Kleje do aluminium - rodzaje, zalety, wady, cena. Klejenie aluminium

Klej do aluminiumKleje do aluminium - rodzaje i kryteria wyboru. Mimo, że aluminium często łączy się w wyniku procesu lutowania lub nitowania, to w niektórych sytuacjach warto rozważyć opcję klejenia. Tak się dzieje w przypadku konieczności uzyskania konstrukcji o dużej sztywności, a zarazem niskiej masie albo w razie zespolenia aluminium z innymi materiałami. Klejenie pozwala również uzyskać wysoki poziom estetyki połączenia. Warto zatem sprawdzić, jakie kleje do aluminium polecają fachowcy.

Klejenie aluminium - jak kleić skutecznie?

W produkcji aluminium wykorzystuje się przede wszystkim tlenek glinu, który najłatwiej pozyskać z rudy boksytu. Jednak wystarczy dodać do tak zwanego aluminium pierwotnego nawet niewielkie ilości innych pierwiastków (np. magnez czy krzem), aby zdecydowanie poprawić właściwości tego metalu. Przede wszystkim należy dobrze rozpoznać materiał, ponieważ inne właściwości cechują surowe aluminium niż duraluminium bądź jeszcze inne jego stopy. Z kolei aluminium anodowane można np. malować proszkowo, ale wtedy klej musi wykazywać odporność na wysokie temperatury, jakie panują w komorze lakierniczej. Dlatego trzeba tez wiedzieć, w jakich warunkach zostaną wykorzystane sklejone powierzchnie lub elementy. Co więcej, na proces klejenia oraz mechaniczną wytrzymałość uzyskanego łączenia wpływają określone właściwości zastosowanego produktu.

Podczas rozeznania konieczne wydaje się zwrócenie uwagi na:

  • kwestię adhezji, czyli siłę i rodzaj chemicznego oddziaływania konkretnego typu kleju na wiązane powierzchnie,
  • głębokość wnikania kleju,
  • kwestię kohezji, a więc odpowiednią spójność (wytrzymałość mechaniczną) spoiny klejowej.

Dobór kleju do aluminium nie może być zatem przypadkowy, jeżeli efekty mają w pełni zadowolić i okazać się trwałe. Poniżej polecane przez specjalistów kleje do aluminium.

Kleje epoksydowe do aluminium

To w wielu sytuacjach optymalne rozwiązanie, ponieważ żywica epoksydowa tworzy wyjątkowo mocne i twarde wiązania z materiałem aluminiowym. Znakomicie przylega nawet do gładkich powierzchni. Klej epoksydowy zalicza się do grupy klejów konstrukcyjnych. Występuje w postaci jednoskładnikowej lub dwuskładnikowej z utwardzaczem. Obie opcje zapewniają bardzo trwałe, sprężyste i nierozerwalne wiązania, z tym że klej jednoskładnikowy wymaga odpowiedniego ciśnienia i ciepła, a dwuskładnikowy dobrze utwardza się już w temperaturze pokojowej i daje połączenia wytrzymałe także na obciążenia dynamiczne. Bazę klejów tego typu stanowią polimerowe żywice epoksydowe o wysokiej wytrzymałości mechanicznej, odporności chemicznej na agresywne kwasy, benzynę i rozpuszczalniki (polarne i niepolarne) i braku podatności na zmienne warunki atmosferyczne (wilgoć, wysoką i niską temperaturę). Pozwalają uzyskać łączenia, które nie ulegają uszkodzeniu nawet przy wibracjach i naprężeniach. Charakteryzuje je też świetna wytrzymałość na odrywanie, mimo że nie wnikają zbyt głęboko w strukturę materiału. Dlatego epoksydowe kleje do aluminium stosuje się np. do wiązania elementów różnego rodzaju pojazdów (samochodów, łodzi). Można je wykorzystać do trwałego klejenia nie tylko samych elementów aluminiowych, ale także łączenia aluminium z innymi metalami, szkłem, włóknem szklanym czy drewnem.

Na co warto zwrócić uwagę podczas wyboru kleju epoksydowego?

Przede wszystkim na czas konieczny do całkowitego utwardzenia, a to co najmniej 24 godziny. Jeżeli komuś zależy na szybszym efekcie, to powinien rozważyć inny klej do aluminium. W przypadku łączenia elementów wymagających lekkiego zgięcia lepiej zdecydować się na półelastyczną żywicę epoksydową, która sprawdza się także podczas uzupełniania ubytków bądź wad odlewniczych. Co ważne, kleje epoksydowe prawidłowo działają wyłącznie po dokładnym wymieszaniu. Kolejna kwestia dotyczy zachowania ostrożności w aplikowaniu kleju na materiał, ponieważ żywice epoksydowe mogą uczulać i powodować nawet zapalenie skóry. Ponadto nie można zaniedbać odpowiedniego przygotowania powierzchni, aby osiągnąć w pełni zadowalający efekt. Jeszcze jedno, mianowicie epoksydowe kleje do aluminium nie dają takiej elastyczności, która umożliwiłaby wygięcie złączonego elementu np. w kółko, ale wyłącznie o kilka procent od płaszczyzny. Warto wtedy też sięgać po kleje z dodatkiem elastomerów. Wytrzymałość na rozciągnięcie sięga 35 N/mm2, a maksymalna temperatura pracy to 200 stopni Celsjusza. Cena kleju epoksydowego zależy od producenta, rodzaju kleju, wielkości opakowania oraz miejsca zakupu. Za 50 ml tego kleju trzeba zapłacić od 35 do 110 zł.

Kleje poliuretanowe do aluminium

Kleje poliuretanowe (PUR), podobnie jak epoksydowe, należą do rodzaju klejów poliaddycyjnych. W procesie utwardzania nie dochodzi do wydzielania produktów małocząsteczkowych, a ich polimeryzacja następuje dzięki połączeniu żywicy z utwardzaczem - izocyjanem bądź HDI, MDI w klejach najnowszej generacji. Wiązania za pomocą kleju poliuretanowego charakteryzuje wysoka elastyczność, ale odpowiedni dobór produktu pozwala także uzyskać półsztywne lub sztywne połączenia, a nawet efekt doszczelnienia powierzchni. Wyjątkową cechą klejów PUR okazują się znakomite właściwości adhezyjne w przypadku łączenia różnych materiałów. Dlatego dzięki nim łatwo wiązać elementy aluminiowe z drewnianymi czy szklanymi. Mimo że w ofercie są kleje poliuretanowe jednokomponentowe, to zazwyczaj wykorzystuje się wersję dwuskładnikową, która zapewnia optymalne właściwości klejenia. Warto zdecydować się na dwuskładnikowe poliuretany w razie konieczności łączenia większych powierzchni. Najlepiej wtedy nakładać klej za pomocą szpachelki lub pacy zębatej, co gwarantuje idealne utwardzenie nie tylko na obrzeżach, ale także wewnątrz samego połączenia. Potem można materiał szlifować czy malować. Na co warto zwrócić uwagę podczas wyboru kleju poliuretanowego? Tego typu kleje charakteryzuje ograniczona odporność na działanie promieniowania UV oraz wysokich temperatur. W zasadzie maksymalna temperatura pracy powinna wynosić 40 stopni Celsjusza. Kleje poliuretanowe wykazują ponadto dużą wrażliwość na wodę, natomiast mają dobrą odporność na środki chemiczne i drgania. Wytrzymują też duże obciążenia. Jeżeli w swoim składzie zawierają szkodliwy dla zdrowia MDI, czyli diizocyjanian difenylometanu, to należy zachować ostrożność, ponieważ ta substancja uczula i działa drażniąco na skórę oraz układ oddechowy. Poliuretanowe kleje do aluminium nie sprawiają natomiast większych problemów użytkowych, gdyż nie wymagają mieszania. Trwale wiążą po około 24 godzinach. Czasami przed ich nałożeniem stosuje się specjalny podkład (primer), co jeszcze bardziej wzmacnia łączenie. Te elastyczne kleje okazują się niezbyt drogie w zakupie. Ceny są porównywalne z tymi na kleje epoksydowe.

Kleje cyjanoakrylowe do aluminium

Te jednoskładnikowe kleje na bazie cyjanoakrylu etylu i pokrewnych mu estrów wyróżnia błyskawiczne tempo utwardzania. Z reguły wystarczy 30-60 sekund, aby stworzyć wiązanie trwałe, aczkolwiek niezbyt elastyczne. Dlatego kleje tego typu sprawdzają się nade wszystko do łączenia stosunkowo niewielkich powierzchni lub wypełnienia małych szczelin. Błyskawiczny klej cyjanoakrylowy dobrze skleja elementy o różnej rozszerzalności liniowej, więc efektywnie łączy szeroką gamę materiałów. Wykazuje przy tym znakomitą odporność na starzenie, wibracje i wstrząsy. Wiązania są trwałe, a zarazem wytrzymałe na rozciąganie (do 25 N/mm2) czy ścinanie. Z kolei odporność na temperatury jest w przedziale od -30 do +120 stopni Celsjusza. Jednak optymalne warunki pracy zapewnia temperatura pokojowa i względna wilgotność powietrza na poziomie 40-60%. Warto zwrócić uwagę na to, że przy wyższej wilgotności proces łączenia przyspiesza, natomiast wytrzymałość kleju nieco słabnie. Z kolei bardzo suche powietrze nieco wydłuża czas utwardzania. W celu osiągnięcia jeszcze lepszych efektów stosuje się specjalne dodatki jak primery wzmacniające trwałość wiązań i aktywatory, które przyspieszają proces utwardzania. Cena klejów cyjanoakrylowych nie jest wysoka - małe opakowanie można kupić za 12-14 zł.

Kleje silikonowe do aluminium

Specyficzne właściwości klejów silikonowych sprawiają, że tego typu produkty są rekomendowane do wiązania elementów narażonych na występowanie wilgoci, na wibracje oraz zmienne temperatury. Dobrze łączą w zakresie od -50 do + 280 stopni Celsjusza i wykazują dużą tolerancję dla resztek olejów oraz smarów, więc to znakomite rozwiązanie w wypadku klejenia elementów instalacji grzewczych (np. kotłów, bojlerów), izolacji termostatycznych, różnego typu przewodów instalacyjnych, niektórych części samochodowych, elementów malowanych proszkowo. Sprawdzają się także w elektronice i elektrotechnice. Kleje silikonowe do aluminium cechuje doskonała elastyczność, wynikająca z parametrów użytkowych materiału bazowego, czyli kauczuku silikonowego o dużej przyczepności i plastyczności. Możliwe staje się zatem trwałe łączenie elementów, które w jakimś zakresie poruszają się względem siebie. To świetny wybór przy trudnych nawierzchniach ze względu na znakomitą adhezję do szerokiej gamy podłoży, kiedy inne kleje po prostu sobie nie radzą. Jednoskładnikowe kleje silikonowe wyróżnia wygoda stosowania, z kolei wersja dwuskładnikowa (kondensacyjna lub addycyjna) umożliwia nieco przyspieszyć lub opóźnić proces utwardzania (dzięki katalizatorom i inhibitorom), co daje jeszcze więcej opcji wykorzystania. Warto jednak pamiętać, że trwałe wiązanie następuje po co najmniej kilku, kilkunastu godzinach. Silikonowe kleje do aluminium nie wykazują toksyczności i podczas utwardzania nie dochodzi do emisji szkodliwych lotnych związków organicznych jak przy epoksydach. Opakowanie 50 ml to koszt około 70-90 zł w zależności od producenta i zawartości.

Kleje anaerobowe (beztlenowe) do aluminium

Kleje anaerobowe skutecznie uszczelniają połączenia, zapobiegają też odkręcaniu, a nawet wykazują działanie ochronne przed korozją. Jednocześnie są odporne na niekorzystny wpływ olejów czy gazów. W związku z tym można je wykorzystać w pneumatyce, hydraulice, motoryzacji i budowie maszyn. Za pomocą tego kleju można łączyć nie tylko elementy aluminiowe, ale także aluminium z innymi materiałami np. szkłem, tworzywami sztucznymi. Klej beztlenowy nie nadaje się natomiast do wiązania płaskich powierzchni albo przyklejania do nich jakichś detali. Utwardzenie kleju anaerobowego następuje wyłącznie w warunkach beztlenowych, więc potrzeba odcięcia dopływu powietrza. Jednocześnie co najmniej jedna nawierzchnia musi być metalem, który pełni rolę katalizatora. Dzięki temu powstają wolne rodniki, inicjujące proces polimeryzacji. Trwałe wiązanie występuje po około 24 godzinach, aczkolwiek już po kwadransie dochodzi do wstępnego łączenia. Należy podkreślić, że przy klejeniu aluminium stosuje się dodatkowy aktywator, aby doprowadzić do rzeczywiście mocnego wiązania. Dobrze też, gdy temperatura wynosi powyżej 10 stopni Celsjusza. Koszt tego typu kleju waha się od 20 do niemal 150 zł za opakowanie 50 ml.

Kleje modyfikowane silanami, czyli MS polimery do aluminium

Ciekawym rozwiązaniem okazuje się także MS polimer, który łączy w sobie mocne strony poliuretanu i silikonu, a zarazem wyklucza ich słabsze właściwości. W przeciwieństwie do poliuretanu doskonale radzi sobie w warunkach podwyższonej wilgotności - można nawet kleić elementy zawilgocone. Wykazuje też dobrą odporność na działanie promieniowania UV i wysokich temperatur (nawet do 200 stopni Celsjusza). Nigdy przy tym nie traci swoich cech charakterystycznych. W przypadku klejów silikonowych nie ma opcji późniejszego malowania. MS polimery eliminują tę niedogodność, a ze względu na brak oleju w składzie nie dochodzi później do nieestetycznych przebarwień. Dlatego można łączyć części aluminiowe np. z płytkami ceramicznymi. MS polimery:

  • nie zawierają szkodliwych izocyjanianów, rozpuszczalników czy ftalanów, więc są bezpieczne w użytkowaniu i dla środowiska
  • tworzą trwałe i dość elastyczne łączenia, które doskonale tłumią drgania mechaniczne i akustyczne
  • wykazują dobrą przyczepność do szerokiego zakresu materiałów
  • są odporne na wodę, wilgoć i można je stosować zarówno w niskich, jak i wysokich temperaturach

Opakowanie 50 ml to wydatek około 40 zł.

Kleje do aluminium - zalety i wady

Wśród walorów wykorzystania kleju do aluminium warto podkreślić zwłaszcza:

  • możliwość uzyskania szybkiego połączenia, ponieważ trwałe wiązanie pojawia się (w zależności od rodzaju kleju) od kilkudziesięciu sekund do 24 godzin
  • prostotę procesu klejenia, z czym sobie poradzi nawet amator bez specjalistycznego sprzętu jak przy nitowaniu czy spawaniu
  • możliwość łączenia aluminium z różnymi materiałami
  • dużą trwałość i wysoką jakość otrzymanych wiązań
  • korzystne ceny zakupu kleju

Natomiast nie można zapominać o pewnych ograniczeniach, ponieważ kleje do aluminium nie sprawdzają się w każdej sytuacji np. przy zbyt silnych naprężeniach lub temperaturze przekraczającej 300 stopni Celsjusza lepszym rozwiązaniem będzie nitowanie lub spawanie. Kolejna kwestia dotyczy wyboru rodzaju kleju do konkretnych warunków pracy i eksploatacji, a także właściwości materiału. I jeszcze jedna rzecz, a więc prawidłowe przygotowanie powierzchni, co zapewnia mocne wiązanie. Wstępnym zabiegiem jest oczywiście oczyszczenie nie tylko z brudu, ale także ewentualnie z rdzy czy zgorzeliny. Następnie materiał zostaje odtłuszczony przy jednoczesnym wytrawieniu. W tym celu warto sięgnąć po wodne środki czyszczące albo organiczne rozpuszczalniki. Przy wysokich obciążeniach stosuje się półgodzinne trawienie w temperaturze 60 stopni Celsjusza. Kolejny etap to mechaniczne nadawanie szorstkości poprzez szczotkowanie, szlifowanie lub piaskowanie. Potem materiał płucze się w czystej wodzie, a na koniec suszy ciepłym powietrzem. Jak widać, ani wyboru kleju do aluminium, ani też kwestii pracy z nim nie można pozostawić przypadkowi. Każdy element należy dobrze przemyśleć.

Źródła:

  • Poradnik mechanika praca zbiorowa, Wydawnictwo REA s. 336-338
  • https://inzynierbudownictwa.pl/kleje-do-polaczen-konstrukcyjnych/
  • https://kb.pl/materialy-budowlane/kleje/kleje-do-aluminium-rodzaje-marki-opinie-ceny-porady-uzytkowe/

    Komentarze