Без гвоздей, болтов и сварки: возможности современных клеев

Без гвоздей, болтов и сварки: возможности современных клеев // Капстроительтво. 2003 . №5. C. 46-50

Склеивание является одним из самых старых методов крепления различных материалов друг к другу, известных еще до сварки, паяния, заклепывания, соединения болтами и зажимами. За три тысячи лет до нашей эры шумеры умели изготавливать клей из шкур животных. Примерно за полторы тысячи лет до нашей эры египтяне использовали животный клей для наклеивания шпона. В настоящее время крепление с помощью клеев является самым современным методом крепления материалов, использующимся в производстве и различных технологических процессах.



Можно со стопроцентной уверенностью утверждать, что ни один ремонт не обходится без клеевых соединений самых различных отделочных материалов: паркета, линолеума, ковролина, стеновых панелей, обоев, тканевых покрытий, потолочных лепных украшений, плинтуса, керамической плитки, ламинирующей пленки и так далее. Одни из этих предметов используются в условиях повышенной температуры, другие - высокой влажности, третьи - приложения значительных усилий, четвертые - последующей окраски... В любом из приведенных примеров незаметность места склеивания создает зрительное впечатление целостности предмета, части которого могут быть изготовлены из совершенно разных материалов. Пример тому - аккуратно приклеенные лепные украшения из полистирола или полиуретана после совместной окраски с оштукатуренной потолочной плитой.

ЧТО ТАКОЕ "СКЛЕИВАНИЕ"?

Большое количество добавок, механизмов отвердения и в результате ? широкие возможности современных клеев являются определяющими факторами при классификации этой продукции. Стандарт DIN 16920 классифицирует клеи на основе исходного материала, из которого они изготовлены. Стандарт DIN 8593 классифицирует клеи, исходя из принципов их применения.

Слово "склеивание" означает соединение вместе двух поверхностей с помощью клея, который согласно стандарту DIN 16920 определяется следующим образом: "неметаллический материал, способный соединять друг с другом поверхности благодаря своим адгезионным и когезионным свойствам".

Именно этими свойствами (поверхностной клейкостью и силой межмолекулярных связей) и характеризуется эффективность клеев.

Общий принцип склеивания заключается в том, что в процессе соединения участвует вся площадь соединяемых поверхностей. В отличие от других традиционных методов крепления прочный слой, создаваемый между соединяемыми поверхностями при склеивании, распределяет напряжение равномерно по всей поверхности, причем качество распределения напряжения зависит от типа воздействующих сил. Наиболее благоприятным механическим воздействием для клеев является растяжение и сдвиг, наименее благоприятными - разрыв и отрыв. Кроме того, при соединении отличающихся друг от друга поверхностей, следует учитывать их различную степень эластичности, твердости и расширения. Например, к поверхностям с сильно различающимися коэффициентами расширения подобрать клей весьма сложно. С другой стороны, прочность самого соединения зависит от химической формулы и свойств клеев. Если конструкция соединения не позволяет избежать воздействия сил на отрыв, они должны быть компенсированы защитными элементами. В некоторых случаях клей может быть усилен стекловолоконной тканью при условии, что ткань будет полностью пропитана клеем, а весь воздух будет удален.



ПРЕИМУЩЕСТВА СКЛЕИВАНИЯ ПЕРЕД ДРУГИМИ ТРАДИЦИОННЫМИ СРЕДСТВАМИ КРЕПЛЕНИЯ

Равномерное распределение напряжения

Крепление с помощью клеев, в отличие от сварочного и клепочного соединений, где напряжение концентрируется в отдельных точках, распределяет не только статическое напряжение, но и динамическое воздействие равномерно по всей скрепляемой поверхности.

Неизменность структуры поверхности и конфигурации соединения

Температура, при которой происходит сварка, может привести к изменениям структуры поверхностей и, таким образом, к изменению их механических свойств. Что касается заклепочных соединений и соединений на болтах, то их применение связано с нежелательным появлением отверстий в поверхностях. При склеивании же поверхности не претерпевают каких-либо изменений. Кроме того, современные клеи демонстрируют после отвердения достаточную эластичность и способность противостоять механическому и температурному воздействию. Благодаря тому, что крепление клеем осуществляется через всю площадь соединяемых поверхностей, поглощение вибрации в этом случае происходит значительно лучше, чем при клепочных или сварочных соединениях.

Облегчение конструкций

Клеи широко применяются в легких конструкциях, толщина компонентов которых не превышает 0,5 мм. Спаивание или сварка подобных компонентов очень трудоемка.

Герметичное склеивание

Клеи могут использоваться в качестве герметиков и изоляционного материала.

Склеивание разнородных поверхностей

С помощью клеевого слоя можно устранить образование полостей и последующую коррозию при соединении разнородных металлов. Клеевой слой обычно магнетически нейтрален и играет роль электрического и температурного изолятора.

РАЗНОВИДНОСТИ КЛЕЕВ

Основой большинства клеев является полимер, обладающий хорошей адгезией. Он может быть натуральным или синтетическим (натуральный - животного или растительного происхождения, синтетический - искусственно полученная термопластичная или термореактивная смола). Для улучшения процесса склеивания к полимеру добавляют другие составляющие, поэтому в специальной литературе такую смесь именуют клеящей композицией. Ее состав определяет характер воздействия на соединяемые поверхности. Различают клей на водной основе, клей на растворителе, клей-компаунд и клей-расплав. Иногда к клеям относят и растворитель в чистом виде.

Клей на водной основе может быть водным раствором или водной суспензией и является наиболее экологически чистым. Он схватывает только после полного испарения воды. Используемые основы бывают натурального (целлюлоза, костный клей), синтетического (поливиниловый спирт, фенольные и меламиновые смолы) или неорганического происхождения. Так, силикатный клей - это водный раствор силиката натрия, который при использовании нуждается в прижиме из-за низкой адгезии. Его применяют для водостойких, например, гидроизоляционных или высокотемпературных (до 1100?С), но не очень прочных соединений.

Водная суспензия - это тонко измельченная и не растворимая в воде синтетическая смола, например, сверхтонкий порошок (дисперсия) поливинилацетата (клей ПВА - "белый" клей) или синтетического каучука. Вода хорошо смачивает поверхности, что позволяет применять клей для пористых гигроскопичных материалов: пенопласта, гипсокартона, на основе древесины (ДСП, ДВП, МДФ) и самой древесины, например, при укладке паркета.

Но такой клей имеет некоторые недостатки, основной - длительное время схватывания, которое сокращают, когда это возможно, нагревом места соединения для более быстрого испарения воды. Кроме того, слой застывшего клея служит питательной средой для развития микроорганизмов, что способствует появлению плесени (если в состав при изготовлении не введена бактерицидно-фунгицидная добавка).

Клей на растворителе представляет собой полимер, который поддерживается в жидком состоянии с помощью химического вещества (например, алкалоида, ацетона, спирта, толуола), испаряющегося быстрее, чем вода. Типичные примеры - контактный клей (раствор синтетического каучука в цианакрилате) и раствор ПВХ в хлористом этилене или уксусно-этиловом эфире. Такой клей используют для соединения термопластов (например, пленок, трубок, фитингов и панелей из ПВХ). Длительность схватывания на порядок меньше, чем при водной основе. Но пары большинства растворителей, например, толуола, вредны для здоровья человека. Клей-компаунд твердеет в результате химической реакции в полимере или после смешивания с отвердителем, либо под действием другого фактора (тепла, давления, влаги, кислорода воздуха, солнечного света). Наиболее распространены эпоксидные и полиэфирные смолы, производные акрилата (метакрилат, полиакрилат, этилцианакрилат), а также полиуретан и силикон. Их с успехом применяют для склеивания различных металлов и некоторых пластмасс (термореактивных) реактопластов между собой и с другими материалами. При использовании отвердителя важно смешивать составляющие без значительного запаса и непосредственно перед склеиванием, исключив образование в массе пузырей воздуха и неоднородностей. Срок пребывания клея в жидкотекучем состоянии обычно жестко ограничен, поэтому любителям "перекурить" он доставляет массу неприятностей.

Клей-расплав - это термопластичный полимер без воды или растворителя, например алкидная смола или этилцеллюлоза, но с некоторыми добавками. При комнатной температуре он сохраняет твердость и химическую устойчивость в течение длительного времени. Используется только при высокой температуре в расплавленном состоянии, растекаясь по соединяемым поверхностям. При склеивании металлических элементов их обычно сначала нагревают, а затем или посыпают порошком клея, или намазывают плавящейся от соприкосновения палочкой твердого клея.

Растворитель переводит тонкий поверхностный слой соединяемых деталей в жидкое состояние, а сам постепенно улетучивается. В результате жидкости взаимно проникают друг в друга и твердеют, образуя прочное соединение.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ КЛЕИ ДЛЯ ОБОЕВ

Обои - бумажные (гладкие, структурные, дуплекс, под покраску), текстильные (на бумажной, тканой, синтетической основах), флизелиновые (на нетканой основе), виниловые (шелкографические, вспененные, тяжелые, под кожу), стекловолокнистые, металлические - фирма-производитель сопровождает списком рекомендуемых клеев. Их выбор зависит от основы обоев. Многие фирмы рекомендуют наносить клей не на полотно, а на стену, что удобнее и экономнее. Обойные клеи могут быть как изначально сухими и требовать разбавления жидкостью, так и готовыми к употреблению. Скажем, клеи в порошке Quelid vinyls фирмы BOSTIK FINDLEY или Metylan vinyl фирмы HENKEL (для текстильных, виниловых, стекловолокнистых обоев), Quelid express или "Момент классик" тех же фирм (для бумажных, некоторых видов текстильных и виниловых обоев), Metylan TT instant фирмы HENKEL (для стекловолокнистых, металлизированных) необходимо предварительно развести в воде. Фирмы HENKEL и PUFAS используют в клее для виниловых обоев метилцеллюлозу, причем первая - за хорошее впитывание влаги, которую не пропускает винил, а вторая - за повышенную адгезию. Клеи от BOSTIK FINDLEY, такие как Quelid murale (для некоторых виниловых и стекловолокнистых обоев), Quelyd PV1 (для виниловых, стекловолокнистых, металлизированных) , Quelyd tendumural (для настенных тканевых покрытий) сразу готовы к применению, причем все содержат бактерицидно-фунгицидную добавку, исключающую появление плесени.

В последнее время несколько производителей, например, BOSTIK FINDLEY, PUFAS, выпустили специальный клей для флизелиновых обоев - это марки Quelyd papier intisse и Pufas vlies соответственно. Эти же фирмы предлагают клеи для заделывания стыков полотен - Pufas naht-kleber и Quelyd colle-raccord, а компания HENKEL - клей Metylan naht. Многие фирмы выпускают клеи специально для обойных бордюров.

Новинкой украинского рынка стал клей для обоев, содержащий цветовой индикатор для равномерного нанесения клея от компании Henkel. При разведении хлопьев водой клей превращается в однородный ярко розовый гель, который при нанесении позволяет четко видеть, что клей покрывает полотно полностью и равномерно. Этот индикатор уменьшает вероятность образования пузырей и улучшает качество приклеивания обоев, особенно на стыках. Благодаря цветовому индикатору легко заметить излишки клея на лицевой стороне обоев.

КЛЕЙ ДЛЯ ПЛИТКИ

Клей и затирка для керамической плитки это, пожалуй, один из первых импортных строительных материалов, массово появившийся на отечественном рынке. Сегодня их ощутимо и обосновано потеснили украинские производители. Керамическая плитка чаще всего укладывается на цементную смесь, куда добавляют немного клея. Но для облицовки помещений с повышенной влажностью (ванная комната, предбанник сауны) и водонаполняемых емкостей (бассейн, купель) с успехом используют водостойкие клеевые смеси, например, большое количество марок Ceresit фирмы HENKEL или марки Terra fix фирмы TERRACO, а также эпоксидный клей-компаунд Epocolor от BOSTIK FINDLEY. Смеси могут быть морозостойкими, с температурой эксплуатации ниже -30?С. Для разведения смеси вместо воды рекомендуются специальные растворы, например, Terra bond А фирмы TERRACO. Клей-компаунд поставляется шести различных цветов и с успехом может быть использован в качестве затирки швов между приклеенными плитками. Более дюжины клеев раз&