среднего процента когезионного разрушения древесины с точностью до 10%. Высокий процент разрушения по древесине свидетельствует о качественном клеевом соединении. Нормативные требования Согласно ГОСТ 3916.1-2018 предел прочности при скалывании по клеевому слою нормируется в зависимости от процента разрушения по древесине: при значении от 0,6 до 1,0 МПа допускается разрушение не менее 40%, при значении свыше 1,0 МПа процент разрушения не нормируется. Испытание фанеры ФК проводят после вымачивания в воде 24 ч, фанеры ФСФ — после кипячения 1 ч. Контроль показателя выполняется не реже одного раза в месяц для каждой марки и толщины продукции. Вернуться к началу Низкотоксичные составы и перспективы pMDI Современные тенденции развития клеевых технологий в фанерной промышленности направлены на снижение эмиссии формальдегида и повышение экологической безопасности продукции. Производители активно внедряют модифицированные смолы с пониженным содержанием свободного мономера и альтернативные связующие системы. Модификация традиционных смол Снижение токсичности карбамидоформальдегидных смол достигается путем уменьшения мольного соотношения формальдегида к карбамиду, введения акцепторов формальдегида и применения модифицирующих добавок. Смолы серии КФ-ЕС с содержанием свободного формальдегида 0,1% позволяют производить фанеру класса Е1 при сохранении прочности склеивания не менее 1,5 МПа. Добавление меламина повышает водостойкость клеевого шва, однако увеличивает себестоимость связующего. Перспективным направлением является применение полимерных изоцианатов (pMDI) в качестве связующего для древесно-плитных материалов. Данные композиции не содержат формальдегида и обеспечивают высокую прочность клеевого соединения. Однако изоцианатные связующие требуют особых условий хранения и работы вследствие высокой реакционной способности и токсичности компонентов в жидком состоянии. Классификация по уровню эмиссии Действующие нормативы предусматривают разделение фанеры на классы эмиссии Е1 и Е2 по содержанию формальдегида. Класс Е1 допускает содержание не более 8 мг на 100 г абсолютно сухой массы материала, класс Е2 — свыше 8 до 30 мг. Для применения в детских учреждениях и медицинских организациях европейский стандарт EN 717-1 устанавливает более жесткий класс Е0.5 с содержанием не более 4 мг/100 г. Американский стандарт CARB Phase 2 регламентирует предельно допустимую эмиссию формальдегида для композитных древесных панелей, измеряемую камерным методом. Выполнение данных требований обеспечивается применением низкоэмиссионных смол в сочетании с оптимизацией режимов прессования и последующей термообработкой готовой продукции. За последние 20 лет производители существенно сократили уровень выбросов формальдегида из древесно-плитных материалов. Вернуться к началу Ответы на вопросы специалистов Как определить тип клея в готовой фанере визуально? Визуальная идентификация выполняется по цвету клеевого шва на торцевой поверхности листа. Фенолформальдегидные смолы образуют темный (коричневый, красновато-коричневый) клеевой шов, хорошо различимый на фоне светлой древесины. Карбамидоформальдегидные связующие дают светлый шов, практически сливающийся по цвету со шпоном. Толщина листа также служит косвенным признаком: фанера ФСФ выпускается толщиной до 40 мм, ФК — преимущественно до 27 мм. Какой расход клея считается оптимальным для снижения себестоимости? Оптимальный расход определяется балансом между минимальным потреблением связующего и гарантированным обеспечением нормативной прочности склеивания. Для вальцового нанесения рекомендуемый диапазон составляет 90-120 г/м2, для экструзии — 55-70 г/м2. Снижение расхода ниже указанных значений приводит к появлению непроклеенных участков и браку по прочности. Превышение нормы увеличивает себестоимость без улучшения качества и может вызвать просачивание клея на поверхность. Чем отличается испытание по ГОСТ 9624 после 1 и 6 часов кипячения? Кипячение в течение 1 часа является стандартной процедурой контроля для всех марок фанеры и позволяет оценить базовую водостойкость клеевого соединения. Испытание после 6-часового кипячения выполняется по согласованию изготовителя с потребителем для материалов, предназначенных для эксплуатации в условиях длительного воздействия влаги. Показатели прочности после 6 часов кипячения закономерно ниже, однако должны соответствовать установленным минимальным значениям. Допускается ли применение фанеры ФСФ во внутренних помещениях? Фанера ФСФ класса эмиссии Е1 допускается к применению во внутренних помещениях согласно действующим санитарным нормам. Содержание формальдегида до 8 мг/100 г соответствует гигиеническим требованиям для жилых зданий. Однако при выборе материала для детских комнат, спален и помещений с ограниченной вентиляцией рекомендуется отдавать предпочтение фанере ФК или специальным низкоэмиссионным маркам класса Е0.5. Какие факторы влияют на прочность склеивания помимо типа клея? Прочность клеевого соединения определяется комплексом технологических параметров. Влажность шпона должна находиться в диапазоне 6-12% для КФ-смол и 8-14% для ФФ-смол. Температура прессования, удельное давление и время выдержки подбираются в соответствии с маркой клея и толщиной пакета. Существенное влияние оказывает качество подготовки поверхности шпона: шероховатость, отсутствие загрязнений, равномерность толщины. Жизнеспособность клеевой композиции после добавления отвердителя ограничена и требует соблюдения временных регламентов. В чем преимущества бакелитовой фанеры перед ФСФ для опалубки? Бакелитовая фанера обеспечивает существенно большую оборачиваемость при использовании в качестве опалубочного материала. Высокая плотность (до 1200 кг/м3), повышенная твердость поверхности и максимальная водостойкость позволяют выполнять более 100 циклов заливки бетона без потери эксплуатационных свойств. Для сравнения, ламинированная фанера ФСФ обеспечивает 50-70 циклов при аналогичных условиях. Стойкость к агрессивным компонентам бетонной смеси и легкость отделения от затвердевшего бетона дополнительно повышают эффективность применения.