Клей для бруса

Экологические аспекты современных клеевых систем.
Первые клеевые системы известны в истории ещё в 13 веке. На многих домах в Германии можно увидеть медные таблички, на которых выгравировано, что сделаны они 750 лет назад.

Рис. Фото из немецкого журнала «Вайниг». 

Перевод:
2.4. Фахверковые дома
Яркими примерами долговечности, привлекательности и изысканности деревянных конструкций являются фахверковые дома многих европейских местностей.

Эти в основном статные и заметные дома украшают города и общины в течение 750 лет. Деревянные несущие конструкции крыш некоторых романских церквей порой ещё старше.

Основой этой долговечности являлись профессиональные знания строительных мастеров, например, о строительной защите древесины. Широкий выступ крыши и выступающие ярусы защищают расположенные под ними наружные стены и деревянные конструкции от погодных воздействий.

Благодаря тщательному проектированию и выполнению, а также необходимому уходу эти здания пережили дюжины поколений жильцов.

Данные дома изготовлены по системе Фахверк, т.е. это прочные каркасные дома из клееных балок, которые склеивались на основе столярного клея, изготовленного путём длительной варки костей животных. Такие клеи и сегодня применяют некоторые столяры – краснодеревщики (циммерманы), но у этого клея есть один недостаток: он боится воды и поэтому не может применяться в современных условиях строительства где, как правило, все конструкции подвергаются воздействию влаги.

Следующим за столярным клеем по экологическим показателям идёт клей ПВА (Поливинилацетатный клей), который применяется с середины прошлого века и является чемпионом по минимальности воздействия на организм человека. Известны случаи, когда ПВА эмульсия по ошибке применялась внутрь взрослыми и даже детьми, отравлений при этом не возникало.

Поливинилацетатный клей (ПВА) используется для плоскостного склеивания древесины, сращивания в шип, торцевое склеивание. Технические данные этого клея:

1. ПВА - водный раствор полимера, отличается высокой клеящей способностью, высокая морозостойкость клеевого соединения. Не токсичен аморфный, бесцветный термопластический полимер без вкуса и запаха.
Основные физические и химические свойства:
-Плотность 1,19г/см3
-теплопроводность 0,16Вт/м
Лучшим производителем ПВА-эмульсии является фирма KLEIBERIT (Германия), у неё наше предприятие и покупает клеевую систему. Если рассмотреть под микроскопом молекулы клея и молекулы воды и воздуха, то видно, что соотносятся они друг к другу как 1:10. Для сравнения это как футбольный мяч к размерам футбольных ворот.

Т.е. молекулы воды и воздуха настолько малы, а кристаллическая решётка молекул клея настолько большая, что влияние на паропроницаемость и воздухопроницаемость клеёных деревянных конструкций это не оказывает, т.е. клеёные конструкции: брус, балки, погонаж, хорошо «дышат» как и натуральное дерево, срубленное в лесу и распиленное на брус или доски.

2. Далее следует клей типа ЭПИ систем (Изополимерная эмульсия). Технологии с использованием ЭПИ систем в домостроении пришли в Европу и Россию из Азии, в первую очередь из Японии - родины ЭПИ-клеевых систем.

Достоинство ЭПИ-клеев: широкий диапазон используемых температур при склеивании древесины, сохранение стабильности клеевого шва при переменных температура влажностных воздействиях, устойчивость к длительным нагрузкам, водо- и теплостойкость клеевого соединения и возможность эксплуатации клееного изделия без последующей отделки.

Данная клеевая система по результатам исследования акредитованных лабораторий федеральной службы в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека не классифицируется как продукт опасный для окружающей среды и здоровья человека.

Конструкции деревянные клееные изготовленные с использованием ЭПИ клеевой системы по исследованным показателям соответствуют: «Единым санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору» гл. II раздел 6 СанПин 2.1.2.729-99 «Полимерные и полимерсодержащие строительные материалы, изделия и конструкции. Гигиенические требования к безопасности».

На Российском рынке ЭПИ клеевых систем представлены производственные компании: Akzo Nobel, Dynea, Klebchemie, Kiilto и Российский производитель ООО Химтех НН (г. Нижний Новгород). Отечественный ЭПИ-клей ВиАР-Д 4.1 сертификат соответствия РоссRu.АВ 24.Н04682. Клеевые системы данных производителей не содержат формальдегид, клеёные конструкции с использованием данных систем соответствуют требованиям Гост 2470099, Гост 15613184 для клеев повышенной водостойкости, Гост 1700582, Гост 1104790, ЕН 204 (класс ДН).

Только при соблюдении всех требований технологии изготовления клееной продукции из древесины и рекомендаций компании-изготовителя клеевого материала можно обеспечить требуемую долговечность и прочность изделия в определенных условиях эксплуатации.

В процессе производства клееных изделий из древесины используются и другие виды клея в зависимости от условий эксплуатации готовой продукции:

3. Меламиновый клей образует прозрачный клеевой шов, применяется при производстве силовых большепролётных деревянных конструкций. Содержит формальдегид.

4. Резорциновый клей - образует тёмный клеевой шов, применяется для производства всевозможных конструкций, используемых снаружи здания, в том числе для условий с повышенной влажностью (мосты, судостроение). Содержит формальдегид.

5. Полиуретановый клей - образуется прозрачный клеевой шов, применяется в производстве несущих конструкций балок и клееной древесины, для склеивания «трудной» древесины - дуб, бук, лиственница.

Самые неэкологичные клеи - это меламиновые и резерциновые. Они применяются для склеивания несущих конструкций промышленных зданий и большепролётных балок для автомобильных и железнодорожных мостов. Они содержат большое количество фенолов и формальдегидов. Для жилых зданий их применять нельзя и наше предприятие не работает на этих клеевых системах

Экологическая характеристика современных клеевых систем

Первые сведения о клее как древнейшем строительном материале датируются периодом неолита (приблизительно 9,5 тыс. лет до нашей эры). Это был клей натурального происхождения - казеиновый или столярный. Он применялся для склеивания разного рода материалов путём образования адгезионной (лат. adhaesio - сцепление) связи клеевой плёнки с поверхностными слоями склеиваемых материалов.Древние кочевники,охотники и рыбаки готовили его из отвара костей и сухожилий, разваренной рыбьей чешуи и пузырей. В течение более чем восьмидесяти тысяч лет для производства такого клея применялось природное сырьё животного или растительного происхождения: В качестве белкового вещества использовался коллаген, альбумин и казеин, полученные из шкуры животных, их рогов и копыт, крови и молока. А в качестве растительного - смолы (канифоль), камедь (или гумми), декстрин из картофельного или кукурузного крахмала, природный каучук, известь.Использовался соевый казеин, минеральные масла,яичные желтки, а также соки деревьев.

Наиболее распространённым и востребованным длительное время был столярный клей: костный,мездровый и рыбий. Промышленное производство его активизировалось в 17 ст. А в 19-20 ст., кроме органических (или элементоорганических клеев), начали производить неорганические виды: жидкие стёкла и клеи-фритты. Большое разнообразие современных клеев даёт возможность решать различные задачи во всех отраслях народного хозяйства. Среди них: авиационная и космическая промышленность, медицина, приборостроение, производство электронных приборов, изготовление одежды и обуви, игрушек, технических деталей и др. Различные виды клея используются также в строительстве деревянных сооружений. Большой популярностью вот уже длительное время во многих уголках Европы, в частности Германии, пользуются клеевые системы «Фахверк» для строительства прочных каркасных домов из клееных балок с использованием костного столярного клея.

Отличаясь экологичностью и высокопрочностью, такой клей подвержен воздействию погодных условий. Поэтому древние мастера проектировали дома с широкими выступами крыш и выступающими ярусами, что позволяло защитить наружные стены от воздействия влаги. Этим объясняется прочность фахверковых строений, большинство из которых более 750 лет привлекают внимание своей изысканностью и добротностью. Знания, опыт, навыки строительных мастеров прошлого используются современными столярами-краснодеревщиками, в частности циммерманами. Подобающий столярному по экологичности считается поливинилацетатный клей, или ПВА. Впервые упоминание о нём датируется началом 19 ст. В начале 20 ст. немецкий учёный Фр. Клатт открыл и запатентовал изготавливание винилацетата путём извлечения из ацетилена. Такой газ полимеризовался и образовывал твёрдое вещество, способное склеивать поверхности предметов. По истечении несколько лет Ли Сын Ги, учёный из Кореи, совместно с учёными Японии, Каваками и Масахидэ, получили волокно на основе поливинилового спирта. Это легкорастворимое в воде волокно назвали виналоном. Оно стало базовым ингредиентом современного клея ПВА, используемого в различных областях жизнедеятельности людей, в том числе и в деревообрабатывающей промышленности с целью плоскостного склеивания древесины, сращивания в шип и торцевого склеивания.

ПВА - густой, сметанообразный состав с незначительным запахом винилового спирта. Это дисперсия ПВАД (поливинилацетата в воде), пластификаторов и различных добавок, безвредных для здоровья людей. Полимер плотностью 1,19 г/см3 при теплопроводности - 0,16 Вт/м имеет такие основные характеристики: полная пожаробезопасность, влагостойкость и влагонепроницаемость, прочность, нетоксичность, невысокую стоимость и др. Наиболее используемые виды ПВА: бытовой,универсальный, канцелярский, супер-ПВА-М, дисперсиягомополимерная поливинилацетатная.

Общепризнано, что наилучший клей этого типа - KLEIBERIT, производства германской фирмы с одноимённым названием. Он достаточно теплостоек – до 120°C и отличается высокой прочностью. Это подтверждено исследованиями структуры эмульсии: соотношение молекулы клея с молекулой воды и воздуха составляет 1:10. Такая структура обеспечивает паро- и воздухопроницаемость, поэтому клееные конструкции (брус, балки, погонаж) «дышат» как свежесрубленная древесина. Поэтому клею фирмы KLEIBERIT отдаётся предпочтение в изготовлении деревянных конструкций.

Впервые ЭПИ-клеевые системы стали применять в Японии, позже в Азии, странах Европы и в России. В соответствии с лабораторными исследованиями федеральной службы, призванной защищать права потребителей, безопасным для людей и экологии считается эмульсионный полимер-изоцианатный клей, или ЭПИ-клей. Он полностью отвечает одинаковым санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям. В России такие клеевые системы предлагаются рядом производителей. Среди них и отечественная компания ООО «Химтех НН». ЭПИ-клеевая система производства России - ВиАР-Д 4.1 имеет сертификацию РоссRu.АВ 24.Н04682. Клей применяют при склеивании на «шип» и «мини-шип», производства мебельного щита, лестниц, разделительных стен и строй элементов. Его преимущества по сравнению с другими клеевыми системами состоят в том, что он не содержит формальдегиды, соответствует требованиям ГОСТ, используется в широком температурном режиме: +5 - +110 °С; качественно склеивает древесину,влажностью до 15%, с расходом клея 200–300 г/м2. Прессование элементов, которые склеиваются,производится приблизительно за 30 минут. Полученная продукция более стойкая к нагрузкам,а шов клея между ламелями бруса, как правило, не подвержен воздействиям температуры, устойчив к влаге.

Готовое изделие не требует специальной отделки, достаточно прочное при соблюдении правил по эксплуатации, предлагаемых компаниями-изготовителями. Учитывая правила эксплуатации готовых клееных изделий, в процессе их производства используются также меламиновый, резорциновый и полиуретановый клей.

Меламиновый клей производится на основе меламина (гр.melamin) – кристаллическое вещество, получаемое при кипячении мелама (бесцветных кристаллов, малорастворимых в воде) с разведённым раствором кали. По данным исследований, меламин слаботоксичен. Преимущества его следующие: он высокоустойчив к различным механическим и химическим воздействиям, не подвержен влиянию влаги и солнечных лучей, прочен и нетребователен по уходу. При использовании меламинового клея образуется стекловидный клеевой шов. Предпочтительное применение его – это производство силовых большепролётных деревянных конструкций.

Резорциновые клеи производятся на основе резорцина (лат.resorcinum) - производного фенола – почти бесцветного кристаллического вещества с незначительным сладким запахом. Оно растворимо в этаноле, диэтиловомэфире, ацетоне и воде. В результате реакции поликонденсации резорцина с формальдегидом производится клей, дающий тёмный шов плотной объёмной структуры. Ему характерны высокие физические и механические показатели. Поскольку содержит формальдегид, то используется снаружи зданий, всудо- и домостостроении. В жилых зданиях их применять не рекомендуется, поэтому наше предприятие не использует в работерезорциновые клеи.

Относительно новой универсальной клеевой системой есть полиуретановый клей. Он обеспечивает прочное соединение склеиваемых поверхностей, устойчив к образованию плесени и болезнетворных микробов. Ему отдаётся предпочтение при изготовлении несущих конструкций балок, а также при склеивании «сложной» древесины. К ней относится дуб, бук, лиственница. В результате получается прозрачный клеевой шов, стойкий как к агрессивным воздействиям внешней среды и влаги, так и к химическим реагентам различной природы.

Наше предприятие отдаёт предпочтение экологически чистым клеевым системам, не содержащим фенолы и формальдегиды, поэтому мы не используем меламиновый и резорциновый клей.