PIC00635

168

(dipole) i działaniem sił elektrostatycznych na skutek powstania cząstek polarnych (dipole zindukowane) w materiale klejonym. Dyfuzyjna teoria adhezji tłumaczy przyczepność działaniem ruchów mikrobrownowskich między cząsteczkami kleju i materiału klejonego, w wyniku czego następuje dyfuzja cząsteczek jednego rodzaju w głąb splotu cząsteczek drugiego. Teoria wyjaśnia zjawisko adhezji przy łączeniu substancji organicznych, a zwłaszcza polimerów. Teoria adsorpcyjna wyjaśnia zależność adhezji od zdolności zwilżania powierzchni klejonej przez ciekły klej. Brak zwilżalności świadczy bądź o braku adhezyjnych sił przyczepności kleju do danego materiału, bądź o zanieczyszczeniu jego powierzchni.

Dobry klej charakteryzuje się mniej więcej równymi wartościami sil adhezji i kohezji. Im wyższa jest kohezja, tym lepsza jest wytrzymałość mechaniczna spoiny. Wytrzymałość ta zależy przede wszystkim od rodzaju i jakości spoiwa, chociaż duży wpływ mają tu także substancje pomocnicze oraz sam proces wiązania kleju.

Klejenie umożliwia praktycznie łączenie wszystkich materiałów o znaczeniu przemysłowym. Dotyczy to łączenia metali z metalami, takimi jak stal, stopy aluminium, magnez, tytan, miedź, mosiądz, srebro itp. oraz metali z niemetalami, np. z drewnem, tworzywami sztucznymi (por. p. 5.11), gumą, szkłem, porcelaną. W niektórych przypadkach klejenie jest jedynym sposobem połączenia różnorodnych materiałów. Istnieją bowiem przypadki, w których z uwagi na niebezpieczeństwo zmian strukturalnych łączonych elementów, jak również różne temperatury topliwości łączonych materiałów lub istnienie niebezpieczeństwa korozji stykowej, jedynie zastosowanie klejenia umożliwia ekonomiczne wykonanie połączenia. Klej pozwala łączyć metale o bardzo dużej różnicy grubości, a także umożliwia łączenie bardzo cienkich elementów, których za pomocą innej technologii nie udałoby się połączyć.

Proces klejenia jest dość prosty i tani, a konstrukcje klejone odznaczają się małym ciężarem, niską ceną oraz gładką powierzchnią w miejscach łączeń. Warstwa kleju izoluje łączone metale, dzięki temu zabezpiecza przed korozją stykową powodowaną różnymi potencjałami łączonych metali. Bardzo mały skurcz kleju w trakcie utwardzania nie wywołuje naprężeń własnych w skleinie. Klejenie nie powoduje osłabienia elementów łączonych, pozwala uzyskać dość równomierny rozkład naprężeń w skleinie, dzięki czemu połączenia te są odporne na zmienne

F

Ry». 5.1. Rozkład naprężeń w ścinanej skleinie

obciążeni^ co w przeciwieństwie do połączeń spawanych, zgrzewanych czy nitowanych jest ich dużą zaletą (rys. 5.1). Klej w wielu przypadkach może uszczelniać złącze przed przedostawaniem się cieczy lub gazu, a znaczna odporność na działanie czynników chemicznych, takich jak woda, benzyna, olej daje możliwość stosowania połączeń klejonych w produkcji różnego rodzaju zbiorników. Odporność tę można zwiększyć przez powlekanie złączy farbami lub lakierami. Przez wprowadzenie do masy klejowej 10 + 30% odpowiednich wypełniaczy, np. pyłów metali, grafitu, kwarcu, miki, kaolinu można w poważny sposób wpływać na zmianę wartości stałej dielektrycznej klejów w złączu, uzyskać warstwę dobrze przewodzącą prąd lub odporną na działanie temperatury, bądź też uzyskać warstwę elcktroizolacyjną. Ma to duże znaczenie przy rozpowszechnieniu klejenia w elektrotechnice i w elektronice. Ponieważ klejenie odbywa się na zimno lub przy niewielkim podgrzaniu, możliwe jest łączenie elementów o dużej wytrzymałości obrobionych cieplnie lub przez zgniot powierzchniowy — bez obawy zmiany struktury metalu i spadku jego wytrzymałości.

Własności wytrzymałościowe klejów można zmieniać w szerokich granicach, poprzez dodawanie różnych modyfikatorów do żywic używanych do produkcji klejów. Dla zwiększenia elastyczności, udamośd i wytrzymałości zmęczeniowej można stosować jako modyfikatory ciekłe związki typu polisiarczków alifatycznych lub poliamidy. Wzrost elastyczności powoduje spadek wytrzymałości cieplnej i twardości kleju. Dodanie poliamidów powoduje zwiększenie żywotności kompozycji, zmniejszenie skurczu i współczynnika rozszerzalności cieplnej. Wykorzystuje się to zwłaszcza w połączeniach wykonanych z różnorodnych materiałów pracujących w temperaturze zmieniającej się w szerokich granicach.

5.2. Rodzaje klejów

Po względem pochodzenia głównego składnika substancji wielkocząsteczkowej (polimerów) kleje można podzielić na: kleje pochodzenia naturalnego (skrobia, dekstryny, kalogen, celuloza i jej pochodne) oraz kleję syntetyczne (polioctan winylu, poliestry, poliuretany, żywice epoksydowe, mocznikowe, fenolowe, melaminowe, silikonowe).

Pod względem postaci zewnętrznej można dokonać podziału na: kleje ciekłe (rozpuszczalnikowe, roztwory wodne, dyspersyjne, żywice ciekle, monomery polimeryzujące) oraz kleje stałe (topliwe, w postaci taśm, błon klejących, pałeczek, proszków, żywic stałych, granulatów do rozpuszczania).

Pod względem mechanizmu wiązania spoiny kleje dzielą się na: kleje, które wiążą się w wyniku procesu fizycznego (np. odparowania rozpuszczalnika lub wody, czy też zestalenia się stopionego kleju), kleje, które wiążą w wyniku procesu chemicznego (np. polimeryzacji, sieciowania) zachodzącego wskutek zwiększenia temperatury