Сообщение о видах клея

Обновлено: 18.05.2024

В строительных и ремонтных работах часто применяют соединение не на крепеж, а на клеевой состав. Такой вариант позволяет сохранить целостность материала детали и поверхности, но при этом обеспечивает такую же надежную стыковку.

Общая информация о материале

Клей – многокомпонентная композиция на базе неорганических и органических соединений. Клеевой слой скрепляет поверхности между собой за счет адгезионной связи или образования новых межмолекулярных связей.

Существует несколько теорий склеивания материала:

механическая – клеевое вещество проникает в поры материала и удерживается в них;
абсорбционная – склеивание обусловлено протекающими химическими реакциями и появлением новых межмолекулярных связей;
диффузионная – происходит взаимная диффузия между клеем и материалом основания;
химическая – соединение обеспечивается взаимодействием адгезива и материала.

Многие специалисты считают, что при склеивании действуют сразу несколько факторов. Поэтому нельзя однозначно сказать, что именно удерживает детали вместе.

Состав клея разнообразен. Главное его свойство – прочность склеивания – определяется величиной адгезии, способностью удерживать присоединяемую деталь. Также на параметр влияет когезия клея – способность удерживаться на поверхности, и аутогезия – прочность связей при соединении однородных материалов.

Для склеивания картона и бумаги нет нужды использовать смесь с выдающимися адгезионными способностями. Для удержания анкера под нагрузкой в бетонной стене клей должен обеспечивать исключительно прочное соединение.

Классификация по типу склеивания и назначению

Виды клея в первую очередь различают по типу склеивания.

Высыхающие – казеин, ПВА, столярный. В таком составе клеящее вещество смешано с растворителем. По мере испарения последнего клей образует прочную связь между элементами. Срок высыхания зависит от назначения состава и характера материала.
Не высыхающие адгезивы – клеи-расплавы, канифоли. Такую смесь перед склеиванием необходимо расплавить. Подвижный расплав заполняет собой зазор между материалами и образует с ними химическую или диффузионную связь. По мере остывания соединение становится прочным.
Полимеризующиеся – эпоксидная смола, циакрин, клей БФ. Состав при отверждении или при высыхании полимеризуется. Такая связка – одна из самых прочных, так как при этом появляются новые межмолекулярные связи.

Нередко полимеризующиеся клеи относятся к категории высыхающих.

Разделение по назначению определяет не только характер соединяемых материалов, но и требования к образованной связи.

Выделяют клеевые составы, используемые в медицинских целях. Такие смеси образуют полупроницаемую пленку, не вызывающую аллергии. Их используют при обработке небольших ран.

Разновидности по составу и области применения

По составу все адгезивы делят на 2 большие группы: органические и неорганические.

Органические – базой служат обычно синтетический, реже природный олигомер или полимер – эпоксидные смолы, полиэфирные акрилаты, полиуретаны. При затвердевании они образуют плотную клеевую пленку с разными показателями прочности. Природный клей, наподобие альбумина, крахмала обладает небольшой стойкостью к воде и прочного крепления не обеспечивает. Синтетические смеси обычно устойчивы в разных средах.
Неорганические – керамические, алюмофосфатные, силикатные, металлические – на базе ртути. Они могут быть жидкими в виде эмульсии или суспензии, или твердыми. Последние относятся к расплавам – не высыхающим клеям.

В строительных и ремонтных работах используют преимущественно клеи, безопасные для здоровья человека.

Акриловые

Это смесь из акриловых смол и модифицирующих добавок. Все составы имеют неприятный запах, некоторые токсичны – если используются неорганические растворители. Выпускают клеи в виде сухого порошка, который нужно растворять, или готовые – в тубах.

Акриловые смеси используются для крепления керамической плитки, зеркал, металлических экранов, камня, напольных покрытий любого типа, линолеума и других гибких материалов. Можно брать смеси для работы с деревом, МДФ, ламинатом и фанерой. Выпускают как водостойкие составы – герметики, так и обычные.

Акриловые клеи очень быстро сохнут, поэтому при крепеже деталь нужно сразу же размещать правильно.

Резиновые

Состав на базе натурального или синтетического каучука. Используется для починки резиновой одежды, обуви, сумок, спортивного инвентаря, надувных лодок. Резиновый клей абсолютно водостоек, не боится даже морской воды.

Различают вулканизирующийся клей и не вулканизирующийся. Первый нужно расплавлять перед использованием, второй застывает по мере испарения растворителя.

Цианоакрилатные

Полимеризующийся состав на основе цианоакрилатов с добавкой эфиров. Предназначен для соединения твердых и пористых материалов, а также эластичных. Склеивает детали, находящиеся в любом положении.

Цианокрилатный клей устойчив к вибрациям, используется при ремонте автомобилей и движущихся частей оборудования.

Цианоакрилат полимеризуется под действием влаги из атмосферы или слабой щелочи. В очень сухом или холодном воздухе для нормального склеивания потребуется активатор. Склеивание происходит за несколько секунд.

На основе карбамидоформальдегидных смол

Клеевое вещество представляет собой конденсат формальдегида с карбамидом. По сравнению с фенолформальдегидным клеем он гораздо безопасней, а также более устойчив к свету. Используется для склеивания дерева, фанеры, МДФ, других древесных материалов.

Срок затвердевания пленки довольно большой, поэтому положение скрепляемых деталей можно корректировать. Применять состав можно на холоде – до -15°С.

На основе латексов

Такой состав обычно включает много компонентов. Базой служит как синтетический, так и натуральный латекс. В быту применяют состав на водной основе, так как он менее токсичен и более дешев. Используют клей при соединении дерева, пластика, камня. Адгезия их не слишком высока, так что предпочтительнее, если один из скрепляемых материалов имеет пористую структуру.

Соединение слабо устойчиво к морозам и высокой влажности, так что применение смеси ограничено внутренними работами.

Запрещается использовать латексные клеи при работе с металлами.

На основе поливинилацетата (ПВА)

Основой служит поливинилацетат – термопластичный полимер.Клей представляет собой раствор винилацетата в воде. Это вязкая субстанция, бесцветная, белая или розоватая. Это типичный высыхающий лак: по мере испарения растворителя он образует эластичную клеевую пленку.

Выпускают несколько видов ПВА:

бытовой – или обойный;
канцелярский – только для работы с бумагой и картоном;
универсальный – подходит также для дерева и пластика;
супер – применятся для склеивания фарфора и кожи;
дисперсия ПВА – водный коллоидный раствор с очень высокой клеящей способностью.

Дисперсия ПВА применятся в строительных работах для соединения массивных деревянных конструкций, а также как добавка в строительные растворы.

Фенолоформальдегидные

Смоляной клей, изготовляемый на основе фенолформальдегидной смолы. Во время эксплуатации клеевой слой выделяет фенолформальдегид с разной интенсивностью. Это ограничивает сферу применения.

Используется клей для склеивания дерева и древесных материалов в быту и на производстве – при изготовлении фанеры, например. Отличает состав высокая водостойкость и механическая прочность соединения.

Для внутренних работ берут клей с низким классом эмиссии.

На основе термопластичных полимеров

Специальный вид клея – расплав. Состав не содержит растворителя. Перед склеиванием его необходимо расплавить, чтобы он перешел в вязкое текучее состояние. Расплав обеспечивает исключительно прочное соединение, но только при строгом соблюдении температурного режима.

Используют смеси для склеивания металла, кожи, кирзы, резины. В промышленности расплав позволил автоматизировать сборку обуви.

Полиуретановые

Смесь на базе изоцианитов. При отверждении вещество полимеризуется, образуя с поверхностями соединяемых материалов межмолекулярные связи. Выпускают одно- и двухкомпонентные составы. Во втором случае перед использованием необходимо соединить клей и отвердитель.

Полиуретановые составы очень популярны в строительстве. Дают прочное соединение, устойчивое к действию сырости и к прямому контакту с водой. Адгезив можно использовать как герметик. Применяют клеи при укладке полов, облицовке керамической плиткой, склеивании дерева, металла и стекла.

Недостаток: сложно удалить остатки после отверждения.

Эпоксидные

Термореактивный синтетический клей на основе эпоксидной смолы. Обычно это двухкомпонентная смесь: смола и отвердитель кислотного или основного типа. Применяется для тяжелых строительных работ – при сборке трехслойных панелей, креплении железобетонных конструкций. Также используется для сборки судов из стеклопластика, в автомобильной промышленности – для крепления тормозных колодок.

Эпоксидка устойчива к действию воды, сырости, пара, масел и других химических агрессивных веществ. Температурный диапазон – от -30 до +100°С.

Эпоксидный клей довольно долго сохнет. Однако недостатком это назвать сложно, так как в этом случае появляется возможность корректировать положение приклеиваемой детали.

Популярные производители

Клеевые смеси, используемые в строительстве и ремонте производит множество предприятий. Каждый старается модифицировать клей так, чтобы увеличить область его применения и улучшить технические характеристики.

К самым известным брендам на 2021 год относят следующие.

Клей — вещество или смесь, а также многокомпонентные композиции на основе органических или неорганических веществ, способные соединять (склеивать) различные материалы — в частности, древесину, кожу, бумагу, ткани, стекло, керамику,металл, пластмассы, резину. Склеивание обусловлено образованием прочной адгезионной связи между прослойкой клея и материалами соединяемых поверхностей. На прочность клеевого шва влияет и когезия клея к поверхности

Самая широкая группа клеев, включающая:

- универсальные клеи -клеи для пластика

- клеи для дерева -клеи для бумаги.

Существуют два варианта:

- без растворителя (основа – вода).

- клей наносится только на одну из склеиваемых поверхностей, которая немедленно соединяется со второй. При таком способе склеивания желательно, чтобы одна из поверхностей была пористой.

Клей с растворителем.

В клеях содержатся смола или каучук, разбавленные растворителем, например спиртом, ацетоном или метилацетатом. В процессе склеивания растворитель начинает испаряться, в результате чего клей затвердевает,поэтому склеиваемые материалы должны давать растворителю возможность проникать сквозь поры.

Для непроницаемых, герметичных материалов,поверхность должна быть как можно длиннее и уже, чтобы растворитель мог испаряться по краям. При их склеивании нанесите клей на обе поверхности и дайте ему подсохнуть, затем нанесите тонкий слой клея на одну из склеиваемых поверхностей еще раз и прижмите поверхности друг к другу, дайте клеевому соединению высохнуть.

Важно: многие пластики повреждаются или даже расплавляются под действием клея, содержащего растворитель. При склеивании поверхностей из пластика всегда читайте инструкцию на упаковке.

В отличие от жидких клеев подходят для склеивания герметичных материалов, через которые не испаряется растворитель. Контактные клеи обеспечивают быстрое и прочное склеивание большинства поверхностей. Не теряют эластичные свойства после затвердевания, поэтому особенно удобны для склеивания материалов, которые после соединения должны оставаться подвижными (подошвы обуви, кожаные ремни). В виде спрея контактные клеи незаменимы при склеивании больших площадей (например, для облицовки мебели).

Применение контактного клея

Нанесите тонкий слой клея на обе склеиваемые поверхности . На материалы с сильной впитывающей способностью (кожа, ткань) нанесите клей в несколько слоев для образования тонкой пленки. Не соединяйте детали сразу. Дайте клею высохнуть в течение 10-15 минут, пока он не перестанет быть липким на ощупь.Аккуратно соедините склеиваемые поверхности и сильно сожмите их на некоторое время.

Важно: важна сила, а не продолжительность сжатия. Если все сделано правильно, части уже невозможно будет разъединить.

Реакционные клеи – это клеи, которые затвердевают в результате химической, физической или каталитической реакции. В зависимости от вида реакции клеи могут быть одно- или двухкомпонентные.

Однокомпонентные клеи представляют собой неактивный отвердитель, который остается инертным в упаковке при нормальных условиях. Реакция начинается только тогда, когда отвердитель вступает в контакт со вторым реакционным компонентом, которым, в зависимости от вида клея, может выступать влажность воздуха, УФ-излучение или кислород (аэробные клеи) или, наоборот, отсутствие воздуха, например клеи с содержанием металлических ионов (анаэробные клеи).

Представляют собой связующее вещество и отвердитель Эти два компонента находятся в разных упаковках и в зависимости от вида клея могут быть жидкими, пастообразными или сыпучими. При смешивании компоненты вступают в реакцию, образуя клеевую смесь, которую необходимо использовать как можно быстрее, так как это единственные клеи с коротким рабочим периодом (они сразу начинают затвердевать).

При использовании двухкомпонентных клеев связующее вещество и отвердитель смешиваются между собой в определенных пропорциях,которые обязательно указываются на упаковке производителя. Полученный клей необходимо нанесите на одну из склеиваемых поверхностей, после чего слегка прижать поверхности друг к другу. Клеевой слой должен быть жёстко зафиксирован до полного высыхания. Время высыхания зависит от типа клея и температуры окружающей среды. Идеальная рабочая температура -комнатная.

Важно: полученный в результате смешивания клей должен быть использован в течение рабочего времени (от 30 минут до нескольких часов, в зависимости от типа клея).

Однокомпонентные клеи наносятся на одну из склеиваемых поверхностей, которые сразу же соединяются. Начинается немедленная реакция со вторым компонентом, присутствующим в окружающей среде или на склеиваемой поверхности. Наличие второго компонента обязательно, иначе склеивания не произойдет.

Склеивание цианоакрилатными клеями (секундные клеи) происходит в результате соединения атмосферного кислорода с влажностью окружающей среды в месте склеивания, поэтому склеиваемые поверхности необходимо поддерживать в определенном состоянии, при необходимости их можно увлажнить с помощью дыхания.

Не содержат растворитель, не нуждаются в смешивании и дозировании. Начинают плавиться под действием высокой температуры при помощи клеевого термопистолета, подающего горячий клей на склеиваемые детали . Термоклей расплавляется при температуре 110°C -210°C .

Представляют собой двухсторонний скотч и клеевые подушечки, которые могут быть использованы для постоянного или перманентного крепления большинства не тяжелых материалов к различным поверхностям

Клей – одно из самых широко известных и часто используемых средств соединения различных материалов. Причем касается это не только домашнего хозяйства, но и различных сфер производства. Причина подобной популярности клея заключается в возможности склеивать предметы, различные по составу, сложные по форме и неодинаковые по размеру. К тому же, надежность и эстетичность современных клеевых соединений зачастую выше соединений механических.

Соединительные качества клея связаны с образованием прочных адгезионных связей между клеевым веществом и поверхностью соединяемого материала. Поэтому клеи часто называют адгезивами, а явление склеивания предметов – адгезией.

Существует множество классификаций клеев. Некоторые из них очень старые. К примеру, подразделение клеев на вещества растительного и животного происхождения. Некоторые – относительно новые и более общие: клеи натуральные, искусственные и синтетические. Определенным классификациям всего несколько десятков лет – термореактивные, термопластичные клеи и др. Один и тот же клей может входить в различные подгруппы.

По химическому происхождению клеи бывают натуральными и синтетическими. Натуральные, в свою очередь, делятся на минеральные, растительные и животные клеи. Минеральные клеи имеют в своей основе различные неорганические вещества. К ним относятся алюмофосфатные (на основе водных растворов кислых фосфатов алюминия), керамические (на оксидах металлов), силикатные (на основе жидкого стекла) и металлические клеи.

Растительные клеи – одни их самых старых, и применялись еще на заре человечества. К ним относятся клеи из смол, бальзамов и камеди (натуральный каучук, гуммиарабик, шеллак, гуттаперча), крахмальные (декстрин, крахмал) и белковые клеи (легумин из сои). К животным клеям относятся коллагеновые (мездровый, костный, рыбий), казеиновые (на основе белка молока) и альбуминовые клеи (на основе яичного белка, сыворотки крови животных).

Синтетические клеи также называют полимерными. Это обширная группа адгезивов, имеющая разнообразные свойства, множество подвидов и широкую сферу применения. Основным подразделением синтетических клеев является выделение среди них термореактивных (при применении необратимо переходят в стеклообразное или эластичное состояние) и термопластичных адгезивов (при применении их химическая структура не меняется, состояние обратимо).

По физической форме клеи бывают твердыми (в виде порошков, гранул, пленок), жидкими (растворы, эмульсии) и пастообразными (мастики). При использовании твердых клеев их обычно расплавляют или наносят на горячие поверхности.

Качество и надежность клеевого соединения зависят не только от правильного выбора клея, соответствующего соединяемому материалу, но и от аккуратной подготовки поверхностей материалов. Перед нанесением адгезива соединяемые поверхности нужно очистить от грязи, пыли, жирных пятен и остатков старого клея. При необходимости их стоит отмыть водой или обработать растворителем (спирт, ацетон и др.) В зависимости от соединяемого материала после очистки его поверхность зачищают шкуркой, напильником или рашпилем.

Для склеивания гладких поверхностей (керамика, стекло) клея требуется меньшее количество, чем для шероховатых и фигурных. Точно так же материалы, имеющие большую впитывающую способность, требуют больше клея.

На прочность клеевого соединения влияет также качество самого клея. Первоклассный адгезив должен быть однородным, не иметь посторонних включений, комков и сгустков. При наличии таковых клей нужно тщательно перемешать до получения однородной субстанции, не помешает также проверить срок годности.

Перед тем, как начать свое повествование, мне хотелось бы сделать небольшое отступление-посвящение:

Клей использовался человеком с древнейших времен, можно считать, что как только первобытный человек прилепил кремнёвый наконечник своего копья к древку с помощью битума или сосновой смолы, так и пошел отсчет практики склеивания. В древности в качестве клея использовали все, что попадалось под руку. Чаще всего использовались продукты животного происхождения, обладающие клейкими свойствами изначально (рыбная чешуя, жилы животных и т.п. вещества, после термической обработки). Стоит отметить, что есть области в которых органические клеи активно используются до сих пор. Столярный клей, казеиновый клей, клейстеры для обоев. Несмотря на обилие синтетических (=химических клеев) упомянутые варианты все еще в строю и прочно занимают положенную им нишу экологичных и дешевых клеющих субстанций. Кстати, многие современные клеи называют синтетическими смолами только в честь того, что смола (клейкое вещество, встречающееся в соснах и других растениях) была одним из первых широко используемых клеев.

Все понятие склеивания держится на двух фундаментальных явлениях коллоидной химии — адгезии и когезии (ну ладно, трех, еще поверхностное натяжение).

Адге́зия (от лат. adhaesio — прилипание) в физике — сцепление поверхностей разнородных твёрдых и/или жидких тел. Адгезия обусловлена межмолекулярными взаимодействиями в поверхностном слое и характеризуется удельной работой, необходимой для разделения поверхностей.

Родственным и по звучанию и по смыслу к адгезии является понятие когезии, которое иногда некоторые люди любят путать.

… которая является причиной существования вещей в том состоянии в котором мы привыкли их видеть (т.е. в виде кусков, капель и т.п., а не разбросанными по молекулам). Это явление называется когезия:

Отличие между этими фундаментальными понятиями коллоидной химии лучше всего показать на примере капель воды, которые образуются на оконном стекле во время дождя.

Какое все это имеет отношение к клеям? А самое прямое. Адгезия и когезия являются основными действующими факторами и в клеях. Допустим, вы хотите соединить два куска дерева, A и Б, с помощью клея В. Здесь вам нужны три разные силы: силы сцепления, способные удерживать вместе A и В + силы сцепления удерживающие В и Б + силы сцепления которые удерживают вместе клей B.

Из сказанного выше вывод — в природе клея главное сила когезии, а в природе склеивания — сила адгезии. Так как клеи, как правило, довольно специфичные вещества, эффективность многих из которых проверена опытом многих поколений, то основное внимание я уделю явлению адгезии (клей, кстати, также можно называть и адгезивом). На сегодняшний день разработано несколько различных конкурирующих/взаимодополняющих теорий, которые пытаются объяснить появление явления адгезии:

При нанесении клея поверхность склеиваемых деталей смачивается и объекты прилипают друг к другу. Чтобы клей сработал, поверхности должны быть максимально обезжирены (для растекания адгезива по поверхности) и клей равномерно распределен тонким слоем. Фактически, этот процесс напоминает прилипание миллионов микроскопических магнитов (в роли которых выступают молекулы клея и молекулы склеиваемых материалов).

Б. Фотография щетинок геккона. В. Фотография одной щетинки геккона. Г. Фотография ответвления на конце щетинки.

Последние исследования показывают, что именно такая геометрия лапок и связанные с ней электростатические силы (помноженные на миллиарды окончаний) дают в сумме результат, способный удерживать вес геккона на потолке.

Уточнение от читателя Rikkitik:

Про материал, имитирующий лапки геккона вот статья 2016 года. Вкратце — самым любопытным оказалось не как прилепить, а как оторвать без потери функциональности, то есть, добиться многоразовости соединения.

К ворсинкам предъявляются, казалось бы, взаимоисключающие требования — с этим исследователи столкнулись уже в начале XXI века. Ворсинки должны быть тонкими, чтобы проникать в самые мелкие зазоры и ямки, и вместе с тем прочными, чтобы не отрываться от подошвы на каждом шаге. Они должны быть гибкими и относительно легко растягиваться, чтобы дотянуться до выступов сложной шероховатой поверхности, и вместе с тем не слишком, чтобы легко отделяться от этой поверхности, а не тянуться за подошвой, как жевательная резинка.

Искусственные структуры из таких ворсинок должны быть максимально устойчивыми, не отрываться от ступни и выдерживать огромное число (до миллиона) циклов прилипания-отлипания. Пространство между ворсинками не должно слишком загрязняться пылью, собранной с поверхности, и сами ворсинки не должны слипаться между собой, поскольку и то, и другое резко снижает их способность адаптироваться к сложной поверхности.

Было бы удивительно, если бы всем этим не воспользовались военные. В мае 2014 года DARPA продемонстрировала свою разработку Geckskin (проект Z-Man), приспособления для рук, позволяющие передвигаться по вертикальным поверхностям.

Правда прошло пять лет, а про Geckskin почему-то ничего больше не слышно. Возможно, потому что засекречено, а возможно, потому что результата нет.

Гекконы и Darpa — это все где-то там, у них. А у нас лучшей иллюстрацией сил межмолекулярных взаимодействий может быть идеально притертая поверхность. Каждый токарь-фрезеровщик должен знать про такую вещь, как плитки Иогансона, или плоскопараллельные меры длины концевые. Плитки эти отполированы и притерты так, что достаточно сильно слипаются если их приставить гладкими гранями друг к другу. На картинке тридцать шесть плиток удерживаются атмосферным давлением и силами Ван-дер-Ваальса вместе:

Тому кто не верит, что такое возможно — рекомендую посмотреть наглядную демонстрацию (кликабельно):

За адсорбцией неотступно следует хемосорбция, но несмотря на похожесть названий, суть явлений кардинально отличается. Хемосорбция — прилипание осуществляется за счет образования химических связей между клеем и склеиваемыми веществами. Фактически, при склеивании образуется новое химическое вещество. При диффузии склеивание происходит за счет взаимного проникновения молекул материалов друг в друга. Молекулы клея перемешиваются с молекулами склеиваемых поверхностей и формируют прочное сцепление. И наконец механическая адгезия происходит при проникновении клея в микротрещины и полости материалов и последующего их физического удерживания. На картинке для наглядности показаны числовые значения энергий для различных сил имеющих место при склеивании.

Очевидно, что наилучшее сцепление образуется в случае хемосорбционного взаимодействия между склеиваемыми веществами, правда добиться этого не всегда возможно (но стремиться-нужно).

Разновидности клеев

Из всего выше изложенного следует, что любой клей будет эксплуатировать тот или иной, описанный выше принцип. Притом в случае клеев, как и в случае с гекконами, у исследователей тоже единства мнений, как правило, не наблюдается. Но это, в принципе, не так уж и важно, ибо накоплен достаточно серьезный практический опыт позволяющий без проблем подбирать оптимальные адгезивы и клеевые составы для всего разнообразия материалов. Существует множество делений клеющих субстанций, я приведу наиболее простую, основанную на их химической природе:

Притом хотелось бы отметить тот факт, что и по сей день мы в основном активно эксплуатируем разработки практически столетней давности. Судите сами по краткой хронологии:

1920-е годы: предложены клеи на основе сложных эфиров целлюлозы, алкидных смол, циклизированного каучука, полихлоропрена (неопрен), соевые клеи
1930-е годы: изобретен карбамидоформальдегид, чувствительные к давлению клейкие ленты, клейкие пленки на основе фенольных смол, поливинилацетатные (ПВА) клеи для дерева
1940-е годы: синтезирован нитрилфенол, хлорированный каучук, меламинформальдегид, винилфенольные и акриловые полиуретаны
1950-е годы: представлены эпоксиды, цианоакрилаты, анаэробные клеи
1960-е годы: представлены полиимиды, полибензимидазол, полихиноксалин
1970-е годы: представлены акриловые клеи второго поколения, акрилы чувствительные к давлению, структурные полиуретаны
1980-е годы: активная разработка загустителей для термореактивных смол, представлены водорастворимые эпоксидные смолы, контактные клеи, формуемые и вспененные термоклеи
1990-е годы: представлена модифицированная полиуретаном эпоксидная смола, отверждаемые термопластичные материалы, предложены клеи отверждаемые УФ и видимым светом
2000-е годы: синтезированы клеи на водной основе, активно разрабатываются однокомпонентные и двухкомпонентные клеи, не содержащие растворителей

Бонусом — сравнительный обзор прочностных характеристик различных типов клеев. Иногда бывает полезно :)

Наглядное сравнение прочностных характеристик соединений, полученных с помощью клеевых составов разных типов

Подписи: CA-цианакрилаты, MS-клеи на основе модифицированных силанов, PU-полиуретановые клеи, ММА-метилметакрилатные клеи, УФ-клеи, отверждаемые с помощью УФ-излучения

N.B. Продолжение темы:

Будет ли следующая статья — зависит от хабра-сообщества, ибо subj.

Важно! Все обновления и промежуточные заметки из которых потом плавно формируются хабра-статьи теперь можно увидеть в моем телеграм-канале lab66. Подписывайтесь, чтобы не ожидать очередную статью, а сразу быть в курсе всех изысканий :)

Казалось бы, что может быть проще, чем взять и что-то приклеить? Просто пойти и купить клей не так сложно. Но когда видишь, сколько существует видов клея и понимаешь, что универсального не существует, выбор становится весьма затруднительным. А если нужно надежно приклеить какой-то особенный материал или тяжелый предмет, то выбрать становится еще сложнее. Да и про экономию не стоит забывать, ведь никто не будет клеить обои дорогим клеем. Он, конечно, приклеит их очень надежно, но зачем платить в 10 или даже в 20 раз больше?

В этой статье мы подробно разберемся, какие виды клея бывают, чем они отличаются и в чем особенности каждого типа. Конечно, мы не будем говорить про конкретные марки, так как их слишком много, а поговорим про разные группы, каждая из которых имеет свои особенности. В действительности здесь все не слишком сложно, нужно просто знать некоторые ключевые моменты и понимать, для каких целей какой клей будет лучше всего.

За счет чего клей склеивает

Химическое взаимодействие между веществами;

Диффузия между клеем и материалом;

Механическая, согласно которой клей занимает поры материала и таким образом удерживает его;

Есть мнение, что имеют место все четыре теории, но общее здесь это способность к адгезии. То есть, сцеплению поверхностей под межмолекулярным воздействием. Проще говоря, клей взаимодействует на молекулярном уровне с материалами, на которые его наносят, что обеспечивает сцепление. Второй фактор это когезия, где наблюдается связь меду одинаковыми молекулами, которые притягиваются друг к другу. Две эти характеристики в совокупности и определяют способность клея склеивать. Да, мы объяснили простыми словами, но думаем, что более сложного объяснения и не нужно.

Что это все значит? А значит это то, что в зависимости от химического состава клея и материала, способность к адгезии и когезии будет разной. В принципе, даже если просто положить два идеально гладких бруска дерева (или камня, не важно), друг на друга, то между ними будет определенное взаимодействие на молекулярном уровне. Другое дело, что оно будет очень слабым, незаметным. А вот если использовать клей, который обладает способностью к адгезии и когезии, соединение будет значительно прочнее, так как он куда сильнее взаимодействует с материалами на молекулярном уровне.

Именно этим и объясняется огромное разнообразие клея. Разные химические составы по-разному взаимодействуют на молекулярном уровне с разными материалами. Да, есть универсальные, которые в теории могут склеить практически что угодно, но на практике лучший результат могут дать только узкоспециализированные составы. Особенно если говорить про некоторые материалы, вроде металлов и т.д. Также отметим, что важен не только собственно химический состав клея, но и то, как его используют и при каких условиях.

Разновидности клея

Существует несколько способов классификации клея, для потребителя наиболее удобным является разделение по назначению. То есть, клей для плитки, обоев, дерева, металла, стекла и т.д. Разумеется, это довольно удобно, но не всегда позволяет сразу сходу выбрать наиболее подходящий тип, так как зачастую нужно учитывать и другие факторы. И некоторые из них не всегда являются очевидными. Но перейдем к классификации клея и разберем самые распространенные варианты.

По составу

В первую очередь клей разделяют по составу, где можно выделить две большие группы: органические и неорганические. Кстати, самый первый клей, который использовал человек, был органическим. Неорганические делятся на алюмофосфатные, металлические, силикатные и керамические. Здесь может быть множество вариантов, например, керамические могут быть на основе оксидов множества химических веществ: алюминия, кремния, магния и т.д. С точки зрения химии у них есть разные особенности, но в целом можно сказать, что сегодня в продаже очень много клея на неорганической основе, при этом некоторые виды могут быть очень узкоспециализированными.

Среди клеев на органической основе также есть очень большое разнообразие. Они делятся на три большие группы: природные, синтетические и искусственные. Природные имеют в своей основе растительное происхождение (каучук, крахмал и другие вещества) или животное, например, это всем известный казеиновый клей, коллагеновый. Синтетические делают из синтетических смол или каучука. Искусственные делают из природного сырья, которое модифицируют, придавая ему такие свойства, которых нет у оригинального вещества. Такое разнообразие объясняется в том числе и экономическими причинами: много видов клея на органической основе очень дешевы. Да, может быть они и не обладают выдающимися качествами, но, например, для обоев высокие показатели и не нужны. Зато клея нужно очень много и очевидно, что чем он дешевле, тем лучше.

Содержание влаги

Способ нанесения

Способов нанесения клея может быть очень много, чаще всего определенный тип клея имеет только один способ нанесения, реже два. Это объясняется его свойствами, например, очевидно, что быстросохнущие клеи не получится наносить с помощью кисти, а клей для обоев производить в тюбиках будет тоже не лучшей идеей, так как им будет попросту неудобно пользоваться. Выделяют следующие способы нанесения клея: кисти, аэрозоли, валики, диспенсоры, клейкие ленты. Другие используются реже.

Параметры клея

Если с классификацией клея мы разобрались, то теперь стоит поговорить о параметрах, которые присущи любому виду. Даже выбирая клей по его назначению нужно смотреть на параметры. Ведь если нужно приклеить дерево к металлу, нужно учитывать и нагрузки, ведь видов клея, которые могут приклеить металл к дереву очень много, но вот параметры у них могут быть разные. Также не стоит забывать и про условия эксплуатации, которые могут быть вообще самым важным фактором, который прямо повлияет на успешность склеивание. Ну а теперь поговорим про основные параметры.

Водостойкость

D1 – использование только внутри помещений, допускается повышенная влажность в течении небольшого промежутка времени, но использовать подобный клей в ванной комнате нельзя. Кроме того, у клея этой группы есть также и ограничения по максимальной температуре – до +50 градусов по Цельсию.

D2 – также предназначен для использования внутри помещений, но клеи этой группы могут определенное время выдерживать контакт с водой, не слишком сильно боятся конденсата и в целом являются более устойчивыми к влаге.

D3 – клей этой группы уже допускается использовать снаружи помещений, но в условиях, когда он защищен от постоянного контакта с влагой.

D4 – самый устойчивый к влаге, можно использовать где угодно, но если планируется постоянный контакт с водой, рекомендовано нанесение защитного покрытия. Не боится высокой влажности.

Стоит отметить, что сегодня в продаже наиболее распространены две последние категории, а клея группы D1 практически не найти. Объясняется это тем, что разница в цене не слишком существенная, а вот разница в эксплуатационных характеристиках очень ощутимая.

Адгезия

Этот параметр указывают далеко не всегда и далеко не для всех типов клея. Он показывает усилие, которое нужно приложить к приклеенной детали, чтобы ее оторвать. Понятно, что этот показатель очень относительный, зависит от площади соприкосновения, внешних условий и других факторов. Именно поэтому он имеет значение не для всех видов клея, а вернее не во всех сферах его использования.

Например, этот параметр широко известен для плиточного клея, где указывается как С0, С1 и т.д., где С0 это адгезия больше 0,5 мПа, но при размере плитки не более 30 сантиметров по одной стороне (30х30). А С2 это уже больше 1 мПа и используется он для крупной и тяжелой плитки, где нагрузка значительно больше. Поэтому в голове этот параметр держать стоит, но фактически (хоть он и очень важный), толку от него немного, ведь в каждом конкретном случае вы все равно не сможете рассчитать максимально допустимое усилие.

Другие параметры клея

Здесь мы коротко поговорим о других параметрах, которые не требуют большого описания, но которые могут быть вполне важны. И, кстати, при эксплуатации клея на некоторые из них совершенно точно стоит обратить пристальное внимание.

Время отверждения – время, которое необходимо для достижения клеевым соединений такой прочности, когда приклеиваемую деталь уже допускается использовать. Чаще всего указывает примерно половина от итоговой силы склеивания. Проще говоря, вы должны как минимум выдержать это время, а в идеале в 2 раза больше. Отметим, что этот показатель измеряется при определенных условиях, поэтому серьезные отклонения по температуре (как в плюс так и в минус), а также по влажности воздуха, могут очень серьезно повлиять на этот срок. Поэтому есть рекомендация: если имеют место слишком сильные отличия от комнатной температуры, рекомендуется подождать гораздо дольше для верности.

Время открытой выдержки – это то время, в течение которого клей можно использовать. У разных видов могут быть очень разные показатели, всем известны быстросохнущие суперклеи в тюбиках, которые после выдавливания очень быстро могут что-то приклеить.

Вязкость. Этот параметр для потребителя принципиального значения не имеет, указывается в мПа/с, где чем больше, тем более вязким будет клей.

Токсичность для потребителя также особого значения не имеет, так как сегодня в продаже особо токсичных клеев, которые требуют специальных мер защиты практически нет. Да, конечно, есть токсичные клеи, но они не требуют особых мер предосторожности.

Характер склеивания может быть как обратимым, так и необратимым. В первом случае под определенным воздействием (например, температуры), клей станет жидким (вернется в первоначальную форму), во втором случае клей застынет один раз и навсегда.

Про универсальный клей

В начале статьи мы писали, что универсального клея не существует, что, конечно, не совсем правда. Правильнее сказать: не существует идеального универсального клея, который может приклеить все и сделать это не хуже, чем специализированные клеи. Выше мы писали про разные параметры, ведь надежность склеивания зависит не только от материала, но и от условий эксплуатации. Тем не менее, универсальные клеи пользуются большой популярностью и на это есть свои причины.

Прежде всего, стоит понять, в чем особенность этого вида, помимо того, что обычно они довольно дорогие (хотя, тут смотря с чем сравнивать). Они бывают разных типов, но большинство из них содержат особые вещества, вроде каучуковых смол, канифоли, этилацетата и других, которые и обеспечивают универсальность и достаточно высокие характеристики. Также зачастую они являются быстросохнущими и водостойкими.

Кстати, стоит отметить, что существуют универсальные клеи по назначению: для монтажных работ, для обоев и т.д. Сегодня это тоже достаточно популярный вариант, который не только удобнее, но и дешевле, чем если покупать разные клеи. Да и не нужно ломать голову над выбором, подбирая самый оптимальный вариант под конкретный тип обоев, которых сегодня очень много.

Распространенные виды клея

В заключительной части статьи мы коротко поговорим про некоторые распространенные типы клеев и их ключевые особенности. Мы не будем вдаваться в детали, а дадим общую характеристику.

Жидкие гвозди. Это особый тип, про который мы писали отдельную статью. Если коротко, то жидкие гвозди отличаются особыми характеристиками, которые позволяют широко применять их при строительстве.

Адгезивные клеи-спреи. Появились недавно, очень удобны, когда нужно работать с большими площадями. Применяются как аэрозоль, могут иметь разные показатели, подходят для множества материалов. В некоторых сферах стали уже практически незаменимыми.

Эпоксидные клеи. Старый тип, которые, впрочем, активно используется и сегодня. В его основе содержится эпоксидная смола, также обязательно есть и второй компонент – отвердитель. Могут быть и другие добавки. За счет добавления разных компонентов свойства эпоксидного клея могут меняться очень сильно, поэтому указать одну сферу его использования нельзя – она очень широка. Но если говорить в общем, то эпоксидные клеи обладают достаточно хорошими характеристиками, они теплостойкие, морозостойкие, эластичные, не бояться воды и имеют высокие показатели адгезии. Минусы тоже есть: он быстро застывает, а если застыл, то удалить его можно только механически, приклеить может не все материалы (силикон, тефлон, полиэтилен и другие). Также отметим, что эпоксидные клеи бывают однокомпонентными (все в одном тюбике) и двухкомпонентными, где уже два тюбика и их содержимое перед применением нужно смешивать.

Силиконовый клей. Клеи на основе силикона со всеми вытекающими преимуществами в виде устойчивости к различным воздействиям. Содержат разные вещества, что может в той или иной степени влиять на эксплуатационные характеристики. Способны склеить множество материалов, не боятся влаги, благодаря чему их часто используют в качестве герметика. Вообще, есть клеи – они более жидкие, а есть герметики, которые более густые, а есть клеи-герметики, которые одновременно выполняют две функции. В зависимости от свойств и дополнительных компонентов, могут быть как дорогими, так и иметь умеренную стоимость (по сравнению с другими видами клея).

Конструкционные клеи. Отдельная группа, в которой могут быть разные виды: полиуретановые, двухкомпонентные и другие. Их общей особенностью является высокая адгезия, возможность эксплуатации в разных условиях. Подобные клеи используются на производствах, в промышленности, при сборке оборудования.

Это не все типы клеев, но одни из самых распространенных. Конечно, мы не стали писать про ПВА и другие, которые известны всем, ведь статья получилась бы очень длинной, а если вспоминать все самые специфичные виды, то она стала бы бесконечной. При выборе клея проще всего смотреть на его назначение и не забывать про особенности эксплуатации. Под некоторые задачи подобрать правильный клей достаточно сложно, но для большинства целей сделать правильный выбор просто.

Читайте также: