Kleje chloroprenowe

Kleje chloroprenowe

Kleje towarzyszą ludzkości od tysięcy lat. Są jednym z najwcześniejszych osiągnięć człowieka. Były szeroko stosowane przez starożytnych Egipcjan, Greków i Rzymian. Są to substancje zdolne do trwałego łączenia powierzchni ciał stałych w wyniku występowania sił wzajemnego oddziaływania między lepiszczem a powierzchnią klejoną (adhezja) oraz sił spójności w spoinie klejowej (kohezja).

Do lat 20. XX w. większość klejów otrzymywano z surowców naturalnych - substancji roślinnych, zwierzęcych lub mineralnych. W zastosowaniach konstrukcyjnych, także do produkcji samochodów i samolotów, wykorzystywano m.in. kleje: zwierzęce (wytwarzane ze skór, kości lub kopyt), kazeinowe, albuminowe oraz klej rybi. Zasadniczo, najbardziej uprzemysłowiona była produkcja kolagenowych klejów zwierzęcych, pomimo że w 1823 r. Charles Macintosh uzyskał klej z szelaku i kauczuku naturalnego rozpuszczonego w nafcie (produkt stosowany do impregnacji tkanin i produkcji odzieży wodoodpornej).

Dopiero w ciągu następnych 20 lat produkty pochodzenia naturalnego zostały wyparte przez syntetyczne kleje polimerowe charakteryzujące się silniejszą przyczepnością i większą odpornością na warunki pracy. Badania prowadzone podczas II wojny światowej zaowocowały opracowaniem nowych elastomerów (kopolimerów butadienowo-styrenowych i akrylonitrylowych, a przede wszystkim polichloroprenu) i szybkim rozwojem przemysłu klejów syntetycznych.

Jedną z istotnych przyczyn rozpoczęcia prac nad syntetycznym kauczukiem uzyskiwanym z chloroprenu (2-chlorobuta-1,3-dienu) był stosunkowo prosty sposób otrzymywania wyjściowego monomeru z acetylenu i chlorowodoru. Obecnie chloropren otrzymuje się w reakcji butadienu z chlorem przy zastosowaniu chlorku miedzi (II) lub katalizatorów przeniesienia fazowego.

shutterstock-24601809611

Dobra odporność na ozon i stres oksydacyjny, doskonała rozpuszczalność w wielu rozpuszczalnikach organicznych i mieszaninach rozpuszczalników, a także wysoka szybkość krystalizacji sprawiają, że chloropren jest idealny do produkcji klejów kontaktowych na bazie rozpuszczalników. Polarność wiązań C–Cl sprawia, że kleje te wyróżniają się doskonałą przyczepnością do szerokiej gamy materiałów. Ich główne zastosowania obejmują przemysł obuwniczy, meblarski, motoryzacyjny i budowlany. Pośród dostępnych na rynku spoiw chloroprenowych znajdziemy systemy jedno- bądź dwuskładnikowe oraz emulsje wodne.

Receptury rozpuszczalnikowych klejów chloroprenowych opierają się na takich gatunkach tego kauczuku, które charakteryzują się liniową budową molekuł, niższą masą cząsteczkową (co ułatwia ich rozpuszczanie i późniejsze odparowanie rozpuszczalnika/-ów) oraz bardzo krótkim czasem krystalizacji (przez co chwytają prędko i gwałtownie wytwarza się znaczna siła kohezji). Poprzez dobór gatunku polichloroprenu reguluje się m.in. takie parametry spoiwa jak czas otwarcia, czy ostateczną wytrzymałość na odrywanie i ścinanie. Pozostałymi składnikami są żywice poprawiające kleistość (najczęściej tert-butylofenolowe), przeciwutleniacze i tlenki metali.

Żywice alkilofenolowe stosowane w klejach polichloroprenowych poprawiają ich właściwości adhezyjne jak i oksydacyjne. Reagują one z obecnym w mieszaninie tlenkiem magnezu, tworząc żywiczan o wysokiej temperaturze topnienia, który poprawia odporność termiczną kleju. Na ogół dodaje się od 35 do 50 phr żywicy tert-butylofenolowej, przy czym wytrzymałość wiązania osiąga maksimum przy ok. 40 phr. Alternatywę dla żywic alkilofenolowych stanowią żywice terpenowo-fenolowe i żywice fenolowe modyfikowane kalafonią.