Клеи

Определение слова «Клеи» по БСЭ:
Клеи - природные или синтетические вещества, применяемые для соединения различных материалов за счёт образования адгезионной связи клеевой плёнки с поверхностями склеиваемых материалов. Прочность клеевого соединения зависит от адгезии К. к склеиваемым поверхностям, когезии клеевой плёнки и свойств склеиваемых материалов. При склеивании необходимо обеспечить хорошее смачивание клеем соединяемых поверхностей, их плотное прилегание друг к другу и максимальную поверхность склеивания. Это достигается специальной обработкой соединяемых поверхностей (механической очисткой, обезжириванием, шероховкой и т.п.) и конструированием склеиваемых деталей с учётом получения большей поверхности склеивания и работы клеевого шва при благоприятном распределении нагрузок, т. е. на сдвиг или равномерный отрыв, а не на изгиб или отслаивание. Обычно адгезия клея к склеиваемой поверхности превышает когезию внутри клеевой плёнки, поэтому желательно получить клеевой шов минимальной толщины. Склеивание происходит в результате отвердения клеевой плёнки вследствие испарения растворителя из клея-раствора, охлаждения ниже температуры текучести клея-расплава или за счёт химических превращений компонентов клея.
По физическому состоянию К. представляют собой жидкости различной вязкости (жидкие мономеры, растворы, суспензии и эмульсии), плёнки, порошки или прутки, расплавляемые перед употреблением или наносимые на горячие поверхности.
По природе основного компонента различают неорганические, органические или элементоорганические К. К неорганическим К. относятся жидкие стекла (водные растворы силиката натрия и калия) и клеи-фритты (водные суспензии композиций, содержащих окислы щелочных и щелочноземельных металлов). Жидкие стекла применяют для склеивания целлюлозных материалов, клеи-фритты - для склеивания металлов и керамики.
К органическим К. относятся композиции на основе природных и синтетических полимеров. В производстве К. на основе природных полимеров используют: вещества животного происхождения - продукты переработки мездры, костей и чешуи (коллаген), крови (альбумин) и молока (казеин); растительного происхождения - камеди, смолы, крахмал, декстрин, натуральный каучук, гуттаперчу, зеин и соевый казеин. К. на основе природных полимеров применяют для склеивания древесины, бумаги, кожи, текст, материалов и т.д. Эти К. обладают невысокой устойчивостью к действию микроорганизмов и воды. В крупнотоннажном производстве они в значит, мере вытесняются синтетическими К. Для изготовления синтетических К. используют большинство синтетических полимеров, производимых в промышленном масштабе. Эти К. обеспечивают высокую прочность склеивания различных материалов, обладают устойчивостью к факторам внешнего воздействия и находят широкое применение при склеивании металлов, стекла, керамики, пластмасс, древесины, текстильных, целлюлозных и др. материалов (см. Карбамидный клей, Полиакриловые клеи, Полиуретановые клеи, Резиновые клеи, Феноло-альдегидные клеи, Эпоксидные клеи).
Элементоорганические К. изготовляют на основе кремнийорганических, борорганических, металлоорганических и других полимеров. К. этой группы обладают очень высокой термостойкостью и термостабильностью (обеспечивают высокую прочность соединения различных материалов при кратковременном нагреве до температуры порядка 1000°C и выше и выдерживают длительное нагревание при 400-600°C). Элементоорганические К. используют для склеивания металлов, графита, термостойких пластмасс и др. Наиболее широкое применение нашли Кремнийорганические клеи.
В таблице приведены свойства и технологические характеристики типичных клеевых композиций на основе природных и синтетических термореактивных и термопластичных полимеров (см. Реактопласты и Термопласты). Клеевые соединения, полученные с использованием синтетических К., обладают хорошей устойчивостью к длительному воздействию бензина, минеральных масел и алифатических растворителей. К. на основе термореактивных синтетических полимеров, кроме того, устойчивы к воздействию ароматических растворителей. Водостойкость клеевых соединений этого типа также достаточно высока, за исключением соединений на основе мочевиноформальдегидных, карбинольных и поливинилацетатных К.

Режим склеивания и свойства клеевых соединений при использовании синтетических и природных клеев

Тип клея Склеиваемые материалы Условия склеивания Свойства клеевых соединений
темп-ра,
°C время, ч избыточное
давление, Мн/мІ
(кгс/смІ) прочность
при сдвиге
при 20°C для
металлов,
Мн/мІ
(кгс/cмІ) тепло-
стойкость,
°C
Синтетические термореактивные клеи
Феноло-
формальдегидный Древесина, фенопласты, графит 20 4-6 0,2-0,4 10-15 75-100
50-60 0,5-1,5 (2-4) (100-150)
Фенольно-каучуковый Металлы, термореактивные пластики, силикатные стёкла 150-200 1-2 0,8-2 (8-20) 15-25 (150-250) 200-300
Фенольно-
поливинилацетатный Металлы, пластмассы, керамика и др. 140-200 0,5-1,0 0,8-2 (8-20) 15-30 (150-300) 200-250
Эпоксидный Металлы, неметаллические материалы 20 24 0,03-0,3 10-30 60-125
120-200 0,5-0,7 (0,3-3,0) (100-300)
Полиэфирный (на основе ненасыщенного полиэфира со стиролом) Металлы, неметаллические материалы 20 24 контактное 7,5-12,5 60-125
80 0,5 (75-125)
Полиуретановый Металлы, неметаллические материалы 20 24 0,05-0,5 10-20 75-125
100 4 (0,5-5) (100-200)
Резиновый (на основе полихлоропрена) Резины, неметаллические материалы, металлы, стекло 12 24 0,02 (0,2) 1,3^а (13) 50-60
Карбамидный (мочевино-
формальдегидный) Древесина 20 4-6 0,1-0,5 (1,0-5,0) 10-13^б (100-130) 75-125
Кремнийорганический Металлы, неметаллические материалы 150-250 1-3 0,3-0,8 (3-8) 10-17,5 (100-175) 350-1200
Синтетические термопластичные клеи
Карбинольный Металлы, керамика, пластмассы 20 24 0,15 (1,5) 10-15 (100-150) 50-60
Полиакриловый Неметаллические материалы, металлы 20 24 0,01-0,3 15-25 60-100
80 4-6 (0,1-3) (150-250)
Полиамидный Неметаллические материалы, металлы 150 1 0,1-0,5 (1,0-5,0) 15-25 (150-250) 50-60
Поливинил-
ацетатный Бумага, кожи, ткани, пластические массы 20 0,5-1 контактное 5-12^в (50-120) 60
Перхлорвиниловый Пластифицированный и непластифицированный поливинилхлорид, ткани, пластмассы 20 6-24 0,01-0,3 (0,1-3,0) 4-8^г (40-80) 60
Полибензи-
мидазольный Металлы, стеклопластики 150-350 3-5 1,5-4,0 (15-40) 15-30 (150-300) 350-540
Полиимидный Металлы, стеклопластики 180-315 1,5-8,0 0,14-0,3 (1,4-3) 15-30 (150-300) 300-375
Природные клеи
Казеиновый Древесина, бумага, кожа, ткани 20 48 0,3-1,5 6-8^б 50
60 12 (3-15) (60-80)
Глютиновый (столярный) Древесина 20 48 0,3-1 (3-10) 5-8^б (50-80) 50

^а Прочность на отрыв резины к металлу. ^б Испытания на образцах древесины сосны. ^в Испытания на образцах этрола. ^г Испытания на образцах непластифицированного поливинилхлорида.
По функциональному назначению К. подразделяются на конструкционные, неконструкционные и специальные. К конструкционным К. относят композиции, обеспечивающие передачу динамических и статических нагрузок от одной части детали или изделия к другой, сопряжённой с ней посредством клеевой плёнки. Основные требования, предъявляемые к К. этой группы: достаточно высокая прочность при различных видах нагружения в интервале температур эксплуатации изделия, отсутствие ползучести под действием длительной нагрузки и т.п. Неконструкционные К. - композиции, применяемые для приклеивания декоративных, облицовочных или изоляционных материалов и покрытий, контровки резьбовых соединений, крепления мелких ненагруженных деталей (датчиков различного назначения, токопроводящих элементов электронных приборов и т.п.). К специальным К. относят композиции, обладающие дополнительными функционально важными свойствами, например токопроводящие К., оптические К., медицинские К. и т.п.
Основное достоинство К. - простота технологии и малая трудоёмкость их применения. Клеевые соединения обладают высокой прочностью, вибростойкостью, герметичностью и другими ценными показателями, что обусловливает всё возрастающие масштабы применения К. в различных областях народного хозяйства и быту. Широкий ассортимент современных К. позволяет решать самые разнообразные задачи - от создания железобетонных мостов со склеенными конструкциями до производства миниатюрных электронных приборов, от изготовления клеёной одежды и обуви до наложения клеевых швов при операциях на внутренних органах человека, от склеенных игрушек до винтов современных вертолётов и деталей космических кораблей.
Лит.: Кардашов Д. А., Синтетические клеи, 2 изд., М., 1968: Берлин А. А., Басин В. Е., Основы адгезии полимеров, М., 1969; Хрулев В. М., Синтетические клеи и мастики, М., 1970; Handbook ot adhesives, ed. by 1. Skeist, N. Y. - L., 1962.
А. Б. Давыдов.

Клеёные конструкции Клеи Клеильный пресс