Клей як складний полімер

Надійне поєднання різних матеріалів є необхідним етапом багатьох виробництв та застосовується практично у всіх сферах життя. Одним із способів подібного з'єднання є клейове, а засобом, що використовується – відповідно, клей.

Для склеювання різних матеріалів використовують різні види клеїв. Вибір того чи іншого виду речовини, що клеїть, в першу чергу залежить від хімічного складу матеріалів, які потрібно з'єднати. Свій вплив надає також форма конструкції, що склеюється, умови, в яких вона буде використовуватися і вимоги до самого клею.

Часто в якості клею застосовуються речовини, близькі за своєю хімічною природою до складу матеріалу, що склеюється. Хоча існують також клеї, які вважаються універсальними, так як можуть з'єднувати різні матеріали (поліуретановий, епоксидний, акрилатний).

Склеювання різних пластмас потребує уважного вивчення їхнього ставлення до нагрівання. Залежно від тривалості циклу роботи пластмаси вона буває термореактивною та термопластичною. Термореактивний матеріал (реактопласт) – це пластмаса, яка після нагрівання та переробки стає неплавкою, нерозчинною та твердою. До реактопластів відносяться пластмаси на основі поліефірних, фенолформальдегідних, карбамідних та епоксидних смол.

Термопласти при нагріванні пом'якшуються, стають в'язкими і текучими, а при охолодженні тверднуть. При цьому процес не є незворотнім, тобто готову продукцію з термопластику можна нагріти та переробити. Таким чином, зрозуміло, що, крім можливості використання самого по собі, термопласт одночасно є клеєм. До термопластів відносяться поліетилен, полістирол, полівінілхлорид, поліпропілен та ін.

Для з'єднання реактопластівнайчастіше використовуються близькі їм за природою термореактивні клеї. До них відносяться фенолкаучукові (1950) та епоксикаучукові клеї (1966). Однак склеювання може здійснюватися і термопластом: фенолоацетальні клеї (1944), епоксиполіамідні клеї (1960). Складні теплостійкі матеріали з'єднують епоксифенолокремнійорганічним (1963), епоксифенольним (1953), поліімідним (1966) та іншими поліароматичними клеями.

Залежно від якості та легкості склеювання термопласти ділять на 3 групи:

термопласти, що легко склеюються - вони можуть бути полярними і неполярними, не вимагають особливої підготовки поверхні і добре розчиняються. До них відносяться поліметилметакрилат, полівінілхлорид, полікарбонат, полістирол та кополімери стиролу, поліізобутилен, поліуретани;
термопласти, що умовно легко склеюються – полярні, погано розчинні і вимагають деякої підготовки до склеювання. Це пентапласт, поліетилентерефталат, пластифікований полівінілхлорид;
Термопласти, що важко склеюються, найчастіше неполярні, нерозчинні і вимагають особливої підготовки поверхні. До них відноситься поліпропілен, поліетилен, поліформальдегід, політетрафторетилен, поліаміди.

Однією з основних вимог до роботи клею є міцність клейового з'єднання. Тому цьому питанню приділяється особлива увага. Перші технології склеювання передбачали обробку поверхонь матеріалів, що з'єднуються шліфувальною шкіркою і нанесення на неї грунту. Це і зараз найпоширеніший спосіб. Обробка поверхонь опіскоструювання використовується тільки для зняття верхнього лакового шару. Ще один спосіб обробки поверхні полягає у приформуванні до неї захисного шару, який знімається відразу перед приклеюванням.

Розвиток технології склеювання рухається внапрямі виключення необхідності підготовки поверхонь. Так, при механохімічному та вібраційному склеюванні попередня обробка не потрібна.

Оптимізація процесу склеювання передбачає також прискорення затвердіння клею за рахунок фізичного чи хімічного впливу та застосування однокомпонентних клеїв. Швидкість затвердіння клеїв на термореактивній основі зростає при тепловому ударі, тобто використовується різке нагрівання в зоні склеювання, наприклад, високочастотне або ультразвукове нагрівання.

Для покращення результатів застосування термоактивованих клеїв – термопластів та реактопластів – використовується їх індукційне нагрівання. Така технологія називається електромагнітним склеюванням.

Розвиток процесу склеювання рухається у бік автоматизації та механізації робіт, а також створення обладнання для нанесення клеїв.

Клейова сполука повинна пройти неруйнівний контроль якості. Його проводять методами візуального огляду, теплового контролю, простукування, інфрачервоної та ультразвукової дефектоскопії, рентгенодефектоскопії та радіоскопії.

Надійність клейового з'єднання певною мірою залежить також від форми та розміру клейового шва. Основною умовою є виключення дії на нього навантажень, що відшаровують. Необхідно враховувати не тільки міцність, але й деформаційні властивості матеріалів, що з'єднуються, і розташувати клейовий шов у місці найменших навантажень.

У сучасному виробництві склеювання є одним із основних способів з'єднання різних матеріалів. Іноді його використовують разом із зварюванням, обтисканням імпульсним електромагнітним полем і використанням термоусаджувальних муфт.

Практично кожен новий полімер, що розробляється в лабораторіях, розглядається з точки зору використання його якклеючого матеріалу. Це пов'язано з можливістю з'єднання з пластмасою різнорідних речовин, використання клеїв як у масштабному, так і в одиничному виробництві, можливістю склеювання предметів великих розмірів та складних форм та ін.

Удосконалення технології склеювання базується на зростанні числа нових полімерів, поліпшенні їх властивостей, що клеять, більш точної діагностики міцності склеюваних матеріалів і клеючої речовини.