Матеріали та інструменти для виготовлення моделей. Клей і технологія склеювання. Фізико-хімічні основи склеювання.
Що таке клей і яким він буває?
Вважається, що ще в кам'яному столітті неандертальці застосовували клей при виготовленні знарядь праці – вони здогадалися обпекти дерево вогнем та отримати липку смолу, яка допомагала їм скріплювати предмети між собою.
У Стародавньому Єгипті придумали використовувати клеючі властивості бджолиного воску і добувати скріплювальні речовини з кісток, сухожиль, шкір, хрящів, відварюючи їх. Подібним відкриттям стародавніх єгиптян багато господинь користуються і сьогодні, коли готують холодець.
Особливий внесок у розвиток клею зробили древні римляни, відкривши для себе клеючі здібності яйця, особливо у поєднанні з молоком, зерном і навіть кров'ю. Цей склад став чудовим будівельним матеріалом, попередником сучасного цементу.
Перше промислове виробництво клею з рослин було налагоджено у 1690 р. у Нідерландах. До цього, як основа, в основному, використовувався риб'ячий жир. Взагалі, до початку XX століття речовини, що клеїться, видобувалися саме з натуральних продуктів (каучук, молочний білок, кістковий клей, клей з крохмалю і т.д.)
А ось швидка технологія на початку XX століття синтетичних пластмас прискорило розвиток клею. Причому нові види синтетичного клею розробляються й у наші дні.
Розуміючи природу виникнення цього продукту, ми можемо вивести спрощене визначення, що таке клей? Отже, клей – це речовина чи суміш речовин, здатні з'єднувати (склеювати) різні матеріали, такі як деревина, шкіра, папір, тканина, скло, метал, гума тощо. Склеювання обумовлено утворенням міцного адгезійного зв'язку між прошарком клею і матеріалами поверхонь, що з'єднуються.
У процесі вивчення клею ми звернули увагу, що існує дуже велика різноманітність класифікації клею:
- за типом склеювання
- за термічними властивостями
- по відношенню до води
- за вмістом води
- на вигляд і багато інших.
Ми докладніше зупинилися на 3 класифікаціях: за хімічним складом, фізичним станом та побутовим застосуванням, призначенням.
Отже, за хімічним складом клей ділиться на природний, синтетичний та штучний. До природного (або натурального) виду клею відносяться клеї на тваринній, рослинній та мінеральній основі, такі як казеїновий, кістковий, тощо. В основі синтетичного клею лежать синтетичні мономери та полімери, а також їх суміші. До такого виду належать акрилові, вінілові, силіконові клеї тощо. Прикладом штучного клею є целюлозний клей, отриманий на основі хімічно модифікованої природної сировини (нітроцелюлози).
За фізичним станом клей ділять на рідкий та твердий. Рідкий клей представлений як емульсій, розчинів, суспензій тощо. У твердому стані він являє собою плівку, порошок, гранули і т.д. Як правило, при роботі з твердим видом клею необхідно застосування підвищеної температури або просто нагрівання - вони або використовуються як розплав, або наносяться на нагріту поверхню.
Існує величезне поле для застосування клею, але нам ближче все-таки його побутове призначення, тому розглянемо детальніше класифікацію клею саме за побутовим призначенням. Ми користуємося універсальними, господарськими, канцелярськими клеями, клеями спеціального призначення тощо, серед яких будівельні, паперові, харчові тощо.
Продовжуючи вивчати клей, ми вже намагаємось розібратися, як він працює! Як правило, ми використовуємо слово "клей" для позначення адгезивних речовин - це речовини, що з'єднують різні поверхні в ціле нерознімне.
Існує кілька теорій склеювання:
- Відповідно до механічної теорії, клей проникає в пори матеріалів і, утримуючись у них, забезпечує склеювання – уявіть собі реп'ях на джинсах або липучку;
- За теорією міжмолекулярного зчеплення, молекули клею притягують молекули двох поверхонь;
- В основі хімічної теорії лежить саме хімічна взаємодія клею та поверхні.
- При цьому, частина вчених вважає, що з склеюванні беруть участь всі описані чинники.
Класифікація клеїв
За типом склеювання
- Клей, що висихають: силікатний клей, казеїновий клей, столярний клей, клей ПВА, крохмальний клейстер і т.д.
- невисихаючі адгезиви, наприклад клеї на основі каніфолі та клеї-розплави.
- Зв'язки на основі композицій, що полімеризуються, наприклад алюмофосфатні зв'язки і органічні композитні склади, що полімеризуються.
Примітка:
Деякі клеї, наприклад, клей БФ, відносяться одночасно і до висихаючих клеїв, і до композитних складів, що полімеризуються.
За складом
неорганічні клеї: розчини, розплави, а також припої, зокрема полімерні композиції типу «клей-припій».
органічні клеї розчини, розплави, склади, що полімеризуються.
Основою органічного клею служать головним чином синтетичне олігомери і полімери, наприклад: феноло-формальдегідні, епоксидні, поліефірні смоли, поліаміди, поліуретани, кремнійорганічні полімери (силікони), каучуки, а так само речовини, що утворюють клейову плівку. , затвердіння (термореактивні клеї) або вулканізації (гумові клеї); цим процесам іноді передує випаровування розчинника.
До неорганічних клеїв відносять алюмофосфатні, керамічні основа - оксиди магнію, алюмінію, кремнію, лужних металів, силікатні, основа - калієве або рідке натрієве скло, металеві основа - рідкий метал, наприклад, ртуть.
За фізичним станом клеї можуть бути рідкими (розчини, емульсії, суспензії) або твердими (плівки, прутки, гранули, порошки); останні використовуються як розплаву або наносять на нагріті поверхні.
По призначенню
• струмопровідні, низькоомні на основі срібла.
• струмопровідні, високоомні з порошком графіту
• для побутових потреб
• для шкіри
• для деревини
• канцелярські
• універсальні
Детальний опис найпоширеніших клеїв.
Казеїновий клей
Що таке казеїн?
Казеїн є складною білковою речовиною. У молоці він міститься головним чином як казеїнату кальцію.Технічний казеїн отримують головним чином із коров'ячого молока.
Отримання казеїну
Для того щоб осадити казеїн з молока необхідно нагріти молоко до 35 градусів і додати слабкий кислотний розчин з рівнем PH не більше 5. При цьому казеїн осаджується у вигляді сирних пластівців. Для подальшого зберігання необхідно промити казеїн, після чого висушити.Казеїновий клей є найбільш ефективним для склеювання дерева, оскільки саме дерево дуже гідроскопічне і має схильність до деформації.
Силікатний клей
Силікатний клей (рідке скло, конторський клей) - це клей "мінерального" походження, водний розчин полісилікатів натрію або калію (Na2O(SiO2) n або K2O(SiO2) n). Він застосовується для склеювання паперу та картону. Однак з часом клейовий шов стає крихким і жовтіє, а папір коробиться. Тому силікатний клей не використовується для відповідальних робіт. Силікатний клей успішно використовують для склеювання дерева і додають його в багато клейових сумішей і замазки. У закритому пляшечку силікатний клей стійкий, а на повітрі поступово твердне і псується. Рідке скло має сильнолужну реакцію через гідроліз полісилікатів у водному розчині.
Клей полівінілацетатний (ПВА)
Клей ПВА - це дисперсія полівінілацетату [-CH2-CH (OCOCH3)-] n у воді зі спеціальними добавками. Застосовується для склеювання різних матеріалів.
Основні види клею ПВА.
Клей ПВА побутовий застосовується для склеювання виробів з паперу, для приклеювання паперових та миючих шпалер на паперовій основі на оштукатурені, дерев'яні та бетонні поверхні. На вигляд є однорідну, без грудок, масу білого або кремового кольору. Морозостійкість побутового клею ПВА становить 6 циклів заморожування-відтавання при -40 °C.
Клей ПВА канцелярський (ПВА-К) застосовується для склеювання паперу, фотопаперу, картону. За зовнішнім виглядом є в'язку рідину білого або злегка жовтуватого кольору, без грудок і механічних включень; допускається поверхнева плівка. Клей не водостійкий, неморозостійкий.
Клей ПВА універсальний (ПВА-МБ) застосовується для склеювання виробів з дерева, паперу, картону, шкіри, для приклеювання паперу, тканини на дерев'яні, скляні, металеві поверхні, як компонент рецептур шпаклівок, ґрунтовок, бетонних сумішей на водній основі. На вигляд є в'язку масу білого або злегка жовтуватого кольору, без грудок і сторонніх включень. Морозостійкість становить 6 циклів заморожування-розморожування при -20 °C.
Клей ПВА супер (ПВА-М) застосовується для склеювання виробів з дерева, паперу, картону, скла, фарфору, шкіри, тканин, а також приклеювання фотографій, лінолеуму, облицювальних плиток при ремонті. На вигляд є в'язку масу білого або злегка жовтуватого кольору, без грудок і сторонніх включень. Морозостійкість становить 6 циклів заморожування-розморожування при −40 °C.
Дисперсія полівінілацетатна гомополімерна грубодисперсна (Дисперсія ПВА) - водний розчин полімеру, стабілізований захисним колоїдом, як правило іншим високомолекулярним з'єднанням (наприклад, полівініловим спиртом), відрізняється високою клеючою здатністю. Основа для виготовлення клею ПВА. Буває двох видів: непластифікована (Д51С, Д51В) та пластифікована (ДЕ51/10С, ДФ51/15В). Як пластифікатор використовується Дибутілфталат. За зовнішнім виглядом Дисперсія ПВА є в'язкою рідиною білого або злегка жовтуватого кольору (жовтизну надає в основному пластифікатор), без грудок і сторонніх механічних включень; допускається поверхнева плівка. Пожежна. Токсичні властивості 3 клас (речовина помірно-небезпечна). Морозостійкість непластифікованої дисперсії становить 4 цикли заморожування-відтавання. Дисперсія ПВА знаходить широке застосування:
- у будівництві, як добавка до будівельних розчинів;
- у скляній, текстильній, поліграфічній, взуттєвій та шкіряній промисловості;
- у виробництві вододисперсійних фарб, сигарет, упаковок, техно-тканин, побутової хімії;
- при склеюванні дерева, паперу та картону.
- Висока морозостійкість, хороша клеюча здатність (близько 400 н/м), нетоксичний, пожежо- та вибухобезпечний, частково розчинний у воді, оцтовій кислоті, а також у багатьох органічних розчинниках.
Немає коментарів:
Дописати коментар