34. Клеи растительного и животного происхождения. Основные свойства. Области применения.
Основой клеев животного происхождения являются белковые вещества: коллаген (в мездровом и костном клеях) и казеин (в казеиновом).
Мездровый клей представляет собой смесь продуктов кожного покрова животных – коллагена. Его вырабатывают из обрезков шкур. Переработка этих отходов связана с удалением из них жира и мышечной ткани, разрыхлением коллагеновой ткани известковым раствором и последующей варкой в воде. В процессе варки получается вязкий раствор (бульон), его упаривают в вакуум-аппаратах, разливают в формы, где он охлаждается и превращается в студенообразную массу. Для получения плиточного клея ее разрезают на куски, которые высушивают на сетках в специальных сушилках. При необходимости дробят.
Костный клей вырабатывают из костей животных. При переработке костей в клей их освобождают от мускульной ткани, обезжиривают бензином, а затем обрабатывают раствором соляной кислоты, что позволяет при последующей промывке водой удалить минеральные вещества. Получаемый после обработок костный хрящ разваривают в горячей воде (при температуре 60-90С) и получают клеевой раствор. Клеевой раствор концентрируют, консервируют и отбеливают. Затем разливают в формы, где он охлаждается и застывает, превращаясь в студень. Его разрезают на пластины и подвергают сушке.
Показателями качества мездрового и костного клеев являются:
1) вязкость клеевого раствора определенной концентрации (чем выше, тем лучше клей)
2) клеящая способность.
При оценке качества клея обращают внимание на внешний вид (цвет и размеры плиток, степень измельчения), запах, содержание влаги, золы и жира, стойкость клеевого раствора к загниванию и др. В сухом состоянии мездровый и костный клеи представляют собой плитки от светло-желтого (высшие сорта) до темно-коричневого цвета. Сортность устанавливают по вязкости и клеящей способности. У высших сортов показатели наилучшие.
Достоинства мездрового и костного клеев:
2) невысокая стоимость
3) клеи биологически чистые.
1) длительность приготовления клеевого раствора (процесс набухания 6-12 часов)
2) необходимость постоянного нагрева и поддержания определенной температуры в течение нанесения пленки во избежание загустевания раствора и нанесенной пленки клея
3) длительность высыхания клеевого шва
4) низкая водостойкость и теплостойкость клеев (клеевой шов не должен подвергаться увлажнению и действию температуры выше 50 С)
5) легкая загниваемость, повреждение организмами.
Применяют мездровый клей для склеивания деревянных изделий и деталей (в производстве мебели), костный клей – в переплетном деле. Мездровый и костный клеи применяются в малярной технике для приготовления клеевых (водных) красочных составов (побелок). Поэтому костный клей иногда называют малярным.
Казеиновый клей. Клеящей основой является казеин – белковое вещество, выделяемое из обезжиренного молока. Выпускается в виде плотных и пористых кусков и зерен различной формы от белого до буровато-желтого цвета. Не растворяется в органических растворителях, в воде набухает.
Во влажной среде клеевой шов набухает и прочность его снижается. Недостаток – недостаточная грибостойкость. Достоинство – высокая клеящая способность. Показатели качества: прочность склеивания, внешний вид, запах, степень измельченности, растворимость. Используется для склеивания древесины в мебельном, фанерном и др. производствах. Кроме сухого, выпускается в жидком виде для склеивания бумаги и картона. Используется для приготовления красочных составов.
Клеи растительного происхождения. Основой являются крахмал (картофельный, кукурузный) и продукты его переработки.
Крахмальные клеи приготовляют из картофельного и кукурузного крахмала. Крахмал в воде не растворим, но набухает в ней при нагревании, превращаясь в клейстер. Применяют для склеивания бумаги и картона в переплетном, писчебумажном производствах. Также применяют в обувном и кожгалантерейном производствах. Используют для отделки х/б тканей и перерабатывают в декстрин. Крахмальные клеи нестойки к действию воды и грибков, поэтому склеиваемые изделия должны находиться в сухом помещении.
Декстриновый клей. Декстрин состоит из смеси продуктов гидролиза крахмала и выпускается в виде белого или желтоватого порошка, в виде кусков. Хорошо растворяется воде. Применяется для склеивания бумаги, картона, наклеивания этикеток, почтовых марок и пр. Характеризуется медленным схватыванием (поэтому не вызывает коробление).
Недостаток растительных клеев – отсутствие водоупорности и стойкости к действию бактерий и плесеней, что ограничивает их применение.
Водные клеи и клеи с органическими растворителями
На какой-то стадии использования любой клей должен быть достаточно текучим, чтобы смочить субстрат прежде, чем образуется клеевой шов. Многие клеи находятся в жидком состоянии в момент нанесения. К их числу относятся водные клеи, клеи с органическими растворителями, жидкие форполимеры (не содержащие растворителя) и клеи-расплавы. При применении водных клеев или клеев с органическими растворителями соединение деталей можно осуществить без удаления растворителя только если один из субстратов является пористым. Для непористых субстратов (например, металлов) формирование клеевого шва зависит от активации высохшей пленки клея воздействием тепла и давления.
Водные клеи изготавливают на основе материалов, которые можно растворить или диспергировать в одной лишь воде (при отсутствии других растворителей). Некоторые из этих материалов служат основой и для клеев с органическими растворителями. Главнейшие материалы такого рода, используемые в жидких клеящих композициях, перечислены ниже.
Материалы — основы водных клеев: казеин, декстрин и крахмал, животный (желатиновый) клей, камеди, лигнин, поливиниловый спирт, натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы, силикат натрия.
Материалы — основы клеев с органическими растворителями: ацетобутират целлюлозы, нитроцеллюлоза, циклический каучук, полиизобутилен.
Материалы — основы водных клеев и клеев с органическими растворителями: битумные смолы* и смолы из каменноугольного дегтя*, аминоальдегидные (меламино- и мочевиноформальдегидные) смолы, фенольные (феноло- и резорцинформальдегидные) смолы*, полиамиды, полиакрилаты** (и полиметилметакрилаты)*, каучуки (натуральный и регенерированный*), синтетические эластомеры на основе полихлоропрена**, сополимеров акрилонитрила с дивинилом** и стирола с дивинилом**, бутилкаучук, виниловые полимеры и сополимеры (поливинилацетат**, поливинилхлорид**, полимеры простых виниловых эфиров*, поливинилиденхлорид**).
* Поставляются в виде водных дисперсий (латексов), полученных путем эмульсионной полимеризации.
** Поставляются в виде водных дисперсий, полученных в результате эмульгирования или диспергирования твердого полимера.
ОРГАНИЧЕСКИЕ КЛЕИ
Животный (костный) клей (как в плитках, так и студенистой массой) применяют для изготовления клеевых красок и клеевой шпаклевки, для замедления затвердевания гипса, для склеивания картона и ткани. Плиточный клей необходимо предварительно измельчить и перед растворением (кипячением) положить на сутки в холодную воду (на 1 часть клея 2,5 части воды). Образовавшийся клеевой студень разбавляют горячей водой, предварительно добавив воды до 1,5 части веса. Во избежание подгорания клея пользуются кастрюлями с двойными стенками («кастрюля в кастрюлю»). Студенистая масса клея начинает таять при 40°. Нагревают ее до 70°. При соотношении клея и воды 1: 4 получают 20 %-ный клеевой раствор, который используют для добавления к краскам и шпаклевкам. Клеевой раствор разлагается через 3—5 суток. То же происходит и с отделочными материалами, приготовленными на его основе. Мездровый и костный клеи не влагоустой-чивы. Казеиновый или холодный клей используется в составах красок или шпаклевок для склеивания кусковых и рулонных материалов органического происхождения (ткани, картон, древесноволокнистые плиты). Казеиновый клей растворяют в холодной воде в весовом соотношении: 1 часть порошка на 1,8—2,3 части воды (в зависимости от требуемой густоты клеевого раствора). Желательно добавить 1/20 часть 25 %-ного нашатырного спирта. Казеиновый порошок растворяется полностью в течение 1,5 часа. Вначале размешивают в течение примерно 20 минут. За это время клеевой порошок впитает в себя воду, смесь загустеет и при размешивании образуются полутвердые несоединяющиеся частицы. Затем смесь станет несколько более жидкой и в течение 1—1,5 часа превратится в однородную студенистую массу. Казеиновый клей нельзя подогревать, в том числе и для ускорения растворения. Казеиновым клеем можно клеить лишь по истечении 1 часа от начала смешивания, а для приготовления красок и шпаклевок он пригоден лишь спустя 2 часа. Готовый клей необходимо использовать в течение 5 часов. Клей влагоустойчив и за 3 часа высыхает.
Кипячение клейстера. Наилучший клейстер получают из ржаной пеклеванной муки, несколько слабее из пшеничной муки. Самый слабый — крахмальный клейстер.
Для получения клейстера из ржаной муки ее замачивают в чуть теплой воде до образования кашицы. Полученную кашицу быстро вливают в кипящую воду (или наоборот). Для получения 5 литров клейстера требуется 0,8—1 кг муки.
Для получения клейстера из пшеничной муки смешивают 0,8 кг муки с 4 литрами холодной воды и варят на слабом огне 20 минут. В конце варки ко всем мучным клейстерам добавляют 1/10 часть чуть теплой воды. Вследствие этого клейстер остается полусырым и не проступает сквозь обои. Если в клейстере остались комки, его нужно пропустить через воронку с отверстием 2 мм или через пресс для фруктов.
Для получения крахмального клейстера 1 стакан крахмала разводят в 1 стакане холодной воды. Образовавшуюся смесь выливают тонкой струйкой в 2 литра кипящей воды, интенсивно помешивая.
Смешанные и комбинированные клеи. Для увеличения клейкости крахмального клейстера к нему можно добавить мездровый, костный или казеиновый клей. Казеиновый и костный клеи смешивать нельзя. Как правило, в комбинированных клеях животные и растительные клеи не смешивают с синтетическими. В зависимости от степени густоты смесь казеинового клея и портландцемента применяется как клей или как шпаклевка. КМЦ и ла-тексы принадлежат к составам клеев, сочетающихся в различных соотношениях. Клей «Бустилат», имеющийся в торговой сети — это комбинация упомянутых клеев. Им можно наклеивать как органические, так и синтетические покрытия.
Клей: что это, основные виды
Клеем (перейти к товарам) называется многокомпонентное вещество, способное соединять материалы. Первые типы клеев, появившиеся ещё во времена неолита, изготавливался путём вываривания всевозможного сырья. Для этих целей племена отваривали кости, чешую, рога и копыта, использовали смолы растительного происхождения. Состав первобытных клеев сильно зависел от места жительства человека, климата, флоры и фауны.
Остатки клеящих веществ находили в гробнице Тутанхамона, их регулярно обнаруживают на месте раскопок. Асфальт — одно из древнейших адгезивных веществ — использовался для склеивания предметов, им запечатывали кувшины с вином и смазывали днища кораблей. Гипс (перейти к товарам), бетон и другие строительные материалы (перейти к товарам) тоже использовались в качестве клея, при помощи которого возводили башни и дома.
Иными словами, клей — древний отделочный материал, и он по-прежнему является одним из тех веществ, которые люди используют практически ежедневно, даже если сами этого не замечают.
Основные виды
В основе клеящего вещества может быть разное сырьё — органическое и неорганическое, а также элементно-органическое. По этому принципу принято разделять клеи.
Органические — полученные на основе органики, в качестве которой могут выступать упомянутые сухожилия, чешуя и кожа, молоко и даже кровь. Весьма распространены составы на основе альбумина и казеина — животных белков. Казеиновые клеящие составы используются для склеивания древесины и фанеры, но строго внутри помещений, поскольку состав неустойчив к влаге и требует «присадок» для повышения свойств. Альбуминосодержащие клеи применяются для скрепления кожи, бумаги, древесины; как и казеиносодержащие, они применяются для интерьерных работ, ремонта и внутренней отделки.
Примером органического клея является и клейстер на основе крахмала: с его помощью клеят обои (перейти к товарам). Его преимущество — абсолютная безопасность для здоровья, но по этой же причине клейстер охотно грызут мыши и насекомые. Впрочем, на основе крахмала существуют и более высокотехнологичные виды клея, среди которых, например, декстриновые. Нередко их смешивают с каучуком, получая прочное клейкое вещество.
Существуют клеи на основе каучука, камеди, белка зеина.
Органические клеи в большинстве безвредны, экологически чисты и достаточно прочны, но продавать их полностью готовыми к использованию невозможно — они быстро портятся. Поэтому из всех органических адгезивов сейчас продолжают массово производить только обойный клей карбоксиметилцеллюлозу, который совершенно нетоксичен и подходит даже для ремонта в детских комнатах. Для остального используют комбинированные и синтетические составы.
Элементно-органические (синтетические) клеи имеют в своём составе бор, фосфор, кремний и некоторые металлы, которые соединяются с углеродом. Часто это именно кремний, который обеспечивает великолепную сцепку, особенно в случае с металлами. Большая часть таких составов отличается характерным жёлтым цветов, что делает их практически неиспользуемыми в чистовой отделке и декоре. Кроме того, практически все они токсичны, особенно в процессе выветривания растворителя. С эпоксидными смолами, например, предполагается работать в перчатках (перейти к товарам) и других СИЗ (перейти к товарам).
Есть среди синтетических клеев исключение — клей ПВА, который совершенно безопасен и поэтому подходит для использования в быту и для детского творчества. Существуют усиленные разновидности клея ПВА, на которые можно «сажать» даже плитку (перейти к товарам).
Синтетическими являются и все типы клея «Момент», секундные, минутные, жидкие гвозди и другие. «Момент» имеет тот самый характерный и резкий химический запах и желтоватый цвет.
Неорганические клеи чаще всего производятся на основе минералов, например, силиката натрия и кремния — обычно они так и называются, «силикатные», в народе их также именуют «жидкое стекло». Скрепляют этот вид клеящих материалов практически любые поверхности, кроме того, они не токсичны и поэтому подходят для использования внутри помещений. Огромная категория силикатных клеев — это обойные клеи (перейти к товарам), разделяемые по типу обоев: для бумажных, виниловых, флизелиновых и т. д. По сути, единственный недостаток силикатных веществ — его тяжесть.
Используются силикатные клеи также для скрепления стеклянных и фарфоровых предметов. Неорганические клеи востребованы в качестве составов для приклеивания плитки, однако вместо кремния в основе у них традиционно используются окислы марганца, алюминия и бора. Другое их название — фритты, они крайне устойчивы к перепадам температуры.
Окислы входят и в составы клеев для металлов. Они устойчивы к кислотам, могут быть отличными диэлектриками, выдерживают высокие температуры и защищают детали от ржавчины.
Какие ещё виды существуют?
Деление по составу — не единственное, хоть и ключевое. Клеи могут разделяться в зависимости от:
- типа склеивания на высыхающие (ПВА, силикатный и т. д.), невысыхающие (канифоль) и полимеризирующиеся;
- способа нанесения (кистью, аэрозолем, валиком, при помощи клеящей основы);
- назначения (для резины, керамики, металла, дерева, обоев, кожи).
Специализированные типы клеев используются в медицине для скрепления краев небольших ран, в космонавтике — для соединения материалов в условиях невесомости, в автопроме и других видах промышленности.
К основным клеям для бытовых нужд относятся ПВА, столярный, эпоксидный, «Момент».