Praca

Kleje, których nie ma?

Ostatnio znowu usłyszałem od prospekta (potencjalnego klienta), który chciał się popisać swoją erudycją i wiedzą techniczną na temat klejenia, że „klej dobrze trzyma, gdy go ni ma”. A rozmawialiśmy o klejeniu tworzywa sztucznego z metalem. Mimo, iż wcześniej pisałem o tym, że to nieprawda, dziś opiszę to językiem zrozumiałym dla wszystkich, nie tylko dla inżynierów.

Wyjaśnię najpierw, skąd takie powiedzonko się wzięło. Otóż na początku były kleje do skóry i gumy, czyli szewskie. Ich aplikacja jest następująca. Najpierw pokrywa się klejem obie powierzchnie, a potem je suszy. Gdy obie powierzchnie wyschną, to nakłada się but na kopyto i… wali młotkiem raz przy razie.

Powodów walenia młotkiem jest kilka:

• Wybija się powietrze ze szczeliny klejonej.
• Energia młotkowania podgrzewa klej.
• Klej topi się i… łączy obie warstwy. Im więcej uderzeń młotka, tym skuteczniej.

Przy takim waleniu młotkiem można się napocić. A nawet wyrobić mięśnie, a już na pewno ten przy łokciu, z tej właśnie przyczyny zwany czasem „mięśniem młotkowym”. Mają go podobno szewcy i… cieśle.

Zasadą było, że im cieniej nałożono klej, tym szybciej on wysychał, a potem gdy było go mniej, to potrzeba było mniej energii do młotkowania. Czyli było mniej roboty i mniej braków. Dlatego każdy mistrz szewski uczył uczniów, żeby nakładali mało kleju, a dobrze go wcierali. A że na szewców nie szli intelektualiści, ukuto proste powiedzonko, że „klej dobrze trzyma, gdy go ni ma”, żeby się „młody” szybciej nauczył.

A co z klejeniem konstrukcyjnym? Co w sytuacji, gdy łączy się metal, plastik, szkło lub inne tworzywa o dużej wytrzymałości? Co jeśli klej odpowiada za bezpieczeństwo? Na przykład przy szybie samochodowej – dużo tam jest kleju?
Tu obowiązuje mniej znana zasada, że „wytrzymałość warstwy kleju o grubości równej zero, wynosi zero”. Innymi słowy, kleju musi być… ile? No właśnie, w sam raz.

Na przykład klej epoksydowy, dwuskładnikowy, kupiony w supermarkecie… weźmy do testu klej Dragon. W sumie dobry klej. Przyklejałem nim ostatnio ułamany narożnik kafelka na schodach i pierwszą zimę mamy już za sobą. Tutaj szczelina nie powinna być za duża. Epoksydy rzadko tolerują większą niż pół milimetra, chociaż… często można zalać taką żywicą nawet kilkumilimetrową szczelinę, na przykład pęknięcie w drewnie lub ceramice i efekt mechaniczny będzie wystarczający. Można nawet trochę pyłu lub trocin zmieszać z żywicą i osiągniemy efekt maskowania pęknięcia.

Z kolei przy łączeniu blach za pomocą epoksydu, warto zadbać o jak najmniejszą szczelinę i… po związaniu kleju wypiec detal w piekarniku. Nawet ekspozycja na 100 stopni Celsjusza przez pół godziny lub godzinę epoksydowi raczej nie zaszkodzi, a złącze będzie dwa lub trzy razy bardziej wytrzymałe.

Jeśli jednak chcecie skleić blachy spoiwem elastycznym, jak choćby silikonem, albo poliuretanem ze sklepu, to przygotujcie jakieś (najlepiej elastyczne) podkładki. I tu może niektóre osoby zaskoczę: dobrze, żeby takie podkładki miały nawet 2-3 mm grubości. Ważne, żeby grubość spoiny była równomierna na całej długości. Nie występują wtedy spiętrzenia naprężeń powodujące miejscowe pękanie kleju (kohezyjne), a spoina jest trwała, odporna na wibracje i posiada dużą możliwość kompensacji rozszerzalności termicznej.

Możemy teraz wrócić do wklejania szyby samochodowej. Taka szyba (zwłaszcza w autobusie) jest duża. Nawet bardzo duża, może ważyć kilkadziesiąt kilogramów i mieć powierzchnię kilku metrów kwadratowych. A jeśli pamiętacie ze szkoły, to rozszerzalność termiczna szkła jest inna niż stali lub aluminium stosowanych jako materiał na karoserię. Gdyby klej był sztywny lub miał małą grubość, dochodziłoby do częstych pęknięć kleju (delaminacja), lub nawet pękania szyby. A że z pęknięcia szyby to już naprawdę rzadko kto się cieszy, wkłada się czasem nawet do centymetra kleju pomiędzy szybę a metal.

A teraz pytanie dla dociekliwych:

Jaka jest grubość spoiny klejowej przy wklejaniu szyby lokomotywy, gdy szyba ta ma nawet 10-12 cm grubości?