Склеивание в живой природе

В природе имеется огромное количество клеящих веществ

Например, раковинные амебы используют в качестве строительного материала вещества, содержащиеся в собственных телах. Они собирают песчинки, обломки раковин, а затем за счет капиллярных сил заполняют крошечные промежутки между «строительными блоками» застывающей жидкостью, выделяемой клеткой.

Моллюски рода янтина для размещения своих коконов создают на поверхности воды специальный пенистый «плот». Полукруглой ямкой подошвы ноги они захватывают порцию воздуха, которую покрывают оболочкой из затвердевающей слизи, и «приклеивают» получившийся воздушный баллончик к плоту.

Таким образом моллюск способен построить воздушную спираль длиной до 12 см. и шириной около 2 см. Такой же принцип строительства используют бойцовые рыбки, богомолы и некоторые земноводные.

Морские звезды вырабатывают водостойкий клей, с помощью которого (наряду с присосками) фиксируются на скользких камнях. Отклеиванию и перемещению звезды на другое место также способствуют их собственные выделения – вода не растворяет этот материал.

Пауки из своих нитей изготавливают ловчие сети, смазывают их вязким секретом, собирающимся на воздухе в клейкие капли, и таким образом добывают себе пищу.

Бумажные осы строят гнезда, добывая строительный материал из старой сырой древесины: соскабливают челюстями волокна и пережевывают их, добавляя клейкий слюнный секрет, цементирующий мельчайшие кусочки древесины.

Заметим, что современный способ изготовления бумаги основан именно на этом принципе.

Черные стрижи собирают растительный пух, перья, бумагу и другой легкий материал, склеивают его своей слюной, которая быстро затвердевает, и сооружают в дупле или скальной трещине чашевидное гнездо. В качестве строительного материала при «сооружении» укрытий для потомства они используют листву деревьев.

Яркая южноафриканская улитка сворачивает из листа воронку, склеивает ее своей слизью и прячет там потомство.

Наблюдения за живой природой всегда служили импульсом для развития человеческой мысли.

Сначала это был инстинкт сохранения жизни, потом возникло целое направление – бионика – изучающее особенности строения и жизнедеятельности организмов для того, чтобы создавать по их подобию новые приборы, механизмы, системы. Например, в технике давно и успешно используюся прочностные характеристики паутины. Состав слюны птиц, вьющих очень крепкие гнезда, послужил прообразом современных клеев.

Немного истории

Природными клеями и минеральными вяжущими веществами люди умели пользоваться уже в первобытном обществе – сначала они овладели гончарным искусством (обмазывали деревянные и плетеные сосуды), а затем стали строить примитивное жилье с использованием глины, подмешивая к ней в качестве армирующих материалов солому, тростник и другие растительные волокна.

Еще в период неолита (VIII-III вв. до н.э.), который характеризуется переходом от присваивающего хозяйства (собирательства и охоты) к производящему (земледелию, скотоводству), люди обратили внимание на жидкость, выделяющуюся при обработке шкуры, костей и сухожилий животных.

Она застывала при низких температурах и обладала хорошими клеящими свойствами. Это и был первый животный клей.

Наряду с живописью в Древнем Египте, Греции, Китае, Хорезме и других государствах высоко было развито склеивание и лакирование. Важным и интересным археологическим открытием стала обнаруженная в Дер-Эль-Бари (1922) гробница 18-летнего фараона Тутанхамона (XIV в. до н.э.). В ней в большом количестве обнаружили клеящие вещества: костный клей, смолы, пчелиный воск, гипс, а также большой кусок животного клея.

В Древнем Риме, впитавшем культуру Греции, применяли технические приемы процессов склеивания и лакирования. Склеивали дерево и папирус при изготовлении письменного материала.

В XVII веке появились первые заводы, на которых вырабатывали клей из костей, сухожилий, мездры, а также отходов рыбного промысла.

Еще в начале XIX века главное значение в практике склеивания имели составы животного и растительного происхождения. В настоящее время они все еще применяются для склеивания пористых материалов, например, бумаги.

В период Первой мировой войны для изготовления деревянных каркасов самолетов применяли казеиновые клеи, однако их недостатком была ограниченная стойкость к действию влаги – они обрастали плесневыми грибками. Именно этот недостаток клеев природного происхождения послужил стимулом для создания (начиная с 1930-х годов) новых клеев на основе синтетических смол и других искусственных материалов.

Первыми синтетическими веществами, сыгравшими важную роль в технике склеивания, стали фенолоформальдегидные смолы. Сначала их использовали для изготовления деревянных конструкций и фанеры.

Затем авиационная промышленность потребовала создания клеев, пригодных для соединения металлов. Это привело к разработке модифицированных композиций на основе фенольных смол, содержащих синтетический каучук, снижающий угрозу расслоения клеевых соединений.

В 1950-е годы в качестве основы клея стали использоваться эпоксидные смолы (олигомеры), из состава клея исключили растворитель. Затем начали применяться клеи на основе полиуретановых, акрилатных (в том числе цианакрилатных) и других смол, появились мономерные и водорастворимые клеи.

В настоящее время клеи широко используются в бумажной, обувной и деревообрабатывающей промышленности, возросло их использование при создании промышленного оборудования, в строительстве, транспорте, контрольно-измерительных приборах, а также для военных и космических целей.

За последние несколько лет было разработано много новых синтетических смол и других продуктов, послуживших основой для создания более простых в применении эластичных и долговечных клеев, соединяющих различные материалы.

Разработка новых клеев сопровождалась совершенствованием технологии склеивания