Kleje naturalne są powszechnie stosowane w naszym życiu. Według różnych źródeł można je podzielić na kleje zwierzęce, roślinne i mineralne. Kleje zwierzęce obejmują klej skórny, kostny, szelak, kazeinowy, albuminowy, z pęcherza rybiego itp.; kleje roślinne obejmują skrobię, dekstrynę, kalafonię, gumę arabską, kauczuk naturalny itp.; kleje mineralne obejmują wosk mineralny i asfalt. Ze względu na obfitość źródeł, niską cenę i niską toksyczność, są szeroko stosowane w meblarstwie, introligatorstwie, pakowaniu i rękodzielnictwie.
klej skrobiowy
Gdy kleje skrobiowe wkroczą w XXI wiek, ich ekologiczność stanie się ich główną cechą. Skrobia jest nietoksycznym, nieszkodliwym, tanim, biodegradowalnym i przyjaznym dla środowiska, naturalnym surowcem odnawialnym. Jest szeroko stosowana w różnych gałęziach przemysłu. Szczególnie w ostatnich latach światowa technologia produkcji klejów przemysłowych rozwija się w kierunku oszczędności energii, niskich kosztów, braku szkodliwości, wysokiej lepkości i braku rozpuszczalników.
Jako ekologiczny produkt ochrony środowiska, klej skrobiowy cieszy się dużym zainteresowaniem w branży klejowej. Jeśli chodzi o zastosowanie i rozwój klejów skrobiowych, perspektywy wykorzystania klejów skrobiowych utlenianych skrobią kukurydzianą są obiecujące, a badania i zastosowania są najbardziej zaawansowane.
Ostatnio skrobię jako klej stosuje się głównie w papierze i produktach papierniczych, takich jak zaklejanie kartonów i opakowań zbiorczych, etykietowanie, klejenie powierzchni, sklejanie kopert, łączenie wielowarstwowych toreb papierowych itp.
Poniżej przedstawiono kilka powszechnie stosowanych klejów skrobiowych:
Klej skrobiowy utlenionej
Żelatynizator, otrzymywany z mieszaniny modyfikowanej skrobi o niskim stopniu polimeryzacji, zawierającej grupę aldehydową i karboksylową oraz wodę, pod wpływem utleniacza, poprzez ogrzewanie lub żelowanie w temperaturze pokojowej, jest obciążonym klejem skrobiowym. Po utlenieniu skrobi powstaje skrobia utleniona o wysokiej rozpuszczalności w wodzie, zwilżalności i przyczepności.
Ilość utleniacza jest niewielka, stopień utlenienia jest niewystarczający, całkowita ilość nowych grup funkcyjnych generowanych przez skrobię maleje, lepkość kleju rośnie, lepkość początkowa maleje, a płynność jest słaba. Ma to duży wpływ na kwasowość, przezroczystość i zawartość grup hydroksylowych w kleju.
Wraz z wydłużeniem czasu reakcji wzrasta stopień utlenienia, zwiększa się zawartość grupy karboksylowej, a lepkość produktu stopniowo maleje, ale przezroczystość jest coraz lepsza.
Klej skrobiowy estryfikowany
Estryfikowane kleje skrobiowe to niedegradowalne kleje skrobiowe, które nadają skrobi nowe grupy funkcyjne poprzez reakcję estryfikacji między grupami hydroksylowymi cząsteczek skrobi a innymi substancjami, poprawiając w ten sposób ich działanie. Częściowe usieciowanie estryfikowanej skrobi powoduje wzrost lepkości, lepszą stabilność podczas przechowywania, lepszą odporność na wilgoć i właściwości antywirusowe, a warstwa klejąca jest odporna na działanie wysokich i niskich temperatur oraz naprzemienne.
Klej ze skrobi szczepionej
Szczepienie skrobi polega na wykorzystaniu metod fizycznych i chemicznych, aby zmusić łańcuch cząsteczkowy skrobi do generowania wolnych rodników. W zetknięciu z monomerami polimerowymi zachodzi reakcja łańcuchowa. Na głównym łańcuchu skrobi powstaje łańcuch boczny złożony z monomerów polimerowych.
Wykorzystując fakt, że zarówno cząsteczki polietylenu, jak i skrobi mają grupy hydroksylowe, pomiędzy cząsteczkami alkoholu poliwinylowego i skrobi mogą tworzyć się wiązania wodorowe, które pełnią rolę „szczepienia” pomiędzy cząsteczkami alkoholu poliwinylowego i skrobi, dzięki czemu uzyskany klej skrobiowy ma lepszą przyczepność, płynność i właściwości przeciwzamarzaniowe.
Ponieważ klej skrobiowy jest naturalnym klejem polimerowym, jest tani, nietoksyczny i pozbawiony smaku, a także nie zanieczyszcza środowiska, dlatego jest szeroko badany i stosowany. Ostatnio kleje skrobiowe są stosowane głównie w papierze, tkaninach bawełnianych, kopertach, etykietach i tekturze falistej.
Klej celulozowy
Pochodne eteru celulozy stosowane jako kleje obejmują głównie metylocelulozę, etylocelulozę, hydroksyetylocelulozę, karboksymetylocelulozę i inne etylocelulozy (EC): termoplastyczny, nierozpuszczalny w wodzie, niejonowy alkiloeter celulozy.
Charakteryzuje się dobrą stabilnością chemiczną, wysoką odpornością na alkalia, doskonałą izolacją elektryczną i reologią mechaniczną, a także zachowuje wytrzymałość i elastyczność w wysokich i niskich temperaturach. Łatwo łączy się z woskiem, żywicą, plastyfikatorami itp., np. z papierem, gumą, skórą, a także jako klej do tkanin.
Metyloceluloza (CMC):jonowy eter celulozy. W przemyśle tekstylnym CMC jest często stosowany jako zamiennik wysokiej jakości skrobi jako środek klejący do tkanin. Tekstylia pokryte CMC mogą zwiększyć miękkość i znacznie poprawić właściwości drukarskie i barwiarskie. W przemyśle spożywczym różne lody śmietankowe z dodatkiem CMC charakteryzują się dobrą stabilnością kształtu, łatwością barwienia i niełatwo ulegają zmiękczeniu. Jako klej jest używany do produkcji szczypiec, pudełek papierowych, toreb papierowych, tapet i sztucznego drewna.
Ester celulozypochodne: głównie nitroceluloza i octan celulozy. Nitroceluloza: znana również jako azotan celulozy, jej zawartość azotu wynosi zazwyczaj od 10% do 14% ze względu na różny stopień estryfikacji.
Wysoka zawartość jest powszechnie znana jako bawełna ogniowa, używana do produkcji bezdymnego i koloidalnego prochu strzelniczego. Niska zawartość jest powszechnie znana jako kolodion. Jest nierozpuszczalny w wodzie, ale rozpuszcza się w mieszaninie rozpuszczalników alkoholu etylowego i eteru, a roztwór to właśnie kolodion. Ponieważ rozpuszczalnik kolodionowy odparowuje i tworzy wytrzymałą powłokę, jest on często stosowany do zamknięć butelek, ochrony ran i pierwszego w historii celuloidu z tworzywa sztucznego.
Jeżeli dodamy odpowiednią ilość żywicy alkidowej jako modyfikatora i użyjemy odpowiedniej ilości kamfory jako środka utwardzającego, powstanie klej nitrocelulozowy, często stosowany do klejenia papieru, tkanin, skóry, szkła, metalu i ceramiki.
Octan celulozy: Znany również jako octan celulozy. W obecności katalizatora w postaci kwasu siarkowego, celulozę octanuje się mieszaniną kwasu octowego i etanolu, a następnie dodaje się rozcieńczony kwas octowy w celu hydrolizy produktu do pożądanego stopnia estryfikacji.
W porównaniu z nitrocelulozą, octan celulozy może być stosowany do produkcji klejów rozpuszczalnikowych do klejenia wyrobów z tworzyw sztucznych, takich jak okulary i zabawki. W porównaniu z azotanem celulozy charakteryzuje się doskonałą odpornością na lepkość i trwałością, ale słabą odpornością na kwasy, wilgoć i warunki atmosferyczne.
klej białkowy
Kleje proteinowe to rodzaj naturalnego kleju, którego głównym surowcem są substancje zawierające białko. Kleje mogą być wytwarzane z białka zwierzęcego i roślinnego. W zależności od użytego białka dzieli się je na białko zwierzęce (klej fenowy, żelatyna, złożony klej proteinowy i albumina) oraz białko roślinne (guma fasolowa itp.). Zazwyczaj charakteryzują się one wysokim napięciem wiązania po wyschnięciu i są stosowane w produkcji mebli i wyrobów z drewna. Jednak ich odporność na ciepło i wodę jest niska, a wśród nich ważniejsze są kleje na bazie białka zwierzęcego.
Klej z białka sojowego: Białko roślinne jest nie tylko ważnym surowcem spożywczym, ale ma również szerokie zastosowanie w dziedzinach innych niż żywność. Opracowując kleje z białka sojowego, Johnson złożył wniosek patentowy już w 1923 roku.
W 1930 roku klej do płyt z żywicy fenolowej na bazie białka sojowego (DuPont Mass Division) nie był szeroko stosowany ze względu na słabą wytrzymałość wiązania i wysokie koszty produkcji.
W ostatnich dekadach, w związku z rozwojem rynku klejów, uwagę zwrócono na kwasowość światowych zasobów ropy naftowej i zanieczyszczenie środowiska. To zmusiło branżę klejów do ponownego rozważenia nowych, naturalnych klejów. W rezultacie kleje na bazie białka sojowego ponownie stały się przedmiotem zainteresowania badawczego.
Klej sojowy jest nietoksyczny, bezsmakowy i łatwy w użyciu, ale ma słabą odporność na wodę. Dodatek 0,1%–1,0% (masy) środków sieciujących, takich jak tiomocznik, dwusiarczek węgla, siarczek trikarboksymetylowy itp., może poprawić odporność na wodę i umożliwić wykorzystanie go do klejenia drewna i produkcji sklejki.
Kleje na bazie białka zwierzęcego: Kleje zwierzęce są szeroko stosowane w przemyśle meblarskim i przetwórstwie drewna. Do powszechnie stosowanych produktów należą meble takie jak krzesła, stoły, szafki, modele, zabawki, sprzęt sportowy i tarasy.
Nowsze płynne kleje zwierzęce o zawartości części stałych 50-60% obejmują kleje szybkoschnące i wolnoschnące, stosowane do klejenia ram szafek z płyty pilśniowej, montażu domów mobilnych, trudnych laminatów i innych tańszych klejów termicznych. Małe i średnie zapotrzebowanie na klej jest ograniczone.
Klej zwierzęcy to podstawowy rodzaj kleju stosowanego w taśmach klejących. Taśmy te mogą być stosowane do zwykłych, lekkich torebek sklepowych, a także do taśm o dużej wytrzymałości, takich jak zgrzewanie lub pakowanie pudeł z tektury litej i falistej, w przypadku przesyłek, w których wymagana jest szybka obróbka mechaniczna i długotrwałe, mocne wiązanie.
W tym czasie ilość kleju kostnego jest duża, a klej skórny jest często stosowany samodzielnie lub w połączeniu z klejem kostnym. Według Coating Online, stosowany klej ma zazwyczaj zawartość substancji stałych wynoszącą około 50% i może być mieszany z dekstryną w ilości 10% do 20% suchej masy kleju, a także z niewielką ilością środka zwilżającego, plastyfikatora i inhibitora żelowania (w razie potrzeby).
Klej (60–63°C) jest zazwyczaj mieszany z farbą na papierze podkładowym, a ilość osadu wynosi zazwyczaj 25% masy podłoża papierowego. Mokrą taśmę można suszyć pod naprężeniem za pomocą wałków nagrzewanych parą lub regulowanych nagrzewnic powietrza.
Ponadto kleje zwierzęce wykorzystuje się do produkcji papieru ściernego i materiałów ściernych z gazy, do klejenia i powlekania tekstyliów i papieru oraz do oprawiania książek i czasopism.
Klej garbnikowy
Tanina to związek organiczny zawierający grupy polifenolowe, powszechnie występujący w łodydze, korze, korzeniach, liściach i owocach roślin. Pochodzi głównie z przetwórstwa drewna, skrawków kory i roślin o wysokiej zawartości taniny. Taninę, formaldehyd i wodę miesza się i podgrzewa w celu uzyskania żywicy taninowej, następnie dodaje się utwardzacz i wypełniacz, a klej taninowy uzyskuje się poprzez równomierne mieszanie.
Klej garbnikowy charakteryzuje się dobrą odpornością na starzenie pod wpływem ciepła i wilgoci, a jego właściwości klejenia drewna są zbliżone do klejów fenolowych. Jest stosowany głównie do klejenia drewna itp.
klej ligninowy
Lignina jest jednym z głównych składników drewna, a jej zawartość stanowi około 20-40% drewna, ustępując jedynie celulozie. Bezpośrednia ekstrakcja ligniny z drewna jest trudna, a jej głównym źródłem są ciekłe odpady celulozowe, które są niezwykle bogate w zasoby.
Lignina nie jest stosowana jako samodzielny klej, lecz jako polimer żywicy fenolowej, uzyskiwany przez działanie grupy fenolowej ligniny i formaldehydu jako kleju. Aby poprawić wodoodporność, można ją stosować w połączeniu z epoksydem izopropanowym, izocyjanianem pierścieniowym, fenolem, rezorcyną i innymi związkami. Kleje ligninowe są stosowane głównie do klejenia sklejki i płyt wiórowych. Jednak ich lepkość jest wysoka, a kolor głęboki, co po ulepszeniu pozwala na rozszerzenie zakresu ich zastosowania.
Guma arabska
Guma arabska, znana również jako guma akacjowa, to wydzielina pochodząca z drzewa z rodziny szarańczy. Nazwa pochodzi od jej obfitej produkcji w krajach arabskich. Guma arabska składa się głównie z polisacharydów o niższej masie cząsteczkowej i glikoprotein akacjowych o wyższej masie cząsteczkowej. Dzięki dobrej rozpuszczalności gumy arabskiej w wodzie, jej receptura jest bardzo prosta i nie wymaga stosowania ciepła ani przyspieszaczy. Guma arabska schnie niezwykle szybko. Może być stosowana do klejenia soczewek optycznych, przyklejania pieczątek, etykiet ze znakami towarowymi, klejenia opakowań żywności oraz do drukowania i barwienia materiałów pomocniczych.
Klej nieorganiczny
Kleje na bazie substancji nieorganicznych, takich jak fosforany, fosforany, siarczany, sole boru, tlenki metali itp., nazywane są klejami nieorganicznymi. Ich właściwości:
(1) Odporność na wysoką temperaturę, wytrzymuje temperaturę 1000 ℃ lub wyższą:
(2) Dobre właściwości przeciwstarzeniowe:
(3) Mały skurcz
(4) Duża kruchość. Moduł sprężystości jest o rząd wielkości wyższy niż w przypadku klejów organicznych:
(5) Odporność na działanie wody, kwasów i zasad jest słaba.
Czy wiesz, że kleje mają inne zastosowania oprócz klejenia.
Antykorozja: Rury parowe na statkach są w większości pokryte krzemianem glinu i azbestem w celu zapewnienia izolacji termicznej, ale z powodu nieszczelności lub naprzemiennego zimna i ciepła powstaje skroplona woda, która gromadzi się na zewnętrznej ścianie dolnych rur parowych. Ponadto rury parowe są przez długi czas narażone na działanie wysokiej temperatury, a rozpuszczalne sole powodują bardzo poważną korozję ścian zewnętrznych.
W tym celu, kleje z serii szkła wodnego mogą być stosowane jako materiały powłokowe na dolnej warstwie krzemianu glinu, tworząc powłokę o strukturze przypominającej emalię. W instalacjach mechanicznych elementy są często skręcane śrubami. Długotrwałe narażenie urządzeń skręcanych na działanie powietrza może powodować korozję wżerową. Podczas prac mechanicznych, śruby czasami ulegają poluzowaniu pod wpływem silnych wibracji.
Aby rozwiązać ten problem, elementy łączące można skleić za pomocą klejów nieorganicznych w instalacji mechanicznej, a następnie połączyć śrubami. Może to nie tylko zapewnić wzmocnienie, ale również ochronę antykorozyjną.
Biomedycyna: Skład materiału bioceramicznego hydroksyapatytu jest zbliżony do nieorganicznego składnika kości ludzkiej, charakteryzuje się dobrą biozgodnością, może tworzyć silne wiązanie chemiczne z kością i jest idealnym materiałem zastępującym tkanki twarde.
Jednakże ogólny moduł sprężystości przygotowanych implantów HA jest wysoki, a ich wytrzymałość niska, a aktywność nie jest idealna. Dobiera się klej fosforanowo-szklany, a proszek surowca HA jest łączony w niższej temperaturze niż tradycyjna temperatura spiekania pod wpływem kleju, co obniża moduł sprężystości i zapewnia aktywność materiału.
Firma Cohesion Technologies Ltd. ogłosiła opracowanie uszczelniacza Coseal, który może być stosowany do łączenia tkanek serca i który został z powodzeniem zastosowany klinicznie. W badaniu porównawczym 21 przypadków operacji kardiochirurgicznych w Europie stwierdzono, że zastosowanie Coseal znacząco zmniejszyło liczbę zrostów w porównaniu z innymi metodami. Późniejsze wstępne badania kliniczne wykazały, że uszczelniacz Coseal ma duży potencjał w chirurgii kardiologicznej, ginekologicznej i jamy brzusznej.
Zastosowanie klejów w medycynie jest nowym obszarem rozwoju w branży klejów. Kleje konstrukcyjne składają się z żywicy epoksydowej lub nienasyconego poliestru.
W technologii obronnej: okręty podwodne stealth są jednym z symboli modernizacji sprzętu morskiego. Istotną metodą stealth jest układanie na kadłubie okrętu płyt dźwiękochłonnych. Płytka dźwiękochłonna to rodzaj gumy o właściwościach dźwiękochłonnych.
Aby uzyskać trwałe połączenie płytki tłumika z blachą stalową ścianki łodzi, konieczne jest zastosowanie kleju. Stosowany w wojsku: konserwacja czołgów, montaż łodzi wojskowych, lekkie bombowce, klejenie warstw termoizolacyjnych głowic rakietowych, przygotowywanie materiałów kamuflażowych, działania antyterrorystyczne i antyterrorystyczne.
Czy to niesamowite? Nie patrz na nasz mały klej, kryje się w nim mnóstwo wiedzy.
Główne właściwości fizyczne i chemiczne kleju
Czas działania
Maksymalny odstęp czasu pomiędzy wymieszaniem kleju a połączeniem ze sobą łączonych części
Początkowy czas utwardzania
Czas na usunięcie siły zapewnia odpowiednią siłę do obsługi połączeń, w tym ruchomych części z urządzeń
czas pełnego utwardzania
Czas potrzebny do uzyskania ostatecznych właściwości mechanicznych po wymieszaniu kleju
okres przechowywania
W pewnych warunkach klej może nadal zachować swoje właściwości użytkowe i czas przechowywania o określonej wytrzymałości
wytrzymałość wiązania
Pod wpływem siły zewnętrznej naprężenie niezbędne do spowodowania pęknięcia styku między klejem a materiałem klejonym w części klejącej lub jej pobliżu
Wytrzymałość na ścinanie
Wytrzymałość na ścinanie odnosi się do siły ścinającej, jaką może wytrzymać powierzchnia klejenia, gdy element klejony ulegnie uszkodzeniu. Jednostką tej siły jest MPa (N/mm2).
Nierównomierna siła odrywania
Maksymalne obciążenie, jakie połączenie może wytrzymać przy nierównomiernej sile odrywania, ponieważ obciążenie jest skoncentrowane głównie na dwóch krawędziach lub jednej krawędzi warstwy kleju, a siła jest liczona na jednostkę długości, a nie na jednostkę powierzchni, a jednostką jest kN/m
Wytrzymałość na rozciąganie
Wytrzymałość na rozciąganie, znana również jako równomierna wytrzymałość na odrywanie i dodatnia wytrzymałość na rozciąganie, odnosi się do siły rozciągającej na jednostkę powierzchni w przypadku, gdy przyczepność zostaje uszkodzona przez siłę. Jednostką jest MPa (N/mm2).
wytrzymałość na odrywanie
Wytrzymałość na odrywanie to maksymalne obciążenie na jednostkę szerokości, jakie może wytrzymać sklejone części, gdy zostaną rozdzielone w określonych warunkach odrywania, a jej jednostką jest kN/m
Czas publikacji: 25 kwietnia 2024 r.