Karbamid Formldehid műgyanta ragasztó

A melamin-formaldehid mellett a faipar legkedveltebb, legnagyobb tömegben használatos ragasztóanyaga.

Előállítása valamilyen aminocsoportot tartalmazó karbamid, és egy aldehid (leggyakrabban formaldehid) reakciójával történik.

A két anyag meleg, savas, vagy lúgos közegben lejátszódó polikondenzációs reakciója hozza létre a műgyantát. A reakció vizes közegben megy végbe. A térhálósodó műgyanta eleinte még vízoldható, majd a polimerizáció előrehaladtával vízben oldhatatlanná és hőállóvá válik. A ragasztó gyártástechnológiája során a megfelelő molekulatömeg elérését követően, a polimerizációs reakciót még a vízoldható szakaszban leállítják és semlegesítik az oldat kémhatását. Az ily módon stabilizált műgyantát vásárolhatjuk meg a boltokban, melynél a megszakított kémiai reakciót katalizátor hozzáadásával, és hő közléssel (, az abból származó energia segítségével) indíthatjuk újra. Katalizátorként ammónium-kloridot, vagy más néven szalmiáksót használunk.

A karbamid-formaldehid ragasztók térhálós szerkezete, a hozzáadott ammónium-klorid katalizátor segítségének köszönhetően jön létre. Az ammónium-klorid a gyanta pH értékét 7-9 -ről 3,5-5,5 -re csökkenti, amivel lehetővé teszi a kémiai reakció újbóli beindulását.

A karbamid-formaldehid ragasztó, mint vízben oldódó, fehér por, vagy mint 60-65%-os szárazanyag tartalmú, gyengén opalizáló, sűrűn folyós folyadék kerül forgalomba.

A folyékony műgyanták szavatossági ideje hűvös, száraz helyen 1-3, a poroké 6-12 hónap.

Kémiai úton kötő ragasztó. Nagy ragasztási szilárdsága és viszonylag alacsony ára miatt a legnagyobb mennyiség­ben használt ragasztó a faiparban.

A megkötött karbamid-formaldehid ragasztóképessége, vízzel és nedvességgel szembeni ellenálló képessége kielégítő. Egyszeri, vagy hosszabb ideig tartó vízhatás nem csökkenti számottevően a ragasztóréteg szilárdságát. Az egymást követő sorozatos nedvesedés, és száradás azonban a ragasztott kötés tönkremeneteléhez vezet. Kültéri, az idő­járás viszontagságainak közvetlenül kitett alkatrészek ragasztására ezért nem használható. A ragasztó vízállósági tulajdonságait gyakran melamin-, rezorcin-, vagy fenol-formaldehiddel (l0-20 %) javítják. Az így elkészített ragasztó ugyanis jóval nagyobb víz és hőállósággal, illetve 1,5-1,8- szoros ragasztási szilárdsággal rendelkezik.

A műgyanta előkészítése három fő műveletből áll:

• a nyújtó-töltőanyag bekeverése,
• a habosítás és
• a katalizátor adagolása.

A ragasztás minőségével szemben támasztott követelményektől függően az első két lépés elhagyható!

A ragasztó tárolásához illetve bekeveréséhez csak rozsdamentes acél-, mű­anyag- vagy kerámiatartályok használhatók. Kerüljük a ragasztó rézzel, illetve vassal történő érintkezését.

A ragasztóanyag előkészítése a jól megválasztott ragasztó, a töltőanyag és az edző megfelelő arányú összekeveréséből áll.

A nyújtó-, töltőanyag bekeverése:

A karbamid-formaldehid alapanyagú ragasztóanyagok, hátrányos tulajdonsága, hogy a velük készített ragasztás rendkívül rideg. A műgyantát vékony rétegben (maximum 0,05-0,1mm vastagságban) hordjuk fel a felületre. A vastagabb, 200 g/m² –t meghaladó vastagságú ragasztórétegekben ugyanis száradás közben jelentős belső feszültségek lépnek fel. Melyek nagy mértékben csökkentik a ragasztóréteg szilárdságát.

 A műgyanta ridegségét, különböző töltőanyagok hozzáadásával csökkenthetjük. De a szakszerűen megválasztott tömítőanyag, megfelelő mennyiségben adagolva, nem csak rugalmasabbá teszi a ragasztást, lényeges gazdasági megtakarítást is eredményez, és a ragasztási szilárdságot sem csökkenti.

Töltőanyagként leggyakrabban különböző gabonafélék vagy hüvelyesek lisztjét (pl. rozslisztet, bükkönylisztet, vagy keményítőlisztet), illetve ásványi őrleményeket (pl. krétaport, vagy kaolint) használunk.

A töltő-, vagy nyújtóanyag adagolása igen egyszerű: a ragasztóanyag oldatának feléhez hozzá kell keverni a szükséges töltőanyagot, és annyi vizet, amennyi a jó kenőképesség biztosításához szükséges. A töltőanyagot, a csomóképződés elkerülésére célszerű apró részletekben, állandó keverés közben adagolni. Kb. 15-20 percnyi keverés után a műgyanta és a töltőanyag jól elkeveredik egymással. Ezután hozzáöntjük a műgyanta másik felét, és a teljes mennyiséget 4-5 percig jól összekeverjük.

A ragasztóhoz kevert tömítőanyag számos előnnyel szolgál:

• csökken a felhasznált ragasztómennyiség,
• nő a ragasztó rugalmassága,
• csökken az enyvátütés veszélye,
• mivel a tömítőanyag kiegyenlíti a forgácslap felületi egyenetlenségeit, simább felületet képezhetünk a furnérozás alá.

A tömítőanyagként adagolt liszt vagy más anyag százalékos mennyisége a ragasztóanyagtól és a nyújtóanyag minőségétől függ. A jó ragasztás biztosítására kb. 50% tömítőanyagot kell a műgyantához keverni, de ez a mennyiség akár a műgyanta súlyának háromszorosa is lehet.

Az adagolt mennyiséggel azonban arányosan növekszik a jó kenőképesség biztosításához szükséges víz mennyisége is, mely furnérozás esetén ragasztási hibákat eredményezhet.

Habosítás:

A ragasztóanyag habosítására furnérozáskor, az enyvátütés veszélyének csökkentéséhez van szükség. A műveletet elvégezhetjük fizikai úton, vagy különböző vegyi anyagok hozzáadásával. Kémiai habosításnál, habosító anyagként zsíralkohol-szulfátok, és alkilbenzol-szulfátok alkalmazhatók. Ebben az esetben a habosítás mértéke általában 2-2,5 – szeres, a habosított műgyanta 8-l0 óráig használható fel.

A fizikai úton történő habosítás mechanikus meghajtású keverőgépet alkalmazunk.

A gép lényegében egy rozsdamentes fémtartályból, és keverőszerkezetből áll. A keverőszár lehet vízszintes, vagy függőleges elrendezésű, egy-, vagy több lapátkoszorús. Habosításra azonban csak a többlapátos keverőgépek használhatók. Az alkalmazott fordulatszám keverés esetén 30-60 1/min, habosítás esetén 60-150 1/min. Az előkészített ragasztó a keverést-, habosítást követően a tartály döntésével, vagy leeresztő csap használatával távolítható el a tárolóedényből. Használat után a gépet mindig tisztára kell mosni!

Katalizátor:

A műgyanta kikeményedése, ahogy azt már korábban is említettük a hozzáadott katalizátor, és a vele közölt hő hatására megy végbe.

Katalizátorként ammónium-kloridot (NH₄Cl), vagy más néven szalmiáksót használunk.

Ez szobahőmérsékleten kevésbé aktív anyag, magas hőmérsékleten azonban ammónia és sósav szabadul fel belőle, mely a ragasztó kémhatását savassá alakítja, és újraindítja a gyártóüzemben leállított polimerizációs reakciót.

Közvetlenül a felhasználás előtt, 25-30 %-os vizes oldatban keverjük a műgyantához. Az előkészített ragasztó fazékideje 2-3 óra.

A présidő, az alkalmazott katalizátor mennyiségétől és a prése­lési hőmérséklettől függően forrón kötő ragasztók esetén 15-40 másodperc, hideg ragasztásnál 2-5 óra.

20—22 C° teremhőmérséklet és az előírt mennyiségű edző (katalizátor) alkalmazása esetén 8 órai szorítás és utána kb. 2 nap pihentetési idő elégséges.

A katalizátor mennyiségének és a ragasztási hőmérsékletnek az emelésével a megszilárdulás sebessége növekszik, de egy adott határon túl ez a ragasztási szilárdság csökkenéséhez vezet. (A por alakú karbamid-fomaldehid műgyanták többnyire beépített edzővel rendelkeznek, így nem kell külön katalizátort keverni hozzájuk. Ezen ragasztók előkészítése csak a vízben történő oldásból, és a nyújtó-, töltőanyag hozzákeveréséből áll.)

A ragasztó használata során fokozottan ügyelni kell a ragasztandó anyagok megfelelő (6-15%) nedvességtartalmára! A ra­gasztó térhálósodása (polikondenzáció) során a sósav mellett ugyanis víz is kelet­kezik, melyet majd a ragasztandó anyagok vesznek fel.

A tömörfa ragasztásához alkalmazandó általános keverési arány:
100 súlyrész műgyanta,
10-20 súlyrész ipari rozsliszt,
2-3 súlyrész ammónium-klorid.

A ridegség mellett a karbamid-formaldehid ragasztók másik nagy hátránya, hogy a ragasztórétegből a megszilárdu­lást követően még évek múlva is formaldehid gázok szaba­dulhatnak fel. Ezek súlyosan károsítják az egészséget, szennyezik a vizeket és a környezetet. A ragasztó maradékait éppen ezért rendkívüli körültekintéssel és gondossággal kell kezelni.
A formaldehid tartalmú műgyanták (amingyanták) felhasználása során lényegében háromféle formaldehid mennyiséget különböztetünk meg:

1.  Szabad formaldehid: a ragasztóban oldott formában előforduló formaldehid.
2. Lehasadó formaldehid: a polikondenzáció során az üzemben felszabaduló formaldehid mennyiség.
3. A megszilárdult műgyantából utólagosan távozó formaldehid.

A hétköznapi emberek számára ez az utólagosan felszabaduló formaldehid mennyiség jelenthet egészségkárosító hatást.

Manapság azonban a formaldehid mérgező és rákkeltő tulajdonságainak bizonyítása után már csak csökkentett formaldehid tartalmú úgynevezett E1 kategóriás ragasztóanyagokat használunk. Mindezek ellenére az ilyen ragasztók alkalmazása óvodákba készített termékek esetén továbbra is tilos.

Az E1-es kategória alapja:

Egy, az USA-ban végzett patkánykísérletben egy éven át 14 ppm-es koncentrációjú formaldehidet (azaz egy millió molekula között 14 formaldehid-molekula volt) lélegeztettek be. A patkányokban rák alakult ki. Hasonló megfigyelésről számoltak be egérkísérletek kapcsán is. Később bizonyították, hogy a formaldehid genetikai károsodást is okoz. Mindezek hatására az Európai Unió a megengedhető formaldehid-kibocsátást 1 ppm (azaz 1,25 mg/m3) értékben korlátozta. (E1-es szabványérték). Sokakat nem elégíti ki a patkányrákos  érték 7%-a, ezért követelik, hogy ezt a határértéket egészségünk védelmében szigorítsák.