Co to jest klej? Jak działa? Wprowadzenie do technologii klejenia

Zastanawiasz się jak kleić tworzywa sztuczne popularnie zwane plastikami. Jakiego kleju użyć do klejenia stali, różnego rodzaju metali? Jak zastąpić tradycyjne metody łączenia : spawania, skręcanie, nitowanie? Jak łączyć materiały różnorodne metale z tworzywem sztucznym metale z materiałami kompozytowymi poliestrowymi, epoksydowymi?

Ten blog jest dla ciebie. Cyklicznie będą się tutaj ukazywać artykuły odpowiadające na wszystkie powyższe pytania. Zacznijmy od samego początku.

Co to jest klej?

Definicja kleju według normy europejskiej EN 923 to:

„Substancja niemetaliczna zdolna do przyłączania się do materiałów poprzez wiązanie się z ich powierzchniami (adhezja) i niezawodne łączenie ich siłami wewnętrznymi (kohezja)”

Adhezja i kohezja

Adhezja używając potocznego języka, jest to siła, która wytworzyła się pomiędzy „klejem” a materiałem klejonym. Adhezja wymaga odpowiedniego przygotowania powierzchni klejonej.

Kohezję najprościej wytłumaczyć jako siłę pomiędzy cząsteczkami danej mieszaniny chemicznej. Jej miarą jest potrzebna siła / praca, jaką musimy wykonać aby rozdzielić określone ciało na części. Kohezja wymaga odpowiednich warunków dla utwardzania kleju. O tym później.

Mówiąc prościej adhezja to siła wytworzona pomiędzy klejem a łączonym materiałem a kohezja to siła samego kleju osiągana poprzez tworzenie się wiązań polimerowych. 

Od czego zależy adhezja (siła łącząca klej z materiałem)?

Dla nas jako użytkowników głównym celem powinno być zadbanie o jak najlepszą adhezję do klejonej powierzchni. Adhezja będzie zależała od kilku czynników:

• Chropowatość powierzchni
• Zanieczyszczenie powierzchni
• Zwilżalność powierzchni

1. Chropowatość powierzchni

Jest cecha powierzchni ciała stałego , zależna od materiału jak i charakteru obróbki oraz użytego narzędzia. W przypadku klejenia zwiększenie chropowatości powierzchni może mieć znaczący wpływ na siłę adhezji tzw. zakotwienie się kleju w nieregularnościach powierzchni. Jeżeli chcemy powierzchnię „otworzyć”, czyli zwiększyć jej chropowatość możemy zastosować:

• szlifowanie
• matowienie
• piaskowanie
• śrutowanie

2. Zanieczyszczenie powierzchni klejonej

Podstawową czynnością przed klejeniem jest wyczyszczenie i odtłuszczenie powierzchni, aby pozbyć się brudu, tłuszczu, pozostałości po olejach obróbczych czy w przypadku tworzyw sztucznych pozostałości po środkach antyadhezyjnych używanych przy produkcji. Do tego celu najlepiej użyć dedykowanych preparatów oraz czyściw, które nie pozostawiają włókien i usprawniają cały proces. Przy odtłuszczaniu tworzyw sztucznych szczególnie ważne jest użycie preparatów, które nie uszkodzą odtłuszczanej powierzchni. Jest nim np. Loctite 7063, który jest neutralny dla tworzyw sztucznych. Nie powinno się używać do tego celu acetonu.

3. Zwilżalność powierzchni

Ten parametr pokaże nam, jak nasz klej będzie radził sobie z przyleganiem do danego substratu, materiału. Obraz poniżej pokazuję nam jak kropla cieczy zachowuję się w kontakcie z różnym napięciem powierzchniowym. Jeżeli chcesz sprawdzić ten parametr materiału, skrop go wodą. Po zachowaniu kropli dowiesz się, jakie jest napięcie. To pozwoli Ci odpowiednio przygotować się do ewentualnej zmiany napięcia. Do zwiększania napięcia powierzchniowego możemy używać: koronowania powierzchni, plazmowania, wytrawiania oraz primerowania - ale to temat na osobny artykuł :)

Dobra zwilżalność klejonej powierzchni

Słaba zwilżalność klejonej powierzchni

Od czego zależy kohezja?

Kohezja jest poniekąd wyjściowym parametrem kleju, zależy m.in. od jego bazy chemicznej i przeznaczenia. Bardzo ważne jest stosowanie się do zaleceń producenta podanych w kartach technicznych TDS. Kluczowe jest przestrzeganie czasu otwartego kleju, dbanie o odpowiednią temperaturę i wilgotność podczas utwardzania (sieciowania) kleju.

Materiały graficzne zostały zaczerpnięte z materiałów szkoleniowych Henkel Loctite