клей

Утечка клея из тюбика

Клей является неметаллическим веществом , которое имеет возможность для подключения материалов через поверхность сцепление и его внутренняя прочность ( когезия ). Это процесс , материал , который используется в зующем процессе для подключения различных материалов. Помимо эффекта передачи нагрузки, клеи могут выполнять другие функции в соединениях , такие как B. Гашение вибрации, герметизация от жидкостей и газов, компенсация динамики различных компонентов, защита от коррозии, тепло- и электрическая изоляция или проводимость.

Благодаря многочисленным преимуществам процесса склеивания клеи стали неотъемлемой частью повседневной жизни. Благодаря их многочисленным применениям в самых разных отраслях промышленности, они стали практически незаменимыми в современной жизни. Многие продукты, такие как B. книги, сотовые телефоны, ламинатные полы, автомобили и многое другое было бы невозможно в их нынешнем виде без клея.

история

Склеивание - один из старейших и важнейших культурных приемов, известных человеку. Клеи сделали возможным оружие и инструменты и помогли древним людям заявить о себе во враждебной среде. Однако вещественных доказательств мало, поскольку большинство органических материалов того времени были не очень устойчивы к влаге и разлагались бактериями и грибами.

Самым древним связующим веществом, используемым людьми, была, вероятно, глинистая земля, которую использовали в качестве штукатурки  и раствора для стен .

Люди неолита использовали адгезионную способность асфальта ( смолы ), древесных смол и древесной смолы . В Саксонии-Ангальт березовая смола использовалась как клей для вставок клинков в ложи (ножи, копья) возрастом не менее 115 000 лет. На юге Италии ученые обнаружили березовую смолу, прилипшую к каменному орудию, которому не менее 180000 лет. Даже Эци прикрепил лезвие своего топора из тиса более 5000 лет назад с помощью березовой смолы и кожаных ремешков. Этот ранний клей изготавливали из бересты методом сухой перегонки . Исследования, проведенные в 2019 году, пришли к выводу, что полезные количества березовой смолы можно получить, просто сжигая бересту возле каменных или костных поверхностей. Березовую смолу можно соскрести с поверхности после сжигания. Древний историк Геродот сообщает, что стены Вавилона были оклеены смолой.

В 3500 г. до н.э. белок крови животных использовался в качестве связующего вещества в наскальных рисунках. В 2000 году до нашей эры люди на Ближнем Востоке начали использовать желатиновый клей для изготовления мебели. В шумеры поместить клей из вареных шкуры животных назад.

По крайней мере, примерно с 1500 г. до н.э. В до н.э. египтяне использовали бульон, приготовленный из сухожилий, хрящей и других отходов животного происхождения, в качестве клея для шпонированных столярных изделий. Созданный таким образом клей наносился теплым и в некоторых случаях прослужил более трех тысячелетий, как показывает мемориальная доска с гробницы Тутанхамона . Египтяне использовали пчелиный воск для кустарного склеивания, смешивая его с измельченной каменной мукой и, таким образом, z. Б. соединил металлические лезвия бритв с их ручкой.

В Древней Греции была профессия клеевого котла, которая производила белок, содержащий клей под названием «Колла». Римляне называли свои клеи из мучной пасты, квасного хлеба или сырно-лаймовых смесей «глютином». Утверждается, что римляне были произведены около 1000 лет до немцев из плавания пузырей полученных слюды назад.

В последующее время в адгезивах не было значительного развития. Первые независимые клеевые котлы постепенно сформировались в Европе только в позднем средневековье, поскольку производство бумаги превратилось в растущий рынок после изобретения высокой печати Гутенбергом. Все большее количество книг приходилось переплетать и заклеивать прочными переплетами и корешками. Производство клея иногда было монотонным занятием, а термин «клеевой котел» долгое время был ругательством для скучных людей.

В ходе индустриализации эта профессия пережила подъем, который шел рука об руку с производством мебели и обоев. Более рациональные методы производства также позволили обычным людям позволить себе более тщательно изготовленную мебель и элегантно оформленные стены. Первый кустарный клеевой завод был основан в Голландии в 1690 году. В 1754 году в Англии был получен первый патент на isinglass для столярных изделий, а в 1789 году в Касселе открылась первая в Германии компания по печати обоев.

После того, как Otto Ring разработал готовый к использованию isinglass « Syndetikon » в 1880 году, а Фердинанд Зихель разработал такой растительный клей в 1889 году , эра клеев на основе синтетического сырья началась в 1909 году с патента на отверждение фенольной смолы Лео Хендриком. Бэкеланд . Химики, физики и инженеры изучили влияние сил адгезии и когезии , исследовали макромолекулярную структуру клеев, усовершенствовали известное сырье и, наконец, нашли синтетические смолы в качестве отправной точки для создания еще более мощных синтетических клеев.

Синтетическое сырье, наиболее часто используемое сегодня для производства клеев, поливинилацетат , было запатентовано Ролле и Клатте в 1914 году. В 1928 году в США было произведено первое производство поливинилхлорида (ПВХ) и полиметилметакрилата ( оргстекла ). В 1929 году был разработан процесс отверждения карбамидной смолы , открытый в 1919 году , что сделало ее пригодной для использования в качестве клея.

В 1930-х годах было успешно осуществлено первое техническое производство поливинилацетата , полистирола и полиакрилонитрила, а также первая стабильная пластичная дисперсия на основе эфиров акриловой кислоты и винилацетата . Швейцарский Пьер Кастан использовал полиприсоединение для создания пластиков и изобрел эпоксидные смолы , которые он запатентовал в 1939 году. Помимо разработки первой прозрачной клейкой ленты, производство полихлорбутадиена и полиуретанов, запатентованных компанией Bayer, имеет огромное рыночное значение для индустрии клеев.

Благодаря использованию фенольных поливинилацетатов и эпоксидных смол, клей нашел свое применение в авиастроении в 1943 году. Когда в 1960 году началось производство анаэробных и цианоакрилатных клеев , индустрия клея совершила решительный прорыв в области соединений металлов и пластмасс.

С открытием первых термостойких полиимидных клеев и влагоотверждаемых полиуретанов в 1970-х годах произошло быстрое дальнейшее развитие химии полиуретана с появлением разнообразных одно- и двухкомпонентных составов, акрилатных составов, отверждаемых УФ-светом, и разработки полимеров МС. Реактивные клеи-расплавы и клеи с анизотропной проводимостью - величайшие достижения 80-х годов.

С 1990 года начинается разработка клеев с несколькими механизмами отверждения (например, УФ-излучение, влажность, доступ кислорода). Сшитые силаном полиуретановые форполимеры (S-PUR), разработанные в 1995 году, демонстрируют улучшенный баланс между реакционной способностью и стабильностью при хранении, отсутствие образования пузырьков во время отверждения и больше не имеют механизма реакции на основе изоцианата. В 2000 году началась разработка съемных клеевых систем для ремонта и вторичной переработки, основанных на методах изменения температуры, напряжения, тока и значения pH.

Возможности дальнейшего роста можно увидеть в будущем. Причины этого - предположение о дополнительных функциях, которые ранее выполнялись другими материалами, увеличивающейся легкости конструкции и, наконец, что не менее важно, миниатюризации электронных компонентов.

Экономический смысл

В Германии ежегодно производится около 1,5 миллиона тонн клеев, герметиков и цементных строительных клеев, а также 1 миллиард квадратных метров клеев на носителе (клейкие ленты / клейкие пленки), что обеспечивает общий объем продаж отрасли в 3,7 миллиарда евро. Добавленная стоимость, создаваемая использованием клеевой технологии, по консервативным подсчетам, превышает 360 миллиардов евро. Эта сумма соответствует примерно 50% вклада обрабатывающей промышленности и строительства в валовой внутренний продукт (ВВП) Германии. Таким образом, около 50% товаров и строительных услуг, производимых в Германии, связаны с клеями.

Интересно сравнить развитие валового внутреннего продукта и рост индустрии клеев. За последние десять лет было четко отмечено, что производство клеев также зависит от макроэкономических бизнес-циклов, хотя и с темпами роста, которые в среднем на 2,5–5% превышают темпы роста ВВП.

Объем мирового рынка клеев на 2016 год оценивается в 49,5 млрд долларов США. В 2015 году бумага и упаковка были крупнейшим сегментом рынка клеев и герметиков. Среди различных адгезивных технологий клеи на водной основе представляли в 2015 году самый большой сегмент как в стоимостном, так и в количественном отношении. Рост населения и растущий спрос на потребительские товары в нескольких странах по всему миру являются ключевыми факторами, которые будут продолжать стимулировать рост клеевой промышленности в ближайшие годы. Такие страны, как Китай, Япония и Индия, будут продолжать приобретать все большее значение. Ожидается, что в 2021 году мировые продажи клеев и герметиков достигнут 63 миллиардов долларов.

Классификация

Из-за разнообразия областей применения клеев и различных требований, связанных с ними, неудивительно, что предлагается почти огромное количество клеев. Поэтому имеет смысл классифицировать клеи, чтобы лучше распознавать и понимать как сходства, так и различия. Первоначальная классификация может быть произведена по их химической основе.

Различают клеи на основе органических веществ и клеи на основе неорганических веществ. Между ними находятся силиконы, содержащие как органические, так и неорганические компоненты. Кроме того, можно различать клеи на натуральной или синтетической органической основе. Последний часто трудно распознать, поскольку многие клеи содержат как синтетическое, так и натуральное сырье. Те на чисто натуральной основе, как. B. пчелиный воск или древесная смола довольно редки из-за их неадекватных свойств для большинства применений. Вот уже несколько лет, не в последнюю очередь в результате повышения экологической осведомленности, требований большей экологичности и снижения углеродного следа, наблюдается рост использования клеящих компонентов на основе возобновляемого сырья.

Другая, более подробная классификация - по механизму затвердевания. Различают отверждение посредством физического процесса и отверждения посредством химической реакции. Также существует группа клеев, не подверженных какому-либо механизму затвердевания. Эти три типа клея, перечисленные в таблице 1, более подробно описаны ниже.

Дальнейшее подразделение на термореактивные пластмассы , термопласты и эластомеры , как это принято в отношении пластмасс, дает пользователю ценную информацию о свойствах соответствующего клея в его затвердевшем состоянии. Однако необходимо учитывать, что клеи из одного и того же типа полимера, в зависимости от добавленных добавок или компонентов, затвердевают с образованием термореактивных материалов, а также эластомеров или термопластов или могут присутствовать как таковые. Полиуретановые клеи - хороший тому пример.

КЛЕИ
химически отверждаемый физически установка Клеи с комбинированными механизмами отверждения Клейкие ленты
Отверждение путем полимеризации Отверждение при сушке
  • влажные клеи на основе растворителей
  • Диффузионные клеи
  • Контактные клеи
  • клеи на водной основе
  • коллоидные системы
Сочетание разных химических механизмов
  • Отверждение УФ-светом и нагреванием
Нет затвердевания
  • Клеи, чувствительные к давлению
Отверждение полиприсоединением
  • Эпоксидные клеи
  • Клеи полиуретановые
  • Силиконы
Отверждение при охлаждении
  • Клеи-расплавы
Сочетание физического и химического механизма затвердевания
  • Клеи-расплавы после сшивания влагой
  • Двухкомпонентные клеи на основе растворителей или дисперсий
Отверждение поликонденсацией
  • Фенольные смолы
  • Полиимиды
  • Полисульфиды
  • Бисмалеимид
  • полимеры, модифицированные силаном
  • Силиконы
Затвердевание за счет образования геля
  • Пластизоли

Физически схватывающиеся клеи

Это относится к адгезивам, в которых полимерные цепи в адгезиве, поставляемом производителем адгезива, уже имеют свой окончательный состав и размер. Это означает, что сам полимер не подвергается никаким химическим изменениям при затвердевании клея. Поскольку клеи вообще прилипают к клею, т.е. ЧАС. Для того, чтобы иметь возможность наращивать адгезию , для этого класса клеев подходят только те полимеры, которые могут быть разжижены. Термопласты можно сжижать, нагревая, чтобы снова затвердеть при охлаждении. Дополнительные возможности - термопласты, растворимые в растворителях, и превращение в дисперсию . Таким образом, отверждение клея происходит в результате физического процесса - отверждения или испарения растворителя или воды в дисперсионной среде. Охлаждение термоклея приводит к тому, что подвижность полимерных цепей ограничивается, и при физических взаимодействиях между полимерными цепями не образуются химические связи. ЧАС. определить когезию клея в затвердевшем состоянии. В случае адгезивов, у которых жидкое состояние уже возникло во время производства путем растворения полимера в растворителе или превращения его в дисперсию, затвердевание происходит за счет испарения растворителя или дисперсионной среды. Испарение растворителя или дисперсионной среды приводит к сближению полимерных цепей и развитию физических взаимодействий. Проиллюстрированные полимерные цепи можно сравнить со спагетти. Пока они находятся в горячей воде, их относительно легко перемещать. Однако, если вода испаряется, они сближаются, взаимодействуют друг с другом и, таким образом, приобретают определенную внутреннюю силу.

Далее описываются наиболее важные типы физически затвердевающих клеев с учетом их типичных свойств и областей применения.

Влажные клеи на основе растворителей

В случае влажных клеев на основе растворителей полимер растворяется в органических растворителях. Клей обычно наносят на одну из соединяемых частей, и соединение происходит в тот момент, когда большая часть растворителя все еще присутствует в клее. Это обеспечивает достаточное смачивание поверхности второй детали. Когда растворитель испаряется, клей схватывается, а это означает, что он сначала становится более твердым, а затем затвердевает за счет образования физических взаимодействий между полимерными цепями. В то время как с некоторыми из этих клеев процесс соединения может происходить сразу после нанесения клея, для других требуется соблюдение минимального времени высыхания, зависящего от продукта . ЧАС. Перед соединением необходимо выдержать определенное время выдержки, чтобы позволить некоторой части растворителя испариться. За этим минимальным временем высыхания следует время мокрого склеивания . Это период времени, в течение которого клей все еще содержит достаточное количество растворителя, поэтому остается достаточно жидким и позволяет второй части хорошо смачиваться. Если время влажного склеивания превышено, это обычно связано с потерей качества с точки зрения прочности склеивания. Период минимального времени сушки и мокрого время склеивания часто называют открытое время ожидания . Последующее так называемое закрытое время ожидания описывает период времени, в течение которого клей схватывается до такой степени, что достигается начальная прочность, которая позволяет дальнейшее обращение с клеем. В этот период нельзя нагружать облигацию, которая обычно требует фиксации. В то время как время ожидания в открытом состоянии и время мокрого склеивания по существу зависят от соответствующего клея и условий окружающей среды, время ожидания в закрытом состоянии также зависит от материалов, которые необходимо соединить, т. Е. ЧАС. их способность выводить растворитель из клеевого шва и требования к уровню начальной прочности.

В качестве полимеров для. B. Используются полиуретаны , поливинилацетат , синтетический или натуральный каучук и акрилаты . Тип растворителя, часто используемые смеси, зависит от конкретного полимера и его растворимости. Типичные растворители включают сложные эфиры (например, этилацетат ), кетоны (например, 2-бутанон ) или тетрагидрофуран .

Влажные клеи на основе растворителей также можно использовать для диффузионного склеивания ( холодной сварки ) термопластов. Обе клеевые поверхности покрыты клеем, который содержит растворитель, способный ослабить поверхность соединяемых деталей. После короткого времени воздействия две соединяемые части соединяются под давлением, в результате чего полимерные цепи разрыхленной поверхности, открытой под действием растворителя, проникают и запутываются, подобно щетинкам двух щеток , которые спрессованы в одну. Другая. После выхода растворителя через некоторое время создается соединение, основанное исключительно на силах сцепления. В просторечии этот процесс также известен как холодная сварка или сварка растворителем.

области применения

В течение долгого времени примерами влажных клеев на основе растворителей были так называемые «универсальные клеи». Следует отметить, что на самом деле его следует называть «универсальным клеем», но в более узком смысле этого никогда не было. Подобно тому, как, например, «универсальный винт» обозначает винт с широким спектром применения, «универсальный клей» подходит для склеивания самых разных материалов, даже если не всех материалов.

В то время как в прошлом клеи на основе растворителей и т. Д. также использовались в хобби и домашнем хозяйстве, по соображениям экологии и безопасности труда они были заменены здесь и во многих областях применения другими системами, не содержащими каких-либо горючих и / или вредных растворителей. Сегодня они используются, в частности, для склеивания бумаги и картона, а также для диффузионного склеивания, особенно ПВХ.

При использовании влажных клеев на основе растворителей, помимо их воспламеняемости и / или вредного воздействия, обратите внимание на то, что

  • В частности, в случае склеивания большой площади, по крайней мере, одна подложка должна быть проницаемой для растворителя, поскольку в противном случае полное удаление растворителя из клеевого шва, которое необходимо для схватывания, может занять очень много времени (до нескольких дней или недель).
  • Пригодность влажных клеев на основе растворителей для склеивания материалов , чувствительных к трещинам под напряжением , таких как поликарбонат , следует рассматривать критически, поскольку содержащиеся в них растворители могут вызвать трещины под напряжением.

Влажные клеи на основе растворителей обеспечивают прочность до 10 МПа с относительным удлинением при разрыве от 5 до 400%, в зависимости от клея. Поскольку полимеры, используемые в качестве адгезивного сырья, являются термопластами, связки имеют ограниченную термостойкость, проявляют тенденцию к ползучести под нагрузкой и чувствительны к растворителям.

Контактные клеи

Контактные клеи - это полимеры, растворенные в растворителях (особенно полихлоропрене и полиуретанах ) или, в качестве более экологически чистой альтернативы, в водной дисперсии . Однако их обработка отличается тем, что на обе соединяемые детали наносят контактный клей. Только после того, как большая часть растворителя или воды испарится, т.е. ЧАС. клеящая пленка более-менее высохла, компоненты стыкуются. Здесь решающее значение имеет контактное давление, оно должно быть не менее 0,5 МПа, время контакта - второстепенное значение. В результате прижатия друг к другу два адгезионных слоя, присутствующие в аморфном состоянии, перетекают друг в друга, чтобы затем затвердеть с образованием кристаллических структур. Связка становится эластичной сразу после соединения, поэтому нет необходимости соблюдать время ожидания для типичных контактных клеев.

Минимальное время высыхания здесь относится к периоду времени, который требуется клеевой пленке до тех пор, пока она все еще не будет иметь определенную остаточную липкость при прикосновении к ней кончиком пальца, но больше не будет вытягивать нити и, таким образом, может произойти соединение. Чтобы избежать контакта кожи с остаточными растворителями, во время этого так называемого пальчатого теста следует надевать подходящие перчатки. В технических паспортах контактных клеев время соединения контактов, т.е. ЧАС. указывается период после окончания минимального времени высыхания, в течение которого должно быть выполнено соединение. Если соединение соединяется только после того, как время соединения контакта было превышено, следует ожидать потери прочности соединения. При использовании многих контактных клеев, если время контактного склеивания превышено, клеящая пленка может реактивироваться под действием тепла. Информацию об этом также можно найти в технических паспортах соответствующих клеев.

Что касается использования контактных клеев на водной основе, не содержащих растворителей, следует, однако, отметить, что, в частности, длительное минимальное время высыхания и часто только ограниченная влагостойкость препятствуют их использованию. Сушку можно ускорить за счет применения соответствующего тепла в сушильных туннелях и отсутствия влагостойкости за счет двухкомпонентной работы, т. Е. ЧАС. добавление сшивающего агента перед использованием (см. Клеи с комбинированными механизмами отверждения ).

области применения

Контактные клеи z. Б. используется для приклеивания напольных покрытий, при производстве матрасов и обуви, а также для крепления декоративных и протирочных полос. Поскольку растворитель почти полностью ушел из клеевой пленки перед соединением, контактные клеи также подходят для склеивания двух соединяемых частей, не проницаемых для растворителя.

При использовании контактных клеев следует учитывать, что

  • время процесса, минимальное время высыхания и время контактного склеивания соблюдаются
  • необходимое контактное давление гарантировано при соединении

Если используются контактные клеи на основе растворителей, необходимо учитывать их воспламеняемость и / или вредное воздействие.

  • что растворители, содержащиеся в пластмассах, могут вызвать коррозионное растрескивание под напряжением.

Дисперсионные клеи

В случае дисперсионных клеев вода обычно используется для перевода клеящих полимеров в жидкое состояние, необходимое для склеивания. Однако полимеры не растворяются, как в случае с клеями на основе растворителей, а находятся в форме дисперсии . Полимерные частицы имеют форму крошечных частиц и, так сказать, плавают в воде (известной как подвижная фаза). Таким образом, дисперсионный клей представляет собой клей, в котором молекулы клея удерживаются друг от друга окружающими молекулами воды с помощью эмульгаторов и других вспомогательных веществ, поэтому они не могут агломерироваться с образованием более крупных агломератов.

Дисперсные клеи могут быть приготовлены как для обработки как влажные клеи, аналогичные описанным выше влажным клеям на основе растворителей, так и как контактные клеи. В обеих формах схватывание происходит за счет удаления подвижной фазы, воды. Это можно сделать либо испарением, либо абсорбцией адгезивом. Концентрация полимерных частиц увеличивается, а концентрация удерживающих их молекул воды уменьшается. В результате частицы полимера становятся все ближе и ближе, пока, наконец, не сольются вместе. Этот процесс, известный как образование пленки, приводит к взаимодействию друг с другом (образование сцепления ) и поверхности соединяемых деталей (образование сцепления ).

Также верно для обеих форм, что дисперсионные клеи обычно чувствительны к морозу, т.е. ЧАС. дисперсия может быть разрушена под действием мороза, вызывая так называемое разрушение дисперсии, когда частицы полимера коагулируют с образованием агломератов, так что однородная клейкая пленка больше не может быть нанесена. Это также оказывает неблагоприятное влияние на образование адгезии к соединяемой детали. Сдвиговые усилия, возникающие при транспортировке клея по шлангам или трубам или в насосах, используемых для этой цели, также могут привести к разрыву дисперсии. Кроме того, дисперсионные клеи подвержены росту плесени в контейнере для хранения. По этой причине производители клея обычно добавляют консерванты, но тем не менее, особенно при хранении в резервуарах, необходимо соблюдать осторожность, чтобы обеспечить чистоту, и, при необходимости, следует провести повторную консервацию.

В случае влажных клеев, в свою очередь, их открытое время, т.е. ЧАС. необходимо соблюдать период времени, начиная с нанесения клея, в течение которого должен происходить процесс соединения. Он определяется температурой, относительной влажностью окружающего воздуха, толщиной клеевого слоя и водопоглощающей способностью соединяемого компонента. Соединяемые детали прижимаются друг к другу для соединения. Время прессования, в свою очередь, зависит от температуры и водопоглощающей способности соединяемых деталей. В случае контактных клеев минимальное время высыхания, которое, в свою очередь, зависит от температуры, относительной влажности окружающего воздуха, толщины клеевого слоя и водопоглощающей способности соединяемого компонента, а также от Необходимо соблюдать время контакта с клеем и прикладывать достаточно высокое контактное давление при соединении.

В общем, прочность, которую можно достичь с помощью дисперсионных клеев, ограничена, как и термостойкость из-за термопластичности используемых полимеров. Из-за наличия эмульгаторов, необходимых для стабилизации дисперсии, они демонстрируют лишь ограниченную устойчивость к влаге, даже если образование пленки необратимо. И термостойкость, и влагостойкость можно значительно улучшить, добавив сшивающий агент, то есть работая с двумя компонентами (см. Также клеи с комбинированными механизмами отверждения ).

Дисперсные клеи для использования в качестве влажных клеев особенно подходят для склеивания больших площадей водопроницаемых материалов, таких как дерево, бумага и картон. Соответственно, они широко используются при переработке бумаги, производстве упаковки и в мебельной промышленности. Дисперсные клеи широко используются в качестве контактных клея в автомобильной промышленности для ламинирования деталей внутренней отделки декоративной пленкой, тканями или кожей. Из-за хорошей термостойкости и влагостойкости, необходимой для нанесения, обработка обычно осуществляется по системе 2K (см. Также клеи с комбинированными механизмами затвердевания ).

Клеи-расплавы

Клеи- расплавы  - часто также называемые термоклеями - твердые при комнатной температуре, и их можно перерабатывать путем плавления. Горячий клей-расплав наносится на склеиваемую деталь и сразу же присоединяется ко второй части в течение открытого времени. Сразу после того, как клей остынет и затвердеет, соединение становится прочным и функциональным. Это обеспечивает очень короткое время цикла и немедленную дальнейшую обработку в производственных процессах.

Для хобби и маленьких пользователей термоклеи доступны в виде клеящих свечей (клеевых стержней), которые можно обрабатывать с помощью пистолетов-расплавов. В технических приложениях они также перерабатываются в виде фольги, гранул или блоков с помощью плавильных печей и последующих аппликационных головок.

Клеи-расплавы не содержат растворителей, но их использование ограничено термостойкими материалами из-за высоких температур обработки. С другой стороны, клей ведет себя обратимо, то есть при повышении температуры он снова становится мягким и, следовательно, имеет лишь ограниченную термостойкость (см. Также реактивный термоклей ).

Пластизоли

Термин пластизоль относится к дисперсиям , то есть двухфазным системам, состоящим из порошкообразного термопластичного полимера в высококипящей органической жидкости ( пластификаторе ). Другими компонентами рецепта являются наполнители , пигменты и добавки, такие как B. промотор адгезии . Поливинилхлорид и акрилаты являются основными используемыми полимерами, а сложные эфиры фталевой кислоты в основном используются в качестве пластификаторов .

При выборе полимера и пластификатора необходимо учитывать, что полимер растворим в пластификаторе, но скорость растворения при комнатной температуре должна быть незначительной. Только при более высоких температурах пластификатор диффундирует в полимер, и первоначально двухфазная система превращается в однофазный гель , гели пластизоля. Для этого требуется температура 150–180 ° C. Этот гель, сделанный из пластифицированного полимера, затвердевает при охлаждении, создавая массу чрезвычайно высокой вязкости, которая больше не является текучей при комнатной температуре. Пластизоли, используемые в качестве клеев или герметиков, обладают высокой гибкостью и хорошей прочностью на отслаивание, но имеют тот недостаток, что они проявляют тенденцию к ползучести под нагрузкой. Кроме того, как термопласты они обладают лишь ограниченной термостойкостью.

Пластизоли как клеи и герметики

Использование пластизолей в технологии склеивания, естественно, ограничивается процессами, в которых могут использоваться температуры, необходимые для гелеобразования. Основная область применения - кузовной цех в автомобилестроении , при этом в основном используются пластизоли ПВХ. Здесь доступны соответствующие температуры для процессов отверждения лака в печи. Помимо функции соединения пластизоли также выполняют функцию соединения, часто в сочетании с увеличением жесткости корпуса, а также герметизируют стыки от проникновения влаги (предотвращение коррозии ), а также функцию демпфирования. Способность пластизолей поглощать масла для защиты от коррозии и растяжки на поверхности листового металла во время гелеобразования является дополнительным преимуществом. Поэтому эти масла необходимо удалять только непосредственно перед процессом окраски, чтобы кузов был защищен от коррозии во время его изготовления. который состоит из большого количества отдельных ступеней, защищен.

Еще одно преимущество состоит в том, что процесс гелеобразования может происходить поэтапно. Таким образом, за счет предварительного гелеобразования, происходящего при более низкой температуре, пастообразный пластизоль может затвердеть до такой степени, что его можно будет удалить во время процессов стирки, которые абсолютно необходимы перед окрашиванием. не вымываются антикоррозионные и волочильные масла.

К недостаткам относятся, например, Б. в уже упомянутой ограниченной термостойкости, ограниченной прочности, выделении агрессивной соляной кислоты при перегреве z. Б. при точечной сварке пластизоля ПВХ или в непосредственной близости от него существует риск медленной экссудации пластификаторов в течение срока службы транспортного средства, что приводит к определенному охрупчиванию пластизоля, а также к внутреннему загрязнению салона транспортного средства с помощью пластификаторы, классифицируемые как опасные для здоровья, могут также, как и в общей «проблеме ПВХ» при утилизации транспортных средств . Тем не менее, альтернативы, не содержащие ПВХ, если они не демонстрируют дополнительных преимуществ, не могут заменить пластизоли из ПВХ из-за их значительно более высокой стоимости материала. Разработка клеев, которые химически отверждаются под воздействием тепла, начавшаяся в восьмидесятых годах прошлого века, открыла новые области применения склеивания в кузовостроении. В некоторых случаях эти клеи заменили наиболее дешевые пластизоли в некоторых областях применения из-за их улучшенного профиля свойств. Эти системы и их применение более подробно описаны ниже в описании химически отверждаемых клеев.

Клеи химического отверждения

В отличие от физически отверждаемых клеев, описанных выше, в которых полимерные цепи в клее, поставляемом производителем клея, уже имеют свой окончательный состав и размер, это не относится к химически отверждаемым клеям. Полимер , из которого состоят отвержденные клеи, образуется только во время отверждения в результате химической реакции из более мелких компонентов, так называемых мономеров или форполимеров .

Необходимо принять соответствующие меры, чтобы отверждение происходило только в клеевом шве, а не в контейнере для доставки преждевременно. В случае двухкомпонентных клеев, сокращенно называемых двухкомпонентными клеями, это достигается за счет того, что основные компоненты (часто называемые смолой и отвердителем) находятся в двух отдельных контейнерах и смешиваются вместе в правильном соотношении незадолго до нанесения. к склеиваемому компоненту. По мере развития реакции вязкость смеси неуклонно увеличивается, и после того, как «жизнеспособность», которая также известна как «открытое время», превышена, соединяемые поверхности больше не смачиваются должным образом. Это означает, что при использовании двухкомпонентных клеев дозирование и смешивание клеящих компонентов, нанесение на компонент и соединение должны происходить в течение срока его жизнеспособности. После соединения склеиваемых компонентов следует время отверждения, за которое нарастает окончательная прочность клея. И жизнеспособность, и время отверждения сильно зависят от внешних воздействий, особенно от температуры. Повышение температуры приводит к ускоренному отверждению, а часто и к более высокой прочности, в то время как более низкие температуры увеличивают жизнеспособность, но также и время отверждения или даже останавливают реакцию отверждения. В этом контексте следует отметить, что информация, предоставленная соответствующим производителем клея в технических паспортах, о соотношении компонентов и условиях обработки и отверждения должна строго соблюдаться. Отклонения могут привести к неправильному приклеиванию. Высокие требования предъявляются также к качеству смеси. Клеи 2K часто обрабатываются из специальных двойных картриджей с помощью статических смесителей. Двойной картридж обеспечивает поддержание пропорции смешивания, а статический смеситель обеспечивает однородное смешивание. Для серийных применений с соответственно высокими требованиями к клею используются специальные системы дозирования и смешивания, позволяющие производить обработку из больших емкостей.

В отличие от этого, однокомпонентные клеи, или для краткости однокомпонентные клеи, уже смешаны и готовы к использованию, и клей можно использовать напрямую. Здесь химическая блокировка предотвращает преждевременное затвердевание или реакция затвердевания требует добавления дополнительных веществ. В связи с особыми условиями, например B. Воздействие тепла, света определенной длины волны, проникновения влаги или ионов металлов в сочетании с отсутствием кислорода, блокировка снимается, и начинается реакция затвердевания. Чтобы предотвратить преждевременное затвердевание в контейнере для доставки, соответствующие условия помещаются на упаковку, а также на транспортировку и хранение.

Независимо от того, являются ли клеи 2K или 1K, реакция отверждения является экзотермической, т.е. ЧАС. связано с выделением тепла. Следовательно, в случае двухкомпонентных клеев количество клея, указанное производителем в техническом паспорте, не должно превышаться ни при каких обстоятельствах. Слишком большие количества сокращают жизнеспособность и могут привести к перегреву, в сочетании с выделением опасных газообразных веществ и даже к самовозгоранию. Это также относится к клеям 1K. Ввиду того факта, что затвердевшие клеи, как правило, не являются опасными веществами, то есть их нельзя утилизировать как опасные отходы, в прошлом отверждение больших остаточных количеств, в том числе горячего отверждения однокомпонентных клеев, приводило к перегреву и даже пожары с выделением вредных веществ.

Даже если дифференциация по типу химической реакции - полимеризация , поликонденсация или полиприсоединение - на первый взгляд кажется неважной для пользователя, зная, что она дает некоторую важную информацию. Полимеры, образующиеся при отверждении адгезивов с полиприсоединением, характеризуются чередованием компонентов смолы и отвердителя, причем соотношение компонентов в смеси определяется стехиометрическим соотношением реакционноспособных групп в исходных мономерах или форполимерах . Для каждой реакционной группы смолы должен быть не только один отвердитель, но они также должны быть способны реагировать друг с другом, т. Е. ЧАС. достаточно близки друг к другу. Должно соблюдаться точное соотношение смешивания, также требуется хорошее, однородное смешивание. Любые излишки смолы или отвердителя, не встроенные в адгезивный полимер, действуют как пластификатор и оказывают пагубное влияние на механические свойства затвердевшего адгезива.

В случае поликонденсационных клеев , как и в случае адгезивов с полиприсоединением, для каждой реакционной группы компонентов смолы требуется один из отвердителей, поэтому соотношение и качество смешивания также имеют большое значение. Кроме того, при застывании выделяются побочные продукты. В зависимости от типа они могут повредить поверхности соединяемых деталей или вызвать вспенивание клеевого слоя.

В отличие от полиприсоединения - или Polykondensationsklebstoffen , полимеризация адгезивов по желанию , отверждение начинается молекулами отвердителя, а затем проходит без дальнейшей необходимости отвердителя в виде запуска цепной реакции . Это означает, что требования к соотношению компонентов и качеству смеси ниже. На рынке представлены специальные клеи для полимеризации 2K, известные как системы без смешивания, которые можно обрабатывать без смешивания компонентов. Компонент смолы наносится на один, а компонент отвердителя - на другой. Тщательного перемешивания, происходящего во время соединения, достаточно для начала реакции отверждения и достижения воспроизводимых результатов.

Клеи с полиприсоединением

Важными представителями группы адгезивов, отверждаемых реакцией полиприсоединения, являются клеи на основе эпоксидных смол (короткие эпоксидные клеи ), полиуретановые клеи и некоторые силиконовые клеи.

Клеи на основе эпоксидной смолы

Диглицидиловый эфир бисфенола А

Способность веществ с реактивными атомами водорода, в том числе z. Взаимодействие , например, аминов , амидов , ангидридов карбоновых кислот и меркаптанов с эпоксидной группой эпоксидных смол путем раскрытия натянутого 3-кольца является основой химии эпоксидных адгезивов. В большинстве случаев используются эпоксидные смолы на основе бисфенола-А, так называемые диглицидиловые эфиры бисфенола-А . С небольшим количеством повторяющихся молекулярных единиц (n = от 0 до 2) это вязкая прозрачная жидкость (жидкая смола) с большим количеством молекулярных единиц (n = от 2 до 30), это бесцветные твердые вещества (твердая смола). Жидкая бисфенол-А смола, которая широко используется в адгезивах на основе эпоксидных смол, имеет среднее значение n 0,1. Ход реакции двухкомпонентного клея на основе эпоксидной смолы описан на слайде 23 информационной серии Fonds der Chemischen Industrie - Kleben / Klebstoffe.

Поскольку затвердевшие эпоксидные клеи всегда являются термореактивными, их высокая прочность объясняет их довольно низкую гибкость, а также их относительно хорошую устойчивость к влаге, многим химическим веществам и воздействиям окружающей среды.

Свойства клеев на основе эпоксидных смол в основном определяются используемыми отвердителями. Путем замены по крайней мере части смолы на основе бисфенола-A другими эпоксидными смолами дополнительные свойства отвержденного клея, такие как, например, B. устойчивость к высоким температурам и химическим веществам, гибкость и их электрические свойства могут быть дополнительно адаптированы к соответствующим требованиям. В рецепте есть и другие ингредиенты.

· Наполнители для регулирования текучести во время использования, для уменьшения Härtungsschrumpfs, для увеличения теплопроводности или электропроводности,

· Усилитель адгезии для улучшения адгезии к определенным материалам и

· Реактивные или инертные разбавители для снижения вязкости

для использования. Уменьшение хрупкости может быть достигнуто за счет использования отвердителей, придающих эластичность, соответствующим образом модифицированных эпоксидных смол или путем добавления компонентов, обладающих эффектом гибкости. Дальнейшее усовершенствование, которое позволяет использовать клей даже в подверженных столкновению участках автомобильных кузовов, достигается за счет двухступенчатой ​​системы. Небольшие вязкопластические частицы размером около 500–2000 нм в основном включаются в адгезив реактивно. При приложении внезапной нагрузки плотность энергии и рост трещин уменьшаются, а энергия поглощается. В случае аварии не происходит внезапного разрыва соединения, но поглощение энергии поддерживается деформацией листового металла, что в конечном итоге способствует безопасности пассажиров транспортного средства.

Клеи на основе эпоксидной смолы доступны как в двух, так и в однокомпонентной системе. Некоторые системы 2K полностью затвердевают относительно быстро при комнатной температуре за несколько минут, другим требуется от нескольких часов до нескольких дней. Процесс затвердевания ускоряется, и, как правило, одновременно с этим повышается прочность, однако при этом важно соблюдать спецификации соответствующего производителя. В случае клеев 1K используются отвердители, которые не вступают в реакцию или реагируют очень медленно с эпоксидными группами смолы при комнатной температуре. Дициандиамид - широко используемый отвердитель . Это твердое вещество, практически не растворимое в эпоксидных смолах при комнатной температуре. Он начинает растворяться в эпоксидной смоле только при повышенной температуре выше 100 ° C, и начинается реакция затвердевания. Обычные температуры отверждения 160–200 ° C. Температуру застывания можно снизить за счет использования специальных добавок. Однако необходимо учитывать связанное с этим сокращение срока хранения при комнатной температуре, поэтому может потребоваться хранение в холодильнике.

Области применения Клеи на основе эпоксидных смол с их неизменно высокой прочностью, относительно высокими температурами стеклования и очень хорошей прочностью часто используются для так называемых структурных соединений, например B. в автомобилестроении, производстве лопастей ротора для ветряных турбин, но среди прочего. также используется в электронной промышленности. В зависимости от состава, клеи на основе эпоксидной смолы подходят для обоих клеевых соединений на очень больших компонентах, таких как B. при склеивании двух половин лопастей ротора ветряных турбин - в зависимости от длины лопасти ротора, требуется несколько сотен килограммов клея на каждую лопасть ротора - а также на мельчайшие детали с требованием клея в несколько миллиграммов или микрограммы, такие как B. Производство чип-карт или склейка ферритов при производстве электродвигателей в электронной промышленности. Могут быть реализованы как высокоавтоматизированные крупносерийные приложения с коротким временем цикла, так и ручные небольшие серии с длительным временем цикла. В современной автомобильной технике клеи на основе эпоксидной смолы внесли значительный вклад в обеспечение соблюдения законодательных требований по сокращению выбросов CO 2 . Например, пики высокого напряжения при соединении чистой точечной сваркой во время соединения точечной сваркой сглаживаются дополнительным клеем, расположенным между точками сварки, что позволяет использовать более тонкие листы. Как правило, жесткость компонентов повышается путем склеивания, что также позволяет использовать более тонкие металлические листы, как уже упоминалось выше, а также компоненты, подверженные ударам. Точно так же соединения между различными типами металлов или типами стали, которые не могут быть сварены из-за их структуры, могут быть выполнены путем склеивания. Сегодняшняя легкая автомобильная конструкция была бы невозможна без использования клея, особенно клея на основе эпоксидной смолы.

Безопасность труда должна быть принята во внимание, что эти системы в неотвержденном состоянии обычно при использовании эпоксидных клеев опасных веществ в соответствии с Европейским Регламентом CLP (EC) № 1272/2008 и соответствующими производителями клеев в паспортах безопасности, работа описана и Меры по охране окружающей среды необходимо соблюдать. Из-за раздражения глаз и кожи, а также сенсибилизирующего действия эпоксидной смолы необходимо избегать любого контакта с кожей, а долговременное вредное воздействие на водные организмы требует соответствующего экологически безопасного обращения. Даже если канцерогенные амины теперь были заменены другими отвердителями, большинство аминов, используемых в качестве отвердителей, вызывают серьезное раздражение глаз при контакте с глазами, а также могут вызывать раздражение и сенсибилизацию при контакте с кожей.

Полиуретановые клеи (PUR)

Клеи 1K и 2K могут быть произведены на основе химии полиуретана . В основе реакции, приводящей к затвердеванию адгезивов, является способность изоцианатов , то есть веществ, которые характеризуются группой -NCO, с водородно-активными соединениями, по существу, это вещества с гидроксильными (-OH) или аминогруппами (NH -), или чтобы отреагировать на себя.

Группа полиуретановых клеев 1K, а также клеев на основе эпоксидной смолы 1K включает те, которые требуют тепла для отверждения, то есть для активации заблокированного отвердителя, уже содержащегося в клее. Они содержат форполимеры с концевыми ОН-группами и блокированные изоцианаты в качестве реакционноспособных компонентов . После того , как блокирование изоцианатных групп было снято путем подвода тепла, они вступают в реакцию с ОНОМ - группами в форполимере .

Кроме того, существуют 1К-системы, отверждаемые влагой, которые содержат нелетучий полиуретановый форполимер с изоцианатными концевыми группами в качестве реактивного компонента. Отверждение происходит за счет реакции изоцианатных групп с влагой, т.е. ЧАС. Вода из воздуха или соединяемых частей. Во избежание преждевременного застывания эти продукты необходимо защищать от попадания влаги при хранении соответствующей упаковкой. После нанесения клея на соединяемую деталь на первом этапе влага из окружающего воздуха или соединяемых деталей вступает в реакцию поликонденсации с удалением небольших количеств CO 2 с образованием амина . Только на второй стадии реакция полиприсоединения амина, образованного с другими изоцианатными группами, приводит к отверждению клея с образованием групп мочевины .

Отверждение этих систем происходит в диапазоне температур примерно от 5 до 40 ° C, при этом требуется относительная влажность от 40 до 70%. Поскольку затвердевание происходит снаружи внутри, т.е. ЧАС. если на поверхности клея сначала образуется пленка, период, в течение которого должен быть завершен процесс соединения, ограничивается так называемым временем образования пленки. Если соединение происходит позже, смачивание второй соединительной детали, которое необходимо для образования хорошей адгезии, больше не происходит. Также следует отметить, что скорость затвердевания, изначально составляющая несколько миллиметров в день, уменьшается с увеличением толщины кожи и может даже остановиться. На рынке доступны так называемые «бустерные системы», которые, тем не менее, позволяют склеивать влагонепроницаемые детали на большой площади или выполнять склеивание при слишком низкой относительной влажности. Здесь влагосодержащий гель добавляется, так сказать, в качестве второго компонента и смешивается с самим клеем с помощью статического смесителя . Затем отверждение происходит равномерно по всему поперечному сечению клеевого слоя.

После отверждения эти клеи эластичны и эластичны и используются, когда необходимо соединить друг с другом материалы с сильно различающимися характеристиками расширения при нагрузке и температуре. Примерами являются приклеивание стекол в автомобильной промышленности или соединение армированных стекловолокном пластиков на металлических опорах z. Б. в производстве тепловозов.

В третьем варианте реактивные полиуретановые клеи-расплавы , сшивание содержащих изоцианатные группы термопластичных форполимеров, которые являются твердыми при комнатной температуре, используются с атмосферной влажностью для превращения клея, который сначала сжижается, а затем затвердевает, в более не плавящийся. эластомера или для переноса термореактивных материалов. Это последующее сшивание значительно улучшает устойчивость связи к более высоким температурам и различным средам. Эти клеи, таким образом, демонстрируют преимущество быстрой начальной прочности клеев-расплавов, но устраняют недостаток термостойкости, ограниченный диапазоном размягчения клеев.

Как это обычно бывает с двухкомпонентными клеями, отверждение двухкомпонентных полиуретановых клеев начинается с объединения двух компонентов: смолы (смеси различных полиолов или полиуретановых форполимеров с концевыми ОН-группами) и отвердителя (изоцианата). В дополнение к реактивным компонентам в каждом случае два компонента

· Наполнители для регулировки поведения потока во время нанесения, уменьшения Härtungsschrumpfs, увеличения теплопроводности или электропроводности,

· Усилитель адгезии для улучшения адгезии к определенным материалам и

· Содержит катализаторы для регулировки скорости отверждения. Из-за разнообразия сырья, подходящего для изготовления двухкомпонентных полиуретановых клеев, и здесь, в частности, полиолов, доступны клеи с различными механическими свойствами, от низкомодульных и высокоэластичных до высокомодульных, но, тем не менее, вязкопластичных.

области применения

Из-за механических свойств полиуретановых клеев, которые во многом определяются составом клея, представители этого класса клеев используются в самых разных отраслях промышленности для различных целей. Эластичные влагоотверждаемые системы часто используются в качестве герметизирующих составов; одно из преимуществ перед силиконовыми герметизирующими составами заключается в том, что они могут быть окрашены. Еще одна очень широкая область применения, как для отверждаемых под действием влаги клеев 1K, так и для низкомодульных эластичных 2K-систем, - это так называемое эластичное склеивание.

Эластичные свойства этих клеев используются для гашения вибраций или для компенсации вынужденных относительных перемещений соединяемых деталей, например, из-за различного поведения при тепловом расширении или изменения механических нагрузок в большом количестве применений. Еще в 1969 году передние и задние окна в VW-Porsche 914 больше не были прикреплены резиновым уплотнением, а были приклеены к кузову, что внесло значительный вклад в повышение жесткости; сегодня это состояние искусства. Только достаточно эластичные клеи способны компенсировать механические напряжения, возникающие во время движения, а также напряжения, возникающие из-за различного поведения стекла и кузова при тепловом расширении, и, таким образом, предотвращать разрушение стекла. Другие применения могут быть найдены в строительстве автобусов, лодок и рельсовых транспортных средств, в производстве рефрижераторных контейнеров, в строительной отрасли и в производстве «бытовой техники», такой как стиральные машины, холодильники и плиты. В гражданском строительстве системы , отверждающие влагу для стабилизации хрупких горных пород, вводятся в затронутые слои горных пород через скважины.

Полиуретановые термоклеи с добавлением влаги, в том числе

  • в торговле графикой для переплетных книг,
  • в упаковочной промышленности для производства складных коробок,
  • в текстильной промышленности для производства функционального текстиля,
  • в мебельном производстве для приклеивания кромок, в производстве 3D фасадов мебели и в производстве полов,
  • в автомобильной промышленности для поверхностного ламинирования деталей интерьера,
  • в строительстве для обшивки оконных профилей и производства многослойных элементов.

использовал.

Двухкомпонентные полиуретановые клеи используются везде, где эластичность, но требуется более быстрое отверждение по сравнению с однокомпонентными полиуретановыми клеями, отверждаемыми влагой, или там, где требуются более высокая прочность и, в то же время, большая эластичность, чем эпоксидные клеи. Примеры можно найти в автомобильной промышленности при производстве пластиковых дополнительных деталей, таких как крышки багажника, крылья, бамперы и спойлеры, а также при производстве автомобильных фар, когда линзы наклеиваются на корпус. Двухкомпонентные полиуретановые клеи также используются в электронной промышленности, при производстве фильтров и в производстве бытовой техники.

Профессиональная безопасность

По соображениям безопасности труда метилендифенилизоцианат (МДИ) или форполимеры на основе МДИ обычно используются в качестве изоцианата для производства полиуретановых клеев . Как и другие мономерные изоцианаты, MDI имеет очень низкий предел профессионального воздействия , в настоящее время 0,005 ppm, из-за его потенциальной опасности для здоровья, которую не следует недооценивать . Из - за его значительно ниже давление пара по сравнению с другими мономерными изоцианатами , такими как изофороны диизоцианат (IPDI), толуилен - диизоцианат (TDI) или гексаметилендиизоцианат (HDI) , профессиональная предел воздействия и не может быть достигнута и не превышена , если клей не нагреваются. Однако, если клей обрабатывается в теплом виде или в процессе распыления, как в случае с реактивными полиуретановыми клеями-расплавами, должна быть предусмотрена эффективная система всасывания.

Клеи поликонденсационные

Важными представителями группы клеев, отверждаемых за счет реакции поликонденсации, являются клеи на основе фенольных смол, силиконовые клеи, отверждаемые под действием влаги, и совершенно новая группа клеев на основе модифицированных силаном полимеров, таких как. Б. полимерные клеи MS

Клеи на основе фенолоформальдегидных смол

В фенольных смолах являются полимерами , которые основаны на различные реакции поликонденсации между фенолами и альдегидами , в частности формальдегида . Фенолоформальдегидные смолы имеют важное техническое значение и называются резольными смолами (> 1) или новолачными смолами (<1) в зависимости от молярного отношения альдегид / фенол при предварительной конденсации . Резольные смолы изначально представляют собой плавкие и растворимые полимеры, которые могут быть сшиты с образованием дуромеров при нагревании в зависимости от времени, температуры и значения pH . Смолы Novolok также являются плавкими и растворимыми, но требуют дополнительного формальдегида и сшивающего агента в дополнение к температуре для дальнейшего сшивания. Часто это параформальдегид и гексаметилентетрамин (т.н. «гекса»). Чистые фенолформальдегидные смолы характеризуются высокой степенью хрупкости, поэтому связанные с ними связи весьма чувствительны к отслаивающим нагрузкам. Поэтому их часто модифицируют сополимеризацией или сополимеризацией с мономерами, которые дают термопластичные полимеры. С другой стороны, благодаря высокой плотности сшивки они обладают высокой температурой и хорошей химической стойкостью.

Резольные и новолачные смолы используются как клеи в виде раствора, порошка или пленки. В адгезивном соединении квазипрерывная реакция конденсации с образованием нерастворимого и более не плавкого, сильно сшитого полимера продолжается при повышении температуры примерно до 140-180 ° C. Вода, выделяющаяся при затвердевании, находится в газообразной форме из-за высокой температуры затвердевания. Чтобы предотвратить вспенивание клея, клеи на основе фенольных смол обычно отверждают под давлением.

области применения

Клеи обладают хорошей термостойкостью, поэтому они особенно используются для склеивания металлов, подвергающихся температурным нагрузкам. Хорошая репутация фенолформальдегидных клеев для металлических соединений восходит к их использованию в авиастроении еще в 1940-х годах. Несмотря на сравнительно высокие производственные затраты (фиксация соединяемых деталей до затвердевания, затвердевание под давлением в автоклаве и т. Д.), Эта группа клеев используется до сих пор. Из-за их хорошей долговременной стойкости также используются против коррозионных воздействий в авиастроении для металлических соединений.

Другие основные области применения - производство наждачной бумаги и фрикционных накладок, например Б. для использования в автоматических трансмиссиях. Фенолформальдегидные смолы часто используются в качестве связующих для фиксации абразивных частиц или фрикционного агента на носителе. При производстве сцеплений, автоматических трансмиссий и тормозных накладок фрикционные накладки приклеиваются к металлическим основам с помощью фенолформальдегидных клеев. Сегодня металлические опоры состоят из нескольких тонких металлических листов, соединенных друг с другом с помощью клея на основе фенольной смолы, чтобы избежать скрипов при торможении. Клей создает акустическую развязку благодаря своему демпфирующему эффекту, поэтому вибрации больше не приводят к скрипу.

Клеи на основе фенолоформальдегидной смолы также используются для усиления пропитки фильтровальной бумаги, например B. используется для использования в масляных фильтрах и предотвращает разрыв фильтровальной бумаги при высоких температурах и давлениях, возникающих во время работы. В электронике, помимо прочего, используются фенолформальдегидные клеи. Используется для ламинирования при изготовлении печатных плат и для ламинирования несущего материала медной фольгой. К так называемым адгезионным адгезивам предъявляются высокие требования. С одной стороны, помимо хороших адгезионных свойств, они также должны иметь хорошие электрические свойства, а с другой стороны, они должны быть доступны для придания шероховатости микрошероховатости из-за окислительного воздействия, что, в свою очередь, приводит к значительному улучшению адгезива. прочность нанесенного слоя меди на носитель.

Безопасность труда С точки зрения безопасности труда рядом с перечисленными растворителями , здесь рядом с некритичным растворителем вода также этанол, часто используется метанол , фенол и формальдегид не содержат важных и приводят к соответствующей маркировке клеев в соответствии с Регламентом. (ЕС) № 1272/2008 (CLP) . Для склеиваемых продуктов, в частности, из мебельной промышленности, также важны остаточные количества мономерного формальдегида в отвержденном клее. Здесь применяются строгие предельные значения, чтобы не подвергать клиентов испарению формальдегида.

Силиконы

Силиконовые полимеры занимают особое положение, потому что их молекулярная структура, в отличие от других описанных здесь клеев, не состоит из углеродных цепей, а вместо этого чередуется между атомами кремния и кислорода в основной цепи . Эти полимеры имеют органические структуры, состоящие из углеродных цепей только в боковых цепях . На этом основаны особые свойства силикона. Высокая подвижность цепей силиконовых полимеров приводит к высокой эластичности силикона, которая сохраняется при температуре от -70 до -90 ° C. Из-за более высокой энергии связи кремний-кислородной связи по сравнению с углерод-углеродной связью силиконы обладают высокой термостойкостью. Силиконы обладают постоянной устойчивостью примерно до 200 ° C и даже до 300 ° C в течение короткого времени. Еще одно преимущество - высокая устойчивость к УФ-излучению . Под действием УФ-излучения кислород воздуха (O 2 ) превращается в частично активный кислород, т.е. ЧАС. Озон (O 3 ) и радикальный кислород (O), которые атакуют углеродные цепи органических адгезивов на дефектах, окисляют углерод и, таким образом, разрушают цепь. Такая атака невозможна с кремний-кислородными цепями силиконов, так как кремний уже окислен. Силиконы также довольно устойчивы к другим химически агрессивным веществам и обладают хорошей влаго- и атмосферостойкостью.

Однако механическая несущая способность, которую можно достичь с помощью силиконов, ограничена, поэтому предел прочности при растяжении на сдвиг, который может быть достигнут с помощью силиконовых клеев, обычно составляет максимум 1 МПа . Другой недостаток состоит в том, что из-за их очень низкого поверхностного натяжения их нельзя окрашивать или покрывать, а последующее склеивание в их окружении значительно затрудняется или становится невозможным. Кроме того, в зависимости от продукта конденсации, выделяемого во время затвердевания, они подвержены росту плесени.

Силиконовые клеи предлагаются в виде систем 1K и 2K. Обе системы основаны на полиоргано-, в основном полидиметилсилоксанах, и отверждаются в результате поликонденсации , системы 1K - за счет проникновения влаги, системы 2K - за счет реакции со сложными эфирами кремниевой кислоты .

В готовых -До- использование 1K влагоотверждающиеся силиконах (RTV-1), концевые гидроксильные группы в полидиметилсилоксанах блокируются с помощью так называемым сшивающим агентом. При попадании влаги это засорение снимается гидролизом с отщеплением продукта конденсации, что делает возможным дальнейшее сшивание силоксановых цепей друг с другом. В зависимости от типа сшивающего агента, используемого для блокирования гидроксильных групп, говорят о кислотных, щелочных или нейтральных сшивающих системах.

Наиболее известными являются ацетатные системы , сшивающие кислоту, которые при затвердевании отщепляют уксусную кислоту . Они характеризуются хорошей адгезией к минеральным субстратам, таким как стекло , эмаль , фарфор, а также анодированный алюминий, и используются, например, для склеивания и герметизации этих материалов. Б. используется во внутреннем строительстве домов и особенно в санитарных помещениях для изготовления силиконовых швов .

При использовании этих систем для металлических скреплений необходимо учитывать возможный риск кислотной коррозии , а для пластиковых скреплений риск коррозионного растрескивания под напряжением из-за образующейся уксусной кислоты.

Щелочные сшивающие системы подходят для склеивания бетона, штукатурки, кирпичной кладки и металлов. Эти аминные соединения , выделяющиеся во время отверждения отвечают за характеристики, рыба, как запах , который происходит во время отверждения и риска изменения цвета. Хотя аминные или аминооксисистемы все еще значительно затвердевают даже в холодную погоду и приводят к чрезвычайно стабильным продуктам, они утратили свое значение, не в последнюю очередь из-за неприятного запаха.

Коррозия или проблемы из-за обесцвечивания не возникают с системами нейтрального сшивания. Оксимные системы долгое время использовались для обозначения нейтрально сшивающих силиконов. Из-за токсичности продуктов расщепления, выделяемых во время отверждения ( 2-бутаноноксим (MEKO), 2-пропаноноксим (DMKO) и / или 2-пентаноноксим (MPKO)), использование оксим-силиконов теперь следует рассматривать как критический. Среди прочего, торговая ассоциация строительной индустрии (BG BAU) рекомендует использовать другие силиконовые системы или другие технологии и избегать использования оксим-силиконов. Сложноэфирные системы - одна из последних разработок в области нейтрально сшивающих силиконов. В отличие от оксим-силикона, сложноэфирные силиконы не выделяют никаких токсичных продуктов расщепления, а скорее отщепляют молекулы сложного эфира в процессе отверждения, которые, как и другие силиконовые системы, имеют характерный запах. Они подходят для чувствительных оснований и демонстрируют широкий диапазон адгезии ко многим материалам.

Алкокси-системы также нейтрально сшивают силиконы и присутствуют на рынке уже много лет. Алкоксисиликоны отщепляют низшие спирты (метанол и / или этанол) во время отверждения и поэтому имеют едва уловимый запах во время отверждения. Они подходят для чувствительных оснований и демонстрируют широкий диапазон адгезии ко многим материалам, включая различные пластмассы, лаки и покрытия.

Основа 2К силиконов, отверждаемых конденсацией (RTV-2), - это силиконы , получаемые с помощью катализаторов , например Б. оловянный катализатор ускоряет реакцию сшивания гидроксиполисилоксанов со сложными эфирами кремниевой кислоты . Здесь отделяется спирт, соответствующий эфиру кремниевой кислоты . В качестве двухкомпонентной системы эти клеи затвердевают независимо от влажности окружающей среды и поэтому используются, когда требуются склеивания большой площади, влагонепроницаемые материалы или склеивания с большой толщиной клеевого слоя. Как это обычно бывает с системой 2K, компоненты должны быть однородно смешаны в правильном соотношении друг с другом, и в них нельзя перемешивать воздух, который может помешать процессу отверждения.

области применения

Силиконы используются везде, где требуются их особые свойства, высокая эластичность при низких температурах, высокая температура, химическая стойкость, устойчивость к погодным условиям и ультрафиолетовому излучению, а относительно низкая прочность не является недостатком или может быть компенсирована соответственно увеличенной адгезионной поверхностью. Даже если силиконовые уплотнения часто используются в качестве уплотнений, они также используются для склеивания в различных областях применения. Примеры можно найти в конструкции z. Б. при производстве стеклопакетов , при строительстве стеклянных фасадов или производстве элементов перегородок для внутренних работ. Заменив краевые профили силиконовыми швами , можно создать стеклянные поверхности, которые почти заподлицо с поверхностью.

В системах кондиционирования и вентиляции силиконовые клеи используются для соединения компонентов, изготовленных из материалов с различными характеристиками теплового расширения. При производстве фотоэлектрических модулей силиконы используются для склеивания каркаса модуля и распределительной коробки из-за их устойчивости к погодным условиям и ультрафиолетовому излучению. В производстве бытовой техники также важны термостойкость и эластичность. Практически со всеми связями в этой области, например B. склейка смотровых окон в дверцах духовки, материалы с разными коэффициентами теплового расширения, такие как стекло, металлы и пластмассы, соединяются друг с другом.

Безопасность труда Как правило, силиконовые клеи, образующие поперечные связи в результате поликонденсации, не являются опасными веществами в значении Регламента (ЕС) № 1272/2008 (CLP). Продукты выведения кетоксима (2-бутаноноксим (MEKO), 2-пропаноноксим (DMKO) и / или 2-пентаноноксим (MPKO)), высвобождаемые при сшивании оксимных систем, теперь рассматриваются как критические из-за подозрений на канцерогенные эффекты. . Оловоорганические катализаторы, часто используемые в 2К-силиконах, отверждаемых конденсацией (RTV-2), считаются критическими из-за их репродуктивного и тератогенного эффектов и тем временем были заменены во многих случаях альтернативными катализаторами.

Клеи на основе полимеров, модифицированных силаном (клеи SMP)

В конце 1980-х годов на рынок вышла новая группа систем отверждения под действием влаги с клеями и герметиками на основе полимеров, модифицированных силаном. Они сочетают в себе положительные свойства влагоотверждаемых силиконов и полиуретанов. Они демонстрируют хорошую адгезию ко многим основаниям, обладают хорошей атмосферостойкостью и устойчивостью к ультрафиолетовому излучению, высокой эластичностью, могут использоваться в диапазоне температур от -40 до 100 ° C, могут окрашиваться, когда еще не затвердели, и обычно не являются опасными веществами в том смысле, что в Регламент (ЕС) № 1272/2008 (CLP).

Модифицированные силаном полимеры, используемые для производства адгезивов SMP, в основном основаны на основной цепи высокомолекулярного полипропиленгликоля (PPG), которая заканчивается на концах либо напрямую, либо через уретановую группу с силановыми группами. Как и в случае силиконов RTV1 и полиуретанов, отверждаемых под действием влаги, отверждение происходит при комнатной температуре за счет проникновения атмосферной влаги. Те же соответствующие требования применяются к их обработке. Большая часть времени , метанол выпущен в качестве элиминации продукта поликонденсации реакции.

Эти клеи также доступны в виде двухкомпонентных систем, при этом второй компонент, по существу, служит источником влаги, поэтому их также можно использовать при недостаточной влажности (низкая влажность воздуха, толстопленочное склеивание или склеивание большой площади влаги и влаги). непроницаемые части).

Новый процесс позволяет целенаправленно регулировать основную цепь полимера. Таким образом, вы больше не ограничены чистой структурой PPG . B. Возможны сложные полиэфиры или поликарбонаты , в основную цепь полимера могут быть встроены дополнительные функциональные возможности, и молекулярная масса основной цепи полимера может регулироваться в широком диапазоне. Способность структурировать эти новые полимеры таким образом, чтобы они отделяли этанол только при сшивании, без ущерба для скорости отверждения, означает, что можно создавать адгезивы, которые не выделяют вредный метанол во время отверждения . Поскольку силановая функциональность, которая имеет решающее значение для сшивки, возможна не только в конце, как в предыдущих системах, но и специфично латерально распределена по полимерной цепи, плотность сшивки, достигаемая за счет отверждения, и полярность структуры могут быть специально адаптированы. . Таким образом, с этими новыми полимерами улучшенная эластичность, улучшенное твердение по глубине, т.е. ЧАС. Улучшенное отверждение более толстых слоев, улучшенная начальная липкость и более высокая конечная прочность, что ранее достигалось только с полиуретановыми адгезивными герметиками, но не с силиконами.

области применения

Область применения, в которой используются клеи SMP, в целом такая же, как у полиуретанов и силиконов, отверждаемых под действием влаги, и на самом деле только из-за ограниченного температурного диапазона по сравнению с силиконами и в определенной степени из-за несколько более низкой Ограниченная стойкость к погодным условиям, ультрафиолетовому излучению и химическим веществам. Но это не означает, что возможен индивидуальный обмен. Существуют разные системы с z. Некоторые свойства отличаются друг от друга, поэтому необходимо учитывать весь спектр требований, предъявляемых к облигациям. Сюда входят технологические свойства и, следовательно, требования к процессу склеивания.

Здесь нельзя не упомянуть еще один недостаток клеев SMP. Использование сшивающих влагу клея SMP для приклеивания стекол в автомобилестроении в принципе возможно, но проблематично из-за требуемых вариантов ремонта. Возможность приклеивания остатков старого клея после активации, которая возможна с полиуретановыми системами, еще не была возможна с клеями SMP. В случае ремонта старый клей должен быть полностью удален с клеевого фланца, в результате чего повреждение слоя краски будет недопустимо по причинам защиты от коррозии.

Безопасность труда Как правило, клеи SMP не являются опасными веществами в соответствии с Регламентом (ЕС) № 1272/2008 (CLP). Однако из-за выделения вредного метанола во время отверждения необходимо обеспечить соответствующую вентиляцию во время отверждения. Поскольку для клеев SMP часто используются органические оловянные катализаторы , как в случае с силиконовыми соединениями RTV-2 , отверждаемыми конденсацией , приведенная здесь информация также применима к клеям SMP.

Полимеризационные клеи

К этой группе клеев по цепной реакции протекающей полимеризации относятся отверждения. Например, под своим разговорным названием секундный клей или супер клей (eingedeutscht Super glue) известны цианоакрилатные клеи (CA-адгезивы) . Другими примерами являются анаэробные клеи, которые отверждаются без доступа кислорода воздуха. B. может использоваться для закрепления винтов от непреднамеренного ослабления, а также в адгезивах, отверждаемых излучением, в которых полимеризация начинается с активации молекул отвердителя излучением (обычно светом определенной длины волны). В стоматологии они используются в качестве пломбировочного материала для кариозных зубов.

Цианакрилатные клеи

Этот класс адгезивов обязан своим обычным разговорным названием «суперклей» способности обеспечивать прочное склеивание за секунды. Однако следует отметить, что окончательная прочность достигается только через несколько часов.

В Цианакрилатный клеях 1K реактивных клеев на основе кислотных цианакриловых эфиров с алкильными цепями различной длиной. Часто в качестве ингредиентов в составе используются метил-2-цианоакрилат , н-бутилцианоакрилат и 2-октилцианоакрилат. Реакция полимеризации, приводящая к затвердеванию, запускается небольшими количествами гидроксид-ионов . Например, концентрация гидроксида 10 -7  моль · л -1, присутствующая в результате автопротолиза необработанной воды , достаточна для начала реакции отверждения (см. Рисунок) с образованием поли (алкилцианоакрилата), который протекает в анионной среде. полимеризация . Для этого гидроксид-ион атакует атом углерода двойной связи CC, которая имеет положительную поляризацию из-за электроноакцепторного эффекта циано- и сложноэфирных групп. Образовавшийся карбанион , в свою очередь, действует как нуклеофил и атакует следующий цианоакрилатный мономер и т. Д.

Отверждение цианоакрилатных клеев за счет анионной полимеризации

Отверждение цианоакрилатов начинается с естественной влажности или молекул воды, адсорбированных из окружающего воздуха на поверхностях соединяемых деталей . Поскольку полимеризация мономеров сложного эфира цианоакриловой кислоты протекает без нарушения в течение короткого промежутка времени, цианоакрилатные клеи могут быть полностью полимеризованы только при толщине слоя примерно до 0,2 мм. В случае более толстых клеевых слоев полное сшивание не достигается, что приводит к снижению прочности.

Основные поверхности могут также начать или ускорить полимеризацию, в то время как кислотные поверхности замедляют к полимеризации из - за низкой концентрации гидроксид - ионов . Сильные кислоты приводят к протонированию в карбанионах и , таким образом , чтобы прекращения цепной реакции .

В нейтральной или основной среде сильно экзотермическая реакция продолжается до тех пор, пока не будут израсходованы все мономеры . Если поступление гидроксид-ионов слишком велико, будь то в результате чрезмерной влажности или сильно щелочной поверхности, может произойти так называемое ударное упрочнение с последующим снижением прочности связи.

Преимущество возможности работать практически сразу же компенсируется рядом недостатков:

  • После отверждения цианоакрилатные клеи обычно довольно хрупкие и не очень гибкие.
  • Достижимая толщина клеевого слоя ограничена из-за недостаточного отверждения более толстых слоев и низкой вязкости, которая в противном случае придает клеям хороший капиллярный эффект.
  • В качестве термопласта они также обладают ограниченной термостойкостью.
  • Даже если для отверждения требуется вода, затвердевшие клеи обладают определенной чувствительностью к высокой влажности.
  • В зависимости от состава цианоакрилатные клеи могут вызывать коррозионное растрескивание под напряжением на соединяемых деталях.

Более поздние разработки привели к частично гибким цианоакрилатным клеям, которые могут лучше снимать пики напряжения и часто также имеют лучшую термостойкость, чем стандартные системы. Водонепроницаемость также может быть улучшена.

области применения

Из-за быстрого затвердевания цианоакрилатные клеи используются, в частности, для склеивания небольших деталей тонкими слоями клея, например Б. используется в области оптики, микроэлектроники, медицины и автомобильной техники. Значит, они z. Б. используется для склеивания стекол, следует отметить, что сильно щелочные стекла ускоряют полимеризацию и может произойти упомянутое выше ударное упрочнение. Эти клеи также используются для приклеивания гасителей вибрации в Hi-Fi системах, склеивания диафрагм при производстве громкоговорителей, склеивания пузырьков в спиртовых уровнях, фиксации проводов катушек, фиксации крышек и приклеивания эластомерных уплотнений. Склеивая круглые профили из эластомера, z. B. Изготовлены уплотнительные кольца.

Специальные цианоакрилатные адгезивы с медицинским допуском используются в медицине в качестве замены швов для закрытия ран. Из-за теплых и влажных условий окружающей среды эти спайки снова медленно растворяются после заживления раны.

Профессиональная безопасность

Из-за быстрого затвердевания цианоакрилатных клеев участки кожи могут непреднамеренно слипаться. Если, несмотря на обязательное использование средств индивидуальной защиты, таких как перчатки и защитные очки, произойдет контакт кожи с цианоакрилатным клеем, важную информацию можно найти в листовке « Первая помощь при несчастных случаях с использованием суперклей» . Не следует пытаться оторвать клей от кожи с применением силы.

Метилметакрилатные клеи

В метилметакрилате клеи (ММА) являются клеи 2K реактивных клеев , в которых использовали мономер ( как правило, метиловый эфир метакриловой кислоты , возможно , смешивают с другими полимеризуемым акрилата и / или метакрилатом мономерами) полимеризуется в радикальной цепной реакции будет. Чтобы начать реакцию полимеризации , требуется реактивный радикал , который обычно возникает из пероксида, когда он вступает в контакт с подходящим ускорителем.

Для достижения соответственно хорошего срока хранения адгезивов пероксид в мономере метилметакрилата продается как один компонент, а ускоритель, растворенный в основном мономере, продается как второй компонент. Путем добавления наполнителей , пигментов и т. Д. Технологические свойства, цвет и, за счет повышения ударной прочности полимеров, механические свойства отвержденного клея могут быть адаптированы к соответствующим требованиям, а соотношение смешивания может быть изменено в определенных пределах. Обычно используются пропорции смешивания 10: 1 или 1: 1. При смешивании двух компонентов инициируется радикальная цепная реакция и клей затвердевает. Конечно, здесь также необходимо соблюдать жизнеспособность конкретного продукта.

Точно так же весь мономер и пероксид могут присутствовать в одном компоненте, тогда второй будет содержать только ускоритель. Это означает, что можно отказаться от предыдущего смешивания двух компонентов (и соответствующего срока годности). В этом так называемом процессе без смешивания или A / B один компонент клея наносится на одну часть, а второй - на другую. Соединяя поверхности, два компонента входят в контакт, и начинается реакция затвердевания. Естественно, этот метод ограничивается склеиванием тонкими клеевыми слоями.

Основными типичными свойствами клеев MMA являются:

  • высокая прочность (до 25 Н / мм²),
  • высокая эластичность (удлинение до 120%),
  • Быстрое отверждение (по сравнению с двухкомпонентным полиуретановым или двухкомпонентным эпоксидным клеем, сшивающим полиприсоединение, клеи MMA демонстрируют более быстрое наращивание прочности при том же сроке жизнеспособности, т. Е. Прочность при транспортировке и конечная прочность достигаются быстрее).
  • хороший спектр адгезии и сравнительно лучшая устойчивость к слабозагрязненным поверхностям соединяемых деталей
  • хорошая погодостойкость
  • термостойкость в диапазоне от −40 до 120 ° C
  • клеи MMA обладают запахом, характерным для акрилатов, который часто оценивается как неприятный.
  • экзотермический , д. ЧАС. Реакция затвердевания, происходящая при нагревании, приводит к сильному нагреву некоторых клеев MMA 2K, так что клей может «вскипеть» с толстыми слоями клея. Во время этого процесса непрореагировавшие мономеры испаряются с образованием пузырьков в клее. Это не только приводит к образованию пузырей на клеевом слое с соответствующей потерей прочности, но и к опасности для здоровья во время обработки из-за высвобожденных мономеров и, в крайних случаях, может привести к самовозгоранию.

области применения

Среди прочего можно найти типичные приложения. в автомобильной промышленности, например B. в производстве пластмассовых приспособлений для легковых автомобилей, в производстве грузовых автомобилей, автобусов, сельскохозяйственной техники и железнодорожных вагонов, в судостроении z. Б. при склейке корпуса и палубы и при изготовлении дорожных знаков с приклеиванием арматурных профилей.

Клеи анаэробного отверждения

Подобно клеям MMA, анаэробные клеи чрезмерно затвердевают в результате радикальной полимеризации . Однако это клеи 1K, поэтому тот факт, что кислород подавляется радикальными реакциями, используется для предотвращения затвердевания в контейнере для доставки. Помимо полимеризуемых мономеров метакрилата (например, диметарилата тетраэтиленгликоля, TEGMA), эти клеи содержат комплексную систему отвердителей, состоящую из радикалов (например, гидропероксида кумола ), ускорителей (например, N , N- диметил-п-толуидина ) и саккарина , которые служит образующий комплекс с металлом агента и восстанавливающего агента для ионов металлов . Система отвердителя обеспечивает химическое удаление кислорода, содержащегося в клее, после нанесения и соединения клея. В то же время образующийся таким образом продукт реакции растворяет ионы металлов из соединяемых частей и восстанавливает их до низкого уровня окисления, что, в свою очередь, катализирует распад генератора радикалов на реактивные радикалы . Затем реактивные радикалы инициируют отверждение клея, которое происходит в виде радикальной полимеризации.

Следующие граничные условия для использования анаэробных клеев возникают в результате процесса отверждения:

  • Чтобы предотвратить преждевременное затвердевание в контейнере для доставки, клей в контейнере для доставки должен контактировать с кислородом . Это достигается за счет использования воздухопроницаемых пластиковых бутылок, которые перед наполнением продуваются кислородом и заполняются только наполовину.
  • Необходимо исключить попадание кислорода в клеевой зазор, чтобы нанесение ограничивалось узкими клеевыми зазорами максимум 0,3 мм.
  • Чем уже зазор между клеями, тем быстрее происходит затвердевание.
  • Требуется металлический контакт (железо, медь) клея. Если это не так, перед склеиванием поверхности соединяемых деталей можно активировать с помощью специальных ускорителей, содержащих ионы железа или меди. Использование ускорителя также рекомендуется для металлов с очень пассивными свойствами, таких как хром и нержавеющая сталь.

После отверждения эти клеи являются твердыми веществами и поэтому могут обладать высокой прочностью и устойчивостью к высоким температурам (от -60 до 200 ° C). Однако устойчивые к высоким температурам системы довольно хрупкие и поэтому не подходят для гибких соединений деталей.

области применения

Одной из основных областей применения анаэробных клеев является фиксация винта , то есть предотвращение непреднамеренного ослабления винта, например Б. по вибрации. Эти винтовые замки предлагаются с разной прочностью, поэтому, выбирая клей с прочностью, адаптированной к диаметру винта, можно обеспечить возможность снятия. Кроме того, анаэробные клеи используются для соединения осесимметричных частей (соединения вал-ступица ), например Б. используется в электродвигателях. Из-за хорошей устойчивости к маслу, растворителям и влаге герметизирующая функция этих клеев часто используется в дополнение к функции соединения. Примеры этого можно найти среди других. в двигателе и редукторе.

Клеи радиационного отверждения

Эти клеи 1K также отверждаются до твердых полимеров посредством полимеризации , реакции отверждения при облучении УФ-светом , при этом в некоторых случаях также используется свет видимого диапазона с длинами волн около 400 нм или, что гораздо реже, другими источниками излучения, такими как пучки электронов инициируются. Длина волны света, излучаемого излучателем, используемым для отверждения, должна как можно точнее соответствовать диапазону поглощения инициатора, используемого в клее. Обычно для отверждения используются длины волн 365, 400 и 460 нм. Отверждение электронным пучком не прижилось, не в последнюю очередь из-за высоких затрат на оборудование.

В принципе, между адгезивами, отверждаемыми под действием ультрафиолетового излучения, различают адгезивы, сшивающие посредством радикала, и адгезивы , сшивающие посредством катионной полимеризации . Оба случая представляют собой клеи 1K, требующие короткого времени выдержки для отверждения. Радикально сшивающие системы отверждаются только во время воздействия. Следовательно, это должно происходить после соединения до полного сшивания, поэтому по крайней мере одна соединительная часть должна быть проницаемой и достаточно прозрачной для используемого света. Напротив, некоторые катионные отверждающие системы остаются достаточно жидкими в течение короткого времени после воздействия и продолжают отверждаться даже после его окончания. Таким образом, эти системы могут быть активированы путем экспонирования перед соединением и, следовательно, также подходят для склеивания непрозрачных для УФ-излучения частей, которые необходимо соединить. Разумеется, здесь необходимо соблюдать время открытия, то есть временное окно, в течение которого вязкость еще позволяет смачивать вторую соединительную деталь.

Радикальные сшивающие системы основаны на акрилатных мономерах, катионные отверждающие системы на эпоксидных смолах. В обоих случаях, соответствующих фотоинициаторам , в случае систем радикальной сшивки либо при непосредственном воздействии, образуются исходные радикалы полимеризации , либо происходит отрыв атома водорода от соседней молекулы, которая затем инициирует полимеризацию. Когда они разлагаются, катионные фотоинициаторы генерируют кислоту Бренстеда или Льюиса, которая начинает полимеризацию на следующей стадии.

области применения

Хорошо известными примерами клеев, отверждаемых УФ-излучением, являются приклеивание искусственных ногтей или пластиковых пломб для зубов. В промышленном производстве клеи с УФ-отверждением особенно используются там, где требуется быстрое отверждение. Эти клеи можно найти в различных областях, таких как: Б .:

  • бытовая электроника где з. B. мини-динамики для мобильных телефонов, а также корпуса телефонов склеены УФ-отверждаемыми клеями.
  • мебельная промышленность при производстве стеклянной мебели и приклеивании петель к стеклянным дверям шкафов или душевых кабин
  • электроника для различных задач по заливке (переключатели, вилки, реле и т. д.) для защиты компонентов от погодных условий, для фиксации провода катушки и для приклеивания корпуса
  • автомобильная промышленность z. Б. в производстве систем камер и различных датчиков
  • производство светодиодных ламп

Существуют также клеи, которые отверждаются не только под воздействием ультрафиолета, но и под воздействием влажности или тепла. Эти системы подходят для применений, в которых из-за существующей геометрии и возникающих в результате зон теней не все области соединения доступны для УФ-света. Светоотверждение в доступной зоне дает преимущество быстрого наращивания прочности и, следовательно, короткого времени цикла. Затем затвердевание в теневых областях происходит позже либо из-за влажности, либо из-за тепла.

Клейкие ленты (клеевые системы, чувствительные к давлению)

Хотя клейкие ленты , в частности так называемые двусторонние клейкие ленты, используются для соединения соединяемых частей, на самом деле они не являются клеями. B. Клейкие ленты, этикетки, самоклеящиеся перфорированные детали и т. Д. Обычно состоят из функционального носителя, покрытого с одной или обеих сторон самоклеящимся клеем. Функциональный носитель обслуживает, помимо прочего. механическая стабильность и прочность клеевой массы, а также может выполнять различные задачи в связке, такие как B. Механическое демпфирование, компенсация различных расширений материала, тепловая или электрическая изоляция или проводимость и т.д. Типичные материалы - бумага, пенопласт и фольга, металлическая фольга, металлические и пластмассовые полуфабрикаты. Так называемые клейкие ленты для переноса - это еще одна форма применения, состоящая только из самоклеящейся клейкой пленки, поэтому они не имеют носителя. Важным компонентом самоклеящихся адгезивных систем является так называемый самоклеящийся адгезив, то есть вещество, проявляющее адгезионный эффект.

Поскольку ленты рассматриваются в отдельной статье, этот раздел ограничен клеями, чувствительными к давлению, используемыми для изготовления лент.

Клеи, чувствительные к давлению

Клеи, чувствительные к давлению, представляют собой клеи, которые имеют более или менее выраженную стойкую липкость при комнатной температуре и которые развивают хорошую адгезию к различным поверхностям при небольшом давлении . С физической точки зрения это чрезвычайно вязкие эластичные жидкости с температурой стеклования <−10 ° C. Чтобы обеспечить адгезию к склеиваемой поверхности, самоклеящийся клей должен быстро и полностью смачивать эту поверхность. Помимо прочего, зависит от качества смачивания. о вязкоупругом поведении самоклеящегося клея. Он должен обладать достаточной текучестью, чтобы иметь возможность адаптироваться к структуре поверхности соединяемой детали. Это поддерживается небольшим давлением во время нанесения. Из-за этого свойства внутренняя прочность ( когезия ) самоклеящихся адгезивов относительно низкая, и, следовательно, прочности, которые могут быть достигнуты с помощью липких лент, значительно ниже, чем у других адгезивных систем. Для клеев, чувствительных к давлению, характерно динамическое нарастание адгезии; В зависимости от типа клея, температуры, контактного давления и продолжительности до достижения окончательной прочности требуется от нескольких минут до нескольких дней.

В течение долгого времени натуральный каучук ( 1,4-цис-полиизопрен ) вместе со смолами, повышающими клейкость, был основным сырьем для изготовления клеев, чувствительных к давлению. Сегодня, помимо натурального каучука, синтетические эластомеры, такие как блок-сополимеры из изопрена и стирола (так называемые блок-сополимеры SIS) и из бутадиена со стиролом (так называемые блок-сополимеры SBS ), смешанные с природными смолами (например, канифолью). ) являются модифицированными натуральными смолами (эфиры канифоли) или синтетическими смолами, которые используются в производстве клеев, чувствительных к давлению. Чаще всего используются смолы с низкой молекулярной массой и температурой стеклования от -20 ° C до +70 ° C. Другой важной группой являются сополимеры акрилата. Такие чувствительные к давлению клеи предпочтительно получают из 2-этилгексилакрилата и изооктилакрилата с добавлением акриловой кислоты и, возможно, других акрилатных мономеров. Клеи на основе акрилата, чувствительные к давлению, требуют добавления смол, повышающих клейкость, только при адгезии к поверхностям с низким энергопотреблением, таким как, например, Б. Требуется полиэтилен или полипропилен . Как и системы на основе натурального каучука, акрилатные системы должны быть химически сшиты для достижения определенной внутренней прочности ( когезии ). Это сшивание обычно происходит во время изготовления клейкой ленты, т.е. ЧАС. после того, как на носитель нанесен самоклеящийся клеевой слой. Напротив, этого не требуется для чувствительных к давлению клеев на основе SIS и SBS.

Помимо вышеупомянутых самоклеящихся адгезивов на основе натурального или синтетического каучука и акрилатов, существуют также адгезивы на основе полиуретанов и силиконов, но эти системы имеют второстепенное значение с точки зрения количества и используются только тогда, когда требуются особые свойства. Используются чувствительные к давлению клеи на основе полиуретана, например, B. используется в покрытиях для ран и силиконовых системах для высокотемпературных применений или когда требуется высокая химическая стойкость.

Сравнение трех самых популярных технологий нанесения самоклеящихся материалов

Целью рецептуры клеев, чувствительных к давлению, является достижение соотношения начальной липкости, прочности на отслаивание и внутренней прочности, которое соответствует соответствующему применению, путем выбора подходящего сырья и конструкции полимера. ЧАС. Обеспечьте сопротивление сдвигу и ползучести ( когезию ).

Для достижения более высокой прочности связи доступны относительно новые самоклеящиеся клеи, которые при последующем химическом отверждении превращаются в твердый, передающий усилие клей. Таким образом, они представляют собой химически отверждаемые клеи, поэтому неудивительно, что технологии, уже известные для химически отверждаемых клеев, такие как. B. Можно использовать полиуретан, эпоксидную смолу, цианоакрилат.

области применения

Клеи, чувствительные к давлению, используются не только в качестве клеящего слоя для производства двусторонних и односторонних клейких лент и этикеток.

  • в качестве переносящего клея (двусторонняя клейкая лента без носителя );
  • как спрей-клей
  • в качестве клеящей шпатлевки (например, Blu-Tack );
  • в виде клейких полосок на стикерах, которые можно снимать, не оставляя следов ;
  • как клей для зубных протезов

В зависимости от типа применения можно выделить следующие типы продуктов:

  • повторно клеящие изделия:
    • низкая адгезионная прочность,
    • клеящая система не повреждается при снятии,
    • z. B. Клейкие листы, клейкие пломбы (например, для бумажной упаковки) и т. Д.
  • съемные изделия:
    • от средней до высокой адгезионной прочности,
    • можно удалить, не оставляя следов,
    • в основном одноразовое,
    • Системы крепления крючков и плакатов,
    • Пластыри и трансдермальные терапевтические системы (например, никотиновые пластыри),
    • Наклейка
    • Этикетки,
    • самоклеющиеся пленки,
    • Ленты упаковочные и др.
  • перманентные клеящие изделия:
    • Адгезионная прочность для полуструктурных применений.
    • Примеры применения:
      • Автомобильные наружные зеркала заднего вида,
      • Автомобильные защитные и декоративные полосы,
      • Демпфирование элементов жесткости в автомобилестроении,
      • Зеркальное склеивание,
      • Применения в оконном и фасадном строительстве,
      • Мобильные телефоны
      • самоклеящиеся продукты, которые намеренно заметно изменяются или разрушаются при удалении, например Б. Заводские таблички, наклейки TÜV и т. Д.

Выбор клея - испытание клеев

Критерии, которые следует учитывать при выборе клея

В начале выбора клея, который применяется к промышленному применению, а также к разнорабочему и домашнему мастеру, должен быть составлен профиль требований, на основе которого затем могут быть определены потенциально подходящие клеевые технологии. В дальнейшем необходимо связаться с производителями или дистрибьюторами таких клеев, чтобы получить рекомендации по конкретным продуктам и выбрать клеи для первоначальных испытаний. На соседнем рисунке, не претендуя на полноту, собраны различные критерии, которые необходимо учитывать при выборе клея. В конце следует проверка, из которой следует, что несущая способность клеевого соединения в течение всего предполагаемого срока службы всегда превышает ожидаемые нагрузки. Для получения дополнительной информации см.

Все клеи обладают разными физико-химическими свойствами. Для сравнения различных клеев были разработаны и описаны в стандартах стандартизированные методы испытаний и органы для испытаний. Список стандартов Industrieverband Klebstoffe eV представляет собой сборник большого количества стандартов и руководств, относящихся к клеевым технологиям, и предназначен, среди прочего, для поощрения пользователей клеев. помочь в выборе методов тестирования клеев и клеевых соединений.

Злоупотребление как наркотик

Летучие компоненты некоторых клеев на основе растворителей также можно вдохнуть через запах . Органические растворители обладают психоактивным действием. Существует риск длительного физического повреждения или смерти. Клеи в основном используются детьми и подростками как дешевый и легкодоступный заменитель запрещенных наркотиков.

литература

  • Industrieverband Klebstoffe eV: Рекомендации по приклеиванию - правильный путь, https://leitfaden.klebstoffe.com/
  • Марлен Дубе: Успешное склеивание пластмасс - основы, клеевые технологии, примеры передового опыта. 1-е издание. Springer Vieweg Verlag, Висбаден 2018, ISBN 978-3-658-18444-5 .
  • Герман Онуссейт: Адгезионная технология - основные принципы. 1-е издание. Beuth Verlag, Берлин 2012
  • Герман Онуссейт: Клеи от природы. Применение и перспективы технологии. В кн . : Биология в наше время. 34.05.2004, ISSN  0045-205X , стр. 307-314.
  • Манфред Раше: Технология ручного склеивания. 1-е издание. Карл Хансер Верлаг Мюнхен Вена 2012, ISBN 978-3-446-42402-9 .
  • Вильгельм И наконец: клеи и герметики в современной технике. Практическое руководство по нанесению клея и герметика. Vulkan-Verlag, Essen 1998, ISBN 3-8027-2183-7 .
  • Герхард Геренц, Ф. Ремер: Рабочая тетрадь по склеиванию и клеям . Корнельсен и Шванн, Дюссельдорф, 1989, ISBN 3-590-12939-5 .
  • Клеи. Теории и эксперименты. В кн . : Практика естественных наук - химия. 38.07.1989, Аулис-Верлаг, Кельн, ISSN  0177-9516 .
  • Eckehardt Wistuba: Склеивание и адгезивы. В кн . : Химия в наше время . 14-й год 1980 г., № 4, ISSN  0009-2851 , стр. 124-133.
  • Герд Хабенихт: Склеивание. Руководство по практическому применению и обучению. Vieweg-Verlag, Wiesbaden 1995, ISBN 3-528-04969-3 .
  • Герд Хабенихт: Склеивание. Основы, технологии, приложения. 3. Издание. Springer-Verlag, Heidelberg 1997, ISBN 3-540-62445-7 .
  • Герхард Фаунер, Вильгельм Эндлих: Прикладная адгезивная технология. Мюнхен / Вена, 1979, ISBN 3-446-12767-4 .
  • Эдуардо Х. Шиндель-Бидинелли: Основы структурного склеивания и герметизации, типы клея, технологии склеивания и герметизации. Хинтервальднер, Мюнхен 1988, ISBN 3-927235-01-6 . (Структурное склеивание и герметизация, Том 1)
  • Ирвинг Скейст (ред.): Справочник по клеям. 3. Издание. Ван Ностранд Рейнхольд, Нью-Йорк 1990, ISBN 0-442-28013-0 .
  • Коллектив авторов: клеи и герметики. В: Энциклопедия промышленной химии Ульманнса. 4-е издание. Том 14 1977, ISBN 3-527-20014-2 , стр 227-268.
  • Бодо Мюллер, Вальтер Рат: Составы клеев и герметиков. 2-е издание. Ганновер 2009, ISBN 978-3-86630-862-6 .
  • Бодо Мюллер, Вальтер Рат: Составление клеев и герметиков - химия, физика и приложения. Ганновер 2010, ISBN 978-3-86630-858-9 .
  • Томас Стоттен, Мартин Майоло: Монтажные клеи на практике. DRW-Verlag, Leinfelden-Echterdingen, 1-е издание 2010 г., ISBN 978-3-87181-785-4 .
  • Industrieverband Klebstoffe e. V:. Handbook клей Bonding Technology 2016 . ISBN 978-3-658-14529-3 .

Отчеты о трансляции

веб ссылки

Commons : Adhesives  - Коллекция изображений, видео и аудио файлов.
Викисловарь: Клей  - объяснение значений, происхождение слов, синонимы, переводы

Индивидуальные доказательства

  1. DIN EN 923: 2016-03 Клеи - Термины и определения; Немецкая версия EN 923: 2015 . Beuth Verlag, Берлин.
  2. a b Учебные материалы Клеи - Искусство склеивания , стр. 10, Fonds der Chemischen Industrie в Verband der Chemischen Industrie e. В., ноябрь 2015 г.
  3. ^ Промышленная ассоциация клеев eV: История склеивания. Проверено 16 февраля 2018 года .
  4. Шмидт, П., Блессинг, М., Рагеот, М., Иовита, Р., Пфлегинг, Дж., Никель, К.Г.; Ригетти, Л. и Тенни, К.: Добыча березовой смолы не доказывает сложность поведения неандертальцев . В: PNAS . 19 августа 2019, DOI : 10.1073 / pnas.1911137116 .
  5. ^ A b Industrieverband Klebstoffe eV: Экономические данные. Проверено 16 февраля 2018 года .
  6. MarketsandMarkets: Рынок клеев и герметиков к 2021 году составит 63,50 млрд долларов США . В: MarketsandMarkets (ред.): Информационный бюллетень . 22 декабря 2017 г.
  7. Запись о пластизолях. В: Römpp Online . Георг Тиме Верлаг, по состоянию на 19 марта 2018 г.
  8. Проблемный поливинилхлорид . umwelthaushalt.de. Проверено 11 июня 2019 года.
  9. Н. Бандун и др .: Клей / клей . В: Fonds der Chemischen Industrie / Industrieverband Klebstoffe eV (Hrsg.): Информационная серия Fonds der Chemischen Industrie . Лента 27 . Франкфурт 2001, стр. 39 .
  10. Клей / Адгезивы. (PDF) В: Информационная серия Fonds der Chemischen Industrie. Фонд химической промышленности / Промышленной ассоциации адгезивов, доступ к 7 июля 2018 года .
  11. Д. Симитц, А. Лутц: Структурное соединение в автомобилестроении . Издательство «Современная индустрия», Мюнхен, 2006 г.
  12. а б Х. Степански: Точечная сварка в автомобилестроении - как это началось . В: адгезия - склеивание и герметизация . Нет. 5/210 . Springer Verlag, 2010.
  13. а б М. Пребстер: Эластичное соединение от практики к практике . Springer Fachmedien, Висбаден.
  14. Б. Бурчард и др.: Эластичное склеивание . Издательство современной индустрии, Мюнхен 2005.
  15. Р. Хайнцманн, С. Кох, Х.-К. Тилеманн, Дж. Вольф: Эластичное соединение в строительстве . Издательство современной индустрии, Мюнхен 2001.
  16. Хартвиг ​​Лозе: Системные решения из термопластов в автомобилестроении . В: Марлен Дубе (ред.): Успешное склеивание пластмасс . Springer Vieweg, Висбаден 2018, ISBN 978-3-658-18444-5 , стр. 289 ff .
  17. Технические правила для опасных веществ, изоцианатов - оценка риска и защитные меры, TRGS 430. BAUA, 2009, доступ к 7 июля 2018 года .
  18. GISCHEM: паспорт 4,4'-MDI. Проверено 7 июля 2018 года .
  19. GISCHEM: технический паспорт P-MDI. Проверено 7 июля 2018 года .
  20. М. Виртс, Р. Люшен, О. Д. Хеннеманн: Выбросы при переработке полиуретановых клеев . В: адгезия - склеивание и герметизация . Нет. 6/2001 . Springer Fachmedien, Висбаден 2001.
  21. Н. Бандун и др.: Клей / Адгезивы . В: Фонд химической промышленности / Производственное объединение клеев Е.В. (Hrsg.): Информационный ряд фонда химической промышленности . Лента 27 . Франкфурт 2001, стр. 33 ff .
  22. Герт Хабенихт: Склеивание . Springer Verlag, Берлин 2002, стр. 103 ff .
  23. J. Kramer: Handbook Manufacturing Technology Gluing . Ред .: О. Хеннеманн. Карл Хансер Верлаг, Мюнхен / Вена, 1992, стр. 48 ff .
  24. Н. Бандун и др.: Клей / Адгезивы . В: Фонд химической промышленности / Industrieverband Klebstoffe eV (Hrsg.): Информационный ряд фонда химической промышленности . Нет. 27 . Франкфурт 2001, стр. 35 год ff .
  25. Б. Бреде и др .: Искусство склеивания. Фонд химической промышленности / Industrieverband Klebstoffe эВ, доступ к 7 августа 2018 года .
  26. Рекомендации по приклеиванию - правильный путь. Ассоциация Индустрии для адгезивов, доступ к 23 апреля 2020 года .
  27. bgbau.de ( Memento из в оригинале с 20 октября 2018 года в Internet Archive ) Info: архив ссылка была вставлена автоматически и еще не была проверена. Проверьте исходную и архивную ссылку в соответствии с инструкциями, а затем удалите это уведомление. @ 1@ 2Шаблон: Webachiv / IABot / www.bgbau.de
  28. bgbau.de ( Memento из в оригинале с 20 октября 2018 года в Internet Archive ) Info: архив ссылка была вставлена автоматически и еще не была проверена. Проверьте исходную и архивную ссылку в соответствии с инструкциями, а затем удалите это уведомление. @ 1@ 2Шаблон: Webachiv / IABot / www.bgbau.de
  29. wingisonline.de
  30. М. Рёссинг, Б. Брюггер: Модифицированные силаном клеи и герметики - новые полимеры . В: адгезия - склеивание и герметизация . Нет. 3/2011 . Springer Fachmedien, Висбаден, 2011 г.
  31. М. Рёссинг, Б. Брюггер: Новые полимеры, модифицированные силаном - гибкая конструкция для клеев и герметиков . В: адгезионное соединение и герметизация . Нет. 4/2012 . Springer Fachmedien, Висбаден.
  32. а б Дело промышленных клеев (ред.): Дело Бонд ит - справочная работа по клеевым технологиям . 2015 г.
  33. Памятка по оказанию первой помощи при авариях с применением суперклея. (PDF) Industrieverband Klebstoffe эВ, доступ к 15 июня 2021 года .
  34. Н. Бандун: склеивание / адгезивы . В: Фонд химической промышленности, Industrieverband Klebstoffe eV (Hrsg.): Информационные серии фонда химической промышленности . Лента 27 . Франкфурт 2001, стр. 30-е ff .
  35. В. Брокманн и др.: Технология склеивания - клеи, применение и процессы . Wiley-VCH, Weinheim 2005, ISBN 978-3-527-31091-3 , стр. 41 год ff .
  36. ^ Industrial Association of Adhesives eV: Клеи, чувствительные к давлению. Проверено 8 июля 2018 года .
  37. Андреас Гросс, Хартвиг ​​Лозе: Обеспечение качества в клеевой технологии . В: Марлен Дубе (ред.): Успешное склеивание пластмасс - основы, клеевые технологии, примеры передовой практики . Springer Vieweg, Висбаден 2018, ISBN 978-3-658-18444-5 , стр. 141 ff .
  38. Хеннинг Гляйх, Хартвиг ​​Лозе: Прогноз на всю жизнь - Эффекты старения в тесте на интервал времени . В: Марлен Дубе (ред.): Успешное склеивание пластмасс - Основы, адгезивные технологии - Примеры передовой практики . Springer Vieweg, Висбаден 2018, ISBN 978-3-658-18444-5 , стр. 153 ff .
  39. Промышленность Клебстоффе Е.В.: Стандартный список. Проверено 8 июля 2018 года .
  40. Профиль наркотиков «Летучие вещества» Европейского центра мониторинга наркотиков и наркомании , по состоянию на 10 февраля 2019 г.