Jak to się trzyma

Niemożliwe do uniknięcia zabrudzenia powierzchni są przeważnie widoczne tylko na kontrastowym podłożu i dlatego często się ich nie docenia

lejenie to coś więcej niż tylko zwykłe nakładanie kleju. Trwałość sklejenia zależy od wielu czynników. Kilka informacji na temat fizyczno-chemicznych procesów i istotnych warunków może pomóc w zrozumieniu, dlaczego klejone materiały odklejają się.

Kleje wytwarza się albo w postaci czystej albo jako mieszanki różnych substancji; mogą one też mieć różne właściwości. Duży wybór klejów jest konieczny, ponieważ nie istnieje jeden uniwersalny klej, odpowiedni dla każdego rodzaju podłoża, klejonych materiałów i otoczenia.

Klejenie poprzez zmienne oddziaływanie
Klej trzyma się klejonych powierzchni w wyniku fizycznych oddziaływań na nie. Zjawisko to nazywa się adhezją. Siły adhezyjne działają jednak na mikroskopijnych odległościach, rzędu tysięcznych części milimetra. I tu do głosu dochodzi kolejne zjawisko: wnikanie. Im lepiej klej wypełni nierówności podłoża, tym większa jest powierzchnia kontaktowa, na którą mogą działać siły adhezyjne.


Adhezja taśm klejących. Na górnym rysunku taśma klejąca na szorstkim podłożu. Niewielkie wniknięcie, mała powierzchnia kontaktowa, a więc i mała wymiana ładunków. Na dolnym szkicu masa klejąca na takim samym podłożu. Wysoki stopień wniknięcia, duża powierzchnia kontaktowa i dobra wymiana ładunków

Ładunek kleju wiskotycznego nosi nazwę napięcia powierzchniowego. Jego natężenie jest z reguły stosunkowo duże. Ładunek podłoża nazywany energią powierzchniową określa, w jakim stopniu daje się ono zwilżyć. Dobre sklejenie wymaga możliwie dużego napięcia powierzchniowego i energii powierzchniowej, lecz jednocześnie jak najmniejszej różnicy pomiędzy nimi. Tym samym siłę sklejenia określa z jednej strony szorstkość podłoża (a więc jego struktura) i z drugiej strony jego właściwości chemiczno-fizyczne. Dlatego na powierzchniach szorstkich, jak tynki, mury czy nieheblowane drewno powinno się raczej używać odpowiednich mas klejących niż cienkich taśm z równie cienką warstwą klejącą. Zanim środek klejący wniknie w strukturę powierzchni podłoża i nastąpi proces wiązania potrzebny jest czas. Od niego też zależna jest przyczepność obu materiałów.


Nienośne (tu: mineralne) podłoże. Spójność powierzchni jest mniejsza niż przyczepność środka klejącego. Podobne problemy występują także przy klejeniu zanieczyszczonych powierzchni

Na jednej budowie spotyka się różne podłoża o różnych właściwościach. Klej musi często połączyć materiały o diametralnie różnych cechach, aby np. wytworzyć hermetyczne zamknięcie. Nie może on przy tym służyć jako ewentualne zabezpieczenie przed uszkodzeniem mechanicznym. Połączeń klejonych nie należy więc narażać na siły zrywające, nawet te wydające się bardzo słabymi – ich skutkiem może być zerwanie połączenia. Przykładowo obciążenie folii izolacją termiczną instalowaną pomiędzy krokwiami  może spowodować odklejenie się połączeń na paro- czy wiatroizolacji. Norma E DIN 4108-7:2009-01 wskazuje, że należy to uwzględniać na etapie planowania i wykonywania.

Problem z podłożem
Do klejenia nie nadają się podłoża piaszczyste, mocno włókniste, zapylone lub zabrudzone. Takie powierzchnie albo nie mają wewnętrznej spójności i tym samym nie są odpowiednio nośne, albo pomiędzy klejem a podłożem znajdują się ciała obce, funkcjonujące jak warstwa separacyjna. Zabrudzenia są przy tym często niewidoczne lub ignorowane. W każdym przypadku sklejane powierzchnie należy najpierw oczyścić. Jeśli używa się do tego środków chemicznych, to nie mogą one pozostawiać resztek mogących wpłynąć na przyczepność, np. pozostałości parafinopodobnych. Takie substancje mogą znajdować się w produktach z niższej półki jako pozostałości po procesach recyklingowych lub po bazujących na chlorze i parafinie środkach przeciwpożarowych. Mogą one wydzielić się w trakcie eksploatacji i przeszkadzać w wytworzeniu funkcjonującego połączenia.


Z lewej: podłoże słabo zwilżalne; wskutek jego napięcia powierzchniowego kropla wody zachowuje postać kulkopodobną. Z prawej: podłoże dobrze nawilżane; energia powierzchniowa jest na tyle duża, że jest w stanie rozdzielić kroplę wody

Podłoża nienośne można utwardzić przy pomocy gruntu. Właściwości stosowanej substancji gruntującej muszą być dobrane do kleju i sklejanych powierzchni. Grunt należy nanosić obficie, aby mógł on wniknąć w pory materiału. Następnie należy odczekać, żeby wysechł.

Negatywny wpływ na połączenie ma również wilgoć w podłożu. Dotyczy to szczególnie klejów dyspersyjnych.

Montaż z naprężeniem
Taśmy klejące często montuje się w postaci naprężonej, np. jeśli wciskane są w narożniki czy załamania. Nawet gdy potrzeba do tego niewiele siły, to w warstwie nośnej taśmy pojawiają się wysokie naprężenia rozciągające. Jeśli przykładowo taśma jest wciskana w prostokątne załamanie, w którym po obu stronach nie przylega do podłoża na długości tylko 1 cm, to rozciąga się ona o ponad 40%. Dość szybko połączenie klejone w przypadku słabszych jakościowo taśm zostaje zerwane, a sama taśma odkleja się od podłoża. W takich miejscach pomóc może jedynie docięcie taśmy i zaklejenie powstałych ubytków. Jeśli takie rozciągnięcie taśmy jest jednak konieczne, np. na detalach trójwymiarowych, to można zastosować specjalne taśmy klejące o dużej rozciągliwości i małej skłonności do powracania do pierwotnego kształtu.


Z lewej: odklejenie się taśmy klejącej w strefie krokwi wskutek przewieszenia ocieplenia międzykrokwiowego. Z prawej: widoczny stopień rozciągnięcia po docięciu taśmy klejącej. Ten obszar trzeba ponownie skleić

Problem z naprężeniami rozciągającymi nie oznacza jednak, że taśm klejących nie wolno dociskać. Wręcz przeciwnie: aby klej przyjął profil podłoża, niezbędna jest siła dociskająca na całej powierzchni. Anatomia ludzkiej ręki i warunki na budowie nie zawsze jednak na to pozwalają. Zaleca się więc używanie środków pomocniczych, jak np. wałki dociskowe. Z kolei masy klejące należy nakładać warstwami grubości ok. 8 mm i nie dociskać ich zbyt mocno, aby nie zmniejszyć ilości kleju i w ten sposób nie pogorszyć jego działania.

Warunki brzegowe
Połączenia klejone na budowie są wystawione na działanie temperatury, wilgotności i wiatru. W niskiej temperaturze molekuły taśmy klejącej drgają znacznie słabiej, klej robi się twardy i mniej lepki. Poza tym wilgotność podłoża może być wyższa niż w wysokiej temperaturze, co także nie pozostaje bez wpływu na połączenie.

Nie wolno zapomnieć o wilgotności powietrza, która rzutuje na tężenie mas klejących. Woda pełniąca w masie funkcję rozpuszczalnika może wraz z rosnącą wilgotnością podlegać coraz mniejszej dyfuzji wstecznej. W wyniku tego masa klejąca łączy klejone powierzchnie dopiero z dużym opóźnieniem.

Także wiatr negatywnie wpływa na zależny od czasu wzrost siły klejącej. Może to prowadzić do tego, że pastopodobne masy klejące będą wyglądały wprawdzie, jakby skleiły powierzchni, ale w środku – gdzie masa jest jeszcze miękka – może dojść do pęknięcia. Pęknięcia są wystawione na działanie powietrza i tężeją mimo braku wystarczającego połączenia. Taśmy klejące także mogą mieć problemy z przyczepnością. Jeśli dojdzie do ich odspojenia się, to warstwa kleju będzie narażona na zabrudzenie i nie będzie mieć żądanej przyczepności.

Aby projektantom i wykonawcom dać lepsze poczucie bezpieczeństwa i ułatwić im pracę, naukowcy i twórcy norm starają się obecnie wypracować odpowiednie procedury kontrolne i oceniające środki klejące i ich zastosowanie.

Podsumowanie
Wybierając środki klejące wykonawca ma do wyboru znaczną ofertę rynkową. Na pierwszy rzut oka oferowane materiały są prawie identyczne i wydaje się, że można je swobodnie wymieniać między sobą. W praktyce ich zachowanie może być jednak diametralnie odmienne. Wykonawca powinien zawsze starać się wybierać produkty w ramach jednego systemu, ponieważ tu chodzić może także o kwestie gwarancji na roboty.

inż. dypl. Sascha Diver
Doradca techniczny ds. zastosowań
Dörken GmbH &Co. KG