Klej - Polski Serwis Naukowy

Ten artykuł dotyczy substancji służącej do łączenia. Zapoznaj się również z: Klej (powieść).

Informacje w siostrzanych projektach

Ilustracje i media w Wikimedia Commons

Definicje słownikowe w Wikisłowniku

Cytaty w Wikicytatach

Klej „Super glue”

Klej – substancja, która prowadzona między powierzchnie przylegające dwóch przedmiotów, wykonanych z takich samych lub różnych materiałów, umożliwia trwałe ich połączenie w procesie klejenia. Kleje są zaliczane do materiałów czynnych powierzchniowo (podobnie jak farby, lakiery i detergenty), których cechą charakterystyczną jest zwiększanie adhezji.

Wiązanie chemiczne według klasycznej definicji to każde trwałe połączenie dwóch atomów. Wiązania chemiczne powstają na skutek uwspólnienia dwóch lub więcej elektronów pochodzących bądź z jednego, bądź z obu łączących się atomów lub przeskoku jednego lub więcej elektronów z jednego atomu na atom i utworzenia w wyniku tego tzw. pary jonowej.

Wikicytaty to polska wersja serwisu Wikiquote, siostrzanego projektu Wikipedii, który działa jako jedno z przedsięwzięć Fundacji Wikimedia. Angielska wersja powstała 27 czerwca 2003, zaś polska 17 lipca 2004 roku. Wikicytaty są obecnie trzecią pod względem wielkości wersją językową - zawierają ponad 8,5 tysiąca artykułów ustępując tylko projektowi angielskiemu (ponad 17,7 tys. stron) i włoskiemu (ponad 9,7 tys. artykułów). W lipcu 2007 uruchomiono czterdziestą wersję językową.

Podstawowym składnikiem klejów jest syntetyczny lub naturalny polimer w postaci koloidalnej zawiesiny w określonym rozpuszczalniku lub tworzący taką zawiesinę po wymieszaniu z utwardzaczem, plastyfikatorem, substancjami modyfikującymi i innymi. Kleje występują najczęściej w postaci ciekłej, a niekiedy w postaci stałej – proszku, perełek, folii lub sztyftów, wkładów klejących, które po roztopieniu tworzą złącze.

Wiktionary – projekt Fundacji Wikimedia, którego założeniem jest stworzenie wolnego słownika w każdym języku opartego na mechanizmie wiki (zawierającego m.in. synonimy czy tłumaczenia). Wiktionary jest jednym z siostrzanych projektów Wikipedii.

Skóra - surowiec wykorzystywany od prawieków w przemyśle, pozyskiwany z powłoki ciała zwierząt dzikich, jak i hodowlanych. Jest wykorzystywany m.in. do wyrobu odzieży, obuwia, galanterii, tapicerek samochodowych oraz okładek do książek. Ma również szerokie zastosowanie w technice.

Klejenie zasadniczo przebiega następująco: dwa elementy, które chce się połączyć ze sobą, należy pokryć warstwą kleju, docisnąć do siebie i odczekać aż klej je zwiąże. Niektóre kleje wymagają dodatkowej obróbki termicznej. Inne z kolei wymagają swoistej obróbki chemicznej – np. dwie łączone powierzchnie trzeba pokryć dwiema różnymi substancjami, które tworzą razem klej, lub odczekać po pokryciu określony czas, w trakcie którego klej reaguje wstępnie z powietrzem. Ponadto, wiele klejów wymaga wstępnego przygotowania powierzchni – zwykle jej umycia i wysuszenia – a czasami nadania jej struktury chropowatej.

Lepkość (tarcie wewnętrzne) - właściwość płynów i plastycznych ciał stałych charakteryzująca ich opór wewnętrzny przeciw płynięciu. Lepkością nie jest opór przeciw płynięciu powstający na granicy płynu i ścianek naczynia. Lepkość jest jedną z najważniejszych cech płynów (cieczy i gazów).

Butapren - nazwa handlowa kleju rozpuszczalnikowego, w którym głównym składnikiem sklejającym jest kauczuk chloroprenowy. Zawiera też aceton, toluen, i benzynę ekstrakcyjną. Klej ten stosuje się głównie przy łączeniu gumy, skóry naturalnej i sztucznej, tkanin sztucznych i naturalnych oraz filcu. Jest on stosowany głównie w przemyśle obuwniczym, gdyż daje on trwałe, wodoszczelne i elastyczne spoiny.

Najczęściej stosowane w przemyśle metody czyszczenia powierzchni przed klejeniem:

obróbka chemiczna – wytrawianie (stosowane przy metalach), powlekanie związkami nieorganicznymi

obróbka ścierna – czyszczenie materiałami ściernymi (stosowane przy metalach, tworzywach sztucznych, gumie

odtłuszczenie – przemywanie rozpuszczalnikami, kwasami (stosowane przy większości materiałów klejonych)

aktywowanie powierzchni – (stosowane do tworzyw sztucznych)

lakierowanie – powlekanie lakierem podkładowym (stosowane do metali, tworzyw sztucznych, szkła, ceramiki)

W wyniku procesu klejenia powstaje spoina o strukturze jak poniżej:

Tworzywa sztuczne – materiały składające się z polimerów syntetycznych (wytworzonych sztucznie przez człowieka i niewystępujących w naturze) lub zmodyfikowanych polimerów naturalnych oraz dodatków modyfikujących takich jak np. napełniacze proszkowe lub włókniste, stabilizatory termiczne, stabilizatory promieniowania UV, uniepalniacze, środki antystatyczne, środki spieniające, barwniki itp. Termin "tworzywa sztuczne" funkcjonuje obok niepoprawnych często stosowanych żargonowych określeń takich jak: plastik lub plastyk. Najbardziej poprawnym terminem obejmującym wszystkie materiały zawierające jako główny składnik polimer, bez rozróżniania, czy jest on pochodzenia sztucznego czy naturalnego, jest określenie "tworzywa polimerowe".

Monomery – cząsteczki tego samego lub kilku różnych związków chemicznych o stosunkowo niedużej masie cząsteczkowej, z których w wyniku reakcji polimeryzacji, mogą powstawać różnej długości polimery. Fragmenty monomerów w strukturze polimeru noszą nazwę merów.

Spoina powstająca w procesie klejenia

W różnego rodzaju klejach niektóre elementy spoiny mogą nie występować – np. może nie występować warstwa samego kleju (kleje rozpuszczalnikowe) lub klej może nie wnikać w głąb struktury materiału.

Na wytrzymałość mechaniczną klejonej spoiny mają wpływ cztery czynniki:

Wikimedia Commons – jeden z siostrzanych projektów Fundacji Wikimedia utworzony jako magazyn ilustracji, zdjęć i plików multimedialnych dla wszystkich wersji językowych Wikipedii i projektów Fundacji Wikimedia.

Połączenia klejowe - połączenia, w których wykorzystuje się adhezyjne właściwości substancji klejowych. Klej wnika w drobne pory, nierówności (adhezja mechaniczna) na powierzchni materiału, po czym twardnieje. Czasem przy klejeniu tworzyw sztucznych dodatkowo następuje częściowe rozpuszczenie powierzchni klejonych. Połączenie tego typu w budowie maszyn stosowane jest często, zwłaszcza jeśli trzeba połączyć różne materiały (metal, tworzywa sztuczne, szkło, gumę itp).

rodzaj i siła chemicznego oddziaływania kleju z klejonymi powierzchniami – jeśli klej reaguje chemicznie z podłożem tworząc z nim wiązania chemiczne to taka spoina jest zazwyczaj bardziej wytrzymała niż w przypadku klejów, które tylko wnikają w klejoną powierzchnię – jednak większość klejów uniwersalnych nie reaguje bezpośrednio z podłożem, gdyż nie ma związków chemicznych które potrafią reagować ze wszystkim

głębokość penetracji klejonego materiału przez klej – oczywiście im większa tym lepiej, ale jeśli klej penetruje zbyt głęboko to może zniszczyć strukturę samego klejonego materiału; głębokość penetracji można też zwiększać zwiększając chropowatość powierzchni klejonego materiału. Materiały bardzo gładkie (np. szkło) jest zwykle bardzo trudno skleić

wytrzymałość mechaniczna samej warstwy kleju – ma to znaczenie tylko w przypadku tych klejów, które taką warstwę tworzą, zależy ona oczywiście od struktury chemicznej kleju

kształt i rozmiar całej spoiny – im większa powierzchnia spoiny i bardziej nieregularny jej kształt tym staje się ona mocniejsza.

Ze względu na mechanizm klejenia, kleje można podzielić na:

Kompozyty klejowe są specjalną grupą tworzyw adhezyjnych (materiałów klejowych) stosowanych do napraw i regeneracji części maszyn i urządzeń. Są one wytwarzane na bazie chemicznie utwardzanych klejów do metali (najczęściej epoksydowych) i zawierają stosunkowo duże ilości wypełniaczy i napełniaczy (najczęściej metalicznych). Materiały te wykazują właściwości tiksotropowe, dzięki temu można nimi kleić i jednocześnie wypełniać szczeliny połączeń oraz uzupełniać ubytki materiałowe części.

Zaprawa - mieszanina wody i spoiwa z drobnym kruszywem lub innym wypełnieniem. Podstawową własnością zaprawy jest wiązanie, czyli przejście z stanu płynnego, plastycznego w stały. Zaprawy w budownictwie używane są przede wszystkim do:

kleje rozpuszczalnikowe – kleje te wnikają głęboko w materiał powodując ich napęcznienie i częściowe rozpuszczenie; po połączeniu klejonych elementów i dociśnięciu spoiny powierzchnie klejonych materiałów nawzajem się przenikają, po czym rozpuszczalnik paruje pozostawiając trwałą spoinę bez warstwy samego kleju; kleje rozpuszczalnikowe stosuje się do klejenia tworzyw sztucznych.

kleje oparte na polimerowych żywicach – kleje te nie wnikają zbyt głęboko w materiał, mają one jednak silne powinowactwo chemiczne do klejonego materiału a warstwa samego utwardzonego kleju jest bardzo odporna mechanicznie; kleje te stosuje się do "trudnych" do sklejenia materiałów – takich jak metale, szkło itp, których nie można skleić klejami penetrującymi materiał; przykłady takich klejów to np. kleje epoksydowe (Poxipol).

kleje mieszane – składają się one z żywicy wymieszanej z rozpuszczalnikiem, który może penetrować klejony materiał – żywica wraz z rozpuszczalnikiem wnika głęboko w klejony materiał, więc nie musi mieć ona tak silnego powinowactwa chemicznego z klejonym materiałem; kleje mieszane są najbardziej rozpowszechnione i są one stosowane do klejenia "łatwych do sklejenia" materiałów porowatych takich jak guma, papier, skóra itp.; przykładem takiego kleju jest np. butapren lub guma arabska.

Szczególnym rodzajem klejów mieszanych są kleje składające się z żywicy polimerowej rozpuszczonej w monomerze, który w pierwszym etapie zachowuje się jak rozpuszczalnik, potem jednak nie paruje lecz ulega kopolimeryzacji z żywicą tworząc jedną usieciowaną strukturę. Takie kleje działają szybko i są dość uniwersalne – przykładem takiego kleju jest cyjanoakryl (znany jako "superglue").

Guma to bardzo rozciągliwy materiał, elastomer chemicznie zbudowany z alifatycznych łańcuchów polimerowych ( np. poliolefin), które są w stosunkowo niewielkim stopniu usieciowane w procesie wulkanizacji. W przemyśle, terminem "guma" obejmuje się czasami w uproszczeniu wszystkie rodzaje stałych elastomerów. Gumę stosuje się jako materiał na uszczelki, elastyczne przewody i opony.

Lakier jest roztworem lub zawiesiną środków powłokotwórczych. Podstawową różnicą między lakierami i farbami jest niewielkie stężenie pigmentów lub całkowity ich brak oraz często ich mniejsza lepkość w porównaniu do farby.

Parametry klejów

Dla scharakteryzowania kleju podaje się m.in. takie jego parametry jak:

lepkość

czas otwarty czyli maksymalny czas od nałożenia kleju na powierzchnie sklejaną do momentu sklejenia

czas wiązania czyli czas, po którym spoina osiąga pełną wytrzymałość

baza kleju czyli zasadnicze składniki kleju, dzięki którym posiada on swe właściwości

ciała stałe – ilość suchej masy w jednostce objętości.

Z punktu widzenia właściwości fizycznych kleje mogą być: sztywne, elastyczne, nieprzewodzące lub przewodzące prąd elektryczny, ciepło, pole elektryczne lub magnetyczne, wodoodporne, odporne lub nie na działanie agresywnych środowisk chemicznych itp. Mogą mieć kilka cech jednocześnie.

Papier (łac. papyros) – spilśniona na sicie masa włóknista pochodzenia organicznego o gramaturze od 28 do 200g/m². Wytwarzany poprzez ułożenie na sicie (w procesie flokulacji) włókien. Papier jest wytwarzany w formie arkuszy lub wstęgi nawijanej w zwoje. Po uformowaniu masy na sicie jest odwadniany, prasowany, suszony i gładzony w podzielonych etapach ciągłego procesu wytwarzania.

Taśma klejąca - rodzaj taśmy z elastycznego tworzywa sztucznego o grubości dziesiętnych części milimetra pokryta warstwą specjalnego kleju. Służy głównie do sklejania lub oklejania pękniętych lub podartych przedmiotów np. plastik, papier, tektura i innych materiałów o niskiej wytrzymałości. Taśma może mieć jedną, lub dwie strony pokryte warstwą klejącą.

Ogólnie dzieli się je na naturalne i syntetyczne:

Kleje naturalne: Mogą być pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego. Największe znaczenie techniczne mają jednak kleje syntetyczne.

Kleje syntetyczne:

epoksydowe – do metali, ceramiki

aminowe – do drewna

ftalowe – do drewna, papieru itp.

poliuretanowe – do metali, tworzyw sztucznych, skóry

poliwinylowe – do drewna, skóry itp.

poliakrylowe – do metali, ceramiki, tworzyw sztucznych

silikonowe – odporne na temperatury ~50 °C, specjalne odporne do temperatury ~800 °C – do łączenia metali z kauczukiem, lub tworzywem silikonowym.

Zobacz też

zaprawa (budownictwo)

taśma klejąca

klej poligraficzny

kompozyt klejowy