Jak kleje zmieniły przemysł meblarski? Od kleju kostnego do klejów PUR

Jak długo kleje są stosowane w produkcji mebli?

Klejenie drewna jest stosowane od tysięcy lat, a jego udokumentowane początki sięgają starożytności. Przez znaczną część tego okresu korzystano z materiałów pochodzenia naturalnego: białek zwierzęcych, kazeiny, skrobi czy substancji roślinnych. U.S. Forest Products Laboratory wskazuje, że naturalne polimery przez stulecia były podstawą klejów wykorzystywanych do drewna, zanim w XX wieku zaczęły ustępować syntetycznym odpowiednikom.

Dobrym przykładem jest klej glutynowy, otrzymywany z surowców bogatych w kolagen. Kleje kostne i skórne wymagały od stolarza sporego doświadczenia: produkt trzeba było odpowiednio przygotować, utrzymywać we właściwej temperaturze i wykonać połączenie, zanim zaczął żelować.

Mimo tych ograniczeń pozwalały wykonywać trwałe konstrukcje drewniane oraz skomplikowane prace fornirnicze. Jedna z cech tradycyjnych spoin, ceniona do dzisiaj – możliwość ponownego zmiękczenia połączenia, która ma znaczenie podczas renowacji zabytkowych mebli.
Przez setki lat technologia zmieniała się jednak stosunkowo wolno. Przyspieszenie przyszło wtedy, gdy mebel zaczął być produktem przemysłowym, a od połączenia klejowego zaczęto wymagać już nie tylko trwałości, ale również powtarzalności.

Kiedy rozpoczęła się era syntetycznych klejów do drewna?

Za początek ery syntetycznych klejów do drewna uznaje się lata 30. XX wieku. Właśnie w tej dekadzie zaczęła rozwijać się ich komercyjna produkcja, a nowe systemy pozwalały uzyskiwać właściwości trudne do zapewnienia za pomocą wielu wcześniejszych klejów naturalnych. Jak zauważa R. Tout w przeglądzie rozwoju klejów dla przemysłu meblarskiego:

„Lata 30. XX wieku przyniosły początek ery klejów syntetycznych” (tłumaczenie własne).

Zmiana nie polegała wyłącznie na zastąpieniu jednego surowca innym. Klej stawał się materiałem projektowanym pod konkretne warunki pracy. Można było wpływać na jego lepkość, czas wiązania, odporność czy sposób aplikacji.

To był początek podejścia oczywistego dla współczesnego technologa: kleju nie można oceniać w oderwaniu od procesu, w którym ma pracować.

Jak rozwój płyt drewnopochodnych zmienił znaczenie klejów?

Rozwój przemysłowych technologii klejenia umożliwił produkcję materiałów drewnopochodnych na skalę, bez której współczesny przemysł meblarski wyglądałby zupełnie inaczej. Syntetyczne systemy pozwoliły łączyć warstwy forniru, włókna czy cząstki drewna i produkować duże formaty materiałów o powtarzalnych właściwościach.

Dla fabryki mebli oznaczało to ogromną zmianę. Produkcja nie musiała już opierać się przede wszystkim na litym drewnie. Płyty można było seryjnie rozkrawać, wiercić na centrach CNC, okleinować i przetwarzać na tysiące powtarzalnych elementów.

Klej przestał więc być wyłącznie niewidocznym łącznikiem. Stał się jednym z materiałów, które umożliwiły rozwój nowoczesnej produkcji płytowej.

Dlaczego PVAc tak mocno zadomowił się w stolarstwie?

PVAc, czyli poli(octan winylu) (ang. polyvinyl acetate), jest polimerem powszechnie wykorzystywanym jako baza wodnych klejów dyspersyjnych do drewna. Kleje PVAc upowszechniły się dzięki prostej aplikacji, powtarzalnym parametrom i skutecznemu łączeniu elementów drewnianych.

W wielu zastosowaniach pozwoliły odejść od pracochłonnego przygotowywania tradycyjnych klejów przed rozpoczęciem pracy.
Dla zakładu produkcyjnego przewidywalność miała ogromne znaczenie. Zamiast przygotowywać gorący klej według receptury, można było zastosować gotowy produkt o określonej lepkości, czasie otwartym i właściwościach dopasowanych do konkretnego zastosowania.

Kleje PVAc nadal mają szerokie zastosowanie w stolarstwie i produkcji mebli, między innymi przy klejeniu montażowym i połączeniach elementów drewnianych. O ich przydatności decydują jednak konkretne wymagania połączenia, warunki produkcji oraz późniejsze warunki użytkowania gotowego wyrobu.

Jak kleje termotopliwe EVA przyspieszyły produkcję mebli?

EVA, czyli kopolimer etylenu i octanu winylu (ang. ethylene-vinyl acetate), jest polimerem powszechnie stosowanym jako baza termoplastycznych klejów topliwych. Kleje EVA szybko uzyskują wytrzymałość podczas schładzania, dlatego dobrze odpowiadają potrzebom szybkiej produkcji seryjnej.

W przemyśle meblarskim najlepiej widać to przy okleinowaniu krawędzi. Płyta przechodzi przez okleiniarkę, roztopiony klej zostaje naniesiony, obrzeże dociśnięte, a połączenie szybko uzyskuje wytrzymałość pozwalającą na dalszą obróbkę elementu.

Wraz ze wzrostem prędkości produkcji pojawiła się jednak nowa zależność: klej i maszyna stały się systemem naczyń połączonych.
Temperatura kleju i płyty, stan agregatu, gramatura naniesienia, docisk czy prędkość posuwu bezpośrednio wpływają na rezultat. Dobry klej zastosowany przy niewłaściwie ustawionych parametrach nie daje automatycznie dobrej spoiny. Od tego momentu liczył się już nie tylko sam produkt, ale również sposób jego aplikacji i ustawienie całego procesu.

Dlaczego kleje PUR były kolejnym przełomem w meblarstwie?

PUR, czyli reaktywny poliuretanowy klej termotopliwy (ang. polyurethane reactive hot melt), po schłodzeniu dodatkowo utwardza się w reakcji z wilgocią. Po pełnym utwardzeniu tworzy chemicznie usieciowaną spoinę o wysokiej odporności na wilgoć i temperaturę.
Ma to szczególne znaczenie przy elementach narażonych później na podwyższoną temperaturę lub wilgoć, takich jak wyposażenie kuchni czy łazienek.

PUR nie jest jednak technologią, którą wystarczy po prostu „wlać do maszyny”. Wraz z większymi możliwościami rosną wymagania dotyczące prowadzenia procesu, obsługi agregatu i dyscypliny produkcyjnej.

Nie oznacza to też, że PUR jest właściwym wyborem w każdej sytuacji. Każda z tych technologii wiąże inaczej, daje inną odporność spoiny i sprawdza się w innych procesach. Dlatego w osobnym artykule porównujemy, czym różnią się kleje PVAc, EVA, PUR i APAO i jak dobrać je do konkretnej maszyny oraz materiału.

W jakim kierunku rozwijają się dziś kleje dla przemysłu meblarskiego?

Dzisiejszy rozwój klejów obejmuje jednocześnie trwałość, bezpieczeństwo pracy, energochłonność procesu, emisje oraz większy udział surowców odnawialnych.

Rozwój w stronę surowców odnawialnych nie rozwiązuje jednak automatycznie wszystkich problemów związanych z końcem życia mebla. Trwałe połączenie PUR jest dużą zaletą podczas użytkowania, ale może utrudniać późniejsze rozdzielenie różnych materiałów. Dlatego obok trwałości coraz większego znaczenia nabiera dziś także projektowanie mebli z myślą o naprawie, demontażu i odzysku surowców.
Historia zatacza więc ciekawy krąg. Przemysł zaczynał od materiałów pochodzenia naturalnego, później przeszedł w stronę wyspecjalizowanych polimerów syntetycznych, a obecnie ponownie zwiększa zainteresowanie surowcami odnawialnymi – tym razem bez zgody na utratę wydajności i powtarzalności produkcji.

Czego historia klejów uczy dzisiejszych producentów mebli?

Ponad trzy tysiące lat rozwoju klejenia pokazuje, że kolejne przełomy pojawiały się wtedy, gdy zmieniały się wymagania produkcji. Kleje naturalne odpowiadały potrzebom rzemiosła. Żywice syntetyczne pomogły rozwinąć przemysł materiałów drewnopochodnych. PVAc uprościł wiele operacji montażowych. EVA pozwoliła zwiększyć tempo produkcji seryjnej, a PUR otworzył drogę do bardziej odpornych połączeń.

Dzisiaj rozwój odbywa się równocześnie na poziomie chemii, maszyn i organizacji procesu. Dlatego cena kleju za kilogram mówi coraz mniej o rzeczywistym koszcie klejenia. Ważniejsze stają się jego zużycie, stabilność aplikacji, czas przestojów, łatwość prowadzenia procesu, możliwość dalszej obróbki i ryzyko reklamacji.

Z perspektywy współpracy Meblopolu z producentami mebli jedna zasada pozostaje niezmienna: klej jest ważny, ale jeszcze ważniejsze jest to, żeby wiedzieć, jak go użyć.