Клеевые материалы

Клеи представляют собой материалы, способные при известных температурах затвердевать и обеспечивать прочное соединение одинаковых или разных материалов. Различают клеи животного происхождения (мездровый, костный, казеиновый), растительного (крахмал, декстрин) и синтетического (из смол, получаемых искусственным путем).

В рабочий состав клеев животного и растительного происхождения вводят воду и некоторые другие добавки. В состав синтетических клеев входят отвердители, наполнители, пластификаторы и растворители. Клеи животного и растительного происхождения уступают синтетическим клеям по прочности и ряду других свойств и в судостроении, как правило, не применяются, иногда их используют при некоторых ремонтных работах.

Для приготовления мездрового клея (ГОСТ 3252—75) сухой клей замачивают остывшей кипяченой водой в чистой посуде в течение 6—8 ч. После полного набухания клея излишки воды сливают, а клеевую массу загружают в котел с паровой рубашкой и подогревают без добавления воды до температуры 35—70° С в течение 2 ч, периодически размешивая деревянной мешалкой. Клей считают готовым, когда в нем нет клеевых сгустков. Разливают клей в чистые луженые медные клеянки с водяной рубашкой. Готовят клей только на одну смену. Количество воды для приготовления клея берут в зависимости от его вязкости и концентрации.

Костный клей (ГОСТ 2067—71) выпускают в виде плиток, а также галерты (студня). Его физико-механические свойства несколько хуже, чем у мездрового клея. Из плиток рабочий раствор клея готовят так же, как и мездровый.

Клей казеиновый (ГОСТ 3056—74) — это порошкообразный материал из отходов молочных продуктов. Его водостойкость выше, чем у мездрового клея. Рабочий раствор готовят следующим образом: на 1 мас. ч. казеинового порошка берут 1,8—2,3 мас. ч. питьевой воды при температуре 10—25°. Порошок вводят в воду порциями и перемешивают в клеемешалке 30—40 мин до получения однородной массы, затем процеживают и отстаивают 10—15 мин. Склеивание производят при температуре 12—30° С и давлении (5—7) 105 Па. Продолжительность запрессовки 2—5 ч, расход клея 130—270 г/м2. Рабочий раствор клея годен к употреблению 3—4 ч. Клей наносят кистью. Загустевший клей непригоден к применению, его отвердение необратимо.

Основой для получения синтетических клеев являются смолы. В большинстве случаев для получения клея в состав синтетических смол вводят отвердители. В такие клеи, как эпоксидные, добавляют еще стабилизаторы, пластификаторы и наполнители. В зависимости от обратимости пленки после ее отверждения синтетические смолы делят на термореактивные и термопластичные. При повторном нагревании отвердевшая пленка термопластичной смолы размягчается и может снова служить клеящим веществом. Это свойство смол называется обратимостью. К термопластичным относят поливинилацетатные, поливинилхлоридные, полиамидные и другие смолы.

Термореактивные смолы необратимы и при нагревании после отверждения не могут прийти в исходное состояние. Они образуют более прочные клеевые соединения, нежели термопластичные смолы. Склеивание древесины синтетическими смолами и клеями можно выполнять при нагревании и при обычных температурах. Различают синтетические смолы и клеи горячего и холодного отверждения. Синтетические смолы выпускают в виде жидкостей, пленок и порошков.

Для изготовления деревянной мебели и мебели из трехслойных щитов применяют главным образом мочевиноформальдегидные и эпоксидные клеи. Перхлорвиниловые, 88Н, наиритовый, БФ-2 и др. применяют для склеивания синтетических материалов друг с другом и с древесиной.

Клеи на основе фенолформальдегидных смол холодного отверждения применяют в деревянном судостроении, так как они образуют очень прочные и водостойкие соединения. Они пригодны и для склеивания текстолита, слоистых пластиков и других материалов.

К этим клеям относят клеи ВИАМБ-3, КБ-3, СП-2 и другие. Рабочий состав этих клеев образуется после введения в смолу отвердителя, так называемого контакта Петрова. Рабочий состав этих клеев следует готовить под наблюдением химика-лаборанта. Клей наносят вручную на одну или обе склеиваемые поверхности. Расход при одностороннем нанесении 175—200 г/м2, при двустороннем — 250—350 г/м2. Вязкость доводят до 25—40° ВУ.

После нанесения клея детали выдерживают 5—15 мин при температуре 16—30° (открытая выдержка), затем собирают склеиваемые детали, не применяя давление. Через 5—25 мин от начала сборки детали укладывают под пресс или зажимают в струбцинах. Давление при запрессовке (2—10) 105 Па, выдержка под прессом при температуре 20° С в течение 3—16 ч и относительной влажности воздуха 75%. После распрессовки склеенные детали выдерживают до начала обработки при нормальной температуре 24 ч.

Клеи ВИАМБ-3 и др. стойки к морской воде, нефтепродуктам и кислотам и пригодны для склеивания деталей конструкций, рассчитанных на эксплуатацию в тропических условиях. Клей ВИАМБ-3 содержит до 20% свободного фенола, вредно действующего на органы дыхания и кожные покровы работающих. Клей СП-2 и КБ-3 содержат 3—5% свободного фенола.

Клей бакелитовый склеивает текстолит, гетинакс, слоистый пластик и асбосилит-609. Готовят его непосредственно на рабочем месте, взяв 100 мас. ч. лака бакелитового (ГОСТ 901—71) и 2—3 мас. ч. уротропина. Смесь перемешивают до полного растворения уротропина и наносят кистью на обе склеиваемые поверхности (на асбосилит наносят два слоя). Загустевший клей разжижают этиловым спиртом до вязкости 15—18 с по ВЗ-4. Расход клея составляет 0,2—0,4 кг/м2, температура при склеивании 110—120° С, давление (2—20)-105 Па, отверждение происходит через 4 ч.

Клеи мочевиноформальдегидные, или карбамидные, получают после смешения мочевиноформальдегидных смол с отвердителем. В зависимости от рода отвердителя эти клеи могут быть использованы для холодной и горячей склейки. Отвердителем для горячей склейки служит хлористый аммоний в порошке либо его водный раствор 15—20%-ной концентрации. Для холодного склеивания отвердителями служат водные растворы щавелевой или молочной кислоты. Для смолы М-70 применяют только хлористый аммоний. Количество отвердителя, вводимого в смолу, различно в зависимости от типа смолы. Жизнеспособность клеев (время пригодности к использованию) зависит от количества вводимого отвердителя: она уменьшается при увеличении отвердителя. Повышение температуры рабочего состава клея также снижает его жизнеспособность (время его пригодности). Жизнеспособность клея М-70 увеличивается в два раза при внесении в рабочую смесь 1 % аммиачной воды 25%-ной концентрации.

Смолу МФ-17 (МРТУ 6-05-1006—66) заливают в клеемешалку и при непрерывном перемешивании добавляют в нее наполнитель, если по паспорту на поставку смолы он не введен заводом-поставщиком. Наполнителем является древесная мука (количество которой 8 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы). После получения однородной смеси в нее добавляют отвердитель и все вновь перемешивают в клеемешалке 10—15 мин. Для поддержания постоянной температуры смеси не выше 20° С через водяную рубашку клеемешалки пропускают холодную воду. Время пригодности клея для холодной склейки 2—4 ч, а для горячей — 24—48 ч. Расход клея составляет при холодной склейке древесины 0,2—0,3 кг/м2, при наклейке пластика на асбосилит-609 и для горячей склейки древесины соответственно 0,7—0,9 кг/м2 и 0,1—0,13 кг/м2. Давление при прессовании: при наклейке пластика на асбосилит-609 — (15—20)-105 Па, при склейке древесины — (1-5)-105 Па.

Клей резерпиноформальдегидный ФР-12 (МРТУ 6-05-1202—69) склеивает древесные материалы, слоистые пластики с пенопластом ПХВ в трехслойных щитах и мебельную фурнитуру при сборочных работах. Готовят клей на месте работы, его рабочий состав следующий: смола ФР-12—100 мас. ч., параформ — 13,5 мас. ч., аэросил — 2—3 мас. ч. Параформ и аэросил вводят в смолу и перемешивают все до получения однородной массы. Время пригодности клея при температуре 20—26° С составляет 2 ч, расход — 0,33 кг/м2, давление при прессовании — 3·105 Па, температура прессования 55—60° С. Время, необходимое для запрессовки щитов, составляет: при температуре 55—60° С — 1 ч, а при температуре 20° С — 24 ч. Выдержка склеенных деталей при сборочных работах — 16 ч.

Рецептура карбамидных клеев для облицовки шпоном и склейки древесины и пластика приведена в табл. 1.

Унифицированную карбамидную смолу M19-62 (ГОСТ 14231—69) применяют для фанерования щитов, склеивания шиповых соединений, массивной древесины и гнутоклееных деталей. Цикл прессования деталей, склеенных клеем на основе смолы М19-62, составляет всего 25—40 с, что сокращает общее время фанерования на 30%. Давление при прессовании составляет (5—7)-105 Па, время прессования для шпона толщиной до 0,8 мм при температуре, 130—135° С 35 с, а от начала загрузки пакетов в пресс до установления полного давления — не более 30 с. Время от момента нанесения клея до загрузки щитов в пресс должно быть не более 20 мин, а выдержка после прессования — не менее 2 ч.

Эпоксидные смолы отличаются высокими адгезионными (сцепляющими) и механическими свойствами и являются основой для приготовления эпоксидных клеев различных композиций. Эпоксидные смолы водостойки и спиртонерастворимы. Растворяются они только в ацетоне, бензоле, толуоле и других органических растворителях. В чистом виде эпоксидные смолы термопластичны. Для отверждения в их состав вводят отвердители. В зависимости от характера отвердителя отверждение может протекать при обычной или при повышенной температуре. Для отверждения при повышенных температурах применяют кислотные отвердители  (фталевый и малеиновые ангидриды), при нормальных температурах — в основном полиэтиленполиамин, гексаметилен и диамин.

Клеи холодного отверждения обладают меньшей прочностью, чем клеи горячего отверждения, и пригодны для использования не более 1,5 ч. Для повышения эластичности клеевой пленки эпоксидных клеев холодного отверждения в состав смолы вводят пластификаторы (дибутилфталат, тиокол и др.). Для улучшения прочностных характеристик в композицию эпоксидных клеев вводят наполнители (цемент, тальк, асбест и др.).

В судостроении клеи на основе эпоксидных смол применяют для склеивания однородных и разнородных материалов из древесины, стеклопластика, пенопласта, декоративного бумажно-слоистого пластика, линолеума марок УФ, ТТН, текстолита, гетинакса, алюминия и стали.

При изготовлении судовой мебели из трехслойных щитов применяют клеи ЭП-1, К-153, клей Кировского завода, клей ПЭД-Б, ЭПК-518, ЭПК-519, ЭПК-520, ФЭП по рецептуре, указанной в ОСТ 5.9068—71. Эти клеи приготовляют при непосредственном участии химика-лаборанта.

Эпоксидно-полиамидный клей ЭП-1 склеивает сталь, сплавы АМг, стеклопластики, слоистые пластики, асбосилит-609 в различных сочетаниях. Клей наносят шпателем на обе склеиваемые поверхности. Приготовленный клей берут для работы в количестве, необходимом для использования в течение срока пригодности. При добавлении в состав композиции полиэтиленполиамина выделяется значительное количество тепла, поэтому сосуд с клеем необходимо охлаждать до температуры 15—20° С. Для склеивания декоративного бумажно-слоистого пластика с древесиной и пенопластом клеевую композицию можно приготовить без наполнителя.

Клеи на основе эпоксидных смол токсичны, поэтому в помещении для приготовления и запрессовки деталей должна быть предусмотрена эффективная приточно-вытяжная вентиляция.

Клей ЭПК марок ЭПК-518, ЭПК-519, ЭПК-520 клеит те же материалы, что и клей ЭП-1, а также пенопласт ПХВ к металлам, древесине и стеклопластикам. Его применяют и для наклейки линолеума марок УФ и ТТН. Клей готовят при температуре 18—23° С. При этом в отмеренное количество смолы ЭД-5 вводят полиамидную смолу и смесь тщательно перемешивают в клеемешалке в течение 15 мин.

Клеем эпоксидно-перхлорвиниловым ПЭД-Б (ВТУП 283—62) склеивают винипласт, приклеивают поливинилхлоридный пластикат к металлам и древесине. Клей наносят кистью на обе склеиваемые поверхности. Клей готовят на рабочем месте. Он состоит из лака эпоксидно-перхлорвинилового и полиэтиленполиамина (табл. 2). Полиэтиленполиамин вводят перед употреблением клея.

Клей эпоксидно-тиоколовый К-153 (ТУ 6-05-1584—72) применяют для склеивания металлов, слоистых пластиков, асбосилита-609 и пенопласта ПХВ. В состав клея входят: эпоксидная смола полиэтиленполиамин и кварц пылевидный (см. табл. 2). Кварц вводят в компаунд при нормальной температуре и перемешивают в клее-мешалке. Полиэтиленполиамин вводят перед употреблением.

Клей ФЭП применяют для приклеивания поливинилхлоридных профилей к павинолу, пластикату, линолеуму, стеклопластику, винипласту, клееной фанере (не пропитанной антипиреном), сплавам АМг, стали. Клей наносят кистью на обе склеиваемые поверхности, открытая выдержка до «отлипа» 2—3 мин. Расход клея составляет 0,3 кг/м2, время схватывания после склейки при 20° G не превышает 60 с. Клей устойчив в тропических условиях и водостоек. Рецептура эпоксидных клеев приведена в табл. 2.

Клей 88Н (МРТУ 38-5-880—66), 88НП (МРТУ 38-5-6622—65) применяют для приклеивания резины к дереву и металлам, для склеивания пенополиуретана, павинола, винилискожи, линолеума и асбосилита-609. Загустевший клей разбавляют смесью этилацетата с бензином в соотношении 2:1. Время пригодности клея 88Н составляет 3 мес, клея 88НП — 6 мес. Расход на 1 м2 не превышает 0,3—0,6 кг — при склейке винилискожи с асбосилитом и 0,15— 0,2 кг]— при наклейке винипласта на разные материалы (исключая асбосилит-609). Время отверждения клея — 48 ч, давление при склеивании незначительное (приглаживание роликом).

Клеи БФ-2, БФ-4, БФ-6 (ГОСТ 12172—77) представляют собой прозрачные или слегка мутноватые жидкости. Их применяют для склеивания изделий из однородных и разнородных материалов: металлов, пластмасс, текстолита, кожи, ткани, органического стекла, фарфора, древесины. Вязкость клеев БФ-2 и БФ-4, измеренная вискозиметром ВЗ-4 при температуре 20° С, составляет 30—60 с, а вязкость клея БФ-6 — не менее 60 с. Отверждение клеев БФ-2 и БФ-4 при горячей оклейке наступает через 1 ч, БФ-6 — через 5 ч. При холодной склейке отверждение наступает не раньше чем через 24 ч. Расход клея — 0,2 кг/м3.

Клей Кировского завода применяют для приклеивания линолеума, поливинилхлоридных профилей к металлам, стеклопластику и древесине. Готовят его на рабочем месте. Время пригодности клея при температуре 5—25° С не менее 15 сут. Давление при склеивании должно быть (0,1—0,3)-105 Па, отверждение клеевого соединения происходит через 48—72 ч.

Поливинилацетатный клей ПВА-Э применяется для наклейки павинола, винилискожи, текставинита на фанеру, стеклопластик и асбосилит-609. Готовят клей на рабочем месте, наносят кистью в один слой, а при наклейке павинола на асбосилит-609 — на обе поверхности. Вязкость клея должна быть удобной для нанесения на склеиваемые поверхности. Время пригодности клея — 6 мес, расход — 0,35 кг/м2. Давление, необходимое для склеивания, достигается притиркой или прикаткой.