Клей может использоваться взаимозаменяемо с клеем, цементом, слизью или пастой и представляет собой любое вещество, нанесенное на одну поверхность или на обе поверхности двух отдельных предметов, которые связывают их вместе и сопротивляются их разделению. Прилагательные могут использоваться в сочетании со словом «адгезив» для описания свойств на основе физической или химической формы вещества, типа соединенных материалов или условий, при которых он применяется.
Использование адгезивов дает много преимуществ по сравнению с технологиями связывания, такими как шитье, механическое крепление, термическое склеивание и т. Д. Они включают в себя способность связывать разные материалы вместе, более эффективно распределять нагрузку через соединение, экономическую эффективность легко механизированного процесса, улучшение эстетического дизайна и повышенная гибкость дизайна. Недостатки использования клея включают снижение стабильности при высоких температурах, относительную слабость склеивания больших объектов с небольшой площадью поверхности склеивания и большую трудность при разделении объектов во время испытаний. Клеи обычно организуются методом адгезии. Затем они организованы в реактивные и нереакционноспособные адгезивы, которые относятся к химическому воздействию адгезии, чтобы затвердеть. В качестве альтернативы они могут быть организованы по тому, является ли исходное сырье естественным или синтетическим происхождением или их исходной физической фазой.
Клеи можно найти естественным путем или получить синтетически. Раннее использование человеком адгезивных веществ было примерно 200 000 лет назад, когда неандертальцы производили смолу из сухой перегонки бересты для использования в связующих каменных инструментах для деревянных ручек. Первые ссылки на клеи в литературе впервые появились примерно в 2000 году до нашей эры. Греки и римляне внесли большой вклад в развитие адгезивов. В Европе клей широко не использовался до 1500-1700 н.э. С тех пор, пока 1900-е годы не увеличились в использовании клея и обнаружении, они были относительно постепенными. Только с прошлого века развитие синтетических адгезивов ускорилось быстро, а инновации в этой области продолжаются и поныне.
Особенности:
Хороший контакт
Большинство материалов не склеиваются, потому что для двух объектов, которые нужно придерживаться, необходимо, с одной стороны, чтобы атомы материалов, составляющих объекты, оказывали силу притяжения по отношению к другим. А с другой стороны, многие атомы должны быть близки к тому, чтобы эта сила была важной.
Объекты из жестких материалов обычно имеют шероховатую поверхность. Если два объекта приводятся в контакт, только верх неровностей касается друг друга, и в результате они не прилипают (см. Шероховатость и адгезия). С другой стороны, клей, «обходит» шероховатость, чтобы соприкасаться с большей частью поверхности каждого из предметов, даже когда он грубый.
В отсутствие такого механизма для обхода шероховатости поверхность, находящаяся фактически в контакте, слишком слаба, а адгезия очень низкая. Именно по этой причине большинство объектов не придерживаются друг друга.
Сильная диссипация
Клей сопротивляется пилингу не только потому, что он требует высокой силы для начала пилинга, но тем более потому, что для распространения пилинга необходимо подавать большое количество энергии.
Типы
Клеи обычно организуются методом адгезии. Затем они организованы в реактивные и нереакционноспособные адгезивы, которые относятся к химическому воздействию адгезии, чтобы затвердеть. В качестве альтернативы они могут быть организованы в зависимости от того, является ли исходное сырье естественным или синтетическим, или их исходной физической фазой.
По реактивности
Существует два типа адгезивов, которые затвердевают путем сушки: адгезивы на основе растворителей и полимерные дисперсионные адгезивы, также известные как эмульсионные клеи. Клеи на основе растворителей представляют собой смесь ингредиентов (обычно полимеров), растворенных в растворителе. Белый клей, контактные клеи и резиновые цементы являются членами семейства сухих адгезивов. Когда растворитель испаряется, клей затвердевает. В зависимости от химического состава клея они будут придерживаться разных материалов в большей или меньшей степени.
Полимерные дисперсионные адгезивы представляют собой молочно-белые дисперсии, часто основанные на поливинилацетате (PVAc). Они широко используются в деревообрабатывающей и упаковочной промышленности. Они также используются с тканями и тканевыми компонентами, а также в конструкционных изделиях, таких как конусы громкоговорителей.
Чувствительный к давлению
Клеи, чувствительные к давлению (PSA), образуют связь посредством легкого давления, чтобы вступать в брак с адгезивом. Они предназначены для обеспечения баланса между потоком и сопротивлением потоку. Скрепление образуется, потому что клей достаточно мягкий, чтобы течь (то есть «мокрый») к адгезиву. Скрепление имеет прочность, потому что клей достаточно твердый, чтобы противостоять потоку при приложении напряжения к связи. Как только клей и адгезив находятся в непосредственной близости, в связи с этим задействованы молекулярные взаимодействия, такие как силы Ван-дер-Ваальса, что в значительной степени способствует его предельной прочности.
PSA предназначены для стационарных или съемных приложений. Примеры постоянных применений включают метки безопасности для силового оборудования, ленту из фольги для работы в воздуховоде HVAC, сборку салона автомобиля и шумопоглощающие пленки. Некоторые высокопроизводительные постоянные PSA демонстрируют высокие значения адгезии и могут поддерживать килограммы веса на квадратный сантиметр зоны контакта даже при повышенных температурах. Постоянные СРП могут первоначально быть удаляемыми (например, для восстановления неправильно маркированных товаров) и наращивать адгезию к постоянной связи через несколько часов или дней.
Съемные адгезивы предназначены для образования временной связи и в идеале могут быть удалены через несколько месяцев или лет, не оставляя остатков на адгезиве. Съемные клеи используются в таких приложениях, как пленки для защиты поверхности, маскирующие ленты, закладки и заметки, маркировки штрих-кодов, этикетки с маркировкой цен, рекламные графические материалы, а также для контакта с кожей (повязки для ухода за раной, электроды ЭКГ, спортивная лента, анальгетик и трансдермальный препарат патчи и т. д.). Некоторые съемные клеи предназначены для многократного прикрепления и отклеивания. Они имеют низкую адгезию и, как правило, не могут поддерживать большой вес. Приклеивающийся при нажатии клей используется в примечаниях Post-it.
Клеи, чувствительные к давлению, производятся либо с жидким носителем, либо в 100% -ной твердой форме. Изделия изготавливаются из жидких PSA путем покрытия клея и высыхания растворителя или носителя. Их можно дополнительно нагревать, чтобы инициировать реакцию сшивания и увеличить молекулярную массу. 100% твердые PSA могут представлять собой полимеры с низкой вязкостью, которые покрываются, а затем подвергаются взаимодействию с излучением для увеличения молекулярной массы и образования клея, или они могут быть высоковязкими материалами, которые нагреваются для снижения вязкости, достаточной для покрытия, а затем охлаждают до конечного форма. Основным сырьем для ПСА являются полимеры на основе акрилата.
контакт
Контактные клеи используются в прочных связях с высокой устойчивостью к сдвигу, например, ламинатам, таким как склеивание Formica с деревянным счетчиком, а также в обуви, например, при прикреплении аутлетов к верхушкам.
Натуральный каучук и полихлоропрен (неопрен) обычно используют контактные клеи. Оба эти эластомера подвергаются кристаллизации. В строительной отрасли используется специализированный проприетарный клей, известный как «жидкие гвозди». Это также справляется с такими задачами, как запечатывание искусственного дерна.
Контактные клеи должны наноситься на обе поверхности и позволять некоторое время высыхать до того, как две поверхности будут сдвинуты вместе. Некоторым контактным клеям требуется до 24 часов для сушки перед тем, как поверхности будут удерживаться вместе. После того, как поверхности сдвинуты вместе, связь образуется очень быстро. Обычно нет необходимости применять давление в течение длительного времени, поэтому меньше требуется для зажимов.
Горячий
Горячие адгезивы, также известные как термоплавкие клеи, представляют собой термопласты, применяемые в расплавленной форме (в диапазоне 65-180 ° C), которые затвердевают при охлаждении с образованием прочных связей между широким спектром материалов. Горячие расплавы на основе этилена и винилацетата особенно популярны для ремесел из-за их простоты использования и широкого спектра обычных материалов, к которым они могут присоединиться. Клей-пистолет (показан справа) является одним из способов нанесения горячих адгезивов. Клей-пушка расплавляет твердый клей, а затем позволяет жидкости проходить через ее ствол на материал, где он затвердевает.
Термопластичный клей, возможно, был изобретен примерно в 1940 году компанией Procter & Gamble в качестве решения проблемы того, что адгезивы на водной основе, обычно используемые в упаковке в то время, не смогли во влажном климате, что привело к открытию пакетов.
реагирующий
Многокопийными
Многокомпонентные клеи затвердевают путем смешивания двух или более компонентов, которые химически реагируют. Эта реакция приводит к тому, что полимеры сшиваются в акрилах, уретанах и эпоксидах. См. Термореактивные полимеры.
Существует несколько коммерческих комбинаций многокомпонентных клеящих веществ, используемых в промышленности. Некоторые из этих комбинаций:
Полиэфирная смола — полиуретановая смола
Отдельные компоненты многокомпонентного клея по своей природе не являются адгезивными. Отдельные компоненты реагируют друг с другом после смешивания и проявляют полную адгезию только при отверждении. Многокомпонентные смолы могут быть как на основе растворителей, так и без растворителей. Растворители, присутствующие в адгезивах, представляют собой среду для сложного полиэфира или полиуретановой смолы. Растворитель сушат во время процесса отверждения.
Предварительно смешанные и замороженные клеи
Предварительно смешанные и замороженные клеи (PMF) представляют собой адгезивы, которые смешиваются, деаэрируются, упаковываются и замораживаются. Поскольку PMF необходимо замораживать перед использованием, как только они замораживаются при -80 ° C, они поставляются с сухим льдом и должны храниться при температуре ниже или ниже -40 ° C. Клеи PMF устраняют ошибки конечных пользователей и уменьшают воздействие отвердителей, которые могут содержать раздражители или токсины. PMF были введены коммерчески в 1960-х годах и широко используются в аэрокосмической и оборонной промышленности.
Одна часть
Однокомпонентные клеи затвердевают посредством химической реакции с внешним источником энергии, например, излучением, теплом и влажностью.
Ультрафиолетовые (УФ) светоотверждающиеся адгезивы, также известные как светоотверждающиеся материалы (LCM), стали популярными в производственном секторе из-за их быстрого времени отверждения и прочной связи. Легколегирующие клеи могут излечиваться всего за секунду, и многие составы могут связывать разные материалы (материалы) и выдерживать суровые температуры. Эти качества делают УФ-отверждающие адгезивы важными для производства изделий на многих промышленных рынках, таких как электроника, телекоммуникации, медицинские, аэрокосмические, стеклянные и оптические. В отличие от традиционных адгезивов, отверждаемые ультрафиолетовым светом клеи не только соединяют материалы вместе, но также могут использоваться для уплотнения и нанесения покрытий. Они, как правило, основаны на акриловой основе.
Клеи для термообработки состоят из предварительно приготовленной смеси из двух или более компонентов. При нагревании компоненты реагируют и сшиваются. Этот тип клея включает термореактивные эпоксиды, уретаны и полиимиды.
Лекарственные отверждающие клеи отверждают, когда они реагируют с влажностью, присутствующей на поверхности подложки или в воздухе. Этот тип клея включает цианакрилаты и уретаны.
По происхождению
натуральный
Натуральные клеи изготавливают из органических источников, таких как растительный крахмал (декстрин), природные смолы или животные (например, казеин с молочным белком и шкуры животных на основе шкуры). Они часто называются биоадгезивами.
Одним из примеров является простая паста, приготовленная путем приготовления муки в воде. Клеи на основе крахмала используются в производстве гофрокартона и бумажных мешков, обмотке бумажной трубки и клеящих веществах для обоев. Казеиновый клей в основном используется для прикрепления этикеток из стеклянных бутылок. Клеи животных традиционно использовались в переплетном деле, соединении с деревом и многих других областях, но теперь они в значительной степени заменены синтетическими клеями, за исключением специализированных применений, таких как производство и ремонт струнных инструментов. В фанерной промышленности используется белок из белкового компонента крови. Масонит, древесный древесный древесноволокнистый древесноволокнистый древесноволокнистый древесноволокнистый древесноволокнистый древесноволокнистый древесноволокнистый древесноволокнистый древесноволокнистый древесноволокнистый древесноволокнистый древесноволокнистый древесноволокнистый древесноволокнистый древесноволокнистый древесноволокнистый древесноволокнистый древесный древесный материал,
синтетика
Синтетические адгезивы основаны на эластомерах, термопластиках, эмульсиях и термореактивных материалах. Примерами термореактивных адгезивов являются эпоксидные, полиуретановые, цианоакрилатные и акриловые полимеры. Первым промышленным синтетическим клеем был Карлсонс Клистер в 1920-х годах.
заявка
Аппликаторы различных адгезивов разработаны в соответствии с используемым клеем и размером области, к которой будет применяться клей. Клей наносится либо на один, либо на оба из этих материалов. Куски выровнены, а давление добавлено для облегчения адгезии и устранения связи пузырьков воздуха.
Обычные способы нанесения клея включают щетки, ролики, используя пленки или гранулы, пистолеты-распылители и пистолеты-аппликаторы (например, конопатку). Все это можно использовать вручную или автоматически как часть машины.
Для того чтобы адгезив был эффективным, он должен иметь три основных свойства. Он должен мочить подложку. Он должен затвердеть [примечание: не все клеи затвердевают], и, наконец, он должен иметь возможность передавать нагрузку между двумя поверхностями / подложками.
Адгезия, прикрепление между клеем и подложкой может происходить либо с помощью механических средств, при которых клей воздействует на мелкие поры субстрата или одним из нескольких химических механизмов. Сила адгезии зависит от многих факторов, в том числе от способов ее возникновения.
В некоторых случаях между клеем и субстратом происходит фактическая химическая связь. В других случаях электростатические силы, как и в статическом электричестве, удерживают вещества вместе. Третий механизм включает в себя силы Ван-дер-Ваальса, которые развиваются между молекулами. Четвертое средство включает влажную диффузию клея в субстрат с последующим упрочнением.
Качество адгезионного склеивания сильно зависит от способности клея к эффективности покрывать (влажным) площадь подложки. Это происходит, когда поверхностная энергия подложки больше, чем поверхностная энергия клея. Однако высокопрочные адгезивы обладают высокой поверхностной энергией. Таким образом, их применение проблематично для материалов с низкой энергией, таких как полимеры. Для решения этой проблемы поверхностная обработка может быть использована для увеличения поверхностной энергии в качестве стадии приготовления перед склеиванием. Важно отметить, что подготовка поверхности обеспечивает воспроизводимую поверхность, обеспечивающую согласованные результаты склеивания. Обычно используемые методы активации поверхности включают плазменную активацию, обработку пламенем и грунтовку влажной химии.