Анекдот о "героях" сегодняшней темы - клеях вообще и клеях ПВА в частности:

Штирлиц не мог оторвать глаза от газеты. Об этом позаботился Борман и клей "момент".

Содержание:

1) Клеи: общая информация

2) Состав и внешний вид клея ПВА

3) Технические характеристики клея ПВА

4) Области применения клея ПВА

5) Виды клеев ПВА

6) Указания по применению клея ПВА

7) Клеи торговой марки Аквест

Клеи: общая информация

Клеи - композиции, соединяющие (склеивающие) поверхности из различных материалов посредством образования прочных адгезионных связей с каждой из них.

Адгезия - (от лат. adhaesio - прилипание) одна из основных характеристик лакокрасочного материала или клея, обозначает сцепление лакокрасочного покрытия или клеевого слоя с окрашенной или склеиваемой поверхностью.

Адгезия может иметь механическую, химическую или электромагнитную природу и измеряется силой отрыва на единицу площади. Для улучшения адгезии можно либо нанести промежуточный слой адгезива (клея), либо ввести в состав полимерной пленки специальные функциональные группы.

В некоторых случаях адгезия может оказаться сильнее, чем когезия, т. е. сцепление внутри однородного материала, в таких случаях при приложении разрывающего усилия происходит когезионный разрыв, т. е. разрыв в объёме менее прочного из соприкасающихся материалов.

Адгезия полимеров лучше в том случае, если макромолекулы полярны и имеют большое число химически активных функциональных групп. Для улучшения адгезии в состав клея или плёнкообразующего полимера вводят активные добавки, молекулы которых одним концом прочно связываются с плёнкой, другим - с подложкой, образуя ориентированный адсорбционный слой.

Адгезия имеет место в процессах склеивания, пайки, сварки, нанесения покрытий.

Схематичное изображение действия адгезии и когезии в клеевом соединении

По типу основы клеи бывают органической и неорганической природы:

● основой органического клея служат, главным образом, синтетические олигомеры и полимеры (например, феноло-формальдегидные, эпоксидные, полиэфирные смолы, полиамиды, полиимиды, полиуретаны, поливинилацетат, кремнийорганические полимеры, каучуки и др.), образующие клеевую пленку в результате затвердевания при охлаждении (термопластичные клеи), отверждения (термореактивные клеи) или вулканизации (резиновые клеи). Этим процессам иногда предшествует улетучивание растворителя.

Растительные клеи (например, на основе крахмала) и животные/белковые (например, казеиновый клей) клеи также имеют органическую основу.

● К неорганическим клеям относят алюмофосфатные, керамические (основа – оксиды магния, алюминия, кремния, щелочных металлов), силикатные (основа – калиевое или натриевое жидкое стекло), металлические (основа – жидкий металл, например ртуть).

Помимо основы-связующего клеи содержат ряд технологических модифицирующих добавок (например, наполнители, растворители, стабилизаторы, пластификаторы), которые улучшают технологические и эксплуатационные свойства: липкость, вязкость, скорость отверждения, сохранность, а также свойства клеевого слоя – прочность, жесткость, термо-, морозо-, атмосферостойкость и др.

В современном мире, когда устанавливаются высокие требования к безопасности для здоровья людей и снижению воздействия на окружающую среду, ежегодно растет доля рынка клеев на водной основе.

По физическому состоянию клеи могут быть жидкими (растворы, эмульсии, суспензии, индивидуальные мономеры), пастообразными или твердыми (пленки, гранулы, порошки, прутки). Последние используются в виде расплава или наносятся на нагретые поверхности.

Состав и внешний вид клея ПВА

Клей ПВА – грубодисперсный состав с различной текучестью белого цвета, кремового или желтоватого оттенка, после высыхания образующий прозрачную или желтоватую плёнку с хорошей эластичностью. ПВА имеет широкую сферу применения во многих отраслях промышленности и подходит для склеивания пористых материалов: бумаги, картона, дерева, кожи, тканей и других.

Клей ПВА изготавливается на основе гомополимерной поливинилацетатной дисперсии в воде, в которую вводятся пластификаторы и прочие дополнительные компоненты, улучшающие свойства конечного продукта. Состав обладает слабовыраженным специфическим запахом поливинилацетата, который относится к категории веществ с незначительным общетоксическим действием (3 класс).

Поливинилацетат открыли независимо друг от друга два человека.

В Германии в 1912 г. доктор Фритц Клатт изобрел мономер - винилацетат путем извлечения его из газа ацетилена. Этот мономер легко полимеризовался, в результате чего образовывалось твердое вещество.

Предприниматель Фарбен организовал производство поливинилацетата (ПВА) в крупных коммерческих масштабах. Тогда Фарбен работал только с химикатами, образующими пленки.

Первое производство поливинилацетата в промышленных масштабах было налажено в США в 1937 году в Монсанто. С помощью пленок, образованных ПВА, сохраняли хрупкие автомобильные стекла.

Спустя два года корейский ученый Ли Сын Ги открыл волокно, которое растворялось в воде. Волокно получило название виналон и было создано на поливиниловом спирте. 1941 году Ли Сын Ги получил патент на открытие нового материала, которое позже станет основным составляющим в клее ПВА.

В 1946—1950 годах Ли Сын Ги работал над получением ацетилена из карбида. Ацетилен превращался в винилацетат. А винилацетат, в свою очередь, - в поливинилацетат (ПВА).

Технические характеристики клея ПВА

● Клей ПВА предназначен специально для нанесения на пористые поверхности. Механизм склейки основан на смачивании и частичном пропитывании поверхности клеем. Поверхности, которые не смачиваются и не пропитываются водой, клей ПВА практически не клеит. В принципе, если он не может проникнуть в структуру материала, то не будет и прилипать.

● Клеевое соединение обладает высокой морозостойкостью, но сам клей - низкой (не допускается замерзания!).

● Не следует использовать клей ПВА для создания клеевых соединений, которые в процессе эксплуатации подвергаются сильному нагреву, так как размягчение клеевого шва начинается при температуре 35°С-40°C, а при 65-70°C полимеризованное вещество переходит в вязкое состояние.

● Клеевой слой устойчив к биологическому разрушению.

● Клеевое соединение имеет хорошую клеящую способность: от 400 Н/м до 550 Н/м.

Под клеящей способностью подразумевают характеристику клея, которая отображает механическую прочность соединения, определяемую методом приложения нагрузки на это соединение до тех пор, пока оно не будет разрушено. От этого свойства зависит прочность полученного в итоге соединения. Данный показатель определяется соотношением адгезионных и когезионных сил.

● Клей нетоксичен, пожаро- и взрывобезопасен.

● Клей разводится водой. После полимеризации — набухает, но не растворяется в воде. Полимеризованная часть растворима в уксусной кислоте и многих органических растворителях: ацетоне, метаноле, этилацетате, бензоле, дихлорметане и др.

● Тонкий слой клея ПВА на бумаге практически незаметен - прозрачен, что удобно при склейке бумажных моделей и поделок. В частности, с использованием клея ПВА можно работать в технике папье-маше и декупажа. Со временем клеевой слой не желтеет.

● Клей высыхает с малой усадкой, но не становится излишне хрупким, что позволяет заполнять сколы и трещины до нескольких миллиметров.

● Клеи ПВА сохнут довольно быстро – например, первичное схватывание на древесине наступает в течении 5–10 минут, полную прочность клеевой шов набирает через 24 часа.

● По истечении срока годности клей расслаивается на две фракции (прозрачную жидкость сверху, и белую сметанообразную массу снизу). После тщательного перемешивания возможно повторное применение клея. Однако клей с истёкшим сроком годности не может долго оставаться в виде однородного коллоидного раствора и расслаивается снова на фракции, возможно также снижение клеящих свойств.

● Клей имеет низкую стоимость, поэтому общедоступен.

● Так как этот клей водоразбавляемый, очистка рук и инструмента после работ очень проста: излишки клея легко смываются водой с мылом.

Области применения клея ПВА
Клей ПВА широко применяется в различных отраслях промышленности (деревообрабатывающей, полиграфической, обувной, кожевенной и т.п.), народного хозяйства и в быту. Им не только склеивают бумагу, дерево и другие материалы, но и применяют для реставрационных и ремонтных работ, изготовления различных поделок ручной работы, а также в строительной отрасли.

Виды клеев ПВА
● Бытовые: обычный состав со средними клеящими способностями. Как правило, в мелкой фасовке с удобным носиком-дозатором. Применяется для склеивания всех видов бумаги и картона. Подходит также для наклеивания бумажных обоев на бетонные и деревянные поверхности.

● Строительные: применяются для наклеивания различных видов обоев, в качестве добавки в кладочные и отделочные растворы для повышения пластичности и водостойкости последних.

● Универсальные: имеют широкую сферу применения, так как отлично склеивают древесину, бумагу, кожу и другие материалы. Также подходят для фиксации бумаги на различных основаниях. Клей может добавляться в сухие смеси для повышения водоотталкивающих свойств раствора. Подходит для фиксации ковролина, некоторых видов линолеума, отделочных панелей из ДВП, древесных оснований (доска, ДСП, ОСВ).

● Экстра: клей предназначен для соединения всех видов бумаги и древесных материалов - массива, ДВП, ДСП и так далее. Подходит для наклеивания виниловых, стекловолокнистых, пробковых обоев. В штукатурные и шпатлёвочные растворы клей добавляется для повышения конечной прочности и улучшения адгезии к основаниям.

● Водостойкие: бывают модификаций D3 и D4, изготовленные по евростандарту EN 204. Первый вид устойчив к кратковременному действию воды или конденсата, второй – выдерживает постоянный контакт с текущей водой. Оба варианта подходят для холодной и горячей обработки. Составы D3 и D4 изготавливаются на основе дисперсии поливинилацетата, модифицирующих добавок и отвердителей (опционально). Такие клеи применяются для склеивания экзотических (твердых) пород древесины, изготовления паркета и мебельных щитов, ламинирования древесно-стружечных плит различной толщины.

Европейский стандарт EN 204 классифицирует клеи для древесины на основе термопластичной смолы, как клеи, не предназначенные для применения в строительстве, на основе классов стойкости от D1 до D4, причем прочность склеивания соединений измерена при сухих и влажных условиях после различных способов обработки.

Клеи, описанные в данном стандарте, пригодны для склеивания мебели и конструкций внутри помещений, панельной обшивки, дверей, окон ступеней лестниц и т. д., изготовленных из древесины или бревенчатых изделий.

В данном стандарте не определена температурная стойкость склеенных изделий.

Клей будет классифицироваться в соответствии с таблицей, в которой приведены примеры климатических условий и сферы применения, в которых используются соединяемые детали. Классификация будет основываться на испытаниях склеенных тонким слоем клея линейных деталей за исключением случаев, когда требуется выяснить свойства заполнения зазора между деталями.

Таблица – Описание классов долговечности

Указания по применению клея ПВА
Перед нанесением любой вид клея ПВА необходимо тщательно перемешать до однородности. Склеиваемые поверхности должны быть сухими и чистыми. Работы с клеем надо в проветриваемых вентилируемых помещениях с температурой не ниже 5 градусов тепла и влажностью не более 70土10%.
● При склеивании бумаги ПВА наносится тонким слоем при помощи кисточки, при этом можно обрабатывать одну из поверхностей. Клей ПВА лучше прижимать с некоторым усилием во время высыхания. Если нет необходимости в приклеивании всей поверхности, клей можно наносить точечно.
● Обои и другие бумажные изделия приглаживаются сухой салфеткой или валиком. Выступившие капли и потеки ПВА лучше удалять сразу влажной ветошью.
● Для склеивания дерева или других аналогичных материалов, состав наносится на обе поверхности и выдерживается несколько минут, после чего детали соединяются между собой. Для увеличения прочности соединения, элементы рекомендуется плотно прижать друг к другу до полного высыхания клея. В зависимости от типа склеиваемых материалов, это может быть кратковременное усилие или длительное воздействие (нагрузка весом или зажатие в тисках, применяемое для деревянных конструкций). Для точечного нанесения клея или введения в узкие щели, лучше использовать насадку с тонким носиком или обычный шприц.
● Использование клея ПВА в качестве пластификатора в цементных растворах улучшает не только технические, но и эксплуатационные характеристики готовых покрытий. Используется именно строительный клей ПВА: обойные клеи содержат крахмал, клеи для дерева – посторонние добавки и примеси, плохо совместимые с портландцементом. При необходимости нанесения толстого равномерного шва, например, при приклеивании плитки, густой состав наносится зубчатым шпателем.
Пропорции строительного клея ПВА по отношению к цементу составляют от 5% до 20% . Все зависит от специфики применения этого раствора: для стяжки, вполне достаточно 5-10% клея, а в плиточный клей лучше добавить 20% ПВА.
Применение клея ПВА в цементно-песчаных составах в качестве пластификатора позволяет:
● повысить пластичность этих составов;
● увеличить их прочность на изгиб после застывания. Опыты показывают, что обработанная клеем ПВА поверхность выдерживает усилие на разрыв от 1300 г/см2.
● Улучшить качество сцепления смесей на основе цемента. Величина адгезии в данном случае зависит от используемых соотношений.
К ограничениям применения относят эксплуатацию в условиях воздействия горячего и влажного пара, это обусловлено ускорением гидролиза поливинилацетата и щелочных сред и превращением его в спирт даже в связанном виде. По этой причине клей не вводят в растворы для ванных комнат, саун, бассейнов и для облицовки участков, подверженных частому воздействию влаги.
Недостатком пластифицирования цементосодержащих смесей является отсутствие контроля за набором прочности: процесс гидратации цементного камня комбинируется с высыханием дисперсии полимера и в целом усложняется.
● При использовании клея ПВА в качестве грунтовки для обеспыливания поверхностей и снижения впитывающих свойств пористых материалов, жидкий состав (разбавленный водой) наносится валиком или кистью. При разбавлении лучше клей добавлять в воду.

Широкий выбор доступных модификаций клеев ПВА дает возможность каждому потребителю выбрать подходящую разновидность для конкретной задачи.
Клеи ПВА торговой марки Аквест

Ссылки на клеи ПВА торговой марки Аквест:

А-40 – КЛЕЙ ПВА СТРОИТЕЛЬНО-БЫТОВОЙ

A-41 КЛЕЙ ПВА УНИВЕРСАЛЬНЫЙ

А-42 МАСТЕР Клей ПВА мебельный