Цианоакрилатные клеи (сокращённо ЦА) известны также как суперклеи (моментальные клеи). Цианоакрилаты - хорошо освоенные современные системы в мире промышленности . Наиболее важными свойствами цианоакрилатных клеёв являются : однокомпонентный состав , и отсюда лёгкость манипуляции с системой , не содержат разбавителей , очень быстрое время затвердевания. Цианокрилатные клеи используются, прежде всего, для склеивания эластомеров,пластмасс, дерева и металлов .
Первый цианоакрилат - Eastman 910 – разработал Истмен Кодак (Eastman Kodak) в пятидесятых годах прошлого века . Благодаря исключительному профилю адгезии – один компонент , без разбавителей , очень быстрое действие – цианоакрилаты неизменно отвечают потребностям пользователей . Современные реакционные цианоакрилатные клеи внедрены во всех отраслях промышленности . Сегодня практически не существует компании , которая в производственном процессе могла бы обойтись без цианоакрилатов.
На протяжении лет требования к склеиванию изменились под влиянием введения в производственные процессы новых материалов , и соответствующим образом изменились свойства цианоакрилатных клеёв . Детали, соединённые с помощью клеев Loctite, отличаются надёжной механической прочностью , хорошими общими прочностными свойствами на большинстве не пористых материалов , достаточными показателями термостойкости , повышенной эластичностью , хорошими показателями старения и устойчивостью к неблагоприятным климатическим условиям, как и действию озона. Цианоакрилаты полимеризуются в течение нескольких секунд под влиянием влаги , содержащейся в воздухе и на соединяемых компонентах .
Для достижения оптимальных условий важно работать с тонкими адгезионными слоями . Только в этом случае может легко начаться полимеризация . Ввиду очень быстрого времени затвердевания возможности склеивания ограничены до сравнительно небольших деталей (1 см 2 ). Промышленность поняла эффективность цианокрилатных клеев очень быстро . Благодаря этой эффективности на производстве можно было пренебречь относительно высокими расходами на цианоакрилатные клеи . По этой причине успех цианоакрилатов в промышленности был неизбежен . Сегодня доступно большое количество различных свойств и видов производственной техники . Это гарантирует пользователям оптимальный выбор цианоакрилатных клеев в каждом случае применения.
Химическая основа и вязкость
Существует два главных вопроса , отличающие каждого производителя цианоакрилатных клеёв , которые мы сейчас коротко разберём . Прежде всего , химическая основа . Здесь нужно сказать о т . наз . мономере , который является решающим для пригодности клея к специальному использованию . Выделяется несколько групп эфиров , среди которых этилэфир – важнейший и наиболее популярный . Но и другие группы , такие как метил -, бутил -, алкокси - и пропилэфиры имеют определённые преимущества .
Не следует пренебрегать и вязкостью . Её диапазон меняется от жидкостей , подобных воде , до тиксотропных гелей . Наиболее популярны клеи следующей вязкости по причине простоты их использования :
склеивание эластомеров : порядка 10 - 15 мПа * с
склеивание пластмасс : порядка 20 - 300 мПа * с
пористые материалы : порядка 750 - 2000 мПа * с
Значения прочности
Цианоакрилаты достигают очень высоких показателей адгезионной способности в отношении большинства материалов и гладких поверхностей . По этой причине пользователю действительно не приходится заниматься проблемой сопротивления сдвигу и растяжению . С другой стороны , адгезионный слой обычно остаётся хрупким , поэтому следует предупреждать отслаивани е . Этим вопросом можно пренебречь , если сам соединяемый материал элиминирует большинство отклеивающих нагрузок ( напр ., резина , мягкий PVC). В большинстве случаев при тестировании прочности происходит повреждение материала . Этого вполне достаточно , если один из соединяемых материалов имеет упругие свойства ( например , резина / металл ).
Основные мономеры
Поскольку мономеры в значительной степени влияют на общие адгезионные свойства . Современные виды классифицируются в соответствии с различными эфирными группами . Прежде всего длина цепей различных эфиров отвечает за пригодность к надлежащему соединению .
Метилэфир
первый производимый цианоакрилатный клей являлся изделием на основе короткой цепи метилэфира : CH 2 =C-CN-COO-CH 3 Сегодня значение этого вида постоянно снижается , так как свойства его старения на современных пластмассах и эластомерах не достигают показателей , характерных для этилэфиров . Метилы используются для склеивания главным образом металлов и с трудом соединяемых дуропластов . Единственными достоинствами метилов является кратковременная высокая устойчивость к термической нагрузке и высокая стойкость в отношении большинства химических веществ . Так как необходимость в склеивании металлов , где метилы действительно эффективны , в мире цианоакрилатных клеёв возникает редко ( могут быть склеены лишь относительно небольшие компоненты ), этилэфиры имеют намного большее значение и предоставляют пользователю в целом более широкий спектр свойств . Обычно этилэфиры проявляют очень хорошие показатели прочности на металлах .
Этилэфир
Наиболее используемые цианоакрилатные клеи – на основе этилэфиров : CH 2 =C-CN-COO-CH 2 CH 3 Они проявляют хорошие свойства на большинстве резин и пластмасс и демонстрируют очень хорошие свойства старения . На протяжении последних лет этилэфиры постоянно разрабатываются и отличаются повышенной термостойкостью и упругостью , неизвестными ранее у цианоакрилатных клеёв .
Бутилэфир
Бутиловые цианоакрилатные клеи , содержащие длинные цепи – очень интересная группа клеёв . CH 2 =C-CN-COO-R 1 R 1 = CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 Они используются не только в медицине и медицинской технике , но и проявляют наилучшие свойства в тех случаях , когда растрескивание под напряжением вызывает проблемы в процессе склеивания чувствительных пластмасс ( напр ., полистиролы , полиметакрилаты , например Plexiglass ® , или поликарбонаты , например , Nacrolon®). Бутилы менее агрессивны , чем этилы , проявляя при этом хорошие прочностные свойства .
Пропилэфир
Эта редко используемая группа изделий эффективна при склеивании металлов . Рекомендуются также при соединении компонентов , испытывающих постоянные термические нагрузки . CH 2 =C-CN-COO-R 1 R 1 = CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3
Алкоксиэфир
Эти цианоакрилатные клеи с ещё более длинной цепью известны как непахнущие или слабопахнущие изделия . CH 2 =C-CN-COO-CH 2 -CH 2 - R 1 bz w. 2 R 1 = -O-C 2 H 5 bzw. R 2 = -O-CH 3 Эти цианоакрилатные клеи действительно привлекательны для пользователя , так почти исключено раздражение слизистых оболочек . Поэтому нужно смириться с тем , что их прочностные свойства не так хороши , как у этилэфиров . Прочность обычно ниже на 20 – 30 %, однако этого часто бывает достаточно . Ещё одним положительным качеством АОЕ является то , что они не мутнеют . Эффект помутнения или побеления может представлять большую проблему - ранее некоторые компоненты нельзя было соединять цианоакрилатными клеями просто по эстетическим причинам ; сегодня они могут склеиваться с помощью АОЕ . АОЕ также препятствует образованию заметных отпечатков пальцев на соединяемых деталях , что часто встречается на темноокрашенных поверхностях
Критерии оптимального соединения
Влажность
Цианоакрилатные клеи полимеризуются в течение нескольких секунд под влиянием влажности . Чем выше относительная влажность ( напр ., в помещении ), тем быстрее изделие затвердевает . Однако существует оптимальный диапазон влажности . Наилучшие условия для хорошего и надёжного склеивания обеспечивает относительная влажность 40 – 70 %. Если влажность слишком низка (< 30%), время затвердевания будет слишком долгим , при слишком высокой влажности (>80%) происходит так называемая ударная полимеризация . Второе явление вызывает определённую усадку адгезионного слоя , что приводит к более низкой прочности соединения.
Температура
Температура очень влияет на время химической реакции . Повышение температуры на 10 °C увеличивает вдвое время полимеризации . Это распространяется на высокореактивные цианоакрилатные клеи . Но существует определённый интервал , при котором достигаются оптимальные результаты . Этот интервал находится между 20 и 24°C. Следует учитывать , что при более низких или высоких температурах вязкость возрастает или снижается . В результате полимеризации цианоакрилатные клеи становятся термопластами . Достаточные прочностные свойства достигаются , например в соединениях металл / металл в температурном интервале –30°C - +100°C. Кратковременная нагрузка вне пределов этого интервала не оказывает негативного влияния на прочность . Максимальные показатели прочности достигаются между 20 и 30°C. В то время как адгезионный слой при низких температурах делается более хрупким , слишком высокая температура вызывает размягчение клея . Что касается соединения резины и пластмассы , надёжные прочностные свойства могут достигаться между – 30 и 70°C.
Различные влияния на соединительные материалы
Соединение металл / металл Обычно металлы можно склеивать с помощью цианоакрилатных клеёв . Ввиду относительно низкой вязкости и быстрого отверждения использование цианоакрилатных клеёв в специальных областях очень ограничено . Из - за полярности благородные металлы ( золото , платина и серебро ) невозможно склеивать цианоакрилатными клеями , все неблагородные металлы - можно . Наилучшие результаты достигаются при минимальном содержании благородного металла ( напр ., железо , алюминий и т . д .)
Соединение пластмасса / пластмасса
Важным вопросом при соединении пластмасс , кроме самого материала , является его полярность . Довольно часто в пластмассах содержатся примеси наполнителей , что может вызвать проблемы с адгезией . Существует одна проблема , которая часто остаётся без внимания : использование освобождающих агентов в производственных процессах . Если использован освобождающий агент на основе силиконов , такие компоненты позже нельзя соединять с помощью цианоакрилатного клея . В случае пластмасс , которые известны своим затруднительным склеиванием , например, полиолефины ( ПЭ или ПП ), предварительная обработка может помочь в достижении хороших соединительных свойств . Удобными методами предварительной подготовки являются использование праймеров , или обработка коронным разрядом .
Соединение эластомер / эластомер
Обычно достигнуть соединения эластомеров несложно . Однако состав резины значительно влияет на время отверждения и показатели прочности . Что касается времени отверждения , необходимо учесть , будет окончательная смесь полярна или неполярна . Полярные эластомеры хорошо соединяются , неполярные резины соединяются тяжело . Кроме того , на свойства старения и прочности оказывают влияние следующие факторы : гладкая и чистая поверхность среза состав резины вулканизационный процесс ( сера или пероксид ) ускорители ( оксид цинка ) пластификаторы ( алифатические углеводороды ) замедлители старения ( амины ) Нет сомнения в том , что можно достигнуть хороших результатов с помошью цианоакрилатных клеев при соединении резина / резина и резина / металл . И хотя с точки зрения прочности вулканизационное соединение остаётся оптимальным , клеевое соединение проще и достигается без приложения больших усилий . Не требуется никакой энергии и нанесение легко выполнимо , так как цианоакрилатный клей однокомпонентный и быстро затвердевает . На сегодняшний день актуально получение надлежащего соединения на ус . Но для достижения хороших показателей следует соблюдать несколько принципов . Важен свежий срез обоих склеиваемых частей . Клей должен быть нанесён только на одну сторону . Мягкое и короткое прижатие ведёт к образованию тонкого адгезионного слоя . Это важно для предупреждения слишком хрупкого соединения . Если резина должна быть устойчива к определённым температурам , важен состав эластомера . Для контроля следует провести тест на старение резинового соединения . Очень быстро вы установите , проникают ли пластификаторы наружу , не оказывают ли негативного влияния на данное соединение замедлители старения , воски , освобождающие агенты и другие добавки.
Соединение различных материалов
Разумеется , вы можете соединять не только одноимённые , но и различные материалы между собой ( резина , пластмасса , металл и т . д .). Обычно требуется соединить различные материалы , поэтому необходимо тщательно оценивать каждый из них . Кроме эластомеров , пластмасс и металлов довольно часто требуется склеивать различные , иногда пористые , материалы - дерево , кожу , пробку , керамику и т . д .
Состояние поверхности
Состояние поверхности соединяемых компонентов играет важную роль в успешном склеивании . Для цианоакрилатных клеёв шероховатость деталей не столь важна - они достигают очень хороших прочностных свойств и на очень гладких поверхностях . Важнее шероховатости чистота поверхности . Наиболее известные методы достижения чистой поверхности : пескоструйная обработка химическая предварительная обработка ( коррозия ) абразивные методы ( наждачная бумага ) пар ( обезжиривание паром ) стирка очистка . Невозможно указать наиболее эффективный метод . Это решается отдельно в каждом конкретном случае . При использовании цианоакрилатных клеёв необходимо учитывать один важный вопрос – значение рН . В случае кислой поверхности время отверждения увеличивается . Если поверхность обладает щелочными свойствами , отверждение , наоборот , ускоряется . Во втором случае возможна ударная полимеризация , в результате чего ухудшаются свойства старения . По этой причине не рекомендуется использовать цианоакрилаты для склеивания , например , стекла . Стекло можно склеить очень быстро , но спустя короткое время ( напр ., 4 недели ) компоненты снова разъединятся .
Толщина адгезионного слоя
Имеется два основания для достижения максимально тонкого адгезионного слоя . Во - первых , толщина оказывает влияние на время отверждения . Очевидно , это объясняется следующим : чем тоньше , тем быстрее . Но вместе с тем , при тонком слое прочность также выше . Для тонких слоёв большее значение , чем адгезия , приобретает когезия . Когезия отражает прочностные свойства самого клея , адгезия – прочность сцепления клея и соединяемой поверхности . Соединительный слой цианакрилатных клеёв не должен быть более 0,2 мм . Для перекрывания больших допусков следует выбрать клей с большей вязкостью или тиксотропный продукт . Возможно , вам придётся использовать также специальный ускоритель , который поможет в отверждении изделия . Но следует иметь в виду , что это вызывает снижение прочности . Прочность адгезионного слоя зависит от вязкости изделия . Если соединяемые компоненты подогнаны очень хорошо ( измеряется в мкм – допуск ), наилучшие результаты гарантируют жидкие цианоакрилатные клеи, которые минимизируют расстояние между соединяемыми компонентами до такой степени , которой невозможно достигнуть при использовании двухкомпонентных клеёв или продуктов большей вязкости.
Размеры соответствующих компонентов
Благодаря очень быстрому отверждению цианоакрилатные клеи могут успешно использоваться , если площадь соединяемых поверхностей ограничена до нескольких квадратных сантиметров . Время затвердевания может быть скорректировано производителем в очень ограниченном интервале . Тем не менее всегда хорошо попробовать воспользоваться цианоакрилатными клеями на поверхностях большей площади - до 1 м 2 . Однако чем больше поверхность , тем важнее точность деталей . Для перекрывания щелей необходима их точная взаимная подгонка , а адгезионный слой должен быть относительно тонким .
Дополнительное использование активатора
Активатор ускоряет полимеризацию цианоакрилатных клеёв . Использование активатора необходимо : при неблагоприятных условиях ( сухой воздух , холод ), при перекрывании крупных щелей , при работе с неактивными материалами ( не заменяет праймер). Активатор может использоваться двумя различными способами : Предварительное применение : нанесите активатор на одну соединяемую часть и дайте ему испариться . Нанесите цианоакрилатный клей на другую часть , быстро соедините их и оставьте полимеризоваться . Применение «после»: Распылите небольшое количество по поверхности оставшегося необработанного клея и оставьте его полностью полимеризоваться . Для обеспечения гладкой адгезионной поверхности распыляйте активатор с соответствующего расстояния ( примерно 30 см ). ВНИМАНИЕ : Активатор может оказывать влияние на лакированные поверхности и термопластичные материалы !
Дополнительное использование праймера
Праймер для цианоакрилатных клеев позволяет вам соединять неполярные материалы , например, полиэтилен (PE), полипропилен (PP), полиоксиметилен (POM), а также современные пластичные эластомеры (TPE) с помощью цианакрилатного клея. Праймер изменяет поверхностное натяжение . Его преимуществами являются : высокопрочное соединение материалов , которые невозможно было склеить ранее , быстрый и лёгкий способ поддержки соединения , большая гибкость при выборе материалов , Праймер наносится на соответствующие соединяемые компоненты . После испарения можно немедленно использовать цианоакрилатный клей.
Экономический эффект при использовании цианоакрилатов
В настоящее время цианоакрилаты кажутся относительно дорогостоящими по сравнению с остальными клеями . Присмотревшись внимательней к данной проблематике , вы обнаружите , что это впечатление неверное . Цианоакрилатные клеи довольно часто помогают рационализировать производственный процесс . Вы должны иметь в виду , что по сравнению с большинством остальных клеёв для достижения удовлетворительных прочностных свойств достаточно всего лишь нескольких капель цианоакрилата . Между прочим , в зависимости от вязкости 1 г цианоакрилатного клея содержит примерно 80 капель . Учтите также следующее : с помощью дозирующих приспособлений цианоакрилатные клеи наносятся экономно , цианоакрилатные клеи – однокомпонентные системы , не требуется дорогостоящего смешивания цианоакрилатные клеи реагируют в течение нескольких секунд без помощи какой - либо другой энергии ( тепло , давление и т . п .) детали могут использоваться немедленно после склеивания , не должны складироваться , различные материалы могут соединяться очень быстро и точно , цианоакрилатные клеи могут использоваться также как фиксирующее средство , и иногда это даёт возможность дальнейшего производства , с помощью тиксотропных цианакрилатных клеёв можно склеивать и вертикальные поверхности , так как клей не вытекает , цианоакрилаты могут также использоваться в качестве ремонтных клеёв и помогают избежать рекламаций , цианоакрилатные клеи могут легко складироваться и транспортироваться , так как не содержат разбавителей , они не являются опасным при перевозке товаром , требующим ограничений
Где использовать цианоакрилаты ?
Несомненно , цианоакрилатные клеи используются главным образом для склеивания небольших компонентов , хорошо подогнанных друг к другу . Трудно сказать , где именно используются цианоакрилатные клеи , так как вы найдёте их практически во всех промышленных отраслях . Однако главным образом электронная промышленность и отрасль тонкой механики используют их в серийных производственных процессах . Цианоакрилатные клеи можно также обнаружить в пластмассовой и каучуковой , часовой и оптической промышленности . Очень хорошие свойства цианоакрилатных клеев используются и в остальных отраслях , например , при обработке металлов и инструментов , в качестве электродного клея в слесарных мастерских . Кроме того - в производстве различных деталей для облегчения монтажа , приклеивания резиновых профилей и О - колец , для соединений резина / металл , испытывающих чрезвычайно высокие нагрузки в машинных и измерительных устройствах , как и в автомобильной промышленности , у субподрядчиков автомобильной промышленности , в судостроении и авиационной промышленности . Разнообразие областей использования цианоакрилатных клеёв , открывающее возможности рационализации , широта диапазона доступных изделий – вот причины , по которым цианоакрилатные клеи незаменимы как средство соединительной техники . Тем не менее , пользователи должны сознавать их специфические свойства ; ни цианоакрилатные , ни любые другие клеи не являются « клеями для всего »
Как использовать цианоакрилаты ?
Применение цианоакрилатных клеёв требует сравнительно небольших и ровных компонентов . Лёгким нажатием склеиваемых составных частей вы добьётесь образования тонкой адгезионной плёнки , которая высыхает в течение нескольких секунд или минут . Основные материалы ускоряют полимеризацию таким образом , что замена иногда невозможна . Процесс полимеризации не следует прерывать , это может привести к уменьшению адгезии . Материалы с кислой поверхностью могут не только замедлять отверждение , но и препятствовать ему . На основании многолетнего опыта мы можем сделать вывод , что использование цианоакрилатных клеёв не имеет каких - либо последствий для здоровья . Ввиду характерного запаха клеёв рекомендуем обеспечить в рабочей зоне хорошую вентиляцию . На рабочих местах , не являющихся оптимальными , рекомендуем установить вытяжные устройства . В каждом случае следует избегать попадения клея на кожу , поскольку цианоакрилаты её склеивают . Если произойдёт склеивание кожи в результате неправильного использования клея , необходимо использовать доступные специальные разбавители или обратиться к врачу . В большинстве случаев достаточно интенсивного обмывания тёплой водой с мылом . С физиологической точки зрения цианоакрилатные клеи безвредны , они используются также в медицине , например, для заклеивания рваных ран , для бандажирования тканевых ран , кровяных сгустков и нервов . Для подобного использования , однако , необходима специальная продукция . С учётом « Декларации об опасном товаре » на упаковке цианоакрилатного клея должны содержаться следующие данные : «Цианоакрилат. В течение нескольких секунд склеивает кожу и веки. Беречь от детей ». Кроме того, изображён символ Xi (раздражающее вещество).