Kleje robią jedną rzecz: trzymają rzeczy razem. Widzisz je wszędzie. Klej. Scotch. Uszczelniacz. To niezasłużenie zapomniani bohaterowie codzienności. Ale czy zastanawiałeś się kiedyś, dlaczego cukierki przyklejają się do twoich palców lub dlaczego super klej staje się twardy jak skała?
Wszystko zależy od fizyki. Mianowicie w wiązaniach molekularnych.
Siła dowolnego kleju zależy od jednego wskaźnika: ile napięcia potrzeba, aby rozerwać te wiązania. Jeśli siła przekracza wytrzymałość wiązania na rozciąganie, pęka. Tylko.
Molekularna mechanika lepkości
Każda substancja składa się z cząsteczek. Cząsteczki te niosą ładunek dodatni lub ujemny. Aby utworzyć wiązanie między dwiema substancjami, ich przeciwne ładunki muszą się przyciągać w ściśle określonej ilości.
Weźmy na przykład chlorowodór (HCl). Dodatni atom wodoru wiąże się z ujemnym atomem chloru. Wynik? Silne, neutralne połączenie.
Kleje opierają się na tej zasadzie. Większość z nich zawiera długie łańcuchy cząsteczek białka. Po nałożeniu kleju łańcuchy te wnikają w mikroskopijne pory i przestrzenie materiału, z którym są łączone. Są ze sobą powiązane. Kontaktują się.
Dlatego tak ważna jest faktura powierzchni. Gładkie powierzchnie, takie jak szkło, nie współdziałają dobrze z klejami. Nie mają porów. Nie ma przestrzeni, w których mogłyby penetrować cząsteczki. Brak punktów uchwytu. Klej pozostaje na powierzchni i czeka na wytarcie.
Klej w płynie do taśmy i naturalnych cukrów
Nie wszystkie kleje zachowują się tak samo. Różnica polega na ich składnikach i sposobie utwardzania.
Dodając płyn do proszku lub koncentratu kleju, otrzymujemy klej. Ciecz pełni rolę nośnika. Rozprowadza cząsteczki po porach materiału. Następnie ciecz odparowuje.
W miarę odparowywania cieczy klej twardnieje. Cząsteczki zostają ze sobą zablokowane. Połączenie staje się szczelne.
Taśma klejąca jest inna. Otrzymuje się go poprzez zmieszanie materiałów gumopodobnych ze związkami klejącymi. Nie twardnieje. Pozostaje elastyczny. Ponieważ zachowuje plastyczność, jego wiązania są zwykle słabsze niż w przypadku utwardzonego kleju. Możesz go odkleić. Możesz to rozciągnąć.
Substancje naturalne, takie jak syrop klonowy czy karmel, działają również jako kleje. Zawierają białka, które oddziałują z określonymi powierzchniami. Twoja skóra. Drzewo. Włókienniczy. Białka tworzą wiązania molekularne poprzez kontakt. Dlatego lepkie ręce są tak ciągłym problemem w kuchni.
Testowanie siły połączenia
Skąd inżynierowie wiedzą, czy klej wytrzyma? Testują to.
W laboratoriach w wiązaniach wytwarza się napięcie, aby dokładnie określić, kiedy pękną. Nie tylko ciągną. Stosują kilka metod.
- Naprężenie: bezpośrednie rozdarcie materiału.
- Ścinanie: przesuwanie się materiału w celu otwarcia wiązania.
- Nacisk: przyłożenie siły tylko do jednej strony połączenia.
Niektóre kleje są tak mocne, że same materiały rozpadają się przed zerwaniem wiązania. Drzewo się rozszczepia. Metal się rozciąga. Plastik jest rozdarty. Klej pozostaje nienaruszony.
„Niektóre kleje są tak mocne, że materiały, na które są nałożone, rozciągną się lub rozerwą, zanim wiązanie klejowe ulegnie zerwaniu”.
Dlaczego Twój projekt DIY się nie powiódł
Jeśli Twój najnowszy produkt do naprawy nie wytrzymał, sprawdź powierzchnię.
Czy było gładko? Szkło? Plastikowy? Porcelana?
Jeśli tak, najprawdopodobniej brakowało Ci niezbędnej porowatej struktury molekularnej
