13.2. Клеи
полимера крахмала, а также на основе натурального каучука.
Клеи на основе крахмала дешевы, медленно высыхают,
безвредны для здоровья человека, легкодоступны. Однако
они неустойчивы к действию воды и микроорганизмов.
Предназначены для склеивания бумаги и картона.
Крахмальные клеи (для обоев и бумаги) получают путем
нагревания набухшего в воде кукурузного или картофельного
крахмала. В результате образуется клейстер.
Декстриновые клеи (декстриновый, декстриновый
конторский, для конторских и фоторабот) получают час
тичным разложением крахмала при нагревании с кислотой.
Такие клеи растворяются без нагревания, более прозрачны
Основой клеев животного происхождени
я являются белки соединительной ткани (коллаген),
молока (казеин), крови (альбумин). Такие клеи дают шов
хорошей механической прочности, но недостаточно водостойки,
повреждаются микроорганизмами. Они безопасны,
безвредны, имеют хорошую адгезию к бумаге, картону,
древесине, коже. Используются в мебельном и фанерном
производстве, для изготовления музыкальных
инструментов, обуви, для получения клеевых красок.
Коллагеновые клеи — костный и мездровый — получают
из хряща кости, мездры и обрезков кожи. Выпускаются
обычно в твердом виде (чешуйки, гранулы, пластинки) и
требуют довольно трудоемкой подготовки к работе.
Казеиновый клей получают при свертывании обезжиренного
молока. Выпускается в виде белого порошка. Дает
более водостойкие соединения.
Клеи минерального происхождения это
силикатные и условно относимые к данной группе асфальтобитумные
Силикатные клеи — водные растворы силикатов натрия
и калия (жидкое стекло). Используются в виде жидких
конторских клеев, для силикатных красок, огнезащитной
пропитки древесины, смягчения воды.
Асфалътобитумные клеи — это вещества органического
происхождения, добываемые в природе, используемые
в виде расплавов или растворов в бензине. Они доступны,
дешевы, влагостойки, но малотеплостойки. Используются
в строительстве как герметики.
Искусственные клеи — это клеи на основе эфиров
Нитроклеи(«АГО», «Рапид», «Era») получают на основе
нитроцеллюлозы. Они обладают высокой клеящей способностью,
водостойки, быстро сохнут, однако легко воспламеняются,
токсичны, термопластичны. Используются для
склеивания бумаги, древесины, кожи, тканей, пластмассы.
Карбоксиметилцеллюлозные клеи (КМЦ, клей на
КМЦ-Н, обойный синтетический) используются для наклеивания
обоев, добавляются в средства для стирки, аппреты
Синтетические клеи выпускаются на основе термопластов
Клеи на основе термопластов дают водостойкие эластичные
соединения, отверждаются при комнатной температуре,
но термостойкость их невелика. Применяются для
склеивания бумаги, дерева, тканей, кожи, стекла. Выпускаются
обычно в виде жидких растворов, иногда в виде
липких лент, пленок. Сюда относятся клеи поливинилхлоридные
(«Марс», «Уникум», «Виникс», ПВХ) и поливинилацетатные
(ПВА, ЭПВА, БИФ, синтетический).
Клеи на основе реактопластов выпускаются однокомпонентные
и многокомпонентные (требующие добавки отвердителя
перед употреблением), горячего и холодного отверждения.
Эти клеи более тепло- и морозостойки, устойчивы
к действию воды и растворителей. К однокомпонентным
относятся универсальные клеи БФ-2, БФ-4, БФ-6
(последний предназначен для склеивания эластичных материалов),
«Дубок», синтетический столярный; к двухкомпонентным
— эпоксидные (ЭПО, ЭДП, эпоксидный
универсальный) и некоторые другие клеи на основе ненасыщенных
полиэфирных, полиуретановых, кремнийорганических
В отдельную группу обычно выделяют клеи на основе
каучуков, представляющие собой растворы каучуков в органических
растворителях. Выделяют невулканизирующиеся
(резиновые) клеи на основе натурального каучука,
дающие эластичные, водостойкие, но непрочные пленки,
и вулканизирующиеся клеи универсального назначения.
Эти клеи содержат специальные добавки, обращающие
каучук в резину при холодном или горячем отверждении;
дают водостойкие, прочные, термо- и морозостойкие пленки.
Сюда относятся клеи 88н, «Бустилат», КР-1, «Момент
», «Феникс», «Контактол», клей-герметики, мастика
(ПС-Б, ПЛ-1, ПА). Последние применяются для герметизации
и уплотнения швов в различных конструкциях.
В условиях торговых предприятий в основном контролируются
показатели качества самих клеев. В ТИПА приводятся
также показатели качества клеевых швов. Клеи
должны быть определенного состава, соответствующего
цвета и запаха, без посторонних примесей, плесени и т. д.
Жидкие клеи должны иметь определенную вязкость.
Плитки мездрового клея должны быть сухими, твердыми,
ломаться при изгибе, причем излом должен быть стекловидным.
Порошкообразные клеи должны быть однородными
и растворяться в течение определенного времени.
Мездровый и костный клеи делятся на сорта — экстра,
высший, первый, второй и третий, казеиновый — на особый,
экстра и обыкновенный, декстриновый — на высший,
Источник
10.4. Клеи, их классификация, составы и применение
Клеи применяются для соединения разнообразных материалов: пластмасс, органических и силикатных стекол, фарфора, керамики, бумаги, древесины, природных и синтетических волокон, стали, алюминиевых и титановых сплавов, неметаллических материалов и их различных соединений.
При испытании клеев и клеевых соединений определяют концентрацию клея, его вязкость, жизнеспособность и прочность склеивания.
Концентрацию клеев находят путем высушивания навески клея до постоянного веса при определенной температуре (чаще всего 100 — 120 о С).
Вязкость клея испытывают с помощью вискозиметров при температуре 20 о С.
Жизнеспособность клея характеризуется временем, в течении которого клей сохраняет вязкость, удобную для нанесения на склеиваемые поверхности.
Клеящая способность оценивается с помощью испытаний механических свойств клеевых соединений на образцах стандартных размеров и форм. Для клеевых соединений металлов определяют предел прочности при сдвиге и при равномерном и неравномерном отрыве. При склеивании органического стекла, древесины и других материалов проводят испытание на скалывание; при склеивании тканей, теплоизоляции, пленочных материалов – испытание на отслаивание.
По происхождению различают клеи природные и синтетические.
Природные клеи подразделяют на животные, растительные и минеральные. Как уже отмечали выше (см. п. 10.2), природные клеи животного и растительного происхождения недостаточно водостойкие, подвержены гниению и относительно быстро теряют во времени прочностные свойства.
Исключение составляют альбуминовые клеи животного происхождения. В качестве основного компонента содержат альбумины крови животных. Примерный состав клея (в вес. ч.): 100 альбумина, 900 воды, 7,5 извести гашеной или негашеной.
Измельченный альбумин замачивают в трехкратном количестве воды и тщательно перемешивают при комнатной температуре в течение 2 — 3 ч, затем добавляют известковое молоко и оставшуюся воду, нагретую до температуры 26 — 30 о С и все вместе перемешивают до образования однородной желеобразной массы. Жизнеспособность клеевого раствора составляет 6 — 9 ч. Клей отверждается при нагревании до 100 – 120 о С. Альбуминовые клеи образуют более водостойкие соединения, чем казеиновые, но клеевой шов в воде набухает и поражается микроорганизмами.
Изготавливают также комбинированные клеи из альбумина и казеина. Эти клеи обладают более высокой склеивающей способностью, чем альбуминовые и казеиновые в отдельности. Применяют комбинированные клеи для горячего склеивания древесных материалов в прессах.
Наибольшее распространение в настоящее время получили синтетические клеи. Основой этих клеев служат разнообразные синтетические полимеры и мономеры. Синтетические клеи представляют собой растворы полимеров в органических растворителях или мономерах, а также эмульсии. Многие клеи представляют собой композиции из нескольких полимерных веществ, что позволяет сочетать свойства различных полимеров и получать клеи с заданными свойствами. Клеи выпускаются в готовом виде или приготавливаются на месте потребления смешиванием составных частей. Клеи применяют в жидкотекучем состоянии, а также в виде порошка и пленок
Изделия на основе синтетических клеев пригодны для использования до температуры 300 – 350 о С, а кремнийорганические клеи имеют более высокую рабочую температуру.
Большинство синтетических клеев хорошо выдерживают воздействие переменных температур, они обычно стойки к действию влаги, масел, жидкого топлива и различных грибков.
Синтетические клеи делят на 3 основные группы: термореактивные, термопластичные и клеи на основе эластомеров.
Термореактивные клеи содержат смолы, необратимо отверждающиеся при нагревании или в присутствии специальных отвердителей. Клеи этого типа относятся большей частью к числу теплостойких, они образуют прочные, но жесткие и хрупкие клеевые соединения. К представителям этого вида клеев относятся клеи на основе следующих смол: фенолоформальдегидных, карбамидных, эпоксидных, полиуретановых, полиэфиракрилатных, кремнийорганических.
Фенолоформальдегидные клеи,не подвергнутые модифицированию (марок ВИАМБ-3, КБ-3, В-31), применяют главным образом с добавками кислых отвердителей (сульфанафтеновые кислоты) для склеивания древесины, фанеры, древесных пластиков, пенопластов, органического стекла и других материалов без нагревания или при температуре 50 – 60 о С. Жизнеспособность этого вида клеев составляет 2,5 – 4 ч. Прочность клеевых соединений древесины и древесных пластиков при скалывании – не менее 13 МПа. Клеи водостойки. Феноло-формальдегидные клеи, модифицированные поливинилацетатами (БФ-2, БФ-4, ВС-10), каучуками (ВК-3, ВК-4, ВК-32-200), полиамидами и другими полимерами, позволяют получать клеевые соединения, обладающие высокой механической прочностью. Они пригодны для склеивания металлов и неметаллов в несущих конструкциях.
Феноло-поливинилацетатные клеи применяют как в виде растворов фенолоформальдегидной смолы и поливинилацеталя в органическом растворителе (ВС-350, Ридакс-64), так и в виде композиций, состоящих из растворов смолы и порошка поливинилформаля (Ридакс-Е). В последнем случае на поверхность склеиваемого материала наносят раствор смолы, а затем посыпают порошкообразным поливинилформалем. Применяют их также в виде пленок. Склеивание производят при температуре 150 – 200 о С под давлением.
Феноло-каучуковые клеи состоят из двух растворов: фенолоформальдегидной смолы и резиновой смеси. Жизнеспособность составляет 20 ч. Прочность клеевых соединений – до 20 – 30 МПа. Склеивание пленочными клеями происходит под давлением при температуре 170 — 200 о С.
Карбамидные и меламиновые клеи (К-17 и др.) готовят на основе мочевино- и меламиноформальдегидных смол. Карбамидные клеи менее водостойки и используются при производстве фанеры и склеивании древесины без нагревания. Клеи на основе меламиноформальдегидных смол обладают повышенной водостойкостью.
Эпоксидные клеи приготавливают на основе эпоксидных смол. Эти клеи обладают высокой адгезионной способностью к большинству материалов. Если в качестве катализатора применяют амины (основного характера), то эпоксидные клеи отверждаются без нагревания (Л-4, К-153). Кислые катализаторы (главным образом ангидриды органических двухосновных кислот) используют при получении эпоксидных клеев, отверждающихся при нагревании (ВК-32-ЭМ). Известны твердые эпоксидные клеи в виде порошка или сформированных прутков марок Эпоксид-П, Аральдид-1. Время отверждения клеев холодного отверждения – 1 – 3 суток при температуре 20 о С. Клеи, отверждающие при нагревании (в течение 0,5 — 1 ч при температуре 180 — 200 о С) состоят из жидкой смолы, в которой перед употреблением растворяют отвердитель (малеиновый ангидрид). Для склеивания порошковыми клеями или в виде прутка склеиваемую поверхность, нагретую до 100 — 110 о С, натирают прутком или посыпают порошком с последующим соединением поверхностей и выдерживанием под давлением 0,1 – 0,3 МПа при температуре 180 – 200 о С.
Полиуретановые клеи (ПУ-2, ВК-5) используются для склеивания металлов и большинства неметаллических материалов как на холоду, так и при нагревании полиэфира и полиизоционата, смешиваемых непосредственно перед употреблением. Прочность клеевых соединений металла – 15 МПа.
Термопластичные клеи при нагревании могут размельчатся, при охлаждении – вновь отвердевать. Эти клеи получают на основе растворов полиамидов, полиакрилатов, полвинилацетата, эфиров целлюлозы и других термопластичных смол. Эти клеи отличаются меньшей прочностью и меньшей жесткостью, чем термореактивные, их применяют для склеивания термопластичных материалов на холоду и при нагревании.
Технология изготовления конструктивных элементов с использованием клеевых соединений базируется на правильном выборе клея, температурного режима, принятого давления при склеивании. Для получения прочного клеевого соединения поверхности, подлежащие склеиванию, обрабатывают шкуркой и или струей песка для придания более развернутой поверхности, обезжиривают и точно соблюдают технологию приготовления клея и склеивания.
Источник