W akademickich dyskusjach na temat klejenia często poruszane jest zagadnienie rozróżnienia klejów i uszczelniaczy. Uwielbiam te dywagacje: czy różnica leży na 7 MPa czy na 10 MPa wytrzymałości na rozciąganie, czy na ścinanie? Sęk w tym, że w normalnym świecie klej nie ma napisane, że jest klejem albo uszczelniaczem, poza etykietą producenta, który próbuje nam czasem wmówić, że jedno służy do klejenia, a drugie do uszczelniania. Jest taki przykład z opowieści biznesowych. Firmy sprzedające sodę zorientowały się, że ludzie mają sodę w każdym domu. Więc zaczęto opisywać, że jedno opakowanie sody jest do ciasta, a drugie opakowanie sody jest do czyszczenia powierzchni metalowych. W praktyce chodziło o to, żeby klient miał więcej opakowań sody w domu i jest to znany biznesowo przypadek marketingu celowanego w zastosowania produktu, których może być więcej niż jedno.
Jak to się ma do klejów i uszczelniaczy? W praktyce każdy klej uszczelnia, a większość uszczelniaczy klei. Owszem, można wyróżnić uszczelniacze, które nie kleją. Jak na przykład uszczelniacze butylowe „wiecznie żywe”, lub starsze typy uszczelniaczy rozpuszczalnikowych wypełnionych np. kredą, które też miały być ciągle elastyczne. Jednak na warsztacie nie spotykamy takich środków często i nie ma ich zwykle w supermarketach na półkach.Na ile więc taki podział ma sens dla praktyka warsztatowego? Wydaje się, że ma, tylko trzeba do tego podejść zupełnie w inny sposób. Chodzi o to że można podzielić kleje na sztywne i elastyczne. I wtedy zmienia się nasza perspektywa oraz podejście.
Kleje sztywne to na przykład cyjanoakrylany, zwane też „super klejami” lub „super glue” albo epoksydy, często spotykane na półkach supermarketów, chociaż rzadziej na liniach produkcyjnych, ze względu na drażniące właściwości żywicy epoksydowej. Jednak trudno przecenić techniczne zdolności odporność epoksydów na chemikalia, temperatury, a także na silne łączenie metali, szkła i wszelkich sztywnych elementów. Epoksydem wypełnionym pyłem metalowym lub pociętym drobno włóknem szklanym (rowingiem) można skleić praktycznie wszystko co sztywne, łącznie ze zbiornikami ciśnieniowymi albo obudowami silników spalinowych i elektrycznych. Jeśli chcemy użyć materiału o wyższej wytrzymałości, warto poszukać w internecie haseł „supermetal” albo „płynny metal”. Sprawdzi się też hasło „kompozyty epoksydowo-metaliczne” i inne kombinacje jakie można wymyślić. W internecie jest mnóstwo instrukcji i filmów pokazujących, jak naprawić pęknięte korpusy aluminiowe czy żeliwne za pomocą tych materiałów.
Warto pamiętać o tym, że beton sklejony epoksydem (także kamień), ma znacznie wyższą wytrzymałość w miejscach naprawianych, niż w materiale rodzimym. Okazało się to po trzęsieniu ziemi w San Francisco, gdy za pomocą żywic epoksydowych naprawiano fundamenty popękanych w trzęsieniu ziemi konstrukcji oraz budynków. Dlatego kotwy wklejane za pomocą żywic epoksydowych, a nawet za pomocą słabszych (i tańszych) żywic poliestrowych dają tak wspaniałe efekty. I tutaj też kłania się akademicki dylemat: czy zalewanie pęknięć w betonie za pomocą epoksydu to jest klejenie czy uszczelnianie?
Następną grupą zastosowań, w których sprawdzają się kleje sztywne, jest łączenie laminatów poliestrowych, epoksydowych, czy raczej technicznie: poliestrowo-szklanych lub epoksydowo-szklanych lub epoksydowo-węglowych i tak dalej. Do łączenia w tych obszarach znakomicie sprawdzają się dostępne już w tej chwili bardzo szeroko, dwuskładnikowe kleje metakrylowe. Łączą one kompozyty żywiczne także z metalami, bez praktycznie przygotowania powierzchni, dając odporne na wibracje i udary złącza.
W klejeniu laminatów widać od razu dualizm, który pojawia się w takim miejscu. Wiele złącz w konstrukcjach laminatowych, takich jak przyczepy kempingowe czy łodzie, można wykonywać zarówno za pomocą klejów sztywnych, takich jak metakrylany lub epoksydy, jak i klejów elastycznych. Tutaj przebojem wchodzą polimery MS oraz znakomicie dalej trzymające się – bo tanie i sprawdzone – poliuretany jednoskładnikowe. Czym warto się kierować wybierając klej? Na pewno nie ceną. Zresztą tańszy czasem na kilogramy klej elastyczny wymaga grubszych szczelin, które powinny wynosić co najmniej 1-2 mm i w ten sposób ilość tego kleju zużywanego na metr kwadratowy spoiny jest znacznie większa. Dlaczego jednak warto kleić klejem elastycznym, który na dodatek często wiąże kilka dni zamiast kilku godzin lub wręcz kilkadziesiąt minut?
Kleje elastyczne sprawdzają się głównie w takich miejscach, gdzie mamy do czynienia z dużymi elementami o różnych współczynnikach rozszerzalności termicznej. Na przykład łączenie poliwęglanu lub płyt z laminatu do konstrukcji metalowej. Tutaj znakomicie sprawdzają się właśnie kleje elastyczne, które pozwalają na kompensację różnic rozszerzalności cieplnej, nawet dochodzące do kilku centymetrów przy elementach rzędu dwóch, trzech metrów. Zasada kompensacji rozszerzalności cieplnej dotyczy również niewielkich elementów, o wymiarach rzędu milimetrów. Jeśli różnice w temperaturach pracy zespołu lub w temperaturach poszczególnych elementów są wyższe niż 10-20°, warto do łączenia rozważyć właśnie kleje elastyczne. Oczywiście trzeba przewidzieć większą odległość elementów klejonych, co czasem jest problemem, jeśli projektowanie konstrukcji jest zakończone przed rozważeniem technologii łączenia.
[Marek Bernaciak]
artykuł pochodzi z wydania 3 (150) Marzec 2020
