Klijai - tai bet kokia medžiaga, kuri, naudodama paviršiaus savybes, gali sulaikyti medžiagas ir atspari atskyrimui. „Klijai“ kaip bendras terminas apima cementą, gleives, klijus ir pastą - terminus, kurie dažnai naudojami pakaitomis bet kuriai organinei medžiagai, sudarančiai lipnią jungtį. Neorganinės medžiagos, tokios kaip portlandcementis, taip pat gali būti laikomos klijais ta prasme, kad jos, sujungdamos paviršių, kartu laiko daiktus, tokius kaip plytos ir sijos, tačiau šis straipsnis apsiriboja natūralių ir sintetinių organinių klijų aptarimu.
Natūralūs klijai buvo žinomi nuo antikos laikų. Egipto drožiniai, datuojami 3300 metų, vaizduoja plono faneros gabalo klijavimą prie to, kas, atrodo, yra gvazdikėlio plokštė. Ankstyvame neaustiniame audinyje „Papyrus“ buvo nendrių augalų pluoštai, surišti kartu su miltų pasta. Antikos ir viduramžių laikais bitumai, medžių duobės ir bičių vaškas buvo naudojami kaip hermetikai (apsauginės dangos) ir klijai. Apšviestų rankraščių aukso lapas buvo surištas su kiaušinių baltymais prie popieriaus, o mediniai daiktai buvo surišti iš žuvų, rago ir sūrio klijais. Gyvūnų ir žuvų klijų technologija buvo pažangi XVIII amžiuje, o XIX amžiuje buvo pradėti naudoti cementai, kurių pagrindą sudaro guma ir nitroceliuliozė. Vis dėlto ryžtingų klijų technologijos pažangų laukė XX amžius, per kurį buvo patobulinti natūralūs klijai ir iš laboratorijos išėjo daugybė sintetikos gaminių, kurie rinkoje pakeitė natūralius klijus. Spartus orlaivių ir kosmoso pramonės augimas per antrą XX amžiaus pusę padarė didelę įtaką klijų technologijai. Klijų, pasižyminčių dideliu konstrukciniu tvirtumu ir atspariomis nuovargiui bei sunkioms aplinkos sąlygoms, poreikis paskatino kurti aukštos kokybės medžiagas, kurios galų gale atsidūrė daugelyje pramonės ir buities reikmių.
Šis straipsnis pradedamas trumpai paaiškinant sukibimo principus, po to apžvelgiamos pagrindinės natūralių ir sintetinių klijų klasės.
Sukibimas
Naudojant klijų jungtis, svarbiausi veiksniai yra fizinės ir cheminės klijų savybės. Taip pat svarbu nustatyti, ar klijų jungtis veiks tinkamai, tai yra lipnumo tipai (tai yra sujungiami komponentai, pvz., Metalo lydinys, plastikas, kompozicinė medžiaga), ir paviršiaus paruošimo ar grunto pobūdis. Šie trys veiksniai - lipni, lipni ir paviršiaus - turi įtakos klijuotos struktūros tarnavimo laikui. Mechaniškai surištos konstrukcijos elgsenai savo ruožtu turi įtakos jungties konstrukcijos detalės ir tai, kaip veikiamos apkrovos perkeliamos iš vieno priklijuojamo į kitą.
Priimtinos lipniosios jungties formavimasis reiškia klijų sugebėjimą sušlapti ir pasklisti ant klijuojamų klijų. Toks tarpfazinis molekulinis kontaktas yra būtinas pirmas žingsnis formuojant stiprias ir stabilias lipnias jungtis. Pasiekus sudrėkimą, vidinės sukibimo jėgos visoje sąsajoje sukuriamos per daugybę mechanizmų. Tikslus šių mechanizmų pobūdis buvo fizikinių ir cheminių tyrimų objektas bent jau nuo septintojo dešimtmečio, todėl egzistuoja nemažai sukibimo teorijų. Pagrindinis sukibimo mechanizmas paaiškinamas adsorbcijos teorija, teigiančia, kad medžiagos prilimpa pirmiausia dėl intymaus tarpmolekulinio kontakto. Klijuojamose jungtyse šis kontaktas pasiekiamas tarpmolekulinėmis arba valentinėmis jėgomis, kurias veikia molekulės paviršiaus klijų sluoksniuose ir lipniose vietose.
Be adsorbcijos, buvo pasiūlyti dar keturi sukibimo mechanizmai. Pirmasis, mechaninis blokavimas, įvyksta, kai klijai teka į klijuojamo paviršiaus poras arba aplink paviršiaus iškyšas. Antrasis, difuzinis, atsiranda tada, kai skysti klijai ištirpsta ir pasklinda į lipnias medžiagas. Trečiajame mechanizme - adsorbcija ir paviršiaus reakcija - susirišimas įvyksta, kai lipnios molekulės adsorbuojasi ant kieto paviršiaus ir chemiškai reaguoja su juo. Dėl cheminės reakcijos šis procesas šiek tiek skiriasi nuo paprastos adsorbcijos, aprašytos aukščiau, nors kai kurie tyrinėtojai mano, kad cheminė reakcija yra bendro adsorbcijos proceso dalis, o ne atskiras sukibimo mechanizmas. Galiausiai, elektroninė arba elektrostatinė traukos teorija rodo, kad elektrostatinės jėgos vystosi medžiagų, turinčių skirtingas elektroninės juostos struktūras, sąsajoje. Apskritai, daugiau nei vienas iš šių mechanizmų vaidina vaidmenį norint pasiekti norimą sukibimo lygį su įvairių tipų klijais ir lipniais.
Susiformuojant lipniajai jungčiai, tarp lipniosios ir klijinės jungčių susidaro pereinamoji zona. Šioje zonoje, vadinamoje tarpfaze, cheminės ir fizikinės klijų savybės gali žymiai skirtis nuo tų, kurios yra nekontaktinėse dalyse. Paprastai manoma, kad tarpfazinė kompozicija kontroliuoja lipnios jungties patvarumą ir stiprumą ir pirmiausia yra atsakinga už streso pernešimą iš vieno lipniojo į kitą. Tarpfazinis regionas dažnai yra aplinkos užpuolimo vieta, sukelianti sąnario gedimą.
Lipniųjų jungčių stipris paprastai nustatomas atliekant destruktyvius bandymus, kuriais išmatuojami įtempiai, susidarę bandinio lūžio taške arba ties linija. Taikomi įvairūs bandymo metodai, įskaitant žievės, tempiamojo juosmens šlyties, skilimo ir nuovargio bandymus. Šie bandymai atliekami įvairiausiose temperatūrose ir įvairiomis aplinkos sąlygomis. Alternatyvus lipnios jungties apibūdinimo būdas yra energijos sunaudojimas nustatant tarpfazės vienetą. Tokių energijos skaičiavimų išvados iš esmės yra visiškai lygiavertės išvadoms, padarytoms atliekant streso analizę.
Klijų medžiagos
Beveik visi sintetiniai klijai ir tam tikri natūralūs klijai yra sudaryti iš polimerų, kurie yra milžiniškos molekulės arba makromolekulės, suformuotos susiejant tūkstančius paprastesnių molekulių, vadinamų monomerais. Polimeras gali susidaryti (cheminė reakcija, vadinama polimerizacija), vykstant „kietėjimo“ etapui, kuriame polimerizacija vyksta kartu su lipniosios jungties formavimu (kaip tai daroma epoksidinių dervų ir cianoakrilatų atveju), arba polimeras gali būti susidaro prieš dengiant medžiagą klijais, kaip ir termoplastiniai elastomerai, tokie kaip stireno-izopreno-stireno bloko kopolimerai. Polimerai suteikia tvirtumą, lankstumą ir galimybę plisti bei sąveikauti su lipniu paviršiumi - savybės, kurių reikia norint suformuoti priimtiną sukibimo lygį.
Natūralūs klijai
Natūralūs klijai pirmiausia yra gyvūninės ar augalinės kilmės. Nors natūralių gaminių paklausa nuo XX amžiaus vidurio mažėjo, kai kurie iš jų ir toliau naudojami kartu su medienos ir popieriaus gaminiais, ypač gofruotojo kartono, vokų, butelių etikečių, knygų segtuvų, kartoninių dėžių, baldų, laminuotos plėvelės ir folijos srityje.. Be to, dėl įvairių aplinkosaugos taisyklių natūraliems klijams, gautiems iš atsinaujinančių išteklių, skiriamas naujas dėmesys. Svarbiausi natūralūs produktai yra aprašyti žemiau.
Gyvūnų klijai
Gyvūnų klijai paprastai apsiriboja klijais, paruoštais iš žinduolių kolageno, pagrindinės baltymų sudedamosios odos, kaulų ir raumenų. Apdorotas rūgštimis, šarmais ar karštu vandeniu, paprastai netirpus kolagenas lėtai tirpsta. Jei originalūs baltymai yra gryni, o virsmo procesas yra lengvas, didelės molekulinės masės produktas vadinamas želatina ir gali būti naudojamas maistui ar fotografijos gaminiams. Mažesnės molekulinės masės medžiagos, gaunamos intensyvesnio apdirbimo metu, paprastai būna mažiau grynos ir tamsesnės spalvos ir vadinamos gyvūniniais klijais.
Gyvūnų klijai tradiciškai buvo naudojami medienos sujungimui, knygų rišimui, švitrinio popieriaus gamyboje, sunkiųjų gumuotų juostų gamyboje ir panašiose srityse. Nepaisant aukšto pradinio lipnumo (lipnumo) pranašumo, daug gyvūnų klijų buvo modifikuoti arba visiškai pakeisti sintetiniais klijais.
Kazeino klijai
Šis produktas pagamintas ištirpinant kazeiną - baltymą, gaunamą iš pieno, vandeniniame šarminiame tirpiklyje. Šarmo laipsnis ir rūšis daro įtaką gaminio elgsenai. Klijuodami medieną, kazeino klijai yra geriau nei tikri gyvūniniai klijai, pasižymintys atsparumu drėgmei ir senėjimu. Kazeinas taip pat naudojamas pagerinti dažų ir dangų sukibimo savybes.
Kraujo baltymų klijai
Šio tipo klijai gaminami iš serumo baltymų, kraujo komponento, gaunamo iš šviežio gyvūno kraujo arba išdžiovintų tirpių kraujo miltelių, į kuriuos buvo pridėta vandens. Pridėjus šarmų į albuminų ir vandens mišinius, pagerėja lipniosios savybės. Fanera pramonėje naudojama nemaža dalis klijų iš kraujo.
Krakmolas ir dekstrinas
Krakmolas ir dekstrinas išgaunami iš kukurūzų, kviečių, bulvių ar ryžių. Jie yra pagrindiniai augalinių klijų tipai, kurie tirpsta ar disperguojami vandenyje ir gaunami iš augalų šaltinių visame pasaulyje. Krakmolo ir dekstrino klijai yra naudojami gofruotoje kartono plokštėje ir pakuotėje bei kaip tapetų klijai.
