Почему клей клеит. Химический взгляд

Потолок побелен, и ремонтники должны оклеить обоями или окрасить масляной краской стены. Известно несколько сот марок клея. Они различны, как различны и процессы, происходящие при образовании клеевого шва. Но каким бы ни был клей, приемы во время работы с ним одни и те же: подготовка склеиваемых поверхностей, приведение клея при необходимости в рабочее состояние, нанесение клея и, наконец, совмещение деталей с последующим выдерживанием под нагрузкой.

Эти операции производят при склейке обуви на фабрике, при нанесении заплаты на прохудившуюся велосипедную камеру, при запечатывании письма и при наклейке обоев.

Что же происходит, когда на стены наносится клей КМЦ, считающийся одним из лучших для наклейки обоев?

Аббревиатура КМЦ, которая могла встретиться на этикетках не только в хозяйственном, но и в фотомагазине, означает карбоксиметилцеллюлоза:

Нам видно из формулы, КМЦ — простой эфир целлюлозы и гликолевой кислоты. Действующим началом вещества как клея являются активные функциональные группы - ОН в молекуле целлюлозы, входящей в состав КМЦ. Гликолевая кислота резко увеличивает их активность, что положительно сказывается на прочности склеивания.

Как только КМЦ оказывается между двумя поверхностями, начинается химическое взаимодействие между функциональными группами клея и активными центрами на поверхностях, например стены и бумаги. Роль активных центров могут выполнять ионы кислорода. Тогда между протоном гидроксильной группы клея и ионом кислорода возникнет водородная связь.

Но это обычно только начало процесса. Как правило, в системе поверхность — клей — поверхность проявляется комплекс разнообразных типов связи — ковалентная, ионная, а также силы межмолекулярного взаимодействия... Иногда совместное действие этих связей так эффективно, что изделие разрушается при нагрузке не по клеевому шву, а по самому материалу, даже такому, как металл или стекло.

Первая операция в процессе приготовления КМЦ к работе — замачивание. Набухшую КМЦ тщательно перемешивают с невпитавшейся водой, и получается клей, который в отличие от других клеев, таких, как ПВА и «Бустилат», не оставляет видимых следов на лицевой стороне обоев, а если и оставит, то тонкую прозрачную пленочку.

Остановимся на механизме действия еще одного вида клеев — синтетического, широко применяющегося, например, для ремонта мебели, фарфоровой (непищевой) посуды и даже одежды.

Основой такого клея является полимер, способный отвердевать или под действием нагревания, или под влиянием другого вещества, которое к нему примешивают перед самой работой.

А теперь рассмотрим группу клеев БФ (аббревиатура от их технического названия - бутварфенольные). В состав клея входят фенолформальдегидная смола (основа клея) и еще одно органическое вещество — поливинилбутираль. Растворителем для этих компонентов служит технический этиловый спирт:

Теперь проследим за теми химическими (и частично физическими) превращениями, которые происходят в процессе подготовительных операций и самого склеивания.

Когда поверхность готовят для склеивания, ее обрабатывают так, чтобы место склеивания имело наибольшую площадь за счет тех неровностей, которые при этом образуются. Затем растворителем органического происхождения (спирт, бензин, ацетон) поверхность очищают от следов обработки, а самое главное — от жирового налета, который мог бы воспрепятствовать склеиванию. Конечно, для только что сломанной ручки фарфоровой вазы обе эти операции излишни.

На высохшую поверхность наносят тонкий слой клея. В этот момент начинается испарение растворителя с одновременным заполнением пока еще жидким клеем всех неровностей склеиваемой поверхности. Вот тут-то важно выдержать нужную паузу и дать всему растворителю улетучиться. Минут через 10—15 легонько прикоснемся каким-либо предметом к нанесенному клею. Если при этом почти не ощущается прилипание, можно нанести на это место второй слой и после небольшой подсушки плотно прижать поверхности склеиваемых предметов.

Следующая стадия — отвердение клея — проводится при температуре до 150° С в течение как минимум часа. За это время в результате процесса полимеризации компонентов образуется жесткая трехмерная структура самого клея и обеспечивается прочное схватывание шва с поверхностью. Клей может затвердеть и без термообработки, но качество склейки будет неудовлетворительным: прочность шва окажется в несколько раз меньше и он не приобретет той водо- и маслостойкости, которая возникает при ведении процесса по указанному выше режиму.

Если в бутварфенольный клей ввести еще один компонент — пластификатор, повышающий эластичность образующегося клеевого шва, то такая композиция может использоваться и для волокнистых материалов. Марка БФ-6 присвоена именно такому клею, который применяется даже в медицине для обработки микротравм.

Клей на ноже держится очень прочно и не отслаивается до двух суток. Им же легко отремонтировать и поврежденную ткань. Только здесь необходимо термическое воздействие: смоченную клеем заплатку накладывают на поврежденное место, слегка придавливают, а потом приглаживают горячим утюгом через увлажненную ткань. Обратите внимание на то, что ткань обязательно надо увлажнять: клей требует для твердения температуру до 100°С. Пока водяной пар образуется, температура выше и не поднимется.

Но вот оклейка обоями завершена и решено, что стены в других помещениях будут окрашены.