В наше время, когда космические корабли бороздят просторы вселенной, ученые умы придумали много видов фиксации различных деталей. Газосварка, электросварка, заклепки, болты, винты и т.д. А еще, придумали склеивать детали. А что такое склеивание и зачем оно нужно?


Склеивание – метод получения неразъемного соединения деталей, такой же, как и сварка, пайка и т.д.


Все знают, что такое клей, а все ли знают что такое адгезия и когезия, неотъемлемые показатели клея.


Адгезия – прочность соединения клея с поверхностью


Иными словами, «прилипание» клея к поверхности и чем лучше адгезия, тем прочнее соединение. Для наглядности, налейте на стекло немного воды и переверните, аккуратнее не облейтесь. Из-за плохой адгезии воды к стеклу, она вся стечет на пол. Яркий жизненный пример!


Когезия – прочность самого клея


Сцепление молекул внутри самого клея, скрепляющего материалы. В этом случае возьмем пластилин, самый обычный пластилин, из которого в детстве чего только не лепили. Возьмем то же самое стекло, 2 шт., приляпаем пластилин и растянем в разные стороны. Пластилин порвется посередине. Яркий пример недостаточной когезии.

клеи Permabond

Существует некое правило: «Цепочка, настолько же сильна, насколько сильно ее самое слабое звено. 

Следовательно – силы адгезии и когезии, в склеиваемом соединении, должны быть относительно равны.


Все клеи, рано или поздно, переходят из жидкого состояния в твердое полимеризуются.


У каждой группы клеев, свой механизм отверждения:

  • Анаэробная реакция
  • Анионная реакция
  • Ультрафиолетовые лучи
  • Активация
  • Отверждение в присутствии влаги
  • Тепловое отверждение

Анаэробное отверждение

Анаэробный клей отверждается в отсутствии воздуха (кислорода), а еще быстрее – при контакте с металлом.

анаэробный клей

В момент прекращения доступа воздуха, при плотном контакте двух поверхностей, начинается реакция полимеризации, при которой клей, из жидкого состояния (Permabond A130 или отечественный анаэробный клей EFELE 113) переходит в твердое состояние.

Если существует доступ воздуха, и нет контакта с металлом, а склеить надо именно анаэробным клеем, рекомендуется использовать специальный активатор.

Анионная реакция

Помните, клей, который классно и быстро склеивал пальцы? Так вот, именно этот клей и отверждается по анионному механизму.


Цианоакрилатный клей, или моментальный клей полимеризуется при контакте двух поверхностей, во влажной окружающей среде.

начало и середина полимеризации

Вот так на схеме выглядит начало и середина процесса полимеризации. На рисунке синие шарики обозначают микрокапли воды на поверхности, а красные шарики – стабилизатор клея


процесс полимеризации



А вот уже клей заполимеризовался, выстроив крепкую цепочку. На схеме он изображен белыми шариками




Обычно, влажности окружающей среды, в воздухе и на поверхности склеиваемых материалов, достаточно для начала процесса отверждения и достижения прочности склейки в течение нескольких секунд. Влага на поверхности соединения нейтрализует стабилизатор в клее и происходит полимеризация от одной поверхности до другой.


Наилучшие показатели достигаются при минимальном (нулевом) зазоре и относительной влажности окружающей среды от 40% до 60%.


Пусть вас не пугает показатель влажности воздуха, если влажность будет ниже, процесс отверждения немного увеличится, если выше, процесс ускорится. Только не надо наливать на поверхность воды! Клей, конечно, моментально полимеризуется, но и потеряет свою прочность.

Ультрафиолетовые лучи, клеи отверждаемые УФ-облучением

УФ клеи

Клеи, отверждаемые по этой технологии, – одни из самых «хитрых»! Для нормальной полимеризации клея необходимо одно очень важное условие: одна из поверхностей должна быть прозрачна!

Нанесение клея не требует спец. условий, продолжительное время может сохранять свои первоначальные свойства, позволяет подгонять поверхности и вообще можно делать практически все что угодно. 

Главное, в процессе подгонки нельзя воздействовать на клей УФ-лучами! 

Сейчас, в XXI веке, в эпоху хайтека, появилась мебель из стекла и металла. Вот как раз на УФ-клеях и собирают все эти детали.

Как это выглядит в жизни

Клей наносится на одну поверхность, обе поверхности соединяются, центрируются (если есть необходимость) и «засвечиваются» УФ-лучами. Время полимеризации клея во многом зависит от мощности лампы и длины волны.

Под воздействием УФ-лучей, в клее расщепляются фотоинициаторы (стабилизаторы клея). Свободные молекулы, перейдя в другое состояние, начинают полимеризацию.

УФ-клеи могут различаться по вязкости, прозрачности, силе и времени фиксации. А еще различаются на группы для стекла или пластиков.

Почему такое разделение

УФ-прозрачность различных материалов разная!


Стекло, в отличие от пластиков, не снижает интенсивность УФ-лучей (показатель длины волны УФ-излучателя, применяемого для отверждения). Для стекла возможен диапазон от 365 нм до 400 нм, а для нормального склеивания пластиков оптимальный показатель 420 нм.

Активация

Как вы уже догадались, эти клеи могут отверждаться с помощью активаторов. Существует довольно много клеев, отверждаемых с помощью активаторов. Я думаю, следует разделить их по типу.

Предварительное смешивание

К этим клеям, например, можно отнести эпоксидные составы. Предварительно смешанные компоненты наносятся на одну поверхность и только потом соединяются со второй поверхностью.

«Отдельно клей, отдельно активатор»

Здесь все более или менее просто. На одну поверхность наносится клей, на другую активатор. При соединении двух поверхностей происходит смешивание компонентов и начинается процесс полимеризации. В некоторых случаях, обработка клея активатором, возможна после соединения поверхностей.

«Капля на каплю»

В этом случае возможны различные варианты нанесения клея и активатора. Капля на каплю, полоса рядом с полосой. При соединении клеевых деталей компоненты смешиваются под действием сдвига деталей относительно друг друга или сжатия поверхностей. В любом случае, смешивание компонентов происходит непосредственно на склеиваемых поверхностях.

Влажностное отверждение

Некоторые клеи отверждаются в условиях окружающей среды (при необходимой влажности). К ним относятся силиконы и полиуретаны.

Эти материалы полимеризуются под воздействием атмосферной влаги, которая служит для межмолекулярных связей. Это означает, что молекулы воды должны проникать в клей к месту, где будет происходить вулканизация. Когда молекулы воды вступают в связь с молекулами клея, получается побочный продукт. Скорость полимеризации этих клеев, прежде всего, зависит от относительной влажности. Средний показатель 1-2 мм. в сутки.

И не надо думать что, запихав клей в воду, полимеризация пройдет быстрее.

Тепловое отверждение

Как вы догадались, клеи отверждаемые нагревом. Что тут еще добавить! В основном это однокомпонентные эпоксидные клеи. Температура полимеризации зависит от самого клея. Обычно, минимальная температура полимеризации +100 °С, и чем выше температура, тем короче время полимеризации.

И в заключении, как в детском стихотворении «Мамы разные нужны, Мамы разные важны!», применимо к клеям. 


Каждый клей идеально подходит для своих условий работы. Нет клеев лучше или хуже, есть различные условия работы, нанесения, применения.