Klejenie jest jedną z najstarszych technik łączenia dwóch powierzchni. W wielu zastosowaniach klejenie wyparło i wypiera inne techniki łączenia. Można powiedzieć, że rozwój technologii w tej dziedzinie jest wyjątkowo szybki.
Klejenie, jako technika łączenia różnych materiałów, jest znane od pradziejów. Klejenie drewna, skór, papirusów było stosowane już w starożytności. Są też przykłady stosowania tej techniki przez człowieka w epoce kamienia.
Używane wówczas kleje naturalne otrzymywano z kości, skrawków skóry, rybich ości lub żywic roślinnych. Jakość uzyskiwanych w ten sposób klejów zadziwia do dzisiaj. Znaleziony w roku 1986 w Nadrenii w Północnej Westfalii rzymski hełm sprzed 2000 lat był ozdobiony liśćmi laurowymi, przyklejonymi klejem z mieszaniny bitumu (lepkiej substancji organicznej), substancji żywicznych i tłuszczu zwierzęcego.
Dostępne dziś kleje dzielimy na te pochodzenia naturalnego i syntetyczne.
Bardzo szybki rozwój klejów syntetycznych w XX wieku pozwala na łączenie praktycznie wszystkiego ze wszystkim (a otrzymywane połączenia mogą być nawet wytrzymalsze od sklejanych nimi materiałów) oraz dopasowywać się do ich właściwości fizykochemicznych (np. w przypadku klejów elastomerowych). Oczywiście nie można uważać, że kleje pochodzenia naturalnego odeszły do lamusa. Nadal mają one wiele atrakcyjnych dla użytkowników cech.
Kleje można też podzielić ze względu na sposób łączenia. W jednym przypadku klej, czyli substancja o dużej lepkości, wsiąka w klejone płaszczyzny i łączy je podczas krzepnięcia. Trwałość i wytrzymałość spoiwa zależy od materiału, w który wsiąkł klej, oraz samego kleju. W drugim przypadku stosuje się substancję – rozpuszczalnik jednej lub obu powierzchni, co pozwala na połączenie sklejanych powierzchni.
Obecnie różnorodność klejów, ich właściwości i możliwych zastosowań jest bardzo duża, a producenci eliminują to, co do niedawna było problemem przy użytkowaniu klejów w przemyśle, czyli szkodliwe działanie na środowisko, zwłaszcza stosowanych rozpuszczalników, zachowując przy tym, a nawet poprawiając właściwości samego kleju.
Hot-Melt
Kleje termotopliwe stale zyskują na popularności wszędzie tam, gdzie jest możliwe ich stosowanie. Proces technologiczny związany z tego typu klejeniem popularnie określa się jako Hot-Melt. Eliminacja rozpuszczalników z procesu klejenia odpowiada dzisiejszym wymaganiom ochrony środowiska. Przemysłowe klejenie na gorąco to złożony proces technologiczny, na który składa się: rozpuszczanie, pompowanie, rozdzielanie i kierowanie do bezpośredniego napylenia przemysłowych klejów termotopliwych. Utrzymanie właściwych parametrów technologicznych przy nakładaniu warstwy kleju na różne, często wrażliwe na podwyższoną temperaturę materiały wymaga zachowania parametrów pracy systemu w wąskim zakresie. Systemy klejowe tego typu są bardzo dokładnie obliczone w stosunku do ilości podawanego kleju. W przypadku stosowania aplikacji o pracy przerywanej przy obniżaniu temperatury kleju może dojść do dużego wzrostu ciśnienia w systemie. Takich niuansów technologicznych jest tu więcej. Jeśli zamierza się zastosować tę technologię, warto rozejrzeć się za fachowcem lub skorzystać ze wsparcia firmy zewnętrznej. Na naszym rynku to choćby firmy BetaFil-Hot Melt czy Termolan. Prowadzą one naprawę urządzeń klejowych, doradztwo w zakresie eksploatacji i konserwacji instalacji klejowych typu Hot Melt Systems oraz udzielają pomocy przy planowaniu wymiany okresowych działek, pomp, aplikatorów, węży i zbiorników klejowych.
Przydatna jest również pomoc w planowaniu inspekcji instalacji klejowych, optymalnej eksploatacji.
Na rynku dostępne są kleje termotopliwe na bazie: EVA, kauczuku syntetycznego, poliolefin, poliuretanu, poliamidów i poliestrów oraz urządzenia do ich nakładania: pistolety na klej w sztyftach, pistolety na klej w granulacie (lub nabojach) i w pełni zautomatyzowane agregaty dozujące. Oferta ta pozwala na indywidualny i właściwy dobór rozwiązania do potrzeb. W Polsce dostępne są produkty znanych producentów systemów do nakładania klejów, takich jak: Nordson, Dynatec, MELTON, Buhnen, OMAV i ich zamienników.
Ważne w tej technologii jest stosowanie wymiany okresowych elementów systemów klejowych. Zmniejszy to straty wynikające z nieprzewidzianych awarii i dodatkowej wymiany części. Wtedy sami decydujemy, kiedy i na jaki okres zatrzymujemy proces produkcji.
Co wybrać?
Dla każdej branży i zastosowania można znaleźć różne propozycje ze strony producentów klejów. Na pewno najlepiej sprawdza się tu obserwacja rynku i konkurentów w branży. Poza wąską grupą wyspecjalizowanych produktów można znaleźć kleje przeznaczone do szerokiego zastosowania w przemyśle. Duże koncerny chemiczne, zajmujące się produkcją również klejów, mają rozbudowane działy badawcze i systematycznie wprowadzają na rynek nowości. Przykładem jest Henkel, który ma w swojej ofercie produkty do klejenia błyskawicznego – cyjanoakrylany, strukturalnego – epoksydy, akrylany i poliuretany. Do elastycznych połączeń i uszczelnień – silikony, polimery MS, poliuretany. Również w ofercie tej firmy są kleje termotopliwe i na bazie rozpuszczalnika oraz kleje dyspersyjne. Jak mówi Anna Zgódka z firmy Henkel, warto zwrócić uwagę na nowe produkty koncernu, takie jak klej do tworzyw trudno sklejanych (teflon, PE) – Loctite 3038. Produkowane dziś nowe środki klejące są coraz bardziej przyjazne środowisku i zupełnie nieszkodliwe dla organizmów żywych, jak na przykład popularne kleje do mocowania gwintów Henkel Loctite 243 i 270.
W ogromnej liczbie dostępnych klejów dla różnych branż trudno wskazywać, jakie wyroby są najlepsze w swojej kategorii. Bartosz Komorowski z firmy Kleje RAKOLL- H.B. Fuller poleca kleje do drewna, które mają wysoką jakość i zapewniają powtarzalność (gwarancja zakupu kleju o tych samych parametrach w każdym czasie). Znajdując dostawcę kleju, należy zwrócić uwagę na to, w jakim stopniu jego producent uczestniczy w produkcji – im więcej procesów organizuje sam, tym większa pewność, że jakość nie będzie ulegać wahaniom.
Nowym klejem firmy RAKOLL jest Crinan. Jest to klej, który – według Komorowskiego – stanowi pełną odpowiedź na zapotrzebowanie polskiego rynku. Jest to klej klasy wodoodporności D3, charakteryzujący się bardzo dobrymi parametrami oraz atestem odporności termicznej. Jego lepkość świadczy o znakomitych zdolnościach wiążących oraz odporności spoiny. Crinan ma też bardzo szeroki wachlarz zastosowań, dzięki czemu można nim zastąpić kilka innych produktów naraz.
Firma Chemistik specjalizuje się sprzedaży klejów cyjanoakrylowych i jak mówi Grzegorz Mocek, Sales Manager w Chemistik, to najbardziej uniwersalna grupa produktów obecnych na rynku, bywają jednak pewne kłopoty z ich aplikacją. Podstawowym problemem jest powstawanie wykwitów na klejonych materiałach oraz drażniące oddziaływanie na układ oddechowy osób pracujących na stanowisku, gdzie dokonywanie jest klejenie. Przyczyną są głównie nadmiarowe aplikacje oraz zbyt szerokie szczeliny pomiędzy klejonymi powierzchniami. W celu
zminimalizowania występowania tych problemów opracowano zmodyfikowaną wersję cyjanoakrylanów TB1771E/1773E utwardzających się także pod wpływem promieniowania UV, gdzie po dokonaniu aplikacji działamy na klejone elementy promieniowaniem UV w celu pełnego i szybkiego utwardzenia kleju i w ten sposób unikamy powstawania wykwitów oraz zwiększonego stężenia par cyjanoakrylanu na stanowisku pracy. Należy wspomnieć, że w celu przyspieszenia polimeryzacji kleju wystarczy zastosować standardowo dostępne promienniki UV.
Jak uważa Grzegorz Mocek, by ograniczyć koszty, należy zwrócić szczególną uwagę na poprawienie dokładności i powtarzalności dozowanej dawki poprzez zastosowanie (tam gdzie jest to ekonomicznie uzasadnione) urządzeń dozujących, takich jak ciśnieniowe układy dozujące lub sterowane elektronicznie pompy perystaltyczne.
Oszczędności
Szukanie oszczędności w procesie klejenia nie powinno dopuszczać pogorszenia jakości produktu finalnego.
Bartosz Komorowski uważa, że cięcie kosztów nie może równać się kupowaniu tańszego kleju. Żaden producent stosujący klej nie może sobie pozwolić na słabej jakości spoinę. W efekcie może skończyć się to naprawą gwarancyjną lub po upłynięciu tego okresu uszczerbkiem na wizerunku marki. Przy tym w większości przypadków, kiedy klej do drewna jest stosowany, nie przekracza on 1% wartości kosztów produkcji. Tak więc zupełnie nie ma sensu na nim oszczędzać.
Oczywiście stosowanie nowych metod łączenia daje znaczne oszczędności. Jeśli nie bezpośrednio w używanych materiałach, to w skuteczności i szybkości pracy. Jest na to wiele przykładów w budownictwie. Refaconsult GmbH przeprowadził badanie porównawcze nici do uszczelniania Loctite 55 i konopii. Według tego badania użycie Loctite 55 daje 50% oszczędności czasu i 45% oszczędności kosztów przypadających na jedno połączenie. Badanie przeprowadzono na dużej budowie, na której robotnikom płacono za pracę na akord.
Europejska Agencja Chemikaliów (ECHA)
Obecnie dostawcy substancji chemicznych, w tym klejów, informują odbiorców, że działają zgodnie z wymaganiami rozporządzenia nr 1907/2006/WE zwanego rozporządzeniem REACH. To oznacza, że wszystkie surowce objęte tym rozporządzeniem, a użyte do produkcji klejów znajdujących się w ofercie, zostały zarejestrowane przez producentów tych substancji, spełniając tym samym wymogi rozporządzenia.
REACH – to skrót od nazwy Regulation for Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals, czyli rozporządzenia w sprawie rejestracji, oceny, udzielania zezwoleń i stosowanych ograniczeń w zakresie chemikaliów. Przepisy rozporządzenia obowiązują od 1 czerwca 2007 r. i mają na celu usprawnienie oraz poprawę wcześniejszego prawodawstwa dotyczącego substancji chemicznych w Unii Europejskiej. System REACH nakłada na przemysł większą odpowiedzialność związaną z zarządzaniem zagrożeniami, które substancje chemiczne mogą stwarzać w odniesieniu do zdrowia ludzkiego i środowiska.
System REACH spowodował powstanie Europejskiej Agencji Chemikaliów (ECHA – European Chemicals Agency). Jest ona centrum koordynacji i wdrażania wytycznych REACH. Agencja ECHA z siedzibą w Helsinkach zajmuje się procedurami rejestracji i oceny chemikaliów, udzielania zezwoleń na ich stosowanie i wprowadzania ograniczeń stosowania, w celu spójnego podejścia w całej Unii Europejskiej.
Wszyscy producenci i importerzy substancji chemicznych muszą zidentyfikować zagrożenia związane z produkowanymi i wprowadzanymi na rynek substancjami, jak również zapewnić odpowiednie zarządzanie tymi zagrożeniami. W przypadku substancji produkowanych lub importowanych w ilościach jednej tony lub więcej rocznie przez firmę, producenci i importerzy muszą wykazać za pomocą dokumentacji rejestracyjnej przekazywanej do agencji, że spełnili odpowiednie wymagania. Po otrzymaniu dokumentacji rejestracyjnej agencja może sprawdzić jej zgodność z przepisami i ocenić propozycje przeprowadzenia badań w celu zapewnienia, że ocena substancji chemicznych nie spowoduje zbędnych testów, w szczególności na zwierzętach kręgowych.
Autor: Bohdan Szafrański
