Kleje elastyczne
Kleje elastyczne stosowane w łączeniu kompozytów to głównie jednoskładnikowe poliuretany i polimery MS.

Są to materiały o wydłużeniu znacznie większym niż 100%, czasem nawet 400-600%. Ten parametr często zwodzi inżynierów, bo wydaje się, że wystarczy nanieść 0,3 mm kleju i... no właśnie. Powinien wydłużyć się do 0,6 mm? Do 2 mm? Obawiam się, że nic z tego. Testy wydłużenia są wykonywane na utwardzonym kawałku kleju (tak zwana „próbka o kształcie kości psa”), o długości ponad kilkudziesięciu milimetrów, więc rozciąga się bez żadnych restrykcji, zupełnie swobodnie może się odkształcać w kierunku poprzecznym do kierunku obciążenia. Tymczasem w złączu klej jest narażony na złożony stan naprężeń.

Jaki z tej wiedzy płynie wniosek? Tak samo jak w technice klejenia metakrylanami, należy zachować pewną minimalną grubość spoiny klejonej. Jednak w klejach elastycznych jest to grubość większa niż dla metakrylanów, powinna wynosić ponad 2-3 mm, nawet 5-6 mm. Przy klejeniu należy więc stosować dystansowanie elementów.

Kleje elastyczne występują często w wersjach jedno- i dwuskładnikowych.

Przy stosowaniu klejów jednoskładnikowych należy pamiętać, że system utwardzania tych klejów polega na reakcji z wilgocią zawartą w powietrzu. Z tego wynikają dwa wnioski:
Klej utwardza się wgłąb, w miarę jak wilgoć wnika w jego strukturę. Dlatego kluczowym parametrem jest szerokość szczeliny, nie jej grubość. Kleje poliuretanowe i polimery MS utwardzają się z szybkością 2-4 mm/dobę. Oznacza to, że szerokie na 20 mm złącze utwardzi się wskroś dopiero po 3-4 dniach i to w optymalnych warunkach. Co prawda już po 24 godzinach można transportować elementy (powierzchniowa skórka ma wstępną wytrzymałość), jednak nawet taki czas oczekiwanie blokuje stanowisko montażowe, uchwyty i halę.

Dlatego coraz częściej producenci przymierzają się do klejów dwuskładnikowych z tej grupy. Utwardzają się one w ciągu godziny, więc czas opuszczenia stanowiska skraca się znacznie. Dlaczego więc nie ma ogólnego, pospolitego ruszenia w tym kierunku? Chodzi o koszt zakupu urządzeń mieszająco-dozujących. Ich cena jest więcej niż dwa razy większa niż systemów jednoskładnikowych. Mimo to, coraz częściej klienci skłaniają się do rozważenia tej właśnie możliwości. Rynek w tej grupie urządzeń rozwija się i coraz więcej firm wkracza również do Polski.

Warto zwrócić uwagę na dwa różne systemy utwardzania klejów dwuskładnikowych. Historycznie pierwszym z nich jest system oparty na tzw. „boosterze”, który dodaje się do kleju w ilości 1-3%, a który nie musi być nawet znakomicie zmieszany, gdyż „booster” tylko przyspiesza polimeryzację, a nie powoduje jej. Bez „boostera” klej również się utwardzi, tylko wolniej.

Co innego kleje z utwardzaczami, zwłaszcza polimery silanowe. W tym wypadku utwardzacz musi być dodany i zmieszany z klejem, w ilości około 10:1 objętościowo – dokładnie. Ponieważ utwardzacz bywa czasem lejny, a czasem pastowaty, wymusza to określone postępowanie w czasie mieszania i nakładania. Kleje takie w obu wersjach pozwalają na przemieszczanie klejonych elementów po około jednej godzinie.

Na polimery MS (polimery silanowe, silanowane, silany – różnie są handlowo nazywane) warto zwrócić uwagę. Na rynek weszły ponad dziesięć lat temu, a ciągle wydaje się, że mało osób zdaje sobie sprawę z ich istnienia. Nieco tylko droższe od poliuretanów, nie wymagają stosowania podkładów, a to jest wielkie ułatwienie i oszczędność. Dodatkowo ciągle dają się malować (jak poliuretany), a niektóre rodzaje wytrzymują nawet procedurę malowania proszkowego (poliuretany zwykle pracują tylko do 90 ˚C). Może dyskusyjna jest ich wytrzymałość zmęczeniowa, ale to nie zawsze ma znaczenie. Oczywiście, nie każdy dostawca prowadzi poważne próby laboratoryjne, nie zawsze otrzyma się pełną informację techniczną. Chciałbym jednak zwrócić uwagę czytelnika na te ciekawe produkty, które uważam są bardzo niedoceniane i nieznane przez inżynierów. Zwłaszcza w obliczu faktu, że kupowane tysiącami są kleje „uniwersalne”, o nieznanym rodowodzie i bez Kart Danych Technicznych, nie posiadające wyników badań laboratoryjnych, bez atestów technicznych, bez podawanych parametrów wytrzymałościowych... Czasem strach jeździć po drodze, nie wiedząc czym są klejone kompozytowe elementy do pojazdów.

Podsumowanie
Klejenie w konstrukcjach kompozytowych z materiałów wzmacnianych włóknem szklanym jest technologią kompatybilną z samą koncepcją kompozytu jako takiego. Jest to technika wzmacniająca konstrukcję, technologiczna i pozwalająca wykorzystać większość korzyści, jakie wiążą się z przyczynami, dla których stosuje się kompozyty w konstrukcjach nośnych.

Marek Bernaciak
AMB Technic

artykuł pochodzi z wydania Listopad 11 (62) 2012

Czytaj także:

Stal do produkcji form wtryskowych

Spawanie stali wysokowytrzymałych; cz. II

Laminat techniczny pewny materiał konstrukcyjny i elektroizolacyjny

Metalurgia spawania