Клеящие материалы

СОДЕРЖАНИЕ

1. КЛЕЯЩИЕ МАТЕРИАЛЫ………………………….…………………………..2

2. ПЕЧАТНЫЕ КРАСКИ…………………………………………………………..9

2.1 Красящие вещества…………………………………………………..9

2.2 Связующие………………………………………………………..….11

2.3 Свойства современных печатных красок…………………………..12

2.4 Изготовление печатных красок.…………………………………….14

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………….17 

1. КЛЕЯЩИЕ МАТЕРИАЛЫ

Склеивание - процесс образования  адгезионного соединения (соединения двух частей или деталей материала), применяется как в производстве товаров народного потребления, так и в быту - наклеивание обоев, ремонт обуви, мебели, склеивание фарфора, кожи, тканей, герметизация швов и трещин строительных конструкций.

К клеящим материалам относят  клеи, липкие ленты и клей-герметики.

Клеи - это адгезивы, которые применяют для соединения различных материалов за счет образования прочной связи пленки клея с поверхностями склеиваемых материалов. Наряду с традиционными клеями большое распространение получают клеи-герметики, служащие для уплотнения и защиты различных бытовых изделий и предметов от воздействия воды, воздуха, агрессивных сред и тепла.

Адгезионное соединение формируется  за счет различных процессов:

— испарения органических растворителей или воды из клея-раствора, например, нитроцеллюлозного клея, силикатного клея;

— за счет химических реакций  между компонентами клея, в частности  за счет реакции сшивания макромолекул (эпоксидный клей);

— за счет охлаждения массы  клея (клей-расплав).

Основным показателем  качества клея является его адгезионная, или клеящая, способность, она определяется по прочности соединения двух стандартных  образцов различными методами на сдвиг, скалывание, отслаивание.

Вязкость характеризует  текучесть клея, от вязкости зависит  сохранность клея. Определяется показатель вязкости по времени истечения определенного  объема клея на приборах различной  конструкции, называемых вискозиметрами. Клей не способен выполнять свою основную функцию — склеивание, если он теряет текучесть (кроме клея-расплава).

Универсальность — это  способность клея склеивать широкий  круг материалов различной природы, она определяется химическим составом клея. К универсальным клеям относят  клеи на основе синтетических смол.

Химическая стойкость  клея определяется отношением клеевого вещества к действию воды, кислот, щелочей, органических растворителей. Термическая стойкость клеевого соединения характеризуется его стойкостью к перепадам температуры при кратковременном и длительном воздействии.

Безопасность клеев определяется безвредностью их компонентов для  человека. Для клеев, содержащих цианоакрилаты на маркировке дается информация: «Цианоакрилат. Опасность. Схватывает кожу и глаза моментально. Хранить в недоступном для детей месте».

Сохраняемость клеев — способность клея сохранять свои функциональные свойства в заданных пределах в течение определенного времени. Это время называется сроком хранения клея и совпадает со сроком годности. Для многокомпонентных клеев с отвердителями (например, эпоксидных) важным свойством является жизнеспособность — время в течение которого клей, полученный смешением отдельных упаковок, пригоден для использования непосредственно перед применением. Жизнеспособность многокомпонентных синтетических клеев обычно равна 1,5—2 ч и в зависимости от вида клея может быть от нескольких секунд (цианоакрилаты), минут до нескольких часов.

Состав клеев. В состав клеев входит основа клея и растворители.

В качестве растворителей  используются вода или органические соединения: ацетон, этиловый спирт, бензин, хлорпроизводные, ароматические соединения.

Пластификаторы (дибутилфталат, диоктилфталат) применяются для повышения пластичности и (или) эластичности клеевых составов.

По природе клеящего вещества клеи бывают природного, искусственного или синтетического происхождения, органической или неорганической природы. Природные клеи бывают животного, растительного  происхождения и минеральные. Природные  клеи (казеиновый и декстриновый) обладают низкой водостойкостью, однако их достоинство  — гигиенические и экологические  свойства. Они разрешены для использования  в материалах, контактирующих с пищевыми продуктами (склеивание пакетов, пачек, коробок). Основой клеев животного  происхождения являются белковые вещества: коллаген (в мездровом и костном  клеях) и казеин (в казеиновом клее). Мездровый и костный клеи называют коллагеновыми клеями.

Основой распространенных клеев  растительного происхождения является крахмал (картофельный, кукурузный) и  продукты его переработки (декстрин). К минеральным клеям относят  силикатный и асфальтобитумные клеи. Силикатный клей — это концентрированный водный раствор силикатов натрия и калия (растворимое или жидкое стекло) переменного состава.

К органическим клеям относятся  композиции на основе природных и  синтетических полимеров. Синтетические  клеи получают на основе синтетических  термореактивных и термопластичных  смол и каучуков. Синтетические клеи классифицируют и называют по природе  полимерной основы. Из эфироцеллюлозных клеев для бытовых целей применяют  клеи на основе карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), водные растворы которой используют в качестве обойного клея.

В состав клеев входят растворители — вода или органические соединения. В качестве органических растворителей  используют ацетон, этиловый спирт, бензин, хлорпроизводные, ароматические соединения; пластификаторы (дибутилфталат, диоктилфталат); наполнители для уменьшения усадки при затвердевании клеевого слоя и повышения его прочности (кварцевый песок, каолин, мел). В клеи из ненасыщенных смол вводят отвердители, катализаторы, которые в продажу поступают в отдельной упаковке.

  Наполнители — важные компоненты клеев, которые обеспечивают необходимую вязкость клея, уменьшают усадку при затвердевании клеевого слоя и повышают его прочность (кварцевый песок, каолин, мел и др.).

Отвердители входят в состав клея на основе ненасыщенных (термореактивных) смол. Вместе с ними используют катализаторы (ускорители) процесса отверждения. Они  поступают в продажу в отдельной  упаковке (двухупаковочные). Пленки термореактивных клеев при нагревании отвердевают необратимо.

Загустители и разбавители  используют для регулирования вязкости клеев.

Стабилизаторы добавляют  в клеи для повышения стойкости  клеевых соединений к внешним  воздействиям в процессе эксплуатации.

Для повышения жизнеспособности клеев растительного и животного  происхождения, которые в водных растворах могут подвергаться процессам  бактериального загрязнения, в них  вводят антисептики. В полимерные клеи для повышения их стойкости к  внешним воздействиям добавляют  стабилизаторы.

Классификация клеев. Классификация  клеев проводится по условиям склеивания, характеру склеивания, водостойкости  клеевого соединения, по агрегатному  состоянию, назначению и наименованию основы клея. По условиям склеивания клеи делят на контактные (склеивание без  приложения давления) и липкие (постоянно  липкие) — адгезивы, чувствительные к давлению. По характеру склеивания термореактивные клеи бывают холодного и горячего отверждения.

По водостойкости клеевого соединения клеи бывают высоководоупорные (кипящая вода), водоупорные (вода комнатной температуры) и нестойкие к холодной воде (клеи растительного и животного происхождения).

По агрегатному состоянию  клеи бывают твердые (кусочки, прутки, хлопья (КМЦ-клей) и жидкие - в виде растворов (силикатный) или дисперсий (ПВА-эмульсия). Большое распространение получили клеи — расплавы. Это термопластичные безрастворные клеи с использованием сополимера СЭВА (этилен с винилацетатом), которые становятся текучими при повышенной температуре и твердыми при комнатной.

По назначению бытовые  клеи подразделяются на четыре подгруппы: клеи хозяйственного назначения (клей обойный «МЦ», «Бустилат-М», клей обойный ПВА, клей «Момент»); клеи специального назначения (клей столярный, резиновый); универсальные (БФ, эпоксидный клей, клей 88-СА, Super Gluy (Супер клей), ПФ-14); канцелярские (ПВА, силикатный, казиновый).

Клеи природные называют по природе клеящей основы - казеиновый, мездровый, силикатный.

Синтетические клеи различаются  по природе полимерной основы. Из эфироцеллюлозных клеев для бытовых целей применяют  клеи на основе нитроцеллюлозы. В качестве клеящего вещества применяют также  простой эфир целлюлозы и гликолёвой кислоты — карбоксиметилцеллюлозу, водные растворы которой используют в качестве обойного клея. Достоинствами нитроцеллюлозных клеев являются их быстрое высыхание и высокая влагостойкость клеевых соединений; недостатком нитроцеллюлозных клеев является их высокая горючесть. Нитроцеллюлозные клеи часто применяют для склеивания кожи и ткани, особенно при пошиве и ремонте обуви.

Термореактивные синтетические  клеи вырабатывают преимущественно  из полиэфирных и эпоксидных смол. В большинстве случаев они  представляют собой сиропообразные растворы этих смол в органических растворителях, их выпускают одно- и  многокомпонентными. Однокомпонентные клеи поступают в продажу в  готовом виде. Феноло-формальдегидные  смолы в спиртовых растворах (клеи БФ) в настоящее время используют ограниченно вследствие токсичности  фенола и формальдегида. Пленки термореактивных  клеев при нагревании отвердевают  необратимо.

Многокомпонентные клеи (обычно двухкомпонентные) содержат смолу и  отвердитель, который добавляют  к раствору смолы перед употреблением  клея. Выпускают клеи горячего и  холодного отверждения, отличающиеся по составу.

Мочевино-формальдегидные клеи (синтетические столярные) в отличие от феноло-формальдегидных применяют в виде водных растворов. По сравнению с феноло-формальдегидными клеями они имеют ряд преимуществ: бесцветны, светостойки и менее токсичны, но по прочности склеивания и водостойкости уступают феноло-формальдегидным.

Клеи на основе эпоксидных смол приобретают все возрастающее значение. Они отличаются исключительно  высокой адгезионной способностью ко многим материалам, создают очень  прочные клеевые соединения и  применяются для самых разнообразных  целей. Они считаются универсальными.

Поливинилацетатные смолы  широко применяют для изготовления клеев в виде водных эмульсий (ПВА  канцелярский, ПВА-М). Поливинилхлоридные клеи (ПВХ) используют для наклеивания линолеума.

Резиновые клеи получают растворением синтетических каучуков (бутадиенового, дивинил-стирольного и др.) или сырых резиновых смесей в бензине. Растворы сырых резиновых смесей используются для ремонта автопокрышек с последующей горячей вулканизацией.

производят на основе олигоэфиракрилатов (анаэробные клеи), эмульсий акриловых мономеров (эмульсионные); специальные цианакрилатные клеи, которые обладают прочностью, оптической прозрачностью и очень высокой адгезией к коже человека. Последнее обстоятельство требует осторожности при работе с ними.

Мочевино-формальдегидные (синтетические столярные) клеи в отличие от фенолоформальдегидных применяют в виде водных растворов. По сравнению с фенолоформальдегидными клеями они имеют ряд преимуществ: бесцветны, светостойки и менее токсичны, но по прочности склеивания и водостойкости уступают фенолоформальдегидным. Меламино-формальдегид-ные клеи применяют в производстве ламинированных древесных (мебельных) плит.

Поливинилацетатные (ПВА) клеи — эмульсионные клеи находят широкое  применение (канцелярский, обойный, для  наклеивания линолеума и др.). Водно-эмульсионные клеи могут быть получены на основе сополимеров винилацетата с винилхлоридом, эфирами акриловой  и метакриловой кислот.

Полиэфирные клеи получают с использованием олигомеров эфиров многоосновных кислот и многоатомных спиртов в комбинации с мономерами стирола, винилацетата и др. Клеи имеют  высокую термостойкость и прочность.

Резиновые клеи получают растворением натуральных, синтетических каучуков (бутадиенового, дивинил-стирольного и др.) или сырых резиновых смесей в бензине.

Термореактивные синтетические  клеи вырабатывают из акриловых, полиэфирных, эпоксидных смол, фенолоформальдегидных  олигомеров и др.

Эпоксидные клеи отличаются исключительно высокой адгезионной  способностью ко многим материалам, химической инертностью, создают прочные клеевые  соединения, а шов обладает низкой усадкой. Клеи являются универсальными, применяются как в быту, так  и в промышленности.

Постоянно липкие материалы. Многие виды термопластичных смол используют для изготовления пленок с остаточной липкостью — липких лент, липких наклеек. Их называют адгезивами, чувствительными к давлению. Нанесенный на них клеевой состав имеет длительную жизнеспособность, со временем не затвердевает и не высыхает и проявляет свои адгезионные свойства при приложении небольшого давления.

Липкие ленты (скотчи) выпускают  в рулонах шириной 10...40 мм на бумажной, тканевой или полимерной основе. Их используют для ремонта книг, отделочных, электротехнических работ, для скрепления потребительской и транспортной тары (картонных ящиков). При нанесении на пластик они могут использоваться для заделки стыков в ванной комнате, на кухне.

Антиклей (антиадгезионное средство) — современные препараты для обработки поверхностей в целях снижения адгезии на основе кремнийорганических соединений. После обработки антиклеем на поверхность невозможно наклеить, например, несанкционированные объявления.

Герметики — пастообразные  клеевые составы выполняют в  разных конструкциях функцию заполнения швов, уплотнения, герметизации, гидроизоляции. К таким герметикам не предъявляют  требований высокой прочности, поскольку  они работают чаще всего в статических  условиях.

Клеящей и связующей основой  герметиков являются синтетические смолы и каучуки (кремнийорганические смолы и силиконовые каучуки; полиизобутилен, бутилкаучук, нитрильные каучуки).

Кровельные герметики  предназначены для защиты и ремонта  кровли и чердачных помещений; гидроизоляционные  герметики (по влажной поверхности) предназначены для защиты подвальных помещений, сантехнического и канализационного оборудования.

Акриловые и силиконовые  герметики выпускают в тубах  или баллонах под строительный «пистолет», что дает удобство использования  при заделке швов в плинтусах, деревянных конструкциях, аквариумах, бассейнах и пр. Отверждение происходит на воздухе. В герметики, работающие во влажных средах, специально добавляют  противогрибковые препараты.

Широко распространены так  называемые монтажные пены, которые  служат для заделки стыков или  швов шириной более 3 см. Они заполняют  пространство между конструкционными элементами, но не пригодны для сопротивления  нагрузкам и выполняют только роль инертного заполнителя.

Свойства резиновых клеев  зависят от вида каучука. Клей на основе дивинил-нитрильного каучука (СКН) дает клеевой шов, который стоек не только к действию воды, но и нефтепродуктов. Найритовый клей (раствор полихлоропренового каучука ПХП) хорошо склеивает резину и кожу при изготовлении обуви, а также текстильные ткани и другие материалы. Латексные каучуковые клеи применяют для наклеивания линолеума, плиток, обоев и др. Все резиновые клеи дают эластичное влагостойкое клеевое соединение.

Липкие ленты выпускают  в рулонах шириной 10-40 мм на бумажной, тканевой или полимерной основе (прозрачной — на целлофане, полиэтилене; непрозрачной — на лавсане и др.) для ремонта  книг, отделочных работ, склеивания магнитных  лент, уплотнения щелей в окнах, электротехнических работ. При нанесении на пластик (рейки, уголки) они могут использоваться для заделки стыков в ванной комнате, на кухне.

2. ПЕЧАТНЫЕ КРАСКИ

Говоря научным языком, печатная краска представляет собой  двухфазную коллоидную систему, твердой  фазой которой являются высокодисперсионные красящие вещества, равномерно распределенные и стабилизированные в среде жидкого связующего.

Реальные структуры печатных красок могут значительно отличаться от приведенного выше классического  определения. В частности, в состав многих красок входят наполнители, являющиеся, наряду с красящими веществами, составной  частью твердой дисперсной фазы. Кроме  того, в состав ряда красок для различных  видов печати вводятся специальные  компоненты, обеспечивающие разнообразие печатно-технических свойств. Такими компонентами могут быть твердые  частицы двуокиси кремния, природные  или синтетические полимеры и  т. д.

2.1 Красящие вещества. Красящие вещества — это химические соединения, обладающие цветом и способные придавать окраску запечатываемым материалам. К таким веществам относятся нерастворимые в воде и обычных технических растворителях пигменты и растворимые в воде красители.

Пигмент — мелкодисперсные черные, белые или цветные порошки, нерастворимые в воде, масле и ряде других растворителей, используемых для изготовления красок. В основном они придают печатным краскам оптические и некоторые печатно-технические свойства. Исходя из особенностей технологии печатания и вида полиграфической продукции, пигменты должны обладать определенными свойствами:

1. Иметь определенную цветовую характеристику (цветовой тон, яркость, насыщенность) и, будучи нанесенными вместе со связующим на поверхность запечатываемого материала, воспроизводить по возможности все цвета оригинала. 
2. Иметь высокую интенсивность, которая позволяла бы готовить краску с меньшей их концентрацией. 
3. Образовывать со связующими в зависимости от назначения прозрачные (триадные) или кроющие (переплетные, афишные и др.) краски. 
4. Как можно дольше не изменять цветовых характеристик при воздействии cвета. 
5. Иметь высокую степень дисперсности и мягкие частицы, что обеспечивает образование гладкой поверхности на оттиске и не вызывает быстрого износа печатной формы. 
6. Быть устойчивыми к воде, спирту, маслам, толуолу и другим растворителям. 
7. Иметь небольшую маслоемкость, что дает возможность увеличивать концентрацию пигмента в краске для повышения ее интенсивности. 
8. Хорошо смачиваться связующими, что сокращает процесс изготовления красок и обеспечивает равномерное распределение пигмента в краске.

Пигменты по химическому  составу подразделяются на органические и неорганические. В полиграфической промышленности для изготовления красок применяют в основном органические пигменты, отличающиеся яркостью, чистотой цвета и тона, разнообразием свойств. Органические пигменты, обладающие прозрачностью, являются основой желтых, красных и синих красок, наложение которых друг на друга позволяет получать на оттиске практически все цвета и оттенки, встречающиеся в природе.

Цветовые и оптические свойства органических пигментов, их способность  смешиваться между собой, давать разнообразные промежуточные цвета  и оттенки позволяют оптимально ограничить ассортимент красок. На этой основе многие известные фирмы-производители, такие как BASF, K+E, Siegwerk, Sun Chemical, «Торжокский завод полиграфических красок», выпускают базовые краски, при смешении которых по определенной рецептуре Pantone получают широкую гамму различных цветов и оттенков.

Пигменты для триадных красок занимают особое положение: они должны соответствовать международным стандартам, в противном случае колористическая точность воспроизведения цветного оригинала будет нарушена. При многокрасочной печати, когда различные цвета и оттенки создаются наложением, краски должны обладать прозрачностью, определенной интенсивностью, светостойкостью, стабильностью и хорошими печатно-техническими свойствами. Однако не все пигменты для триадных красок удовлетворяют требованиям цветной печати, поэтому работы по решению этой проблемы продолжаются и по сей день. Несмотря на доминирование органических пигментов, продолжается активное применение неорганических. Это обусловлено их высокими прочностными свойствами, особенно свето-, водо- и теплостойкостью, а также высокой кроющей способностью.

Современные неорганические пигменты — это искусственно получаемые высокодисперсные нерастворимые в  воде цветные и белые соли и  окислы металлов: железа, свинца, титана, бария, хрома и т. д. К неорганическим веществам относятся и высокодисперсные металлические порошки.

Особенности неорганических пигментов, в частности их непрозрачность, не позволяют широко применять их в производстве красок для издательских целей, но зато создают ряд преимуществ при использовании их в составе трафаретных красок и некоторых серий красок глубокой печати.

Красители, в отличие от пигментов, растворяются в воде, а иногда в связующем или его компонентах. Иногда их применяют в составе печатных красок в качестве красящего вещества, но недостаточные прочностные свойства (светостойкость, склонность к миграции, ограничения по экологическим и санитарным нормам) препятствуют их широкому употреблению.

Как самостоятельные красящие вещества красители присутствуют в  составе некоторых флексографских и красок глубокой печати. Красители позволяют не только получать краски ярких интенсивных цветов, но и значительно упрощают их изготовление.

Принцип действия красок на основе красителя существенно отличается от пигментных. Последние образуют на оттиске сравнительно толстый красочный слой (из-за содержания твердых пигментных частиц как бы закрашивают его), а первые, проникая в поры подложки, окрашивают и ее составные части, и сами волокна.

2.2 Связующее. Связующее является неотъемлемой частью печатных красок и связывает отдельные частицы красящих веществ в единую систему. Как ни парадоксально, все разнообразие ассортимента красок зависит главным образом от состава и свойств связующих. Изменяя их, можно на основе одного пигмента приготовить краску для любого способа печати. Основные требования к связующему сводятся к двум пунктам:

1. оно должно быть химически инертным по отношению к красящим веществам и материалу формы; 
2. оно должно быть прозрачным, светлым и безвредным.

Именно от состава связующего зависит главное свойство краски — способность закрепляться на оттиске. Это физическое явление заключается  в том, что красочный слой, образовавший печатное изображение, затвердевает и  становится настолько прочным, что  не поддается смазыванию, перетискиванию или отмарыванию.

Различают две стадии закрепления  краски: первичное («схватывание») и  окончательное. «Схватывание» обеспечивает такое состояние краски на оттиске, когда она перестает смазываться  при слабых, в основном механических воздействиях. Окончательное закрепление  достигается благодаря образованию  прочной пленки.

В зависимости от вида печатной продукции, способа печати и других факторов технологического процесса закрепление  красок может происходить четырьмя путями: химическим пленкообразованием(окислительная полимеризация); впитыванием и отделением растворителя в процессе впитывания; испарением растворителей или комбинированным закреплением (сочетание химического пленкообразования с впитыванием или испарением растворителя).

Связующие вещества имеют  сложный химический состав. Как правило, это растворы твердых смол — пленкообразователей  — в маслах и органических растворителях. В большинстве случаев в качестве пленкообразователей применяются  смолы или продукты их переработки, например, канифоль, алкидные смолы, виниловые  смолы, битумы, различные белковые вещества, каучуки, растительные масла, эфиры  целлюлозы.

В качестве растворителей  в производстве офсетных печатных красок и красок для высокой печати используются минеральные масла. В составе  красок для глубокой, флексографской и трафаретной печати, высыхающих за счет испарения растворителя, присутствуют в основном такие органические растворители, как ароматические углеводороды, спирты, эфиры и т. д.

Структура краски подвержена значительным изменениям, обычно происходящим при закреплении (высыхании) краски после ее нанесения тонким слоем  на подложку. Жидкая составная часть  связующего впитывается в подложку или испаряется через поверхность  красочной пленки, а пленкообразующее вещество, полимеризуясь под воздействием специальных компонентов или внешних факторов (воздуха, температуры, облучения), образует с красящими веществами твердообразную массу, постепенно превращаясь в сухую красочную пленку.

2.3 Свойства современных печатных красок. Все краски, применяемые в полиграфической промышленности, обладают оптическими и печатно-техническими свойствами.

Оптические свойства позволяют  получать цвет на оттиске. К ним относятся: цветовой тон, светлота(яркость); насыщенность (чистота цвета); интенсивность (создание краской заданного тона при определенном ее количестве на оттиске); прозрачность (способность красочного слоя пропускать световые лучи без изменения их направления); кроющая способность (закрытие цвета запечатываемой поверхности); блеск или глянцевитость (зеркальное отражение красочным слоем световых лучей); светостойкость красок на оттиске (способность краски при длительном действии света не изменять цветовые показатели).

К печатно-техническим свойствам  относятся вязкость краски (ее внутреннее трение, возникающее под действием механических напряжений); липкость (совокупность адгезионно-когезионных свойств); структурно-механические (деформационные) свойства, проявляемые под действием механического напряжения; эластичность красочного слоя на оттиске; закрепление краски на оттиске, т. е. механизм пленкообразования; степень перетира краски (размеры частиц пигмента).

Красочные заводы выпускают  большой ассортимент белых, черных и цветных печатных красок, имеющие  различные свойства. В зависимости от вида и способа печати краски разделяются на: универсальные (для высокой и офсетной печати), для высокой, офсетной, глубокой, трафаретной, тампонной и флексографской печати. Они отличаются прежде всего липкостью, вязкостью, скоростью и характером закрепления на запечатываемой поверхности, водостойкостью. Например, офсетные краски в соответствии со спецификой печатной формы и процесса печатания отличаются от красок высокой печати повышенной вязкостью, препятствующей растеканию краски на форме; значительной водостойкостью, предохраняющей увлажняющий раствор от окрашивания; большей интенсивностью, обеспечивающей при малой толщине слоя необходимую насыщенность оттисков; отсутствием эмульгирования.