Чем клеится полиуретан к металлу
Как и чем приклеить полиуретан: лучшие составы и их применение
В повседневной жизни приходится часто самостоятельно выполнять небольшие ремонтные работы по дому. Будь то отделка карнизами и имитацией лепнины или починка сапог, потребуется специальный клеевой состав для полиуретана. В статье приведены действенные советы, как правильно подбирать материал и скрепить им проблемные участки.
Особенности клея
Обратить внимание на полиуретановый клей стоит по нескольким причинам. Он очень удобен в использовании, благодаря чему провести все необходимые работы сумеет даже новичок. Состав достаточно практичный, так как он ложится на поверхность тонким слоем и при этом заполняет все пустоты. Различные марки высыхают по-разному, но все — довольно быстро.
Клеевой материал отличается хорошей адгезией. К тому же, после окончательного высыхания допускается красить поверхность в желаемый цвет. В застывшем виде клей становится белым. Подобная особенность позволяет с удобством приклеивать розетки или плинтуса в процессе ремонта. Важное достоинство — клей влагоустойчив и легко выдерживает перепады температур.
Разновидности
Клей для полиуретана различается по сферам применения:
В принципе, первый тип клеев вполне годится и для бытового ремонта, например, чтобы заклеить подошву или прикрепить ее к верху. Однако следует понимать, что клей для обуви должен обладать особыми свойствами: пластичностью, высокой водостойкостью, инертностью к низким температурам и их перепаду.
Оба типа также различаются по композиции и выпускаются одно- и двухкомпонентные. Первые более удобны в применении, поскольку не требуют предварительной подготовки и не зависят от отвердителя, который часто расходуется или испаряется быстрее основной массы. Поэтому он позволяет склеить полиуретан несколько быстрее. Полимеризуется состав под действием влаги в окружающем воздухе.
Двухкомпонентный клей смешивается непосредственно перед использованием. Материал не утрачивает своих свойств в течение 3 часов, за это время необходимо провести все работы. В зависимости от марки двухкомпонентного клея, он полностью высыхает в период от нескольких часов до двух суток. Метод горячего склеивания позволяет ускорить процесс отверждения.
Монтажный клей
Качественно и надежно приклеить полиуретановое покрытие позволит монтажный клей. При использовании саморезов следует выбрать клей-шпатлевку для полиуретана. Преимущества следующие:
Совет! По отзывам потребителей, лучший результат показывает клей для полиуретана таких марок: NMC, Adefix P5 и «Эко Дракон».
Стыковочный клей
Иное название стыковочного клея это «холодная сварка». Он отличается уникальным воздействием на полиуретан: «расплавляет» его, сливаясь с покрытием. В итоге получается монолитное соединение. Стыковочный клей устойчив к перепадам температур и влаге. Его упаковка похожа на тюбик зубной пасты. Состав идеально подходит для работы с лепниной, позволяет надежно склеить стыки молдингов или карнизов.
Совет! При покупке стыковочного клея рекомендуется обратить внимание на отечественную марку «Европласт» или бельгийскую Decomaster.
Как использовать?
Перед тем как клеить лепнину из полиуретана или другие виды поверхностей, важно уточнить порядок работы. Необходимо придерживаться следующих правил:
Для обуви
Перед тем как клеить сапоги из полиуретана, необходимо их предварительно подготовить. Сначала промыть и дать высохнуть. Затем обезжирить поверхность под склейку при помощи ацетона. После этого аккуратно вывернуть края прорехи и распределить клей на пористую структуру, дать впитаться. Наконец, края совместить и прижать.
Женские резиновые сапожки лучше клеить клеем-герметиком. С положительной стороны себя зарекомендовали «Очумелые ручки» от производителя Done Deal. Рыболовную обувь из пористого материала ЕВА лучше заклеит холодная сварка для ПВХ — Sintex 44.
Провести ремонтные работы на высоком уровне позволит качественный клеевой состав. При выборе товара важно учитывать условия, в которых позже будет использоваться изделие. Применяйте проверенные марки клея для полиуретана, и забудьте о прорехах или отставших от стены карнизах.
Чем склеить полиуретан: варианты клеящих составов
Отправим материал на почту
Чтобы разобраться, чем склеить полиуретан между собой, не будет лишним понять, что представляет собой этот полимер как материал. Кто-то считает, что это разновидность резины, но здесь нет каучука, значит, это не так. А кто-то думает, что это разновидность мягкой пластмассы, но и здесь мимо цели. Этот полимер представляет собой соединение полиола (многоатомного спирта) с изоцианатом (группой органических соединений). Теперь становится понятней, чем растворяется данный материал.
Особенности клеящих составов
Любой клеевой состав, то есть, все, чем можно склеить полиуретан, представляет собой вязкую субстанцию, которая при нанесении на поверхность сдержанно растекается/размазыватся и заполняет все пустоты, встречающиеся на её пути. Это говорит о том, что с простыми работами по фиксации полиуретановых деталей справится даже школьник, если будет придерживаться указаний от производителя, распечатанных на тюбике, тубе, ведре. Любая из марок такого клея обладает отличной адгезией, поэтому применима и к другим материалам, как-то: к резине, коже, дерматину, пластику, древесине, кирпичу, бетону и т.п.
Использование универсального полимерного клея
Если возник вопрос о том, чем заклеить полиуретан на бытовом уровне, то лучше всего остановиться на какой-либо из универсальных марок, например, на «Глобусе», который выпускают в тюбиках с зауженным носиком. Например, такой клей удобно использовать для обуви: ним можно прихватить отстающую от головки подошву, закрепить набойку для каблука или носка. Также его часто применяют для электроники: подклеивают треснувшие корпуса на ноутбуках или гаджетах (можно даже зафиксировать матрицу к корпусу телефона/планшета). Кроме того, «Глобусом» можно подклеить трещины на бытовой технике – это могут быть корпуса или ручки соковыжималок, блендеров, мультиванрок и др.
Не следует забывать, что качество фиксации зависит от адгезии, которая в свою очередь возможна только на чистой поверхности любого материала, задействованного в том или ином случае. Для надежной очистки, как правило, используют различные растворители: 646-й, уайт-спирит, сольвент, но иногда этого бывает недостаточно. Когда на поверхности остаётся старый клей или лакокрасочное покрытие, то нужно использовать механические методы очистки: щеткой по металлу, напильником, крупной наждачной бумагой, алмазной сеткой.
Видео описание
Тест клея для полиуретана/Момент, Quelyd, SEMIN.
Галтели и лепка из полиуретана
Когда нужно приклеить полиуретановые галтели (потолочные плинтусы) к гипсовой или бетонной поверхности, лучше всего использовать клеевые шпаклевки от разных производителей, которые в изобилии продаются в любых строительных магазинах. Такие смеси превосходно вступают в адгезию не только с минеральными поверхностями стен и потолка, но и с полиуретаном. Работают ними точно так, как и обычными, порошковыми гипсовыми шпаклевками, только эти нет необходимости разводить водой. При монтаже галтелей самое главное в таких случаях, это точная разметка и раскрой стыков в пролетах и стыковка внутренних/наружных углов.
Совет: клеевую шпаклевку для фиксации полиуретановых галтелей, молдингов и розеток можно сделать самостоятельно, в домашних условиях. Для этого нужно в прорезиненном ведре перемешать 3 л воды и литр клея ПВА, а затем постепенно добавлять туда равное количество сухой гипсовой (финишной) шпаклевки, перемешивая её миксером. После достижения необходимой консистенции раствор нужно отставить на 3-4 минуты, чтобы вода пропиталась на молекулярном уровне, а затем перебить смесь еще раз. Клеевая шпаклевка готова к использованию.
При отделке классических интерьеров, а более того, помещений в стиле рококо, барокко, ампир и т.п., никак не обойтись без лепнины на потоках и стенах, только сегодня вместо гипса все элементы делают (покупают) из полиуретана. Безусловно, это не бюджетная облицовка, поэтому поверхность, куда монтируют лепнину, представляет собой идеально нивелированную плоскость. Как правило, это шпаклеванные потолки и стены или гипсокартон, но покрытый тонким слоем той же полимерной или гипсовой финишной шпатлевки.
Учитывая ровные плоскости и точно выверенные углы помещения, здесь лучше использовать стыковочный и монтажный клей, который практически не виден в местах соединения. Он наносится на молдинг (галтель, капитель, розетку) тонкими полосками и намазанный элемент прижимается к нужной поверхности. Так как кристаллизация начинается через 40-50 секунд, детали должны быть точно размерены заранее, а также не будет лишним расчертить поверхность, чтобы не допустить перекосов. Удалить свежие лишние капли можно сухой салфеткой.
Видео описание
Как приклеить полиуретан к металлу
Есть много универсальных клеевых составов, которыми можно приклеить полиуретан к поверхности цветного или черного металла. Но в последнее время выявился лидер не только по полярности, но и по качеству соединения, это клей B-7000, сделанный в Поднебесной. Пусть вас не смущает производитель – китайцы умеют и делают отличную продукцию, иначе их экономика не развивалась бы такими темпами (на сегодняшний день в Китае самый быстрый рост ВВП в мире).
Нет, этот клей не из серии тех, что склеивает только пальцы – он реально работает на фиксацию однородных и разнородных поверхностей. Время первичного затвердевания субстанции составляет 6 минут, но для полного затвердевания необходимо выдержать предметы в состоянии покоя 24-48 часов. Пробка в тюбике имеет иглу, которая при закрывании втыкается в узкий носик и не дает клею возможности кристаллизоваться, если его хранить при комнатной температуре в сухом темном месте. Перед тем, как намазать клей на поверхность полиуретана её нужно очистить каким-либо растворителем, а металл следует зашкурить наждачной бумагой – эти действия создадут условия для возникновения адгезии.
Заключение
Как видите, полиуретан, это довольно-таки неприхотливый полимер, который вступает в адгезию со многими видами клея, предназначенными для строительства или универсального употребления. Одним из наиболее важных факторов успешной фиксации, за исключением выбора самого клея, можно назвать тщательно очищенные поверхности деталей.
Виды клея для склеивания полиуретана между собой
Полиуретан состоит из полиола и изоцианата. Он считается синтетическим материалом, эластомером, который после растягивания обретает свою исходную форму. Для склеивания полиуретана между собой используют разные виды клеев – их выбирают в зависимости от состава материала, его плотности, озоностойкости, устойчивости к кислотам, а также температурного режима эксплуатации. Разнообразные полимерные клеи и шпаклевки – то, чем можно склеить полиуретан между собой.
Виды клея для полиуретана
Клеящие составы, предназначенные специально для полиуретана, практичные, ложатся на поверхность тонким слоем и заполняют все пустоты. Большинство из них быстро высыхают на поверхности и прочно закрепляют листы эластомеров между собой. Они устойчивы к влажности и не трескаются при перепадах температуры.
Клей быстро схватывается и позволяет после высыхания окрасить поверхность в любой оттенок
Полимерные клеи
Составы изготавливаются на полимерной основе и застывают за несколько минут. Они надежно закрепляют материал на основаниях из:
Важно! Работают с полимерным клеем быстро: из-за ускоренного процесса застывания, выровнять поверхность не получается. После нанесения сразу вытирают все подтеки, так как после работать с ними будет сложно: придется использовать растворитель или наждачную бумагу.
После высыхания швы остаются цельными, не растрескиваются и не расширяются при температурных изменениях.
Выпускаются полимерные составы в тубах с удобным носиком-дозатором
Клеевые шпаклевки
Используются для проведения общестроительных работ и отделки внутренней части помещений. Материал позволяет не выравнивать стену перед приклеиванием изделий из полиуретана, так как консистенция шпаклевки допускает сделать это в процессе. Клеящая смесь быстро скрывает неровности поверхности, дефекты и выбоины. После нанесения полиуретан не нужно долго прижимать к плоскости. Работа с материалом осуществляется в закрытых помещениях, так как он не выделяет вредные вещества.
Монтажный клей
Для фиксации легких по весу полиуретановых изделий применяют специальные монтажные клеи. Чаще они используются для крепления лепнины, потолочных плинтусов и карнизов. Они фиксируют изделия на стекле, кафельной плитке и других поверхностях. Монтажный состав используется для крепления на стене – он прочный и эластичный, но для стыков его применять не рекомендуется, так как через время появятся трещины.
Выпускаются в тубах объемом по 310 мл
Несмотря на такое количество, одной тубы хватает на 7-8 применений, так как расход монтажного клея неэкономичный. Его густая консистенция равномерно ложится на поверхность и фиксирует изделие даже на деревянном основании.
В строительных магазинах можно отыскать монтажный клей в банках или ведрах по 500, 1 и 5 кг. Наносить состав рекомендуется шпателем.
Важно! Вместо монтажного клея также используют жидкие гвозди. Они производятся на акриловой основе и предназначены для фиксации легких по весу изделий.
Стыковочный клей
Склеивание полиуретана лучше проводить монтажными тубами, а для швов подойдет стыковочный клей. Чтобы скрепить погонажные изделия на стыках – карнизы или молдинги, подойдет именно этот состав. Стыковочная смесь отличается от монтажной:
После этого состав уже не поддается корректировке, поэтому сразу необходимо ровно и правильно фиксировать изделие.
Популярные марки клея
В зависимости от свойств клеевого состава, меняется его схватываемость, а также время на корректировку. Популярные марки клеящих смесей для полиуретана:
Лучше выбирать составы на основе полиуретана – они хорошо фиксируют стыки, или на основе акрила – прочно крепят изделия к стене с любым основанием.
Как использовать
Клей наносят на заднюю часть полиуретанового изделия и быстро плотно прижимают к стене
Придавливают в течение 40 секунд отпускают. Если используется стыковочная смесь, ее наносят между краями изделий и корректируют ровность распределения и фиксации материала. Склеенные изделия через 30 минут станут полностью неподвижными, стык можно окрасить.
Расчет количества клея
Чаще всего на клеевые смеси фиксируют полиуретановые плинтуса. Чтобы рассчитать количество массы вычисляют периметр комнаты, а также прибавляют длину всех выступов, где будут установлены плинтусы. Расчет несложный: на каждой тубе указано количество погонных метров, на которых хватит данной пачки.
Выбирая, каким клеем зафиксировать полиуретановые изделия, учитывают их вес, а также наличие добавок в составе. Например, если отделка изготовлена не из чистого полимера, а с добавлением химических пластификаторов, то определенный вид клея может не подойти. Перед покупкой лучше сразу уточнить все характеристики состава.
Полиуретановый клей
Во-первых, полиуретан, сокращенно PU или PUR, не является продуктом с фиксированной формулой. Это целый ряд химических веществ. Это полимер, состоящий из звеньев органических цепей, соединенных уретановыми или карбаматными звеньями. Большинство полиуретанов являются термореактивными полимерами и не расплавляются при нагревании, также доступны термопластичные полиуретаны.
Полиуретановые полимеры образуются в результате реакции изоцианата и полиола. Используемые изоцианаты и полиолы обычно содержат две или более функциональных групп на молекулу.
Что такое полиуретановый клей?
Какой бы то ни было, полиуретаны имеют некоторые общие черты. Они прекрасно склеивают. Полиуретановыи клеи будут работать практически со всеми нормальными материалами, пористыми и гладкими.
Им доступно склеивание металлов, дерева, каучука, вулканизованной эпоксидной смолы, кожи, черепицы и стекла, пластмассы, бетона и кирпича, список можно продолжать.
Полиуретановый клей плохо работает на полипропилене, полиэтилене или на таких веществах, как тефлон или силикон, восковых или масляных поверхностях.
Клей на основе полиуретана может быть твердым и относительно жестким, или может оставаться пластичным и эластичным.
Большинство полиуретановых клеев при схватывании становятся прочными, но не хрупкими. Их можно шлифовать и резать.
Какие преимущества полиуретанового клея?
Каковы недостатки полиуретанового клея?
Наше мнение о полиуретановом клее
В применении с многими материалами и конструкциями полиуретановый клей идеален. Если вам нужно прикрепить деталь, которая хорошо прилегает без больших зазоров, и вам нужно ее надежно закрепить, вы можете использовать полиуретан. Очень удобно использовать небольшое количество прочного водонепроницаемого клея прямо из картриджа.
Полиуретановый клей можно использовать для ламинирования.
Влагоотверждаемые однокомпонентные полиуретановые системы идеально подходят для соединения деформационных материалов с разным удлинением под нагрузками и тепловым расширением. Таких как склеивание армированных стекловолокном пластмасс (FRP) с сталью, а также алюминиевые стеновые и напольные плиты на стальные опоры.
Продукты нашего ассортимента PURACOLL 8110 и PURACOLL 8220, использующие полиуретановые действующие компоненты, демонстрируют высокий уровень гибкости, а также хорошую устойчивость к УФ, неблагоприятным погодным условиям и растрескиванию.
Мы предлагаем полиуретановые решения для специфических индустриальных и промышленных приложений.
Полиуретановые клеи обеспечивают чрезвычайно прочное сцепление. Это делает процесс производства и строительства более простым и дешевым.
Купить полиуретановый клей можно в СДМ-ХИМИЯ мы предлагаем полиуретановые клеи в соответствии с требованиями конкретной отрасли.
Данный материал является интеллектуальной собственность компании ООО «СДМ-ХИМИЯ».
Любое использование Материалов допускается только c указанием источника информации
Автор: Юхов Максим Петрович
Опусы про Его Величество Клей. Часть третья — полиуретан vs космический холод
Посвящается всем туристам-водникам, рыбакам и морякам, которым удалось или не удалось (но, надеюсь, удастся после прочтения статьи) заклеить дыры на своих ПВХ судах, ибо не Десмоколом единым.
Полиуретаны вошли в мою жизнь еще в раннем детстве, когда я с жаром доказывал мамке, что выгоднее купить дорогие кроссовки от Белкельме с полиуретановой подошвой, а не лидские с разлазящимся непонятным пластиком (позднее, кстати, «лидские» исправились), просто потому что «полиуретан — вечный». В принципе так оно и было, кроссовки изнашивались до трухи, а подошва, подошва выглядела как в день покупки. Второе «открытие» этого важного класса полимеров для меня состоялось тогда, когда я познакомился с водным туризмом и такой штукой, как пробоина на «шкуре» из ПВХ. До сих пор помню заповедь тренера, м.с. Вячеслава Антоновича Бажанского — «Десмокол-создан для байдарки, как птица для неба».
Так что, друзья, сегодня вашему вниманию очередная, третья статья из «клеевой» серии. Посвящена она полиуретанам. Если хотите узнать, как отмыть монтажную пену, чем намертво заклеить пробитую рыбацкую пвх лодку и какой уплотнитель сохраняет эластичность при температуре жидкого азота — идем под кат, там все есть!
В прошлой статье, про суперклей-цианоакрилат я приводил любопытную картинку. Сейчас для того, чтобы не дублировать-спрячу оную под спойлер.
Из этой картинки видно, что полиуретаны (ПУ) абсолютно заслуженно занимают первое место среди всех остальных клеёв. Понять причины поможет табличка ниже, с описанием достоинств и недостатков этого вида клеёв.
Некоторым недостаткам и достоинствам более подробное толкование будет дано ниже, а пока, традиционно, факты из истории.
Полиуретаны были впервые синтезированы в Германии Отто Байером и его сотрудниками в I.G. Farbenindustrie в конце 1930-х годов (первые патенты относятся к 1937 году).
Талантливейший, кстати, химик. «отец полиуретана» и основатель известного ныне химического гиганта Bayer AG. Память его увековечена в Германии ежегодной премией имени Отто Байера — за выдающиеся научные открытия в области химии и биохимии.
Первые «детки дяди Отто» были получены путем взаимодействия алифатического диизоцианата с алифатическим диамином или диолом. В отличие от тяжелой судьбы цианоакрилата, эти материалы практически сразу нашли коммерческое применение и начали продаваться под торговыми названиями Irgamid U для пластмасс и Perlon U для синтетических волокон и щетины. Спустя некоторое время было обнаружено, что изоцианаты можно использовать для связывания каучука с металлом, что, в свою очередь, привело к всплеску интереса к синтезу уретановых клеёв на основе полиэфирных диолов. Первый коммерческий продукт такого типа выпускался под маркой Polystal.
Чего только не клеили изобретенными веществами — от спасательных плотов до оборудования танков. В начале 1950-х уретановые преполимеры впервые были использованы для соединения кожи, дерева, ткани и резиновых композитов. Спустя несколько лет был предложен один из первых двухкомпонентных уретановых адгезивов для использования в качестве клея для соединений металл-металл. В 1957 году появился первый термопластичный полиуретан, используемый в качестве термоплавкого клея (клейкие ленты), который использовали при склеивании контейнеров из листового металла. Новые термопластичные полиуретановые клеи начали появляться в период 1958–1959 годов. В начале 1960-х в шинной компании BFGoodrich разработали термопластичные полиэфирные полиуретаны, которыми склеивали кожу и винил. В 1968 году компания Goodyear представила первый конструкционный клей для стеклопластика, используемый для капотов грузовых автомобилей. Чувствительные к давлению полиуретаны начали появляться в начале 1970-х годов. Под все той же маркой Goodyear к 1978 году в продаже появились усовершенствованные двухкомпонентные автомобильные конструкционные клеи и клеи на водной основе. В 1984 году компания Bostik разработала реактивные термоплавкие клеи. Ну а дальше вы уже знаете… Дальше эволюцию клеёв и последние тенденции в этой области я уже описывал в одной из своих предыдущих статей.
В целом, практически сто лет детального изучения и постоянной разработки новых составов привели к тому, что сегодня полиуретаны — одна из наиболее известных универсальных полимерных систем. Это подтверждается и разнообразием продуктов, которые изготавливаются с использованием ПУ — эластичные волокна и износостойкие покрытия, всевозможные пены, гасители ударов, клеи и еще десятки и сотни продуктов.
Смело можно утверждать, что обширная ниша полиуретановых клеёв и герметиков в автомобильной промышленности (конструкционные герметики, клеи для пластиков и наполнители), строительной области (соединение древесины, производство ДСП и ламинатов, склеивание больших по площади пластин металлов и композитов, монтаж систем остекления, высокопрочных полов, строительные герметики), судостроении (монтажные клеи, герметики) и обувной промышленности (основные соединительные клеи) — занята прочно и надолго. Например, не сильно ошибусь, если скажу, что все лобовые стекла автомобилей держатся на полиуретанах. Кстати, черная полоса по краю стекла — это не столько эстетический элемент, сколько защита для полиуретанового клея от ультрафиолета.
Сюда же можно вспомнить и такую, достаточно далекую от той же монтажной пены вещь, как лайкра, она же эластан, она же спандекс — синтетическая ткань с уникальной эластичностью (сразу вспоминается реклама «бла бла бла… колготки с лайкрой»). Эти волокна кстати, не менее симпатично выглядят и под поляризованным светом:
Как ни крути, долго картинки показывать невозможно, все равно для объяснения причин многих физических свойств полимеров придется опускаться к самым основам, к химии высокомолекулярных соединений. Чем мы ниже и займемся.
Справедливости ради стоит отметить, что часто в «коммерческих» полиуретанах другие «посторонние» функциональные группы (простой эфир, сложный эфир, амид или мочевина), присутствуют в количествах гораздо больших, чем количество одноименных, уретановых, групп.
Кстати, небольшая ремарка. Полиуретаны часто называют просто «уретанами», и необходимо не путать их с таким соединением, как этилкарбамат (этиловый эфир карбаминовой кислоты), который химики-органики часто называют уретаном. Наши, «сабжевые», уретаны никакого отношения к этилкарбамату не имеют. В общем и целом, когда говорят «уретановый клей», обычно подразумевают адгезивный полимер, полученный методами химии изоцианатов с помощью реакций изоцианатов с активными соединениями водорода. Но, будь они неладны, изоцианатные реакции не всегда приводят к образованию уретановых связей, ровно как и существуют способы получения соединений с уретановыми связями без использования изоцианатов. Поэтому, чтобы избежать путаницы, считается, что полиуретановый клей — это клей, который для полимеризации и связывания материалов использует реакции с участием изоцианатной группы (—N=C=O, NCO).
Как будет показано ниже, свойства полиуретана в значительной степени зависят от типов изоцианатов и полиолов, используемых для его получения. Длинные гибкие сегменты, вносимые полиолом, дают мягкий, эластичный полимер. Большие количества сшивок дают жесткие полимеры. Длинные цепи и слабое сшивание дает полимер, который является очень эластичным, короткие цепи с большим количеством сшивок дают твердый полимер. В некоторых отношениях кусок полиуретана можно рассматривать как одну гигантскую молекулу. Одним из следствий этого является то, что типичные полиуретаны не размягчаются и не плавятся при нагревании, они — термореактивны. Это довольно важное свойство для клея, который претендует на пьедестал мира структурных адгезивов.
Структурный адгезив — клеящее вещество, используемое для того, чтобы в сложных конструкциях, подвергающихся воздействиям эксплуатационной среды, передавать необходимые нагрузки между клеевыми поверхностями.
Правильный структурный клей (адгезив) обязательно должен иметь молекулы с тремя функциональными группами, чтобы образовывать трехмерную структуру с ковалентными связями (в противном случае получился бы обычный термопласт). Поэтому концентрация таких молекул является определяющей при формировании «рабочей» структуры адгезива (= количества поперечных связей, о которых ниже).
Если вспомнить табличку «что чем лучше клеить», которую я показывал в первой статье:
то можно увидеть, что полиуретановые клеи лучше всего подходят для склеивания между собой эластомеров/тканей и композитов/полимеров со стеклом и керамикой/деревом/металлом. Т.е. основное использование полиуретанов заключается в связывании пластмасс, которые трудно связать, обычно с разнородным материалом или с металлами. Можно назвать следующие причины, благодаря которым ПУ являются отличными клеями:
1. ПУ эффективно смачивают поверхность большинства материалов (хотя для материалов с низкой поверхностной энергией, опять вспоминаем полиэтилен или полипропилен, для увеличения смачивания необходимо использование грунтовок или клеёв со специальной добавкой-смачивателем),
2. ПУ легко образуют водородные связи с поверхностью материала,
3. Небольшой молекулярный размер ПУ позволяет им проникать в пористые и слоистые материалы, смачивать волокна
4. ПУ образуют ковалентные связи с материалами, которые имеют активные атомы водорода (полярную поверхность). Механизм образования такой ковалентной связи полиуретанового клея с полярной поверхностью показан на картинке:
Полиуретаны пространственно представляют собой сегментированный полимер, состоящий из мягких сегментов и твердых сегментов (случайный или (AB) блочный полимер). Мягкий сегмент состоит из длинноцепочечного полиола, например, полиэфира или полиэфирдиола. Жесткий сегмент образован из полиизоцианата и удлинителя короткой цепи из полиола или диамина.
Определение структурного клея я озвучил, теперь озвучу и то, что полиуретаны активно конкурируют за звание главного структурного клея с эпоксидами и акрилами. На рисунке представлено примерное сравнение основных структурных адгезивов с точки зрения показателя удлинения на разрыв/модуля сдвига/предела прочности на сдвиг.
Именно эти свойства клея, фактически, являются ключом к пониманию применимости в условиях конкретного технического задания. Модуль сдвига характеризует жесткость связи склеиваемых между собой, относительное удлинение на разрыв показывает, можно ли связывать различные по показателю термического удлинения подложки между собой с удлинением линии склеивания. Предел прочности на сдвиг увеличивается линейно вместе с модулем сдвига. Как следует из графика, полиуретаны «поспели везде» и поэтому и являются самым универсальным адгезивом. Важное преимущество в том, что их свойства можно регулировать очень в широком диапазоне — от очень мягких и эластичных, резиноподобных, до очень жестких и твердых. Основная цель при разработке хорошего конструкционного клея — достичь как можно более высокого показателя модуля сдвига при сохранении хороших показателей относительного удлинения на разрыв (=если бы был идеальный структурный клей — он был бы в верхнем правом углу графика, пока там пусто. ).
Теперь самое время перейти к классификации мира полиуретанов. Помочь этому призвана представленная ниже таблица:
Новым понятием являются т.н. «блокированные изоцианаты». Блокировка или маскировка изоцианатов представляет собой реакции изоцианатных групп с соединением, которое препятствует взаимодействию изоцианата с полярной поверхностью при комнатной температуре, но позволит этой реакции происходить при повышенных температурах. Кроме того, блокировка позволяет решить проблему повышенной чувствительности к влажности и создавать водные дисперсии или дисперсии изоцианата в многоатомном спирте. Благодаря этим возможностям разработаны десятки составов клеёв для покрытия/ламинирования тканей, клеёв для шинных кордов и т.п., что невозможно при использовании традиционных компонентов.
Одно- и двух компонентные клеи
Полиуретановые клеи делятся на две основные группы в соответствии с различными механизмами отверждения:
1. Однокомпонентные клеи обычно отверждаются влагой.
2. Двухкомпонентные клеи представляют собой смеси смол и отвердителей.
Что касается самых распространенных компонентов данной группы клеёв, то можно упомянуть следующие:
В отличие от однокомпонентных, двухкомпонентные полиуретановые клеи состоят из низкомолекулярных полиизоцианатов или преполимеров, отвержденных низкомолекулярными полиолами или полиаминами. Несмотря на изменение способа отверждения, эти ПУ также грешат выделением изоцианатов, но уже в меньших количествах. Отличительная черта — в разы уменьшенное время, необходимое для приобретения клеевым швом максимальной прочности. Именно двухкомпонентные ПУ используются в автомобилестроении для склеивания металлов с пластмассами, для вспенивания текстильных покрытий, для склеивания ПВХ-пленки с древесиной в мебельной промышленности и т.п.
В целом, и одно- и двухкомпонентные ПУ неплохо отверждаются при комнатной температуре (за исключением уже упомянутых термоплавящихся), но стоит отметить, что подогрев места соединения и шва — ускоряет сшивку полимера. Больше наглядности по изменению прочности клеевого шва в зависимости от скорости отверждения разных полиуретанов может дать картинка:
Для привязки дана цифра в 0,3 МПа, так как это именно тот уровень, на который ориентируются полимерщики, разрабатывая состав клея для лобовых стекол. Из графика видно, что медленное отверждение требует более длительного времени фиксации объектов для достижения желаемой прочности. Поэтому стекла подогревают, тем самым сокращая время набора необходимых прочностных характеристик до 1 часа вместо 24 часов. Правда, здесь не все так просто, как казалось бы, ибо если клей остывает слишком быстро, это может в итоге привести к отслоению (увеличение когезии происходит быстрее, чем возврат адгезионных свойств), и вызвать растрескивание клея под изменяющимися нагрузками от потоков воздуха.
Отдельно — пару слов о подготовке поверхности перед склеиванием. Основной целью обработки поверхности является удаление любого слабого поверхностного пограничного слоя на подложке и/или использование грунтовок. Традиционными для ПУ методами является механическая обработка («затереть шкуркой») и обезжиривание поверхности растворителем. В качестве грунтовок часто используют сами изоцианаты, которые реагируют с полярными группами на поверхности и способствуют связыванию, или силаны. Силаны обычно используются для стекла (максимальная эффективность — алкоксисилан грунтовки связывается с силанольными группами на поверхности стекла, а амино-, меркапто- или эпоксидная группа этого же силана прикрепляется к изоцианатной группе клея), волокнистых композитов, минеральных наполнителей и цементирующих поверхностей. Эпоксидные силаны также добавляются к полиуретановым клеям для улучшения водостойкости. Известны и грунтовки на основе органических комплексов металлов — органотитанаты, органоцирконаты и некоторые комплексы хрома.
В конце рассказа — несколько тематических спойлеров с «практикумом из жизни».
«После отсмотра сразу же возникла мысль» и то лучше
После просмотра ролика про мужика, топор и баллон монтажной пены, первой возникшей у меня мыслью была «чем он смывать ее собирается?». Так что данный спойлер предназначен для гуманистов, которых посетила подобная мысль (ну и тех, кому, например, доброжелатели «запенили машину», см. КДПВ)
Отвержденный полиуретан в виде монтажной пены, по сути, является термореактивным полимером, и поэтому расплавить его не удастся, как и растворить. «Я ацетоном растворяю уже 100500 лет и нормально» — скажет дотошный читатель, и будет неправ. Потому что ацетон полимер этот не растворяет, он проникает во внутреннюю пористую структуру, заставляет застывшую пену набухать и становиться мягче. Циклически повторяя такую процедуру, можно разрушить отвержденный трехмерный каркас.
В целом, устойчивость ПУ пены к растворителю зависит от соотношения уретановых и мочевинных групп. Чем больше карбамидных групп, тем большее количество прочных карбамидных микродоменов и тем тяжелее будет протекать процесс растворения. В любом случае нужен полярный апротонный растворитель вроде N-метил-2-пирролидона (NMP), N,N-диметилэтиленмочевины, ДМФА или ДМСО. Если пена не уходит, можно добавить к растворителю соль лития, например, LiCl. На картинке ниже показана устойчивость различных полиуретановых пен к некоторым растворителям:
Как видно, ДМСО продемонстрировал превосходную растворяющую способность практически для всех типов уретанового сырья/пен, кроме самых стойких из отвержденных субстратов. Так что, если прижмет — все-таки придется идти в аптеку за «Димексид»-ом
Про полиуретановый клей я бы написал уже хотя бы потому, что все мои гермомешки склеены с его помощью.
Было бы неправильно, если бы рассказывая про ПУ, я не упомянул свой опыт склеивания ПВХ и не описал алгоритм этого процесса. Чтобы лишний раз не мучать клавиатуру, я просто скопировал пару кусков из отчета о водном походе.
Используемый клей — самый дешевый, обувной, который можно найти в наших краях. Народные синонимы полиуретанового клея — «десмакол», «десмакол + отвердитель десмодур», «Desmocol», «уран», «бостик», «88», «черный Тигростик», «клей для транспортерной ленты», «УР600», «Сар»,«Боникол», «Супер-НН + отвердитель автоэмали Изур-021/Диур/Диур-экстра/Изур-022», Cosmofen, «космофен». Отвердитель — полиизоцианат, который одинаково хорошо будет работать с любым полиуретановым сырьем.
Любите ли вы гермомешки так, как люблю их я? Вполне вероятно, что каждому начинающему/«одноразовому» туристу-воднику прямо в эту секунду где-то старшие товарищи говорят «да нормально, не грузись, вместо гермы возьмеш мелки из толстого полиэтилена, для засолки капусты». По мне так достаточно сходить в сплав один раз, чтобы понять, что это за дрянь, мешки для капусты, и почему лучше купить пусть и самый дешевый, но все-таки гермомешок из ПВХ. Цены все-таки кусаются, а по сути ведь обычная торба из поливинилхлоридного баннера рекламного. Ходил я ходил около магазинов спорт-снаряжения, думал так, думал, и наконец-таки созрел. После одного из мероприятий удалось выклянчить у организаторов баннер («столы будет накрывать для защиты от кислот») и приступить к клейке. Плюс весьма меня подогревали работы Мастера @divecasper c его гермобаулами и гермосумками. Глядя на фото — появлялась масса идей. Например, чего стоят вот эти работы:
В итоге я созрел для практического применения накопленных знаний. Что удивительно, первый блин комом не вышел. Склеенные мешки хоть и были неказистыми и из сравнительно тонкого ПВХ, но довольно уверенно прошли два водных похода, притом один — в глубокое межсезонье, по нашей «предкарельской тренировочной» реке Молчадь. Ходят, кстати, до сих пор. Фото их, к сожалению, не сохранилось. Потом уже более опытный, я использовал в качестве рабочего инструмента «ацетон», «ПУ клей» и комбинацию из металлического самодельного валика «из спичек и желудей» и своей любимой паяльной станции.
Алгоритм процедуры — аналогичен алгоритму заклеивания пробитой лодки. Сначала зачистка места будущего клеевого шва наждачной бумагой, обезжиривание (ацетон отлично готовит поверхность ПВХ под склейку полиуретаном), затем нанесение клея на две стороны, прогрев феном, складывание липких поверхностей вместе и прокатка валиком. И так до тех пор, пока не получится желаемое. У меня это что-то вроде этого:
или этого (гермокошельки с окошком из прозрачного ПВХ для смартфона/навигатора/логгера)
Кстати, интересное замечание для тех, кто планирует склеить свой первый гермомешок. Мне очень не хватало в оных клапана спуска воздуха. Такие штуки есть в продажных гермоупаковках с бешеной стоимостью. Я достаточно долго и безрезультатно искал ввариваемый/вклеиваемый клапан. Лодочные стоят непонятных денег (сравнимых со стоимостью заводского гермомешка), ждать с китайского аукциона — нет мочи. В итоге я просто пошел в детский отдел ЦУМа и купил надувные нарукавники. Копеечная цена и сразу 6 неплохих клапанов.
Заклеились они в толстый ПВХ мешка хоть и неказисто, но зато надежно.
Таким методом при некоторых затратах времени и сил можно обеспечить себя, жену и всех друзей отличной гермоупаковкой. Я даже боюсь представить, во сколько бы мне обошелся заводской гермомешок аналогичной с моими самоделками емкости.
p.s. первые мешки я клеил в виде конверта, без дна. Так проще. В последующих версиях уже делал дно. Таким же способом, как показано в видео.
Дополнение: по просьбе APLe прикрепляю список зарубежных полиуретановых клеёв.
Легенда таблицы:
LSS: предел прочности на сдвиг
TS: предел прочности на растяжение
TM: модуль упругости при растяжении
SG: удельный вес (плотность относительно плотности воды).
Gap Filling: максимальный зазор, который может заполнить жидкий клей, в мм.
Refractive Index: показатель представляет интерес при склеивании прозрачных пластиков и стекла.
Cure Time (sec): время первоначального отверждения для получения стандартной прочности шва.
Обозначения:
RT-комнатная температура (если есть цифра — это температура нагрева), RF-отверждение излучением
Кружками отмечены механические свойства конкретного клея относительно всех клеёв данного класса: черный кружочек — наивысшее, черно-белый кружок — умеренное, белый кружок — слабое.
Будет ли следующая статья — зависит от хабра-сообщества, ибо subj.
Важно! Все обновления и промежуточные заметки из которых потом плавно формируются хабра-статьи теперь можно увидеть в моем телеграм-канале lab66. Подписывайтесь, чтобы не ожидать очередную статью, а сразу быть в курсе всех изысканий 🙂