Zbornik gozdarstva in lesarstva, 66, 2001, s. 139 - 155
GDK: 824.831
Prispelo/Äecei'verf: 16.11.2001	Izvirni znanstveni članek
SprejetoZ/iccepterf: 11.12.2001	Original scientific paper
VPLIV STOPNJE KONDENZACIJE MUF SMOL NA LASTNOSTI LEPILNIH SPOJEV
Dominika GORNIK BUČAR*, Tatjana STRNAD", Bojan BUČAR*"
Izvleček:
Melamin-urea-formaldehidne smole se zaradi svojih odličnih lastnosti, predvsem odpornosti na vlago in vodo ter brezbarvnosti lepilnega spoja veliko uporabljajo v lesni industriji. Kljub dejstvu, da je osnovna reakcija med melaminom in formaldehidom znana že dobrih sedemdeset let, so pogoji sinteze in molama razmeija še vedno predmet raziskav. Različna molama razmeija vstopnih surovin in različni pogoji sinteze močno vplivajo na lastnosti smole, njeno stabilnost in obnašanje v končni uporabi. V raziskavi smo osnovni smoli spremenih molama razmeija in pogoje sinteze in analizirali vplive posameznih sprememb. Ker se reakcija kondenzacije z zaključkom sinteze ne konča, temveč se le upočasni, smo analizirali tudi značilnosti t.i. postarane smole.
Ključne besede: MUF smola, sinteza, kondenzacija, lastnosti lepilnih spojev, bukov fiimir
INFLUENCE OF MUF RESIN CONDENSATION DEGREE ON ADHESIVE BOND PROPERTIES
Abstract:
Melamine-urea-formaldehyde resins with their excellent properties, in particular resistance to humidity and water and colourless adhesive bond, are widely used in the wood industry. In spite of the fact that the basic reaction between melamine and formaldehyde has been known for over seventy years, the conditions of synthesis and molar ratios continue to be a matter of research. Different molar ratios of input raw materials and different conditions of synthesis have a major impact on the properties of the resin, its stability and end use behaviour. In this research project, molar ratios and conditions of synthesis of the basic resin were modified, and the impact of each modification was analysed. As condensation reaction does not end once the synthesis is completed but merely decreases, we also analysed the properties of the so-called aged resin.
Key words: MUF resin, synthesis, condensation, adhesive bond properties, beech veneer
I doc.dr., BF, Oddelek za lesarstvo. Rožna dolina c. VIII/34,1000 Ljubljana, SVN " ing. kem. teh., Melamin d.d., TomSičeva 9, 1330 Kočevje, SVN
doc.dr., BF, Oddelek za lesarstvo, Rožna dolina c. VIII/34,1000 Ljubljana, SVN
140
Zbornik gozdarstva in lesarstva, 66
VSEBINA
CONTENTS
1	UVOD
INTRODUCTION............................................................................141
2	PREGLED LITERATURE
REVIEW OF LITERATURE...........................................................142
3	MATERIALI IN METODE
MATERIALS AND METHODS.....................................................145
4	REZULTATI IN DISKUSIJA
RESULTS AND DISCUSSION......................................................148
5	ZAKLJUČKI
CONCLUSIONS..............................................................................152
6	POVZETEK....................................................................................153
7	SUMMARY.....................................................................................154
8	VIRI
REFERENCES.................................................................................155
141
Gomik Bučar D., Stmad T., Bučar B.: Vpliv stopnje kondenzacije MUF...
1 UVOD
INTRODUCTION
Melamin-urea-formaldehidna (MUF) smola se zaradi svojih odličnih lastnosti, med katerimi je najpomembnejša vodoodpomost, veliko uporablja v lepilih za lepljenje vodoodpomih ivemih in vezanih plošč ter zaradi brezbarvnosti tudi pri lepljenju fumiija. Sinteza MUF smol je bila znana že v poznih tridesetih letih prejšnjega stole^a (US patent 2,260,239 iz leta 1941, francoski patent 811,804 iz leta 1937). Pogoji sinteze in molama razmeija med reaktanti so ključni dejavniki, ki določajo lastnosti smole, le-te pa določajo področje in način uporabe.
V raziskavi smo komerciahii smoli (H97/1), ki se uspešno uporablja za lepljenje vodoodpomih izdelkov emisijskega razreda E-1, spremenili pogoje sinteze in sintetizirali manj kondenzirano smolo (H97/3). Poleg tega smo sintetizirali manj kondenzirano smolo z nekoliko večjim deležem uree (H97/4) .
Osnovna reakcija med melaminom, ureo in formaldehidom je kondenzacija, ki je s prekinitvijo sinteze ne zaustavimo, temveč samo upočasnimo. Upočasnjena kondenzacija, ki se odraža kot naraščanje viskoznosti, poteka tudi med skladiščenjem smole, kar vpliva na njeno stabilnost, obstojnost in rok uporabe. Povečana stopnja kondenzacije je posledica nadaljevanja povezovanja polimemih molekul, kar pomeni manj prostih funkcionalnih skupin v smoli, preko katerih bi lahko potekla kohezija in adhezija. Zato smo v raziskavi preučili lastnosti tako imenovane postarane smole (H97/2). Merilo postaranosti nam je bila zgornja meja kinematične viskoznosti, ki jo predpisuje proizvajalec. Z analizo lastnosti postarane MUF smole smo ugotavljali možnost njene uporabe za lepljenje in lastnostih lepilnih spojev.
Namen raziskave je bila optimizacija pogojev sinteze z namenom, da bi obvladali proces in njegovo vodenje m povečali stabihiost smole. Lastnosti lepihiih spojev posameznih smol smo testirali na trislojnih fiimimih ploščah s standardiziranimi metodami.
142
Zbornik gozdarstva in lesarstva, 66
2 PREGLED LITERATURE
REVIEW OF LITERATURE
Reakcijo med melaminom in formaldehidom so poznali že sredi tridesetih let preteklega stoletja in le dobrih deset let kasneje tudi reakcijo med melaminom, ureo in formaldehidom. Že manjši delež melamina močno izboljša lastnosti urea-formaldehidnih lepil (KOLLMANN 1975, PRESTIFILIPPO 1996) .
Melamin-formaldehidne smole imajo v primerjavi z urea-formaldehidnimi smolami nekatere prednosti, med njimi so najpomembnejše: večja vodoodpomost, večja odpornost na toploto, sposobnost utrjevanja pri nižjih temperaturah in sposobnost impregnacije. Prednost melaminskih smol pred fenol-formaldehidnimi smolami, ki imajo podobno področje uporabe, je brezbarvnost lepilnega spoja. Največja pomanjkljivost melamin-formaldehidnih smol je njihova visoka cena, zato se v aplikacijah najpogosteje uporabljajo melamin-urea-formaldehidne smole (MARRA 1992, PIZZI 1983, MERCER, 1994). Molama razmerja melamin : urea : formaldehid preizkušajo in navajajo številni avtorji (KAMOUN 2000, MERCER 1994) in patenti, vsem pa je cilj, da bi smole še ühranile odlične lastnosti melaminskih smol in bile cenovno ugodne. S stališča kvalitete (predvsem trajnosti lepilnega spoja in vodoodpomosti) naj bi smola vsebovala večji delež melamina, smola z večjim deležem uree pa je cenejša.
Molama razmerja in pogoji sinteze določajo končne lastnosti smol in s tem tudi pogoje in načine uporabe. Molamo razmerje neposredno vpliva na čas želiranja smole, pri čemer večji delež formaldehida pri enaki temperaturi želiranja povzroča krajši čas želiranja (PIZZI 1983). MARCER (1994) navaja, da so lastnosti UF in MUF smol boljše, če posamezne komponente dodajamo postopoma in tudi v več delih. Z zaporedjem urea, melamin in urea so dobili smole z najboljšimi lastnostmi. Poleg pogojev sinteze je spreminjal molama razmerja (melamin + urea : formaldehid v območju od 1 : 1,3 do 1 : 2,0). Ugotovil je, da povečanje celokupnega deleža melamina s 26 % na 50 % izboljša lastnosti smole, medtem ko povečanje s 50 % na 60% ni smisehio, saj se znatno višja cena smole ne odraža v boljših lastnostih lepihiih spojev.
143
_Gomik Bučar P., StmadT., Bučar B.: Vpliv stopnje kondenzacije MUF...
Reakciji med ureo in formaldehidom (slikal) in med melaminom in formaldehidom (slika 2) sta znani (PIZZI 1983, BLAIS 1962), medtem ko sta mehanizem in kinetika sinteze MUF smol še dokaj nepojasnjena, saj direktne metode za ugotavljanje števila vezi med melaminom in ureo v MUF smolah ni (HIGUCHI 1991a). Na vprašanje, ali obstaja kondenzacija med melaminom in ureo prek metilenskega mosticka je poizkušal odgovoriti HIGUCHI 1991 b, ki je ugotovil, da sta reakciji metilolizacije UF smole in metilolizacija melamina dominantni nad reakcijo povezovanja prostih amino skupin melamina z metilolnimi skupinami xiree prek metilenskih mostičkov. Možnost analize MUF smol z "C-NMR je proučeval TOMITA 1995, ki navaja, da je le-ta možna v primeru, ko za sintezo uporabimo obogaten '^C formaldehid (formaldehid, ki vsebuje izotop '^C).
O
H	H
N N
H
H
+
H
I
O
H

H.
OH
H
H
Urea
Formaldehid
Monometilolurea
Rast moldoile in zamreženje
Slika 1: Reakcija uree in formaldehida (MARRA, 1992) Figure I: Reaction of urea with formaldehyde (MARA 1992)
+ HjO
144
Zbornik gozdarstva in lesarstva, 66
H^ /H	H	H
K KT M KI	Polikondenzacija
^ H iT' C^C^	inzamreženje
l^^N A. r^Ci _I II i/	H potekata enako
H. X X .H ^ ^ V"	— f.I	smolah

H	H	H H
Monometilol-melamin Melamin	Formaldehid oz. do heksametilol, če je
molamo razmeije M/F 1:6
Slika 2: Reakcija melamina in formaldehida (MARRA, 1992) Figure 2: Reaction of melamine with formaldehyde (MARA 1992)
Sinteza MUF smole zahteva natančno in dosledno spremljanje pH, s kontrolo topnosti smole in viskoznosti pa nadziramo stopnjonjene kondenzacije in s tem posredno tudi molsko maso (PIZZI 1983). Ustrezna molska masa smole je pogoj za uspešno aplikacijo. Za določanje povprečne številčne molske mase Mn in povprečne utežne molske mase M„ polimerov se uporablja gelska permeacijska kromatografija (GPC). Določanje molskih mas za MUF smole je zelo zahtevno, saj nemalo težav povzročajo izbira ustreznega topila, izbira ustrezne kolone in izdelava luneritvene krivulje.
Viskoznost smole vpliva na omočitev lesne površine in na globino penetracije lepila v les, kar močno vpliva na trdnostne lastnosti lepilnih spojev. Vpliv viskoznosti na globino penetracije MUF in UF smol je proučeval ŠERNEK 1999, ŠERNEK 2001, pri čemer je posvetil veliko pozornosti sestavi lepila in tudi vsebnosti vlage v lepljencih.
145
_Gornik Bučar P., StmadT., Bučar B.: Vpliv stopnje kondenzacije MUF...
3 MATERIALI EV METODE
MATERIALS AND METHODS
3.1 MATERIALI
MATERIALS
Melamin, s kemijskim imenom 2,4,6-triamino-l,3,5-triazin, tehnične kvalitete je bel prah, ki vsebuje minimalno 99,8% melamina.
Urea (sečnina) je dostopna v različnih oblikah, kot bele granule tehnične kvalitete in čistoče 98% ali kot vodna raztopina. Poleg tega obstaja tudi vodna raztopina uree in formaldehida, znana pod komercialnim imenom formurea. Pri sintezi Melduija H97 smo uporabili ureo v obliki granul in formureo, kije vsebovala 48% formaldehida in 17,5% uree.
Formaldehid je dostopen v različnih oblikah, kot paraformaldehid v obliki belih lusk, kot vodne raztopine formaldehida različnih koncentracij (37%, 40% in 50%) in stabilizirane na različne načine ali pa kot plin. Kot vir formaldehida služi tudi formurea - vodna raztopina uree in formaldehida. Pri sintezi Melduija H97 smo uporabili 40% vodno raztopino formaldehida (stabiliziranega z metanolom) in formureo (vodna raztopina 20 % sečnine in 50 % formaldehida).
Izdelali smo troslojne fumime plošče formata 500 x 500 mm iz luščenega furnirja bukovine (Fagus sylvatica, L.) nazivne debeline 2,2 mm. Fumime liste smo klimatizirali na ravnovesno vlažnost 6%. Pripravljene lepilne mešanice (preglednica 1) smo nanesli v količini 200g/m^ z ročnim nanašalnim valjem. Odprti čas je bil 5 min. Plošče smo stiskali v laboratorijski stiskahiici, čas stiskanja je bil 7 mia, tlak stiskanja 1,8 do 2,5 N/mm^. Temperatura lepljenja je bila 125- 135 °C.
146
Zbornik gozdarstva in lesarstva, 66
Preglednica 1: Table 1:
Priprava lepilnih mešanic
Smola/Äes/n	MUF smola (utežni deli)/	Polnilo (utežni deli) /	Katalizator (NH4CI)
	MUF resin (weight parts)	filler (weight parts)	(utežni deli) / catalist
			(NH4CI) (weight parts)
MUF H97/1	100	6	1
MUF H97/2	100	5	1
MUF H97/3	100	7	1
MUF H97/4	100	5	1
V lepilnih mešanicah smo spreminjali utežne deleže moke, da bi dosegli ustrezno viskoznost lepila.
3.2
METODE
METHODS
3.2.1 Sinteza smol
Resins synthesis
Sinteza MUF smole temelji na reakciji formaldehida z ureo (sečnino) in nato z melaminom. Najprej nastane polimer med ureo in formaldehidom, z dodatkom melamina, ki se veže na sečninski polimer pa nastane kopolimer. Sinteze MUF smole poteka po naslednjih fazah:
1.	Vodna raztopina formaldehida in sečnine reagira pri molskem razmerju F/S od 2,0 do 2,5 oz. razmerju F/-NH2 od 1,0 do 1,25 v alkalnem mediju pri temperaturi 80 -85°C.
2.	Nato se z dodatkom šibke kisline nastavi pH od 5,0 do 5,7 in nadaljuje reakcijo pri isti temperaturi.
3.	Mešanico nevtraliziramo do pH 6,0 - 6,5, dodamo sečnino do molskega razmerja F/S od 1,7 - 2,2 oz. razmerja F/-NH2 od 0,85 do 1,1 ter nadaljujemo sintezo.
4.	Reakcijsko zmes nevtraliziramo do pH 8,5 - 9,0 ter dodamo melamin v takšni količini, daje razmerje F/-NH2 od 0,45 do 0,6.
147
Gornik Bučar D., StmadT., Bučar B.: Vpliv stopnje Icondenzacije MUF...
Potek reakcije kontroliramo z nadziranjem vodne tolerance smole po internem postopku, ki je veliko hitrejši od meijenja viskoznosti. Proti koncu sinteze kontroliramo tudi viskoznost.
Za raziskavo smo uporabili štiri različne smole. Smole H97/1, H97/2 in H97/3 so bile sintetizirane pod enakimi pogoji in v enakih molskih razmeijih, le daje bila topnost vode v smoli različna, kar je posredno kazalec stopnje kondenzacije. H97/1 je bila standardna smola z običajno stopnjo kondenzacije. H97/2 je bila postarana (skladiščenje 2 meseca pri temperaturi 20°C) standardna smola zaradi tega tudi bolj kondezirana, kar se je odražalo kot višja viskoznost in nižja topnost vode v smoli. H97/3 je bila manj kondezirana standardna smola z nižjo viskoznostjo in višjo topnostjo vode v smoli. H97/4 pa je imela glede na standardno smolo večji delež uree in je bila dehio zaetrena. Stopnja kondenzacije je bila še nekoliko nižja kot pri H97/3, kar se je odražalo kot višja topnost vode v smoli. Višja viskoznost pa je bila posledica višjega deleža suhe snovi.
3.2.2 Kontrolne metode sinteze smole
Control methods of resins synthesis
Deleže suhih snovi smol smo določali po internem postopku. 2 g smole smo sušili v aluminijasti posodici 2 uri pri 110 °C ter po sušenju izračunali delež suhe snovi.
Viskoznost smo merili s Fordovo čašo po DIN 53211, in kinematično viskoznost z Brookfieldovim viskozimeterom DV-IH-.
Prosti formaldehid smo določali po DESf 16746 (EN ISO 9020).
Meijenje pH smo opravili s standardno metodo s pH metrom.
Vodno toleranco, ki poda topnost vode v smoli, smo določali po internem postopku, izdelanem prav za to smolo. Pri tem postopku s titracijo določimo, koliko ml vode se raztopi v 1 g smole. Kočna točka titracije je pojav kosmičev.
148
Zbornik gozdarstva in lesarstva, 66
3.23 Metode preskušanja trdnosti lepilnega spoja
Testing methods of adhesives bonding properties
Za ugotavljanje trdnostnih lastnosti lepljencev smo izdelali za vsako lepilno mešanico 60 preizkušancev. Del preizkušancev za ugotavljanje strižne trdnosti, ki smo jih pripravili po standardu EN 314-1:1996, smo klimatizirali (14 dni) v standardni klimi (relativna zračna vlažnost 65%, temperatura zraka 20°C), del pa pripravili skladno s standardom EN 314-1, poglavje 5.1.3 (kuhanje 4h, sušenje 17 h pri 60°C., kuhanje 4h in hlajenje v vodi na 20°C Ih).
Strižne trdnosti preizkušancev smo ugotavljali na testimem stroju ZWICK / Z 100 in lome ocenjevali po standardu EN 314-2: 1996.
4 REZULTATI IN DISKUSIJA
RESULTS AND DISCUSSION
.4.1 LASTNOSTI SMOL
RESIN PROPERTffiS
Sintetizirali smo štiri MUF smole, pri čemer je prva z oznako H97/1 že uveljavljena smola in nam je zato v raziskavi služila kot referenca za ugotavljanje vpliva različnih postopkov sinteze pri preostalih treh smolah.
H97/2 je v principu standardna smola, ki je bila postarana. Vzorec smole je bil vzet 1 mesec po sintezi. Zaradi lastnosti kondenzacijskih smol, da se reakcija popohioma ne ustavi, temveč le upočasni, je bila stopnja kondenzacije višja. To se je odražalo kot višja viskoznost in nižja topnost vode v smoli (tabela 2).
H97/3 je bila sintetizirana po standardnem postopku, le da je bila sinteza končana pri nižji stopnji kondenzacije. Odraz tega je nižja viskoznost in višja topnost vode v smoli. H97/4 je prav tako manj kondezirana smola, delno zaetrena in ima 2 - 5% več sečnine od standardne H97/1. Ima višji delež suhe snovi, kar se kaže v višji viskoznosti. Topnost
149
Gornik Bučar D., StmadT., Bučar B.: Vpliv stopnje kondenzacije MUF...
vode v smoli je pri tej smoli najvišja, kar posredno kaže na najnižjo stopnjo kondenzacije.
Z raziskavo smo želeli določiti optimalne pogoje sinteze ter parametre smole, ki bi dajala najboljše rezultate pri aplikaciji (dobre strižne trdnosti tudi vzorcev, ki so izpostavljani delovanju vlage in povišane temperature), ki bi bila enostavna za uporabo (primerna viskoznost in možnost čiščenja) in poleg tega tudi stabilna.
Smola H97/3, ki ima nižjo stopnjo kondenzacije, ima nižjo viskoznost in se da lepše spirati, stabilnost smole, kot tudi strižne trdnosti lepilnih spojev (tabela 4), ki so bili izpostavljeni delovanju vlage in povišane temperature, pa so slabše. Delno zaetrena manj kondezirana smola H97/4, ki ima večji delež sečnine, se dobro spira, je bolj stabilna, vendar pa ima najslabše strižne trdnosti lepilnih spojev (preglednica 3, preglednica 4).
Preglednica 2; Lastnosti smol Table 2:
Smola/Rej/n	mux	H97/2	miß	H97/4	Specifikacija / specification
Viskoznost (sek) Viscosity (sec)	89	152	69	142	80-200
Suha snov % Solid contents %	61,9 %	61,9%	62,1 %	67,5 %	63 ±2
Prosti formal. % Free formaldehyde %	0,25	0,3	0,4	0,3	max. 0,5
Vodna toleranca smole (ml/g) Resin tolerance of water (ml/g)	0,9	0,7	1,0	1,3	0,6-0,9
pH/pH	9,3	9,35	9,4	9,3	9,2-9,5
Dinamična visk. (cP) Dynamic viscosity ( cP)	520	910	365	895	450 - 1280
Pri kondenzacijskih smolah, kot so MUF smole, viskoznost ves čas sinteze narašča. Vodna toleranca in viskoznost sta odraz stopnje kondenzacije in zamreženja smole. Pri smolah H97/1, H97/2 in H97/3, ki imajo enaka molama razmeqa, je jasno vidna povezava med viskoznostjo in stopnjo kondenzacije. Smola, ki ima najvišjo viskoznost, je najbolj kondenzirana in tista z najnižjo viskoznos^o najmanj. Višja viskoznost pri H97/4 pa je odraz več kot 5% višjega deleža suhe snovi. Smole H97/1, H97/2 in H97/3
150
Zbornik gozdarstva in lesarstva, 66
imajo skoraj enake deleže suhe snovi (razlike so v okvirih napake metode) in zato lahko vzroke za odstopanja v lastnostih smol pripišemo drugim dejavnikom (viskoznosti, stopnji kondenzacije)
Pri vseh smolah je vsebnost prostega formaldehida v predpisanih mejah in zagotavlja izdelavo lepljencev emisijskega razreda El.
Pri kondenzacijskih smolah z napredovanjem sinteze vodna toleranca smole pada. Prvi kazalec kondenzacije je netopnost smole v vodi. V tem delu začne potekati kondenzacija metiloluree in metilolmelamina. Z višjo stopnjo kondenzacije se topnost smole v vodi zmanjšuje. Kmalu pride do točke, ko je topnost smole v vodi zelo nizka, zato je potrebno določevati topnost vode v smoli, kar je tudi glavni kazalec stopnje kondenzacije. Optimalno stopnjo kondenzacije in zamreženja določimo z razmeijem viskoznosti in topnosti vode v smoli. Končna stopnja kondenzacije MUF smol je nižja kot pri tipičnih polimerih. Pri MUF smolah, ki jih uporabimo kot lepila, govorimo o oligomerih, katerih značilnost ni velikost molekule, temveč stopnja zamreženja in kopolimer med metilolureo in metilolmelaminom. Zato so tudi razlike v stopnji kondenzacije med posameznimi vzorci smol, ki smo jih testirali, majhne, vendar ne zanemarljive.
4.2 TRDNOSTI LEPILNIH SPOJEV
SHEAR STRENGTH OF ADHESIVE BONDS
Preglednica 3: Strižne trdnosti lepilnih spojev in izgledi lomov za različne MUF smole
(preizkuSanci klimatizirani v standardni klimi) Table 3:	Shear strength of adhesive bonds and appearance of bond failure for various
Smola/Resin	Strižna trdnosti (N/mm^) Shear strength (N/mm^)	a	Delež loma po lesu (%) Wood failure (%)
H97/1	3,16	0,30	93
H97/2	3,13	0,25	99
H97/3	3,21	0,36	85
H97/4	2,81	0,29	28
151
_Gornik Bučar P., StmadT., Bučar B.: Vpliv stopnje kondenzacije MUF...
Rezultati ugotavljanja strižnih trdnosti in ocenjevanja loma po lesu (pri čemer je 100% čisti lom po lesu, 0% pa čisti lom po lepilnem spoju) posameznih smol oziroma lepil ne kažejo bistvenih razlik v trdnostnih lastnostih smole iz redne proizvodnje (H97/1) in postarane smole, kar je sicer pričakovano, saj ta smola po specifikaciji proizvajalca še izpolnjuje pogoje za normalno uporabo. Manj kondenzirana smola (H97/3) ima sicer primerljive strižne trdnosti s smolama H97/1 in H97/2, vendar nekoliko slabšo oceno loma. Predvidevamo, da je smola, ki ima nižjo viskoznost, zelo dobro omočila lepilno površino, kar je doprineslo k dobri strižni trdnosti, medtem ko so lahko zaradi nižje stopnje kondenzacije nekatere funkcionahie skupine ostale neaktivirane, kar je nekoliko zmanjšalo adhezijo. Vsekakor pa nekoliko nižja stopnja kondenzacije zagotovo ni edini vzrok bistveno slabšim lastnostim smole z oznako H97/4, ki ima poleg tega višji delež uree in je dehio zaetrena. Prav ti dve spremembi v sintezi bistveno vplivata na reaktivnost smole in zato smole tipa H97/4 zahtevajo pri lepljenju višjo temperaturo.
Preglednica 4: Strižne trdnosti lepilnih spojev in izgledi lomov za različne MUF smole (preizkušanci pripravljeni po EN 314-1 poglavje 5.1.3 ; kuhanje - sušenje -kuhanje)
Table 4:	Shear strength of adhesive bonds and appearance of bond failure for various
MUF resins (test specimens prepared according to EN 314-1, section 5.1.3;
Smola/Äes/n	Strižna trdnosti (N/mm^) Shear strength (N/mrri')	a	Delež loma po lesu (%) Wood failure (%)
H97/1	1,05	0,53	0*
H97/2	1,1	0,40	0*
H97/3	0,74	0,49	0
H97/4	0,01	0,07	0
* lepilnemu spoju, ki ima strižno trdnost nad IN/mm^, ni potrebno ugotavl			ati deleža loma po lesu
Preizkušanci, ki so bili podvrženi dvakratnemu kuhanju in vmesnemu sušenju, izkazujejo bistveno slabše lastnosti lepilnih spojev, saj se je strižna trdnost močno zmanjšala in pogoje standardov izpohijujeta le smoli H97/1 in H97/2. Obe smoli izkazujeta hidrofobnost lepilnega spoja, vendar je tudi pri teh smolah potekal lom izključno po lepihiem spoju, tako da ju ne priporočamo za zelo zahtevna lepljenja. Pri smoli H97/3 nižja stopnja kondenzacije pomeni tudi slabše strižne trdnosti lepilnega spoja, kakor tudi zelo slab videz loma (popolnoma po lepilnem spoju). Večji delež lu-ea (smola H97/4) je
152
Zbornik gozdarstva in lesarstva, 66
negativno vplival tako na strižne trdnosti kot na videz loma, kajti večina preizkušancev je razpadala že med samim poizkusom, torej med kuhanjem.
5 ZAKLJUČKI
CONCLUSIONS
S spreminjanjem pogojev sinteze in sestave smole smo skušali optimirati lastnosti smole, tako s stališča proizvodnje in uporabe. Sintetizirali smo manj kondenzirano smolo in smolo z večjim deležem uree, poleg tega pa smo ugotavljali tudi lastnosti postarane smole.
Na osnovi rezultatov lahko sklepamo da:
•	Smola iz redne proizvodnje, ki nam je služila kot referenca, izpolnjuje pogoje standarda in je ustrezna za zahtevna lepljenja .
•	Postarana smola ne izkazuje poslabšanja lastnosti lepilnih spojev in je še primerna za uporabo.
•	Nižja stopnja kondenzacije, ki se kaže predvsem v nižji viskoznosti, negativno vpliva na lastnosti lepilnih spojev. To je izrazito pri ugotavljanju vodoodpomosti lepilnega spoja.
•	Manj kondenzirana, delno zaetrena smola z večjim deležem uree ima slabe adhezivne lastnosti in ni primerna za zahtevna lepljenja.
•	Delno zaetrena smola zahteva pri lepljenju višje temperature.
V raziskavi smo se omejili na spremljanje stopnje kondenzacije na osnovi topnosti vode v smoli oziroma vodne tolerance smole, kar je posredno merilo kondenzacije. Vsekakor bi natančna določitev stopnje kondenzacije kot tudi poznavanje kinetike nastanka intermediatov veliko prispevala k pojasnjevanju vplivov različnih pogojev sinteze na lastnosti smol.
153
_Gornik Bučar P., StmadT., Bučar B.: Vpliv stopnje kondenzacije MUF...
6 POVZETEK
MUF smola se zaradi vodoodpomosti in brezbarvnosti lepilnega spoja veliko uporablja v lepilih za lepljenje vodoodpomih ivemih in vezanih plošč in za lepljenje fiimiija. Pogoji sinteze in molama razmeija so dejavniki, ki določajo lastnosti smole, le-te pa določajo področje in način uporabe.
Namen raziskave je bil optimizacija pogojev sinteze z namenom, da bi obvladali proces sinteze in njeno vodenje ter povečali stabilnost smole. Lastnosti lepihiih spojev posameznih smol smo testirali na troslojnih fumimih ploščah s standardiziranimi metodami.
V raziskavi smo komerciahii smoli (H97/1), ki se uspešno uporablja za lepljenje vodoodpomih izdelkov emisijskega razreda E-1, spremenili pogoje sinteze in sintetizirali manj kondenzirano smolo (H97/3). Poleg tega smo sintetizirali manj kondenzirano smolo z nekoliko večjim deležem uree (H97/4). Ker s prekinitvijo sinteze reakcije kondenzacije ne zaustavimo temveč samo upočasnimo, smo proučevali tudi lastnosti tako imenovane postarane smole (H97/2). Z analizo lastaosti postarane MUF smole smo ugotavljali možnost uporabe te smole za lepljenje in lastnostih lepilnih spojev.
Z analizo lastnosti smol in določanjem strižnih trdnosti lepljencev smo ugotovili, da izkazuje referenčna smola v uporabi najboljše trdnostne lastnosti in da je primerna za zahtevna lepljenja, Iger so lepihii spoji izpostavljeni cikličnemu delovanju vlage in povišane temperature. Tudi debo postarana smola izkazuje dobre lepihie lastnosti, kar pomeni, da stopnja kondenzacije med skladiščenjem ni previsoka, zaradi česar bi se lahko zmanjšalo število prostih fimkcionahiih skupin, prek katerih lahko poteka adhezija.
Smola z nižjo stopnjo kondenzacije (H97/3) in dehio zaetrena smola z večjim deležem uree (H97/4) nista primerni za zahtevna lepljenja, kjer je lepihii spoj izpostavljen delovanju vlage in temperature.
154
Zbornik gozdarstva in lesarstva, 66
7 SUMMARY
Melamine-urea-formaldehyde (MUF) resins with their good resistance to water and colourless adhesive bond are widely used for adhesives that are used for gluing together particleboards and plywood panels and for veneer gluing. Conditions of synthesis and molar ratios are the key factors, which determine resin properties, which then determine the area and manner of use.
The aim of the research was to optimise the conditions of synthesis with a view to controlling the process of synthesis, directing the synthesis and increasing resin stability. Properties of adhesive bonds of individual resins were tested in three-layer veneer boards by standardised methods.
In the research, conditions of synthesis were modified for commercial resin (H97/1), which has been successfully used in gluing together water-resistant products in emission class E-1, and less condensed resin (H97/3) was synthesised. Additionally, we synthesised less condensed resin containing a slightly higher percentage of urea (H97/4). As condensation reaction does not end once the synthesis is terminated but merely decreases, we also studied the properties of the so-called aged resin (H97/2). Properties of aged MUF resin were analysed with a view to examining the possibility of using this resin for gluing and the properties of adhesive bonds.
After having analysed the resin properties and after having determined the shear strength of glued members, it was established that, in use, the reference resin shows the best shear strength characteristics and that it is suitable for demanding gluing operations in which adhesive bonds are subjected to cyclic action of moisture and increased temperature. Aged resin, also, shows good adhesive characteristics, as the degree of condensation during storage is not so high as to lead to a reduction in the number of free functional groups, through which adhesion takes place.
155
Gornik Bučar D., StmadT., Bučar B.: Vpliv stopnje kondenzacije MUF...
8 vmi
references
BLAIS. J. F., 1962 . Amino Resin Adhesives. V: SKEIST L: Handbook of Adhesive«. Van Nostrand Reinhold Company, New York, s. 310 - 322.
fflGUCHI, M., TAJIMA, S., IRITA, H., ROH, J-K., SAKATA, I., 1991a : Curing Behavior and Polymeric Structures of Melamine-Urea-Formaldehyde Resin Adhesives I. Methods for analysis of curing course. Mokuzai Gakkaishi, 37, 11, s. 10411049.
HIGUCHI, M., TAJIMA, S., IRITA, H., ROH, J-K., SAKATA, I., 1991b : Curing Behavior and Polymeric Structures of Melamine-Urea-Formaldehyde Resin Adhesives II. Co-condensation in the stage of resin synthesis and the curing behavior of a urea resin-melamine mixture. Mokuzai Gakkaishi, 37, 11, s. 1050-1055.
KAMOUN, C., PIZZl, A., 2000: Particleboard LB. forecast by TMA bending in MUF adhesives curing. Hok als Roh- und Werkstoff, 58, s. 288-289.
KOLLMANN, 1975.: Principle of Wood Science and Technology. Volumne II: Wood Bassed Materials. Springer-Verlag. Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo, s. 1-93.
MERCER, T. A., PlZZI, A., 1994. Considerations on the principles of preparation of melamine-urea-formaldehyde adhesive resins for particleboard. Holzforschung and Holzverwertung, Nr. 3, s. 51 - 54.
MARRA, A. A., 1992. Technology of Wood Bonding. Van Nostrand Reinhold, New York, s. 61103.
PIZZI, A., 1983. Aminoresin Wood Adhesives. V: Wood Adhesives Chemistry and Technology. Marcel Dekker, hic.. New York and Basel, s. 59 - 104.
PRESTIFILIPPO, M., PLZZI, A., NORBACK, H., LAVISCI. P., 1996: Low addition of melamine salts for improved UF adhesives water resistance. Holz als Roh- und Werkstoff, 54, s. 393- 398.
ŠERNEK, M,. RESNK, J.. KAMKE, F. A., 1999: Penetration of liquid Urea-Formaldehyde Adhesive into Beech Wood. Wood Fiber Science, 31, 1, s. 41-48.
ŠERNEK, M,. RESNK, J., 2001: Penetration and Bondability of Melamine-Urea-Formaldehyde Adhesive. V: Proceedings of the Fifth International Conference on the Development of Wood Science, Wood Technology and Forestry. University of Ljubljana, 5-7 September, 2001, s. 145 - 153.
TOMITA, B., HSE, C-Y., 1995. Analysis on Cocondenzation of Melamine and Urea Through Carbon 13 Enriched Formaldehyde with Carbon 13 Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy. Mokuzai Gakkaishi, 41, 5, s. 490 - 497.
Deutsche norm DIN 53211. Bestimung der Auslaufzeit mit dem DEN-Becher. 1987.5 s.
Evropski standard EN 314 -1. del. Playwood - Bonding - Part 1: Test methods. 1993,11 s.
Evropski standard EN 314 -1. del. Playwood - Bonding - Part 2: Requirements. 1993, 11 s.