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 °С и выше и выдерживают длительное нагревание при 400—600 °С). 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

        ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

        |                                              |                                               | Условия склеивания                           | Свойства клеевых соединений     |

        |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

        | Тип клея                                | Склеиваемые материалы        | темп-ра,  | время, ч  | избыточное      | прочность при | теплостойкость,  |

        |                                              |                                               | °С           |                | давление, Мн/  | сдвиге при 20 | °С                        |

        |                                              |                                               |                |                | м²                     | °С для            |                            |

        |                                              |                                               |                |                | (кгс/см²)           | металлов,       |                            |

        |                                              |                                               |                |                |                         | Мн/м²             |                            |

        |                                              |                                               |                |                |                         | (кгс/cм²)          |                            |

        |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

        | Синтетические термореактивные клеи                                                                                                                                                     |

        |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

        | Феноло-формальдегидный     | Древесина, фенопласты,        | 20           | 4—6         | 0,2—0,4           | 10—15            | 75—100               |

        |                                              | графит                                   | 50—60    | 0,5—1,5   | (2—4)               | (100—150)       |                            |

        |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

        | Фенольно-каучуковый            | Металлы, термореактивные    | 150—200 | 1—2         | 0,8—2              | 15—25            | 200—300             |

        |                                              | пластики, силикатные стекла  |                |                | (8—20)             | (150—250)       |                            |

        |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

        | Фенольно-                              | Металлы, пластмассы,           | 140—200 | 0,5—1,0   | 0,8—2              | 15—30            | 200—250             |

        | поливинилацетатный              | керамика и др.                       |                |                | (8—20)             | (150—300)       |                            |

        |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

        | Эпоксидный                           | Металлы, неметаллические    | 20           | 24            | 0,03—0,3          | 10—30            | 60—125               |

        |                                              | материалы                             | 120—200 | 0,5—0,7   | (0,3—3,0)         | (100—300)       |                            |

        |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

        | Полиэфирный (на основе       | Металлы, неметаллические    | 20           | 24            | контактное       | 7,5—12,5        | 60—125               |

        | ненасыщенного полиэфира    | материалы                             | 80           | 0,5           |                         | (75—125)        |                            |

        | со стиролом)                          |                                               |                |                |                         |                       |                            |

        |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

        | Полиуретановый                    | Металлы, неметаллические    | 20           | 24            | 0,05—0,5          | 10—20            | 75—125               |

        |                                              | материалы                             | 100         | 4              | (0,5—5)            | (100—200)       |                            |

        |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

        | Резиновый (на основе            | Резины, неметаллические      | 12           | 24            | 0,02                 | 1,3^а                 | 50—60                |

        | полихлоропрена)                    | материалы, металлы, стекло  |                |                | (0,2)                 | (13)                 |                            |

        |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

        | Карбамидный                         | Древесина                              | 20           | 4-6           | 0,1—0,5 (1,0—  | 10—13^б (100-  | 75—125               |

        | (мочевиноформальдегидный) |                                               |                |                | 5,0)                  | 130)                |                            |

        |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

        | Кремнийорганический            | Металлы, неметаллические    | 150—250 | 1—3         | 0,3—0,8           | 10—17,5         | 350—1200           |

        |                                              | материалы                             |                |                | (3—8)               | (100-175)         |                            |

        |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

        | Синтетические термопластичные клеи                                                                                                                                                     |

        |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

        | Карбинольный                        | Металлы, керамика,               | 20           | 24            | 0,15                 | 10—15            | 50—60                |

        |                                              | пластмассы                            |                |                | (1,5)                 | (100—150)       |                            |

        |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

        | Полиакриловый                      | Неметаллические материалы, | 20           | 24            | 0,01—0,3          | 15—25            | 60—100               |

        |                                              | металлы                                 | 80           | 4—6         | (0,1—3)            | (150—250)       |                            |

        |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

        | Полиамидный                        | Неметаллические материалы, | 150         |                | 0,1—0,5           | 15—25            | 50—60                |

        |                                              | металлы                                 |                |                | (1,0—5,0)         | (150—250)       |                            |

        |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

        | Поливинилацетатный             | Бумага, кожи, ткани,              | 20           | 1 0,5—1   | контактное       | 5—12^в             | 60                       |

        |                                              | пластические массы               |                |                |                         | (50—120)        |                            |

        |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

        | Перхлорвиниловый                | Пластифицированный и          | 20           | 6—24       | 0,01—0,3          | 4—8^г               | 60                       |

        |                                              | непластифицированный          |                |                | (0,1—3,0)         | (40—80)          |                            |

        |                                              | поливинилхлорид, ткани,        |                |                |                         |                       |                            |

        |                                              | пластмассы                            |                |                |                         |                       |                            |

        |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

        | Полибензимидазольный         | Металлы, стеклопластики       | 150—350 | 3—5         | 1,5—4,0           | 15—30            | 350—540             |

        |                                              |                                               |                |                | (15—40)           | (150—300)       |                            |

        |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

        | Полиимидный                        | Металлы, стеклопластики       | 180—315 | 1,5—8,0   | 0,14—0,3          | 15—30            | 300—375             |

        |                                              |                                               |                |                | (1,4—3)            | (150—300)       |                            |

        |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

        | Природные клеи                                                                                                                                                                                      |

        |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

        | Казеиновый                           | Древесина, бумага, кожа,       | 20           | 48            | 0,3—1,5           | 6—8^б              | 50                       |

        |                                              | ткани                                      | 60           | 12            | (3—15)             | (60—80)          |                            |

        |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

        | Глютиновый (столярный)        | Древесина                              | 20           | 48            | 0,3—1              | 5—8^б              | 50                       |

        |                                              |                                               |                |                | (3—10)             | (50—80)          |                            |

        ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

        

        ^а Прочность на отрыв резины к металлу. ^бИспытания на образцах древесины сосны. ^вИспытания на образцах этрола. ^гИспытания 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.