Синтетические клеи

Клеями называют жидкие или пастообразные многокомпонент­ные системы, основой (связующим) которых являются высоко­молекулярные вещества, обладающие высокой адгезией к твер­дым поверхностям.

В зависимости от природы связующего различают клеи органи­ческого происхождения (животного и растительного) и синтети­ческие.

Клеи первой группы (столярный, казеиновый и др.) практи­чески вышли из употребления при изготовлении и ремонте авто­мобилей. Применение синтетических клеев благодаря их универ­сальности и высоким качествам с каждым годом расширяется. До­статочно сказать, что клеевое соединение оказывается эффектив­ным по отношению не только к однородным, но и к разнородным материалам, причем по прочности и герметичности оно не хуже, а при склеивании тонкостенных деталей даже лучше неразъемных соединений других видов (например, заклепочного или полученно­го точечной сваркой). Процесс склеивания прост и, как правило,

не требует сложной оснастки. Однако многие из клеевых соедине­ний имеют низкую теплостойкость, а некоторые со временем те­ряют свои свойства вследствие старения клеевой прослойки.

В число основных операций, выполняемых при склеивании, входят: подготовка поверхностей; приведение клея в рабочее состояние; нане­сение клея на подготовленные поверхности, которые затем должны со­единиться под необходимым давлением; выдержка склеиваемых участ­ков деталей при определенной температуре для полного затвердевания клеевого слоя.

Подготовка поверхностей к склеиванию состоит из тех же опера­ций, которые выполняются перед окраской. Дополнительно будущие участки клеевого шва подгоняют друг к другу и в заключение делают шероховатыми.

Для приведения клея в рабочее состояние можно при необходимости снижать его вязкость с помощью растворителей или подогрева, а также вводить отвердители, наполнители и другие компоненты.

Для того чтобы выдавить из зазора между склеиваемыми поверхностя­ми воздух и избыток клея и создать сплошную клеевую пленку толщиной порядка 0,1 мм, шов опрессовывают. При такой толщине клеевой пленки прочность шва получается максимальной и к минимуму сводится опас­ность его разрушения вследствие неравенства коэффициентов линейного расширения склеиваемых материалов и затвердевшего клея.

Механизм отверждения различных клеев неодинаков: в одном случае жидкий клей становится твердым вследствие чисто физи­ческого процесса — испарения растворителя, в другом — вслед­ствие химических превращений (полимеризации и поликонденса­ции), а в третьем — является результатом и испарения и химиче­ских изменений связующего компонента.

Для ускорения отверждения и улучшения качества шва оконча­тельную сушку химически превращаемых клеев ведут при подо­греве (горячее отверждение).

В эпоксидные клеи наряду со связующим компонентом вводят отвердитель, в присутствии которого клеевые соединения высы­хают и без подогрева (холодное отверждение). Но при этом надо учитывать два обстоятельства:

скорость высыхания и прочность клеевого шва с холодным от­верждением будут меньше, чем с горячим (при прочих равных условиях);

в клеи холодного отверждения отвердитель необходимо вводить непосредственно перед их использованием с расчетом, что они будут израсходованы в течение допустимого срока хранения (в за­висимости от типа клея этот срок колеблется от 20 мин до не­скольких часов).

Переход любого клея из жидкого состояния в твердое сопро­вождается его усадкой, от которой неизбежно в клеевой прослой­ке появляются разрывы, ослабляющие прочность шва. Введение в состав клея наполнителя в значительной мере уменьшает усадку, а добавка пластификатора снижает хрупкость клеевого соединения.

Одним из показателей качества клеевого шва является его проч­ность (на разрыв или сдвиг). Она в равной мере зависит от сил сцепления внутри затвердевшего клея (когезии), которые умень­шаются с увеличением его толщины, и от сил адгезии. Очевидно, что прочность шва будет определяться той силой, которая в нем окажется слабее. Это обстоятельство следует учитывать при выборе марки клея и типа соединения.

Классификационным признаком клеев является вид связующе­го, т.е. различают клеи карбинольные, фенольные, эпоксидные, полиамидные, полиакриловые, полиуретановые, резиновые и др.

Рассмотрим для примера некоторые из них.

Широкое применение нашли клеи БФ-2, БФ-4, БФ-6 (бутваро­фенолоальдегидные) — спиртовые растворы термореактивной фе­нолоформальдегидной смолы, модифицированной (для повышения эластичности швов) бутваром. БФ-2 и БФ-4 служат для соединения твердых материалов, а БФ-6 — для склеивания тканей между собой и для крепления их к металлам, пластмассам и т.д. Все клеи сери БФ поставляются потребителю в готовом виде. Клеевое соединение из них сушат при температуре 90... 150 °С в течение 1... 3 ч.

К группе фенольных клеев относится также клей марки ВС-10Т, которым приклеивают фрикционные накладки тормозных колодок.

Очень прочное соединение однородных и разнородных твердых материалов обеспечивают выпускаемые промышленностью эпок­сидные клеи горячего и холодного отверждения. Они преимуще­ственно используются в виде пастообразных масс (композиций), причем не только для склеивания, но и для заделки трещин, вы­равнивания вмятин и других операций при ремонте автотрактор­ных деталей. Чтобы такого рода материалы (компаунды), постав­ляемые в готовом виде (без отвердителя) или приготовляемые ре­монтными предприятиями из отдельных компонентов, давали особо малую усадку при отверждении, в их состав вводится до 60 % на­полнителей (порошкообразных металлов, графита, сажи и др.).

Эпоксидные клеи при попадании на незащищенную кожу и их пары при вдыхании могут вызывать серьезные отравления. Соблю­дение необходимых мер предосторожности при работе с ними яв­ляется обязательным.

Ценным свойством цианакриловых клеев является их универ­сальность. Кроме того, благодаря малому времени отверждения, цианакриловые клеи позволяют значительно сократить и упростить технологические операции.

Цианакриловые клеи характеризуются:

высокой адгезией к любым металлам;

быстрым отверждением (время схватывания составляет от не­скольких секунд до нескольких минут);

Таблица 13.2