Категория: Выбор стройматериалов

Свойства клеев, мастик и клеевых соединений

Для крепления облицовочных материалов к отделываемой поверхности кроме строительных растворов применяют различные клеи и мастики.

Клеи — полимеры или композиции на их основе, применяемые для соединения различных материалов, благодаря образованию адгезионной связи между клеевой пленкой и поверхностями склеиваемых материалов.

По химической природе основного компонента клея различают неорганические (например, жидкие стекла — растворы силикатов натрия и калия) и органические клеи; последние, в свою очередь, могут быть синтетическими (на основе карбамидных, фенолформальдегидных и других полимерных продуктов) и природными (например, казеиновый и глютиновый клеи).

По физическому состоянию клеи представляют собой чаще всего жидкости различной вязкости (мономеры, оли- гомерные смолы, растворы, эмульсии) и реже пленки, порошки и прутки, расплавляемые перед употреблением или наносимые на горячие поверхности. В строительстве используют главным образом жидкие клеевые составы.

Мастики отличаются от клеев более густой консистенцией из-за наличия в их составе тонкодисперсных наполнителей. Наполнители уменьшают расход дорогостоящего связующего и снижают усадку мастики при твердении. В отличие от клеев, которые наносят тонкими слоями (причем чем тоньше слой, тем выше качество склейки) на пористые и шероховатые поверхности, мастики можно наносить более толстым слоем (до 1. . .2 мм); при этом достигается одновременно и выравнивание склеиваемых поверхностей.

У клеев и мастик принято различать технологические (вязкость, жизнеспособность, токсичность, горючесть и др.) и эксплуатационные (прочность склейки, водо- и химическая стойкость, теплостойкость и др.) свойства. При этом эксплуатационные свойства во многом зависят от технологических.

Вязкость клея (рабочая консистенция) определяет не только удобство работы с ним, но и в большой степени прочность склейки. Вязкость клея должна обеспечивать его затекание в неровности и поры склеиваемых материалов, увеличивая поверхность взаимного контакта. Однако клей не должен быть очень жидким, так как при этом большая его часть уйдет в поры, а оставшегося количества окажется недостаточным для образования клеевой пленки. Кроме того, при использовании клея на вертикальных поверхностях клеи с малой вязкостью могут стекать. В этом случае важным свойством является тиксотропия клея или мастики, благодаря чему они разжижаются в процессе нанесения (т. е. механической деформации) и быстро восстанавливают первоначальную вязкость после нанесения.

На стройках вязкость клеев и мастик определяют, опуская в него тонкую палочку и извлекая ее оттуда. Клей нормальной консистенции стекает с палочки сплошной тонкой струей, жидкий клей — отдельными каплями, а густой — сгустками.

Жизнеспособность клея характеризуется временем, в течение которого он может быть использован без ухудшения качества склеивания. Это время ограничивается началом загустевания клея или потери им клеящих свойств.

Токсичность, горючесть, взрывоопасность характерны для клеев, содержащих летучие органические растворители и мономерные продукты. Эти свойства затрудняют работу с клеем, так как приходится применять при этом особые меры предосторожности. В строительстве такие клеи применяют ограниченно.
Прочность клеевого соединения зависит от когезии (сил сцепления между частицами клея) и адгезии (сил сцепления клея со склеиваемыми поверхностями). Величина когезии определяется составом клея, а адгезии — взаимодействием клея с веществом склеиваемых поверхностей в зоне их контакта. Использование клеев с очень высокой когезионной или адгезионной прочностью, превышающих прочность самих склеиваемых материалов, не имеет смысла.

Твердение большинства клеев сопровождается уменьшением в объеме — усадкой. В результате в них возникают усадочные напряжения, которые приводят к местным нарушениям связи между клеевой пленкой и склеиваемой поверхностью. Если эта связь достаточно сильна и превышает прочность пленки, то пленка растрескивается и возможно разрушение клеевого слоя. Если прочность материала меньше прочности пленки, то клеевое соединение может разрушиться с вырывом материала. Поэтому лучше применять клеи с минимальной усадкой.

Усадка и усадочные напряжения возрастают с увеличением толщины пленки клея, поэтому для снижения усадки надо стремиться к уменьшению толщины клеевого слоя. Более высокая прочность тонких клеевых пленок объясняется и другой причиной. Структура тонкой пленки отличается тем, что молекулы в зоне контакта определенным образом ориентируются по отношению к молекулам склеиваемого материала и клеевая пленка в этой зоне становится прочнее. С увеличением толщины клеевой пленки влияние контактной зоны на прочность склеивания убывает.

Как правило, прочность клеевого шва определяется силами взаимодействия между клеем и материалом приклеиваемой поверхности. В зависимости от склеиваемых материалов и вида клея эти силы могут быть следствием механического зацепления, взаимодействия на молекулярном уровне, возникновения химических связей или сочетанием этих причин.

Механическое зацепление обусловливается тем, что при нанесении жидкого клея на поверхность материалов, особенно пористых, клей проникает в поры и трещины, и при затвердевании клеевая пленка связывается с материалом многочисленными нитями, проникшими в структуру материала. Решающее значение при этом имеет смачивание клеем склеиваемых поверхностей. Оно способствует хорошему распределению клея по поверхности материала и затеканию в поры и тем самым увеличивает поверхность контакта между клеем и склеиваемыми поверхностями. Увеличить поверхность сцепления малопористых материалов можно, придавая склеиваемым поверхностям шероховатую структуру.

Адгезионная связь с плотными минеральными материалами и металлами в основном объясняется действием электрических сил между молекулами клея и материала. Молекулы клея в зоне контакта ориентируются по отношению к молекулам материала противоположным электрическим зарядом.

При склеивании полимерных материалов возможно проникновение макромолекул клея или их отдельных частей между молекулами склеиваемого материала и обычно менее выраженное проникновение молекул материала в клеевую пленку. В результате граница между клеевой пленкой и материалом исчезает и образуется промежуточный слой постепенного перехода от одного материала к другому. Это явление тесно связано с взаиморастворимостью клея и склеиваемых материалов.

Для приклеивания полимерных облицовочных материалов применяют клеи и мастики, в состав которых входят растворители и пластификаторы (например, этилацетат, уайт-спирит, дибутилфталат), способные вызвать набухание полимерных материалов. Благодаря этому облегчается проникновение молекул клея в материал облицовки. Однако если после приклеивания облицовки в клеевой пленке будет находиться избыток растворителя или пластификатора, взаимодействующих с облицовкой, то они могут испортить облицовку. Кроме того, следует учитывать, что испарение растворителя из-под наклеенного материала значительно замедляется и увеличивается срок отверждения клеевой пленки.

Таким образом, можно сделать вывод, что при образовании клеевого соединения и клей, и склеиваемые материалы являются активными составляющими. Их различие заключается в том, что молекулы клея в момент склеивания обладают возможностью перемещения.

При отделочных работах приходится склеивать разнородные материалы. Основанием может быть бетон, штукатурка, дерево, а облицовкой — стеклянные, керамические или полимерные плитки. Поэтому для обеспечения надежного клеевого соединения необходимо, во-первых, правильно выбрать тип клея, и, во-вторых, тщательно соблюдать технологию склеивания. Так, склеиваемые поверхности должны быть очищены от грязи, пыли, масла, а для некоторых клеев — тщательно высушены. Чаще всего при облицовке наиболее слабым местом является основание. Чтобы повысить его прочность, применяют упрочняющие грунтовки.

Клеи и мастики должны удовлетворять следующим требованиям: обладать хорошими адгезионными свойствами к облицовочным материалам и к материалам оснований; легко наноситься зубчатым или плоским шпателем на основание тонким слоем 0,2…0,5 мм (для битумных мастик до 1…2 мм) при температуре 5…30°С и иметь жизнеспособность не менее 5 мин для возможности подгонки облицовочных материалов; обеспечивать прочность соединения между основанием и облицовочным материалом через 24 ч не менее 0,12…0,22 МПа, а через 72 ч — не менее 0,24 МПа; быть однородными по составу, не иметь устойчивого резкого запаха при эксплуатации, не выделять вредных веществ в концентрациях больше допустимых пределов; обладать биостойкостью и долговечностью.



Выбор стройматериалов - Свойства клеев, мастик и клеевых соединений

Разделы

Содержание блога

Содержание сайта.


Другое

Статьи по теме "Выбор стройматериалов"