Клеи-расплавы
принято называть термопласты со 100%-м содержанием клеящего вещества, приобретающие вязкотекучее состояние и адгезионные свойства при нагревании и быстро восстанавливающие твердое состояние при охлаждении.
Первые сообщения о применении клеев-расплавов относятся к началу 50-х годов, после чего их производство во всем мире развивалось невиданными темпами (со среднегодовым приростом 10-15%).
Это объяснялось рядом СПЕЦИФИЧЕСКИХ СВОЙСТВ и ПРЕИМУЩЕСТВ перед другими типами клеев:
- отсутствие органических растворителей в их составе,
- безвредность для работающих,
- простота технологии применения,
- высокая скорость склеивания,
- экономичность,
- экологическая безопасность.
- Клеи-расплавы являются совершенно нелетучими продуктами,
- не вытекают из клеевого шва,
- не проникают вглубь субстрата.
В СОСТАВ клеев-расплавов входят следующие компоненты:
- базовые полимеры (основа клеев-расплавов),
- адгезионные компоненты (смолы и олигомеры),
- воски и парафины,
- пластификаторы,
- твёрдые наполнители,
- антиоксиданты.
БАЗОВЫЕ ПОЛИМЕРЫ являются основным компонентом клеев-расплавов, имеющим как правило наибольшую температуру плавления и определяющим их когезионную прочность, теплостойкость, условия переработки и применения. Наиболее широко применяются полиэтилен, сополимеры этилена с винилацетатом, этилакрилатом и акриловой кислотой, полиамиды, полиэфиры, поливинилацетат, поливинилбутираль, полиизобутилен, полиуретаны и др. Широкое применение полиэтилена в составе клеев-расплавов объясняется его низкой стоимостью.
Для увеличения адгезии как правило используют сополимеры этилена, составляющие более половины всех производимых в мире клеев-расплавов.
Основным продуктом клеев-расплавов общего назначения являются СОПОЛИМЕРЫ ЭТИЛЕНА с ВИНИЛАЦЕТАТОМ (ЭВА), содержание которого составляет 12-40% (мас.). В России производят сополимер Сэвилен, содержащий до 15 %(мас.) винилацетата.
Содержание винилацетата в сополимерах существенно влияет на прочность клеевых соединений. Сополимеры, содержащие менее 10% (мас.) винилацетата, обладают свойствами неполярных полимеров и не могут быть использованы в качестве клеев. При увеличении содержания винилацетата выше 30% (мас.), прочность клеевых соединений при расслаивании заметно увеличивается и при содерхании 44% (мас.) составляет 0,9 н/мм (по сравнению с 0,2 Н/мм для сополимера с содержанием винилацетата 30% (мас.).
Сополимеры ЭВА, в которых содержание винилацетата составляет от 15 до 40 % (мас.), имеют хорошую адгезию ко многим субстратам, хорошо совмещаются с другими компонентами клеев, имеют наибольшую липкость и морозостойкость. Для повышения прочности ЭВА применяют в сочетании с канифолью, оптимальное содержание которой составляет 35-40% (мас.).
Широкое применение в качестве базового компонента клеев-расплавов находят также ПОЛИАМИДНЫЕ СМОЛЫ. Они представляют собой линейные продукты взаимодействия двухосновных жирных кислот с диаминами. При использовании алифатических диаминов типа этилендиамина получают полимер с температурой плавления 100-120оС.
ПОЛИЭФИРНЫЕ клеи-расплавы имеют температуру плавления 200-220оС. В качестве компонентов таких клеев применяют различные полиэфиры. Скорость кристаллизации полиэфира определяет скорость затвердевания клея-расплава, однако, чем выше скорость кристаллизации полиэфира, тем выше хрупкость. Для получения эластичного клея с высокой скоростью затвердевания в сравнительно медленно кристаллизующий полиэфир вводят вещества, играющие роль зародышей кристаллизации. На основе линейных сложных полиэфиров получают высокопрочные клеи, работоспособные в интервале температур от –29 до 74оС. При нанесении на поверхность клеи следует нагревать до температуры 204оС.
АДГЕЗИОННЫЕ КОМПОНЕНТЫ используют в рецептурах клеев-расплавов для повышения их адгезии в расплавленном состоянии, смачивания склеиваемых поверхностей и снижения вязкости. В качестве адгезионных компонентов используют канифоль и её производные, битумы, кумароинденовые и фенолоформальдегидные смолы. Наиболее широкое применение находят эфиры глицерина и канифоли.
Зависимость прочности клеевых соединений от содержания в композиции эфира канифоли носит экстремальный характер. Как правило, оптимальным является его содержание 40-50% (мас.); дальнейшее увеличение содержания эфира канифоли приводит к снижению прочности клеевого соединения вследствие уменьшения когезионных свойств клеевых композиций.
ВОСКИ и ПАРАФИНЫ используют для снижения вязкости, повышения смачивающей способности, уменьшения стоимости клея-расплава. Применяются твердые нефтяные парафины, низкомолекулярные полиэтиленовые воски и некоторые другие.
В качестве ПЛАСТИФИКАТОРОВ используют диоктилфталат, дибутилфталат, хлорпарафины, трифенилфосфат, трибутилфосфат, низкомолекуляный жидкий полиизобутилен, полиамиды и др.
НАПОЛНИТЕЛЯМИ клеев-расплавов служат оксиды титана, цинка, магния, тальк, каолин, древесная мука, бентонит и др.
ДОСТОИНСТВА:
Клеи-расплавы являются идеальными материалами для механизации и автоматизации процесса склеивания.
Процесс склеивания отличается малой энергоёмкостью, высокой производительностью. Нетоксичны, пожаро- и взрывобезопасны, не замерзают и не охрупчиваются, не изменяют свойств при хранении. Проявляют адгезионные свойства в расплавленном состоянии.
НЕДОСТАТКАМИ клеев-расплавов являются ползучесть под нагрузкой и особенно при одновременном воздействии температуры и даже незначительной инерционной нагрузки, необходимость использования специального оборудования для их нанесения, строгое соблюдение температуры склеивания и в некоторых случаях предварительный нагрев субстратов перед нанесением клея.
ФИЗИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ: порошки, ленты, пленки, гранулы, цилиндры, бруски, шнуры, таблетки, шарики.
СРОК ХРАНЕНИЯ при комнатной температуре неограниченный.
РЕЖИМ СКЛЕИВАНИЯ: нагревание до температуры плавления 65-200оС с выдержкой при этой температуре в течение 5-30с. Давление при склеивании от контактного до 0,7МПа.
ИНТЕРВАЛ РАБОЧИХ ТЕМПЕРАТУР зависит от типа клея-расплава и составляет –100…+100-140оС. Лучшей морозостойкостью обладают клеи-расплавы на основе полиамидов и сополимеров этилена с винилацетатом; наиболее высокая термостойкость характерна для полиэфирных клеев-расплавов.
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ: практически все отрасли народного хозяйства. Широко используют для упаковки, в переплетном деле, обувном и швейном производстве, при изготовлении мебели, для получения нетканых материалов, комбинированных материалов, слоистых пластиков, при склеивании древесины, картона и бумаг, для получения липких лент, склеивания термоусаживающихся трубок.