Наскільки надійні клейові з'єднання?

Область застосування клею різноманітна, він використовується в промисловому виробництві, будівництві, ремонті та моделюванні. Клейові з'єднання застосовуються в складальних процесах, на етапі монтажу конструкцій і матеріалів. Найбільш часто клей використовується в паперовій промисловості і при обробці деревини. За свою історію клеючі речовини і суміші модифікувалися. Завдяки сучасним технологіям з'явилися клеї на основі синтетичних смол, здатні склеювати будь-які матеріали і поверхні. Синтетичні клеї володіють підвищеною еластичністю, гідроізолюють і герметизують з'єднання, а також забезпечують тривалий термін експлуатації. Прикладом ефективного використання синтетичних клеїв можна вважати монтаж труб ПВХ під клейове з'єднання або використання синтетичних клейових сумішей для ремонту і наладки верстатів (за допомогою клею коригують посадочні поверхні станин і корпусів).


Головною перевагою клею є висока надійність з'єднання різних поверхонь і деталей, що досягається без зайвого впливу на конструкційні елементи (свердління, стяжка, зварювання).

Що таке клей і клейові з'єднання?

Клей являє собою багатокомпонентну суміш або композицію, яка використовується для з'єднання різних конструкційних елементів і матеріалів. Клейове з'єднання нероз'ємне, міцна зв'язок утворюється зчепленням поверхонь з клейовим прошарком. Клеї різні за своїм складом. Композиції складаються з органічних і неорганічних полімерів. Основу клейової композиції класифікують:

полімери гарячого твердіння;

полімери холодного затвердіння;

термостійкі полімери;

термореактивні і термопластичні полімери;

полімери, що застосовуються в звичайному температурному діапазоні.

Розвиток виробничих технологій і хімії полімерів дали можливість створювати композиції, що забезпечують міцні клейові з'єднання матеріалів, поверхні яких раніше не піддавалися міцної зчепленні: метал, кераміка або скло. Крім полімерної основи, в склад клею входять різні добавки для додання клейовий прошарок цільових властивостей і характеристик (теплостійкість, вологостійкість, міцність, пластичність і т. д.). Добавками цільового призначення можуть бути: затверджувачі, розчинники, барвники, пластифікатори, а також інші наповнювачі. Якісні характеристики та властивості клейових з'єднань залежать від вибору клею і чіткого дотримання технології склеювання.

Клей: умови визначають вибір

У виборі клею головну роль грають властивості і характеристики матеріалів, призначених для склеювання, умови проведення робіт (вологість, температурний режим), розрахунковий термін служби клейового з'єднання і навантаження на нього. При виборі клею слід звертати увагу на вартість, санітарно-гігієнічні параметри, горючість. Особливістю всіх клейових з'єднань є погіршення характеристик зчеплення з плином часу, отже, протягом усього періоду експлуатації руйнуються адгезійні зв'язки. Зниження показника міцності і еластичності клейового прошарку відбувається внаслідок впливу температурних коливань, вологості та інших умов. Так, перед склеюванням будівельної конструкції, технологічного виробу або труби ПВХ, клейове з'єднання інтенсивно випробовують на міцність під впливом прогнозованих експлуатаційних умов.

Загальна технологія склеювання поверхонь

Технологія склеювання передбачає підготовку поверхонь, змішування компонентів клейового складу (якщо це потрібно), нанесення клею тонким шаром на поверхню і очікування до моменту отримання жорсткої зчіпки. Одним з найважливіших етапів є підготовка поверхонь перед склеюванням, цим забезпечується оптимальна зчіпка. При нанесенні клею на поверхню слід звертати увагу на достатність товщини плівки. Збірка клейових з'єднань завершується затвердінням клейового складу, що має проходити в оптимальному технологічному режимі. На підготовчому етапі обробки поверхні видаляються будь-які забруднення, за допомогою спеціальних розчинів поверхні обезжирюються, їм надається шорсткість. Кращий варіант підготовки поверхонь той, при якому помітно когезионное руйнування (руйнування за в'яжучому шару) клейових з'єднань. Для обробки склеюваних поверхонь використовують як хімічні, так і механічні способи підвищення міцності з'єднання. Від способу нанесення клейового шару на поверхню залежить якість клейового шва. Клей повинен рівномірно розподілятися по поверхні, товщина плівки повинна бути рівномірна і полягати в межах від 01 до 02 мм. Спосіб нанесення клею залежить від в'язкості композиції. Для прикладу, розглянемо особливості вибору клею і технологію монтажу клейовим способом системи водопостачання складається з труб ПВХ.

Вибір клею для труб ПВХ

Труба під клейове з'єднання з полівінілхлориду застосовується для прокладки інженерних комунікаціях систем водопостачання, використовується в опалювальних системах і каналізаціях. Існує кілька технологій з'єднання ПВХ труб і фітингів. Найчастіше застосовується дифузійне зварювання, однак, великою популярністю користується і технологія склеювання труб з фітингами, чим досягається висока міцність клейового з'єднання.
Використовуються для склеювання ПВХ труб клейові склади містять основний компонент полівінілхлорид, який для отримання необхідної консистенції розводять розчинником. Клейова композиція може містити додатково різні присадки і наповнювачі, що підвищують гідроізолюючі і герметичні здатності клею. Фізичний процес склеювання полягає в нанесенні клейового складу на поверхні виробів, далі виконується їх зведення, з плином часу розчинник випаровується, утворюється міцне клейове з'єднання. Використання в клеї полівінілхлориду забезпечує надійне зчеплення поверхонь на молекулярному рівні. Щоб вибрати оптимальну клейову композицію для ПВХ труб необхідно врахувати наступне:

чітко знати для яких цілей купується клей;

важливо ознайомитися з технологією підготовки клейового складу, клеї на основі полівінілхлориду можуть складатися з двох компонентів, які безпосередньо впливають на міцність клейового з'єднання;

швидкість схоплювання, яка у більшості композицій не перевищує 1-2 хвилини (залежно від вологості і температури повітря);

клейові склади для ПВХ труб мають різний колір;

ступінь в'язкості готової до застосування композиції.

Технологія монтажу ПВХ труб клейовим способом

Клейовий розчин ретельно перемішується. Якщо основні компоненти потрібно з'єднати самостійно, важливо дотримуватися правильні пропорції. Труба під клейове з'єднання готується на ділянці склеювання, проводиться очищення та знежирення поверхні. Монтаж починається з нанесення клейового складу на склеювані поверхні. Клей наноситься за допомогою кисті з рівномірним розподілом по поверхні, не допускається уривчастість плівки і пропуски окремих ділянок. По завершенні процедури змочування поверхонь клейовим розчином, трубний відрізок поєднується з фітингом. Після суміщення фітинга і труби, клейове з'єднання необхідно жорстко зафіксувати на 15-20 секунд, після чого утворюється початкова клейова зчіпка і клей загусне. Важливо переконатися, що конструкція зафіксована в правильному положенні ще до склеювання, оскільки провертання або інший вплив не допускається. Клейове з'єднання має перебувати у стані спокою протягом 15 хвилин до повного випаровування розчинника. Проводиться послідовне склеювання всіх ділянок водопровідної системи, що складається з фітингів і труб ПВХ. Клейове з'єднання після закінчення 24 годин з моменту завершення монтажу перевіряється на герметичність і міцність під навантаженням напору води.

Надійність клейових з'єднань

Вимоги щодо надійності клейових з'єднань пред'являються в залежності від характеристик склеюваних матеріалів та умов експлуатації з'єднання. Однак існує ряд універсальних параметрів, яким має відповідати будь-з'єднання. Базові характеристики надійності для всіх типів клейових з'єднань:

равнопрочность склеюваного матеріалу з клейовим з'єднанням;

монолітність клейового шва з склеиваемими елементами;

стійкість адгезійних зв'язків і якість обробки поверхонь визначають показники довговічності і надійності.

Головною ознакою надійності клейового шва є забезпечення міцності з'єднання рівного або перевершуючого міцність монолітної частини склеюваного матеріалу. Критеріями надійності клейового з'єднання, виходячи з особливостей експлуатації, можуть бути:

водостійкість: здатність клейового прошарку чинити опір руйнівній дії води;

теплостійкість: здатність зберігати клейового з'єднання міцність, монолітність і еластичність під дією високих температур;

біостійкість: здатність клейового прошарку і всього з'єднання зберігати первинні властивості під руйнівним впливом біологічних процесів.

Переваги клейових з'єднань

Використання клейових сумішей на основі полімерів і синтетичних розплавів істотно розширило область використання пластмас. Синтетичний клей, який розчином (розплавом) полімерної композиції, являє собою продукт переробки пластмаси. Головна перевага синтетичного клейового з'єднання – збереження фізичних і естетичних параметрів склеюваних матеріалів. Надійне з'єднання площин на великих площах забезпечують полімерні клеї. Клейові з'єднання з полімерних композицій успішно використовуються як для зчіпки великих площ, так і для точкового склеювання малих конструкційних елементів.

9 причин, по яких вибирають склеювання

Клеї здатні утворювати міцні з'єднання між матеріалами, що володіють різними фізичними властивостями і розмірами. Технологія склеювання перевершує ряд інших технологій, у тому числі зварювання, оскільки здатна з'єднати тонколистого елементи і крихкі матеріали.

Склеювання дозволяє рівномірно розподілити напруга по всій площині, що складно досягти, використовуючи зварні або заклепувальні з'єднання. Використання зварних і заклепочних сполук характеризується високою концентрацією точкових напруг тільки в місцях зчіпки.

Клейові з'єднання забезпечують високу швидкість складання конструкцій, при цьому характеризуються економічністю. Технологія склеювання універсальна і здатна замінити собою кілька способів з'єднання елементів.

Розвинена технологія виробництва та різноманітність клейових сумішей дає можливість їх використання на різних етапах виробничого процесу.

Вартість клейового з'єднання і його міцність часто перевершує відповідні показники альтернативних варіантів з'єднання конструкцій і елементів. З'єднання, виконані з використанням клею, володіють меншою вагою в порівнянні зі зварними або заклепочними сполуками.

Адгезивні матеріали володіють унікальною здатністю поглинання, розподілу і передачі напруг по всій площині між елементами конструкції. Еластичність і деформаційна здатність клейового шару підвищує надійність зчеплення.

Клей може успішно поєднати матеріали та елементи, чутливі до нагрівання, які здатні руйнуватися або деформуватися під дією високої температури.

Клей може виступати в якості герметизуючого матеріалу, забезпечуючи не тільки надійне з'єднання конструкції, але і ефективний опір руйнівній дії вологи і хімічних реагентів. Клейові шви добре ізолюють тепло і звук, є чудовими діелектриками.

Існує велика кількість клейових композицій, розроблених для складних кліматичних умов, з їх допомогою виходять особливо надійні клейові з'єднання. Застосування спеціальних складів дає можливість склеювати конструкції і елементи без нагрівального обладнання в умовах низьких температур і високої вологості.

Недоліки клейових з'єднань

Головними недоліками клейових з'єднань, зокрема, отриманих з використанням синтетичних клеїв, є неможливість їх використання в жорстких і особливо жорстких умовах експлуатації. З'єднання конструкцій за допомогою клею вимагає високої точності і поетапного контролю їх виконання. Фахівцям необхідно стежити за параметрами та режимами склеювання, дотриманням технології затвердіння клею, а також спокоєм конструкції в період формування зчіпки. Перевіряючи отримані сполуки, фахівець не завжди здатний визначити можливі дефекти склеювання. Для багатьох промислових клеїв технологічний процес затвердіння передбачає використання нагрівальних елементів. Склеювання гарячим способом часто й неможливо виконати при з'єднанні габаритних складних конструкцій.

Що важливо знати, розглядаючи клейові з'єднання?

Всі технології склеювання передбачають проведення ретельної многооперационной обробки поверхонь, що істотно ускладнює процес. Процес затвердіння клейового з'єднання повинен проходити в умовах певної вологості, підтримання постійного тиску і температурних режимів. Крім цього, період повного затвердіння може зайняти багато часу. Для деяких типів промислових клеїв на етапі склеювання виконується нагрівання клейового з'єднання.

Клейові з'єднання ретельно проектуються, фахівцями виконується аналіз розтягуючих і отслаивающих навантажень, прораховуються напруги, що виникають внаслідок різниці коефіцієнтів теплового розширення склеиваемой площині і клейового шва.

Клейові шви, незважаючи на свої позитивні властивості, володіють істотним недоліком – низька теплостійкість. Використання клею для складання конструкцій обмежується у разі експлуатації конструкції при підвищених температурах. Крім цього, багато хто види клейових з'єднань можуть руйнуватися під впливом механічних ударів.

Особливості склеювання елементів не дають можливості повною мірою проконтролювати якість з'єднання.

З'єднання, отримані шляхом склеювання, є нерозбірними, з цієї причини використання клею значно ускладнює процес розбирання або демонтажу конструкцій. В умовах інтенсивної експлуатації в агресивному середовищі або жорсткої експлуатації не представляється можливим розрахувати довговічність клейового з'єднання.