Клею

Жоден ремонт не обходиться без клейових з'єднань різних оздоблювальних матеріалів: паркету, лінолеуму, ковроліну, стінових панелей, шпалер, тканинних покриттів, стельових ліпних прикрас, плінтуса, керамічної плитки, ламінуючої плівки і т. д. Клей застосовується і в повсякденному житті: для ремонту меблів з дерева, ДСП, пластмаси, кріплення деталей гарнітура ванної кімнати, «реанімації» розколотої глиняного або фарфорового посуду, складання аплікацій з паперу або картону та складання всіляких іграшкових моделей, ремонту одягу з тканини та шкіри або гумового взуття, а також у багатьох інших випадках, для перерахування яких знадобилися би десятки сторінок. Одні з цих предметів використовуються в умовах підвищеної температури, інші - високої вологості, треті - докладання значних зусиль, четверті - наступного фарбування, п'яті... В будь-якому з наведених прикладів непомітність місця склеювання створює зорове враження цілісності предмета, частини якого можуть бути виготовлені з абсолютно різних матеріалів. Приклад тому-акуратно приклеєні ліпні прикраси з полістиролу або поліуретану після спільної забарвлення з оштукатуреній стельової плитою.
Клеї випускаються в рідкому, гелевидний, пастоподібному чи твердому (прутки, гранули, порошок) стані, а також нанесеними на підкладку (стрічки). Їх фасують у каністри, відра, банки, мішки, пакети, в герметичні картриджі, що мають форму пружної циліндричної туби з дозуючим пристроєм під спеціальний пістолет, або гнучкі тюбики багато - і одноразової дії. Всі ємності забезпечують герметичність упаковки для збереження його клеїть здатності тривалий час.

Різновиди клеїв
Основою більшості клеїв є полімер, що володіє хорошою адгезією. Він може бути натуральним або синтетичним (натуральний—тваринного або рослинного походження, синтетичний-штучно підлогу вчений термопластичная або термореактивна смола). Для поліпшення процесу склеювання до полімеру додають інші складові, тому в спеціальній літературі таку суміш називають клейовою композицією. Її склад визначає характер впливу на сполучаються поверхні. Розрізняють клей на водній основі, клей на розчиннику, клей-компаунд і клей-розплав.

Клей на водній основі може бути водним розчином або водною суспензією і є найбільш екологічно чистим. Він схоплює тільки після повного випаровування води. Використовувані основи бувають натурального (целюлоза, кістковий клей), синтетичного (полівініловий спирт, фенольні і меламінові смоли) або неорганічного походження. Так, силікатний клей - це водний розчин силікату натрію; при використанні потребує притиску з-за низької адгезії. Його застосовують для водостійких, наприклад гідроізоляційних або високотемпературних (до 1100°С), але не дуже міцних з'єднань.
Водна суспензія-це тонко подрібнена і не розчинна у воді синтетична смола, наприклад надтонкий порошок (дисперсія) полівінілацетату (клей ПВА-«білий» клей) або синтетичного каучуку. Вода добре змочує поверхні, що дозволяє застосовувати клей для пористих гігроскопічних матеріалів: стиропору (пінопласту), гіпсокартону, на основі деревини (ДСП, ДВП, МДФ) і самої деревини, наприклад при укладанні паркету.
У такого клею 2 недоліку. Основ-ний-тривалий час схоплювання, яке скорочують, коли це можливо, нагріванням місця з'єднання для більш швидкого випаровування води. Крім того, шар застиглого клею служить живильним середовищем для розвитку мікроорганізмів, що сприяє появі цвілі (якщо складу при виготовленні не введена бактерицидно-фунгіцидна добавка).
Клей на розчиннику являє собою полімер, який підтримується в рідкому стані за допомогою хімічної речовини, наприклад алкалоїд, ацетону, спирту, толуолу, паркого швидше, ніж вода. Типові приклади - контактний клей (розчин синтетичного каучуку в цианакрилате) і розчин ПВХ в хлористом этилене або оцтово-ці-ловом ефірі. Такий клей використовують для з'єднання термопластів, наприклад плівок, трубок, фітингів та панелей з ПВХ. Тривалість схоплювання на порядок менше, ніж при водній основі. Біда полягає в тому, що пари більшості розчинників (наприклад толуолу) шкідливі для здоров'я людини.
Клей-компаунд твердне в результаті хімічної реакції в полімері або після змішування з затверджувачем, або під дією іншого фактора (тепла, тиску, вологи, кисню повітря, сонячного світла). Найбільш поширені епоксидні і поліефірні смоли, похідні акрилату (метакрилат, поліакрилат, этилцианакрилат), а також поліуретан і силікон. Їх з успіхом застосовують для склеювання різних металів і деяких пластмас (термореактивних) реактопластів між собою і з іншими матеріалами. При використанні затверджувача важливо змішувати складові без значного запасу і безпосередньо перед склеюванням, виключивши освіта в масі бульбашок повітря і неоднорідностей. Термін перебування клею в жидкотекучем стані зазвичай жорстко обмежений, тому любителям «перекурити» він доставить масу неприємностей.
Клей-розплав - це термопластичний полімер без води або розчинника, наприклад алкідна смола чи етилцелюлоза, але з деякими добавками. При кімнатній температурі він зберігає твердість і хімічну стійкість протягом тривалого часу. Використовується тільки при високій температурі в розплавленому стані, розтікаючись по з'єднуються поверхнях. Якщо склеюють металеві елементи, їх зазвичай спочатку нагрівають, а потім посипають порошком клею, або намазують плавким від дотику паличкою твердого клею. Розчинник переводить тонкий поверхневий шар деталей, що з'єднуються в рідкий стан, а сам поступово випаровується. В результаті рідини взаємно проникають один в одного і полімеризуються, утворюючи міцне з'єднання.

Приклади використання клею

Підготовка й умови сполучення поверхонь
Склеювані поверхні повинні бути очищені механічно від усіляких сторонніх частинок (пилу, бруду, лусочок або волокон матеріалу) та хімічно-від найменших слідів жиру, кислоти, вологи, навіть від слідів пальців. Для цього використовують якийсь розчинник, найчастіше ацетон або бензин. В іншому випадку плівка клею в окремих місцях може прилипнути не до основної поверхні, а до цих чужорідним включенням, що знизить адгезію. Перед склеюванням зазор між стислими підготовленими поверхнями не повинен перевищувати 0,05 мм, інакше велика товщина затверділої плівки клею може призвести до погіршення міцності з'єднання. А ось гладкою поверхня повинна бути в міру. При ідеальної гладкості (як у полірованого скла) рідкий полімер хоч і розтечеться рівномірно, а після затвердіння створить плівку рівномірної товщини, але адгезія буде гірше, ніж при легкій шорсткості.
Зернистість абразивної шкурки для попередньої обробки поверхонь, що склеюються в значній мірі впливає на міцність з'єднання. Так, адгезія клею до поверхні, попередньо відшліфованої абразивною шкуркою (Р1000-Р2500), буде нижче, ніж до поверхні, обробленої шкуркою середньої зернистості (Р320-Р600). Після грубої шкурки (Р100-Р180), навпаки, поверхня стає занадто шорсткою і доводиться наносити шар клею товщиною 0,2 мм і більше, що знижує міцність з'єднання. Підготовлена поверхня матеріалу не повинна мати задирок, а дерев'яні — ще і розривів або зім'ятих волокон. На метал відразу після механічної і хімічної обробки зазвичай наносять адгезійний грунт для оберігання від утворення іржі.
Потрібно не тільки підготувати поверхні, що склеюються, але і зробити так, щоб площа клейового з'єднання була як можна більше. Врахуйте, всі матеріали краще витримують зсув або рівномірний відрив, ніж вигин, відшаровування і велику тривале навантаження, і «не люблять», коли одну з частин намагаються «відколупнути» від іншої. Прямі ультрафіолетові промені і значні зміни температури призводять з часом до втрати плівкою своєї еластичності.

Для нелюбитель фізики

• Якість склеювання вирішальним чином залежить від трьох явищ: адгезії, когезії і усадки. Адгезія — здатність поверхонь, що з'єднуються предметів прилипати один до одного (латинське adhaesio і означає «прилипання») зразок розм'якшеною жувальної гумки. До речі, латекс, що утворює основу гумки, входить до складу багатьох клеїв на водній основі. Однією з сил, що визначають міцність адгезії, є сила механічного зчеплення клею з деталлю, яка виникає за рахунок різниці їх температурного розширення. Тому адгезія значною мірою залежить від навколишньої температури, яка не повинна бути нижче або вище допустимих значень, а також часто і різко змінюватися.
• Склеювання під навантаженням призводить до того, що ще рідкий клей проникає в найдрібніші нерівності поверхонь і після затвердіння, за рахунок значної усадки, міцно утримується там. При товщині шару менше 0,02 мм клей може змочити не всі западини поверхонь і його плівка вийде несплошной, що знизить адгезію.
• Когезия — сила зчеплення частинок однорідного матеріалу між собою (наприклад, частинок клею або будь-який із з'єднуваних деталей). Частіше когезия плівки клею менше її адгезії до поверхні. Тому зазвичай товщину цієї плівки не рекомендують робити більше 0,1 5 мм, щоб з'єднання не руйнувалося по шару клею. Якщо адгезія більше когезії, значне зовнішнє зусилля якщо і викличе руйнування склеєних частин, то не по шву, а по найбільш слабкому матеріалу з'єднуваних деталей або всередині тонкої плівки засохлого клею.
• При твердінні клею відбувається його усадка. Вона проявляється у зменшенні обсягу, займаного матеріалом. У результаті всередині клейового шару виникають зусилля, які стягують поверхневі шари деталей, що з'єднуються, і ті можуть пожолобитися, якщо не володіють достатньою жорсткістю. Таке викривлення часом виникає на тонких деталях начебто планок паркету, панелей ламінату, плитки, лінолеуму. Клей для них повинен бути малоусадочным. Ось чому слід застосовувати тільки спеціально підібрані марки клеїв, рекомендовані виробниками цих виробів.
• Можливі варіанти руйнування місця склеювання: не по шву (адгезія більше когезії); по шву — відшарування (адгезія менше когезії); частина—по шву, а частина—ні (при порівнянності величин адгезії і когезії).

Кілька корисних порад

• 1. При необхідності склеювання деталей великої площі з однорідного матеріалу (підлогові покриття, облицювальні панелі, шпалери) клей зручніше придбати в пластмасовій (каністра, відро масою 8-15 кг) або жерстяної (банку масою 1-5 кг) тарі, а у вигляді сухої суміші — в паперовому мішку масою 1-25 кг. На випадок ремонту найкраще мати під рукою картридж з універсальним монтажним клеєм «рідкі цвяхи» масою 400 р. Для періодичного підклеювання поверхонь одного матеріалу (наприклад, деревини) економічно доцільно придбати тюбик спеціального клею масою 250 р.
  2. Ні в якому разі не нехтуйте операцією витримки на повітрі для клею на розчиннику, оскільки присутність останнього у клейовому з'єднанні призводить до утворення пористого шва, що володіє досить низькою міцністю.
  3. Клей на водній основі чутливий до замерзання води, тому повинен наноситися при температурі не нижче 5⁰Ц. Верхня межа температури для кожного клею свій і вказаний в супроводжує його інструкції. Найпростіший спосіб захисту шва від вологи—фарбування після склеювання.
  4. Для гарячого затвердіння клею в якості джерела рівномірного нагрівання гарячим повітрям з температурою до 80°С зручніше всього використовувати фен. Затвердіння при більш високій температурі можна виробляти за допомогою джерела інфрачервоних променів.
  5. Врахуйте, витрата клею при монтажі всіх матеріалів на основі деревини (ДСП, ДВП, МДФ), гіпсокартону, гуми, пінопласту, пористих стінових панелей значно вище, ніж для жорстких пластиків, включаючи основу ковроліну і керамічну плитку.

Основні терміни, які застосовуються в інструкції по використанню клею

Час відкритої витримки—період часу після нанесення клею на поверхні, протягом якого їх не слід з'єднувати (поки не випарується вода або не випарується розчинник). Для клею на водній основі це може бути 1-2 години, для контактного клею на розчиннику — 15-20 хвилин.
Час схоплювання — період після з'єднання поверхонь, протягом якого їх ще можна поправити або переставити перед остаточною фіксацією. Для клею на водній основі це 15-20 хвилин, на розчиннику — 3-5 хвилин, а для «секундного» полиакрилатного клею-компаунда — частіше всього 15-30 секунд. Час затвердіння — період часу, протягом якого відбувається остаточне формування плівки клею після стиснення поверхонь, що з'єднуються. Для всіх типів клею, крім компаундів і розчинників, він становить понад 12 і аж до 48 годин. Холодне затвердіння передбачає склеювання при кімнатній температурі, а гаряче-нагрів до необхідної температури (60-180⁰С). Склеювання під навантаженням відбувається, якщо сполучаються поверхні під час затвердіння здавлюють з певним зусиллям. Фіксувати частини з'єднання один щодо одного в процесі склеювання найзручніше за допомогою липкої стрічки «скотч», а здавлювати — струбциною або шарнірно-важільним зажимом. Таким чином ви забезпечите рівномірний розподіл навантаження по всій склеиваемой поверхні.

Трохи похмурих слів

Безпека клеїв визначається їх нешкідливістю для організму людини і вогнестійкістю. Клеї на основі натуральних полімерів і більшості термопластів нешкідливі, а решта — токсичні. Епоксидні клеї холодного затвердіння можуть викликати захворювання шкіри (дерматит, екзема), а гарячого — діють на нервову систему і печінку (эпихлоргидрид, толуол) або дратують слизову оболонку очей і дихальних шляхів (фталевий і малеїновий ангідриди). Меншою мірою токсичні фенолосодержащие, поліуретанові, поліамідні клеї. Токсичність гумових клеїв визначається містяться в них розчинниками, наприклад дихлорэтаном. Акрилатні клеї відносять до слаботоксичний. Саме тому всі синтетичні склади повинні знаходитися в герметичній, надійно закривається упаковці багаторазового використання, а роботу з ними краще довірити професіоналам (будівельників).

==============================================================================

За умовами склеювання клеї поділяють на контактні (склеювання йде без тиску) і липкі (склеювання відбувається під тиском миттєво).

Контактними клеями є, як правило, всі клеї, що містять легколетучие розчинники. В якості розчинників зазвичай використовуються найменш токсичні легколетучие речовини: легкі вуглеводні, циклогексан, метилетилкетон, ацетон, ксилол, ефіри, хлоровані вуглеводні. Після нанесення клею на одну або обидві поверхні і нетривалого підсушування відбувається склеювання.

Универсальность, хорошие технологические свойства, достаточно высокая прочность крепления и сравнительно низкая стоимость таких композиций сделали их незаменимыми во многих областях: обувной, резино-технической и мебельной промышленности, автомобиле- и авиастроении, а также в быту и т.п.

Завдяки відмінній розчинності у багатьох розчинниках і високої адгезії поліхлоропрен виключно придатний для отримання контактних клеїв. Висока міцність клейового з'єднання обумовлена кристалізацією поліхлоропрену, що дозволяє обійтися без додавання зшиваючих агентів або прискорювачів безпосередньо перед склеюванням, роблячи тим самим клеї на основі поліхлоропрену особливо простими у застосуванні.

Використовується розчинник - досить висока в'язкість – при використанні толуолу.