tri-color-logo

Technika klejenia

Doskonalenie produktów i procesów dzięki klejom 3M™

>Czy kleje będą w stanie skutecznie połączyć materiały zgodnie z oczekiwaniami?


Niektóre materiały są trudniejsze do sklejenia niż inne, lecz dzięki technologii klejów 3M możliwe stało się połączenie materiałów do niedawna uważanych za „trudne”, takich jak tworzywa sztuczne o niskiej energii powierzchniowej.


Wytrzymałość kleju wiąże się w sposób bezpośredni zarówno z rodzajem materiału, jak również z rodzajem naprężenia działającego na złącze klejowe. Większość klejów działa skuteczniej kiedy naprężeniem głównym jest naprężenie rozciągające lub ścinające. Jednak w przypadku większości aplikacji przemysłowych mamy do czynienia z różnymi rodzajami naprężeń, które oddziaływają jednocześnie na złącze klejowe, na przykład z naprężeniem rozdzielającym lub odrywającym.


1. Rozciąganie stanowi siłę działającą równomiernie na całą powierzchnię klejoną, przy czym kierunek rozciągania kształtuje się prostopadle do płaszczyzny połączenia klejowego.


2. Siła ścinająca działa wzdłuż połączenia klejowego, powodując przesuwanie się jednego materiału po drugim.


3. Siła rozdzielająca jest siłą skoncentrowaną na jednej krawędzi złącza, podczas gdy na drugą krawędź działa siła zerowa. Taki układ sił działa na zasadzie dźwigni powodując podważanie złącza klejowego.


4. Siła odrywająca jest siłą działającą wzdłuż linii znajdującej się na krawędzi spoiny powodując oddzielanie się powierzchni elastycznej od powierzchni sztywnej.

 

>Czy wyeliminować koncentrację naprężeń spowodowanych przez mechaniczne elementy mocujące zachowując przy tym spoistość powierzchni?

Kleje równomiernie rozprowadzają naprężenie na całej powierzchni klejonej. Połączenie punktowe wykonane przy użyciu nitu lub śruby prowadzi do koncentracji naprężeń w pobliżu otworu i może ograniczać właściwości mechaniczne konstrukcji. Dzięki jednolitemu rozprowadzeniu naprężeń możliwe jest zastosowanie lżejszych i cieńszych materiałów bez ryzyka powstawania zniekształceń, pęknięć lub szczelin w pobliżu punktów mocowania. Ponadto wyeliminowanie otworów ogranicza możliwość powstawania ognisk rdzy i korozji na powierzchniach metalowych.


>Czy niewidoczne połączenie poprawiłoby wygląd produktów?
Kleje są zwykle niewidoczne w połączeniu materiałów. Powierzchnie pozostają gładkie i czyste, co poprawia ich ogólny wygląd i ogranicza konieczność dalszej obróbki wykończeniowej.
 

>Czy można połączyć elementy wykonane z odmiennych materiałów?
Konstrukcje złożone z różnych materiałów mają niejednokrotnie lepsze parametry wytrzymałości oraz lepsze właściwości mechaniczne. Elastyczność wielu klejów 3M kompensuje różnice w rozszerzalności cieplnej odmiennych materiałów, jak na przykład aluminium i szkła.


>Czy łączone elementy będą narażone na drgania?
Lepkosprężystość właściwa wielu klejom 3M poprawia wytrzymałość zmęczeniową na drgania poprzez zwiększenie elastyczności złączy i powierzchni klejonych.

 

Kleje 3M™ to szansa na zwiększenie innowacyjności produktów i procesów.

>Czy powierzchnia klejona ma odpowiednią strukturę do połączenia klejowego?
Zróżnicowanie oferty 3M, obejmującej produkty w postaci płynów, past i sprayów, umożliwia wybór rozwiązania odpowiedniego do klejenia materiałów o dowolnej strukturze powierzchni.

>Czy można skleić i równocześnie uszczelnić  połączenie?
Wiele klejów jest w stanie skutecznie skleić i uszczelnić połączenie przed zanieczyszczeniami, kurzem, wodą i innymi czynnikami środowiskowymi.
Kleje chronią powierzchnie przed korozją galwaniczną, która pojawia się wielokrotnie w miejscach, w których złączone zostały dwa odmienne rodzaje metali.


> Czy powierzchnia klejona będzie narażona na trudne warunki środowiskowe?
W szerokiej ofercie klejów 3M znajdują się produkty, których specjalnie opracowana formuła gwarantuje odporność na niesprzyjające warunki środowiskowe.

> Czy można przyspieszyć proces klejenia?
Oferta klejów 3M obejmuje również produkty, które szybko ulegają utwardzeniu i które nie wymagają działania ciepła, ciśnienia czy długotrwałego unieruchomienia.


> Czy można zredukować koszty, zwiększyć produkcję i usprawnić procesy?
Stosowanie klejów 3M umożliwi redukcję kosztów dzięki mniejszemu zapotrzebowaniu na materiały, ogólnemu zmniejszeniu wagi oraz dzięki wyeliminowaniu takich operacji jak wiercenie, spawanie, wkręcanie, wykańczanie i innych podobnych działań.

 

Klejenie: wymagający proces, wymagający poznania powierzchni

Wybrane kleje mogą wymagać aplikacji na dwie powierzchnie. Przy wyborze kleju 3M należy uwzględnić właściwości powierzchni takie jak: chropowatość, porowatość, obecność lakieru/farby, czystość, energię powierzchniową klejonego materiału oraz elastyczność i rozmiary elementów.


Niektóre tworzywa sztuczne zawierają plastyfikatory, które w miarę upływu czasu wykazują tendencję do migrowania na powierzchnię polimeru, co osłabia złącze klejowe. Z tego względu konieczne jest stosowanie klejów odpornych na plastyfikatory. Jeśli dany substrat został pomalowany metodą proszkową, wówczas powłoka (nie sam materiał) stanowi powierzchnię klejoną.


Wskazane zatem będzie użycie kleju 3M opracowanego specjalnie  do tego rodzaju powierzchni.


Aby wyjaśnić pojęcie energii powierzchniowej stosuje się przykład wody spływającej po masce samochodu, która nie została nasmarowana woskiem. Maska bez wosku posiada wysoką energię powierzchniową, zatem woda swobodnie się po niej rozlewa. Natomiast maska pokryta woskiem ma niską energię powierzchniową, tak więc woda tworzy krople na jej powierzchni zamiast rozlewać się swobodnie. Na powierzchni o wysokiej energii powierzchniowej klej, podobnie jak woda, rozpływa się  i „zwilża” powierzchnię. Tego rodzaju „zwilżenie” jest konieczne, aby stworzyć mocne wiązanie klejowe.

 

Siła przyczepności zwykle jest zależna  od energii powierzchniowej.


Oferta 3M obejmuje również kleje o specjalnie opracowanym składzie, do stosowania na materiałach o niskiej energii powierzchniowej. Pojęcie względnych energii powierzchniowych zostało przedstawione na ilustracjach i w klasyfikacjach w dalszej części katalogu.
Niezależnie od energii powierzchniowej, materiał powinien być jednorodny, suchy i czysty, aby zapewnić właściwy kontakt kleju
z powierzchnią.

 

Klasyfikacja klejów 3M™

Kryteria podziału do celów zastosowania w przemyśle to wytrzymałość oraz proces wiązania. Z reguły kleje aktywowane chemicznie są bardziej wytrzymałe od klejów, których działanie warunkują zmiany zewnętrznych czynników fizycznych.

 

> Kleje strukturalne aktywowane chemicznie.


Kleje do klejenia strukturalnego 3M™ mocują konstrukcyjne elementy produktu.
Ta kategoria klejów 3M obejmuje następujące grupy produktów:

  • Kleje epoksydowe są dostępne w postaci jedno i dwuskładnikowej. Spośród wszystkich produktów 3M kleje epoksydowe gwarantują odporność na działanie wysokich temperatur.
  • Kleje akrylowe mają postać dwuskładnikowej pasty przeznaczonej do łączenia całego szeregu różnorodnych materiałów. Ich cechą charakterystyczną jest wysoka wytrzymałość, ponadto odznaczają się również stosunkowo łatwym przygotowaniem powierzchni, w porównaniu do klejów epoksydowych i poliuretanowych.
  • Kleje poliuretanowe zazwyczaj występują w formie płynów lub past dwuskładnikowych, szybko ulegają utwardzaniu tworząc elastyczne połączenia; sprawdzają się w aplikacjach wymagających elastycznego połączenia. Kleje poliuretanowe zapewniają również dobrą odporność na udary.
  • Kleje cyjanoakrylowe to substancje płynne o wysokiej wytrzymałości, znane jako kleje błyskawiczne. Nałożone na tworzywa sztuczne, szkło, metal, gumę i inne substraty o niskiej porowatości twardnieją w ciągu kilku sekund pod wpływem działania wilgoci, która występuje na klejonych powierzchniach.
  • Kleje anaerobowe to substancje płynne, które twardnieją poprzez kontakt z metalem po odcięciu dopływu tlenu. Zazwyczaj używane są do blokowania gwintów oraz do uszczelniania.
  • Kleje termotopliwe utwardzalne (reaktywne kleje aplikowane na gorąco [PUR]) to kleje poliuretanowe, które twardnieją pod wpływem wilgoci. Pod względem metody nakładania nie różnią się od klejów termotopliwych, jednak w miarę stygnięcia tworzą spoinę o wysokiej wytrzymałości, której parametry są zbliżone do dwuskładnikowych klejów strukturalnych.


> Kleje niestrukturalne aktywujące się pod wpływem zmian czynników fizycznych.


Kleje niestrukturalne odznaczają się różnym stopniem wytrzymałości: od klejów repozycjonowalnych do produktów o dużej wytrzymałości.
Kleje te są szczególnie zalecane do obić tapicerskich, uszczelek, izolacji, okładzin zewnętrznych oraz ogólnie do zastosowań w montażu.


Ta kategoria klejów 3M obejmuje następujące grupy produktów:

  • Kleje termotopliwe stapiają się pod wpływem ciepła a następnie, po wystudzeniu, w krótkim czasie doprowadzają
  • do wytworzenia się stałej spoiny klejowej.
  • Wodne kleje nowej generacji krzepną w miarę odparowywania wody z powierzchni klejonej. Produkty te zostały zaprojektowane w taki sposób, aby zagwarantować przyczepność do różnorodnych powierzchni, mogą być aplikowane różnymi metodami, zapewniają przy tym odporność produktu klejonego na czynniki środowiskowe.
  • Kleje kontaktowe aplikuje się zwykle za pomocą wałka lub pędzla. Alternatywną metodą aplikacji jest natrysk kleju na dwóch powierzchniach, gdzie następnie wysycha po zetknięciu się z materiałem klejonym. Dociskając klejone powierzchnie uzyskuje się trwałe połączenie klejowe.