Na jakie grupy możemy podzielić kleje? Wprowadzenie.

Kleje możemy podzielić biorąc pod uwagę różne czynniki. Podstawowymi są pochodzenie, sposób utwardzania oraz wytrzymałość kleju. Z pewnością można by wyodrębnić więcej klasyfikacji jak np. ilość składników, jednak te naszym zdaniem wystarczają, aby pokazać główne różnice pomiędzy danymi grupami klejów. 

Podział klejów ze względu na sposób utwardzania

Wyróżniamy dwa podstawowe mechanizmy utwardzania klejów, są nimi:

• kleje chemoutwardzalne - proces utwardzania (polimeryzacji) jest inicjowany poprzez zmieszanie składnika A ze składnikiem B. Są to w większości kleje dwuskładnikowe.
• kleje o fizycznym mechanizmie utwardzania - utwardzanie następuje poprzez dostarczenie odpowiedniej fizycznej własności (docisk, parowanie rozpuszczalnika, temperatura)

Pełna klasyfikacja sposobów utwardzania klejów przedstawiona jest na poniższej grafice:

Kleje chemoutwardzalne

Kleje chemoutwardzalne dzielimy na kleje utwardzane na zimno oraz termoutwardzalne (potrzebujące temperatury, aby rozpoczął się proces sieciowania). 

W ramach tej grupy możemy wyodrębnić 3 rodzaje utwardzania / przebiegu reakcji chemicznej:

Polimeryzacja

Jest to reakcja chemiczna, podczas której związki chemiczne posiadające małą masę cząsteczkową (monomery) lub mieszanina kilku takich związków łączą się ze sobą, aż do wyczerpania wolnych grup funkcyjnych.  Do tej grupy zaliczamy np. kleje anaerobowe oraz kleje cyjanoakrylowe.

Poliaddycja

Poliaddycję można opisać jako rodzaj reakcji chemicznej, polimeryzację, w której nie występują produkty uboczne. Ma ona charakter stopniowy a nie łańcuchowy. W ten sposób utwardzają się np. kleje poliuretanowe i epoksydowe

Polikondensacja

W tego typu reakcji polimeryzacja przebiega stopniowo, w jej trakcie wydzielany jest niskocząsteczkowy produkt uboczny. W ten sposób utwardza się np. silikon, jest to powodem problemów z lakierowaniem powierzchni, które były w pobliżu utwardzającego się silikonu

Kleje o fizycznym mechanizmie utwardzania

Z tej grupy klejów możemy dodatkowo wyróżnić 4 sposoby utwardzania:

Dyspersja

Kleje dyspersyjne to kleje, w których klej jest zawiesiną w innej substancji (zazwyczaj wodzie). Utwardzanie następuje poprzez odparowanie wody. Są powszechnie używane w stolarstwie, przemyśle papierniczym, w budownictwie do klejenia wykładzin.

Kleje rozpuszczalnikowe

Tego typu produkty utwardzają się poprzez odparowanie rozpuszczalnika (np. alkohol, rozpuszczalniki organiczne). Składają się z płynnego nośnika, bazy i modyfikatorów. Po odparowaniu nośnika klej się zagęszcza i zmienia w suchą, jednolitą spoinę, która trwale łączy elementy. Bardzo popularnym produktem tego typu jest butapren, do tej grupy zaliczamy również np. Terokal 2444. Tego typu kleje bardzo często są używane do klejenia gumy o dużych rozmiarach np. mat gumowych.

Kleje termotopliwe

Grupa klejów, która utwardza się pod wpływem temperatury, tj. topi się i uzyskuje zdolność do zwilżenia powierzchni - połączenia się z nią. Możemy wyodrębnić dodatkowo 3 rodzaje klejów w tej kategorii:

• kleje EVA (na bazie octanu etylenowo-winylowego) - zazwyczaj koloru żółtego, mają specyficzny zapach, powszechnie stosowane do produkcji opakowań tekturowych
• kleje PO (na bazie poliolefin) - posiadają lepsze właściwości niż tradycyjne kleje EVA jak np. wyższa odporność temperaturowa, lepsza przyczepność, zwiększona elastyczność w niskich temperaturach
• kleje PUR (na bazie poliuretanu) - kleje z tej grupy reagują z wilgocią zawartą w materiale lub w otoczeniu np. w powietrzu. To oznacza, że jednocześnie mają miejsce dwa efekty - twardnienie płynnego kleju oraz reakcja chemiczna, które dodatkowo pozytywnie wpływa na właściwości klejące. Są to kleje reaktywne (po usieciowaniu poddanie wysokiej temperaturze nie powoduje zmiany skupienia tj. stopienia się kleju). Są najlepsze pod kątem odporności na wodę i temperaturę. Używane są przy produkcji mebli, w przemyśle motoryzacyjnym oraz tekstylnym
• kleje PSA (Pressure Sensitive Adhesives) to tzw. kleje wiecznie żywe, które charakteryzują się stałą kleistością. Wiązanie z materiałem uzyskuje się za pomocą docisku - im większa siła tym silniejsze wiązanie. W zależności od mocy kleistości spoiny, proces łączenia z różnymi substratami może nastąpić od razu lub po czasie, dlatego te kleje są często używane do powlekania wstępnego niezależnie od procesu klejenia.
• kleje zwierzęce - klej który jest tworzony przez dłuższe wrzenie zwierzęcej tkanki łącznej. Najczęściej mieszany z wodą oraz podgrzewany do określonej temperatury, jednak nie wyższej niż 70°C. W wyższej temperaturze klej ulega degradacji. Używany w introligatorniach.

Podział klejów ze względu na pochodzenie

Pod względem pochodzenia możemy wyróżnić dwie grupy klejów:

• kleje pochodzenia naturalnego - na bazie skrobi, celulozy oraz zwierzęce
• kleje syntetyczne - stanowią zdecydowaną większość używanych aktualnie produktów

Klasyfikacja klejów ze względu na czynnik aktywujący (utwardzający)

• kleje chemoutwardzalne - utwardzanie następuje przy pomocy utwardzacza, najczęściej w temperaturze pokojowej
• kleje termoutwardzalne - utwardzanie poprzez wysoką temperaturę, 
• kleje termoplastyczne - przy podgrzaniu przechodzą w stan ciekły, przy schładzaniu zastygają

Kleje strukturalne i niestrukturalne

Kleje strukturalne / konstrukcyjne

Są to kleje o bardzo dużej wytrzymałości mechanicznej (kohezyjnej) i odporności na wiele agresywnych czynników zewnętrznych. Najczęściej mogą wytrzymywać obciążenia ścinające od 7 MPa w temperaturze pokojowej. Maksymalna wytrzymałość klejów strukturalnych to około 80 MPa/mm2. Średnia wytrzymałość to około 25 – 30 MPa na mm2.  W testach obciążeniowych złączy klejowych przy klejeniu tworzyw sztucznych bądź kompozytów wyniki pokazują, że siła wytworzona w łączu klejowym jest równa klejonemu materiałowi rodzimemu.

Kleje niestrukturalne

Kleje niestrukturalne to produkty, które odznaczają się różnym stopniem wytrzymałości (od klejów       repozycjonowalnych do produktów o dużej wytrzymałości). W tej grupie można umieścić:

• kleje termotopliwe EVA, PA, PSA),
• kleje kontaktowe na bazie neoprenu, nitrylu,
• uszczelniacze na bazie poliuretanu, kauczuków butylowych i nitrylowych w postaci półpłynnej,
• kleje wodne dyspersyjne.

Kleje hybrydowe

Kleje hybrydowe to specyficzna odmiana klejów, często ostatnio pojawiają się na rynku produkty zawierające w nazwie słowo hybryda, jednakże nie spełniają one przesłanek, aby się w ten sposób nazywać. Są to w większości kleje polimerowe utwardzane poprzez poliaddycję. Jedynymi w naszej opinii prawdziwymi klejami hybrydowymi na rynku są aktualnie kleje hybrydowe Loctite, które łączą w sobie klej cyjanoakrylowy z klejem epoksydowym bądź akrylowym w zależności od produktu. Dzięki recepturze opartej na dwóch bazach chemicznych kleje te uzyskują doskonałe właściwości, tj. wysoką wytrzymałość, szybkie utwardzanie, dobrą odporność chemiczną i temperaturową oraz zdolność do wypełniania szczelin. Czyni to je bardzo uniwersalnymi produktami.

W artykule wykorzystano materiały:

- www.ekologia.pl
- „Podstawy aplikacji klejowych” dr. inż Mariusz Tryznowski
- „Połączenia jednostek montażowych”   dr inż. Marcin Słoma
- projekt grafiki Maciej Klus