Jak Klej klei???

1. Jak Klej klei??? Niestety- takiego kleju nie ma i być nie może!!! Łączenie materiałów klejami staje się coraz popularniejsze, ponieważ często jest skuteczniejsze i wygodniejsze niż połączenie mechaniczne lub spawanie. Stosuje się je wszędzie- od medycyny (przy zespalaniu tkanek) po technologie kosmiczne (do montażu rakiet). JEDNAKŻE NIE MA KLEJU UNIWERSALNEGO!!! często kupujemy zachwalany klej- przy chodzimy do domu, próbujemy skalic stłuczony talerz lub przymocować blaszkę do szkła. Smarujemy cienko, potem grubo, a elementy rozpadają się w dłoniach. Tymczasem określenie uniwersalny mówi nam, że dany klej nadaje się do wszystkiego… Dlaczego???

2. odczynniki: Klej stolarski (namoczony w wodzie i podgrzany do upłynnienia) Klej polistyrenowy (otrzymany przez rozpuszczenie polistyrenu w toluenie) Klej biurowy Klej stolarski: deska+deska; blacha+blacha; guma+guma Klej biurowy: papier+tektura; szkło+szkło; guma+szkło WYNIKI I OBSERWACJE: KLEJ STOLARSKI KLEJ BIUROWY Dlatego, że prawa rządzące procesami sklejania są bardzo różne. Aby się o tym przekonać przeprowadźmy DOŚWIADCZENIE

3. KLEJ STOLARSKI DOBRZE TRZYMA SIĘ TYLKO KOMBINACJA DESKA+DESKA. INNE PRÓBKI ROZLATUJĄ SIĘ. Mechanizm twardnienia spoiny kleju stolarskiego: Klej stolarski twardnieje, gdy pozbędzie się wody. W drewno, papier czy tekturę woda może wsiąkać swobodnie- są to materiały porowate Natomiast metal z jednej i drugiej strony jest gładki, nieporowaty i zupełnie nieprzesiąkliwy- woda nie ma gdzie „uciec” Guma- niepowodzenie jest podwójne- guma to ciało nieporowate, poza tym klej stolarski- suchy i stwardniały- jest zupełnie nieelastyczny i kruchy. Natomiast guma to symbol rozciągliwości i elastyczności- klej wykrusza się spomiędzy warstw gumy podczas rozciąganie czy zginania. JAK WIĘC KLEIĆ GUMĘ???

4. Dętki czy inne elastyczne wyroby gumowe kleimy klejem z kauczuku. Spoina z takiego kleju, w którym rozpuszczalnik wnika w gumę, ma własności zbliżone do gumy. Przed klejeniem gumowych powierzchni nie wolno oczyszczać ich benzyną- powoduje to pęcznienie!!! PRZEPIS NA KLEJ Z KAUCZUKU: W zamkniętym słoiku 3 gr. Drobno pokrojonego, nie wulkanizowanego kauczuku zalać 25 ml. Toluenu lub czystej benzyny ekstrakcyjnej. Po 2-3 dniach kauczuk całkowicie się rozpuści.

5. KLEJ BIUROWYPodobnie jak stolarski, klej biurowy twardnieje pod wpływem wyparowania rozpuszczalnika. Papier+ tektura- trzymają się doskonale. Szkło i guma- rozpadają się. Szkło+szkło- zobaczmy… ale w tym przypadku nie tylko brak możliwości pozbycia się wody decyduje o nietrwałości spoiny. więc CO??

6. DOŚWIADCZENIE: Klej biurowy cienką warstwą rozsmarowujemy na kawałkach szkła i pozostawiamy do wyschnięcia (odparowania wody). OBSERWACJE: warstwa zaschniętego kleju jest popękana i łatwo złuszcza się z powierzchni szkła. WNIOSKI: złuszczający się klej świadczy o zbyt małej ADHEZJI. Adhezja- czyli przyleganie, to zjawisko łączenia się powierzchniowych warstw dwu różnych ciał. W przypadku klejenia warunkiem dobrego złącza jest dobra przyczepność, czyli właśnie adhezja kleju do łączonych powierzchni. Przy klejeniu największe znaczenie mają zazwyczaj oddziaływania międzycząsteczkowe, zwane siłami VAN DER WAALSA. W zależności od wielkości sił przyciągania pomiędzy cząsteczkami kleju i cząsteczkami ciała, mogą powstawać niekiedy nawet wiązania chemiczne- zapewnia to świetną spójność kleju z klejonym materiałem. WNIOSEK OGÓLNY: Wytrzymałą spoinę może tworzyć jedynie klej mający dobra adhezję do ciał łączonych. Przykładem występowania siły adhezji jest zetknięcie wilgotnej kartki papieru z szybą. Adhezja jest tym silniejsza, im dokładniejszy jest kontakt klejonych części i warstwy spoiwa ( w tym wypadku woda).Dlatego klejone powierzchnie muszą być czyste. Siła adhezji może być zwiększona poprzez przetarcie powierzchni papierem ściernym. Powoduje to dokładne oczyszczenie i zwiększenie powierzchni stykowej.

7. Szkło+ szkło i blacha+blacha • O nietrwałości spoiny decyduje tu ważna własność fizyczna- ROZSZERZALNOŚĆ CIEPLNA Szkło to ciało minimalnie zmieniające swoje wymiary pod wpływem wahań temperatury, spoina z użytego kleju- odwrotnie. Z kolei łącząc klejem aluminium czy miedź trzeba pamiętać, że rozmiary tych metali ulegają silnym zmianom pod wpływem temperatury. WNIOSEK: powstająca z kleju spoina musi mieć rozszerzalność cieplną zbliżoną do rozszerzalności cieplnej danego materiału.

8. CHROPOWATOŚĆ Uwzględniając dobre wyniki sklejania papieru, tektury, drewna czy sklejki a złe szkła czy metali, można wyciągnąć wniosek, że brakuje jeszcze jednego ważnego czynnika. Jest nim chropowatość. Można przypuszczać, że cząsteczki kleju osiadają łatwiej na porowatej powierzchni drewna, niż na lśniącej, gładkiej powierzchni szkła. Aby się o tym przekonać połączmy korek z korkiem oraz drewno dębowe z drewnem dębowym za pomocą stopu Libowitza: Topi się on w temperaturze 70 st. Celsjusza i ma następujący skład: Bizmut-50% Ołów- 27% Cyna-13% Kadm-10% Korek i drewno są bardzo porowate, czyli powinny się łatwo połączyć. Tymczasem adhezja niskotopliwego stopu do korka i drewna jest tak znikoma, że nie da się otrzymać trwałego złącza. Przyczyna niepowodzenia tkwi w małej kohezji spoiny powstającej z lepiku. CO TO JEST KOHEZJA???

9. KOHEZJA (spójność) to siła jaką nawzajem powiązane są cząsteczki ciała. To siły kohezji przeciwdziałają rozdzielaniu się danego ciała. Im są one większa, tym większa jest spójność ciała, czyli tym trudniej je rozerwać. • Od kohezji zależy więc wytrzymałość mechaniczna spoiny, która w przypadku lepiku jest bardzo niska. Większa kohezja oznacza silniejszy klej. Zwykle cieńsza warstwa kleju powoduje pełniejsze wykorzystanie siły kohezji. Czym więc łączyć w sposób trwały ciała gładkie, nieporowate- jak szkło, metal, czy ich kombinacje?

10. Do złączania metali, szkła nieoceniony jest klej epoksydowy- mieszanina żywicy i utwardzacza, występująca pod nazwą handlową Epidian 5. Oba składniki miesza się ze sobą, nakłada na czyste i suche powierzchnie i ściska, pozostawiając na 12 godzin. Wskutek reakcji chemicznych pomiędzy utwardzaczem a żywicą mieszanin twardnieje. Klej ten odznacza się wyjątkową przyczepnością do szkła i metali, ma ponadto bardzo dużą odporność mechaniczną i chemiczną.

11. Kształt i rozmiary klejonych powierzchniJednym z elementów mających wpływ na wytrzymałość spoiny jest rodzaj nacisku, który musi wytrzymać. Można łatwo wzmocnić słabe punkty i zwiększyć wytrzymałość spoiny. Sprawdź czy główne obciążenia spoiny będą występować w kierunku na wprost, diagonalnie czy rozrywając klejone powierzchnie. Obciążenie złuszczające Obciążenie na wprostlekkie obciążenie - połączenie stykowe Giętkie materiały mogą się zsuwać w wyniku działania sił złuszczających. Połączenie może być wzmocnione przez: zabezpieczenie sztywną listwą zawinięcie giętkiego materiału za krawędź sztywnej części zaokrąglenie narażonych powierzchni

12. Przy większych połączeniach, powiększ powierzchnię używając: Obciążenie rozrywające połączenia ściętego-zakładkowego Powierzchnia spoiny jest obciążona nierówno i w przeciwnym kierunku. Wzmocnij połączenie np. poprzez zastosowanie obejmy. połączenia stopniowego-zakładkowego jednostronnego połączenia zakładkowego dwustronnego połączenia zakładkowego

13. DLACZEGO NOWOCZESNE KLEJE SĄ TAKIE MOCNE? JESZCZE 100 LAT TEMU KLEJE ROBIŁO SIĘ Z ŻYWICY ROŚLIN LUB WYGOTOWANYCH SKÓR I KOŚCI ZWIERZĄT. DŁUGO TRWAŁO ICH WYSYCHANIE, A SPOINA, KTÓRĄ TWORZYŁY, NIE BYŁA SPECJALNIE TRWAŁA. KLEJONO NIMI GŁÓWNIE DREWNO- KLEJ DOSTAWAŁ SIĘ W PORY DREWNA I PO ZASCHNIĘCIU ŁĄCZYŁ ZE SOBĄ DWA KAWAŁKI. Dziś jednak większość klejów to syntetyki, szybko schnące i tworzące mocne spoiwo. Najszybciej schnące- superglue, dwuskładnikowe z żywic epoksydowych i tak dalej… Superglue to żywica akrylowa otrzymywana z ropy naftowej. Gdy taki klej zetknie się choćby z odrobiną wilgoci, jego małe cząsteczki łączą się, tworząc dłuższe łańcuchy- ten proces chemiczny nazywa się polimeryzacją. Klej w tubce chroni przed polimeryzacją kwasowy stabilizator. Po zetknięciu z powierzchnią, nawet najmniejsza ilość wilgoci neutralizuje działanie stabilizatora i żywica natychmiast ulega polimeryzacji. To obecność jonów wody rozpoczyna polimeryzację. Jony takie można znaleźć niemal w każdej powierzchni, do której dostęp ma powietrze. Superkleje dobrze przylegają do skóry, gdyż jest ona wilgotna- używa się ich nawet w chirurgii w postaci aerozoli, którymi skleja się rany i tamuje krwawienie.

14. ABC Dobrego Klejenia Nie ma klejów uniwersalnych Klejami twardniejącymi wskutek wyparowania bądź absorpcji rozpuszczalnika, czyli klejami rozpuszczalnikowymi, nie można kleić materiałów nieporowatych (szkoło, metal itp.) Powstająca z kleju spoina musi mieć właściwości fizyczne dosyć zbliżone do własności fizycznych klejonego materiału. Wytrzymałą spoinę tworzy tylko klej o dobrej adhezji do ciał łączonych Trwałą złącze może wytworzyć tylko klej wykazujący dużą kohezję.

15. Anna Zielińska, klasa IIe, 21 LO w Łodzi Nauczyciel Fizyki: p. prof. Małgorzata Szymańska