Клей представляет собой многокомпонентное вещество, способное склеивать различные материалы.
Клеевое соединение – неразъемное соединение отдельных элементов конструкций, осуществляемых с помощью клея.
Клеем скрепляют множество материалов:
- Металлы (черные и цветные);
- Пластмассы;
- Дерево;
- Стекло;
- Ткани;
- Резины.
По составу соединяемые элементы могут быть однородными (дерево – дерево) или комбинированными (дерево – пластмасса).
Виды клеев
Классификация клеев представлена широким спектром. Ознакомимся с основными разновидностями.
По составу клеи подразделяются на органические и неорганические. Органические в свою очередь делятся на природные (каучуковая основа), синтетические (в основе использованы синтетические смолы) и искусственные (из природного сырья).
По содержанию влаги клеи делятся на две группы – высыхающие (столярный клей, ПВА, силикатный) и невысыхающие.
По способу нанесения (кистью, валиком, аэрозоль, клейкие ленты).
Анаэробный клей представляет собой разновидность акрилового клея. Основное предназначение – для укрепления и герметизации резьбовых соединений. Не создает дополнительных напряжений в месте соединения склеиваемых элементов, не реагируют с агрессивными веществами, сохраняет нейтральность к климатическим условиям.
Цианакрилатный клей обладает хорошими клеящими свойствами. Нам известен как «Суперклей» и «Секунда». Склеивает любые влагонепроницаемые материалы. Отмечается слабая устойчивость к вибрации и ударным нагрузкам, повышенной влажности и низким температурам.
Резиновый клей предназначен для склеивания резиновых материалов, но может использоваться при склейке разных по составу, например, резина-металл. При этом один из материалов обязательно должен быть эластичным.
Латексный клей пользуется спросом у строителей и кожевников. Хорошо склеивает кожу, дерево, линолеум. Имеет низкую устойчивость к морозам и воде.
Поливинилацетатный клей – хорошо известный ПВА. Применяется для склеивания многих разновидностей материалов (дерево, бумага, пластик, керамика).
Фенолформальдегидный клей широко используется в деревообрабатывающей промышленности как составная часть при производстве фанеры, ДСП.
Металлический клей в своем составе имеет галлий. Выдерживает эксплуатационную температуру до 300 °С. Быстро затвердевает, при этом увеличивается в объеме.
Эпоксидный клей используется совместно с отвердителем. Обладает очень хорошими склеивающими способностями, высокой морозоустойчивостью, эластичностью, водоотталкивающим эффектом.
Универсальный клей в составе содержит каучуковые смолы, канифоль, этилацетат и ряд других элементов, обеспечивающих возможность склеивания множества материалов.
Свойства клея
Каждый вид клея имеет определенные ему свойства. К основным из них относятся:
Важным для обычного пользователя является такое свойство, как удобство работы с клеем. Действительно, одно дело выдавить на предмет каплю клея и прижать к нему на пару секунд второй, и совсем другое, когда, например, приходится пользоваться эпоксидным клеем. Здесь необходимо точно отмерить количество отвердителя, успеть за короткое время перемешать его с основным ингредиентом и нанести на склеиваемую поверхность.
Наряду с положительными свойствами клею (точнее клеевому соединению) присущи и недостатки. Основными из них считаются относительно низкая долговечность (в сравнении со сварными или заклепочными соединениями) и низкая прочность на односторонний неравномерный отрыв.
В то же время правильный подбор клея частично упрощает эти проблемы. Например, при грамотном подборе прочность шва склеенных пластмасс в большинстве случаев превышает прочность самого материала.
Применение клея
В современном мире клей завоевал прочное положение во многих отраслях народного хозяйства. Клеевые соединения заменяют сварку, клепку и др. аналогичные соединения:
- В авиации – при склеивании алюминиевых сплавов, топливных баков из стеклопластика, вулканизации резиновых изделий с металлами;
- В автомобильной отрасли – при замене операции пайки кузовных элементов, приклеивания металлических элементов в местах, где сварка может вызвать деформацию основного металла, вулканизации РТИ;
- В строительстве – для приклеивания плитки, стенных панелей и т. д.;
- В радиоэлектронной промышленности – для приклеивания фольги к пластиковым печатным платам, при изготовлении приборов, оптических элементов;
- В деревообрабатывающей промышленности – для склеивания слоистых балок, при изготовлении фанеры, ДСП.
Без клея невозможно обойтись в быту. Домашний ремонт практически никогда не обходится без применения клея – замена обоев, мелкий ремонт обуви, изделий из бумаги, картона и т. п.
Приклеивание стекла в кузове автомобиля
Клеевые соединения в процессе производства подвергаются различным испытаниям их качества. Из физико-механических испытаний наиболее значимыми являются испытания на изгиб, сдвиг, растяжение, отрыв и др.
Испытания клеевых соединений на сдвиг
В качестве примера рассмотрим сопротивление сдвигу, поскольку на сдвиг работает большинство клеевых соединений.
В процессе испытаний определяется предел прочности клеевого соединения при сдвиге, т. е. механическое напряжение, направленное по касательной, в результате действия которого происходит частичное или полное разрушение клеевого шва.
Руководящие документы по проведению испытаний определяют общий алгоритм испытательного процесса. Например, ГОСТ Р 57834-2017 узаконивает метод определения прочности при сдвиге клеевого соединения полимерных материалов.
Согласно требованиям стандарта изготавливаются не менее пяти образцов определенной формы и размеров (см. рис. 1).
Рисунок 1
где: 1 – клей в клеевом соединении; 2 – зона нахлеста; 3 – захватная часть образца.
Алгоритм испытаний заключается в фиксировании образца в захватах испытательной машины и созданию на него нагрузки с определенной скоростью. После разрушения образца испытание считается законченным. Результаты (приложенная нагрузка, скорость, время) испытания фиксируются КИП машины или др. измерительными приборами.
Конечным этапом процесса является обработка полученных данных и составление протокола испытаний.
Алгоритм испытания клеевых соединений других материалов идентичен рассмотренному.
Руководящими документами проведения испытаний на сдвиг являются:
- ГОСТ Р 57732-2017 «Композиты полимерные. Определение прочности клеевых соединений методом испытания на изгиб со сдвигом»;
- ГОСТ Р 57066-2016 «Композиты полимерные. Метод определения прочности при сдвиге клеевого соединения внахлест»;
- ГОСТ Р ИСО 11003-2-2017 «Клеи. Определение свойств конструкционных клеев при сдвиге. Часть 2. Метод испытания на растяжение металлических образцов, склеенных внахлестку»;
- ГОСТ 9624-2009 «Древесина слоистая клееная. Метод определения предела прочности при скалывании»;
- ГОСТ 14759-69 «Клеи. Метод определения прочности при сдвиге» и ряд др.