Склеивание — статья 2

Из большого числа типов клеев выбирают прежде всего те, которые имеют адгезию к склеиваемым материалам. При выборе клея для конкретного назначения и конкретных условий эксплуатации клееного изделия необходимо учитывать очень большое количество факторов. В настоящее время не существует универсальных клеящих веществ, удовлетворяющих комплексу требований для склеивания любых материалов при любых возможных условиях эксплуатации клееных изделий. Поэтому часто идут на компромисс и, исходя из требуемых свойств соединения, решают, какое из требований в данном случае является более, а какое — менее важным. Природа склеиваемых материалов, прочностные и технологические требования, предъявляемые к клею, и связанные с этим расходы обычно являются главными факторами, которые прежде всего следует оценить.

Механические и физические свойства склеиваемых материалов и характер требуемой перед склеиванием обработки их поверхностей являются очень важными факторами, которые необходимо учитывать при выборе клея. Если несколько различных по свойствам клеев имеют достаточную адгезию к склеиваемым материалам, то в этом случае выбор клея будет ограничиваться требованиями, предъявляемыми к уровню адгезионной связи. Как правило, клей должен иметь такую адгезию к материалу, чтобы при механических испытаниях клеевого соединения происходило когезионное разрушение (рис. 5).

В тех случаях, когда важно прежде всего получить максимальную прочность клеевого соединения даже при адгезионном (вместо когезионного) характере разрушения, можно подобрать или разработать клей с настолько высокой когезионной прочностью, что соединение всегда будет разрушаться по границе раздела клей-субстрат.

Малопрочные материалы, например ткани и некоторые сорта древесины, могут быть менее прочными, чем адгезионная прочность между клеем и склеиваемым материалом, в результате чего разрушение клеевого соединения происходит по склеиваемому элементу. В таких случаях, как правило, можно эксплуатировать клеевую конструкцию в любых условиях, которые будет выдерживать склеиваемый элемент. Применение высокопрочного клея значительно расширяет ассортимент склеиваемых материалов.

Важными характеристиками склеиваемых элементов являются их толщина и прочность, особенно в тех случаях, когда для получения подлинного клеевого соединения от клея требуется достаточная эластичность. Для склеивания гибких материалов, которые в условиях эксплуатации подвергаются изгибу, не следует использовать жесткие, хрупкие клеи.

Различия в коэффициентах термического расширения между клеем и склеиваемыми материалами могут привести к появлению в клеевом шве внутренних напряжений. Эти напряжения могут разрушить соединение прежде, чем к нему будут приложены какие-либо внешние нагрузки. Наличие внутренних напряжений особенно опасно при эксплуатационных температурах ниже 0С. В определенной степени внутренние напряжения можно снизить за счет изменения конструкции соединения, однако все же они будут влиять на свойства отвержденного клея.

Неправильный выбор клея может привести к разрушению клееной конструкции, если склеиваемый материал и клей (или один из его компонентов) являются несовместимыми. Последствиями этого могут быть коррозия металлических деталей, вызванная повышенной кислотностью клея; миграция веществ из склеиваемого материала в клей с последующим снижением адгезии на границе раздела фаз; отрицательное воздействие растворителя, входящего в состав клея, и летучих продуктов, выделяемых при отверждении, на пластики (особенно тонкие).

Важным фактором при выборе клея являются условия, в которых осуществляется склеивание конструкции. Здесь необходимо учитывать физическую форму клея в состоянии поставки, срок хранения и жизнеспособность клея, метод или оборудование, необходимые для склеивания, и технологические режимы (открытая выдержка, время и температура сушки, температура, необходимая для нанесения и отверждения клея, величина удельного давления при отверждении и способ его создания).

Переход жидкого состояния слоя клея в твердое состояние материала клеевого шва может осуществляться в результате:

• испарения растворителя из раствора клея (затвердевания);
• испарения одной из фаз эмульсии;
• испарения растворителя с одновременной полимеризацией растворенного вещества или до нее; процесс полимеризации может протекать при воздействии кислорода, тепла, воды, катализатора;
• испарения растворителя до полимеризации растворенного вещества или одновременно с ней с отверждением определенным количеством отвердителя;
• использования реакционноспособного растворителя в качестве одного из компонентов клея;
• отверждения олигомеров отвердителями;
• затвердевания расплавленного слоя клея при охлаждении.

Целесообразный период времени для соединения склеиваемых элементов с нанесенным слоем клея (рис. 6) определяется как tmax — tmin; при t > tmax слой клея превращается в затвердевшую пленку и не обладает липкостью.

При склеивании некоторых конструкций на выбор клея оказывает влияние температура отверждения клея. Многие термореактивные клеи требуют применения нагрева и давления при формировании клеевого соединения. В тех случаях, когда невозможно осуществить нагревание, используют клеи холодного отверждения.

При выборе клея необходимо учитывать следующие факторы:

• требования, предъявляемые к сборке конструкции;
• тип и характер склеиваемых поверхностей;
• вид клея и метод его нанесения;
• технологические требования;
• конструктивные и прочностные требования;
• нагрузки, действующие на соединение, и условия эксплуатации;
• другие факторы (стоимость, экология, спецификации, объем применения клея).

Как правило, прежде клеи получали на основе одного вещества. В настоящее время большинство клеев представляют собой смесь различных веществ, т.е. композиции. Основой клея является клеящее вещество; кроме того, клеящая композиция включает различные ингредиенты: растворители, отвердители, наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, замедлители, ускорители отверждения, агенты липкости. Клеящее вещество обеспечивает адгезионную и когезионную прочность клеевого соединения, таким веществом обычно является органическая смола, но могут быть использованы также каучук, неорганическое соединение или продукт природного происхождения.

И в заключение хотелось бы привести информацию о тех растворителях, которые могут успешно выполнять функции клеев для соединения популярных у рекламопроизводителей пластиков (табл.).

Поверхности, которые должны быть соединены, размягчаются при нанесении соответствующего растворителя и затем соединяются и выдерживаются под давлением до получения клеевого соединения. Для улучшения способности клея заполнять зазоры в растворитель вводят некоторые термопласты и получают более густую композицию; при этом уменьшается усадка клеевого соединения, которая сопровождается формированием внутренних напряжений.

Примеры растворителей для склеивания термопластов

автор Мотовили Г.
журнал «Вывески Реклама OUTDOOR» №5 2004 год