Костный и мездровый  клеи  относятся к группе коллагеновых  или глютиновых клеев. К этой же группе относится и рыбий клей. Традиционно, эта группа клеев называется  столярным клеем.

Коллаген  это  прочный природный полимер, - фибриллярный белок,   являющийся основой соединительных тканей организмов.  Коллаген  содержится  в сухожилиях, коже, мышцах и костях  животных.  Коллаген при нагревании в воде в процессе изготовления клея  преобразуется   в  форму  другого соединения  - глютина  (желатина).  Дословно, по-гречески коллаген означает рождающий клей, так как колло – клей.

Глютин обладает следующими свойствами: он набухает в холодной воде, растворяется при нагревании, образуя коллоидные растворы, которые после охлаждения превращаются в упругую студенистую массу. Под действием высоких температур, а также при обработке кислотами и щелочами глютин разлагается и теряет свою  клеящую   способность.

Глютин имеет хорошую адгезию к древесине и  бумаге. При высыхании раствор глютина образует плотную твердую пленку. Под влиянием различных веществ (двухромовокислого калия, формальдегида, растворимых соединений алюминия и железа) глютин теряет  способность набухать в воде и становится нерастворимым

Глютиновые   клеи используются человеком с незапамятных времен. В зависимости от вида импользованного сырья существует несколько видов глютиновых клеев.

Клей костный

(англ. bone glue)  получают из  костей крупных позвоночных животных, костяных отходов  и  лома. Для этого кости дробятся, обезжириваются, а затем варятся. Клеевой бульон, содержащий 10—20% клея, отстаивается, осветляется фильтрованием, иногда отбеливается и выпаривается в вакуум-аппарате до 30—40% содержания клея. Далее перерабатывается на пластины или в другие формы.

Клей костный  может поставляться  в следующих  видах:  плиточный, дробленый, гранулированный, чешуйчатый и галетра (клеевой студень). Цвет плиток клея может быть от светло-желтого до темно-коричневого. Темный цвет является показателем пониженного качества только при наличии пригорелого запаха.

Просвечиваемость плиток должна быть равномерной. Пятна указывают на наличие в клее сгустков, а мутность свидетельствует о его пониженном качестве. Поверхность плиток может быть гладкой или волнистой, но обязательно блестящей, без следов плесени и бактериальных образований. Запах клея не должен быть гнилостным, затхлым. Нормальный излом плиток — стекловидный с острыми краями. Влажность сухого клея не должна превышать 17%.

Галерта должна содержать не менее 50% сухого клея и быть однородной желеобразной массой, без сгустков и темных пятен, без гнилостного запаха.

В зависимости от качественных показателей клей делятся на следующие марки: К3,5 , К3,0 , К2,5 , К2,2 , К2,0, К1,8  (по условной вязкости). Свойства клея см. табл. 1 и 2.

Физические свойства костного  клея. Таблица 1

Химические свойства костного  клея. Таблица 2.

Клей мездровый

(англ. hide glue) изготавливают путем  вываривания  мездры, спилковой обрези, обрезков пергамента, головок, лапок, обрезков сырых шкур и т.п.  отходов мясоперерабатывающего кожевенного производства.

Мездра – это слой шкуры, отделяемый при выделке шкуры. В него входят подкожная клетчатка, остатки мяса и сала.  Для его производства сухое сырье отмачивают, а парное и мокросоленое промывают водой. Затем сырье золят, т.е. обрабатывают до 8...10 дней 1...2%-ным раствором извести. После золения сырье  промывают водой, а затем 1%-ным раствором соляной кислоты и вновь промывают. Далее сырье разваривают с водой  в автоклавах. Клеевые бульоны, содержащие 5...8% сухого вещества, очищают фильтрованием и удаляют воду до содержания 25% сухого вещества. Раствор охлаждают и получающийся студень разрезают на плитки и высушивают.

Мездровый клей  имеет более светлую окраску,  чем костный, и обеспечивает более высокую прочность склеивания.

Клей мездровый изготавливается марок  КМЭ (экстра), КМВ (высший), КМ-1, КМ-2, КМ-3.
Клеящая способность мездрового клея ( кг/см2)  не менее :  Экстра, Высший  и  первый - 100, второй - 75 и третий - 60.

Рыбий клей

Рыбий клей высшего качества  получают размачиванием в теплой воде или в известковом молоке внутренней оболочки плавательного пузыря рыб.  Для низших сортов рыбьего клея используют отходы – рыбьи кишки, головы, чешую, кости и мелкую рыбу Сырье обрабатывают вначале слабой соляной кислотой, а затем разваривают в воде. Полученный бульон фильтруют и перерабатывают в плитки, как и другие глютиновые  клеи.

Приготовление глютинового клея

Сухой клей  помещают в холодную воду. В воде  он  набухает, поглощая ее  в количестве, -  превышающем его собственный   вес и  образует студень. Студень   загружают в  емкость    и аккуратно нагревают. При температуре 35 - 40 градусов клей начинает расплавляться. Затем температуру повышают до 60 - 80 градусов , при которой клей превращается  в однородную жидкость.  Продолжительность варки клея не должна превышать  2 часов во избежания ухудшения  клеящих свойств. Емкость для расплавления клея, обычно,  имеет водяной или электрический подогрев.

Приготавливать клей рекомендуется с запасом на  1-2 суток, не более. Запас растворенного клея  следует хранить при температуре  не более 10 градусов в виде студня.  Нужное количество студня   расплавляют в клеянке  без добавления воды. Клеянка может быть с водяным  или  электрическим нагревом.

Жизнеспособность клея от 4 до 48 часов.  Застудневший раствор клея хранят в помещении с пониженной температурой (5—10 град. С) не более 2—3 суток.

Применение глютинового клея

В наибольшей степени распространены костный и мездровый клеи, которые  применяются при склеивании поверхностей в деревообрабатывающей,  мебельной промышленности, в  полиграфии, в производстве тары и упаковки, в  бумажной,   абразивной и спичечной  промышленностях, в строительстве, металлургии и т.д.  На их основе  делаются так же бумажные клеящие ленты для стяжки шпона и упаковки.

Глютиновые клеи представляют собой экологически чистые материалы. Они безвредны, но не влагостойки и не грибостойки. При температуре воздуха  30°С и влажности 80% клеевое соединение на основе глютиновых клеев теряет прочность.

При нормальных условиях  и влажности древесины 12 % прочность клеевого шва может превышать прочность склеиваемой древесины. В зависимости от влажности воздуха столярный клей то отдает, то поглощает влагу. Частые изменения влажности со временем приводят к ослаблению клеевого слоя. Однако,  старению подвергаются не только столярный, но и любые другие клеи.  Как известно,  вся антикварная мебель и музыкальные инструменты изготовлены с применением  глютиновых  клеев и служат,  при нормальной эксплуатации,   150 и более  лет без разрушения. 

Рекомендуется нанесение клея на склеиваемые поверхности в горячем виде. Температура рабочего раствора для костного клея должна быть 40—60°С, мездрового 50—70°С.

Работать с глютиновыми клеями необходимо в теплом помещении (температура не ниже 22 °С).  Клеить следует  горячим раствором клея. Но, клей в виде клеевого студня (галерты) перед работой  достаточно разогреть  до температуры 22°С.

Концентрация раствора  костного клея при склеивании массивной  древесины 45 - 55 %, при  фанеровании 50 - 55 %, концентрация  раствора мездрового  клея   при склеивании  массивной древесины - 35-40 %, при фанеровании - 40 - 45 %.

В процессе отверждения клея происходит удаление влаги из клеевого раствора, что вызывает усадку клея. Глютиновые клеи имеют относительно большую усадку (50—80%) от первоначальной массы. При склеивании клеевой раствор наносят толщиной от 0,08 до 0,15 мм. 

Густота раствора  клея имеет большое значение. Чрезмерно густой клей трудно наносить на склеиваемые поверхности, он быстро застудневает, при запрессовывании требует повышенного давления. При пользовании густым раствором клея недостаточное давление пресса может привести к образованию толстой клеевой прослойки (больше 0,15 мм), что снизит прочность склеивания. При чрезмерно жидком клеевом растворе, наоборот, может получиться клеевая прослойка очень тонкая (меньше 0,08 мм), прерывистая, склеивание будет непрочным (голодная склейка).  Густоту  практически определяют по стеканию его с кисти: раствор нормальной густоты стекает с кисти ровной сплошной просвечивающей струей без сгустков; жидкий клей стекает быстро тонкой струей, чрезмерно густой — прерывающейся струей со сгустками. Загустевший клеевой раствор разводят горячей водой, хорошо размешивая.

Ориентировочная норма расхода  клея   ( в сухом клее )  на 1 кв. м  поверхности :

- при склеивании массива и фанеровании брусков - 0,22 кг,
- при склеивании шиповых соединений - 0,35 кг,
- при фанеровании щитовых деталей - 0,2 кг.   

Качество  клея можно определить во время его приготовления. Гнилостный запах набухшего клея, разваливание плиток при набухании и разрыв их краев, сильное загрязнение воды, в которой набухал клей, образование большого количества пены при разогревании и размешивании клеевого раствора — признаки пониженного качества клея.

Пена в клеевом растворе снижает прочность склеивания; в клеевой прослойке остаются пузырьки воздуха, на месте которых склеивание не происходит. Для уменьшения пены, клеевой раствор перед употреблением рекомендуют отстоять  в течение 5—10 мин. 

Хранение глютинового клея

Содержание влаги в твердом клее не должен  превышать  17 %. Клей в плитках, дробленый, в виде чешуек и крупы упаковывают в бочки, ящики, мешки массой до 50 кг или в бумажные мешки по 35 кг.  При перевозке клей предохраняют от атмосферных осадков. Хранят клей в упаковке в сухом проветриваемом помещении.

Галерту хранят  в бочках.  В  помещении должна быть  температура воздуха не выше 15°С. Складские помещения для хранения клеев обязательно дезинфицируют.

Гарантийный срок хранения – 18 месяцев для плиточного, дробленого, гранулированного; 12 мес. – для чешуйчатого клея и 2 мес.  для галерты.

Стандарты и технические условия на глютинове клеи:

1. ГОСТ 2067-93 " Клей костный. Технические условия "
2. ГОСТ Р 50197-92 " Клей костный. Технические условия "
3. ТУ 10-02-01-27-87 "Клей костный высоковязкий"
4. ГОСТ  3252- 80 " Клей мездровый. Технические условия ".
5. ГОСТ 20501-75 " Клеи для древесины. Методы определения технологических характеристик"

Модификация глютинового клея

Качественные глютиновые клеи используют, как правило,  в стандартном виде. Однако, в некоторых случаях используют модификацию  клея.

Мездровый клей отличается высокой клеящей способностью, вязкостью и вследствие возникающих напряжений в месте склеивания может вызвать при стяжке разрыв волокон древесины. Поэтому, иногда  мездровый клей используют в смеси с костным; причем смешивают эти клеи  после их приготовления. Для склеивания твердых пород древесины на 10 частей мездрового клея берут 2-4 части костного, для мягких пород - на 10 частей костного клея 2-4 части мездрового.

Для улучшения водостойкости   глютинового   клея  в него  добавляют олифу  или смесь олифы  со скипидаром.  Для повышения клеящей   способности  в  глютиновый клей   иногда добавляют небольшое количество  силикатного клея и едкого натра. В качестве  антисептиков,  для противодействия деятельности бактерий,   добавляют фенол, салициловую или борную кислоту. В качестве пластификатора в клей добавляют мед и глицерин.

При введении в клей  некоторых  химикатов, например, солей хрома, алюминия , железа  и др., они становятся труднонабухаемыми и нерастворимыми в воде. Такие клеи называют задубленными.

www.newchemistry.ru