Dlaczego klej klei?

Co to właściwie jest klej? Klejem jest substancja zdolna do trwałego połączenia dwu powierzchni w wyniku działania sił przyczepności do powierzchni klejonej (adhezja) i sił spójności wewnętrznej spoiny klejonej (kohezja). Podstawową właściwością kleju jest duża przyczepność do podłoża.

Właściwości adhezyjne są uwarunkowane głównie międzycząsteczkowymi siłami van der Wasala, oddziałującymi na niewielkich odległościach (około 10-5 mm). Ponieważ w praktyce bardzo rzadko powierzchnie łączone można zbliżyć na taką odległość aby idealnie przylegały do siebie ze względu na defekty powierzchniowe stosuje się kleje, które w stanie ciekłym doskonale zwilżają łączone płaszczyzny. Po zestaleniu spoiny klejowej (w wyniku odparowania rozpuszczalnika lub usieciowania substratu klejotwórczego) uzyskuje się trwałe złącze o odpowiedniej wytrzymałości. Dobre zwilżenie powierzchni łączonych materiałów uzyskuje się przy minimalnej wartości powierzchniowego ciała stałego w powietrzu γsp i w cieczy γcp oraz napięcia powierzchniowego na granicy faz ciekłej i stałej γsc Θ. Kąt Θ jest funkcją napięcia tzw. Granicznego kąta zwilżania. Można przedstawić to na rysunku:

Jak to działa? Ciekły stan kleju uzyskuje się w wyniku ogrzania do temperatury, w której zaczyna on płynąć, albo przez rozpuszczenie lub też zdyspergowanie go w nierozpuszczalniku; możliwe jest także użycie ciekłych monomerów lub oligomerów, które następnie polimeryzują lub reagują i tworzą złącze klejowe. Tak, więc kleje mogą być stosowane w postaci gorących stopów, (hot melt), roztworów, dyspersji wodnych lub rozpuszczalnikach organicznych, błon taśm, reaktywnych monomerów i oligomerów (żywic). Zdolność kleju do klejenia tkwi w jego unikalnej budowie wewnętrznej. Jego podstawowym składnikiem jest polimer (syntetyczny, lub naturalny). Oprócz tego może zawierać modyfikatory, takie jak: plastyfikatory, środki zagęszczające, napełniacze, lub inne dodatki. Klej musi być stosowany w postaci ciekłej, aby zwilżyć powierzchnię materiału łączonego i wpływać (migrować) do wgłębień i nierówności powierzchniowych.

Na wytrzymałość mechaniczną klejonej spoiny mają wpływ cztery czynniki: wytrzymałość mechaniczna samej warstwy kleju - ma to znaczenie tylko w przypadku tych klejów, które taką warstwę tworzą, zależy ona oczywiście od struktury chemicznej kleju; kształt i rozmiar całej spoiny - im większa powierzchnia spoiny i bardziej nieregularny jej kształt tym staje się ona mocniejsza;

rodzaj i siła chemicznego oddziaływania kleju z klejonymi powierzchniami - jeśli klej reaguje chemicznie z podłożem tworząc z nim wiązania chemiczne to taka spoina jest zazwyczaj bardziej wytrzymała niż w przypadku klejów, które tylko wnikają w klejoną powierzchnię - jednak większość klejów uniwersalnych nie reaguje bezpośrednio z podłożem, gdyż nie ma związków chemicznych, które potrafią reagować ze wszystkim; głębokość penetracji klejonego materiału przez klej - oczywiście im większa tym lepiej, ale jeśli klej penetruje zbyt głęboko to może zniszczyć strukturę samego klejonego materiału; głębokość penetracji można też zwiększać zwiększając chropowatość powierzchni klejonego materiału. Materiały bardzo gładkie (np. szkło) jest zwykle bardzo trudno skleić;

Podział ze względu na różne czynniki

Ze względu na mechanizm klejenia: kleje rozpuszczalnikowe - kleje te wnikają głęboko w materiał powodując ich napęcznienie i częściowe rozpuszczenie; po połączeniu klejonych elementów i dociśnięciu spoiny powierzchnie klejonych materiałów nawzajem się przenikają, po czym rozpuszczalnik paruje pozostawiając trwałą spoinę bez warstwy samego kleju; kleje rozpuszczalnikowe stosuje się do klejenia tworzyw sztucznych; kleje oparte na polimerowych żywicach - kleje te nie wnikają zbyt głęboko w materiał, mają one jednak silne powinowactwo chemiczne do klejonego materiału a warstwa samego utwardzonego kleju jest bardzo odporna mechanicznie; kleje te stosuje się do "trudnych" do sklejenia materiałów - takich jak metale, szkło itp, których nie można skleić klejami penetrującymi materiał; przykłady takich klejów to np. kleje epoksydowe (Poxipol);

kleje mieszane - składają się one z żywicy wymieszanej z rozpuszczalnikiem, który może penetrować klejony materiał - żywica wraz z rozpuszczalnikiem wnika głęboko w klejony materiał, więc nie musi mieć ona tak silnego powinowactwa chemicznego z klejonym materiałem; kleje mieszane są najbardziej rozpowszechnione i są one stosowane do klejenia "łatwych do sklejenia" materiałów porowatych takich jak guma, papier, skóra itp.; przykładem takiego kleju jest np. butapren lub guma arabska;

Ze względu na właściwości fizyczne sztywne, elastyczne, nieprzewodzące lub przewodzące prąd elektryczny, ciepło, pole elektryczne lub magnetyczne, wodoodporne, odporne lub nie na działanie agresywnych środowisk chemicznych itp. Mogą mieć kilka cech jednocześnie;

Ze względu na pochodzenie   Kleje naturalne: mogą być pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego. Kleje syntetyczne: epoksydowe - do metali, ceramiki, aminowe - do drewna, ftalowe - do drewna, papieru itp., poliuretanowe - do metali, tworzyw sztucznych, skóry,    poliwinylowe - do drewna, skóry itp., poliakrylowe - do metali, ceramiki, tworzyw sztucznych, silikonowe - odporne na temperatury ~50°C, specjalne odporne do temperatury ~800°C - do łączenia metali z kauczukiem, lub tworzywem silikonowym;

Parametry kleju Dla scharakteryzowania kleju podaje się m.in. takie jego parametry jak: lepkość, czas otwarty czyli maksymalny czas od nałożenia kleju na powierzchnie sklejaną do momentu sklejenia, czas wiązania czyli czas, po którym spoina osiąga pełną wytrzymałość, baza kleju czyli zasadnicze składniki kleju, dzięki którym posiada on swe właściwości, ciała stałe - ilość suchej masy w jednostce objętości;

Koniec Dziękujemy 