Сайт о клеях

 

Клей как сложный полимер

Надежное соединение различных материалов является необходимым этапом многих производств и применяется практически во всех сферах жизни. Одним из способов подобного соединения является клеевое, а использующимся средством – соответственно, клей.

 

 

Для склеивания различных материалов используют различные виды клеев. Выбор того или иного вида клеящего вещества в первую очередь зависит от химического состава материалов, которые требуется соединить. Свое влияние оказывает также форма склеиваемой конструкции, условия, в которых она будет использоваться и требования к самому клею.

Часто в качестве клея применяются вещества, близкие по своей химической природе к составу склеиваемого материала. Хотя существуют также клеи, которые считаются универсальными, так как могут соединять самые разные материалы (полиуретановый, эпоксидный, акрилатный).

Склеивание различных пластмасс требует внимательного изучения их отношения к нагреванию. В зависимости от продолжительности цикла работы пластмассы она бывает термореактивной и термопластичной. Термореактивный материал (реактопласт) – это пластмасса, которая после нагревания и переработки становится неплавкой, нерастворимой и твердой. К реактопластам относятся пластмассы на основе полиэфирных, фенолформальдегидных, карбамидных и эпоксидных смол.

Термопласты при нагревании смягчаются, становятся вязкими и текучими, а при охлаждении затвердевают. При этом процесс не является необратимым, то есть готовую продукцию из термопластика возможно нагреть и переработать. Таким образом, понятно, что кроме возможности использования самого по себе, термопласт одновременно является клеем. К термопластам относятся полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид, полипропилен и др.

Для соединения реактопластов чаще всего используются близкие им по природе термореактивные клеи. К ним относятся фенолкаучуковые (1950) и эпоксикаучуковые клеи (1966). Однако склеивание может осуществляться и термопластом: фенолоацетальные клеи (1944), эпоксиполиамидные клеи (1960). Сложные теплостойкие материалы соединяют эпоксифенолокремнийорганическим (1963),  эпоксифенольным (1953), полиимидным (1966) и другими полиароматическими клеями.

 

В зависимости от качества и легкости склеивания термопласты делят на 3 группы:

• легко склеиваемые термопласты – они могут быть полярными и неполярными, не требуют особой подготовки поверхности и хорошо растворяются. К ним относятся полиметилметакрилат, поливинилхлорид, поликарбонат, полистирол и сополимеры стирола, полиизобутилен, полиуретаны;
• условно легко склеиваемые термопласты – полярны, плохо растворимы и требуют некоторой подготовки к склеиванию. Это пентапласт, полиэтилентерефталат, пластифицированный поливинилхлорид;
• трудно склеиваемые термопласты чаще всего неполярны, нерастворимы и требуют особой подготовки поверхности. К ним относится полипропилен, полиэтилен, полиформальдегид, политетрафторэтилен, полиамиды.

 

Одним из основных требований к работе клея является прочность клеевого соединения. Поэтому данному вопросу уделяется особое внимание. Первые технологии склеивания предполагали обработку поверхностей соединяемых материалов шлифовальной шкуркой и нанесение на нее грунта. Это и сейчас наиболее распространенный способ. Обработка поверхностей опескоструиванием используется только для снятия верхнего лакового слоя. Еще один способ обработки поверхности заключается в приформовывании к ней защитного слоя, который снимается сразу перед приклеиванием.

Развитие технологии склеивания движется в направлении исключения необходимости подготовки поверхностей. Так, при механохимическом и вибрационном склеивании предварительная обработка не нужна.

Оптимизация процесса склеивания предполагает также ускорение затвердения клея за счет физического или химического воздействия и применение однокомпонентных клеев. Скорость отверждения клеев на термореактивной основе возрастает при тепловом ударе, то есть используется резкий нагрев в зоне склеивания, например, высокочастотный или ультразвуковой нагрев.

Для улучшения результатов применения термоактивируемых клеев – термопластов и реактопластов – используется их индукционный нагрев. Такая технология называется электромагнитным склеиванием.

Развитие процесса склеивания движется в сторону автоматизации и механизации работ, а также создания оборудования для нанесения клеев.

Клеевое соединение должно пройти неразрушающий контроль качества.  Его проводят методами визуального осмотра, теплового контроля, простукивания, инфракрасной и ультразвуковой дефектоскопии, рентгенодефектоскопии и радиоскопии.

Надежность клеевого соединения в определенной степени зависит также от формы и размера клеевого шва. Основным условием является исключение действия на него отслаивающих нагрузок. Необходимо учитывать не только прочность, но и деформационные свойства соединяемых материалов и расположить клеевой шов в месте наименьших нагрузок.

В современном производстве склеивание является одним из основных способов соединения различных материалов. Иногда его используют вместе со сваркой, обжатием импульсным электромагнитным полем и использованием термоусаживающихся муфт.

Практически каждый новый полимер, разрабатываемый в лабораториях, рассматривается с точки зрения использования его в качестве клеящего материала. Это связано с возможностью соединения с пластмассой разнородных веществ, использования клеев как в масштабном, так и в единичном производстве, возможностью склеивания предметов крупных размеров и сложных форм и др.

Совершенствование технологии склеивания базируется на росте числа новых полимеров, улучшении их клеящих свойств, более точной диагностике прочности склеиваемых материалов и клеящего вещества.