6.2. Выбор клея

Основное правило при выборе большинства клеев — чтобы клей по своим свойствам приближался к склеиваемым материалам. Требования, которым должен удовлетворять клей, следующие:

1) когезия клея и его адгезия к субстрату должны быть максимально высокими, но не меньше 1/10 когезионной прочности склеиваемого материала;

2) деформационные характеристики клея (модуль упругости и т. п.) должны совпадать или приближаться к таковым субстрата;

3) перечисленные выше свойства не должны сильно изменяться в широком температурном интервале (для соединений, работающих в средней климатической зоне— приблизительно от —30 до 80 °С);

4) клей должен иметь максимальную стойкость к воздействию внешних факторов (основное значение имеет степень снижения адгезии и когезии), а также минимальные гигроскопич- ность и проницаемость для веществ из окружающей среды; стойкость к прямому влиянию химических и биологических реагентов и температуры; стойкость к каталитическому действию субстратов и т. д);

5) клей при отверждении должен иметь минимальную усадку;

6) клей должен иметь требуемые диэлектрические свойства;

7) клей не должен при отверждении выделять вещества, которые могли бы корродировать или другим образом отрицательно влиять на субстрат;

8) подготовка поверхности субстрата перед склеиванием должна быть по возможности минимальной;

9) желательно, чтобы клей отверждался без нагревания и давления;

10) клей должен иметь продолжительный срок хранения и наноситься простыми средствами.

Удовлетворять всем перечисленным требованиям могут только немногие клеи. В большинстве же случаев клеи с высокими прочностными показателями имеют низкую теплостойкость, другие—невысокую химическую или коррозионную стойкость и т. д.

Правильный выбор клея очень важен и является одним из трех основных факторов, которые влияют на конечную прочность:

- правильная подготовка поверхности субстратов;

- конструирование соединения с учетом его геометрии;

- выбор клея, который при данном коэффициенте формы и при наиболее эффективной подготовке поверхности субстрата обеспечит максимально возможную прочность.

При выборе клея необходимо учитывать и анализировать:

1) условия эксплуатации соединения: вид нагрузки (статическая, динамическая); способ нагружения (растяжение, сдвиг, отдир); величина нагрузки (при динамическом нагружении и частота); температура (пределы и частота изменений); среда (концентрация вредных веществ и пределы ее изменения);

2) требуемые свойства соединения: теплостойкость, химическая стойкость, прочность при данной нагрузке, деформативность при данной нагрузке, долговечность в данных условиях, безопасность и надежность соединения (возможность аварийной ситуации в результате нарушения клеевого шва в случае резких изменений условий эксплуатации);

3) склеиваемые материалы и их сочетания: полярные (металл—металл, ПВХ —металл и т. п.); неполярные (полиэтилен — полиэтилен, полиэтилен — политетрафторэтилен); высокопрочные, малопрочные (по значению модуля упругости); эластичные, хрупкие; твердые, мягкие; гладкие, шероховатые; пористые, непорнстые; размеры (толщина) склеиваемого материала; геометрическая форма субстрата (пластина, призма, труба и т. п.);

4) способ получения соединения: при комнатной температуре, при повышенной температуре; без давления, при повышенном давлении, химическое отверждение (ионная или радикальная полимеризация), вулканизация; открытая и закрытая выдержка; нанесение клея в жидком виде (намазывание, распыление, налив), в порошкообразном (посыпанием, наплавкой), с помощью специальных приспособлений и устройств (например,в автоклаве) или без них; число компонентов и операций, необходимых для получения соединений (иногда для каждого субст- рата требуется свой клей); время достижения промежуточной (технологической) прочности (цикл производственного конвейера);

5) требования к клею: оптимальная «вязкость и требуемый сухой остаток для выбранного способа нанесения; иногда клей должен иметь такой же цвет, как субстрат; вязкость клея не только должна соответствовать выбранному способу нанесения, но в условиях отверждения способствовать тому, чтобы клей не вытекал из шва; в зависимости от давления вязкость определяет толщину клеевого слоя.

Получив все перечисленные выше данные, приступают к выбору клея. При этом выбирают несколько подходящих клеев.

К основным компонентам клеев относятся связующее, носитель, катализаторы и отвердители, ускорители, ингибиторы и замедлители, а также различные модифицирующие добавки.

Связующее — это основа клея, свойства которой обусловливают свойства клеевого соединения. Прочность, долговечность, химическая стойкость клеевого соединения зависят от химической структуры, молекулярной массы, степени кристалличности, растворимости, химической и термической стойкости связующего.

Носителем клея может быть растворитель, пленка, бумага, различные ткани. В случае жидких клеев растворитель обеспечивает требуемую вязкость, обеспечивает возможность нанесения равномерного слоя и т. д. Иногда используются реакционноспособные растворители, которые принимают участие в реакции отверждения.

Катализаторы и отвердители — это компоненты, обеспечивающие протекание реакции отверждения, при которой катализаторы остаются без изменений, а отвердители, вступают во взаимодействие со связующим и способствуют образованию сетчатой структуры. Важным фактором является соотношение отвердители и связующего. Количество катализатора не должно быть ниже определенного критического предела. Катализаторы и отвердители не обязательно присутствуют в каждом клее.

Ускорители, ингибиторы и замедлители — это вещества, которые контролируют процесс отверждения клеев. Ускоритель ускоряет реакцию отверждения под действием катализатора, ингибитор ее тормозит и прекращает, а замедлитель замедляет, тем самым обеспечивая сохранение готового клея вплоть до момента его использования. Эти компоненты входят в состав только некоторых типов клеев.

К модифицирующим добавкам относятся наполнители, разбавители, пластификаторы, пигменты, красители, стабилизаторы, эмульгаторы и др. Одни модификаторы добавляют для снижения стоимости клеев (разбавители), другие —для улучшения технологических свойств, (разбавители, тиксотропные добавки), для повышения стойкости к действию окружающей среды (стабилизаторы), для изменения внешнего вида клея (красители, пигменты, наполнители), для снижения хрупкости клеевого шва (пластификаторы).