Клей и склеивание

Клей активно взаимодействует с поверхностью на гребнях неровностей, представляющих собой своеобраз­ные центры адгезии. Взаимодействие на остальной части поверхности возможно, если расстояние между макромо­лекулами клея и поверхностью будет меньше 0,0005 мкм.

О том, что клей не заполняет впадины, свидетельству­ют результаты испытаний клеевых соединений металлов на действие воды и растворов солей. Почти во всех кле­евых соединениях обнаружено, что растворы проникают под клеевой слой и вызывают коррозию металлов на поверхности склеивания. При недостаточной коррозионной стойкости соединения клеевой слой отделяется от поверх­ности главным образом из-за разрушения гребней. По­этому для большей коррозиестойкости соединения чисто­та обработки поверхности должна быть высокой. Однако такие соединения менее прочны по сравнению с соедине­ниями шероховатых поверхностей.

Прочность клеевых соединений возрастает пропорцио­нально увеличению шероховатости, что, по-видимо­му, связано с появлением большого числа активных цент­ров. Когда шероховатость достигает некоторого предела, рост прочности прекращается. Видимо, нарушается сплошность клеевой прослойки из-за внедрения в нее от­дельных крупных гребней. Интересно выяснить, какова должна быть толщина клеевой прослойки с учетом неров­ности (шероховатости) поверхностей. Если допустить, что клей подчиняется законам идеально вязкой жидкости, то толщина клеевого слоя в нахлесточном соединении зависит от: толщины прослойки клея,  количества клея нанесенного на поверхность, ширины и длины нахлестки, плотности и вязкости клея, размеров микронеровностей соединяемых поверхно­стей, удельного давления запрессовки, времени запрессовки.

Толщина про­слойки, определенная по расходу клея, фактически мень­ше вследствие затекания его в поры и микроуглубления, где он не может иметь деформации сдвига в плоскости клеевого шва. Так же, сувществует возмож­ность вытекания клея из шва под действием давления. 

Удельное давление и время связаны между со­бой определенным соотношением, для нахождения кото­рого клей помещают между двумя круглыми параллель­ными дисками из полированного стекла и затем разъеди­няют диски с такой скоростью, чтобы в клее происходило ламинарное течение, вызывающее постепенное уменьше­ние диаметра сечения прослойки до предельно малой ве­личины. Начальное расстояние между дисками и время разъединения, происходящего под влиянием постоянной силы, фиксируются.

Полученное значение давления является минимально необхо­димым для обеспечения сдвиговых деформаций жидкого клея. На практике для запрессовки применяют большее давление, чтобы преодолеть упругие деформации самих склеиваемых деталей, например выправить покороблен­ные доски, погнутые пластинки и т. п. и обеспечить плот­ный контакт.

В процессе запрессовки вязкость клея увеличивается вследствие протекания реакций отверждения. Величину вязкости в любой момент запрессовки или испытания ме­жду дисками можно определить по зависимости в которую входят: вязкость клея в любой промежуток времени, на­чиная от момента ее определения (перед запрессовкой) и начальной вязкости клея.

Давление запрессовки влияет не только на вязкое те­чение клея в соединении, но и на глубину проникания его в материал. Глубина проникания клея в микронеровности непористых материалов хотя и зависит от прилагаемого давления, но ограничивается со­противлением воздуха в замкнутых микропространствах.

Переход клея из жидкого в твердое состояние еще не означает, что структурообразование клеевого шва завер­шилось и соединение приобрело конечную прочность. Как правило, клеи, отверждаемые при температуре 20° С, на­бирают прочность длительное время — от 1—2 суток до 10—15 месяцев. Скорость этого процесса существенно зависит от вида клея и температуры эксплуатации конст­рукций. Например, соединения древесины на феноло-формальдегидных клеях интенсивно упрочняются в течение 30 суток, а соединения стали на эпоксидных клеях — в те­чение 90—180 суток. При нежелательности столь длитель­ных процессов прибегают к дополнительному кратковре­менному нагреванию клеевого шва сразу же после его формирования (так называемая нормализация).

Кинетика структурообразования клеевого шва после достижения монтажной (разборной) прочности зависит от: равновесной прочности, промежуточной прочности, монтажной прочности.

В соединениях деревянных деталей, остроганных ма­шинным способом, прочность соединения увеличивается при уменьшении толщины клеевой прослойки с 0,5 до 0,1 мм. При склеивании бетонных элементов показатели прочности соединения более высокие, когда средняя тол­щина клеевой прослойки не превышает 1 мм.

К списку