Задолго до того, как появилась сварка, болтовое соединение или пайка, существовало сращивание. Сращивание является самым древним и самым простым способом соединения двух компонентов.

Еще люди каменного века стали первыми потребителями клеящих веществ. Они использовали пчелиный воск и березовый сок для прикрепления наконечников стрел с помощью нагретых кромок камней, применяемых в качестве инструмента для пайки. По прошествии столетий в области использования клеящих материалов был достигнут существенный прогресс. В данной статье дается обзор шести основных типов клеящих материалов, которые можно использовать, когда нет возможности использовать для соединения термопластических материалов сварку струёй горячего воздуха или же экструзионную сварку.

Понятие сращивания включает в себя соединение отдельных компонентов за счет использования адгезии поверхностей  и твердости или способности к связыванию клеящих веществ. Если Вам будут заранее известны некоторые свойства сращивания, это может избавить Вас от ненужных сюрпризов в будущем. Одним из лучших свойств является равномерное распределение напряжения. Кроме того, совершенно различные материалы можно соединять друг с другом, можно быстро создавать большие поверхности сращивания, а клеящий материал сам заполняет все неровности поверхности. С другой стороны, имеются и не совсем желательные свойства. Вы обнаружите, что прочность ограничена, и что не все материалы подходят для применения сращивания (например, полиолефины), здесь также очень важно правильно хранить химические вещества. У большинства клеящих веществ возникают проблемы при изменении температуры. Также различия в расширении пластмассового материала и клеящего вещества приводит к возникновению напряжения и потере прочности при сращивании.

Давайте ненадолго вернемся к полиолефиновым пластмассам. Эти пластмассы (PP, PE  и т. д.) обладают очень низкой энергией поверхности. Повысить энергию поверхности можно за счет использования грунтовочного покрытия, или же обработки электричеством или пламенем. Это поможет получить неплохое соединение, но только временно. Значительно лучше подвергать эти полиолефины сварке. 

Как я уже упоминал ранее, клеящие вещества употребляются уже с незапамятных времен. На сегодняшний день существует примерно 250, 000 различных клеящих веществ для всех видов применений. Выбор подходящего вещества может стать непростой проблемой. Поэтому прежде, чем использовать новую пластмассу или новое клеящее вещество необходимо провести соответствующее исследование. Очень важно знать, как пластмасса будет реагировать с клеящим веществом, а также то, для какого применения и при каких условиях окружающей среды будет использоваться готовая деталь.

Группы клеящих веществ

В целом существует шесть основных групп клеящих веществ. Благодаря различиям их химических структур они обладают теми или иными технологическими свойствами. Большое количество клеящих веществ или вяжущих материалов можно включить в состав следующих групп:

Плавящийся клей (клей для горячего склеивания)

Это однокомпонентное термопластическое клеящее вещество, для использования которого необходимо нагревание до стадии плавления. Преимуществами здесь являются небольшая продолжительность отверждения, простота хранения и разгрузки /погрузки, а также отсутствие растворителя и эффективность. Недостатками являются низкая теплостойкость и невозможность обработки значительных площадей сращивания.

Поликонденсат (фенольные смолы)

Это типичные двухкомпонентные термоотверждающиеся клеящие вещества. Здесь компоненты при соединении вступают друг с другом в реакцию. В результате образуется очень прочное сращивание, широкий диапазон применения, и достаточное количество времени на обработку материала в сочетании с хорошей теплостойкостью. Недостатком является создание смеси: соотношения и условия обращения должны очень точно соблюдаться. Надлежащее хранение имеет решающее значение, а это может быть связано с существенными затратами.

Клей в виде раствора (цемент)

Это однокомпонентное термопластическое клеящее вещество, которое растворимо в растворителе. После исчезновения растворителя клеящее вещество затвердевает. Преимуществом является возможность использования на большой площади и на неровной поверхности. Недостатками являются необходимость соблюдения условий хранения и выделение вредных газов.

Полимеризат (цианакрилаты)

Это однокомпонентное термопластическое клеящее вещество, которому необходим катализатор для инициации реакции.  В данном случае будет достаточно влажности из окружающей среды. Преимуществами является небольшая продолжительность отверждения и прочное соединение. Недостатками являются хрупкость получаемого сращивания, а также необходимость иметь хорошо подходящие друг к другу поверхности.

Дисперсия клеящего вещества (древесный клей)

Это довольно распространенное средство при работе с пластмассами. Оно относится к группе клеящих веществ, но используется, преимущественно, при работе с древесиной.

Клеящие вещества с аддитивной полимеризацией (эпоксидные смолы)

Это типичные двухкомпонентные термоотверждающиеся клеящие вещества. Здесь компоненты вступают друг с другом в реакцию. Преимуществами являются очень прочное сращивание, широкий диапазон применений и достаточное количество времени на обработку материала в сочетании с хорошей теплостойкостью. Недостатком является создание смеси: соотношения и условия обращения должны очень точно соблюдаться. Надлежащее хранение имеет решающее значение, а это может быть связано с существенными затратами.

Конструкция соединения, как правило, зависит от характера применения. Если используется соединение внахлестку, или Т-образное соединение или же какой-либо иной вид соединения, нижесказанное будет применимо к любому виду сращивания. Убедитесь в том, что клеящее вещество способно функционировать со средой, с которой в дальнейшем будет контактировать клей.

Подготовка поверхности для сращивания имеет решающее значение для обеспечения успешного соединения. Поверхности никогда не бывают изначально чистыми. Поэтому, необходимо сначала удалить сильное загрязнение, пыль и жир. Затем следует использовать пескоструйную обработку или  шлифовальную бумагу (зерно 100 – 150) для зачистки поверхности сращивания. Надо удалить пыль от шлифования путем использования не содержащего масел сжатого воздуха. Если такой возможности нет, можно использовать удаляющий жир растворитель для устранения любых остатков. Следует помнить, что некоторые пластмассы неустойчивы к воздействию ряда растворителей. Если у Вас нет уверенности по этому вопросу, попробуйте очиститель сначала на каком-либо образце. Не рекомендуется использовать спирт, бензин и т. д., поскольку от них остаются следы вещества. 

После того, как все эти этапы пройдены, старайтесь избегать прикосновения к подготовленной поверхности голыми руками. Любой отпечаток Ваших пальцев и любое загрязнение, оставленное на поверхности, уменьшат прочность соединения. В любом случае необходимо осуществлять соединение сразу после того, как поверхности будут подготовлены.

Перед тем, как начать процесс склеивания, следует сделать следующее: очистить поверхность в том месте, где будет осуществляться склеивание, убедиться, что имеется достаточно места для размещения компонентов, инструментов, средств индивидуальной защиты и т. д. И, наконец, необходимо подготовить оборудование, которое Вам потребуется, такое как:

Также хорошо бы приготовить заранее достаточное количество клеящего вещества, так, чтобы остаток можно было использовать для контроля времени отверждения смеси. Это позволяет убедиться в том, что соединение действительно затвердело и смесь приготовлена правильно. Оставьте все на ночь в безопасном месте, и проверьте результат на следующий день.  

Отверждение некоторых клеящих веществ будет реализовываться быстрее, если использовать обработку ультрафиолетовыми лучами или же теплотой, здесь надо справиться в инструкции.

Режим хранения клеящих веществ влияет на их качество и срок эксплуатации. Поэтому здесь также следует справиться в инструкции прежде, чем начинать работу с незнакомыми клеящими веществами.

В целом, идеальным местом для хранения является прохладное, темное и сухое место с хорошей вентиляцией.

Следует соблюдать также и некоторые другие меры безопасности. Полностью должны быть запрещены прием пищи, распитие напитков и, в особенности, курении в зоне проведения соединения. В окружающем воздухе имеются частицы пыли и дыма, Вы можете проглотить или вдохнуть эти частицы с пищей или сигаретами. Кроме того, не разрешается нахождение открытого огня в непосредственной близости от зоны склеивания из-за воспламеняемости большинства испарений клеящих веществ. Следует избегать контакта с кожей, поскольку некоторые растворители проникают непосредственно в кровеносную систему; такой контакт может также вызывать аллергические реакции. При любом применении клеящих веществ и растворителей очень важным фактором является использование хорошей вентиляции. Прочитайте лист данных безопасности материалов (MSDS), и строго придерживайтесь того, что там указано. И, наконец, все клеящие вещества являются специальными отходами, и их ликвидация должна производиться надлежащим образом.

Все вышесказанное дает только некоторые основные представления. После того, как Вы начнете работать с различными клеящими материалами, у Вас возникнут дополнительные вопросы. Нередко опыт является наилучшим наставником, и он позволит Вам определить, какие именно методы подходят лично Вам. В следующем номере мы рассмотрим "Ремонтные работы с пластмассовыми деталями".

Заявление об отсутствии гарантий: Настоящая статья представлена без каких-либо явных или подразумеваемых гарантий. Хотя были приложены все усилия для обеспечения точности информации, содержащейся в статье, авторы и персонал редакции не несут никакой ответственности за ошибки или упущения и не подлежат ответственности по возмещению ущерба, которая может возникнуть на основе использования содержащейся здесь информации.

Newchemistry.ru