Из истории растительных и казеиновых клеев

В прошлом, отходы боен и кожевенных заводов содержали белковые вещества - коллаген. При производстве животного клея указан­ные отходы подвергают воздействию известковых или других растворов для химического превращения коллагена в клей.

Производят два вида животных клеев - костяной и мезд­ряной.

Клеящая способность животных клеев зависит от их  вяз­кости и твердости студня. Твердость студня - мерило прочности клея - определяется весом нагрузки, необходимой для вдавли­вания цилиндра со стандартным диаметром на заданную глубину в студень,

Смешение костяного и мездряного клеев производят для снижения вязкости клея при данной твердости студня.

Достоинствами животных клеев являются: доступность сырья для их производства, простота применения и высокое качество клеевого шва.

Большое значение имели казеи­новые клеи, применение которых для склеивания дерева извест­но с древних времен. По химической природе казеин представ­ляет собой белок (нуклеоальбумин). Высушенный творог пред­ставляет собой технический казеин. По способу производства различают два сорта казеина - кислотный и сычужный. Сычуж­ный казеин имеет более высокий молекулярный вес, чем кис­лотный, и фосфат кальция в первом связывает линейные моле­кулы поперечными связями. Казеин не растворяется в воде, но сильно набухает в ней.

Казеиновый клей - это коллоидные растворы казеина, полученные при помощи различных добавок. Казеин хорошо растворяется также в растворах мочевины. Очень эффективны­ми для растворения казеина оказались водорастворимые алюми­наты. Алюминаты образуют с казеином клеи почти нейтральной реакции. Алюминаты повышают также адге­зионные свойства казеиновых клеев.

Казеиновые клеи не требуют нагрева ни при изготовлении их, ни при сушке склеенных деталей. В казеиновых клеях между частицами казеина при участии указанных веществ происхо­дит взаимодействие, приводящее к постепенному нарастанию вязкости этих клеев, застудневанию и отверждению их. Для из­готовления казеиновых клеев применяются кислотные казеины; сыпучие казеины дают более вязкие растворы и имеют, по сравнению с кислотными, повышенную зольность. Вязкость казеиновых клеев, изготовленных при введении нейтральных модификаторов, очень быстро нарастает, клеи застудневают, а затем отвердевают. Ка­зеиновые клеи, изготовленные при введении солей застудневают медленнее - в течение 4 - 10 часов. Очень медленно застудневают казеиновые клеи, по­лученные растворением казеина в растворах мочевины в воде. Клеевой шов казеиновых клеев, приготовленных с применением нейтральных добавок, более тверд и водостоек, чем клеевые швы других казеиновых клеев. Взаимодействие казеина с добавками происходит только в растворах. Это позволяет выпускать так называемые препа­рированные казеиновые клеи, состоящие из смеси казеина, антисептика и 1 - 1,5% модификатора для предотвращения комкования.

Препарированные казеиновые клеи выпускаются также в мел­кой расфасовке для небольших работ в домашней или школь­ной мастерской. Для применения клей смешивают с водой и выдерживают 15 - 30 мин., после чего он готов к употреблению. С момента изготовления эти клеи пригодны для работы в тече­ние 6 - 8 часов. Вода, введенная в клей для снижения его возросшей вязкости, не соединяется с клеем. Введение в клей дополнительных количеств порошка для повышения вязкости не­допустимо. Клеи, получаемые растворением казеина в воде с помощью щёлочей или солей, называются жидкосмешиваемыми. Для получения специальных клеев казеиновые клеи иногда комбинируются с другими клеями.

Желательно, чтобы влажность древесины, склеиваемой казеи­новым клеем, была не выше 8%. Удельные давления, необхо­димые для производства фанеры на казеиновом клее, 5—6,5 кг/см².

Первые казеиновые клеи получались смешением свернувшегося молока с добавками. Казеиновые клеи значительно превосходят животные клеи по водостойкости. Они менее чувствительны к температуре, чем животные, и могут применяться в помещении с температурой 10—15°, тогда как при работе с животными клеями температура помещения долж­на поддерживаться на уровне 25 - 27°, а температура клеевого раствора 55 - 60°. При работе с казеиновыми клеями нет нуж­ды в предварительном прогреве древесины, необходимом при работе с животными клеями для предотвращения быстрого застудневания пленки. Казеиновые клеи имеют преимущество перед животными также и при склеивании неровных или плохо подогнанных поверхностей.

При повышении концентрации казеиновых клеев выше 30% они получаются слишком вязкими и неудобными для работы. Это ведет к излишнему увлажнению склеиваемых материалов водой, содержащейся в клее.

Казеиновые клеи более водостойки, чем животные, но клее­вая прослойка их теряет прочность при длительном погруже­нии в воду или обладает нeдocтaтoчнoй механической прочностью, чтобы уравновесить напряжения в древесине, возни­кающие при набухании ее от воды. Поэтому казеиновые клеи оказались непригодными в судостроении и для производства многих деталей морского и речного оборудования. Казеиновые клеи требуют применения антисептиков для защиты их от плесени и бактерий. При содержании в клее около 15% модификатора (от веса казеина) получается жесткий и твердый клеевой шов, трудно поддающийся механической обработке и сильно из­нашивающий инструмент. Понижение же количества модификатора снижает водостойкость клея. Белки^; крови (альбумин) повыша­ют водостойкость и твердость казеиновых клеев. Поэтому Для их модифицирования применяется кровяной альбумин.

Животные и казеиновые клеи не удов­летворяют новейшим требованиям техники. Еще в меньшей степени этим требованиям удовлетворяют растительные клеи.

К растительным клеям относятся:

- крахмал различных видов и продукты его частичного гидролиза щёлочами, кислотами или энзимами;

- клей из бобов или сои, содержащих много белко­вых веществ;

- различные камеди и слизи;

- пектиновые клеи.

Все эти клеи не водостойки и разрушаются бактериями и пле­сенью. Продукты частичного гидролиза крахмала трудно полу­чить в нужной степени гидролиза, но если это удается - то они не стабильны.

Протеины, выделяемые из бобов сои, образуют под действи­ем извести или щелочей клей, не отличающиеся по физическим и клеящим свойствам от казеиновых.

Соевый «казеин» требует больших количеств щелочей для растворения, по сравнению с казеином из молока. Клей из соевых бобов удовлетворительно склеивает твёрдые сорта древесины с повышенный (до 15%) влагосодержанием.